CN103228733B - 可交联形成弹性体的自粘性聚硅氧烷组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可交联形成弹性体的自粘性聚硅氧烷组合物及其用途,其包含(1)包含具有脂族碳碳多重键的SiC-键结基团的有机硅化合物,其含有下式的单元RaR1 bSiO(4-a-b)/2(I),(2)具有Si-键结氢原子的有机聚硅氧烷,其含有下式的单元R2 cHdSiO(4-c-d)/2(II),(3)具有位于末端的Si-键结氢原子的基本上为直链的有机聚硅氧烷,及(4)促进Si-键结氢在脂族多重键上加成的催化剂,其条件是:基于100重量份所述组合物的源自组分(3)的Si-键结氢相对于各自基于100重量份所述组合物的源自组分(2)和(3)的Si-键结氢之和的摩尔比例在0.05与1之间,其中基团与系数具有在权利要求1中给出的定义。
Description
技术领域
本发明涉及可交联形成弹性体的自粘性聚硅氧烷组合物及其用途。本发明包括由根据本发明的加成交联的自粘性聚硅氧烷组合物制成的聚硅氧烷弹性体和材料复合物。
背景技术
已知与通常的基底材料如玻璃、金属或有机塑料接触并随后发生硫化的铂交联的硅橡胶配制品仅具有低的粘结强度至不具有粘结强度,从而导致所得的聚硅氧烷弹性体通常在施加比较低的拉力时会再次从所涉及的基底材料剥离。
由文献已知大量用于在聚硅氧烷弹性体与基底材料之间产生牢固且持久的连接的技术。
原则上可以改变基底材料的化学和物理特性以改善在聚硅氧烷弹性体与基底材料之间的粘结强度。一个示例性的方法是通过燃烧、电晕处理、等离子体处理或处理对基底材料的表面进行预处理。在此类预处理步骤中使基底材料的表面或接近表面的层发生物理或化学活化,即获得能够形成连接并以此方式有助于实现由聚硅氧烷弹性体和基底材料组成的持久稳定的硬-软材料复合物的官能基团。
制造持久牢固的材料复合物的另一个途径是在基底材料上施加打底剂。此类打底剂除了包含粘结促进添加剂以外,还包含在于基底材料上施加打底剂之后又必须加以去除的溶剂。
制造持久牢固的复合材料的另一种可能性是在基底材料的体积内或表面上提供适合的官能基团,其在加成交联的聚硅氧烷组合物硫化时有助于实现更强的粘结性。在此,例如可以参见EP-A601882和EP-A143994。
所述技术的关键性缺点在于,需要用于预处理或制备基底材料的至少一个额外的工艺步骤,这又由于比较低的产率及与此相关联的更高的过程成本所以原则上是非期望的。
因此,在过去建议了大量的方法,由此在加成交联的聚硅氧烷组合物的情况下通过使用一种或多种特定的粘结促进添加剂和/或特定的交联剂可以改善在各种不同基底上的粘结性。这些混入未交联的组合物中的添加剂通常在加热影响下的硫化期间或者在硫化之后,任选还在储存之后才提高与基底材料的粘结性。其例子可以示例性地在WO-A09/037156中以及在其中引用的其他参考文献中给出。
但是这些特定的粘结促进添加剂和/或特定的交联剂的使用出于许多原因是不利的。
经常用于提高粘结性的有机官能的烷氧基硅烷/烷氧基硅氧烷在硫化期间离解醇。出于反应性原因通常优选为甲氧基硅烷衍生物,其释放被定级为有毒的甲醇。伴随着释放挥发性离解产物(离解醇),还观察到聚硅氧烷弹性体明显收缩,这通常是非期望的。此外,离解的醇对于良好的粘结性是有害的,这是因为醇在聚硅氧烷的表面上并由此还在与基底的界面上聚集,由此减少聚硅氧烷表面与基底表面之间的接触。此外,在官能烷氧基硅烷的情况下,存在“风化”和“热渗析”的风险。
此外,已知添加特定的粘结促进添加剂会对聚硅氧烷组合物的流变性产生负面影响。典型的效应是增稠直至站立稳定(Standfestigkeit)或者甚至使未硫化的配制品完全硬化,这显著地限制了其应用适应性,尤其是涂布过程、浇注过程或注塑过程。
所用的粘结促进添加剂通常仅在温度的影响下发挥作用,因而必须保持特定的最低硫化温度。但是这使相关聚硅氧烷组合物的应用可能性变窄,尤其是在工业粘结过程或层压过程期望在室温下进行加工的情况下。
由于其化学组成,所用的添加剂或交联剂与聚硅氧烷组合物的其余成分轻微地不相容,并且在硫化期间到达聚硅氧烷/基底的相界面处。但是,伴随着该绝对是所期望的固有微相分离,相关聚硅氧烷组合物不是清澈透明的,而是牛奶状浑浊至不透明的。以此方式无法获得高度透明的自粘性聚硅氧烷弹性体组合物。
某些给出的添加剂由于其相对较高的反应性可以促进SiH分解,明显地降低交联速率或者甚至导致(不可逆的)抑制效应。此外,在许多情况下,存储稳定地制造某些非常特殊的粘结促进剂或粘结促进剂聚合物是非常复杂的,因此成本高昂,这最终对经济性产生负面影响。
发明内容
本发明的一个主题是可交联形成弹性体的聚硅氧烷组合物,其包含
(1)包含具有脂族碳碳多重键的SiC-键结基团的有机硅化合物,其含有下式的单元
RaR1 bSiO(4-a-b)/2 (I),
其中,
R可相同或不同,并且代表任选经取代的、SiC-键结的、脂族饱和烃基,
R1可相同或不同,并且代表任选经取代的、SiC-键结的、脂族不饱和烃基,
a是0、1、2或3,及
b是0、1、2或3,
其条件是:a+b之和小于或等于3,并且每个分子具有至少两个基团R1,
(2)具有Si-键结氢原子的有机聚硅氧烷,其含有下式的单元
R2 cHdSiO(4-c-d)/2 (II),
其中,
R2可相同或不同,并且具有以上针对R给出的定义,
c是0、1、2或3,及
d是0、1或2,优选为0或1,
其条件是:c+d之和小于或等于3,并且每个分子具有平均至少三个其中c=d=1的式(II)单元,其中Si-键结氢的含量大于或等于0.7重量%,
(3)具有位于末端的Si-键结氢原子的基本上为直链的有机聚硅氧烷,及
(4)促进Si-键结氢在脂族多重键上加成的催化剂,
其条件是:基于100重量份本发明组合物的源自组分(3)的Si-键结氢相对于各自基于100重量份本发明组合物的源自组分(2)和(3)的Si-键结氢之和的摩尔比例在0.05与1之间。
在本发明的范畴内,术语“有机聚硅氧烷”应当包括聚合的、低聚的以及二聚的硅氧烷,其中一部分硅原子还可以经由除氧以外的其他基团例如–C–相互连接。
基团R的例子是烷基,如甲基、乙基、正丙基、异丙基、1–正丁基、2–正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基;己基,如正己基;庚基,如正庚基;辛基,如正辛基及异辛基,如2,2,4–三甲基戊基;壬基,如正壬基;癸基,如正癸基;十二烷基,如正十二烷基;十八烷基,如正十八烷基;环烷基,如环戊基、环己基、环庚基及甲基环己基;芳基,如苯基、萘基、蒽基和菲基;烷芳基,如邻–、间–及对–甲苯基、二甲苯基及乙苯基;及芳烷基,如苯甲基、α–及β–苯乙基。
经取代的基团R的例子是被卤原子取代的烃基。
基团R优选为具有1至18个碳原子的基团,更优选为具有1至8个碳原子的基团,尤其是甲基。
基团R1优选为具有2至18个碳原子的、具有脂族多重键的烃基,如乙烯基、烯丙基、甲代烯丙基、2–丙烯基、3–丁烯基、4–戊烯基、5–己烯基、丁二烯基、己二烯基、环戊烯基、环戊二烯基、环己烯基、乙炔基、炔丙基和2–丙炔基,其中特别优选为具有2至6个碳原子的基团R1,尤其是乙烯基和烯丙基。
根据本发明使用的有机硅化合物(1)可以是目前也用于通过氢化硅烷化可交联的组合物中的所有脂族不饱和的有机硅化合物。
根据本发明使用的有机硅化合物(1)可以是直链、分支或环状的硅氧烷。
所述有机硅化合物(1)优选为具有以下结构的基本上为直链的有机聚硅氧烷
(R1R2SiO1/2)(R1RSiO)0-50(R2SiO)0-2000(R1R2SiO1/2)
其中,R和R1具有上述的定义。
虽然在上式中没有给出,根据本发明使用的直链硅氧烷(1)取决于制备方法可以具有最高1%,优选最高1000ppm的分支即T单元和/或Q单元的摩尔比例。
直链有机硅化合物(1)的例子是
(ViMe2SiO1/2)(ViMe2SiO1/2)、
(ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)110(ViMe2SiO1/2)、
(ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)160(ViMe2SiO1/2)、
(ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)210(ViMe2SiO1/2)、
(ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)440(ViMe2SiO1/2)、
(ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)620(ViMe2SiO1/2)、
(ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)1050(ViMe2SiO1/2)、
(ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)1750(ViMe2SiO1/2)、
(ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)110(ViMeSiO)0.5(ViMe2SiO1/2)、
(ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)176(ViMeSiO)44(ViMe2SiO1/2)、
(ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)608(ViMeSiO)12(ViMe2SiO1/2),
其中,Me代表甲基,Vi代表乙烯基。
根据本发明使用的直链有机硅化合物(1)在25℃下的粘度优选为0.5至106mPas,更优选为0.5至500000mPas,特别优选为0.5至100000mPas。
其他优选的有机硅化合物(1)为有机聚硅氧烷树脂,例如其中在至少35%、优选至少50%的式(I)单元中a+b之和等于0或1、特别优选等于0的有机聚硅氧烷树脂。
根据本发明使用的有机聚硅氧烷树脂(1)除了包含式(I)单元以外,还可以包含具有Si-键结基团–OR′的甲硅烷氧基单元(I′),其中R′代表氢原子或任选经取代的单价烃基,例如Si-键结的羟基和烷氧基,如甲氧基、乙氧基或丁氧基。甲硅烷氧基单元(I′)可以是所谓的M单元、D单元、T单元或Q单元,其还可以包含额外的基团R和/或R1,其中R和R1具有一种上述的定义。
根据本发明使用的有机聚硅氧烷树脂(1)尤其是取决于制备方法可以具有优选总计<10重量%、更优选0.01至5重量%的Si-键结基团–OR′含量,其中R′具有上述的定义。
根据本发明使用的有机聚硅氧烷树脂(1)的重均分子量Mw优选为1000至100000g/mol,更优选为1500至10000g/mol,并且在25℃及环境大气压力即900至1100hPa的压力下可以呈液态或固态。
若根据本发明使用的有机聚硅氧烷树脂(1)呈液态,则其在25℃下的粘度优选为20至1000000mPas,更优选为20至500000mPas。
若根据本发明使用的有机聚硅氧烷树脂呈固态,则各自在环境大气压力即900至1100hPa的压力下,其软化温度优选为>30℃,更优选为>40℃,并且在23℃下的密度在0.95至2.5g/cm3的范围内。
有机聚硅氧烷树脂(1)的例子是用烯丙基或乙烯基官能化的倍半硅氧烷以及用烯丙基或乙烯基官能化的所谓MQ树脂,其例如基本上由式(CH3)3SiO1/2、R1(CH3)2SiO1/2和SiO4/2的单元以及任选额外存在的(R′O)3SiO1/2、(R′O)2SiO2/2和(R′O)SiO3/2单元组成,其中M单元(CH3)3SiO1/2和R1(CH3)2SiO1/2的摩尔比例为35至65摩尔%,而Q单元SiO4/2以及任选存在的(R′O)3SiO1/2、(R′O)2SiO2/2和(R′O)SiO3/2的摩尔比例为35至65摩尔%,其中R1代表乙烯基或烯丙基。
若有机硅化合物(1)是有机聚硅氧烷树脂,则其一般性地优选基本上由M单元、优选R1R2SiO1/2和R3SiO1/2以及Q单元即SiO4/2组成,并且树脂中的所有单元中的至少50%是Q单元,其中优选为用乙烯基二甲基甲硅烷氧基官能化的MQ树脂,更优选为用乙烯基二甲基甲硅烷氧基官能化的MQ树脂,其中M单元((CH3)3SiO1/2和R1(CH3)2SiO1/2)的摩尔比例为35至50摩尔%,而Q单元(SiO4/2以及任选额外存在的(R′O)3SiO1/2、(R′O)2SiO2/2和(R′O)SiO3/2)的摩尔比例为50至65摩尔%,并且取决于制备方法具有小于5重量%的Si-键结基团OR′的比例。
根据本发明使用的有机硅化合物(1)优选由式(I)单元以及任选存在的(I′)组成。
均基于100克的组分(1),在根据本发明使用的有机硅化合物(1)中脂族不饱和烃基的含量优选为0.001至1.3mol的基团R1,更优选为0.003至1.3mol,特别优选为0.004至1.3mol。
在直链硅氧烷(1)的情况下,其随着链长度变化,并且均基于100克的组分(1),优选在0.001与1.3mol的基团R1之间,更优选为0.003至1.3mol,特别优选为0.004至1.3mol。
均基于100克的组分(1),在有机聚硅氧烷树脂(1)的情况下,其在优选0.001至1.0mol的基团R1、更优选0.01至0.6mol、特别优选0.02至0.1mol的范围内。
组分(1)优选为基本上为直链的硅氧烷或者是基本上为直链的硅氧烷与有机聚硅氧烷树脂的混合物,其中组分(1)更优选为基本上为直链的硅氧烷与有机聚硅氧烷树脂的混合物。
在基本上为直链的硅氧烷与有机聚硅氧烷树脂的混合物(1)中,树脂的重量比例优选为0.1至80重量%,更优选为10至55重量%。
根据本发明使用的有机硅化合物(1)是可商购的产品或者可以根据在硅化学中常用的方法制造。
基团R2的例子是以上针对R给出的例子。
基团R2优选为具有1至18个碳原子的烃基,更优选为具有1至6个碳原子的烃基,特别优选为具有1至6个碳原子的脂族烃基,尤其是甲基。
根据本发明使用的有机硅化合物(2)可以是目前也用于通过氢化硅烷化可交联的组合物中的所有包含位于链上的SiH的有机硅氧烷。
虽然在式(II)中没有给出,由于根据现有技术常用的合成路线以及由于SiH基的固有不稳定性,尤其是在提高的温度下和/或在存在适当催化剂和反应参与物的情况下,成分(2)可以具有低含量的、通常小于100重量ppm的Si-键结的OH基。
根据本发明使用的有机硅化合物(2)优选由式(II)的单元组成。
有机硅化合物(2)优选为在25℃下的粘度为2至1000mPas、优选为10至500mPas的有机聚硅氧烷。
有机氢聚硅氧烷(2)的例子是直链、分支和环状的有机氢聚硅氧烷,其例如可以由式(CH3)3SiO1/2、H(CH3)SiO2/2、(CH3)2SiO2/2和(CH3)SiO3/2的单元组成。
分支型有机聚硅氧烷(2)的例子是具有(CH3)3SiO1/2端基的、含有CH3SiO3/2单元、(CH3)2SiO2/2单元和H(CH3)SiO2/2单元的硅氧烷。
环状有机聚硅氧烷(2)的优选的例子是包含H(CH3)SiO2/2单元和(CH3)2SiO2/2单元的共聚物或者仅包含H(CH3)SiO2/2单元的均聚物,其中特别优选为均聚物,如五甲基环五硅氧烷(SiMe(H)O)5;D5 H或六甲基环六硅氧烷(SiMe(H)O)6;D6 H或七甲基环七硅氧烷(SiMe(H)O)7;D7 H或八甲基环八硅氧烷(SiMe(H)O)8;D8 H。
优选的直链有机聚硅氧烷(2)是
具有(CH3)3SiO1/2端基的、包含H(CH3)SiO2/2单元的硅氧烷,
具有(CH3)3SiO1/2端基的、包含H(CH3)SiO2/2单元和(CH3)2SiO2/2单元的硅氧烷,
具有(CH3)3SiO1/2端基的、包含(Et)2SiO2/2单元和H(CH3)SiO2/2单元的硅氧烷,
具有(CH3)3SiO1/2端基的、包含(Et)2SiO2/2单元、(CH3)2SiO2/2单元和H(CH3)SiO2/2单元的硅氧烷,
具有(CH3)3SiO1/2端基的、包含(Et)(CH3)SiO2/2单元、(CH3)2SiO2/2单元和H(CH3)SiO2/2单元的硅氧烷,
具有(CH3)3SiO1/2端基的(Et)(CH3)SiO2/2单元和H(CH3)SiO2/2单元的硅氧烷,其中Et代表乙基,
