CN103298888A - 流体应用的有机硅类空气和水隔离系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单组分室温硬化(RTV)有机硅类空气和水隔离组合物，其包含硅烷醇-封端的二有机基聚硅氧烷聚合物；热解法二氧化硅；经硬脂酸处理的磨碎碳酸钙增容填充剂；多烷氧基交联剂；金属螯合物缩合固化催化剂；和胶粘促进剂。本发明还提供包含所述组合物的壁组件。

Description

流体应用的有机硅类空气和水隔离系统及其方法
本申请要求美国临时专利申请61/411,222和61/411,198的优先权，它们的全部内容以其整体通过参考并入本文。
技术领域
本发明涉及有机硅类空气和水隔离组合物以及使用其的隔离系统。本发明还涉及包含本发明的有机硅类空气和水隔离系统的建筑项目，具体而言壁组件(wall assembly)。
背景技术
给出本申请所讨论的任何出版物或参考文献，以描述本发明的背景和提供有关其实施的其它细节。在此不应认为本发明人承认没有权利预见到在先发明的这些公开内容。
新的和修补的建筑工程利用众多的空气和水隔离系统从而保持结构干燥和没有通风(drafts)。这些隔离系统由与有机硅风雨密封剂通常不相容并且常常不允许常用有机硅风雨密封剂持续粘附的组分制成。这常常需要额外的劳力并加大了建筑设计的复杂性以提供风雨密封建筑，增加了工作成本。
此外，市场可得的空气和水隔离在其需要遮蔽、移开或再施用之前具有受限的紫外光暴露时间。这也增加了改造和/或新建造的成本。因此，所需要的是有机硅类空气和水隔离组合物/系统，其与有机硅组合物相容，可容易施用，具有提高的水和空气密封性，并且不像当今市场可得的其它密封剂那样对紫外线敏感。
发明内容
本发明提供流体应用的有机硅类组合物，其作为空气和水单组分和隔离系统用于建筑中，弥补现有技术的产品和技术中存在的多种缺陷。
本发明涉及一种单组分室温硬化(vulcanizing)(RTV)有机硅类空气和水隔离组合物，其包含：
约20重量%(wt.%)至约80wt.%的硅烷醇-封端的二有机基聚硅氧烷聚合物，其在约25摄氏度(C°)的粘度为约100厘泊至约500,000厘泊，其中所述有机基是包含至多约30个碳原子的一价烃基；
至多约20wt.%的经处理的热解法二氧化硅增强填料；
至多约60wt.%的以下中的至少一种：经硬脂酸处理的磨碎碳酸钙增容填充剂；和沉淀碳酸钙填料；
约0.5wt.%至约10wt.%的具有下式的多烷氧基交联剂：
(R1O)4-a-Si-R2 a
其中R1和R2是至多约30个碳原子的一价烃基，并且a是0或者变化的整数使得该聚合物在25°C的粘度为约100厘泊至约500,000厘泊；
至多约0.05wt.%至约5wt.%的具有以下通式的金属螯合物缩合固化催化剂：
Figure BDA00003476694900021
其中Me是选自以下的金属：铅，锡，锆，锑，铁，镉，钡，锰，锌，钴，镍，铝，镓，锗和钛，
s是约0.7至约1.3，t是1.2至0.8，
R6是包含约2至约20个碳原子的二价烃基，其任选地取代有包含至多8个碳原子的烃基，
R2是氢或选自以下的有机基团：烃基、卤代烃基和酰基，它们各自包含至多约8个碳原子，
R3是氢或选自以下包含至多约8个碳原子的有机基团：烃基、卤代烃基和酰基，或者R3是通过键与相邻R2和/或R3基团的碳原子形成的环状烃基的一部分，其中所述环状烃基包含至多约12个碳原子并且任选地取代有一个或多个选自以下的官能团：氯、硝基、酯、氰基和羧基酯取代基；
R4与R2定义相同；
R5是选自以下的一价有机基团：包含至多60个碳原子的烃基、卤代烃基和醚、包含至多12个碳原子的氰基烷基、氨基和式(CqH2qO)vR30的聚醚基团，其中q是2至4，v是1至20，R30是1至30个碳原子的一价烃基；
至多约5wt.%的胶粘促进剂，其选自具有以下通式的有机基官能化的聚烷氧基硅烷胶粘促进剂：
Figure BDA00003476694900031
其中R11和R12是含有至多约8个碳原子的一价烃基，t是0至3，
Z是饱和烃、不饱和烃或者芳烃，其进一步被选自醚、环氧、异氰酸基、氰基、丙烯氧基和酰氧基的基团官能化；以下通式的异氰酸基-官能化的聚烷氧基硅烷胶粘促进剂：
Figure BDA00003476694900032
其中G选自如上所定义的R11基团、苯乙烯基、乙烯基、烯丙基、氯烯丙基、环己烯基和下式的基团，
Figure BDA00003476694900033
其中R11和R12是含有至多约8个碳原子的一价烃基，其中R13是包含至多约8个碳原子的一价烃基或者包含至多8个碳原子的一价氰基烷基，以及
其中R15是选自以下的二价烃基：亚烷基亚芳基、亚烷基、环亚烷基、卤代亚烷基亚芳基、亚烷基和环亚烷基，它们各自包含2至约12个碳原子，并且
其中b是0或者1至约2的整数；以及它们的组合。
本申请的另一实施方式涉及包含本申请所述的有机硅聚合物组合物的壁组件。
本发明进一步在包括下面提供的实施例的具体实施方式部分中描述。
具体实施方式
