CN106459664A - 空气‑水阻隔硅酮涂料 - Google Patents

空气‑水阻隔硅酮涂料 Download PDF

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Abstract

本申请公开了用于建筑围护结构的硅酮弹性体空气‑水阻隔涂层的单组分室温硫化(RTV)聚(二有机硅氧烷)组合物；使用这种组合物制备用于建筑围护结构的硅酮弹性体空气‑水阻隔涂层的方法以及用这种方法制备的建筑围护结构。

Description

空气-水阻隔硅酮涂料
技术领域
本申请涉及含硅酮涂层。具体地，本申请涉及用于建筑围护结构(buildingenvelope)的弹性体含硅酮涂层，所述建筑围护结构抑制空气和液态水通过。
技术背景
用于建筑围护结构的空气阻隔系统可以通过抑制或防止两侧的空气流(即流入和流出)而使能耗最小化。不同类型的空气阻隔系统目前用作建筑围护结构中的空气和湿气阻隔层，例如机械附着膜(例如聚乙烯膜或TyvekTM)、自粘附膜、闭孔和开孔喷涂聚氨酯泡沫以及固化成固体膜的流体施加膜(例如：聚合物基涂料和油漆)。
已知基于硅酮聚合物的涂料具有对紫外线辐射和其他环境因素的抗性。弹性体硅酮涂料可以凭借其疏水性质排斥液态水，但对水蒸汽是可透过的。水蒸汽的渗透性可以抑制或防止水蒸汽在建筑围护结构内冷凝成液态水。
基于硅酮的空气和水阻隔组合物是已知的。例如美国专利No.8,513,328公开了单组分室温硫化硅酮基空气和水阻隔组合物，其包含硅烷醇封端的二有机聚硅氧烷聚合物、金属螯合物缩合固化催化剂以及聚烷氧基硅烷交联剂。US 8,513,328的组合物还可以任选地包含经处理的气相二氧化硅增强填料、经硬脂酸处理的研磨碳酸钙增量填料或沉淀碳酸钙填料以及粘合促进剂。
也已经公开了用于涂层应用中的其他单组分室温硫化组合物。
例如，美国专利No.6,437,039公开了用作表面上的保护涂层的特定配方的单组分室温硫化(RTV)有机聚硅氧烷橡胶组合物。美国专利No.6,833,407公开了用作高光泽表面涂层的特定配方的无溶剂的单组分RTV有机聚硅氧烷橡胶组合物。美国专利No.6,878,410公开了使用单组分RTV聚硅氧烷组合物保护表面不受火灾影响的方法，其包含一种或多种阻燃剂填料。美国专利No.6,939,582和No.7,232,609公开了用作高压电绝缘体上的涂层的特定配方的单组分RTV有机聚硅氧烷橡胶组合物。
发明内容
本申请公开了可用于制备硅酮弹性体涂料的组合物，其粘附建筑材料，以形成空气-水阻隔涂层。在某些实施方案中，本文所公开的组合物代表现有的空气-水阻隔层的环境友好的替代物，例如通过提供被归类为“低VOC”(挥发性有机化合物)的涂料。
因此，本申请包括用于建筑围护结构的硅酮弹性体空气-水阻隔涂层的单组分室温硫化(RTV)聚(二有机硅氧烷)组合物，其包含：
(a)约10-70重量％的式I的聚(二有机硅氧烷)：
其中，
R1和R2各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；并且
n的平均值使得式I的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约100-100,000cP；
(b)约5-40重量％的式II的聚(二有机硅氧烷)：
其中，
R3和R4各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；
R5a、R5b、R5c、R5d、R5e和R5f各自独立地代表C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；并且
q的平均值使得式II的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约500-50,000cP；
(c)约0.5-25重量％的无定形二氧化硅增强填料；
(d)约2-15重量％的至少一种式III的交联剂：
(X)4-m-Si-R6m (III)，
其中，
R6是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；
m是0、1或2；并且
X是式IV的可水解的含酮肟基的基团：
其中R7a和R7b各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；或者
X是式V的可水解基团：
其中R8a、R8b和R8c各自独立地是H、C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；
(e)约0.2-5重量％的式VI的粘合剂：
其中，
R9和R10各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；
R11是C1-10烷基、C2-10烯基或C6-10芳基，任选地被一个或多个有机官能团取代；并且
p是0或1；以及
(f)约0.01-2重量％的有机金属缩合催化剂，其中有机金属缩合催化剂的金属选自锡、钛、锆、硼、锌和铋，
其中式I、II、III、IV、V与VI的化合物中的每个烷基、烯基和芳基基团任选地被卤素取代。