其中更优选为具有(CH3)3SiO1/2端基的、包含H(CH3)SiO2/2单元的硅氧烷以及具有(CH3)3SiO1/2端基的、包含H(CH3)SiO2/2单元和(CH3)2SiO2/2单元的硅氧烷,尤其是H(CH3)SiO2/2单元与(CH3)2SiO2/2单元的摩尔比例为3至3.5:1或者0.9至1.1:1的硅氧烷。
有机聚硅氧烷(2)优选为具有位于链上的SiH基的直链硅氧烷或环状硅氧烷,其中特别优选为具有以下结构的直链硅氧烷
R2 3SiO(SiHR2O)m(R2 2SiO)nSiR2 3
其中,R2具有上述的定义,m是3至100的整数,n是0或1至150的整数。
虽然在上式中没有给出,根据本发明使用的直链硅氧烷(2)取决于制备方法可以具有最高1%,优选最高1000ppm的分支即T单元和/或Q单元的摩尔比例。
根据本发明使用的有机聚硅氧烷(2)每个分子含有优选平均5至60个SiH基。
根据本发明使用的有机聚硅氧烷(2)具有≥0.7重量%、优选>1重量%的Si-键结氢含量。
均基于100重量份根据本发明的组合物,组分(2)的比例优选在1与10重量份之间,更优选在1与5重量份之间。
根据本发明使用的有机聚硅氧烷(2)是可商购的产品或者可以根据在硅化学中常用的方法制造。
根据本发明使用的有机聚硅氧烷(3)优选为下式者
R3 2HSiO(SiR3 2O)pSiR3 2H (III),
其中,
R3可相同或不同,并且代表任选经取代的、SiC-键结的、脂族饱和烃基,
及
p是0或1至250的整数。
基团R3的例子是以上针对R给出的例子。
基团R3优选为具有1至18个碳原子的脂族饱和烃基,更优选为具有1至6个碳原子的脂族饱和烃基,尤其是甲基。
虽然在式(III)中没有给出,根据本发明使用的直链硅氧烷(3)取决于制备方法可以具有最高1%,优选最高1000ppm的分支即T单元和/或Q单元的摩尔比例。
根据本发明使用的硅氧烷(3)优选包含式H(CH3)2SiO1/2和(CH3)2SiO2/2的单元,其中特别优选为二硅氧烷H(CH3)2SiOSi(CH3)2H以及由式H(CH3)2SiO1/2和(CH3)2SiO2/2的单元组成的有机聚硅氧烷。
有机聚硅氧烷(3)的例子是
H(CH3)2SiOSi(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]8Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]12Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]15Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]50Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]60Si(CH3)2H,及
H(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]220Si(CH3)2H。
根据本发明使用的硅氧烷(3)在25℃下的粘度优选为0.4至5000mPas,更优选为2.5至1500mPas。
根据本发明使用的有机聚硅氧烷(3)是可商购的产品或者可以根据在硅化学中常用的方法制造。
均基于100重量份根据本发明的组合物,组分(3)的比例优选在3与60重量份之间,更优选在5与50重量份之间,特别优选在10与50重量份之间。
在根据本发明的组合物中,组分(3)与组分(2)的重量含量的比例优选在60:1与0.3:1之间,更优选在50:1与0.5:1之间,尤其是在25:1与1:1之间。
基于100重量份本发明组合物的源自组分(3)的Si-键结氢相对于各自基于100重量份本发明组合物的源自组分(2)和(3)的Si-键结氢之和的摩尔比例优选在0.05与1之间,更优选在0.1与1之间,尤其是在0.2与1之间。
在根据本发明的组合物中,在组分(2)和(3)中的所有SiH基相对于组分(1)的具有脂族碳碳多重键的Si-键结基团的摩尔比例可以在0.8至15的范围内改变,其中优选为1.0至5的摩尔比例,更优选为1.25至3.5的摩尔比例。
作为促进具有脂族碳碳多重键的基团与Si-键结氢之间的加成反应(氢化硅烷化)的成分(4),在根据本发明的组合物中可以使用所有目前已知的氢化硅烷化催化剂。
作为氢化硅烷化催化剂(4),优选使用选自以下组中的金属:铂系金属,如铂、铑、钯、钌和铱,优选为铂和铑,其可以固定在细碎的载体材料上,如活性炭、金属氧化物,如铝的氧化物或二氧化硅,或者使用选自铂系金属的组中的化合物或络合物。
优选使用铂和铂化合物。特别优选为可溶于聚有机基硅氧烷的铂化合物。例如可以使用式(PtCl2·烯烃)2和H(PtCl3·烯烃)的烯烃合铂络合物作为可溶的铂化合物,优选使用具有2至8个碳原子的烯烃,如乙烯、丙烯、丁烯和辛烯的异构体,或具有5至7个碳原子的环烯烃,如环戊烯、环己烯和环庚烯。其他可溶的铂催化剂是式(PtCl2C3H6)2的环丙烷合铂络合物,六氯铂酸分别与醇、与醚和与醛的反应产物及其混合物,或六氯铂酸与甲基乙烯基环四硅氧烷在存在碳酸氢钠的情况下于乙醇溶液中的反应产物。特别优选为铂与乙烯基硅氧烷的络合物,如sym–二乙烯基四甲基二硅氧烷。欧洲专利EP1077226A1和EP0994159A1中所述的铂化合物同样也是非常适合的,这里将其所公开的内容并入本申请作为参考。
优选使用铂和铂化合物作为催化剂(4),尤其是可溶于聚有机基硅氧烷的铂化合物。例如可以使用式(PtCl2·烯烃)2和H(PtCl3·烯烃)的烯烃合铂络合物作为可溶的铂化合物(4),其中优选使用具有2至8个碳原子的烯烃,如乙烯、丙烯、丁烯和辛烯的异构体,或具有5至7个碳原子的环烯烃,如环戊烯、环己烯和环庚烯。其他可溶的铂催化剂是式(PtCl2C3H6)2的环丙烷合铂络合物,六氯铂酸分别与醇、与醚和与醛的反应产物及其混合物,或六氯铂酸与甲基乙烯基环四硅氧烷在存在碳酸氢钠的情况下于乙醇溶液中的反应产物。还可以使用具有磷、硫和胺配位体的铂催化剂,例如(Ph3P)2PtCl2。特别优选为铂与乙烯基硅氧烷如sym–二乙烯基四甲基二硅氧烷的络合物。
在一个优选的实施方案中,所述铂催化剂可以UV敏感的形式存在,这可以实现根据本发明的配制品的UV活化的硬化。在DE102008000156A1第2页第[0006]段至第3页第[0012]段(含)、第3页第[0016]段至第6页第[0025]段(含)以及第6页第[0030]段至第7页第[0031]段(含)公开了此类催化剂的例子,将其公开的内容并入本发明作为参考。
所用的氢化硅烷化催化剂(4)的量取决于所期望的交联速率以及经济的观点。均作为铂系金属计算,通常每100重量份根据本发明的组合物使用优选1×10-5至5×10-2重量份、更优选1×10-4至1×10-2重量份、尤其是5×10-4至5×10-3重量份的铂催化剂。
除了组分(1)至(4)以外,根据本发明的组合物还可以包含目前也用于制造可加成交联的组合物的所有其他的物质,其条件是:所述其他的物质不同于组分(1)至(4)。
因此,根据本发明的组合物可以包含其他的成分,例如抑制剂(5)、填料(6)、添加剂(7)以及其他组分(8)。
任选使用的抑制剂(5)用于针对性地调节根据本发明的组合物的加工时间、起始温度和交联速率。
抑制剂(5)的例子是炔属醇,如1–乙炔基–1–环己醇、2–甲基–3–丁炔–2–醇和3,5–二甲基–1–己炔–3–醇、3–甲基–1–十二炔–3–醇、氰尿酸三烷基酯;马来酸烷基酯,例如马来酸二烯丙基酯、马来酸二甲酯和马来酸二乙酯;富马酸烷基酯,例如富马酸二烯丙基酯和富马酸二乙酯;有机氢过氧化物,例如氢过氧化异丙基苯、氢过氧化叔丁基和氢过氧化蒎烷;有机过氧化物、有机亚砜、有机胺、二胺和酰胺、磷烷和亚磷酸盐、腈、三唑、二氮杂环丙烷和肟。这些抑制剂(5)的作用取决于其化学结构,因而必须单独地加以确定。
均基于100重量份根据本发明的聚硅氧烷组合物,若抑制剂(5)用于根据本发明的聚硅氧烷组合物中,则其使用量优选为1至50000ppm,更优选为20至2000ppm,尤其是100至1000ppm。根据本发明的组合物优选包含抑制剂(5)。
若所述组合物的其他成分已经显示出特定的抑制剂作用,则根据本发明的组合物可以省略掉抑制剂(5)的添加,或者减少使用量。
