CN1071349C - 预形成的硅改性有机聚合物的交联乳化液 - Google Patents
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Abstract
一种交联的聚合物分散体,包括预形成的聚合物,它选自硅改性的有机聚合物,硅改性的有机聚合物的混合物,硅改性的有机聚合物与有规有机聚合物的混合物,硅改性的有机聚合物与硅氧烷聚合物的混合物,带有链烯基的有机聚合物与硅氧烷聚合物的混合物,带有链烯基的有机聚合物与硅改性的有机聚合物的混合物,上述聚合物的混合物和上述聚合物与有机增塑剂或溶剂的混合物。
Description
本发明涉及交联的预形成的硅改性的有机聚合物的含水分散体,当干燥时,该分散体形成高弹体。
JP59-6219公开了一种生产在端基位置含有反应性硅基团的聚醚或聚酯乳化液的方法。该反应性硅基团是硅氢化物,硅烷醇或烷氧基甲硅烷基团。该方法包括通过将平均分子量为500-15000之间的硅改性的聚醚或聚酯,阴离子、阳离子、非离子或两性表面活性剂和水在充分剪切和足以形成乳化液的时间下,通过混合形成乳化液。聚醚或聚酯聚合物与表面活性剂的比例是100∶1-30。本发明是不同的,因为它教导了具有交联颗粒的乳化液,而JP59-6219是非交联的乳化液。
本发明涉及含水的硅改性的有机聚合物的交联分散体。通过将预形成但非交联的聚合物借助表面活性剂分散在水中。然后分散的聚合物通过几种提供交联聚合物的稳定分散体的方法交联。当干燥该分散休时,形成一种有用的高弹体材料。预形成的聚合物是能够通过缩合反应交联的并且粘度大于5000cps并小于500000cps,每100份(重量)的预形成的聚合物含有,如果需要,0.1-50份(重量)的交联剂;和,如果需要,0.0001-10份(重量)的催化剂(这取决于催化剂和硅固化体系的性质);0.5-10份(重量)的表面活性剂或表面活性剂混合物;和0.5-1000份(重量)的水。任选地,也可以将粘接促进剂,颜料,增强或非增强的填料,相容的硅氧烷或有机树脂,稳定剂,冰冻/熔化添加剂,增稠剂,UV稳定剂和抗氧化剂加入到该分散体中。通过与其他的低分子量聚合物(该聚合物可以是硅氧烷聚合物,硅改性的有机聚合物或没有用硅原子改性的有机聚合物)混合,或者通过与低分子量增塑剂和/或有机溶剂混合可以调节预形成的聚合物的粘度。通过以下面方式之一的乳化聚合物相可以生产该分散体:(a)表面活性剂和至少一部分的水在10-80℃的温度范围预混合直至表面活性剂完全溶解,然后在剧烈混合条件下在10-80℃缓慢地将聚合物相加入到含水的表面活性剂中直至得到均匀的乳化液;(b)在10-80℃的温度范围将表面活性剂混合进聚合物相直至得到均匀的混合物,然后在剧烈混合条件下在10-80℃的温度范围加入至少一部分的水直至得到均匀的乳化液;或(c)在剧烈混合条件下在10-80℃的温度范围将表面活性剂的水溶液加入到聚合物中直至得到均匀的乳化液。
在乳化前,聚合物相可以含有一种或所有的其他组合物组分,除了水。这样,聚合物相可以含有交联剂,催化剂,填料,颜料等。重要的是注意所有方法的选择方案可以以这样的方式实施,即不是一次将所有的水加入。水可以以两步或多步的方式加入。
用于本发明选择方案(b)的优选方法是最初仅加入少量的水(以100份(重量)聚合物为基准,0.5-20份(重量))使得最初形成粘稠相,或者固含量大于90%的凝胶相。
用于本发明选择方案(c)的优选方法是仅加入少量的总表面活性剂量的水溶液(以100份(重量)聚合物为基准,0.5-20份(重量)水和0.5-10份(重量)表面活性剂)使得最初形成粘稠相,或者固含量大于90%的凝胶相。粘稠相或凝胶相为较高的剪切创造条件,对于给定的混合方法和给定的混合时间,较高的剪切导致较低的平均粒径。最初仅乳化一定量的聚合物相,例如总量的60-80%,然后在连续混合/剪切条件下将剩余量的聚合物加入到乳化液中(“聚合物切回(cut-back)方法”)也可以是合乎要求的。在本发明最优选的实施中,通过在充分剪切的条件下混合少量的100份(重量)的聚合物,0.5-10份(重量)表面活性剂和不大于10份(重量)的水并在混合足以得到均匀的高固体“水包油”乳化液的时间下形成具有至少90%聚合物固体含量和平均粒径为0.1-5微米之间,优选0.2-2微米之间的特性凝胶相。可以将交联剂(如果需要)和催化剂(如果需要)和任选的其他组分直接加入到高固体的凝胶相中或者加入到在用水稀释到所需要的固体含量之后的凝胶中。另一种方法,可以将交联剂或催化剂,或这两者,以及一种或所有的其他任选的组分在乳化步骤之前加入到混合物中。为了实施本发明,不需要与聚合物相和表面活性剂/水相的粘度相匹配。通过除去水可以将交联的聚合物分散体转移到高弹体中。
本发明提供本领域的几个显著的优点。首先,通过乳化和交联预形成的聚合物制备交联的硅改性的有机聚合物的含水分散体是新的。在优选的选择方案中,高固体粘稠相或凝胶相的形成为较高的剪切和较小的平均粒径提供条件。其次,就它不需要与聚合物相和水/表面活性剂相的粘度相匹配来说,进一步改进了制备分散体的方法。在本发明的优选的方法中,聚合物相用少量的含水表面活性剂溶液乳化,在乳化后形成了高固体粘稠相或凝胶相。与当该方法在较低固体含量进行时相比,在高固体乳化液相中暴露的乳化液颗粒的较高剪切力允许在较短时间得到所需要的粒径分布。最后,本发明教导了加入一定类型的填料以改变所得到的高弹体的物理性质。本发明的另外优点是,在高固体含量下(大于75%),组合物不需要增稠剂或其他流变学调节剂就可达到极好的加工特性,例如分散体所需要的挤压速率和“稠度”(body)(在用刀具加工分散体期间感觉到的湿料阻力)。本发明的另外优点是本方法的通用性,允许在制备高固体水包油乳化液作为凝胶相中间体中混合聚合物,水,表面活性剂和任选的交联剂和催化剂,然后该中间体或者立即或者在存储之后通过加入另外的组分和将分散体稀释到所需要的固体含量进一步加工。最后,本发明可以用各种各样的聚合物和可供制造具有改进储藏期限,相容性和低毒性产品的硅固化化学品来实施。
本发明是交联的一种聚合物分散体,包括能够通过缩合或加成反应能交联的并具有大于5Pa.s且小于500 Pa.s的粘度的预形成的聚合物;如果需要,0.1-50份(重量)的交联剂;和,如果需要(取决于催化剂和硅固化体系的性质),0.0001-10份(重量)的催化剂;0.5-10份(重量)的表面活性剂或表面活性剂混合物;和0.5-1000份(重量)的水,以每100份(重量)聚合物为基准。任选地,也可以将粘接促进剂,颜料,增强或非增强的填料,相容的聚硅氧烷或有机树脂,稳定剂,冰冻/熔化添加剂,增稠剂,UV稳定剂和/或抗氧化剂加入到该分散体中。通过与其他的低分子量聚合物(该聚合物可以是硅氧烷聚合物,硅改性的有机聚合物或没有用硅原子改性的有机聚合物)混合,或者通过与低分子量增塑剂和/或有机溶剂混合可以调节聚合物的粘度。通过以下面方式之一的乳化聚合物相可以生产该分散体:(a)表面活性剂和至少一部分的水在10-80℃的温度范围预混合直至表面活性剂完全溶解,然后在剧烈混合条件下在10-80℃缓慢地将聚合物相加入到含水的表面活性剂溶液中直至得到均匀的乳化液;(b)在10-80℃的温度范围将表面活性剂混合进聚合物相直至得到均匀的混合物,然后在剧烈混合条件下在10-80℃的温度范围加入至少一部分的水直至得到均匀的乳化液;或(c)在剧烈混合条件下在10-80℃的温度范围将表面活性剂的水溶液加入到聚合物相中直至得到均匀的乳化液。在乳化前,聚合物相可以含有一种或所有的其他组合物组分,除了水。这样,聚合物相可以含有交联剂,催化剂,填料,颜料等。重要的是注意所有方法的选择方案可以以这样的方式实施,即不是一次将所有的水加入。水可以以两步或多步的方式加入。用于本发明的选择方案(b)的优选方法是最初仅加入少量的水(0.5-20份(重量),以100份(重量)聚合物为基准)使得最初形成粘稠相,或固体含量大于90%的凝胶相。用于本发明选择方案(c)的优选方法是仅加入少量的总表面活性剂量的水溶液(以100份(重量)聚合物为基准,0.5-20份(重量)水和0.5-10份(重量)表面活性剂)使得最初形成粘稠相,或者固含量大于90%的凝胶相。粘稠相或凝胶相为较高的剪切创造条件,对于给定的混合方法和给定的混合时间,较高的剪切导致较低的平均粒径。最初仅乳化一定量的聚合物相,例如总量的60-80%,然后在连续混合/剪切条件下将剩余量的聚合物加入到溶液中(“聚合物切回(out-back)方法”)也可以是合乎要求的。在本发明最优选的实施中,通过在充分剪切的条件下混合少量的100份(重量)的聚合物,0.5-10份(重量)表面活性剂和不大于10份(重量)的水并并混合足以得到均匀的高固体“水包油”乳化液的时间下形成具有至少90%聚合物固体含量和平均粒径为0.1-5微米之间,优选0.2-2微米之间的特性凝胶相。可以将交联剂(如果需要)和催化剂(如果需要)和任选的其他组分直接加入到高固体的凝胶相中或者加入到在用水稀释到所需要的固体含量之后的凝胶中。另一种方法,可以将交联剂或催化剂,或这两者,以及一种或所有的其他任选的组分在乳化步骤之前加入到混合物中。为了实施本发明,不需要与聚合物相和表面活性剂/水相的粘度相匹配。通过除去水可以将交联的聚合物分散体转移到高弹体中。
本发明的聚合物选自硅改性的有机聚合物,硅改性的有机聚合物混合物,硅改性的有机聚合物与有规有机聚合物的混合物,硅改性的有机聚合物与硅氧烷聚合物的混合物,上述聚合物的混合物和上述聚合物与有机增塑剂或溶剂的混合物。本发明的聚合物的特征在于粘度为大于5000cps但小于500000cps。
这些硅改性的有机聚合物的特征在于至少一个反应性甲硅烷基或硅氧烷基连接到有机聚合物链上。反应性甲硅烷基或硅氧烷基可以连接到聚合物链的端基和/或侧面位置上。如果需要,反应性甲硅烷基或硅氧烷基可以既在聚合物链的端基上又在聚合物链的侧面位置上。如果需要形成具有高强度和拉伸性的弹性固化产品,可以优选在聚合物链的端基上有反应性基团。硅改性的有机聚合物至少含有一个反应性硅基团。然而,为了得到足够的可固化性,需要聚合物含有平均至少1.1,更优选1.5-4的反应性硅基团。如果在一个聚合物分子中含有的反应性硅基团数小于1,则含有硅改性的有机聚合物的组合物不能固化成高弹体。
对在聚合物相的有机聚合物上含有的反应性硅基团没有特殊的限制,但一般性的例子是由下式(Ⅰ)表示的基团:-Y-(XbR1 2-bSiO)m-R1 3-aSiXa,其中R相同或不同,是具有1-20个碳原子的烷基,链烯基,芳基或烷芳基或者由R2 3SiO-表示的三有机甲硅氧烷基,其中R2可分别表示具有1-20个碳原子的一价烃基,X相同或不同,是氢,羟基或可缩合的或可水解的基团,Y是形成水解稳定键连到有机聚合物和键连到取代基的硅原子上的二价基团;a是0-3的整数,b相同或不同,是0-2的整数,a和b满足式(a+b)≥1,m是0-19的整数。
存在于反应性硅基团中的硅原子的数可以是1或2或者更多,和在通过硅氧烷键键合其他硅原子的反应性硅基团的情况下,可以存在20个硅原子。
由于其容易可得到,优选是由下式(Ⅱ)表示的反应性硅基团:-SiR1 3-aXa,其中R1,X和a与上面的定义一样。
因此,本发明硅改性的有机聚合物是粘度为5-500Pa.s、玻璃化温度低于20℃和具有由下式表示的1-5取代基的有机聚合物:-Y-(XbR'2-bSiO)mSiXaR'3-a,其中R'相同或不同,是具有1-20个碳原子的烷基,链烯基,芳基或芳烷基,或者由式R3 2SiO-表示的三有机甲硅烷氧基,其中R2分别是具有1-20个碳原子的一价烃基,X相同或不同,是羟基,可缩合或可水解的基团;Y是形成有机聚合物和取代基的硅原子上的水解稳定键的二价基团;a是0-3的整数,b是0-2的整数,条件是:在取代基的至少一个烷氧基单元中,如果a是0,那么b是1或2,和m是0-19的整数,条件是:如果m是0,那么a是1,2或3。
可以通过各种方法制备硅改性的有机聚合物。这些方法的一个例子包括将含有一定官能团(指定为Y'基团)有机聚合物与具有能够与Y'基团反应的官能团(指定为Y"基团)的化合物和一种反应性硅基团反应,从而将反应性硅基团引入有机聚合物。这样方法的另一个例子是在官能团Y"之外连接到反应性硅基团上。当Y'与Y"反应时,形成新的基团Y,它将反应性硅连接到有机聚合物上。这样,在端基带有反应性硅基团的硅改性的有机聚合物可以由下式(Ⅲ)表示:
XaR1 3-aSi-(XbSiOR1 2-b)m-Y-(聚合物)-Y-(XbSiOR1 2-b)m-SiR1 3-aXa其中R1,X,a,b和m与上面的定义一样,Y可以是通过Y'和Y"形成的任何基团,其限制是Y在室温下是水解稳定的;和(聚合物)表示有机聚合物或与基本上弹性骨架的共聚物。连接基团Y选自由链烯基,醚,酯,碳酸酯,尿烷,脲和硫代氨基甲酸乙酯基团组成的一类物质。Si-Y-的例子是Si-R4,Si-R4-O-,Si-R4-C(O)O-,Si-R4-O-C(O)-,Si-R4-O-C(O)O-R5-C(O)O-,Si-R4-O-C(O)O-,Si-R4-NH-C(O)O-O,Si-R4-O-C(O)-NH-R5-NH-C(O)-和Si-R4-NH-C(O)-R5-NH-C(O)-O-,Si-R4-S-C(O)-NH-,其中R4表示具有1-8个碳原子的链烯基或取代的链烯基,具有7-19个碳原子的芳链烯基或取代的芳链烯基,链烯基氧化链烯基,芳烯基氧化链烯基和饱和的环链烯基;R5选自与R4相同的基团,另外可以包括芳烯基。(聚合物)表示有机聚合物或共聚物。这样的聚合物的例子是聚醚,聚酯,醚-酯嵌段共聚物,聚氨基甲酸乙酯,多硫化物,聚硫醚,聚硫酯,聚丁二烯,氢化的聚丁二烯,苯乙烯-丁二烯共聚物,丙烯酸酯-丁二烯共聚物,乙烯-丁二烯共聚物,乙烯基吡啶丁二烯共聚物,乙烯-丙烯共聚物,乙烯乙烯基醋酸酯共聚物,乙烯-丙烯酸酯共聚物,聚异戊二烯,苯乙烯-异戊二烯共聚物,聚异丁烯,异丁烯-异戊二烯共聚物,聚氯代异戊二烯,苯乙烯-氯代异戊二烯共聚物,丙烯氰-氰代异戊二烯共聚物,聚丙烯酸酯,聚甲基丙烯酸酯,硅氧烷-醚嵌段共聚物,硅氧烷-烯烃嵌段共聚物,氟代烯-醚共聚物和/或聚(过氟代醚)。在这些共聚物当中,聚醚,聚酯,醚-酯嵌段共聚物,聚丙烯酸酯,聚甲基丙烯酸酯,硅氧烷嵌段共聚物和氟代烯烃-醚共聚物是优选的。该(聚合物)的数平均分子量优选是1000-50000,更优选是5000-30000。
X是氢,羟基或可缩合的或可水解的任何基团。术语“可水解的基团”的意思是任何在室温下通过水解连接到硅上的任何基团。可水解的基团X包括氢,卤素原子,例如F,Cl,Br,或I;当Y是任何烃或卤代的烃时,式-OY的基团,例如甲基,乙基,异丙基,辛癸基,烯丙基,己基,环已基,苯基,苯甲基,β-苯基乙基,任何烃醚基团,例如2-甲氧基乙基,2-乙氧基异丙基,2-丁氧基异丙基,对-甲氧基苯基或-(CH2CH2O)2CH3;或任何N,N-氨基基团,例如二甲基氨基,二乙基氨基,乙基甲基氨基,二苯基氨基或二环己基氨基。X也可以是任何氨基基团,例如NH2,二甲基氨基,二乙基氨基,甲基苯基氨基,或者二环己基氨基;任何氨氧基团-O-R2;任何式-ON=CM2或-ON=CM'的酮肟,其中M是任何一价烃或卤代的烃基,例如上面所示Y的那些而M'是其两价连接到碳上的任何二价烃基,例如己烯,戊烯或辛烯;式-N(M)CONM"的脲基团,其中M是上述定义的烃基,如上述Y所示的那些,M"是H或任何M基团;式-OOCMM"的羧基,其中M和M"定义如上或是说明上述Y的卤代烃基,或式-NMC=O(M")的羧酸酰胺基团,其中M和M"定义如上。X还可以是式-OSO2(OM)的硫酸盐或硫酸酯基团,其中M是上述定义的烃基或用于说明Y的卤代烃基;氰基;异氰基;式-OPO(OM)2的磷酸盐或磷酸酯基团,其中M定义如上。
R分别选自脂族,烷基,氨基烷基,聚氨基烷基,环氧烷基,链烯基有机和芳族芳香基基团。最优选的是甲基,乙基,辛基,乙烯基,烯丙基和苯基。
本发明最优选的基团是羟基或烷氧基。烷氧基的说明性例子是甲氧基,乙氧基,丙氧基,丁氧基,异丁氧基,戊氧基,己氧基,2-乙基己氧基等;烷氧基团例如,甲氧基甲氧基,乙氧基甲氧基等;和烷氧芳氧基,例如乙氧苯氧基等。最优选的烷氧基是甲氧基或乙氧基。
硅改性的聚合物一般是通过下列方法之一制备的:
(1)包括在存在Ⅷ组过渡金属化合物作为催化剂的条件下,将具有未饱和基团的有机聚合物与带有可缩合或可水解基团(例如HSi(OCH3)3)的氢化硅烷或氢化硅氧烷化合物反应(氢化硅烷化)的方法;
(2)包括在自由基引发剂存在的条件下,在具有不饱和基团的有机聚合物和带有巯基和反应性硅基团(例如HS(CH2)3Si(OCH3)3)的化合物之间进行加成反应的方法;
(3)包括在自由基引发剂存在的条件下,在带有巯基基团的有机聚合物和带有不饱和基团和反应性硅基团(例如CH2=CH-Si(OCH3)3或CH2=CH-(CO)-O-(CH2)3-Si(CH3)(OCH3)2)的化合物之间进行加成反应的方法;
(4)包括将带有异氰酸盐基团的有机聚合物与具有活性氢和反应性硅基团(例如H2N(CH2)3Si(OCH3)3)(氨基),H2N(CO)N(CH3)Si(OCH3)3(脲基)或HS(CH2O)3Si(OCH3)3)(巯基))的化合物进行反应的方法;
(5)包括将具有羟基的有机聚合物与具有异氰酸盐基团和反应性硅基团(例如OCN(CH2)3Si(OCH3)3)的化合物进行反应的方法;
(6)包括将具有活性氢(例如羟基或氨基)的有机聚合物与具有环氧基团和反应性硅(例如CH2(O)CH-(CH2)3-Si(OCH3)3的化合物进行反应的方法;
(7)包括将具有环氧基团的有机聚合物与具有活性氢(例如,羟基或氨基)和反应性硅基团(例如H2N(CH2)3Si(OCH3)3)(氨基),H2N(CO)N(CH3)Si(OCH3)3(脲基)或HIS(CH2O)3Si(OCH3)3)(巯基))的化合物进行反应的方法;
(8)包括将具有活性氢(例如羟基)的有机聚合物与二羧酸氯化物或酐进行反应,然后将所得的中间体与具有活性氢(例如氨基,巯基或羟基)和反应性硅基团(例如H2N(CH2-)3Si(OCH3)3)(氨基),H2N(CO)3N(CH3)Si(OCH3)3(脲基)或HS(CH2O-)3Si(OCH3)3)(巯基))的化合物进行反应的方法;
(9)包括将具有羧酸酯,羧酸氯化物或羧酸酐基团的有机聚合物与具有氢原子(例如氨基,巯基或羟基)和反应性硅基团(例如H2N(CH2-)3Si(OCH3)3)(氨基),H2N(CO)3N(CH3)Si(OCH3)3(脲基)或HS(CH2O-)3Si(OCH3)3)(巯基))的化合物进行反应的方法;
(10)包括将具有羟基的有机聚合物与金属钠反应,用钠代替羟基中的氢,然后将中间体与氯代烷基硅烷反应(Williamson反应)的方法;
(11)包括将具有羟基基团的有机聚合物与具有羧烷基基团和反应性硅基团的化合物进行反应的方法;
(12)包括将(a)乙烯不饱和的单体在(b)具有反应性硅基团的乙烯不饱和单体存在下进行加成聚合的方法;
(13)包括将(a)乙烯不饱和的单体在(b)具有反应性硅基团的乙烯不饱和单体,(c)具有反应性硅基团的聚合引发剂和(d)具有反应性硅基团的链转移基存在下进行加成聚合的方法;与选择方案(8)的方法相反,该选择方法导致带有端基反应性硅基团的聚合物;
(14)包括将(a)乙烯不饱和的单体在(b)具有反应性硅基团的乙烯不饱和单体,(c)具有两个独立的乙烯不饱和键的单体,(d)具有反应性硅基团的聚合引发剂和(e)具有反应性硅基团的链转移剂存在下进行加成聚合的方法;
具有不饱和基团的有机聚合物与氢硅烷的氢化硅烷化在下列文献中有描述:例如GB-A1058385;US3408321,3441534,3448072,3471440,3592795,5227434,和5298572;BE-A 0869940,0873232,和08955327;JP-A 5 4-006096,54-123196,55-129405,57-158226,59-131625,61-159419,01-022904,01-170604,03-167254,03-203955,和05-125175;DE-A 3011020;EP-A 0252372,或0496109和W0 9010037。
在具有不饱和基团的有机聚合物和带有巯基和反应性硅的化合物之间进行加成反应在下列文献中有描述:例如JP-A55-137129,63-112605,03-195768和04-363319。
在带有巯基的有机聚合物和带有链烯基和反应性硅基团的化合物之间的加成反应在下列文献中有描述:例如US-A-4652610和JP-A6l238848。
具有异氰酸盐的有机聚合物与具有活性氢和反应性硅基团的化合物的反应在下列文献中有描述:例如US36272,3632557,4067844,4222925,和4374237;BE0833615;DE2551275,3426987,3629237,3907991,和4029505;JP-A-59-024771;EP0210444,或0300304;W094/14820和“Silylated Urethanepolymers and their applioations in adhesives and aealants”by Ta-Min Feng,OSi Speoialties,Inc.,Tarrytown,NY,in Adhesives andSealants Council Spring 1994 Short-Couse。
具有活性氢(例如羟基,巯基,氨基和/或酰氨基)的有机聚合物与具有异氰酸盐基团和反应性硅基团的化合物的反应在下列文献中有描述,例如:US4345053,4625012;EP 0354472,和WO 93/05089。
具有活性氢(例如羟基或氨基)的有机聚合物与具有环氧基团和反应性硅基团的化合物的反应在下列文献中有描述,例如:JP 63-083131,63-125566,63-230721,63-168245,和EP 0341322。
具有环氧基团的有机聚合物与具有活性氢(例如羟基或氨基)和反应性硅的化合物的反应在下列文献中有描述,例如:JP 62-181321和04-363315。
具有活性氢(例如羟基)的有机聚合物与二羧酸氯化物或酐的反应,接着所得的中间体与具有活性氢(例如氨基,巯基或羟基)和反应性硅基团的化合物的反应,在下列文献中有描述,例如:US 3678010。
具有羧酸酯,羧酸氯化物或羧酸酐基团的有机聚合物与具有活性氢原子(例如氨基,巯基或羟基)和反应性硅基团的化合物的反应,在下列文献中有描述,例如:JP 04-359018。
在具有反应性硅基团的乙烯不饱和单体存在下,任选地在链转移剂存在下进行乙烯不饱和单体的加成聚合反应,在下列文献中有描述,例如:GB1096898,1183585;JP 59-078220,59-078221,59-078222,01-165609;EP 0122457,0159715和0159716。
用于本发明的硅改性的有机聚合物不限于通过上述方法得到的那些聚合物。也可以使用用任何方法得到的硅改性聚合物。
当硅改性聚合物每分子具有平均多于两个可缩合或可水解基团时,为了形成交联的聚合物,不需要存在交联剂。在不同聚合物分子上的可缩合或可水解基团可以彼此反应形成所需要的交联。
本发明的组合物中也可以含有以混合物的形式具有硅改性的有机聚合物或亚烷基官能有机聚合物的式(Ⅳ)的硅氧烷聚合物:
X3-nRn-Z1-O-(SiOR1 2)n-Z2-RnX3-n
其中n是0,1,2或3,u是500-5000的整数,X是氢,羟基或任何可缩合或可水解的基团,和Z1和Z2是Si或Z1是Si-(CH2)m-SiR1 2和Z2是SiR1 2-(CH2)m-Si,其中m是1-10的整数,R分别选自由脂肪族烷基,氨基烷基,聚氨基烷基,环氧烷基,链烯基有机或芳香芳基基团构成的物组,R1分别选自由X,脂肪族烷基,链烯基和芳香苯基组成的物组。最优选的R1是甲基,乙基,辛基,三氟丙基,乙烯基和苯基。
硅氧烷聚合物本身可以是不同类型分子的混合物,例如长链直链分子和短链直链或支链分子。硅氧烷低聚物,聚合物或树脂也可以作为硅改性有机聚合物的交联剂。这样的可以代替更常规的交联剂的硅氧烷可以用低分子量的有机硅氢化物来说明,例如聚甲基氢硅氧烷,含有甲基氢甲硅烷氧基和二甲基硅氧烷基,-(OSi(OEt)2-,(乙基多硅酸盐),(OSiMeC2H4Si(OMe)3)4和(OSi-MeON=CR2)4,其中Me是甲基和Et是乙基的低分子量共聚物。
因此,本发明的硅氧烷聚合物更有利地含有式(Ⅰ)的硅氧烷聚合物,例如,但不限于,α,ω-羟基甲硅烷氧基为端基的硅氧烷和α,ω-双(三有机甲硅烷氧基)为端基的硅氧烷的混合物,α,ω-羟基甲硅烷氧基为端基的硅氧烷和α-羟基,ω-三有机甲硅烷氧基为端基的硅氧烷的混合物,α,ω-二烷氧基甲硅烷氧基为端基的硅氧烷和α,ω-三有机甲硅烷氧基为端基的硅氧烷的混合物,α,ω-二烷氧基甲硅烷氧基为端基的硅氧烷和α,ω-羟基甲硅烷氧基为端基的硅氧烷的混合物,α,ω-羟基甲硅烷氧基为端基的硅氧烷和α,ω-三有机甲硅烷氧基为端基的聚(二有机)(氢有机)硅氧烷共聚物的混合物。本发明的硅氧烷聚合物也包括如上所述式(Ⅰ)硅氧烷聚合物与含有下面式子重复单元组合的、并且含有0.1-8%羟基的、支链的、液体甲基聚硅氧烷聚合物(“MDT液体”)的混合物:
(CH3)3Si0.5 ("M")
(CH3)3SiO ("D")
(CH3)3Si1.5 ("T")该液体可以通过相应的氯代或烷氧基硅烷的共水解来制备,如在US3382205;3661817;3714089;4356116;4468760;或5175057和BE0877267中描述的。为了达到所得聚合物改进的物理性质和粘结,每100份(重量)式(Ⅰ)的聚合物,加入的MDT液体的比例不应超过50份(重量),优选1-20份(重量)。硅氧烷聚合物也可以包括式Ⅰ的硅氧烷聚合物和液体或固体的、含有下面式子重复单元组合的、并且含有0.1-8%羟基的支链甲基硅氧烷聚合树脂的混合物:
(CH3)3Si0.5 ("M")
(CH3)3SiO ("D")
(CH3)3Si1.5 ("T")