在本申请的实施方案中，式I的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约40,000-90,000cP。
本申请还包括制备用于建筑围护结构的硅酮弹性体空气-水阻隔涂层的方法，其包括：
用本申请的单组分室温可硫化(RTV)聚(二有机硅氧烷)组合物涂布基材；并且
使所述组合物在条件下固化，以获得硅酮弹性体空气-水阻隔涂层。
本申请还包括建筑围护结构，其包含根据本申请的方法获得的硅酮弹性体空气-水阻隔涂层，以及包含由本申请的单组分室温可硫化(RTV)聚(二有机硅氧烷)组合物制得的硅酮弹性体空气-水阻隔涂层的建筑围护结构。
本申请的其他特征和优点将通过下文的详细说明变得显而易见。然而，应当理解的是，尽管详细说明和具体实施例指示了本申请的实施方案，但仅仅以示例的方式给出，并且权利要求的范围不应该受到这些实施方案的限制，而应该对其给予与说明书整体相一致的最广义的解释。
发明详述
I、定义
除非另有说明，在本部分以及其他部分中描述的定义和实施方案意在适用于在此描述的本申请的本领域技术人员理解为适合的所有实施方案与方面。
在理解本申请的范围时，本文中所使用的术语“包含”(“comprising”)及其衍生表达意思是开放术语，其规定所陈述的特征、元件、组分、基团、整数和/或步骤的存在，但不排除其他未陈述的特征、元件、组分、基团、整数和/或步骤的存在。前述内容也适用于具有类似含义的词语，例如术语“包括”(“including”)、“具有”(“having”)和它们的衍生表达。本文中所使用的术语“由...组成”(“consisting”)和它的衍生表达意思是封闭型术语，其指示存在所陈述的特征、元件、组分、基团、整数和/或步骤，但排除存在其他未陈述的特征、元件、组分、基团、整数和/或步骤。本文中所使用的术语“基本上由...组成”(“consistingessentially of”)意思是指存在所陈述的特征、元件、组分、基团、整数和/或步骤，以及那些不实质性影响特征、元件、组分、基团、整数和/或步骤的基本和新颖特性(多个)的那些。
本文中所使用的术语“适当的”意思是指特定化合物或条件的选择将取决于要进行的具体合成操作以及待转化的分子特性，但选择完全在本领域技术人员的能力范围之内。本文所描述的所有过程/方法步骤将在足以提供显示的产物的条件下进行。本领域技术人员将了解，可以改变所有的反应条件，包括：例如反应溶剂、反应时间、反应温度、反应压力、反应物比例以及反应是否应该在无水或惰性气氛下进行，以优化所期望产品的产率，并且这么做是在他们的技能范围之内。
参照本文所公开的反应或方法步骤，本文所使用的表达“进行到足够的程度”是指反应或方法步骤进行到使起始材料或底物向产物的转化率最大化。当超过约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％的原料或底物转化为产物的时候，转化可以最大化。
本文中所使用的程度术语，诸如“基本上”(“substantially”)、“约”(“about”)以及“近似”(“approximately”)，意思是指所修饰术语的合理偏差量，其使得最终结果没有显著改变。这些程度术语应该被解释为包括被修饰术语的至少±5％的偏差，如果该偏差不会否定其所修饰的词的含义。
本申请中所使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该”包括复数形式，除非内容另有明确说明。例如，包括“聚(二有机硅氧烷)”的实施方案应被理解为表示一种聚(二有机硅氧烷)或者两种或者更多种另外的聚(二有机基硅氧烷)的某些方面。
在包含“另外”或“第二”组分的实施方案中，例如另外的或第二聚(二有机硅氧烷)，这里所用的第二组分与其他组分或第一组分在化学上是不同的。“第三”组分与其他、第一和第二组分不同，并且类似地其他列举的或者“另外”的组分也是不同的。
本文中所使用的术语“烷基”，无论单独使用或作为另一种基团的一部分，是指直链或支链的饱和烷基。所指的烷基基团中可能的碳原子数由数字前缀“Cn1-n2”指示。例如，术语C1-8烷基是指具有1、2、3、4、5、6、7或8个碳原子的烷基。
本文中所使用的术语“烯基”，无论单独使用或作为另一种基团的一部分，是指直链或支链的不饱和的烯基基团。所指的烯基基团中可能的碳原子数由数字前缀“Cn1-n2”指示。例如，术语C2-8烯基是指具有2、3、4、5、6、7或8个碳原子以及至少一个双键的烯基基团，例如1-3个、1-2个或1个双键。
本文中所使用的术语“芳基”指含有至少一个芳环的环状基团。在本申请的实施方案中，芳基基团含有6、9或10个原子，例如苯基、萘基或茚满基。在另一个实施方案中，芳基基团是苯基基团。
本文中所使用的术语“烯烃基”，无论单独使用或作为另一基团的一部分，指直链或支链的饱和的烯烃基基团；这是在其两个端部含有取代基的饱和碳链。所指的烯烃基中可能的碳原子数由数字前缀“Cn1-n2”指示。例如，术语C1-8烯烃基是指具有1、2、3、4、5、6、7或8个碳原子的烯烃基。
本文所使用的术语“有机官能团”是指在有机聚合物中通常使用的官能团，所述基团包含碳原子、氢原子和/或至少一个选自N、O和S的杂原子。在实施方案中，有机官能团选自氨基(-NR'R”)、酰氨基(-C(O)NR'R”)、环氧基巯基(-SR')、酮基(-C(O)R')、氰酰(-CN)和异氰酸基(-NCO)，其中R'和R”独立地选自H、C1-6烷基和C6-10芳基。