任选使用的填料(6)的例子是非增强性填料,即BET比表面积最高为50m2/g的填料,如石英、硅藻土、硅酸钙、硅酸锆、沸石、金属氧化物粉末,如铝的氧化物、钛的氧化物、铁的氧化物或锌的氧化物,或其混合氧化物,硫酸钡、碳酸钙、石膏、氮化硅、碳化硅、氮化硼、玻璃粉及塑料粉,如聚丙烯腈粉末;增强性填料,即BET比表面积超过50m2/g的填料,如热解二氧化硅、沉积二氧化硅、沉积白垩、炭黑,如炉黑及乙炔黑,以及具有大BET比表面积的硅铝混合氧化物;纤维状填料,如石棉及合成纤维。所述填料可以进行疏水化,例如通过用有机硅烷或有机硅氧烷或者用硬脂酸进行处理,或通过羟基的醚化作用而生成烷氧基。
任选使用的填料(6)的其他例子是有机聚硅氧烷树脂,其可以是任意的聚硅氧烷树脂,例如包含其中b=0且a=0、1或3的式(I)的单元以及取决于制备方法任选存在的具有羟基和/或有机基氧基的单元,例如优选为在25℃及环境大气压力下呈固态的、倍半硅氧烷型的有机聚硅氧烷树脂和堆密度优选为100至1000kg/m3且软化点优选为>30℃、更优选为>40℃的MQ树脂。
若使用填料(6),则优选为沉积和火成的二氧化硅、石英和白垩。
任选使用的二氧化硅(6)的BET比表面积优选为至少50m2/g,更优选为100至400m2/g。
若使用填料(6),则均基于100重量份根据本发明的组合物,其使用量优选为0.1至75重量份,更优选为1至50重量份。若不使用脂族不饱和的聚硅氧烷树脂作为组分(1),则优选在根据本发明的组合物中使用填料(6)。但是若已经使用脂族不饱和的聚硅氧烷树脂作为组分(1),则可以相应地减少填料(6)的添加或者完全省略掉填料的添加,这尤其是对于高度透明的包封组合物(注塑组合物Vergussmassen)的制造是优选的。
根据本发明任选使用的与粘结性无关的添加剂(7)的优选的例子是分散助剂、颜料、染料、杀真菌剂、香料、氧化抑制剂、火焰抑制剂和燃烧抑制剂、流变性调节剂、UV稳定剂和热稳定剂。
若使用添加剂(7),则均基于100重量份根据本发明的组合物,其使用量优选为0.0001至5重量份,更优选为0.01至2.5重量份。为了制造根据本发明的组合物,优选不使用添加剂(7)。
任选使用的其他组分(8)的优选的例子是有机溶剂以及增塑剂,例如有机聚合物和硅油。
若使用其他组分(8),则均基于100重量份根据本发明的组合物,其使用量优选为0.1至70重量份,更优选为1至40重量份。为了制造根据本发明的组合物,优选不使用其他组分(8)。
除了组分(1)至(8)之外,根据本发明的组合物优选不包含任何其他的物质。
在根据本发明的可交联组合物中使用的单独的组分均可以是一种该组分,也可以是由至少两种该组分组成的混合物。
在23℃及环境大气压力即900至1100hPa的压力下,根据本发明的组合物的密度优选在0.8与3g/cm3之间,更优选在0.9与1.5g/cm3之间。
可以根据已知的方法制造根据本发明的有机聚硅氧烷组合物,例如通过使用任意的混合装置以任意的顺序混合单个组分。
本发明的另一个主题是通过以任意的顺序混合单个组分制造根据本发明的组合物的方法。
若根据本发明的组合物是单组分硅橡胶组合物,则在根据本发明的方法中优选将有机硅化合物(1)与有机(氢)聚硅氧烷(3)混合,随后与任选存在的其他成分(6)、(7)和(8)、有机(氢)聚硅氧烷(2)以及任选与抑制剂(5)和氢化硅烷化催化剂(4)混合,其中优选借助非连续和/或连续的混合装置,例如捏和机、溶解器(高速混合机)或行星式混合机,进行混合。
若根据本发明的组合物是加成交联的双组分硅橡胶组合物,则根据本发明的组合物的两种组分可以包含任意的组合和比例的所有成分,其条件是:一种组分不同时包含成分(2)、(3)和(4),尤其是不同时包含成分(1)、(2)、(3)和(4)。两种组分之一优选包含成分(1)和(4),而另一组分包含成分(2)和(3)以及任选存在的其他成分(1)。
若根据本发明的组合物是双组分硅橡胶组合物,则在根据本发明用于制造第一混合组分(例如称作组分X)的方法中,优选将有机硅化合物(1)与任选存在的填料(6)、任选存在的抑制剂(5)、任选存在的其他成分(7)和(8)以及氢化硅烷化催化剂(4)混合,其中优选借助非连续和/或连续的混合装置,例如捏和机、溶解器(高速混合机)或行星式混合机,进行混合。为了制造根据本发明的第二混合组分(例如称作组分Y),优选将任选存在的其他有机硅化合物(1)与有机(氢)聚硅氧烷(2)和(3)以及任选存在的其他成分(5)、(6)、(7)和(8)混合,其中在此还优选借助非连续和/或连续的混合装置,例如捏和机、溶解器(高速混合机)或行星式混合机,进行混合。
根据本发明的方法的另一个优选的实施方案的特征在于,若在相同的组分中包含成分(1)和成分(2),则总是首先将成分(1)用除了组分(2)、(4)和任选存在的(5)以外的所有其他的成分(若存在)进行“稀释”,然后才添加组分(2)、(4)和任选存在的(5)。若组分(1)至少部分地是有机聚硅氧烷树脂,则该过程是特别有利的。
在一个优选的方法实施方案中,将成分(1)至(8)划分成两个组分(X)和(Y)。组分(X)与组分(Y)的混合比例可以是100:1至1:100。优选为20:1至1:20的混合比例,特别优选为15:1至1:15的混合比例。
根据本发明的方法可以连续地或者分批地实施。
优选在–20至+100℃的范围内、更优选在0至+80℃的范围内、特别优选为+10至+60℃的温度下实施根据本发明的方法。此外,在环境大气压力即900至1100hPa的压力下实施根据本发明的方法。
根据本发明的方法可以在排除水分的情况下或者在保护气体气氛中实施,但这不是优选的。
若根据本发明的组合物中的组分(4)是UV敏感的催化剂,则根据本发明的方法优选在排除光线,尤其是排除UV光,即波长为1至550nm的光线的情况下实施。
根据本发明的通过Si-键结氢在脂族多重键上加成而可交联的组合物可以在与目前已知的通过氢化硅烷化反应而可交联的组合物相同的条件下进行交联。
优选在–30至+80℃、更优选在0至+60℃、特别优选在+10至+30℃、尤其是在室温即23℃下使可交联形成弹性体的自粘性聚硅氧烷组合物根据本发明进行交联,同时提高粘结性。但也可以在其他温度下,例如通过加热至高达250℃进行硬化,但是这不是优选的。
若根据本发明的组合物是加成交联的双组分硅橡胶组合物,则基于室温(23℃)和50%的相对空气湿度,贮存期(开放加工时间)最长为24小时,优选为最长6小时,更优选为最长120分钟。
在一个特别的实施方案中,通过UV活化,例如在DE102008000156A1中所述,使可交联形成弹性体的自粘性聚硅氧烷组合物根据本发明进行交联,同时提高粘结性。在此,以适当方式施加的、根据本发明的组合物用例如可以利用所谓的卤素灯(Eisenstrahler)产生的波长范围为230至400nm的UV光以优选至少25mW/cm2、更优选70至150mW/cm2的照射强度进行照射优选至少0.1秒,更优选至少2秒,直至最长2分钟,优选最长1分钟。交联持续时间取决于UV照射的强度和UV照射的持续时间。所用的UV照射源是可商购的产品,并且可以从本领域技术人员已知的来源制得。
本发明的另一个主题是通过使根据本发明的组合物交联而制得的成型体。
根据本发明的成型体是牛奶状浑浊至透明的,但优选是透明的。
根据本发明的成型体可以是任意的弹性体,例如密封件、压制件、挤出型材、涂层、浸渍件、注塑件(包封件)、透镜、菲涅尔透镜、棱镜、多边形结构、层压层或粘结层。
若根据本发明的成型体是透明的成型体,则均基于2mm的层厚度并根据DIN5036第3部分第6.3.1章以相对于空气的透射率进行计算,其透射率在波长为>300nm的情况下为>80%,在300nm的情况下更优选为>85%,在400nm的情况下为>90%,在500至800nm的情况下为>92%。
根据本发明的成型体是Shore-A硬度优选为>5,更优选为>10、特别优选为20至60的弹性体,均根据DIN53505-A(23℃,厚度为6mm的试样)。
均在23℃及环境大气压力即900至1100hPa的压力下,根据本发明的成型体的密度优选在0.8与3g/cm3之间,更优选在1与1.5g/cm3之间。
根据本发明的成型体的锥体针入度值优选为<1001/10mm,更优选为<601/10mm,特别优选为<251/10mm,最优选为0至201/10mm,均是利用针入度计根据DIN ISO2137使用150克的标准锥体(包括可移动的附件,例如落棒),例如在DIN ISO2137(1997-08版)第4.2.1节及图3中所述,针对通过在对流加热炉中在100℃下硫化1小时制得的试样测得。