SiO2 ("Q")该液体可以通过相应的氯代或烷氧基硅氧烷的共水解来制备,如在US2676183;2441320;4707531;和5070175;EP-A-0529547;或0535687;DE4124588;JP-A-05-098012;和WO93/23455中描述的。为了改进所得的聚合物的物理性质和粘结,每100份(重量)式(Ⅰ)的聚合物,加入的MDTQ液体/树脂的比例不应超过50份(重量),优选1-10份(重量)。MDTQ液体/树脂也可以与MDT液体和式(Ⅰ)的聚合物混合。最后,硅氧烷可以包括式(Ⅰ)的硅氧烷聚合物与相容的有机溶剂的混合物,以形成有机聚合物/溶剂混合物。这些有机溶剂举例说明如下,但不限于这些,有机磷酸酯,例如三油基磷酸酯,三辛基磷酸酯或四乙二醇单月桂基醚磷酸酯,如在US4147855和DE2802170中所描述的;烷基,例如己烷,庚烷;和高级石蜡,芳香族的溶剂,例如,甲苯和/或苯。也可以将聚合物溶剂混合物与MDT液体和/或MDTQ液体一起加入到式(Ⅰ)的聚合物中。任何上述聚合物混合物或聚合物/溶剂可以通过将组分在乳化前混合或者通过单独乳化它们然后混合乳化液来制备。
聚合物也可以是硅改性有机聚合物和相容的、液体的、官能的或非官能的有机聚合物的混合物,有机聚合物举例如下(但不限于这些例子),聚丙烯酸酯,聚烷基苯,聚链烯基,例如聚异丁烯或环氧官能的聚异丁烯和/或聚醚二元醇。
聚合物也可以是硅改性的有机聚合物和相容的有机增塑剂或溶剂的混和物,有机增塑剂或溶剂举例如下(但不限于这些例子),二辛基邻苯二甲酸酯,有机磷酸酯,例如三油基磷酸酯,三辛基磷酸酯或四乙二醇单月桂基醚磷酸酯,如在US4147855和DE2802170中所描述的;烷基,例如己烷,庚烷;和高级石蜡,芳香族的溶剂,例如,甲苯和/或苯。
任何上述聚合物混合物或聚合物/溶剂可以通过将组分在乳化前混合或者通过单独乳化它们然后混合乳化液来制备。
本发明的表面活性剂选自非离子,阳离子,阴离子,两性表面活性剂和其混和物。术语“表面活性剂”的意思是指从这些类型选择的表面活性剂或从上述相关类型选择的表面活性剂混和物。以100份(重量)聚合物为基准,存在于组合物中的表面活性剂的量是0.5-10份(重量),优选5-10份(重量)。也可以使用以100份(重量)聚合物为基准少于3份(重量)的表面活性剂达到所需要的结果。
最优选的是本领域已知的、用于有机或硅氧烷聚合物乳化的非离子表面活性剂。有用的非离子表面活性剂可以举例如下(但不限于这些例子),聚氧链烯基烷基醚,聚氧链烯脱水山梨糖醇醚,聚氧链烯基烷基酯,聚氧链烯基烷基苯基醚,乙氧基化酰胺和其它非离子表面活性剂。可从市场上购得并用于本发明的非离子表面活性剂可以进一步举例如下(但不限于这些例子),由Union Carbide Corporation(Danbury,CT)生产的TERGITOL TMN-6,TERGITOL15S40,TERGITOL 15S3,TERGITOL 15S5和TERGITOL 15S7,由ICI CHEMICALS(Wilmington,DB)生产的BRIJ 30和BRIJ 5,和由ROHM AND HAAS(Philadelphia,PA)生产的TRITON X405,由STEPAN Company(Northfield,IL)生产的MAKON和由AKZO chemicals Inc.(Chicago,IL)生产的ETHOMID O/17。
本领域已知的、用于有机或硅氧烷聚合物乳化的阳离子和阴离子表面活性剂也可用作本发明的表面活性剂。适用的阳离子表面活性剂包括,但不限于,脂肪胺和其衍生物,例如醋酸十二烷基胺,醋酸十八烷基胺和牛脂脂肪酸的胺的乙酸盐;具有脂肪链(例如十二烷基analin)芳香胺的同系物;从脂肪族的二胺衍生的脂肪酰胺(例如十一烷基咪唑啉);从二取代的胺(例如油基氨基二乙基胺)衍生的脂肪酰胺;乙二胺的衍生物;季铵化合物,例如牛脂三甲基氯化铵,双十八烷基二甲基氯化铵,双十二烷基二甲基氯化铵和双十六烷基二甲基氯化铵;氨基醇的酰胺衍生物(例如β-羟基乙基硬脂基(sterayl)酰胺);长链脂肪酸的胺盐;从二取代的二胺衍生的季铵碱(例如油基苯基胺-乙二胺氢氯化物);苯并咪唑啉的季铵碱(例如甲基十七烷基苯并咪唑氢溴化物);吡啶鎓和其衍生物的碱性化合物(例如十六烷基吡啶鎓氯化物);硫鎓化合物(例如十八烷基硫鎓甲基硫酸盐);甜菜碱的季铵化合物(例如二乙基胺醋酸和十八烷基氯化甲基醚的甜菜碱化合物);乙二胺的尿烷(例如硬脂酸和二乙烯三胺的缩合产物);聚乙二胺;和聚丙醇聚乙醇胺。
可从市场上购得并用于本发明的阳离子表面活性剂包括(但不限于)ARQUAD T27W,ARQUAD 16-29,ARQUAD C-33,ARQUAD T50,ETHOQUAD T/13ACETATE,它们均是由AKZO CHEMIE(Chicago,IL)生产的。
适用的阴离子表面活性剂包括,但不限于,磺酸和其盐衍生物。用于本发明的阴离子表面活性剂可以举例如下(但不限于这些例子),碱金属磺化蓖麻醇酸盐;磺化的脂肪酸甘油酯(例如磺化的椰子油酸单酸甘油酯);磺化的一价醇酯的盐(例如油基羟乙磺酸钠);氨基磺酸的酰胺(例如油基甲基牛磺酸(tauride)的钠盐);脂肪酸腈的磺化产物(例如棕榈腈磺酸盐);磺化的芳香烃(例如α-萘单磺酸盐);萘磺酸与甲醛的缩合产物;八氢化蒽磺酸盐;碱金属烷基磺酸盐,具有8个或更多个碳原子的醚磺酸盐和具有1个或多个8或更多个碳原子烷基的烷基芳基磺酸盐。
可从市场上购得并用于本发明的阴离子表面活性剂包括,但不限于由STEPAN Co.(Northfield,IL)生产的POLYSTEP A4,A7,A11,A15,A15-30K,A16,A16-22,A18,A13,A17,B1,B3,B5,B11,B12,B19,B20,B22,B23,B24,B25,B27,B29,C-OPO3S;ALPHA-STEP ML40,MC48;STEPANOLMG;由STEPAN Co(NorThfield,IL)生产的所有产品;由HOECHST CELANESE(Chatham,NL)生产的HOSTAPUR SAS,由W.R.GRACE&CO.(Lexington,MA)生产的HAMPOSYL C30和L30。
适用的两性表面活性剂包括,但不限于,甘氨酸盐,甜菜碱,磺化甜菜碱(sultaines)和烷基氨基丙酸盐。这些可以举例说明如下,椰子两性甘氨酸盐,椰子-两性羧基甘氨酸盐,椰子酰氨基丙基甜菜碱,月桂基甜菜碱,椰子酰胺基丙基羟基磺化甜菜碱(sultaines),月桂基磺化甜菜碱(sultaines)和椰子两性二丙酸盐。
可从市场上购得并用于本发明的两性表面活性剂包括,但不限于,由SHEREX CHEMICAL CO.(Division of WITCO)(Dublin,OH)生产的REWOTERICAM TEG,REWOTERIC AM DLM-35,REWOTERIC AM B14 LS,REWOTERIC AM CAS,REWOTERIC AM LP。
除了将表面活性剂加入到聚合物或聚合物混和物中以外,分散体也可以包括预定量的水。存在于组合物中的水的量是聚合物的0.5-10000份(重量)和优选是聚合物的6-200份(重量)。
本发明优选方法是,首先形成聚合物,表面活性剂和水的混和物,然后通过边充分剪切边混合在足以形成高固体粘稠相或凝胶相的时间下乳化。如果需要,可以在乳化之前或者之后将交联剂或者催化剂(如果需要,也可以两者)加入到混和物中。其它任选的组分,例如粘结促进剂,颜料,填料,抗氧化剂,UV稳定剂,也可以在乳化之前或者之后加入。如果在乳化步骤之后加入交联剂,催化剂和/或任选的组分的话,它们可以或者在用水稀释高固体相到所需要的固体含量之前,或者在之后加入。高固体相的聚合物固体含量至少是90%,优选在90-96%的范围。高固体相可以含有多达96-98%的聚合物。
可以预料到,在工业生产中可以使用任何类型的混合设备进行乳化步骤,例如间歇混合机,行星式混合机,连续混料机,例如单或多螺杆挤压机,动态或静态混合机,胶体磨,均化器和声谱显示器(sonolater)或这些设备的组合,例如声谱显示器和静态混合机,间歇混合机和动态混合机或者动态和静态混合机。
乳化之后,可以将凝胶相用水稀释达到所需要的固体含量。一般地,可以加入5-200份(重量)的量以达到固体含量在90-30%的范围。加入水以达到所需要产品的稠度或者便于加入组合物的其它组分,例如填料和/或颜料。
可以将作为任选组分的粘结促进剂加入到由本发明教导的组合物中。它们既可以在乳化步骤之前加入也可以在其之后加入。如果在乳化步骤之后加入,它们既可以在用水将高固体相稀释到所需要的固体含量之前加入也可以在其之后加入。适用的粘结促进剂举例(但不限于这些例子)如下,式RnSiX4-n的硅烷,其中n是0,1或2和X是氢,乙烯基,羟基或者与上面所用定义相同的可缩合或可水解的基团,和R分别选自如上面所定义的脂肪族烷基,氨基烷基,聚氨基烷基,环氧烷基,链烯基有机或芳香族芳基。
本发明的交联剂和催化剂取决于用于固化组合物的硅固化体系的类型。这些固化机理是本领域技术人员所熟知的并且下面进行一般的讨论。当然,应该预料到,按照本发明的方法,交联剂或催化剂既可以在乳化步骤之前也可以在其之后分别加入或者在乳化之前或之后将这两者一起加入。
一类硅固化体系包括缩合反应,例如硅烷醇(Si-OH)和硅氢化物(Si-H)基团之间;硅烷醇(Si-OH)和可水解的或可缩合的甲硅烷基团(例如Si-OC(O)CH3,Si-NR2,Si-ON=CR2)之间;硅氢化物和可水解的或可缩合的基团之间;两个相同或不同种类的可水解的或可缩合的基团之间;可水解的或可缩合的基团和多羟基物类(例如聚胺,聚醇等)之间的缩合反应。该固化体系的一个例子是带有硅烷醇基团的有机聚合物和带有直接连接到硅原子上的可水解基团的交联化合物之间的反应。该固化体系的另一个例子是带有直接连接到硅原子上的可水解或可缩合基团的有机聚合物与带有硅烷醇基团的交联化合物之间的反应。该固化体系的另一个例子是带有直接连接到硅原子上的可水解或可缩合基团的有机聚合物与带有活性氢(例如在羟基,脲基,巯基或氨基中)有机或硅氧烷聚合物之间的反应。该固化体系的再一个例子是两个聚合物之间的反应,两者均可以是有机聚合物或者一个可以是有机聚合物而另一个可以是带有直接连接到硅原子上的可水解或可缩合基团的硅氧烷聚合物。该固化体系的又一个例子是带有硅烷醇基团的聚合物与带有硅氢化物基团的交联化合物之间的反应。下面的缩合固化化学被认为对实施本发明有用的:
(a)聚合物带有直接连接到硅原子上羟基;和交联化合物是硅氧烷,硅氧烷低聚物和聚合物,硅氧烷树脂或硅改性的带有直接连接到硅原子上的可水解或可缩合基团的有机低聚物,聚合物或树脂;
(b)聚合物带有直接连接到硅原子上的可水解或可缩合基团;和交联化合物是硅氧烷低聚物或聚合物,硅氧烷树脂,硅石,硅酸盐,硅氧烷酸盐(siliconate)或硅改性的带有硅烷醇的有机低聚物,聚合物或树脂;
(c)聚合物带有直接连接到硅原子上的可水解或可缩合基团;和交联化合物是硅烷,硅氧烷低聚物或聚合物,硅氧烷树脂或硅改性的带有直接连接到硅原子上的可水解或可缩合基团的低聚物,聚合物或树脂;在聚合物和交联化合物上的可水解基团可以相同或不同;和,如果交联化合物是聚合物,则该聚合物和交联化合物是相同或不同的;
(d)聚合物带有直接连接到硅原子上的羟基;和交联化合物是硅烷,硅氧烷低聚物或聚合物,硅氧烷树脂或硅改性的或带有硅氢化物基团和,任选地,其它直接连接到硅原子上的可水解或可缩合基团的有机低聚物,聚合物树脂;
(e)聚合物带有直接连接到硅原子上的可水解或可缩合基团;和交联化合物是硅烷,硅氧烷低聚物或聚合物,硅氧烷树脂或硅改性的带有硅氢化物基团的和,任选地,其它直接连接到硅原子上的可水解或可缩合基团的有机低聚物,聚合物或树脂;
(f)聚合物带有硅氢化物基团;和,任选地,其它直接连接到硅原子上的可水解或可缩合基团和交联化合物是硅烷,硅氧烷低聚物或聚合物,硅氧烷树脂或硅改性的带有可水解或可缩合基团的有机低聚物,聚合物或树脂;
(g)聚合物带有硅氢化物基团;和,任选地,其它直接连接到硅原子上的可水解或可缩合基团和交联化合物是硅氧烷低聚物或聚合物,硅氧烷树脂,硅石,硅酸盐,硅氧烷酸盐或硅改性的带有硅烷醇基团的有机低聚物,聚合物或树脂;
(h)有机聚合物带有直接连接到硅原子上的可水解或可缩合基团;和交联化合物是带有活性氢(例如在羟基,脲基,巯基或氨基中)的有机单体,低聚物,聚合物或树脂;硅改性的、带有活性氢基团直接或通过-Si-C-或-Si-Y-键连接到碳原子的有机单体,低聚物,聚合物或树脂;带有活性氢基团直接或通过-Si-C-或-Si-Y-键连接到硅原子的硅烷,硅氧烷低聚物,聚合物或树脂。
在上述硅缩合反应方案中的聚合物选自硅改性的有机聚合物,硅改性的有机聚合物的混合物,硅改性的有机聚合物与有规有机聚合物的混合物,硅改性的有机聚合物与硅氧烷聚合物的混合物,和上述聚合物与有机增塑剂或溶剂的混合物。可固化缩合的硅改性的聚合物与其它聚合物的混合物在下面文献中有描述:JP55-115446(聚醚/硅氧烷);57-115456(聚醚/硅氧烷);57-145147(聚醚/硅氧烷共聚物/硅氧烷);58-057457(聚醚/聚硫化物),61-023643(聚醚/硅氧烷),63-061076(丙烯/聚醚)和DE3009936(聚醚/硅氧烷)。