本文所使用的术语“卤”(“halo”)是指“卤素”，并且包括氟、溴、氯和碘。在实施方案中，卤素是氟。当卤素是取代基团时，它被称为“卤化物”，例如“氟化物”。
本文所使用的术语“卤素取代的”是指基团上的一个或多个、包括所有可用的氢原子被卤素取代。卤素取代的烷基基团的实例是-CCl3、-CF3、-CF2CF3、-CH2CF3等。卤素取代的芳基基团的实例是-C6H5Cl、-C6F5、-C6H4F等。
例如在“可用的氢原子”中的术语“可用的”指的是本领域技术人员已知的使用本领域中已知的方法能够被例如氟原子置换的原子。
本文所使用的术语“有机硅烷”是指含有至少一个碳-硅键的硅烷的有机衍生物。
本文中所表示的粘度单位指的是材料在25℃下根据ASTM D4287使用Brookfield粘度计测定的粘度。
II、组合物
本申请公开了可以用于制备硅酮弹性体涂料的组合物，其粘附到建筑材料以形成空气-水阻隔涂层。这种涂料还可以提供对紫外线辐射的防护。由本申请的单组分室温硫化(RTV)组合物制备的硅酮弹性体涂料也已经显示具有裂纹弥合能力(crack bridgingability)，其可以例如适应涂层涂布于其上的建筑材料的运动和应力，而不造成建筑围护结构的裂缝、断裂和/或空穴。
空气-水阻隔涂层的裂纹弥合能力取决于周围环境的温度。低于0℃的温度降低涂层的延伸能力，从而降低其裂缝弥合能力。建筑围护结构的涂层检测标准一般是通过在-26℃下测试涂层的裂缝弥合能力来进行的。本申请的组合物经过测试，显示出在-40℃下的裂缝弥合能力。这些涂料在极低环境温度下的裂缝弥合能力提高了涂层在极其寒冷的天气情况下作为空气阻隔涂层的性能。
将本申请的RTV组合物施加到基材，以固化成连续的干膜。在室温条件下(例如，25℃和50％的相对湿度)，将涂层膜固化到30mil(762微米)的干膜厚度，用于测试和评估。较大的膜厚度(例如约20-60mil)的应用确保基材表面彻底的覆盖，而较小的膜厚度(例如约5-15mil)可能导致涂层缺陷的风险，例如空隙和针孔。在本文中，按照ASTM E2178评估膜的透气率，按照ASTM E96评估水蒸汽透过率，按照AATCC127评估防水性，并且按照ASTM D1970标准评估钉密封性。
30mil的固化膜具有约2.2与约2.9US perm之间的水蒸汽渗透性，以及约5×10-4与约7×10-4L/s·m2之间的透气率。膜的透气率超过ASHRAE 90.1-2010指定的0.02L/s·m2的要求。
因此，本申请包括用于建筑围护结构的硅酮弹性体空气-水阻隔涂层的单组分室温硫化(RTV)聚(二有机硅氧烷)组合物，其包含：
(a)约10-70重量％的式I的聚(二有机硅氧烷)：
其中，
R1和R2各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；并且
n的平均值使得式I的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约100-100,000cP；
(b)约5-40重量％的式II的聚(二有机硅氧烷)：
其中，
R3和R4各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；
R5a、R5b、R5c、R5d、R5e和R5f各自独立地代表C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；并且
q的平均值使得式II的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约500-50,000cP；
(c)约0.5-25重量％的无定形二氧化硅增强填料；
(d约2-15重量％的至少一种式III的交联剂：
(X)4-m-Si-R6 m (III)，
其中，
R6是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；
m是0、1或2；并且
X是式IV的可水解的含酮肟基的基团：
其中R7a和R7b各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；或者
X是式V的可水解基团：
其中R8a、R8b和R8c各自独立地是H、C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；
(e)约0.2-5重量％的式VI的粘合剂：
其中，
R9和R10各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；
R11是C1-10烷基、C2-10烯基或C6-10芳基，任选地被一个或多个有机官能团取代；并且
p是0或1；以及
(f)约0.01-2重量％的有机金属缩合催化剂，其中有机金属缩合催化剂的金属选自锡、钛、锆、硼、锌和铋，
其中式I、II、III、IV、V与VI的化合物中的每个烷基、烯基和芳基基团任选地被卤素取代。
在实施方案中，R1和R2各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或苯基。在在另一个实施方案中，R1和R2各自独立地是C1-6烷基。在另一个实施方案中，R1和R2各自是甲基。