根据本发明的成型体具有优选<5重量%、更优选<2.5重量%、特别优选<1重量%的由有机硅化合物(1)、(2)和(3)组成的可萃取的成分。为了测定可萃取的成分,将2克根据本发明的组合物在150℃下实施硫化1小时,然后利用顶部摇动器用35ml庚烷摇动24小时,抛弃庚烷,将聚硅氧烷残余物在150℃下干燥直至重量恒定;相对于在添加庚烷之前的起始重量的重量差即为可萃取的成分的比例。
均基于厚度为至少10mm、直径为25mm并且根据下述的方法进行测量的圆柱形试样,根据本发明的成型体要求压入力即测试机为了能够将测量探针压入根据本发明的试样中的预定位置所必须施加的力优选为>0.5N,更优选为>1N,特别优选为>3N,最优选为>4N。
根据本发明的成型体优选具有低的表面粘性。均基于厚度为至少10mm、直径为25mm并且根据下述的方法进行测量的圆柱形试样,用于将测量探针从试样取出所需的力矩优选为–1.2至0N·mm,更优选为–1至0N·mm特别优选为–0.5至0N·mm。
均基于厚度为至少10mm、直径为25mm并且根据下述的方法进行测量的圆柱形试样,在测定根据本发明的成型体的表面粘性时可以测量的、直至将测量探针从试样表面取出的距差优选为<3mm,更优选为<1mm,特别优选为0至0.5mm。
压入力、距差和表面粘性例如借助所谓的Texture Analyzer(型号:TA HDi Texture Analyser,Stable Micro Systems有限公司,Godalming,英国)以如下方式加以测定:将标准化的测量探针(由不锈钢制成的直径为4mm的圆柱形针入冲头,以型号P/4购自Stable Micro Systems有限公司,Godalming,英国)以1mm/s的速度于中间位置垂直地压入位于高度为18mm且内径为25mm的圆柱形铝坩埚中的试样(该试样是最小高度为10mm至18mm的硫化橡胶,并且是通过在室温、50%的相对空气湿度和标准压力下直接在铝坩埚中进行硫化14天制成的)中直至预定的位移(1mm),并在该位置保持60秒。在该松驰时间之后以2mm/s的速度垂直地提取测量探针直至从试样表面完全取出。记录在此过程中作用在测量探针上的力,并作为力-时间图加以评估。在将测量探针压入试样中的过程中在松驰时间开始之前的峰值力对应于压入力;其以正的单位给出。在将测量探针从试样表面取出期间的负的峰值力是所谓的粘着力,其中将表面粘性定义为在力/时间图中由力/时间曲线在取出过程中在负力区域内直至将测量探针从试样表面完全取出所包围的面积。此外,测量探针在负力区域内直至从试样表面完全取出所经过的位移是上述的距差。
均根据ISO6721-1和4利用动态机械分析(DMA)进行测量,根据本发明的成型体在1Hz及23℃下显示出的损耗因数优选为<0.5,更优选为<0.3,特别优选为<0.2。
均根据ASTM D2240(23℃,厚度为6mm的试样)进行测量,根据本发明的成型体的Sh00硬度优选为>20,更优选为>45,特别优选为70至95。
根据本发明的成型体还可以是材料复合物,其中至少一部分的复合物由用根据本发明的聚硅氧烷组合物制成的聚硅氧烷弹性体组成,其与至少一种基底材料牢固地连接在一起。
本发明的另一个主题是用于制造材料复合物的方法,其中将根据本发明的聚硅氧烷组合物施加在至少一个基底上,随后可以进行交联。
其例子是涂层、注塑件(包封件)、成型件的制造、复合材料和复合模制件。在此,复合模制件应当理解为由复合材料组成的均一的成型件,其以如下方式由用根据本发明的聚硅氧烷组合物制成的聚硅氧烷弹性体部件和至少一个基底组成,在两个部件之间具有牢固持久的连接。
在根据本发明的用于制造材料复合物的方法中,根据本发明的聚硅氧烷组合物还可以在至少两个相同或不同的基底之间进行硫化,例如在粘结结合、层压或包封的情况下。
根据本发明的自粘性聚硅氧烷组合物尤其是可以有利地用于期望在加成交联的聚硅氧烷弹性体与至少一个基底之间具有良好的粘结强度的任何场合,该基底优选由有机塑料、金属、金属合金、有机和无机玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷和搪瓷组成。所述基底优选为金属、金属合金、无机玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷和搪瓷。特别优选为铝材、钢材、无机玻璃、玻璃陶瓷和搪瓷。该基底可以作为模制件、薄膜或涂层存在。
根据本发明的加成交联的自粘性聚硅氧烷组合物适合于通过涂布、粘结结合和浇注制造材料复合物,以及适合于通过浇注法、注塑法、压注法、挤出法和模塑法制造由基底承载的成型件。
根据本发明的加成交联的自粘性聚硅氧烷组合物适合于许多艺术应用以及工业应用,例如在电气业、电子业、家用电器业、消费品业、建筑业、玻璃业、汽车业、光伏业或光学业的领域中、在医学技术中、在体育和休闲物品的制造中、在运输业领域中等。其例子是纺织织物和片状织物的涂布;金属材料、玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、搪瓷和光伏电池的涂布;电气和电子组件的涂布或浇注;太阳能电池的包封;光学组件的接合和粘结结合;玻璃承载的光学组件的制造;太阳能电池组件的层压;以及在艺术玻璃制造业领域中的粘结结合和层压。
根据本发明的组合物在室温(23℃)下硫化期间在优选7天、更优选3天内,特别优选在24小时内发生自粘结。
根据本发明的组合物的优点在于,其制造简单,并且不含惯用的粘结促进剂。
根据本发明的组合物的优点在于,其具有良好的存储稳定性,并且在需要时具有良好的流动性。
根据本发明的组合物的优点在于,其在低的温度下已经具有高的交联速率。
此外,根据本发明的组合物的优点在于,其显示出高水平的应用特性,例如透明度、耐蚀性和使用简单。
根据本发明的组合物的优点在于,由其可以在室温下以令人满意的方式制造用于工业应用领域的、机械强度高的、任选还是高度透明的材料复合物。
此外,根据本发明的组合物还具有以下优点,由此制成的成型体具有在所选的基底上的高的粘结强度,其中在室温下已经产生粘结性,以及在提高的温度下非常良好的耐水解性。
出人意料地,即使在不存在文献中已知的粘结促进剂的情况下,只有含有SiH的硅氧烷(2)与SiH位于末端的有机聚硅氧烷(3)的结合才能获得在各种基底材料上的所期望的优异自粘性。因此,可以获得即使在室温下也可以制成的、由于不含粘结促进剂而高度透明的材料复合物。
根据本发明的加成交联的自粘性聚硅氧烷组合物此外还具有以下优点:
-可以自由选择未交联的聚硅氧烷组合物的流变特性和流动性,因为不存在任何对流变性产生负面影响的粘结促进剂添加剂;
-可以根据抑制剂含量任意地调节交联速率(及因此硫化特性);
-交联的弹性体具有在金属材料、无机玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷和搪瓷上的高的粘结强度,
-在相应地配制的聚硅氧烷组合物的情况下,交联的弹性体具有优异的透明度
-在交联时不释放有毒的离解产物或挥发性成分,其对收缩产生负面影响。
具体实施方式
在以下实施例中,除非另有说明,所有的份数和百分比数据均是基于重量。除非另有说明,以下实施例均是在环境大气压力即约1000hPa的压力和室温即约23℃或者在将反应物于室温下组合在一起没有额外地加热或冷却的情况下所产生的温度下实施的。所有在实施例中所述的粘度数据均涉及25℃的温度。
抗拉强度根据DIN53504-S1测定。
断裂伸长率根据DIN53504-S1测定。
Shore-A硬度根据DIN(德国工业标准)53505-A(2000年8月版)测定。
比较例1(V1)
作为比较使用双组分聚硅氧烷,其以商品名RT601A/B购自Wacker Chemie股份公司,慕尼黑。A组分与B组分的混合比例为9:1(基于重量)。将该混合物在5mbar的压力下脱气2分钟,随后倒入具有尺寸为200mm×300mm×2mm的凹坑(表面:高度光泽,经抛光)的不锈钢模具中,其中内表面预先用水基脱模剂(以商品名AUX FORMTRENNMITTEL32购自Wacker Chemie股份公司,慕尼黑)处理。在室温下硫化24小时,将聚硅氧烷弹性体薄膜脱模,并将其继续在标准条件(23℃,50%的相对空气湿度)下调整7天。获得高度透明的中等硬度弹性体硫化橡胶。该包封组合物(注塑组合物)的典型应用领域例如是玻璃复合物领域和光学设备制造。