本发明涉及单组分室温硬化(RTV)有机硅聚合物组合物，其用作流体应用的有机硅类空气和水隔离系统。本发明的水和空气隔离系统具有相对于市场上可得的其它密封剂优越的密封性。本申请的单组分室温硬化(RTV)有机硅聚合物组合物(密封剂组合物)粘附于建筑中常用的标准有机硅类风雨挡板(stripping)，使得其比与标准风雨挡板不相容的其它密封剂更容易使用。本发明组合物的相容性以及其呈现的优越性质降低了建造成本，并改善了使建筑免于不利风雨状况的保护。组合物及其用途在下文中更详细地进行了描述。
本申请所用的“均聚物”是由相同的重复单元制成的聚合物，“共聚物”是包含至少两种结构不同的单体的聚合物。名称诸如(甲基)丙烯酸酯是指具有丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯官能团的单体。
在本申请说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数形式，并且提及的具体数值至少包括该具体值，除非上下文中另外清楚地指出。
范围可以在本申请中表示为从“约”或“大约”一具体值和/或至“约”或“大约”另一具体值。当表达这样的范围时，另一实施方式包括从所述一具体值和/或至所述另一具体值。类似地，当数值通过使用前缀“约”表达为近似值时，应理解为该具体值形成另一实施方式。
本申请所述的所有方法可按任何适宜的顺序进行，除非本文另外指出或者根据上下文另有明显的冲突。本文给出的使用任何和所有的实例或者示例性语言(例如"诸如")仅仅意在更好地阐明本发明，而不对本发明的范围施加限定，除非另有要求。说明书中的语言不应理解为指定任何非要求保护的要素作为本发明实施所必需的。
本申请使用“包含”、“包括”、“含有”、“其特征在于”以及它们的语法等价表达是包含性或开放性术语，不排除其它未描述的要素或方法步骤，但是还要理解包括更严格的术语“由…组成”和“基本上…由组成”。
本发明的一种实施方式涉及单组分室温硬化(RTV)有机硅类空气和水隔离组合物，其可在湿气存在下固化。
在下文中给出用作密封剂组合物的单组分RTV组合物的各组分的一般描述。
本申请的空气和水隔离密封剂组合物包含以下组分：(1)约20wt.%至80wt.%、具体约25wt.%至约75wt.%、更具体约30wt.%至约50wt.%的硅烷醇-封端的二有机基聚硅氧烷聚合物，其在约25°C的粘度为约100厘泊至约500,000厘泊，其中所述有机基是包含至多约60个碳原子的一价烃基。
在一种具体的实施方式中，硅烷醇-封端的二有机基聚硅氧烷聚合物在25°C的粘度从约1,000厘泊变化至约20,000厘泊，在一种甚至更具体的实施方式中，所述在25°C的粘度在约2,000厘泊至约10,000厘泊范围内。
硅烷醇-封端的二有机基聚硅氧烷聚合物中的有机基可以是一价烃基，例如含有1至约8个碳原子的烷基，例如非选择性实例为甲基、乙基、丙基等；环烷基，例如非选择性实例为环戊基、环己基等；烯基，例如非选择性实例为乙烯基、烯丙基等；单核芳基，例如非选择性实例为苯基、甲基苯基、乙基苯基等；以及氟代烷基，例如非选择性实例为3,3,3-三氟丙基。在一种非限制实施方式中，硅烷醇-封端的二有机基聚硅氧烷聚合物可以仅一端为硅烷醇而另一端为上述一价烃基。
在一种具体非限制性实施方式中，硅烷醇-封端的二有机基聚硅氧烷聚合物可具有通式(I)：
其中R1和R2是含有1至约12个碳原子的一价烃基，其中“p”变化使得该聚合物在25°C的粘度从约100厘泊变化至约500,000厘泊，更具体在25°C从约1,000厘泊变化至约20,000厘泊，甚至更具体在25°C从约2,000厘泊变化至约10,000厘泊。在一种具体的实施方式中，式(I)中的p值可以是1至约4,000，更具体约10至约1000，最具体地约100至约500。
式(I)的R1和R2基团可以相同或不同，通常选自与上面针对硅烷醇-封端的二有机基聚硅氧烷聚合物的有机基定义的一价烃基相同的基团。具体而言，R1和R2基团的总数的至少约50%是含有1至约8个碳原子的烷基，任何剩余的R1和R2基团是芳基基团。更具体，R1和R2基团的总数的至少约75%是含有1至约8个碳原子的烷基，任何剩余的R1和R2基团是芳基基团。最具体而言，R1和R2基团的总数的至少约50%是含有1至约8个碳原子的烷基，任何剩余的R1和R2基团是芳基基团。
在一种甚至更具体的实施方式中，R1和R2基团的总数的至少约50%是甲基，剩余的是芳基诸如苯基。在本申请的另一种实施方式中，R1和R2基团选自含有1至约8个碳原子的烷基诸如甲基或者含有1至约8个碳原子的烷基和氟代烷基诸如3,3,3-三氟丙基的混合物。
本申请的空气和水隔离密封剂组合物进一步包含(2)至多约20wt.%、具体1wt.%至约15wt.%、最具体约3wt.%至约10wt.%的经处理的热解法二氧化硅增强填料。
在本申请的一种实施方式中，经处理的热解法二氧化硅增强填料是经环状硅氧烷诸如D4和/或硅氮烷诸如六甲基二硅氮烷(HMDZ)处理的热解法二氧化硅，如本领域中所熟知的。
本申请的空气和水隔离密封剂组合物进一步包含(3)至多约60wt.%、具体约10wt.%至约50wt.%、最具体约25wt.%至约45wt.%的以下中的至少一种：经硬脂酸处理的磨碎碳酸钙增容填充剂；和沉淀碳酸钙填料。