在实施方案中，n的平均值使得式I的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约50,000-100,000cP。在本申请的实施方案中，n的平均值使得式I的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约40,000-90,000cP。在另一个实施方案中，n的平均值使得式I的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约70,000-90,000cP。
在本申请的另一个实施方案中，R1和R2各自是甲基，并且n的平均值使得式I的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约40,000-90,000cP，或者在25℃下为约70,000-90,000cP。
在实施方案中，式I的聚(二有机硅氧烷)以约15-50重量％或者约20-40重量％的量存在。
在实施方案中，R3和R4各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或苯基。在另一个实施方案中，R3和R4各自独立地是C1-6烷基。在另外的实施方案中，R3和R4各自是甲基。
在实施方案中，R5a、R5b、R5c、R5d、R5e和R5f各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或苯基。在另一个实施方案中，R5a、R5b、R5c、R5d、R5e和R5f各自独立地是C1-6烷基。在其他实施方案中，R5a、R5b、R5c、R5d、R5e和R5f各自是甲基。
在实施方案中，q的平均值使得式II的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约500-10,000cP。在另一个实施方案中，q的平均值使得式II的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约500-1,500cP。
在另一个实施方案中，R3、R4、R5a、R5b、R5c、R5d、R5e和R5f各自是甲基，并且q的平均值使得式II的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约500-1,500cP。
在实施方案中，式II的聚(二有机硅氧烷)以约5-30重量％或者约5-15重量％的量存在。
在实施方案中，所述无定形二氧化硅增强填料具有约50-400g/m2的表面积，以及约0.01-0.03微米的粒度范围。
在实施方案中，所述无定形二氧化硅增强填料用有机硅烷、六甲基二硅氮烷或聚二甲基硅氧烷进行表面处理。在另一个实施方案中，无定形二氧化硅增强填料是聚二甲基硅氧烷处理的气相二氧化硅。合适的有机硅烷的实例包括：例如N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸丙基三乙氧基硅烷、γ-异氰酸丙基三甲氧基硅烷、(十三氟-1,1,2,2-四氢辛基)三乙氧基硅烷和3-(七氟异丙氧基)丙基三甲氧基硅烷及其混合物。
在实施方案中，所述无定形二氧化硅增强填料以约0.5-10重量％或者约1-5重量％的量存在。
在实施方案中，式III的交联剂是式IIIa的交联剂：
其中，
R6是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；并且
R7a和R7b各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基。
在另一个实施方案中，R6是C1-8烷基、C2-8烯基或苯基。在另一个实施方案中，R6是C1-6烷基。它是R6是甲基的实施方案。
在另一个实施方案中，R7a和R7b各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或苯基。在另一个实施方案中，R7a和R7b各自独立地是C1-6烷基。它是R7a是甲基且R7b是乙基的实施方案。
在另一个实施方案中，式III的交联剂是式IIIa的交联剂，R6与R7a是甲基，并且R7b是乙基。
在实施方案中，式III的交联剂是式IIIb的交联剂：
其中，
R6'是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；并且
R8a、R8b和R8c各自独立地是H、C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基。
在另一个实施方案中，R6'是C1-8烷基、C2-8烯基或苯基。在另一个实施方案中，R6'是C2-6烯基。它是R6'为乙烯基的实施方案。
在另一个实施方案中，R8a、R8b和R8c各自独立地是H、C1-8烷基、C2-8烯基或苯基。在另一个实施方案中，R8a、R8b和R8c各自独立地是H和C1-6烷基。它是R8a是甲基并且R8b与R8c均为H的实施方案。
在实施方案中，式III的交联剂以约2-10重量％或约2-6重量％的量存在。
在本申请的另一个实施方案中，式VI的粘合剂是式VIa的粘合剂：
(R9O)3-Si-R11 (VIa)，