关于材料特性的结果列于表1和2中。
比较例2(V2)
作为比较使用双组分聚硅氧烷,其以商品名RT604A/B购自Wacker Chemie股份公司,慕尼黑。A组分与B组分的混合比例为9:1(基于重量)。将该混合物在5mbar的压力下脱气2分钟,随后倒入具有尺寸为200mm×300mm×2mm的凹坑(表面:高度光泽,经抛光)的不锈钢模具中,其中内表面预先用水基脱模剂(以商品名AUX FORMTRENNMITTEL32购自Wacker Chemie股份公司,慕尼黑)处理。在室温下硫化24小时,将聚硅氧烷弹性体薄膜脱模,并将其继续在标准条件(23℃,50%的相对空气湿度)下调整7天。获得高度透明的低硬度弹性体硫化橡胶。该包封组合物(注塑组合物)的典型应用领域例如是玻璃复合物领域、光学设备制造以及光伏组件的层压和包封(注塑)。
关于材料特性的结果列于表1和2中。
实施例1
制备A组分
将由49.85克用乙烯基二甲基甲硅烷氧基部分官能化的、乙烯基含量为0.65mmol/g、重均分子量MW为约5300g/mol且M/Q摩尔比为42:58的MQ树脂和49.85克粘度为20000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷组成的99.7克基于聚硅氧烷树脂的基础组合物与Pt含量为1重量%的、包含溶解在粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷中的二乙烯基四甲基二硅氧烷合铂络合物的0.3克催化剂溶液混合。
制备B组分
将32.3克粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷与61.25克粘度为1000mPas(25℃)的氢二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、6.1克粘度为40mPas且Si-H含量为1.1%的、由二甲基甲硅烷氧基单元和甲基氢甲硅烷氧基单元以摩尔比1:3组成的三甲基甲硅烷氧基封端的共聚物以及0.15克由溶解在粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷中的乙炔基环己醇组成的抑制剂溶液和0.2克二乙烯基四甲基二硅氧烷混合。
将组分A与B相互混合,其中A组分与B组分的混合比例为1:1(基于重量)。将该混合物在5mbar的压力下脱气2分钟,随后倒入具有尺寸为200mm×300mm×2mm的凹坑(表面:高度光泽,经抛光)的不锈钢模具中,其中内表面预先用水基脱模剂(以商品名AUX FORMTRENNMITTEL32购自Wacker Chemie股份公司,慕尼黑)处理。在室温下硫化24小时,将聚硅氧烷弹性体薄膜脱模,并将其继续在标准条件(23℃,50%的相对空气湿度)下调整7天。
关于材料特性的结果列于表1和2中。
实施例2
制备A组分
将由26.85克用乙烯基二甲基甲硅烷氧基部分官能化的、乙烯基含量为0.65mmol/g、重均分子量MW为约5300g/mol且M/Q摩尔比为42:58的MQ树脂和26.85克粘度为20000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷组成的53.7克基于聚硅氧烷树脂的基础组合物与由23克用乙烯基二甲基甲硅烷氧基部分官能化的、乙烯基含量为0.65mmol/g、重均分子量MW为约5300g/mol且M/Q摩尔比为42:58的MQ树脂和23克粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷组成的46.0克基于聚硅氧烷树脂的基础组合物以及Pt含量为1重量%的、包含溶解在粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷中的二乙烯基四甲基二硅氧烷合铂络合物的0.3克催化剂溶液混合。
制备B组分
将4.45克粘度为100000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷与27.81克粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、61.3克粘度为1000mPas(25℃)的氢二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、6.1克粘度为40mPas且Si-H含量为1.1%的、由二甲基甲硅烷氧基单元和甲基氢甲硅烷氧基单元以摩尔比1:3组成的三甲基甲硅烷氧基封端的共聚物以及0.14克由溶解在粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷中的乙炔基环己醇组成的抑制剂溶液和0.2克二乙烯基四甲基二硅氧烷混合。
将组分A与B相互混合,其中A:B组分的混合比例为1:1(基于重量),然后如实施例1中所述进行硫化。
关于材料特性的结果列于表1和2中。
实施例3
制备A组分
将由30.85克用乙烯基二甲基甲硅烷氧基部分官能化的、乙烯基含量为0.65mmol/g、重均分子量MW为约5300g/mol且M/Q摩尔比为42:58的MQ树脂和30.85克粘度为20000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷组成的61.7克基于聚硅氧烷树脂的基础组合物与30.25克粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷和0.07克二乙烯基四甲基二硅氧烷混合。然后在搅拌的情况下添加4.35克粘度为3.5mPas(25℃)的氢二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷,随后添加3.63克粘度为40mPas且Si-H含量为1.1%的、由二甲基甲硅烷氧基单元和甲基氢甲硅烷氧基单元以摩尔比1:3组成的三甲基甲硅烷氧基封端的共聚物,并将该混合物均匀化。
制备B组分
将99.5克粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷与Pt含量为1重量%的、包含溶解在粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷中的二乙烯基四甲基二硅氧烷合铂络合物的0.5克催化剂溶液混合。
将组分A与B相互混合,其中A组分与B组分的混合比例为9:1(基于重量),然后如实施例1中所述进行硫化。
关于材料特性的结果列于表1和2中。
实施例4
制备A组分
将由26.38克用乙烯基二甲基甲硅烷氧基部分官能化的、乙烯基含量为0.65mmol/g、重均分子量MW为约5300g/mol且M/Q摩尔比为42:58的MQ树脂和26.37克粘度为20000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷组成的52.75克基于聚硅氧烷树脂的基础组合物与24.25克粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷和0.05克二乙烯基四甲基二硅氧烷混合。然后在搅拌的情况下添加19.6克粘度为60mPas(25℃)的氢二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷以及3.35克粘度为40mPas且Si-H含量为1.1%的、由二甲基甲硅烷氧基单元和甲基氢甲硅烷氧基单元以摩尔比1:3组成的三甲基甲硅烷氧基封端的共聚物,并将该混合物均匀化。
制备B组分
将99.5克粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷与Pt含量为1重量%的、包含溶解在粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷中的二乙烯基四甲基二硅氧烷合铂络合物的0.5克催化剂溶液混合。