本申请的空气和水隔离密封剂组合物进一步包含(4)约0.5wt.%至约10wt.%、具体约1.0wt.%至约5wt.%、最具体约1.5wt.%至约3.0wt.%的具有通式(II)的多烷氧基交联剂：
(R1O)4-a-Si-R2 a       (II)
其中R1和R2如式(I)中定义，其中“a”可以是0、1或2。
落入式(II)范围内的具体化合物选自甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷。在一种最具体实施方式中，所述聚烷氧基硅烷交联剂是甲基三甲氧基硅烷。
本申请的空气和水隔离密封剂组合物进一步包含(5)约0.05wt.%至约5wt.%、具体约0.1wt.%至约3.0wt.%、最具体约0.5wt.%至约2.0wt.%的具有通式(III)的钛螯合物缩合固化催化剂：
Figure BDA00003476694900071
其中Me、R2、R3、R4、R5、R6、s和t如上所定义。
在式(III)中，“s”在约0.7至约1.3的范围内。在本申请的一种具体实施方式中，"s"是约0.8至约1.2，t是约1.2至约0.8，在一种最具体实施方式中，s等于1，t等于1。在本发明的一种具体实施方式中，所述组合物包含钛螯合物，其中R6是亚丙基，R3是氢，R2和R4是甲基，R5是乙基。
在一种实施方式中，R6是包含约2至约20个碳原子的二价烃基并可取代有包含至多8个碳原子的烃基(包括卤代烃基)或羧基，除了烃取代基之外，R6基团的非端部部分可包括其它取代基，诸如以下的至少一个：卤素、氰基、硝基、羧基酯和酰基。
在一种具体的非限制性实施方式中，R6基团中的碳原子的总数不超过约20个碳原子。式(III)化合物的制备描述于美国专利3,689,454和3,779,986，二者通过参考并入本文中。
最具体而言，本申请的钛螯合物催化剂通过以下结构(IV)表示：
Figure BDA00003476694900072
其中最具体而言"s"和“t”是1。
本申请的空气和水隔离密封剂组合物进一步包含6)至多约5wt.%、具体约0.1wt.%至约2.0wt.%、最具体约0.2wt.%至约0.7wt.%的有机基官能化的具有通式(V)的聚烷氧基硅烷胶粘促进剂：
Figure BDA00003476694900081
其中R11和R12是含有至多约8个碳原子的一价烃基，t是0至约3，Z是含有至多约30个碳原子、具体至多约12个碳原子、更具体至多约8个碳原子的饱和烃、不饱和烃或者芳烃，其进一步被选自氨基、醚基、环氧基、缩水甘油氧基、异氰酸基、氰基、丙烯氧基、甲基丙烯氧基和酰氧基的基团官能化。
在式(V)范围内并且适合于本申请的用途的胶粘促进化合物以及其制备方法描述于例如美国专利4,483,973；4,528,353；3,821,218和4,100,129，它们各自通过参考并入本文中。
作为式(V)化合物的补充或替换，本申请的空气和水隔离密封剂组合物可替换地或者补充地包含异氰酸基-官能化的聚烷氧基硅烷胶粘促进剂。
适合本申请用途的异氰酸基-官能化的聚烷氧基硅烷胶粘促进剂具有通式(VI)：
Figure BDA00003476694900082
其中G选自如上所定义的R11基团、苯乙烯基、乙烯基、烯丙基、氯烯丙基、环己烯基和具有通式(VII)的基团。
Figure BDA00003476694900083
其中R11和R12如上所定义，R15是选自各自包含2至约12个碳原子的亚烷基亚芳基、亚烷基、环亚烷基和卤代亚烷基亚芳基的二价烃基，其中b是0至约3。
其中R13和R14各自是包含至多约8个碳原子的一价烃基或者包含至多8个碳原子的一价氰基烷基，
其中R15如上所定义，其中b是0至约3。
最具体而言，在式(VI)范围内的胶粘促进剂是1,3,5-三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯。该化合物可通过取相应的烷氧基氢化物硅烷(alkoxyhydride silane)并使其与不饱和异氰脲酸酯或氰脲酸酯在铂催化剂的存在下反应制备，其中氢化物加成至不饱和基团诸如异氰脲酸酯核的烯丙基上。
在上述式(VI)范围内的另外的具体化合物选自1,3-二(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯；1,3,5-三(三甲氧基甲硅烷基乙基)异氰脲酸酯；1,3,5-三(甲基二甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯；和1,3,5-三(甲基二乙氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯，以及它们的组合。
在本申请的RTV组合物中存在的式(VI)的异氰酸基-官能化的烷氧基硅烷胶粘促进剂的量可以是至多约2.0wt.%、具体约0.1wt.%至约1.0wt.%，最具体约0.3wt.%至约0.7wt.%。