其中，
R9是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；并且
R11是C1-10烷基、C2-10烯基或C6-10芳基，任选地用一个或多个选自-NR'R”、C(O)NR'R”、-SR'、-C(O)R'、-CN以及-NCO的基团取代，其中R'和R”独立地选自H、C1-6烷基和C6-10芳基。
在实施方案中，R9为C1-8烷基、C2-8烯基或苯基。在其他实施方案中，R9是C1-6烷基。它是R9是乙基的实施方案。
在另一个实施方案中，R11是C1-10烷基、C2-10烯基或C6-10芳基，任选地被-NR'R”取代，其中R'和R”独立地选自H、C1-4烷基和苯基。在其他实施方案中，R11是-NR'R”取代的C1-10烷基、C2-10烯基或苯基，其中R'和R”独立地选自H、C1-4烷基和苯基。它是R11是-NR'R”取代的C1-8烷基的实施方案，其中R'和R”独立地选自H、C1-4烷基和苯基。在另一个实施方案中，R11是C1-8烯烃基-NH2。在其他实施方案中，R11是-(CH2)3NH2。
在另一个实施方案中，式VI的粘合剂是式VIa的粘合剂，R9是乙基，并且R11是-(CH2)3NH2。
在实施方案中，粘合剂以约0.5-4重量％或约0.5-2重量％的量存在。
在另一个实施方案中，所述有机金属缩合催化剂是有机锡缩合催化剂。在另一个实施方案中，有机金属缩合催化剂选自二月桂酸二丁基锡、双(2-乙基己酸)二辛基锡、二月桂酸二辛基锡、月桂基锡氧烷、二酮酸二丁基锡(dibutyltin diketonoate)、二乙酸二丁基锡、二丁基锡双(马来酸异辛基酯)、二新癸酸二辛基锡和二新癸酸二甲基锡，及其混合物。
在实施方案中，所述有机金属缩合催化剂以约0.05-1重量％或约0.05-0.5重量％的量存在。
在另一个实施方案中，所述组合物还包含增量填料。在实施方案中，所述组合物包含选自碳酸钙、硅酸钙、二氧化钛、二氧化锆、二氧化铬、氧化锑、片状石墨、硫酸钡、硅石英(quartz silica)、硅藻土、氢氧化铝、陶瓷微球、硅灰石、三聚氰胺、硼酸锌、锌氧化物、铁氧化物、中空玻璃微球、中空陶瓷微球、粉煤灰及其混合物的约5-60重量％的增量填料。在实施方案中，所述增量填料用例如有机硅烷、六甲基二硅氮烷或聚二甲基硅氧烷进行表面处理。合适的有机硅烷的实例包括：例如N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸丙基三乙氧基硅烷、γ-异氰酸丙基三甲氧基硅烷、(十三氟-1,1,2,2-四氢辛基)三乙氧基硅烷和3-(七氟异丙氧基)丙基三甲氧基硅烷及其混合物。
在另一个实施方案中，所述增量填料是碳酸钙。在另一个实施方案中，增量填料是经硬脂酸处理的碳酸钙。本领域技术人员将了解，所述增量填料可以例如增大由组合物制备的涂层对环境影响的抗性。在另一个实施方案中，选择也是阻燃剂的增量填料。这类填料的实例包括：例如三聚氰胺、二氧化锆、二氧化铬、硼酸锌、氧化锑和片状石墨。合适的增量填料的选择将取决于例如在其中使用涂层的环境，并且合适的增量填料的选择可以由本领域技术人员来完成。
在实施方案中，增量填料以约10-45重量％或约20-30重量％的量存在。
在另一个实施方案中，所述组合物还包含溶剂。在实施方案中，所述溶剂是无挥发性有机化合物(VOC)的溶剂，例如六甲基二硅氧烷、对氯三氟甲苯(PCBTF)、乙酸叔丁酯和/或八甲基三硅氧烷。在实施方案中，所述组合物还包含约1-40重量％的选自有机溶剂和甲基化的硅酮溶剂的溶剂。在实施方案中，所述有机溶剂包含石脑油，基本由石脑油组成或者由石脑油组成。在另一个实施方案中，甲基化的硅酮溶剂是不含VOC的甲基化硅酮溶剂，例如六甲基二硅氧烷和八甲基三硅氧烷。在实施方案中，所述溶剂以约10-25重量％的量存在。
在实施方案中，所述组合物还包含颜料。在另一个实施方案中，所述颜料以约0.1-10重量％的量存在。
在实施方案中，所述组合物还包含杀生物剂。在其他实施方案中，所述杀生物剂是异噻唑啉酮或异噻唑啉酮类似物，例如甲基异噻唑啉酮、对甲苯基-二碘甲基砜、纳米级银、季铵官能化有机硅烷与苯基异噻唑啉酮。
II、方法
本申请还包括制备建筑围护结构的硅酮弹性体空气-水阻隔涂层的方法，其包括：
将本申请的单组分室温可硫化聚(二有机硅氧烷)组合物涂布在基材上；并且
使所述组合物在条件下固化，以获得硅酮弹性体空气-水阻隔涂层。
在实施方案中，所述基材包含任选涂布有密封剂的混凝土、干式墙、定向刨花板(OSB)、石膏(内部和外部)纤维板、刨花板、闭孔挤出聚苯乙烯泡沫、木材、不锈钢、碳钢、镀锌钢、玻璃、金属包层、铝或粗质地的外墙外保温装饰系统(exterior insulation andfinishing system)(EIFS)，或者可以用其建造建筑物的任何其他合适的材料。
在实施方案中，在涂布步骤之前，通过混合组合物的组分制备所述组合物。本领域技术人员将理解，催化剂、交联剂和粘合剂是湿度敏感的，因此，所述组合物通常保持基本上不含水分，直到它被用于固化组合物。
在实施方案中，在惰性氮气气氛下，在行星和高剪切混合器的组合的帮助下，在罐内混合涂料配制物的所有成分，直至达到均匀稠度，制备组合物。在实施方案中，涂料配制物的粘度和抗流挂性是通过混合期间定期取出样品来监测的。在实施方案中，将制备的组合物分装到可以密封的容器内，并且任选在使用前储存。