不论得到的固化高弹体如何,都要确定在聚合物和交联剂上的反应基团数如果在聚合物的反应基团数和在交联剂上反应基团数的和至少是5,则通过缩合固化形成高弹性网络。例如,如果聚合物具有2个羟基甲硅烷基而交联剂具有3个直接连接到硅原子的可缩合基团,则得到高弹体。通过将带有总数为4的连接到2个硅原子的可水解基团的聚合物与另一个带有2个硅烷醇基团的聚合物反应,也可以得到高弹体。可是,通过将带有2个硅烷醇基团的聚合物与带有2个直接连接到硅原子的可水解基团的交联剂反应,则得到非高弹体。
大多数缩合固化化学需要催化剂以实现聚合物和交联化合物之间的反应。适用于硅烷醇缩合的催化剂是本领域熟知的。优选用于(a)-(g)缩合反应的合适催化剂是:(有机)金属化合物,氨基化合物,羧酸,带有羧酸和其它酸的氨基化合物的盐,通过过量的聚胺与多元酸的反应得到的低分子量聚酰胺树脂,环氧化合物和过量的聚胺之间的反应产物或上述缩合催化剂的混合物。如US3355406,3706695,4100124,4288356,4587288和4608412所教导的,(有机)金属化合物的特定例子是金属铅,锌,锆,钛,锑,铁,镉,锡,钡,钙或镁的羧酸盐,醇化物和卤化物的盐。其它有机金属化合物的具体例子是钛酸酯和螯合物,例如钛酸四丁酯,钛酸四丙酯,四乙酰基丙酮酸钛或二丁氧基钛双(乙酰乙酸乙酯);锆螯合物,例如四乙酰基丙酮酸锆;有机铝化合物,例如三乙酰基丙酮酸铝,三乙基乙酰丙酮酸铝或二异丙氧基铝乙基乙酰丙酮酸酯。氨基化合物的具体例子是丁胺,辛胺,二丁胺,单乙醇胺,二乙醇胺,三乙醇胺,二乙烯三胺,三乙烯四胺,三乙烯二胺,油胺,环己胺,苄胺,二乙基氨基丙基胺,二甲苯基二胺,胍,二苯基胍,2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚,吗啉,N-甲基吗啉,2-乙基-4-甲基咪唑,1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯-7,氨基硅烷,例如g-氨基丙基三甲氧基硅烷或N-(b-氨基乙基)-g-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷。羧酸化合物的具体例子是甲酸和/或乙酸。
特别优选的(有机)金属催化剂是具有1-18个碳原子的羧酸的(有机)锡化合物和(有机)锡卤化物,特别地,有机锡辛酸盐,环烷酸盐,己酸盐,月桂酸盐,乙酸盐,溴化物和氯化物。这样的(有机)锡化合物的具体例子是辛酸锡(Ⅱ),二月桂酸二基锡,三乙酸辛基锡,二辛酸二辛基锡,二乙酸二辛基锡,二乙酸二癸基锡,二乙酸二丁基锡,二丁基锡二溴化物,二月桂酸二辛基锡和二乙酸三辛基锡。优选的化合物是辛酸锡(Ⅱ)和二羧酸二有机锡,特别是二月桂酸二丁基锡,二月桂酸二辛基锡,二乙酸二丁基锡和二乙酸二辛基锡。催化剂也可以是锡盐,尤其是二羧酸锡,与烷氧基硅烷或聚硅酸乙酯的反应产物,如在US3862919,4102860,4137249,4152343中所描述的。然而,也可以使用其它的锡催化剂,例如选自下面一类物质:锡噁烷(stannoxane),羟基锡噁烷和单烷氧基酰基锡烷。更具体地,发现二酰基锡噁烷,酰基羟基锡噁烷,单乙氧基酰基锡烷,二卤代锡噁烷或卤代羟基锡噁烷是有效的。如果在组合物中硅石用作增强填料,二价锡化合物是最优选的缩合催化剂,如在US4954565中所描述的。二价锡形式的(有机)锡化合物不引起象四价锡形式的(有机)锡化合物作为催化剂时发生的羟基甲硅烷基官能有机聚合物和硅石之间的反应。优选的锡催化剂是辛酸亚锡盐(双(2-乙基-己酸亚锡盐))。如上所述,使用助催化剂,例如氨基化合物或羧酸(例如乙酸)与四价锡(例如二丁基锡二乙酸盐)化合物使得(有机)锡催化剂的量显著地下降。
当使用所述的缩合催化剂时,每100份(重量)的硅改性的有机聚合物为基准,它们加入的量优选是0.01-20份(重量),更优选0.1-50份(重量)。
某些缩合固化体系的交联剂或固化付产物可以对其它缩合固化体系起催化剂或共催化剂的作用。这样的助催化剂的例子是硅氮烷(silazane)交联剂和肟基硅烷交联剂的混和物或带有氨基或肟基官能度的硅烷交联剂,如在US3742004,3758441和4191817中所描述的。两个体系均能够在无催化剂存在下交联羟基硅氧基官能有机聚合物。另一个例子是带有氨基和烷氧基官能度的硅烷,例如在US4458055中描述的CH3(C2H5O)Si(NHCH2CH2Si(OC2H5)3)2。这样的共催化剂的例子是在烷氧基硅烷和羟基硅氧基官能有机聚合物之间或者两个烷氧基硅氧基官能有机聚合物之间由乙酸基硅烷交联剂在原生锡缩合催化剂存在下催化的缩合反应,如在US3293204和4515932,以及“Bifunctionalcatalysis in the condesation of silanols and alkoxysilanes”byHsien-Kun Chu,Robert P.Cross和DavidI.Crossan in Jounal ofOrgano-metallic Chemistry,425(1992),Pages 9-17中所描述的。因此,将各种缩合固化化学进行组合可以是有利的。
某些缩合固化化学不需要另外的催化剂。在这些固化化学中,交联化合物和/或离去基团自身催化缩合反应。这样的自催化离去基团是乙酸基(-OC(O)CH3),肟基(-O-N=CR2),氨氧基(-ONR2),胺(NR2)。在两个硅烷醇基团之间通过羧酸,羟基胺,肟和胺缩合反应的催化已经被Hsien-Kun Chu,Robert P.Cross和David I.Crossan在Journal of Organometallio Chemistry,425(1992),Pages 9-17中描述了。自催化离去基团在催化缩合反应是有效的,不考虑它们是否连接到硅烷,硅氧烷或硅改性的有机聚合物上。例如,当与乙烯基三乙酸基硅烷交联剂混合时并且在另外的催化剂存在下暴露在湿气中时,在两个端基上带有羟基甲硅烷基基团的硅改性的有机聚合物可以固化成高弹体。作为一个进一步的例子,当暴露在湿气中时,在两个端基上带有双(环己基氨基)甲基甲硅烷基基团的硅改性的有机聚合物可以固化成高弹体。
适用于催化缩合反应(d)-(h)的化合物是Ⅷ族过渡金属(贵金属)化合物。贵金属催化剂选自任何本领域熟知的那些催化剂,例如在US3923705中所描述的那些。优选的铂化合物催化剂是基本上由氯铂酸和含有不饱和脂肪族端基的有机硅化合物的反应产物,例如在US3419593中所描述的。当使用所述的贵金属催化剂时,它们的加入量优选是:每100份(重量)的硅改性的硅氧烷为基准,优选是0.000001-0.5份(重量),更优选是0.00001-0.002份(重量)。
适宜的缩合固化化学的例子如下:
(a1)例如,在用于本发明的缩合固化化学中,有机聚合物具有羟基,连接到硅原子上的可缩合或可水解的基团和交联剂具有硅-氢键。该硅改性的有机硅氧烷和该交联剂在缩合催化剂存在下反应,如在下面文献中公开和描述的:US4310678,4782112,4962153和4978710;JP58-057457和58-057458和EP0255440。从下面物质中可以选择硅氢化物交联剂:可水解的硅氢化物,含有氢和任选地直接键合到硅原子上的可水解的或可缩合的基团的聚合的或低聚的化合物(例如聚有机氢硅氧烷,烷基氢环硅氧烷)和含有SiO2和/或Si3/2单元并带有硅键合氢基团的液体共聚物(例如在US4310678中所教导的)或含有Si-H基团和任选的其他通过Si-Y键直接键合到碳原子上的可水解或可缩合的甲硅烷基的有机低聚物,聚合物或树脂。交联剂也可以是含有氢和也任选的直接键合到硅原子上的烷氧基的硅倍半氧烷(silsesquioxane)的交联剂,例如在US5047492中所描述的。可水解的硅氢化物至少每分子有一个,但不多于3个键合到硅原子上的氢。它每分子可以有1个或2个可水解的原子或基团,例如键合到硅上的烷氧基(例如甲基二乙氧基硅烷)。交联剂的例子是三甲基甲硅烷基端基封闭的聚甲基氢硅氧烷和甲基氢环硅氧烷。加入的SiH官能交联剂的量足以为在聚合物中的每个Si-X基团(即羟基甲硅烷基或烷氧基甲硅烷基)提供至少一个氢原子。优选地,提供过量的SiH官能交联剂,使得所有的Si-X基团能够反应。适宜的缩合同化催化剂举例(但不限于这些例子)如下:贵金属络合物,有机酸金属盐,氨基化合物和其盐和缩合催化剂的混合物。在通常的制备中,以每100份(重量)的Si-X为端基的有机聚合物为基准,贵金属在组合物中存在的量是0.000001-0.5份,优选0.00001-0.02份,和更优选0.0001-0.002份(重量),有机酸金属盐,钛酸酯或氨基化合物在组合物中存在的量是0.01-10份(重量)和优选是0.05-5份(重量),SiH官能交联剂存在的量是0.1-50份(重量)。
(a2)作为(a1)固化体系的一个替代方法,具有至少2个硅-氢键的有机聚合物可以在缩合催化剂的存在下与具有平均多于2.0个羟基或多于2.0个直接连接到硅原子上的可缩合的或可水解基团的交联剂反应。在通常的制备中,催化剂存在的量与上面所述的量相同和交联剂存在的量是每100份(重量)的硅-氢封端的聚合物0.1-50份(重量),这取决于所用交联剂的类型。
(b1)在另一个用于本发明中的缩合固化体系中,有机聚合物具有至少2个通过Si-C或Si-Y键连接聚合物的羟基甲硅烷基和交联剂具有平均多于2.0个的键合到硅原子的可水解的OR'基团,其中R'可以是一价烷基,取代的烷基,烷基醚,芳基,取代的芳基或芳基醚基团。硅改性的有机聚合物和交联剂在缩合催化剂存在下反应,如在JP55-082123和55-115446中所公开和描述的。用于该固化体系的缩合催化剂优选是(有机)金属化合物,氨基化合物,羧酸,氨基化合物的盐或缩合催化剂的混合物。交联剂可以是式RxSiX4-x的硅烷,其中x是0或1,R可以是氢,一价烃基或具有少于7个碳原子的取代烃基,例如烷基或链烯基,卤代的烃,芳基基团,官能化的烃基,X是OR',其中R'可以是一价烷基,取代的烷基,烷基醚,芳基,取代的芳基或芳基醚基团。适宜的硅烷包括乙基原硅酸盐,正丙基原硅酸盐,巯基丙基三甲氧基硅烷,甲基三甲氧基硅烷,苯基三甲氧基硅烷,氯代丙基三甲氧基硅烷,戊基三乙氧基硅烷,g-缩水甘油基(glycidoxy)丙基三甲氧基硅烷,三氟代丙基三甲氧基硅烷,乙基三甲氧基硅烷,三乙氧基硅烷,乙烯基三甲氧基硅烷,乙基三(乙氧基乙氧基)硅烷和甲基三苯氧基硅烷。交联剂也可以是含有直接键合到硅原子上的OR'基团的硅倍半氧烷,例如在US5047492中所描述的。交联剂也可以是含有OR'基团的直链或环状硅氧烷低聚物或带有通过Si-C或Si-Y键键合到聚合物上的SiOR'基团的有机低聚物,聚合物或树脂。交联剂也可以是上述交联剂的部分水解和缩合的产物(二聚物,三聚物,四聚物)。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,缩合催化剂在组合物中存在的量是0.01-10份(重量),优选0.05-5份(重量)和交联剂存在的量是0.1-10份(重量),优选1-10份(重量)。
(b2)在(b1)固化体系的替代方法中,有机聚合物具有至少2个可水解的OR'基团,和任选地,除了OR'基团之外的键合到硅原子上的其他可水解的或可缩合的基团。然后,如上所述,在缩合催化剂存在下聚合物与具有键合到硅原子上的羟基的交联剂反应,如在JP55-060557,58-057458,63-063750和02-196842和EP0396914中所述的。如果有机聚合物仅带有2个可水解的OR'基团并且没有其他的可水解基团,那么交联剂必须具有平均至少2.0个羟基。如果有机聚合物带有多于2个可水解基团,那么交联剂必须具有平均至少2个羟基。可水解的基团可以连接到相同或不同的硅原子上。在通常的制备中,以100份(重量)的硅改性的有机聚合物为基准,催化剂在组合物中存在的量是0.01-10份(重量),优选0.01-5份(重量),交联剂存在的量是0.1-50份(重量),优选1-10份(重量),这取决于交联剂的性质。
(b3)作为(b1)固化体系的其他替代方法,具有至少2个可水解OR1基团,和任选地,除了OR1基团之外的键合到硅原子上的有机聚合物的其他可水解的或可缩合的基团可以在如上所述的缩合催化剂存在下交联。该反应公开和叙述于JP54-006097,54-036397,58-017154,58-042619,75-150955,03-210367和05-132616;US3971751和EP0353551和0354014中。在聚合物仅具有2个可水解的OR1基团并且没有其他的连接到不同硅原子的可水解基团的情况下,需要存在的交联剂具有平均多于2.0个键合到硅原子上的可水解基团。在聚合物具有多于2个可水解的OR1基团或2个OR1和其他的键合到不同硅原子的可水解基团的情况下,不需要交联剂的存在。在通常的制备中,以100份(重量)的硅改性的有机聚合物为基准,催化剂在组合物中存在的量是0.01-10份(重量),优选0.05-5份(重量),和如果需要,附加的交联剂存在的量是0.1-20份(重量),优选1-50份(重量)。