在一种非限制性实施方式中，本申请的空气和水隔离密封剂组合物可包含选自以下的胶粘促进剂：1,3,5-三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯、1,3-二(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(三甲氧基甲硅烷基乙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(甲基二甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(甲基二乙氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯、N-2-氨基乙基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基乙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷、异氰酸基丙基三乙氧基硅烷、异氰酸基丙基甲基二甲氧基硅烷、β-氰基乙基三甲氧基硅烷、γ-丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、4-氨基-3,3,-二甲基丁基三甲氧基硅烷、N-乙基-3-三甲氧基甲硅烷基-2-甲基丙胺、以及它们的组合。
本申请的空气和水隔离密封剂组合物可任选地进一步包含至多约60wt.%、具体约5wt.%至约40wt.%、最具体而言约15wt.%至约25wt.%的烃加工助剂，所述烃加工助剂包含，基于100重量份的烃流体，大于40重量份环状烷烃和小于60重量份非环状烷烃。
在本发明的一种具体实施方式中，烃流体包括一种或多种每分子含有约5至约24个碳原子的环状烷烃，以及任选地，一种或多种每分子含有约5至约24个碳原子的非环状烷烃。在本发明的一种具体实施方式中，烃流体的环状烃和非环状烃各自每分子包含约8至约20、更具体约10至约15个碳原子。
适宜的环状烷烃包括但不限于环己烷、环辛烷、环壬烷、环十二烷，以及它们的组合。适宜的非环状烷烃包括但不限于正-庚烷、正-辛烷、异-辛烷、正-壬烷、正-癸烷、正-十一烷、正-十二烷、异-癸烷、正-十七烷、正-十八烷、正-二十烷、异二十烷，以及它们的组合。在本申请组合物的一种具体的实施方式中，烃流体包含小于约0.5wt%的芳烃。
在一种进一步的实施方式中，本申请的空气和水隔离密封剂组合物可任选地包含其它添加剂，包括例如阻燃剂、杀真菌剂、颜料、着色剂等。
本申请还提供包含本发明的单组分室温硬化(RTV)有机硅类空气和水隔离组合物的壁组件。本申请所述的壁组件可包含使用单组分室温硬化(RTV)有机硅类空气和水隔离组合物作为胶粘剂来粘合弹性体材料以建造护套基底、金属基底诸如上漆或未上漆铝基底、电镀金属基底、木框基底等。
如本申请中讨论，本发明的组合物可作为单组分室温硬化(RTV)有机硅聚合物空气和水密封剂组合物用于建筑中。以下阐述本发明组合物的各种建筑应用，然后阐述显示实现出乎预料的有利结果的实验数据。
实验
为了深入理解本发明，在下文中提供了实施例。
实施例1
有机硅涂料作为胶黏剂(基础)，以将Red0.022英寸厚和Grey0.015英寸厚热固化弹性体粘附至玻璃纤维护套基底(
Figure BDA00003476694900101
护套基底)。基底表面根据方法P15制备(测试收到的基底，无表面制备=P15。使用天然毛刷除去污物/灰尘碎屑的测试=P9)。
所用的有机硅涂料包含：按重量百分比计，
(a)14.6%的25,000cps硅烷醇封端的聚二甲基硅氧烷聚合物；
(b)17.9%的3,000cps硅烷醇-封端的聚二甲基硅氧烷聚合物；
(c)39.0%的经硬脂酸处理的磨碎碳酸钙填料；
(d)3.6%的D4和HMDZ处理的热解法二氧化硅填料(88318-MOMENTIVE)；
(e)20.8%的C12-C20线型有机脂肪族溶剂(CONOSOL C200FROMPENRECO)；
(f)0.47%的三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯胶粘促进剂；
(g)2.37%的甲基三甲氧基硅烷；和
(h)1.26%的二异丙氧基钛双(乙酰丙酮)固化催化剂。有机硅涂料混合物在连续配混挤出机中制备。
实施例1：所得的结果(示于图1)显示Red和Grey弹性体都发生卷曲，因为有机硅涂料针对胶黏剂(基础)开始交联。Red和Grey弹性体二者都观察到点接触粘附。在该实施例中，试图确定新鲜的”湿”施用的有机硅涂料是否能用作胶黏剂(基础)代替有机硅密封剂。观察结果得到Red和Grey弹性体二者对于新鲜的”湿”施用的有机硅涂料都发生卷曲。
实施例2
为了深入理解产品/具体条件的组合，将包含以下成分的有机硅密封剂(SCS2000)在配混挤出机中连续混合：
(a)34%的130,000cps硅烷醇封端的聚二甲基硅氧烷聚合物；
(b)44.0%的经硬脂酸处理的磨碎碳酸钙填料；
(c)4.5%的D4处理的热解法二氧化硅填料(88049-MOMENTIVE)；
(d)14%的线型三甲基封端的PDMS流体；
(e)0.30%的三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯胶粘促进剂；
(f)2.2%的甲基三甲氧基硅烷；和