将组分A与B相互混合,其中A:B组分的混合比例为9:1(基于重量),然后如实施例1中所述进行硫化。
关于材料特性的结果列于表1和2中。
实施例5
制备A组分
将由39.9克用乙烯基二甲基甲硅烷氧基部分官能化的、乙烯基含量为0.65mmol/g、重均分子量MW为约5300g/mol且M/Q摩尔比为42:58的MQ树脂和39.9克粘度为20000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷组成的79.8克基于聚硅氧烷树脂的基础组合物与20.0克粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、0.1克二乙烯基四甲基二硅氧烷以及Pt含量为1重量%的、包含溶解在粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷中的二乙烯基四甲基二硅氧烷合铂络合物的0.1克催化剂溶液混合。
制备B组分:
将由11.05克用乙烯基二甲基甲硅烷氧基部分官能化的、乙烯基含量为0.65mmol/g、重均分子量MW为约5300g/mol且M/Q摩尔比为42:58的MQ树脂和11.05克粘度为20000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷组成的22.10克基于聚硅氧烷树脂的基础组合物与48.2克粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷混合。随后添加6.3克粘度为60mPas(25℃)的氢二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、15.8克粘度为1000mPas(25℃)的氢二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷以及7.6克粘度为40mPas且Si-H含量为1.1%的、由二甲基甲硅烷氧基单元和甲基氢甲硅烷氧基单元以摩尔比1:3组成的三甲基甲硅烷氧基封端的共聚物,并将该混合物均匀化。
将组分A与B相互混合,其中A:B组分的混合比例为1:1(基于重量),然后如实施例1中所述进行硫化。
关于材料特性的结果列于表1和2中。
实施例6
制备A组分
将由38.19克乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷(粘度:20000mPas/25℃)和16.36克BET比表面积为300m2/g且碳含量为3.9至4.2重量%的疏水性火成二氧化硅(以商品名购自Wacker Chemie股份公司,慕尼黑)组成的54.55克基础组合物以及由13.64克用乙烯基二甲基甲硅烷氧基部分官能化的、乙烯基含量为0.65mmol/g、重均分子量MW为约5300g/mol且M/Q摩尔比为42:58的MQ树脂和13.63克粘度为20000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷组成的27.27克基于聚硅氧烷树脂的基础组合物在搅拌的情况下与17.53克粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、0.55克二乙烯基四甲基二硅氧烷以及Pt含量为1重量%的、包含溶解在粘度为1000mPas(25℃)的聚硅氧烷聚合物乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷中的二乙烯基四甲基二硅氧烷合铂络合物的0.11克催化剂溶液混合。
制备B组分
将由24.55克乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷(粘度:1000mPas/25℃)、15克氢二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷(粘度:1000mPas/25℃)和15克BET比表面积为300m2/g且碳含量为3.9至4.2重量%的疏水性火成二氧化硅(以商品名购自Wacker Chemie股份公司,慕尼黑)组成的54.55克基础组合物与由13.64克用乙烯基二甲基甲硅烷氧基部分官能化的、乙烯基含量为0.65mmol/g、重均分子量MW为约5300g/mol且M/Q摩尔比为42:58的MQ树脂和13.63克粘度为20000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷组成的27.27克基于聚硅氧烷树脂的基础组合物混合成均一的化合物。在搅拌的情况下添加10.91克粘度为75mPas(25℃)的氢二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷和3.64克粘度为3.5mPas(25℃)的氢二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷。最后添加3.64克粘度为40mPas且Si-H含量为1.1%的、由二甲基甲硅烷氧基单元和甲基氢甲硅烷氧基单元以摩尔比1:3组成的三甲基甲硅烷氧基封端的共聚物,并重新将该混合物彻底均匀化。
将组分A与B相互混合,其中A组分与B组分的混合比例为1:1(基于重量),然后如实施例1中所述进行硫化。
关于材料特性的结果列于表1和2中。
表1:未交联的组合物的材料特性
表2:硫化橡胶的材料特性
实施例7
定性粘结性
将以上在实施例中所述的组合物以各自给定的A组分与B组分的混合比例相互混合,并短时抽真空(1分钟,5mbar)以去除可能包含的空气。利用厚度为约0.5mm的刮刀将如此获得的反应混合物施加在表3中指定的基底上,在室温下进行硫化,并在给定的时间(在室温和50%的相对湿度下保持)之后通过剥离定性地测试粘结性和脱层倾向。为此,利用小刀在聚硅氧烷弹性体与基底之间设置尽可能接近于基底表面的约1cm深的切口。然后将刮铲插入基底表面与聚硅氧烷弹性体的切入部分之间,并利用刮铲通过粘结在基底上的硫化橡胶部分的折断情况测试粘合的质量;此外,定性地评价断口形貌(粘合破坏或内聚力断裂)。
表3:在1天/3天之后的定性粘结性
+:良好的粘结性;硫化橡胶仅在内聚力断裂的情况下与基底分离;
–:无粘结性;硫化橡胶在粘合破坏的情况下无需施加力即可在整个面
上与基底分离。
实施例8
定量粘结性
将以上在实施例中所述的组合物以各自给定的A组分与B组分的混合比例相互混合,并短时抽真空(2分钟,5mbar)以去除可能包含的空气。然后立即以如下方式将如此获得的反应混合物分别施加在分离的玻璃板(窗玻璃,70mm×90mm×3.0mm)上,获得直径为约15至20mm的圆形斑。随后,利用间隔物将小的铝质立方体(棱长:10mm×10mm×10mm)精确地置于其上0.5mm处,该立方体的待粘结结合的端面用打底剂(以商品名GRUNDIERUNG G790购自WackerChemie股份公司,慕尼黑)预处理,其中在玻璃与立方体之间的空间完全地用可交联组合物填充,并在室温下硫化7天。
利用所谓的Texture Analyser(型号:TA HDi Texture Analyser,StableMicro Systems有限公司,Godalming,英国)定量测定粘结性。为此,将铝质立方体以确定的提取速度(2mm/s)垂直地从玻璃板取出,并测定分离铝/聚硅氧烷/玻璃复合物所需的力。此外,从外观上定性地检验断口(聚硅氧烷中的内聚力断裂或在一个粘结结合面上的粘合破坏)。结果列于表4中。
表4、玻璃上的粘结性的定量测定
(adh.:玻璃侧的粘结性损失;koh.:聚硅氧烷层中的内聚力断裂)
粘结性[N/mm2] | 评价 | |
比较例1 | 0.2 | adh. |
比较例2 | 0.2 | adh. |
实施例1 | 2.7 | koh. |
实施例2 | 2.1 | koh. |
实施例3 | 1.3 | koh. |
实施例4 | 2.1 | koh. |
实施例5 | 2.8 | koh. |
实施例6 | 2.1 | koh. |
实施例9
玻璃/玻璃复合物的拉伸剪切强度
基于DIN EN1465测量拉伸剪切强度。所用的试样由2个玻璃板(窗玻璃,85mm×25mm×3.8mm)组成,它们通过间隔物平行地以0.5mm的间距固定连接,并且重叠12mm,从而在这两个玻璃板之间获得300mm2的粘结面积。