(c1)在另一个用于本发明实施的固化体系中,有机聚合物具有至少2个通过Si-C或Si-Y键连接到聚合物上的羟基甲硅烷基,和交联剂具有平均多于2.0个键合到硅原子上的可水解的酰氧基。任选地,在选自(有机)金属化合物,氨基化合物,羧酸,氨基化合物的盐或缩合催化剂混合物的缩合催化剂的存在下,硅改性的有机聚合物和交联剂反应。该反应公开和叙述于JP55-082123和55-115446中。该交联剂可以是式RxSi(OOR')4-x的酰氧基硅烷,其中x是0或1,R可以是氢,具有少于7个碳原子的一价烃基或取代的烃基(例如烷基,链烯基,卤代烃,芳基和官能化的烃基团),和R’可以是氢或具有少于7个碳原子的一价烃基。适用的酰氧基硅烷交联剂的例子包括甲基三乙酸基硅烷,乙基三乙酸基硅烷,苯基三乙酸基硅烷,乙基三乙酸基硅烷,苯基三乙酸基硅烷和甲基三(苯甲酸基)硅烷。优选的酰氧基硅烷是乙烯基三乙酸基硅烷。酰氧基硅烷也可以与硅氧烷,例如(CH3)3SiO(CH3HSiO)x((CH3COO)3SiCH2SiCH3O)ySi(CH3)3,预先反应,如在DE2316184中所公开的。交联剂也可以是直链或环状的含有酰氧基甲硅烷氧基的硅氧烷低聚物。交联剂也可以是含有直接键合到硅原子上酰氧基的硅倍半氧烷,带有酰氧基甲硅烷基和,任选地,其他通过Si-C或Si-Y键键合到碳原子上的可水解或可缩合基团的有机低聚物,聚合物或树脂。交联剂也可以是上述交联剂的部分水解和缩合的产物(二聚物,三聚物,四聚物)。在通常的制备中,以100份(重量)的硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中存在的量是0-10份(重量),优选0-5份(重量),和交联剂存在的量是0.1-50份(重量),优选1-10份(重量)。
(c2)在(c1)固化体系的替代方法中,有机聚合物具有至少2个可水解的酰氧基,和任选地,除了酰氧基外的键合到硅原子上的其他可水解或可缩合的基团。然后在上述缩合催化剂存在下,聚合物与具有键合到硅原子上的羟基的交联剂反应,如在JP58-057458和02-196842中公开和叙述的。如果有机聚合物仅带有2个可水解的酰氧基并且没有其他的可水解基团,那么交联剂必须具有平均多于2.0个羟基。如果有机聚合物带有多于2个的可水解基团,那么交联剂必须具有平均至少2个羟基基团。可水解的基团可以连接到相同或不同的硅原子上。在通常的制备中,以100份(重量)的硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中存在的量是0-10份(重量),优选0-5份(重量),交联剂存在的量是0.1-50份(重量),优选1-10份(重量),这取决于交联剂的性质。
(c3)作为(c1)固化体系的另一个替代方法,具有至少2个可水解的酰氧基,和任选地,除了酰氧基外的键合到相同或不同硅原子上的其他可水解或可缩合的基团的有机聚合物,任选地,在如上所述的缩合催化剂存在下,可以交联。该反应公开和叙述于JP54-006097,54-036397,57-115456和75-150955和US3441534,3448072,3971751中。在聚合物仅具有2个可水解的酰氧基并且没有其他连接到不同硅原子上的可水解基团的情况下,需要存在的交联剂具有平均多于2.0个键合到硅原子上的可水解基团。在聚合物具有多于2个可水解的酰氧基基团或2个酸基和其他的键合到不同硅原子的可水解基团的情况下,不需要交联剂的存在。在通常的制备中,以100份(重量)的硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中存在的量是0-10份(重量),优选0-5份(重量),如果需要,附加的交联剂存在的量是0.1-20份(重量),优选1-50份(重量)。
(d1)在又一个用于本发明实施的固化体系中,有机聚合物具有至少2个通过Si-C或Si-Y键连接到聚合物上的羟基甲硅烷基,和交联剂具有平均多于2.0个键合到硅原子上的可水解的肟基(oximo)。任选地,在选自(有机)金属化合物,氨基化合物,羧酸,氨基化合物的盐或缩合催化剂混合物的缩合催化剂的存在下,硅改性的有机聚合物和交联剂反应。该固化体系详细地公开和叙述于US4618642和4954565和JP55-082123和55-115446中。该交联剂可以是式RxSi(O-N=C(R'R"))4-X'中x是0或1,R可以是氢,具有少于7个碳原子的一价烃基或取代的烃基(例如烷基,链烯基,卤代烃,芳基和官能化的烃基团),和R'和R"分别选自氢或具有少于7个碳原子的一价烃基。适用的肟基硅烷交联剂的例子包括甲基三(甲基乙基酮肟基(ketoximo))硅烷,甲基三(二甲基酮肟基)硅烷,甲基三(二乙基酮肟基)硅烷,乙烯基三(甲基乙基酮肟基)硅烷,乙烯基三(甲基异丁基酮肟基)硅烷,四(甲基异丁基酮肟基)硅烷。该交联剂也可以是式R4a(R3SiO)bSi(ONCR1R2)4-(a+b)的肟基硅烷,其中R1,R2,R3和R4各自独立地选自1-8个碳原子的烷基或氟代烷基,5-6个碳原子的环链(烯)基,2-8个碳原子的链烯基或芳基,a是0或1,b是1或2,如在DE3903337中所公开的。交联剂也可以是直链或环状的含有肟基甲硅烷氧基的硅氧烷低聚物,含有肟基,和任选地,其他直接键合到硅原子上的可水解或可缩合基团的硅倍半氧烷,带有肟基甲硅烷基和,任选地,其他通过Si-C或Si-Y键连接到碳原子上的可水解或可缩合的甲硅烷基的有机低聚物,聚合物或树脂。交联剂也可以是上述交联剂的部分水解和缩合的产物(二聚物,三聚物,四聚物)。在通常的制备中,以100份(重量)的硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中存在的量是0-10份(重量),优选0-5份(重量),和交联剂存在的量是0.1-50份(重量),优选1-10份(重量)。
(d2)在(d1)固化体系的替代方法中,有机聚合物具有至少2个可水解的肟基,和任选地,除了肟基外的键合到硅原子上的其他可水解或可缩合的基团。然后在上述缩合催化剂存在下,聚合物与具有键合到硅原子上的羟基的交联剂反应,如在JP58-057458和02-196842中公开和叙述的。如果有机聚合物仅带有2个可水解的肟基并且没有其他的可水解基团,那么交联剂必须具有平均多于2.0个羟基。如果有机聚合物带有多于2个的可水解基团,那么交联剂必须具有平均至少2个羟基基团。可水解的基团可以连接到相同或不同的硅原子上。在通常的制备中,任选的催化剂在组合物中存在的量,以100份(重量)的硅改性的有机聚合物为基准,是0-10份(重量),优选0-5份(重量),交联剂存在的量是0.1-50份(重量),优选1-10份(重量),这取决于交联剂的性质。
(d3)作为(d1)固化体系的另一个替代方法,具有至少2个可水解的肟基,和任选地,除了肟基外的键合到相同或不司硅原子上的其他可水解或可缩合的基团的有机聚合物,任选地,在如上所述的缩合催化剂存在下,可以交联。该反应公开和叙述于JP54-006097,54-036397,57-115456和75-150955和US3971751中。在聚合物仅具有2个可水解的肟基并且没有其他连接到不同硅原子上的可水解基团的情况下,需要存在的交联剂具有平均多于2.0个键合到硅原子上的可水解基团。在聚合物具有多于2个可水解的肟基基团或2个肟基和其他的键合到不同硅原子的可水解基团的情况下,不需要交联剂的存在。在通常的制备中,以100份(重量)的硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中存在的量是0-10份(重量),优选0-5份(重量),如果需要,附加的交联剂存在的量是0.1-20份(重量),优选0.1-50份(重量)。
(e1)在又一个用于本发明实施的固化体系中,有机聚合物具有至少2个通过Si-C或Si-Y键连接到聚合物上的羟基甲硅烷基,和交联剂具有平均多于2.0个键合到硅原子上的可水解的氨基。任选地,在选自(有机)金属化合物,氨基化合物,羧酸,氨基化合物的盐或缩合催化剂混合物的缩合催化剂的存在下,硅改性的有机聚合物和交联剂反应。该固化体系详细地公开和叙述于JP55-082123和55-115446中。如US3032528,3338868,3464951和3408325所述,该交联剂可以是式(RnSi(NR’2)4-n的氨基硅烷,其中,R是氢,具有少于7个碳原子的一价烃基或取代的烃基,官能化的烃基,式-N=CR1或-NR1COR1或-NR12或-NR11的氮化合物,其中R1是氢,一价烃基或取代的烃基,R11是环烷基,n是0或1。优选的交联剂是甲基三(环己基胺)硅烷。交联剂也可以是直链或环状的含有氨基甲硅烷氧基的硅氧烷低聚物,含有氨基,和任选地,其他直接键合到硅原子上的可水解或可缩合基团的硅倍半氧烷,带有氨基甲硅烷基和,任选地,其他通过Si-C或Si-Y键连接到碳原子上的可水解或可缩合的甲硅烷基的有机低聚物,聚合物或树脂。交联剂也可以是上述交联剂的部分水解和缩合的产物(二聚物,三聚物,四聚物)。在通常的制备中,以100份(重量)的硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中存在的量是0-10份(重量),优选0-5份(重量),和交联剂存在的量是0.1-50份(重量),优选1-10份(重量)。
(e2)在(e1)固化体系的替代方法中,有机聚合物具有至少2个可水解的氨基,和任选地,除了氨基外的键合到硅原子上的其他可水解或可缩合的基团。然后在上述缩合催化剂存在下,聚合物与具有键合到硅原子上的羟基的交联剂反应,如在JP58-057458和02-196842中公开和叙述的。如果有机聚合物仅带有2个可水解的氨基并且没有其他的可水解基团,那么交联剂必须具有平均多于2.0个羟基,如果有机聚合物带有多于2个的可水解基团,那么交联剂必须具有平均至少2个羟基基团。可水解的基团可以连接到相同或不同的硅原子上。在通常的制备中,以100份(重量)的硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中存在的量是0-10份(重量),优选0-5份(重量),交联剂存在的量是0.1-50份(重量),优选1-10份(重量),这取决于交联剂的性质。
(e)e3作为(e1)固化体系的可采用的其它方法,在上述缩合催化剂存在下,有机聚俣物可以交联,该有机聚合物具有至少二个可水解的氨基和可选择地其他的可键合到不同硅原子上的非氨基可水解或可缩合的基团。该反应公开和报导于54-006097、54-036397、57-115456和75-150955和US-A3971751中。在聚合物仅具有二个可水解氨基和无其他的连接到不同硅原子上的可水解基团的情况下,存在的交联剂,平均需要有二个(2.0)以上的键合到硅原子上的可水解基团。在聚合物具有二个以上可水解的氨基或二个氨基以及其他的连接到不同硅原子上的可水解基团的情况下,不需要存在交联剂。在一般的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,催化剂可以在0-10份,优选为0-5份的量存在于组合物中,如果需要,附加的交联剂量为0.1-20份,优选为0.1-50份,每个份数均按重量计。
(f1)在另外一个适用于本发明的缩合固化系中,有机聚合物至少具有二个通过Si-C或Si-Y键连接到聚合物上的羟甲硅烷基,交联剂平均具有多于二个(2.0)个键合到硅原子上的可水解的氨氧基硅改性的有机聚合物和交联剂还可在缩合催化剂存在下进行反应,该催化剂选自(有机)金属化合物、氨基化合物、羧酸、氨基化合物的盐类或缩合催化剂的混合物。该反应公开和报导于JP-55,08,2123和55,115,446中。如在US-3,441,583、3,484471、3,528941、3,817909、3,839、386和4,075,154;JP 06-019,728和DE-A2,640,328中所述,交联剂可以是式RnSi(ONR'R')4-n的氨氧基硅烷,或(R3SiO(SiR2O)a(SiRXO)bSiR3)的直链氨氧基硅氧烷、环状氨氧基硅氧烷(含(R2SiO)和(RXSiO)单元的环状硅氧烷混合物),其中X是ONR1R11、R分别选自氢、一价烃基团或取代的具有少于7个碳原子的烃基基团,官能性烃基基团、式-N=CR'2或-NR'COR'或-NR'2或-NR"的氮化合物,其中R1和R11或者是氢者是具有少于7个碳原子的一价烃基基团,R"是环烷基基团,n或是0或是1,a是0或任整数和b是大于2的整数。交联剂也可以是含氨氧基的硅倍半氧烷和,还可以是直接键合到硅原子上的其他可水解或可缩合基团,含氨氧基甲硅烷基的,和可选择地含有通过Si-C或Si-Y键键合在碳原子上的其他可水解或可缩合甲硅烷基的有机低聚物,聚合物或树脂。交联剂也可以是上述交联剂的部分水解和缩合产物(二聚物、三聚物、四聚物)。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准任选的催化剂在组合物中的含量为0-10份,选0-5份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-10份,每个份数无以重量计。