本领域技术人员将理解，所述基材可以通过任何合适的基材涂布方法用单组分室温硫化(RTV)聚(二有机硅氧烷)组合物涂布，并且本领域技术人员可以进行具体基材的合适方法的选择和/或应用。例如，所述组合物通过喷涂、刷涂、辊涂、抹涂、压延、刮板和/或气刀涂布在基材上。在实施方案中，所述组合物通过喷雾涂布在基材上。
在实施方案中，获得硅酮弹性体空气-水阻隔涂层的条件包括将所述组合物暴露于环境气氛和温度达一定时间，直到组合物的固化进行到足够的程度，例如在约-20℃至约75℃的温度下，或者约-13℃至约32℃下，约40分钟到约7天或约0.5小时至约2小时的时间。在实施方案中，相对湿度是约45％至约70％或者约40％至约60％。
III、建筑围护结构
本申请还包括包含根据本申请的方法获得的硅酮弹性体空气-水阻隔涂层的建筑围护结构，以及包含由本申请的单组分室温硫化(RTV)聚(二有机硅氧烷)组合物制备的硅酮弹性体空气-水阻隔涂层的建筑围护结构。
在实施方案中，使用整体建筑湿热模型，对本申请的组合物作为建筑围护结构部件内的涂层的用途进行测试。作为整体建筑湿热模型的一部分，围护结构的材料性质，例如密度、吸附、水汽渗透性、液体扩散性、热导率、热容量和透气率，在建筑围护结构模型中进行了研究，例如在T.Fitsum,“Whole Building Heat and Moisture Analysis”,HousingStudies Achievement Award,2009,CMHC中所描述的。
下文的非限制性实施例用于说明本申请。
实施例1：示例性的空气阻隔组合物的制备
在装有行星和高剪切分散器叶片的混合器中，通过将25重量份的经硬脂酸处理的碳酸钙掺入到32.7重量份的硅烷醇封端的聚(二甲基硅氧烷)(在25℃下80,000cP)与11.8重量份的三甲基甲硅烷基封端的聚(二甲基硅氧烷)(25℃下1,000cP)的共混物中，制备空气阻隔组合物A。然后，加入20重量份的石脑油溶剂。然后，加入3.5重量份的甲基三(甲乙酮肟)硅烷，并且在氮气气氛下混合，随后加入1重量份的3-氨丙基三乙氧基硅烷，其也在氮气气氛下混合。然后，加入3.7重量份的颜料，并且混合，直至充分分散。然后，加入2.2重量份的经聚(二甲基硅氧烷)处理的气相二氧化硅，并且在其中充分混合。最后，将0.1重量份的二月桂酸二丁基锡催化剂混合入涂料中，直到达到均匀稠度。
实施例2：示例性的空气阻隔组合物的制备
在装有行星和高剪切分散器叶片的混合器中，通过将25重量份的经硬脂酸处理的碳酸钙掺入到32.7重量份的硅烷醇封端的聚(二甲基硅氧烷)(在25℃下80,000cP)与11.8重量份的三甲基甲硅烷基封端的聚(二甲基硅氧烷)(25℃下1,000cP)的共混物中，制备空气阻隔组合物B。然后，加入20重量份六甲基二硅氧烷。然后，加入3.5重量份的甲基三(甲乙酮肟)硅烷，并且在氮气气氛下混合，随后加入1重量份的3-氨丙基三乙氧基硅烷，其也在氮气气氛下混合。然后，加入3.7重量份的颜料，并且混合，直至充分分散。然后，加入2.2重量份的经聚(二甲基硅氧烷)处理的气相二氧化硅，并且在其中充分混合。最后，将0.1重量份的二月桂酸二丁基锡催化剂混合入涂料中，直到达到均匀稠度。
实施例3：本申请的组合物的测试
表1提供了根据实施例1和2制备的涂料和空气阻隔性能的总结，包括与行业公认的标准的符合性测试结果，所述标准例如由美国空气阻隔协会(Air Barrier Associationof America)指定的那些。
实施例4：裂纹弥合测试
在建筑物使用期限内所可能遇到的应力下，期望空气阻隔膜保持防水和空气阻隔性能，例如其上施加空气阻隔层的基材中的裂纹，其可以作为极端温度或其他形式的建筑运动的结果而形成。根据ASTM C1305测定根据实施例1和2制备的组合物的固化膜的裂纹弥合能力。该标准目前指定膜的干膜厚度必须是60mil。尽管公认硅酮具有柔软、有弹力的性质，但在空气阻隔层的涂料配制物中，需要很强的弹性体性质，以便根据标准的规定在-26℃下弥合1/8英寸的裂缝。表2中提供了与其他现有技术涂料的裂纹弥合能力的比较。
为了进一步加强对空气阻隔膜的应力，裂缝弥合测试在-40℃下使用修改的方法以更薄的干膜厚度完成。空气阻隔组合物A和B在严格条件下通过了测试，而MomentiveSilShieldTM AWB(被认为是在US 8,513,328中详述的商品)在制造商推荐的膜厚度未通过(表3)。为了获得对材料在实际条件下的表现情况的了解，期望在技术领域中将使用的膜厚度下评估膜。较大的膜厚度的应用确保基材表面的全面覆盖，而小的膜厚度存在涂层缺陷的风险，例如空隙和针孔。
实施例5：水蒸汽渗透率
还评价了空气阻隔膜的水蒸汽透过率。虽然所有空气阻隔层最好禁止空气通过材料的转移，但其可能不同程度上阻碍水蒸汽，因此基于它们的水蒸汽透过率来分类。取决于安装空气阻隔膜的气候区，期望不同的水蒸汽透过率值。