将以上在实施例中所述的组合物以各自给定的A组分与B组分的混合比例相互混合,并短时抽真空(2分钟,5mbar)以去除可能包含的空气。随后利用移液管在避免空气夹杂物的情况下将如此获得的反应混合物引入两个玻璃板之间的中间空间。
作为所述方法的改变方案,在实施例6中首先将反应混合物单面施加在两个玻璃板之一上,然后在施加间隔物之后在避免可能的空气夹杂物的情况下以如下方式与第二玻璃板相连接,完全填充中间空间。
在室温下硫化3天,并在给定的时间之后定量测定试样的拉伸剪切强度(Zwick UPM144503型拉伸测试机,测试速度:10mm/min)。结果列于表5中。实施例1至6的组合物无例外地显示出内聚力断裂,而在比较例1和2的情况下的测量则导致在整个面上的粘合破坏。
实施例10
玻璃/铝复合物的拉伸剪切强度
重复在实施例9中所述的方法,区别在于将两个玻璃板之一用同样大小的铝板(但是厚度仅为1.5mm)代替。结果列于表5中。实施例1至6的组合物无例外地显示出内聚力断裂,而在比较例1和2的情况下的测量则导致在整个面上的粘合破坏。
表5:玻璃/玻璃和玻璃/铝复合物的拉伸剪切强度
实施例11
包封太阳能电池
制备A组分
将由34.67克用乙烯基二甲基甲硅烷氧基部分官能化的、乙烯基含量为0.65mmol/g、重均分子量MW为约5300g/mol且M/Q摩尔比为42:58的MQ树脂与34.67克粘度为20000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷组成的69.34克基于聚硅氧烷树脂的基础组合物与30.52克粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、0.08克二乙烯基四甲基二硅氧烷以及Pt含量为1重量%的、包含溶解在粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷中的二乙烯基四甲基二硅氧烷合铂络合物的0.06克催化剂溶液混合。
制备B组分:
将15.88克粘度为1000mPas(25℃)的乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷与46.36克粘度为1000mPas(25℃)的氢二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷和34.33克粘度为60mPas(25℃)的氢二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷混合。添加3.43克粘度为40mPas且Si-H含量为1.1%的、由二甲基甲硅烷氧基单元和甲基氢甲硅烷氧基单元以摩尔比1:3组成的三甲基甲硅烷氧基封端的共聚物,并将该混合物均匀化。
将上述的组合物以混合比例1:1加以混合,并短时抽真空(5分钟,15mbar)以去除可能包含的空气。然后将如此获得的反应混合物浇在低铁平板玻璃上,例如以商品名AFG Solatex购自Interfloat公司,Liechtenstein,其尺寸为15cm×15cm且厚度为0.4cm,并利用刮刀小心地分散在整个玻璃表面上。然后立即将由多晶硅制成的、尺寸为10cm×10cm的、接有电线的可商购的太阳能电池以如下方式小心地置于尚未硫化的聚硅氧烷层中,可能包含的空气可以完全排除,并且整个太阳能电池完全被聚硅氧烷包围。然后,将额外的反应混合物浇在太阳能电池表面上,并利用刮刀进行分散,并将另一块低铁平板玻璃(尺寸如上)放置在其上,其中应当注意在放置另一块板时可以完全排除可能包含的空气。随后,将该叠层物在重量为500克的负载下在室温下硫化1天。最后,比较测量由太阳能电池叠层物产生的电流:
纯的太阳能电池(100cm2):100%
太阳能电池+低铁玻璃:95%
太阳能电池+聚硅氧烷层+低铁玻璃:94%
利用聚硅氧烷将如此获得的太阳能电池以无裂纹且无断裂的方式与玻璃层相粘结。玻璃、聚硅氧烷和太阳能电池的复合物是完全透明的(聚硅氧烷层的透明度:约99%),无气泡,并且具有高强度。
实施例12
两个光学玻璃体的连接
通过特殊的保持装置将2个玻璃棒(约为长度:100mm,直径:20mm)的端面保持1mm的面平行间距。
将以上在实施例中所述的组合物以各自给定的A组分与B组分的混合比例相互混合,并短时抽真空(1分钟,5mbar)以去除可能包含的空气。随后利用移液管在避免空气夹杂物的情况下将如此获得的反应混合物引入玻璃棒的端面之间的中间空间(毛细效应导致全面润湿和完全填充该间隙)。
作为所述方法的改变方案,首先将对应于实施例6中所述的组成的反应混合物施加在两个待连接的玻璃棒之一的端面上,然后才以1mm的面平行间距在避免可能的空气夹杂物的情况下与第二玻璃棒相连接。
在组合物硫化之后(在室温下7天),尝试将以面的方式相互粘结结合的玻璃棒彼此分离。结果列于表6中。
表6:于端面相连接的玻璃棒的粘结结合质量
比较例1 | 负 | 实施例3 | 正 |
比较例2 | 负 | 实施例4 | 正 |
实施例1 | 正 | 实施例5 | 正 |
实施例2 | 正 | 实施例6 | 正 |
正:于端面相互粘结结合的玻璃棒仅在聚硅氧烷层中的内聚力断裂的情况下彼此分离。
负:于端面相互粘结结合的玻璃棒无需施加较大的力就可以彼此分离(在玻璃侧粘合破坏)。
Claims (10)
1.可交联形成弹性体的聚硅氧烷组合物,其包含
(1)包含具有脂族碳碳多重键的SiC-键结基团的有机硅化合物,其含有下式的单元
RaR1 bSiO(4-a-b)/2 (I),
其中,
R可相同或不同,并且代表任选经取代的、SiC-键结的、脂族饱和烃基,
R1可相同或不同,并且代表任选经取代的、SiC-键结的、脂族不饱和烃基,
a是0、1、2或3,及
b是0、1、2或3,
其条件是:a+b之和小于或等于3,并且每个分子具有至少两个基团R1,
(2)具有Si-键结氢原子的有机聚硅氧烷,其含有下式的单元
R2 cHdSiO(4-c-d)/2 (II),
其中,
R2可相同或不同,并且具有以上针对R给出的定义,
c是0、1、2或3,及
d是0、1或2,
其条件是:c+d之和小于或等于3,并且每个分子具有平均至少三个其中c=d=1的式(II)单元,其中Si-键结氢的含量大于1重量%,
(3)具有位于末端的Si-键结氢原子的基本上为直链的有机聚硅氧烷,及
(4)促进Si-键结氢在脂族多重键上加成的催化剂,
其条件是:基于100重量份所述组合物的源自组分(3)的Si-键结氢相对于各自基于100重量份所述组合物的源自组分(2)和(3)的Si-键结氢之和的摩尔比例在0.05与1之间。
2.根据权利要求1的组合物,其特征在于,组分(1)包括基本上为直链的硅氧烷与有机聚硅氧烷树脂的混合物。
3.根据权利要求1或2的组合物,其特征在于,组分(2)包括直链硅氧烷或环状硅氧烷。
4.根据权利要求1或2的组合物,其特征在于,有机聚硅氧烷(3)为下式的化合物
R3 2HSiO(SiR3 2O)pSiR3 2H (III),
其中,
R3可相同或不同,并且代表任选经取代的、SiC-键结的、脂族饱和烃基,及
p是0或1至250的整数。
5.根据权利要求1或2的组合物,其特征在于,组分(3)与组分(2)的重量含量的比例在60:1与0.3:1之间。
6.根据权利要求1或2的组合物,其特征在于,在组分(2)和(3)中的所有SiH基相对于组分(1)的具有脂族碳碳多重键的Si-键结基团的摩尔比例为1.0至5。
7.用于制造根据权利要求1至6之一的组合物的方法,其是通过以任意的顺序混合单个组分实施的。
8.通过使根据权利要求1至6之一的或者根据权利要求7制造的组合物交联而制得的成型体。
9.根据权利要求8的成型体,其特征在于其是材料复合物,其中至少一部分的复合物由用根据权利要求1至6之一的或者根据权利要求7制造的聚硅氧烷组合物制成的聚硅氧烷弹性体组成,并且与至少一种基底材料牢固地连接在一起。
10.用于制造材料复合物的方法,其中将根据权利要求1至6之一的或者根据权利要求7制造的聚硅氧烷组合物施加在至少一个基底上,随后进行交联。
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