(f2)在(f1)固化体系的替代方法中,有机聚合物具有至少二个可水解的氨氧基和,可选择地还可以有除键合到硅原子上的氨氧基外的其他可水解和缩合基团。然后聚合物可选择地,在上述缩合催化剂存在下,与含有键合到硅原子上的羟基的交联剂反应,如公开的报导于JP 58-057,458和02-196,842中的。如果有机聚合物仅含二个可水解氨氧基和不含其他可水解基团,交联剂必须平均具有多于二个(2.0)羟基。如果有机聚合物含二个(2.0)以上可水解基团,交联剂必须平均具有至少二个羟基。可水解的基团可以连接在相同或不同硅原子上。在通常制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂的组合物中的含量为0-10份,优选为0-5份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-10份这取决于其性质,每一份数均以重量计。
(f3)作为另一个可替代(f1)固化体系的方法,可选择地,在上述缩合催化剂存在下,有机聚合物可以交联,该有机聚合物具有至少二个可水解氨氧基,还可具有除氨氧基外的键合到不同碳原子上的其他可水解或可缩合基团。该反应公开和报导于JP 54-006,097,54-036,397,57-115,456和75-150,955和US-A3,971,751中。在聚合物仅具有二个可水解氨氧基和不含连接到不同硅原子上的其他可水解基团的情况下,交联剂平均具有二个(2.0)以上的键合到硅原子上的可水解基团是符合需要的。在聚合物具有二个以上可水解氨氧基或二个氨摒在以及连接到不同硅原子上的其他可水解基团的情况下,不需要存在交联剂。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合为基准,任选的催化剂在组合物中含量为0-10份,优选为0-5份,如果需要,附加的交联剂含量为0.1-20份,优选为0.1-50份,每一份数均以重量计。
(g1)在另一种适用于本发明的缩合固化体系中,有机聚合物具有至少二个通过Si-C或Si-Y键连接到聚合物上的羟甲硅烷基,交联剂平均具有二个以上的键合到硅原子上的可水解酰氨基。硅改性的有机聚合物和交联剂可选择地在缩合催化剂存在下进行反应,该催化剂选自(有机)金属化合物,氨基化合物、羧酸,氨基化合物的盐类或缩合催化剂的混合物。该反应公开和报导于JP-55-082,123和55-115,446中。交联剂可以是酰氨基硅烷交联剂(RnSi(OR')m(NR"-(CO)-R)4-(n+m)),其中R和R1分别选自氢,具有少于7个碳原子的一价烃烃基基团或取代的的烃基基团,官能性烃基基团,或-N=CR1 2或-NR'COR'或-NR1 2或-NR"的氮化合物,其中R'或是氢或是具有少地7个碳原子的一价烃原子团,R是具有少于7个碳原子的一价脂族或芳族基烃基团或取代的烃基基团,官能性烃基基团,n或是0或1,m或是0,1或2例如,如US-3378520和4985476所述。优选的交联剂的例子是甲基三(乙酰氨基)硅烷和甲基乙氧基双(N-甲基苯甲酰氨基)硅烷。交联剂也可以是含酰氨基甲硅烷氧基的直链或环状硅氧烷低聚物。交联剂也可以是含酰氨基的,和可选择地,含有直接键合到硅原子上的其他可水解或可缩合的基团的硅倍半氧烷,含酰氨基甲硅烷基的,和可选择地,通过Si-C或Si-Y键键合到碳原子上的其他可水解的或可缩合的基团的有机低聚物,聚合物或树脂。交联剂也可以是上述交联剂的部分水解和缩合产物(二聚物,三聚物、四聚物)。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中的含量为0-10份,优选为0-5份,交联剂量为0.1-50份,优选为1-10份,每一份数均按重量计。
(g2)在替代(g1)固化体系的方法中,有机聚合物至少具有二个可水解的酰氨基和可选择地还可具有除酰氨基外的键合到硅原子上的其他可水解的或可缩合的基团,然后,如JP 58-057,458和02-196,842所述,任选地在上述缩合催化剂存在下,聚合物与具有键合到硅原子上的羟基的交联基反应。如果有机聚合物仅含二个可水解的酰氨基,并不含其他可水解基团,交联剂必须平均具有二个(2.0)以上羟基。如果有机聚合物含二个以上可水解基团,交联剂必须平均其有至少二个羟基。可水解的基团可以连接到相同或不同硅原子上。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中的含量为0-10份,优选为0-5份,交联剂其含量为0.1-50份,优选为1-10份,这取决于其性质,每份数均按重量计。
(g3)作为替代(g1)固化体系的另一方法,任选地在上述缩合催化剂存在下,具有至少二个可水解酰氨基和任选地,键合到不同硅原子上的除酰氨基外的其他可水解的或可缩合的基团的有机聚合物可以交联。该反应公开和报导于JP 54-006,097,54-036,397,57-115,456和75-150,955;和US-A3,971,751中。在聚合物仅具有二个可水解酰氨基并无其他的键合到不同硅原子上可水解基团的情况下,需要交联剂平均具有二个(2.0)以上的键合硅原子的可水解基团。在聚合物具有二个以上可水解酰氨基或二个酰胺基和其他的连接在不同硅原子上的可水解基团的情况下,不需要存在交联剂。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中含量为0-10份,优选为0-5份,如果需要,附加的交联剂含量为0.1-20份,优选为0.1-50份,每份数均按重量计。
(h1)在另一个适用于本发明的缩合固化体系中,有机聚合物具有至少二个通过Si-C或Si-Y键连接到聚合物上的羟甲硅烷基,交联剂平均具有二个(2.0)以上的键合到硅原子上的可水解脲基。任选地在缩合催化剂存在下,硅改性的有机聚合物和交联剂进行反应,该催化剂选自(有机)金属化合物、氨基化合物、羧酸、氨基化合物的盐类或缩合催化剂的混合物。交联剂可以是脲基有机硅烷(RnSi(NR'-(CO-NR"2)4-n,其中R、R'和R"分别选自氢、具有少于7个碳原子的一价烃基基团或取代的烃基基团,官能性烃原子团,n或是0或1,例如,如US-A 3506701所述的。交联剂也可以是含脲基甲硅烷氧基的直链或环状硅氧烷低聚物,含脲基的,任选地,直接键合在硅原子上的其他可水解或可缩合基团的硅倍半氧烷、含脲基甲硅烷基的,和任选地,通过Si-Y键直接键合在碳原子上的其他可水解的或可缩合甲硅烷基的有机低聚物、聚合物或树脂。交联剂也可以是上述交联剂的部分水解和缩合产物(二聚物,三聚物,四聚物)。在通常制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中含量为0-10份,优选0-5份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-10份,每个均为重量份。
(h2)在替代(h1)固化体系的方法中,有机聚合物具有至少二个可水解的脲基和任选地,除脲基外的键合到硅原子上的其他可水解或可缩合的基团。然后,任选地,在上述缩合催化剂存在下,聚合物与具有键合在硅原子上羟基的交联剂反应。如果有机聚合物仅含二个可水解脲基和无其他可水解基团,交联剂必须平均具有二个(2.0)以上羟基。如果有机聚合物含二个以上可水解基团,交联剂必须平均具有至少二个羟基。可水解的基团可连接在相同或不同硅原子上。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中含量为0-10份优选为0-5份,交联剂,含量为0.1-50份,优选为1-10份,这取决于其性质,每份按均重量计。
(h3)作为替代(h1)固化体系的另一方法,任选地在上述缩合催化剂存在下,具有至少二个可水解脲基,和任选地,除脲基外的键合在不同硅原子上的其他可水解或可缩合基的有机聚合物进行交联反应。在聚合物仅具有二个可以水解的脲基和无连接在不同硅原子上的其他可水解基团情况下,需要交联剂平均具有二个(2.0)以上的键合在硅原子上的可水解的基团。在聚合物具有二个以上可水解脲基或二个脲基和连接在不同硅原子上的其他可水解基团的情况下,不需要存在交联剂。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中含量为0-10份,优选为0-5份,如果需要,附加的交联剂含量为0.1-20份,优选为0.1-50份,每份数均按重量计。
(i1)在适用于本发明的另一个缩合固化系中,有机聚合物具有至少二个通过Si-C或Si-Y键连接在聚合物上的羟甲硅烷基,交联剂平均具有二个(2.0)以上键合在硅原子上的可水解亚氨酸根合基(imidato),硅改性的有机聚合物可任选地在缩合催化剂存在下与交联剂反应,该催化剂选自(有机)金属化合物、氨基化合物、羧酸、氨基化合物的盐类或缩合催化剂的混合物。交联剂可以是亚氨的根含有机硅烷(RnSi((N=C(R')(OR"))4-n),其中R,R'和R"分别选自氢、具有少于7个碳原子的一价烃基基团或取代的烃基基团,官能性烃基基团,n或是0或1,例如,如US-A 3622529所述。交联剂可以是含亚氨酸根含甲硅烷氧基的直链或环状硅氧烷基低聚物。合亚氨酸根合的和任选地,直接键合在硅原子上的其他可水解的或可缩合基团的硅倍半氧烷,含亚氨酸根合甲硅烷氧基,和任选地,通过Si-C或Si-Y键键合在碳原子上的其他可水解或可缩合甲硅烷基的有机低聚物、聚合物或树脂。交联剂也可以是上述交联剂的部分水解和缩合产物(二聚物,三聚物,四聚物)。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中含量为0-10份,优选为0-5份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-10份,每份数均按重量计。
(i2)在替代(i1)固化体系的方法中,有机聚合物至少具有二个可水解的亚氨酸根合和任选地,除亚氨酸根合外的键合在硅原子上的其他可水解或可缩合基团。然后,任选地,在上述缩合催化剂存在下,聚合物与具有键合在硅原子上的羟基的交联剂反应。如果有机聚合物仅含二个可水解的亚氨酸根合基团和无其他可水解基团,交联剂必须平均具有二个(2.0)以上羟基。如果,有机聚合物含二个以上羟基,交联剂必须平均具有至少二个羟基。可水解的基团可以连接在相同或不同的硅原子上。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性酸有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中含量为0-10份,优选为0-5份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-10份,这取决于其性质,每份数均按重量计。
(i3)作为替代(i1)固化体系的另一方法,具有至少二个可水解基团与除亚氨酸根合外的键合在不同硅原子上的其他可水解或可缩合基团的有机聚合物可以任选地在上述缩合催化剂存在下,可以进行交联,在聚合物仅具有二个可水解亚氨酸根合基团和无连接合在不同硅原子上的其他可水解基团的情况下,需要交联剂平均具有二个(2.0)以上的键合在硅原子上的可水解基团。在聚合物具有二个以上可水解的亚氨酸根合或二个亚氨酸根合和连接在不同硅原子上的其他可水解基团的情况下,不需要存在交联剂。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,任选的催化剂在组合物中的含量为0-10份,优选为0-5份。如果需要,附加的交联剂含量应为0.1-20份,优选为0.1-50份,每份数均按重量计。
(j1)在另一个适用于本发明的缩合固化系中,有机聚合物具有至少二个通过Si-C或Si-Y键连接在聚合物上的羟基甲硅烷基,交联剂平均具有二个(2.0)以上的键合在硅原子上的可水解链烯基氧基。在缩合催化剂存在下,硅改性的有机聚合物和交联剂反应,该催化剂选自(有机)金属化合物、氨基化合物、羧酸、氨基化合物的盐类或缩合催化剂的混合物。链烯氧基固化体系被详细描术于US-A5,195,901中。交联剂可以是链烯氧基(烯醇(enol))有机硅烷RnSiX1mX2 4-)n+m),其中X1是除链烯氧基外的可水解或可缩合的基团,X2是链烯氧基(-O-CR1=CR1 2),其中n或是0或1,m或是0或1和,R和R'分别选自氢、具有少于7个碳原子的一价烃基基团或取代的烃基基团。优选的链烯氧基甲硅烷基交联剂是乙烯基三异丙烯氧基甲硅烷基。交联剂也可以是直链或环状的链烯氧基硅氧烷、含链烯氧基,的硅倍半氧烷和任选地,直接键合在硅原子上的其他可水解的或可缩合的基团硅倍半氧烷、含链烯氧基和任选地,通过Si-C或Si-Y键,键连在碳原子上的其他可水解的或可缩合的甲硅烷基的有机低聚物,聚合物或树脂交联剂也可以是上述交联剂的部分水解和缩合产物(二聚物、三聚物、四聚物)。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,催化剂在组合物中的含量为0.01-10份,优选为0.1-5份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-10份,每个份数均以重量计。