通过确定在规定的温度和湿度条件下由于两个特定表面之间的单位蒸汽压差引起的水蒸汽透过平膜的单位面积的传输率，用于材料的水蒸汽透过性的标准测试方法(ASTM E96)测定材料的水蒸汽渗透率性能。如果渗透率<0.1perm，蒸汽阻滞膜可以归类为不可渗透的(I类)；如果渗透率是0.1-1perm，归类为半防渗的(II级)；如果渗透率是1-10perm，归类为半透性的(III类)；如果渗透率为>10perm，归类为蒸汽可渗透的。该标准列出了两种方法，干燥剂法或水法。在工业中，通常空气阻隔层通过使用湿杯法测得的其蒸汽渗透率进行分类；然而，已经有人提出，干燥剂法更能代表现场条件，因为它测量透过材料的空气中的蒸汽，而不是直立的水杯上的，以确保扩散作用。实际上，水法允许在膜的表面上形成水滴，其允许蒸汽通过直接接触而通过材料。由于空气阻隔膜在建筑围护结构内的位置，液态水接触空气阻隔膜的发生率低。因此，期望仔细考虑水蒸汽阻滞剂分类并结合使用干燥剂法测定的水蒸汽渗透率值，以充分理解现实条件下的材料的性能特性。
与市场上的许多现有技术半渗透液体施加的空气阻隔产品不同，在用水法和干燥剂法评价时，在实施例1和2所述的空气阻隔组合物A和B维持其半透性分类(表4)。通过名称为Fluid-Applied Membrane Air Barrier–072726(Date of Issue:11/17/2014D-115-009Rev 14-1ABAA 072726Fluid-Applied Membrane Specification)的美国空气阻隔协会(ABAA)的主控文档(master document)，获得表4报道的现有技术的值。在对这些竞争产品使用干杯法时，蒸汽渗透性损失的因素是由于它们是水基涂料的事实。由于其增加的水相容性，这些涂料在湿杯法中对蒸汽渗透率有更强的倾向。鉴于市场上如此少的涂料能够在现实条件下获得半透性，区分实施例1和2中所述的空气阻隔组合物，并且强调它们对于需要一定程度的蒸汽渗透性的气候区是适宜的。
虽然已经参考实施例描述了本申请，但是应当理解，权利要求书的范围不应该受到实施例中阐述的实施方案的限制，而应该对其给予与说明书整体相一致的最广义的解释。
所有出版物、专利和专利申请在本文中将其全部以这样的程度通过引用并入，即如同每种单独的出版物、专利或专利申请被具体地和单独地表明通过引用将其全部并入。当本申请中的术语的定义与引用并入本文的文件中不同时，本文提供的定义作为术语的定义。
表1
表2
a参考美国专利No.6,437,039
表3
a参考美国专利No.8,513,328
表4
aWVP＝水蒸汽透过率
bperm＝US perm
c数值取自名称为Fluid-Applied Membrane Air Barrier–072726(Date ofIssue:11/17/2014D-115-009Rev 14-1ABAA 072726Fluid-Applied MembraneSpecification)的美国空气阻隔协会(ABAA)的主控文档。

Claims (28)

1.用于建筑围护结构的硅酮弹性体空气-水阻隔涂层的单组分室温硫化(RTV)聚(二有机硅氧烷)组合物，所述组合物包含：
(a)约10-70重量％的式I的聚(二有机硅氧烷)：
其中，
R1和R2各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；并且
n的平均值使得式I的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约40,000-90,000cP；
(b)约5-40重量％的式II的聚(二有机硅氧烷)：
其中，
R3和R4各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；
R5a、R5b、R5c、R5d、R5e和R5f各自独立地代表C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；并且
q的平均值使得式II的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约500-50,000cP；
(c)约0.5-25重量％的无定形二氧化硅增强填料；
(d)约2-15重量％的至少一种式III的交联剂：
(X)4-m-Si-R6 m (III)，
其中，
R6是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；
m是0、1或2；并且
X是式IV的可水解的含酮肟基的基团：
其中R7a和R7b各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；或者
X是式V的可水解基团：
其中R8a、R8b和R8c各自独立地是H、C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；
(e)约0.2-5重量％的式VI的粘合剂：
其中，
R9和R10各自独立地是C1-8烷基、C2-8烯基或C6-10芳基；
R11是C1-10烷基、C2-10烯基或C6-10芳基，任选地被一个或多个有机官能团取代；并且
p是0或1；以及
(f)约0.01-2重量％的有机金属缩合催化剂，其中有机金属缩合催化剂的金属选自锡、钛、锆、硼、锌和铋，
其中式I、II、III、IV、V与VI的化合物中的每个烷基、烯基和芳基基团任选地被卤素取代。
2.根据权利要求1的组合物，其中R1和R2各自是甲基，并且n的平均值使得式I的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约70,000-90,000cP。