(j)1%的丙二醇钛(乙酰丙酮)(乙基乙酰乙酸)固化催化剂。
SCS2000是触变性浆料，并用作胶黏剂(基础)以将Red0.022英寸厚和Grey0.015英寸厚热固化弹性体粘附至玻璃纤维护套基底(
Figure BDA00003476694900111
护套基底)。基底表面根据方法P15制备。
实施例2：所得的结果(示于图2)显示在固化过程中使用中性固化有机硅密封剂作为胶黏剂(基础)的Red和Grey弹性体未发生卷曲。Red和Grey弹性体二者都观察到完全接触粘附。
实施例3
为了深入理解产品/具体条件的组合，将上述有机硅密封剂SCS2000用作胶黏剂(基础)，来将Red0.022英寸厚和Grey0.015英寸厚热固化弹性体以90度角粘附至上漆的铝基底，如下所描绘(实施例3)。仅仅出于具有光滑罩面以确定使用该密封剂时热固化弹性体是否会发生卷曲(使用有机硅涂料测试时观察到卷曲)的目的，使用上漆金属。基底表面根据方法P15制备。
实施例3：所得的结果(示于图3)显示在固化过程中使用中性固化有机硅密封剂作为胶黏剂(基础)的Red和Grey弹性体未发生卷曲。Red和Grey弹性体二者都观察到粘附。
实施例4
为了深入理解产品/具体条件的组合，将一种有机硅涂料(SEC2400)、3种密封剂(SilPruf SCS2000、SCS2700和SCS9000)以及MS聚合物密封剂(SCS7000)用作胶黏剂(基础)以对
Figure BDA00003476694900121
玻璃纤维护套基底进行(干式)粘附测试，其中基底的表面根据方法P15制备然后进行粘附拉拔测试，涂料和密封剂二者在施用之后均固化14天。
SEC2400配制物在实施例1中给出。
SCS2000组合物在实施例2中给出。
SCS2700组合物为：
(a)34%的130,000cps硅烷醇封端的聚二甲基硅氧烷聚合物；
(b)40.0%的经硬脂酸处理的磨碎碳酸钙填料；
(c)4.5%的D4处理的热解法二氧化硅填料(88049-MOMENTIVE)
(d)18%的线型三甲基封端的PDMS流体；
(e)0.30%的三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯胶粘促进剂；
(f)2.2%的甲基三甲氧基硅烷；和
(g)1%的丙二醇钛(乙酰丙酮)(乙基乙酰乙酸)固化催化剂。上述SCS2700成分在配混挤出机中连续混合。
所述SCS9000组合物是：
(a)48%的80,000cps硅烷醇和甲基封端的聚二甲基硅氧烷聚合物；
(b)44.0%的经硬脂酸处理的磨碎碳酸钙填料；
(c)4.5%的D4处理的热解法二氧化硅填料(88049-MOMENTIVE)
(d)0.30%的三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯胶粘促进剂；
(e)2.2%的甲基三甲氧基硅烷；和
(f)1%的丙二醇钛(乙酰丙酮)(乙基乙酰乙酸)固化催化剂。上述SCS9000成分在配混挤出机中连续混合。
SCS7000组合物为：
(a)28.5%的甲基二甲氧基甲硅烷基封端的聚醚聚合物；
(b)20%的邻苯二甲酸二异癸酯；
(c)2%的TiO2；
(d)30%的UltraPflex经硬脂酸处理的沉淀碳酸钙；
(e)15%的Hi-Pflex100经硬脂酸处理的磨碎碳酸钙；
(f)3%的甲基三甲氧基硅烷交联剂；
(g)1%的氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷胶粘促进剂；和
(h)0.5%的增溶的二丁基氧化锡固化催化剂。
上述SCS7000成分使用500-加仑行星式间歇混合器混合在一起。在一种实施方式中，SCS7000主要测试用于确定与有机硅涂料SEC2400的相容性和用于确定其对测试基底的粘附特性。
实施例4：所得的结果(示于图4)显示鉴定出的有机硅涂料和密封剂对玻璃纤维护套基底在其自身内损坏。因为有机硅涂料和密封剂的粘合强度大于玻璃纤维护套的组分材料，因此引起基底在其自身内损坏。完全实现粘附。
实施例5
为了深入理解产品/具体条件的组合，将有机硅涂料SilShield SEC2400用作胶黏剂以进行对电镀金属基底的粘附测试。在进行粘附拉拔测试之前，有机硅涂料在施用之后固化14天。图5中的照片显示有机硅材料的胶黏剂粘合强于基底本身。换言之，当通过将密封剂从基底上拉拔下来测试密封剂(以观察其是否与下面的基底粘附)时，基底被拉拔下(照片在密封剂粘合区域中显示黄色玻璃纤维)。
实施例5：当进行二甲苯或丙酮擦拭过程时，有机硅涂料实现对电镀金属的粘附。当进行(IPA)异丙醇擦拭过程时，有机硅涂料实现最少粘附或者没有粘附。
针对电镀金属的溶剂擦拭过程(使用相应的溶剂)如下：
双-抹布溶剂擦拭过程如下：用溶剂润湿的抹布来擦拭表面。在湿抹布擦拭之后立即用洁净的干抹布擦拭除去任何从湿抹布擦拭中掉下/溶出的污染物。