(j2)在替代(j1)固化体系的另一个方法中,有机聚合物具有至少二个可水解的链烯氧基和任选的除链烯氧基外的键合在硅原子上的其他可水解或可缩合的基团。然后,如上所述,在缩合催化剂存在下,聚合物与具有键合在硅原子上的羟基的交联剂反应,如在JP-A58-057,458中公开和报导的。如果有机聚合物相仅含二个可水解的链烯氧基和无其他可水解的基团,交联剂必须平均具有二个(2.0)以上的羟基。如果有机聚合物含二个以上可水解的基团,交联剂必须平均具有至少二个羟基。可水解的基团可连接在相同或不同的硅原子上。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,催化剂在组合物中的含量为0.01-10份,优选为0.1-5份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-10份,这取决于其性质,每个份数均按重量计。
(j3)作为替代(j1)固化体系的另一方法,如上所述,在缩合催化剂存在下,具有至少二个可水解链烯氧基,和任选的除链烯氧基外的键合在不同硅原子的其他可水解或可缩合基团的有机聚合物可以交联。该反应公开和报导于JP-A58-057,457和DE-A3,011,020。在聚合物仅个有二个可水解的链烯氧基和无其他连接在不同硅原子上的可水解的在团的情况下,交联剂平均具有二个(2.0)以上的键合的硅原子上的可水解基团是合符需要的。在聚合物具有二个以上可水解的链烯氧基或二个链烯氧基和其他的连接在不同硅原子上的可水解的基团的情况下,不需要交联剂的存在。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,催化剂组合物中的含量为0.01-10份,优选为0.1-5份,如果需要,附加的交联剂含量为0.1-20份,优选为0.1-50份,每个份数均按重量计。
(k1)在另一个适用于本发明的缩合固化系中,有机聚合物具有至少二个通过Si-C或Si-Y键合在聚合物上的羟基甲硅烷基,交联剂平均具有二个(2.0)以上的键合在硅原子上的可水解异氰酸根合基团在缩合催化剂存在下,硅改性的有机聚合物和交联剂反应,该催化剂选自(有机)金属化合物,氨基化合物,羧酸,氨基化合物的盐类或缩合催化剂的混合物。交联剂可以是如JP-A 57-168,946和DE-A2,652,498所述的式Si(NCO)4,RSi(NCO)3,(RO)Si(NCO)3的异氰根合有机硅烷,其中R是氢,具有少于7个碳原子的一价烃基基团或取代的烃基基团,官能性烃基基团,或-N=CR'2或-NR'COR'或-NR'2或-NR的氮化合物,R'或是氢、具有小于7个碳原子的一价烃基基团,和R"是环烷基基团。交联剂也可以是含异氰酸根合甲硅烷氧基的直链或环状硅氧烷低聚物、含异氰酸根硅倍半氧烷和任选的直接键合在硅原子上的其他可水解或可缩合基团的硅倍半氧烷、合异氰酸根合甲硅烷基和任选的通过Si-C或Si-Y-C键键合在碳原子上的其他可水解的或可缩合的甲硅烷基的有机低聚物、聚合物或树脂。交联剂也可以是上述交联剂的部分水解和缩合产物(二聚物,三聚物,四聚物)。在通常的制备中,以100份(重量)的有机的或硅改性的有机聚合物为基准,缩合催化剂在组合物中的含量为0.01-5份,优选为0.01-2份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-10份,每一份数均按重量计。
(k2)在替代(K1)固化体系的方法中,有机聚合物具有至少二个可水解的异氰酸根合基任选的,除异氰酸根合外的键合在硅原子上的其他可水解的或可缩合基团。然后,如上所述,在缩合催化剂存在下,聚合物与具有键合在硅原子上的羟基团的交联剂反应。在通常的制备中,以100份(重量)有机的或硅改性的有机聚合物为基准,催化剂在组合物中的含量为0.01-5份,优选为0.01-2份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-10份,这取决于其性质,每份数的按重量计。
(k3)作为替代(k1)固化体系的另一方法,在缩合催化剂存在下,含异氰酸根合基团和任选的,直接键合在硅原子上的可水解或可缩合的基团的硅改性的聚合物进行反应。在聚合物仅具有一个异氰酸根合基和无其他可水解基团的情况下,交联剂平均具有二个(2.0)以上的键合在硅原子上的可水解基团。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,催化剂在组合物中的含量为0.01-5份,优选为0.01-2份,如果需要,附加的交联剂含量为0.1-20份,优选为0.1-50份,每一份数均按重量计。
(1)另一个适用于本发明的缩合固化体系,在缩合催化剂存在下,使用平均含二个(2.0)以上的活性硅烷醇基团,进行含羟基的或其他直接键合在硅原子上可水解基团的硅改性的聚合物的固化。交联剂选自硅石,硅酸盐、硅氧烷酸盐、硅烷醇盐、硅烷醇官能性硅氧烷树脂和硅烷醇官能性有机低聚物、聚合物或树脂,其中硅烷醇基团是通过Si-Y键合在碳原子上。适用于本发明的硅氧烷酸盐和硅烷醇盐分别用RSi(O-M+)n(OH)3-n和R2Si(OM)m(OH)2-m表示,其中R是一价烃基基团,具有少于7个碳原子的取代的烃基基团或官能化烃基基团,M选自碱金属阳离子,铵基和磷翁基,n是数值为0.1-3的整数或分数,m是数值为0.1-2的整数或分数。交联剂也可以是上述交联剂的部分缩合产物(二聚物、三聚物、四聚物)。例如,在US-A4,816,506中描述了在乳化液中,羟基甲硅烷氧基封端的硅氧烷与或RSi(OM+)m(OH)3-m的硅氧烷酸盐的交联。通常,将交联剂加到硅改性的有机聚合物的乳化液中。交联剂或者可以直接加入到高固体粘稠相或胶凝相中,或可以加入在用水稀释后的乳化液中。这类交联反应是本领域所熟知的并描述于US-4221688、4244849,4273813、5004771、3,355,406中。在通常的制备中,以100份(重量)硅氧烷聚合物为基准,缩合催化剂在组合物中的含量为0.01-10份,优选为0.01-5份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-30份,这取决于其性质,每一份数均按重量计。
本发明用的缩合固化不限于上述的那些。可以预想的是适用于硅氧烷聚合物范围的任何缩合固化都可与硅改性的有机聚合物一起使用。
下列类型不产生挥发性副产物(“限定离去基团”的固化体系适用于本发明。
(n1)在适用于本发明的固化体系中,有机聚合物具有至少二个通过Si-C或Si-Y连接在聚合物上的羟基甲硅烷基,交联剂平均具有二个(2.0)以上硅杂环烷基基团。硅改性的有机聚合物和交联剂是在亲核催化剂存在下反应的,该催化剂例如胺,羟胺,胍,N-烷基胍,脲或N-烷基化脲。优选的催化剂是二烷基羟胺。最优选的催化剂是二乙基羟胺。硅杂环烷固化体系被详细描述于US 4965367,4985568、5001187、5049688、5110967;和EP 0423684和0423685中。交联剂可以是含硅杂-环烷基团-(Si(CH2)n)的化合物,优选的交联剂是含硅杂-环丁烷基团的化合物。硅杂-环烷基团可通过Si-C,Si-Y,Si-(O-Si)n-C或Si-(O-Si)n-Y-C键,连接在交联剂上,其中n是正整数。交联剂也可以是含硅杂-环烷基团的直链或环状硅氧烷、含硅杂-环烷基团的硅倍半氧烷、含通过Si-C、 Si-Y、Si-(O-Si)n-C或Si-(O-Si)n-Y-C键,键合在碳原子上的硅杂-环烷基团的有机低聚物、聚合物或树脂。在通常的制备中,以100份(重量)硅改良的有机聚合物为基准催化剂在组合物中的含量为0.01-10份,优选为0.1-5份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-10份,每一份数均按重量计。
(n2)在替代(n1)固化体系的方法中,有机聚合物具有至少二个通过Si-C、Si-Y、Si-(O-Si)n-C或Si-(O-Si)n-Y-C键,连接在聚合物上的硅杂-环烷基团。然后,如上所述,在亲核催化剂存在下,聚合物与具有键合在硅原子上羟基的交联剂反应。如果有机聚合物仅含二个硅杂-环烷基团并且无其他可水解基团,交联剂必须平均具有二个(2.0)以上羟基。如果有机聚合物总计含二个以上硅杂-环烷或其他可水解的基团,交联剂必须平均具有至少二个羟基。可水解的基团可以连接在相同或不相同的硅原子上。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,催化剂在组合物中含量为0.01-10份,优选为0.1-5份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-10份,这取决于其性质,每一份数均以重量计。
(n3)作为替代(n1)固化体系的另一方法,如上所述,在亲核催化剂存在下,具有至少二个的通过Si-C、Si-Y、Si-(O-Si)n-C或Si-(O-Si)m-Y-C键连接。在聚合物上的硅杂-环烷基团,和任选的除硅杂-环烷外的键盒在不同硅原子上的其他可水解或可缩合基团的有机聚合物可以交联。在聚合物仅具有二个硅杂-环烷基团并且无其他可水解基团的情况下,交联剂平均具有二个(2.0)以上的键合在硅原子上的可水解基团是符合需要的。在聚合物具有二个以上硅杂-环烷基团或二个硅杂-环烷基团,和其他连接在不同硅原子上的其他可水解基团的情况下,不需要交联剂的存在。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,催化剂在组合物中含量为0.01-10份,优选为0.1-5份,如果需要,附加的交联剂含量为0.1-20份,优选为0.1-50份,每一份数均按重量计。
(o1)在适用于本发明的另一个固化系中,有机聚合物具有至少二个通过Si-Y键连接在聚合物上的羟基甲硅烷基,交联剂平均具有二个(2.0)以上的氮杂-硅杂-环烷、环硅杂-内酰胺或环硅杂-脲基团。硅改性有机聚合物和交联剂是在缩合催化剂存在下,进行反应的,该催化剂选自(有机)金属化合物、氨基化合物、羧酸、氨基化合物的盐类或缩合催化剂的混合物。氮杂-硅杂-环烷、环硅杂-内酰胺和环硅杂-脲固化体系被详细描述于US 5,136,064、5,238,988、5,239,099和5,254,645和WO 94/14820中。交联剂可以是含氮杂-硅杂-环烷、环硅杂-内酰胺或环硅杂脲基团的化合物,这些基团是通过Si-C、Si-Y、Si-(O-Si)n-C或Si-(O-Si)n-Y-C、N-C或N-Y-C键,连接在交联剂上的,其中n是正整数。优选的交联剂是含氮杂-硅杂环戊烷基团的化合物。交联剂也可以是直链或环状的硅氧烷、硅倍半氧烷、有机低聚物、聚合物或树脂,它们具有通过Si-C、Si-Y、Si-(O-Si)n-C、Si-(O-Si)n-Y-C、N-C或N-Y-C键连接的氮杂-硅杂环烷,环硅杂-内酰胺或环硅杂-脲基团。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,催化剂在组合物中的含量为0.01-10份,优选为0.1-5份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-10份,每份数均以重量计。
(o2)在替代(o1)固化化系的方法中,有机聚合物具有至少二个氮杂硅杂环烷、硅杂-内酰胺或环氮杂-脲基团,这些基团是通过或硅或氮原子(通过Si-C、Si-Y、Si-(O-Si)n-C、Si-(O-Si)n-Y-C、N-C或N-Y-C键)而连接到聚合物上的。然后,如上所述,聚合物在缩合催化剂下,与具有键合在硅原子上的羟基的交联剂反应。如果有机聚合物仅含二个氮杂-硅杂-环烷、环氮杂内酰胺或环硅杂-脲基团和无其他可水解的基团,交联剂必须平均具有二个(2.0)以上羟基。如果有机聚合物总计含2个以上氮杂-硅杂-环烷、环硅杂-内酰胺或环硅杂-脲基或其他可水解的基团,交联剂必须平均具有至少二个羟基。在通常的制备中,以100份(重量)为基准,催化剂在组合物中的含量为0.01-10份、优选为0.1-5份,交联剂含量为0.1-50份,优选为1-10份,这取决于其性质每份数均以重量计。
(o3)作为替代(o1)固化体系的另一方法,如上所述,在缩合催化剂存在下,具有至少二个氮杂-硅杂-环烷、环硅杂-内酰胺或环硅杂-脲基团(这些基团是通过硅或氮原子(通过Si-C、Si-Y、Si-(O-Si)n-C、Ci-(O-Si)n-Y-C、N-C或N-Y-C键)键合在聚合物上的)和任选的除氮杂-硅杂-环烷、环硅杂-内酰胺或环硅杂-脲外的键合在不同硅原子上的其他可水解的或可缩合基团的有机聚合物可以交联。在聚合物仅具二个氮杂硅杂-环烷、环硅杂-内酰胺或环硅杂-脲基团和无连接在不同硅原子上的其他可水解基团的情况下,交联剂必须平均具有二个(2.0)以上键合在硅原子上的可水解基团是合符需要的。在聚合物具有二个以上的氮杂-硅杂环烷、环硅杂-内酰胺或环硅杂-脲基团或二个氮杂-硅杂-环烷、环硅杂酰内胺或环硅杂-脲基团,和连接在不同硅原子上的其他可水解基团的情况下,不需要存在交联剂。在通常的制备中,以100份(重量)硅改性的有机聚合物为基准,催化剂在组合物中的含量为0.01-10份,优选为0.1-5份,如果需要,附加的交联剂含量应为0.1-20份,优选为0.1-50份。每份数均以重量计。