3.根据权利要求1或2的组合物，其中式I的聚(二有机硅氧烷)以约20-40重量％的量存在。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中R3、R4、R5a、R5b、R5c、R5d、R5e和R5f各自是甲基，并且q的平均值使得式II的聚(二有机硅氧烷)在25℃下的粘度为约500-1,500cP。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的组合物，其中式II的聚(二有机硅氧烷)以约5-15重量％的量存在。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述无定形二氧化硅增强填料具有约50-400g/m2的表面积，以及约0.01-0.03微米的粒度范围。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，其中所述无定形二氧化硅增强填料用有机硅烷、六甲基二硅氮烷或聚二甲基硅氧烷进行表面处理。
8.根据权利要求7所述的组合物，其中所述无定形二氧化硅增强填料是经聚二甲基硅氧烷处理的气相二氧化硅。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的组合物，其中所述无定形二氧化硅增强填料以约1-5重量％的量存在。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的组合物，其中所述交联剂是式IIIa的交联剂：
其中R6、R7a和R7b如权利要求1中的定义。
11.根据权利要求10所述的组合物，其中R6与R7a是甲基，并且R7b是乙基。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的组合物，其中式III的交联剂以约2-6重量％的量存在。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的组合物，其中所述粘合剂是式VIa的粘合剂：
(R9O)3-Si-R11 (VIa)，
其中R9和R11如权利要求1中的定义。
14.根据权利要求13所述的组合物，其中R9是乙基，并且R11是-(CH2)3NH2。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的组合物，其中所述粘合剂以约0.5-2重量％的量存在。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的组合物，其中所述有机金属缩合催化剂是二月桂酸二丁基锡、双(2-乙基己酸)二辛基锡、二月桂酸二辛基锡、月桂基锡氧烷、二酮酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二丁基锡双(马来酸异辛基酯)、二新癸酸二辛基锡或二新癸酸二甲基锡或其混合物。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的组合物，其中所述有机金属缩合催化剂以约0.05-0.5重量％的量存在。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的组合物，其还包含选自碳酸钙、硅酸钙、硫酸钡、二氧化钛、二氧化锆、二氧化铬、氧化锑、片状石墨、硅石英、硅藻土、氢氧化铝、陶瓷微球、中空玻璃微球、中空陶瓷微球、粉煤灰、硅灰石、三聚氰胺、硼酸锌、锌氧化物、铁氧化物、二氧化钛及其混合物的约5-60重量％的增量填料，其中每一种都任选地用有机硅烷、六甲基二硅氮烷或聚二甲基硅氧烷进行表面处理。
19.根据权利要求18所述的组合物，其中所述增量填料是经硬脂酸处理的碳酸钙。
20.根据权利要求18或19所述的组合物，其中所述增量填料以约20-30重量％的量存在。
21.根据权利要求1-20中任一项所述的组合物，其还包含约1-40重量％的选自有机溶剂和甲基化的硅酮溶剂的溶剂。
22.根据权利要求21的组合物，其中所述溶剂是六甲基二硅氧烷。
23.根据权利要求21或22的方法，其中所述溶剂以约10-25重量％的量存在。
24.根据权利要求1-23中任一项所述的组合物，其还包含约0.1-10重量％的颜料。
25.制备用于建筑围护结构的硅酮弹性体空气-水阻隔涂层的方法，该方法包括：
用根据权利要求1-24中任一项所述的组合物涂布基材；并且
使所述组合物在条件下固化，以获得硅酮弹性体空气-水阻隔涂层。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述基材包含任选地涂布有密封剂的混凝土、干式墙、定向刨花板(OSB)、石膏、纤维板、刨花板、闭孔挤出聚苯乙烯泡沫、木材、不锈钢、碳钢、镀锌钢、玻璃、金属包层、铝或粗质地的外墙外保温装饰系统(EIFS)。
27.建筑围护结构，其包含根据权利要求25或26所述的方法获得的硅酮弹性体空气-水阻隔涂层。
28.建筑围护结构，其包含由根据权利要求1-24中任一项所述的组合物制备的硅酮弹性体空气-水阻隔涂层。
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