在图5中的最左图显示遵循"P2-P5"方法(二甲苯擦拭之后干擦拭，作为表面清洁制备)的结果，中央-左图显示遵循"Ace-P5"(丙酮擦拭之后干擦拭，作为表面清洁制备)的结果，其中有机硅材料内聚性破坏；揭示当使用这些清洁制备步骤时，与其下的材料(在该例中为电镀金属)的胶黏粘合强于有机硅材料本身；在测试期间撕裂有机硅材料。这与中央右边的图成对比，其中试样标记为"A"，接受"P1-P5"表面制备(异丙醇擦拭之后干擦拭，作为表面清洁制备)。这种表面制备与有机硅材料的组合当测试粘附时揭示有机硅材料在测试时从其下面的基底粘附性脱离(不期望的结果)。有机硅涂料测试的主要目的是确定是否能实现对基底的无底漆粘附。针对底漆测试试样C。
实施例6
为了深入理解产品/具体条件的组合，微型木螺栓框模型使用有机硅密封剂作为胶黏剂(基础)，以便将弹性体转变条粘附至木螺栓框和玻璃纤维护套基底上，其中进行表面制备方法P15，以模拟粗糙壁开口。如图(图6a、6b和6c)所描述：
实施例6：所得结果显示有机硅密封剂作为将弹性体粘附至木螺栓框(Wood Stud Framing)和玻璃纤维护套基底上以及将施用在弹性体上的有机硅涂料粘附至木螺栓框和玻璃纤维护套基底上的胶黏剂(基础)的一致转变。
粘附测试结果
根据ASTM C794(修改的)在弹性体联合密封剂的剥离中的粘附性进行粘附测试。在各基底上针对各测试密封剂使用和未使用底漆进行测试。下表中的结果基于14-天环境条件固化。基底和密封剂的结果示于下表。
CA09-1583玻璃纤维护套基底
表1
Figure BDA00003476694900151
粘附测试结果
粘附测试根据ASTM C794在弹性体联合密封剂的剥离中的粘附(修改)进行。在各基底上针对各测试密封剂使用和未使用底漆进行测试。下表中的结果通常基于14-天环境条件固化、1-天水浸没和7-天水浸没。具有有机硅产品的基底完全浸入水中。在样品浸入1天之后，评价有机硅产品的粘附值。然后将基底置回，再水浸没6天，即总共7天水浸没，评价有机硅产品的粘附值。基底和密封剂的结果示于下表中。
CA10-1692镀锌断片金属(Galvanized Break Metal)–其是金属片材，即仅仅是形成薄且平的片状的金属；该金属清洁之后电镀处理进行涂覆以避免灰尘。
表2
Figure BDA00003476694900161
CA09-1583
Figure BDA00003476694900171
Gold护套基底
表3
RT、W/O、粘附%、P、P9和P15如上定义。
SF=基底在其本身内损坏
T11=以给定的厚度施用于基底上的密封剂/涂料的压条(beads)
表3中的密封剂厚度为约0.125英寸，表4中的涂料厚度为约2(干燥)密耳。
CA10-1692镀锌断片金属
表4
Figure BDA00003476694900173
RT、W/O、粘附%、P、P1、P2、P5和T11如上所定义。SEC2400.04=SEC2400.04，其中SEC2400.04的.04部分表示石灰石颜色。
测试方法
根据以下方法评价测试样品：
ASTM D1653-03，水蒸汽透过有机涂料膜的标准测试方法，湿杯法。
ASTM D1970-09，用作冰水坝保护的陡屋顶底基层的自粘聚合物改性的沥青片材的标准说明，自密封性测试。
ASTM E2178-03，建筑材料的空气透过性的标准测试方法。
测试样品通常根据以下方法评价：
ASTM D4541-09，使用便携式粘附测试仪的涂料拉脱强度的标准测试方法。
ASTM D7234-05，使用便携式粘附测试仪的涂料在混凝土上的拉脱强度的标准测试方法。
产品：SilShield AWB有机硅类空气和水隔离涂料(SilShield AWB)=SEC2400。
表5:17密耳干燥厚度的SilShieldAWB
Figure BDA00003476694900182
表6:12密耳干燥厚度的SilShieldAWB
Figure BDA00003476694900183
*有机硅的全部强度未得到实现，由于Dens-玻璃基底在涂料损坏之前损坏。
测试方法和测试结果：结果列于下表中。所有的测试条件是标准实验室条件，除非另有注明。
水蒸汽透过性–湿杯法
测试样品膜在两个衬垫之间固定至充满水的铝测试盘。所得的各测试样品测试用敞开面积是1.8英寸2。
测试样品的重量使用Mettler Toldeo AX504天平(ICN003449)在正常工作日期间每天记录一次。同时记录实验室环境条件。根据测试方法计算透过率。表7-8的测试根据ASTM D1653-03进行。
表7:SilShield AWB–17密耳干燥厚度
测试样品 平均温度，℃(°F) 平均相对湿度，% 透过率，perms
1 20.8(69.4) 48.1 5.5
2 20.8(69.4) 48.1 4.7
3 20.8(69.4) 48.1 6.3
平均 5.5
表8:SilShield AWB–12密耳干燥厚度
测试样品 平均温度，℃(°F) 平均相对湿度，% 透过率，perms
1 20.8(69.4) 48.1 8.0
2 20.8(69.4) 48.1 8.9
3 20.8(69.4) 48.1 8.4
平均 8.4
自密封性
将SilShield AWB涂料施用于12”x12“x3/8”厚APA Grade,Exposure1胶合板上。进行ASTM D1970-09测试，其中水深度为5”，在4℃±2°C(40°F±5°F)保持3天时间，然后观察测试样品的水渗漏。
表9:SilShield AWB–17密耳干燥厚度
Figure BDA00003476694900191
表10:SilShield AWB–12密耳干燥厚度
Figure BDA00003476694900201
空气透过率
将SilShield AWB涂料施用于1/2”厚的Dens-Glass上。然后根据ASTM E2178-03方法使用自胶黏剂衬垫和4密耳厚聚乙烯片材制备测试样品，其中将SilShield AWB涂覆侧向上置于测试室之上(ICN004933)。将测试样品牢牢固定至测试室的顶部，其中使用内尺寸为1米x1米的金属框以暴露1米x1米的测试样品。该框通过几个压力夹固定。
测试样品然后在25Pa至300Pa的预定空气压力下进行测试。周期完成时，对聚乙烯片材切片并从测试样品的表面上撕下。测试样品再次在25Pa至300Pa的预定空气压力下进行测试。在紧接表11的下一个表中的计算流速栏是在表11中试样1-5在各自空气压力下的测量流速的平均值。同样，在紧接表11的下一表中的计算空气透过性栏是试样1-5各自的测量实际压力的倒数的平均值的算术乘积。
表11SilShield AWB-12密耳干燥厚度
Figure BDA00003476694900202
SilShield AWB-12密耳干燥厚度
Figure BDA00003476694900203
误差分析：由于通过测试样品的极低透过率，不能进行有意义的回归分析。测试样品的大多数测量流速低于相应的测量流速，因此得到负的计算透过率。
空气透过率(续)
仅Dens-Glass(一个试样)
空气压力，Pa 测量流速，L/(s·m2) 计算空气透过率，L/(Pa·m2·s)
25 0.00335 1.34E-4
50 0.00726 1.45E-4
75 0.01150 1.53E-4
100 0.01495 1.50E-4
150 0.02242 1.49E-4
300 0.04488 1.50E-4
注：对于平常的石膏板，在75Pa压差下，Dens-Glass的空气渗漏不超过0.02L/(s·m2)，如ASTM E2178-03的8.1.2小节所概述。实际压力和流动值在附录A中给出。
附录A
测试样品实际压力和流动值
附录A测试样品1
Figure BDA00003476694900221
附录A测试样品2
Figure BDA00003476694900222
附录A测试样品3
Figure BDA00003476694900231
附录A测试样品4
Figure BDA00003476694900232
附录A测试样品5
Figure BDA00003476694900241
附录A仅Dens-Glass
Figure BDA00003476694900242
拉脱强度
将SilShield AWB涂料施用于1/2”厚的Dens-Glass和CMU(混凝土圬工单元)上，在SilShield AWB涂料固化两周之后，用1”×1”GE SilPruf SCS2003有机硅橡胶密封剂将t-块粘附至测试样品。将CMU测试样品刻痕通过SilShield AWB达到基底，然后进行测试。SCS2003与实施例2中的SCS2000相同，但是包含3%的炭黑着色剂。
拉伸强度使用Instron Model3369通用测试仪(ICN005740)测定，对于Dens-Glass基底以十字头速度150psi/s操作，对于CMU基底以十字头速度30psi/s操作。在测试方法ASTM D4541-09下获得表12中的数据，在测试方法ASTM D7234-05下获得表13中的数据。应力应变结果易于算得，因为测试片是1英寸见方的，力除以面积(1的平方是1)，计算结果只不过是该力除以1，平均值只不过是测试值之和除以单独测试的次数。
表12：施用于Dens-Glass上的SilShield AWB–12密耳干燥厚度
*有机硅的全部强度未得到实现，由于Dens-Glass基底在涂料损坏之前损坏。
表13：施用于CMU上的SilShield AWB–12密耳干燥厚度
测试样品 最大负荷(磅) 在最大负荷的拉伸应力(psi) 注释
1 116.56 116.6 50%在涂料/基底界面损坏
2 104.31 104.3 25%在涂料/基底界面损坏
3 108.86 108.9 25%在涂料/基底界面损坏
4 113.82 113.8 40%在涂料/基底界面损坏
5 116.79 116.8 30%在涂料/基底界面损坏
平均 112.07 112.1
表14和图7的条件
测试速度=150.00000psi/s
实验室条件=70.2°F/48.4%R.H.
框=INSTRON3369/005740
负载池2kN/005742
表14:测量值
Figure BDA00003476694900252
Figure BDA00003476694900261
表14中的拉伸应力数据可对拉伸应变(in/in)作图，试样1-5的结果示于图7。表14的数据根据测试方法ASTM D4541-09获得，表15的数据根据测试方法ASTM D7234-05获得。
表15和图8的条件
测试速度=30.00000psi/s
实验室条件=70.2°F/48.4%R.H.
框=INSTRON3369/005740
负载池2kN/005742
表15:测量值
Figure BDA00003476694900262
表15中的拉伸应力数据可对拉伸应变(in/in)作图，试样1-5的结果示于图8。
尽管参照具体实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员会理解在不脱离本发明精神下可进行变换并可对其要素进行等价替换。本发明并不限于作为实施本发明的最佳方式公开的具体实施方式，而是本发明包括所有落入所附权利要求范围内的实施方式。本申请提及的所有引用文献都通过引用明确地并入本文中。

Claims (20)

1.一种单组分室温硬化(RTV)有机硅类空气和水隔离组合物，其包含：
约20wt.%至约80wt.%的硅烷醇-封端的二有机基聚硅氧烷聚合物，其在约25°C的粘度为约100厘泊至约500,000厘泊，其中所述有机基是包含至多约30个碳原子的一价烃基；
至多约20wt.%的经处理的热解法二氧化硅增强填料；
至多约60wt.%的以下中的至少一种：经硬脂酸处理的磨碎碳酸钙增容填充剂；和沉淀碳酸钙填料；
约0.5wt.%至约10wt.%的具有下式的多烷氧基交联剂：
(R1O)4-a-Si-R2 a
其中R1和R2是至多约30个碳原子的一价烃基，并且a是0或者变化的整数使得该聚合物在25°C的粘度为约100厘泊至约500,000厘泊；
约0.05wt.%至约5wt.%的具有以下通式的金属螯合物缩合固化催化剂：
Figure FDA00003476694800011
其中Me是选自以下的金属：铅、锡、锆、锑、铁、镉、钡、锰、锌、钴、镍、铝、镓、锗和钛，
s是约0.7至约1.3，t是1.2至0.8，
R6是包含约2至约20个碳原子的二价烃基，其任选地取代有包含至多8个碳原子的烃基，
R2是氢或选自以下的有机基团：烃基、卤代烃基和酰基，它们各自包含至多约8个碳原子，
R3是氢或选自以下包含至多约8个碳原子的有机基团：烃基、卤代烃基和酰基，或者R3是通过键与相邻R2和/或R3基团的碳原子形成的环状烃基的一部分，其中所述环状烃基包含至多约12个碳原子并且任选地取代有一个或多个选自以下的官能团：氯、硝基、酯取代基、氰基和羧基酯取代基；
R4与R2定义相同；
R5是选自以下的一价有机基团：包含至多60个碳原子的烃基、卤代烃基和醚、包含至多12个碳原子的氰基烷基、氨基和式(CqH2qO)vR30的聚醚基团，其中q是2至4，v是1至20，R30是1至30个碳原子的一价烃基；
至多约5wt.%的胶粘促进剂，其选自具有以下通式的有机基官能化的聚烷氧基硅烷胶粘促进剂：
Figure FDA00003476694800021
其中R11和R12是含有至多约8个碳原子的一价烃基，
t是0至3，
Z是含有至多约30个碳原子的饱和烃基团、不饱和烃基团或者芳烃基团，其进一步被选自醚基团、环氧基团、异氰酸基、氰基、丙烯氧基和酰氧基的基团官能化；以下通式的异氰酸基-官能化的聚烷氧基硅烷胶粘促进剂：
Figure FDA00003476694800022
其中G选自如上所定义的R11基团、苯乙烯基、乙烯基、烯丙基、氯烯丙基、环己烯基和下式的基团，
Figure FDA00003476694800023
其中R11和R12是含有至多约8个碳原子的一价烃基，
其中R13是包含至多约8个碳原子的一价烃基或者包含至多8个碳原子的一价氰基烷基，以及
其中R15是选自以下的二价烃基：亚烷基亚芳基、亚烷基、环亚烷基、卤代亚烷基亚芳基、亚烷基和环亚烷基，它们各自包含2至约12个碳原子，并且
其中b是0或者1至约2的整数；以及它们的组合。
2.权利要求1的组合物，其进一步包含至多约60wt%的烃加工助剂。
3.权利要求1的组合物，其中所述硅烷醇-封端的二有机基聚硅氧烷聚合物具有以下通式：
其中R1和R2是包含至多约12个碳原子的一价烃基，其中“p”变化使得该聚合物在25°C的粘度为约100厘泊至约500,000厘泊。
4.权利要求1的组合物，其中p是10至约4000。
5.权利要求1的组合物，其中在针对聚烷氧基硅烷交联剂的式中a是0、1或2。
6.权利要求1的组合物，其中所述聚烷氧基硅烷交联剂选自甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷。
7.权利要求1的组合物，其中Me是钛。
8.权利要求1的组合物，其中R6是亚丙基，R3是氢，R2和R4是甲基，R5是乙基。
9.权利要求1的组合物，其中所述金属螯合物缩合催化剂具有以下通式：
其中Ti是钛，s和t各自是1。
10.权利要求1的组合物，其中所述胶粘促进剂选自1,3,5-三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯、1,3-二(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(三甲氧基甲硅烷基乙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(甲基二甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(甲基二乙氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯、N-2-氨基乙基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基乙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷、异氰酸基丙基三乙氧基硅烷、异氰酸基丙基甲基二甲氧基硅烷、β-氰基乙基三甲氧基硅烷、γ-丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、4-氨基-3,3,-二甲基丁基三甲氧基硅烷、N-乙基-3-三甲氧基甲硅烷基-2-甲基丙胺、以及它们的组合。
11.权利要求1的组合物，其中所述胶粘促进剂是1,3,5-三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯。
12.权利要求1的组合物，其中所述烃加工助剂，基于100份的烃流体，是大于40重量份环状烷烃和小于60重量份非环状烷烃。
13.权利要求12的组合物，其中所述环状烷烃选自环己烷、环辛烷、环壬烷和环十二烷、以及它们的组合。
14.权利要求12的组合物，其中所述非环状烷烃选自正-庚烷、正-辛烷、异-辛烷、正-壬烷、正-癸烷、正-十一烷、正-十二烷、异-癸烷、正-十七烷、正-十八烷、正-二十烷、异二十烷、以及它们的组合。
15.权利要求1的组合物，其进一步包含阻燃剂、杀真菌剂、颜料和着色剂中至少一种。
16.壁组件，其包含权利要求1的单组分室温硬化(RTV)有机硅类空气和水隔离组合物。
17.壁组件，其包含权利要求5的单组分室温硬化(RTV)有机硅类空气和水隔离组合物。
18.壁组件，其包含权利要求7的单组分室温硬化(RTV)有机硅类空气和水隔离组合物。
19.壁组件，其包含权利要求9的单组分室温硬化(RTV)有机硅类空气和水隔离组合物。
20.壁组件，其包含权利要求11的单组分室温硬化(RTV)有机硅类空气和水隔离组合物。
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