适用于本发明的非挥发性固化不限于上述这些。可以预料,适用于硅氧烷聚合物范围的任何非挥发性固化都可与硅改性的有机聚合物一起使用。
下列各种有机固化体系都适用本发明。可以预料,上述用来将可固化的硅官能度连接在有机聚合物上的任何反应都可用于形成交联的硅改性的有机聚合物。该反应的例子是:
(p)链烯基团和疏基团之间的加成反应;该反应可使一个官能基团连接在聚合物上,其他的官能基团连接在交联剂上,并且或者仅一个官能基或二个官能基团都通过Si-C或Si-Y-C键来连接。
(q)异氰酸酯基团和具有活性氢原子的化合物(例如氨基、酰胺、脲基和/或疏基)之间的反应;该反应可使官能基连接在聚合物上,其他官能基连接在交联剂上,并且或者仅一个官能基或二个官能基都通过Si-C或Si-Y-C键来连接。
(r)在活性氢原子(例如在羟基、氨基、酰胺、脲基和/或疏基中O和具有环氧基的化合物之间的反应;该反应可使一个官能基连接在聚合物上,其他官能基连接在交联剂上,并且或者仅一个官能基或二个官能基都通过Si-C或Si-Y-C键未键合。
(S)在羧酸酯、羧酸氯化物或羧酸酐基和含活性氢原子之间的反应;该反应可使一个官能基连接在聚合物上,其他的官能官连接在交联剂上,并且或者仅一个官能基或二个官能基都通Si-C或Si-Y-C键来连接。
这类固化化学的例子例如公开于DE-A 2941725(疏基官能聚合物,异氰酸酯官能交联剂),WO 93/08227(甲醇官能聚合物,异氰酸酯官能交联剂)、DE-A4,211,256(氨基官能聚合物,羧酸酐官能交联剂),DE-A4,344,083(氨基官能聚合物,环氧基官能交联剂;氨基官能聚合物,异氰酸官能交联剂)。
适用于本发明的有机固化不限于上述这些。可以预料,与硅改性的有机聚合物一起,可使用在硅氧烷聚合物范围中任何有用的有机固化化学。
可将填料任选地加入到本发明组合物中,根据所考虑的填料类型和填料加入要达到的目的,可将填料加到聚合物,表面活性剂和水的最初混合物中,其也可任选地含交联剂和催化剂和任选的制剂成分,可将其在最初乳化步骤后加入到高固体粘稠相或胶凝相中;或可以在用水稀释后加入到最终的胶乳分散液中。可将填料以纯的(干的)或作为分散体(浆料)加入水中、硅氧烷聚合物中、硅改性的有机聚合物中、有机聚合物中、聚合物的混合物中、聚合物和溶剂的混合物中,溶剂中或任何其它合适的介质中。为了增强或填充(降价)固化的高弹性或为了达到湿胶乳分散体或固化的高弹体的特定性能,可加入填料。下列性能仅是举例说明,但不限于这些,例如加工性能,导电性、耐火性、自熄性、辐射屏蔽或改变、外观和特性。不与胶乳乳化液或胶乳分散体反应的任何填料都是适合的。
为了填充或增强的目的,而加入的填料的平均粒度通常为小于10微米,优选小于2微米,每100份(重量)聚合物,填料加入量为10-200份(重量),优选为40-120份(重量)。这样的填料的例子是氧化铝、水合氢氧化铝、硅藻土、氢氧化镁、重质石英、云母、碳酸钙、粘土、硫破钡、氧化锌、氧化铁和滑石。如果需要,将可溶于硅改性的有机聚合物中的液态烷氧基硅烷与填料一起加入,以使填料与聚合物能相容。
各种颜料,例如碳黑或二氧化钛也可作为填料加入。由于这些填料仅会影响固化胱乳高弹体的颜色,通常它们的加入量是每100份(重量)聚合物,加入0.1-20份(重量),优选为0.5-10(重量)。业已发现,二氧化钛特别适合作紫外光的掩蔽剂。
应注意的是,选择和填加特种填料的组合物,可以改善得到的高弹体的物理性能,特别是抗拉性,延伸性、硬度和热稳定性。沉淀或烘制的硅石可用作增强填料。用除Sn(Ⅳ)化合物以外的催化剂固化的本发明胶乳分散体是特别有用的,因为它们可以使用胶态硅石来增强,而不对湿胶乳分散体的贮存期限和/或固化的高弹体的耐久性产生不利影响。虽然,可使用普通烘制和沉淀的硅石,但胶态硅石能更有效使固化的胶乳高弹体增强。烘制或沉淀的胶态硅石的含水分散体在商业上是可买到的。烘制的硅石在水中的稳定分散体是可买到的,其pH为5-11。烘制的硅石在分散体中的含量为10-30%(重量)。这类烘制硅石分散体可从CABOT公司买到的,商标为Cab-O-Sphere(R)。该分散体用氢氧化铵和氢氧化钾来稳定的。上述烘制硅石分散体不同于US-A 4221688中所述的胶态硅的钠、铵或铝离子稳定的水溶液。在商业上,胶态硅石溶液可从NALCO化学公司(Naperyile.I1.)买到。如在US-A5,162,429和5,321,075中描述了可使烘制的硅石分散体有胶态硅石溶液,来增强胶乳分散体。
由于非硅填料对湿胶乳分散体的贮存期限和/或固化的高弹体的耐久性无不利影响,因此该填料优选地用于借助于Sn(Ⅳ)化合物作为催化剂的固化的本发明乳分散体。沉淀的表面处理的碳酸钙可用作半增强填料、粉状碳酸钙、或者处理的或未处理的,都可用作填充填料。
可以用来改善固化的胶乳高弹体的外观和/或改善湿胶乳分散体的工作性能的填料包括0.1-100微米长的纤维。该纤维选自天然纤维、再生纤维和合成纤维。天然纤维包括纸浆、棉花、亚麻、丝和木料。再生纤维例如是人造丝、合成纤维包括尼龙和聚酯。
可以用来使固化胶乳高弹体达到阻燃和耐火的填料包括氢氧化铝(三水合物)、不易燃的纤维、陶瓷或玻璃纤维或做球状物和蛭石,如US-A4,719251中所述的。
可以用来使固化的胶乳高弹体导电的填料包括炭黑、金属涂层的陶瓷球或纤维、金属涂层的玻璃球或纤维、非涂层的或金属涂层的石墨纤维或小球状物,如US-A 4545914和4547312中所述的。
本发明的胶乳分散体也可用硅倍半氧烷增强,例如具有单元式RSiO3/2'的,可配制成乳状液的甲基硅倍半氧烷。在US-A3433780中,可找到这些具有胶态粒状颗粒硅倍半氧烷的制备方法。硅倍半氧烷可以以胶态悬浮液的形式使用,可以加入聚合物乳化液(由聚合物、表面活性剂和水制得)或交联的胶乳(由聚合物、表面活性剂、水和如果需要,还有交联剂和催化剂制得)。除单独使用外,可以使用硅倍半氧烷的共聚物的混合物。式RSiO3/2包括所有这样的物质。
对于某些缩合固化化学和其中催化剂仍保持活性和对湿分散体的贮存寿命和/或固化高弹体的耐久性产生不利影响的组合物来说,需要将化合物在固化已充分进行后,加入本组合物,以使催化剂失活(毒化)。在该方法中,在催化剂抑制前,通常需要几天的充分酝酿时间。在US-A4,609,486中公开了用烷基硫醇、8-喹啉醇、含硫乙二醇酸和含硫乙二醇酸的盐类来使Sn(Ⅳ)催化剂失活。
对于某些缩合固化化学和其中催化剂仍保持活性和对湿分散体的贮存寿命产生不利影响的组合物合物来说,需要将化合物加入本组合物中,以起长期贮存稳定剂的作用。业已发现,胺化合物,例如二乙胺、羟基胺或2-氨基-2-甲基-1-丙醇可提高含Sn(Ⅳ)催化剂和硅面的湿胶乳分散剂的贮芷寿命(稳定性)。如在US-A4,427,811和4608412中所述,优选的贮存寿命稳定剂是2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
本发明的胶乳分散体可以含有进一步改性胶乳分散体或由胶乳分散体得到的固化高弹体产物的性能的其他组分。例如,增稠剂、防味剂、分散剂或冷冻/融化稳定剂可加入到分散体中。
本发明的胶乳分散体可用作密封胱、粘合剂、油灰、成型材料、涂层或泡沫材料。水从分散体上蒸发,通常是由于不用人管地暴露大气中发生。或者在常温在较高温度下,在通过红外加热、微波或在各种方法组合的情况下,干空气流或其他气体流会进一步加速蒸发。当加速的方法用来蒸发含水相时,发生固化,迅速离去的水相的固化产物上不会产生不需要的不均匀性。
下列实施可进一步说明本发明的组合物,但不应被认作是对在权利要求中所述的发明的限制。在下列实施例中,如果不另外指出,应在分散体制备后将上述湿分散体在一天内铸成薄膜,并在试验前将薄膜干燥七天。用在ASTMC661“Indentation Hardenss of Elastomerio-type Sealants by Meansof Durometer”中所述的方法可获得硬度计结果。用在ASTM D412 “Vuloanized Rubber and Thermoplastic Rubbers and ThermoplasticElastomers Tension”中所述的方法,采用L尺寸等于0.5英寸的哑铃状样品,测得抗拉和伸长结果。份数是按重量计的,除非另有说明。
实施例1
将100份SilmodR 20A(直链双(3-(甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基)-聚氧丙烯聚合物,其平均分子量为7500,其中混有5%邻苯二甲酸二辛酯增塑剂,混合物粘度在25℃下是13000CPS)(由Union Carbide Corp(Danbury CT)提供的)、2份TergitolR TMN-6非离子表面活性剂(乙氧基化三甲基壬醇,由UnionCarbide.Chemicals(Plastics Co.,Inc.,Darbury.CT提供)和3份去离子水在实验室混合器(Whip Mix,由Whip Mix Corp.,Louisville,KY提供)中,在真空下,混合15秒,形成油包水乳化液。将另外的5份去离子水加入到该乳化液中,并在真空下,将混合物再搅拌15秒,产生水包油乳化液。通过将12份去离子水,以二个等分加入,并在每次加入之间搅拌15秒,使乳化液减少为约80%固体。通过依次加入下列三种组分、并在每次加入之间,搅拌15秒的情况下,该乳化液被交联:0.8份IBIMS(异丁基三甲氧基硅烷);1份交联剂A(通过冷混合74.6份短链-α-ω-二羟基封端的聚二甲基硅氧烷液体(聚合度DP)为7-9,其粘度在25℃下为0.04Pa)与15.2份N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷和10.2份甲基三甲氧基硅烷得到的);0.2份DBTDA(二乙酸二丁锡)。将该交联的乳化液样品铸塑在玻璃板上,并干燥成纯净的、不粘手的高弹体,该高弹体对玻璃具有优良的粘合力。
实施例2
将100份SilmodR 300(支链双(3-甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基)聚氧丙烯聚合物,其平均分子量为8500,其中混有5%邻苯二甲酸二辛酯增塑剂,混合物粘度在25℃下是23000cps)(由Union Carbide Corp.(Danbury.CT)提供的),2份Tergito1R TMN-6和3份去离子水在实验室混合器(Whip Mix)中,在真空下,混合15秒,以形水包油乳化液。将另外的5份去离子水加入该乳化液中并,将混合物在真空下再搅拌15秒。通过将12份去离子水,以二个等分加入,并在每次加入之间搅拌15秒的情况下,使乳化液减至含约80%周体。通过依次加入下列三个组分,并在每个加入之间搅拌15秒的情况下,使乳化液进行交联:0.8份IBTMS(异丁基三甲氧基硅烷);1份去离子水A和0.2份DBTDA(二乙酸二丁基锡)。将交联乳化液样品铸塑在玻璃板上,并将其干燥成纯净的不粘手的高弹体,该高弹体对玻璃具有优良的粘合力。
实施例3
将100份SilmodR 20A 0.8份IBTMS(异丁基二甲氧基硅烷)、1.0份交联剂A和0.06份DBTDA(二乙酸二丁基锡)在实验室混合器(Whip Mix)中,在真空下,混合15秒,然后,将在去离子水中的2.0份TergitolR TMN-6和2份0.071摩尔乙酸溶液加入其中。将该混合物在真空下搅拌15秒,以形成油包水乳化液。通过加入在去离子水中的18份0.071摩尔乙酸溶液1用水将油包水乳化液稀释进一步成为含80%聚合固体。将油包水乳化液通过一个微流体器(Microfluidios Corp.,Newton.MA)、使其转化为水包油乳化液。在5000psi压力下一次通过足以完成乳化液的转化。将该交联的乳化液样品铸塑在玻璃板上,并将其干燥成清澈的不粘手的高弹体,该高弹体对玻璃具有优良的粘合力。
实施例4
用下列方法制备聚硅氧烷分散体:将5000份在25℃下粘度为50Pu、平均分子量为110000的a,w羟基封端的聚二甲基硅氧烷(“PDMS”);3份DBTDA(二乙酸二丁基锡);58份十八碳醇;和50份交联剂/A加入10升Turello混合器(Turello,Ituly)中,并在真空下以1200转数/分混合30分钟。在混合期间为了融化十八碳醇和达到均匀的混合物,注意混合温度应超过59℃。然后,在将100份TergtolR TMN-6和100份0.071摩尔乙酸去离子水溶液加入前,将混合物冷却一小时至30℃温度。然后,在真空下,将该混合物以1600转数/分搅拌2分钟,以形成高固体,水包油乳化液(特有的纯净凝胶相)。在以1200转数/分搅拌乳化液的同时,将水1000份0.071摩尔乙酸去离子溶液慢慢地加入水包油乳化液中。在完成添加步骤后,在加入37.5份IBTMS(异丁基三甲氧基硅烷前,将水包油乳化剂以1200转数/分再搅拌5分钟。并以1200转数/分再持续搅拌5分钟。然后,将聚合物固体含量为80%的交联的聚硅氧烷胶乳倒入容器中并让其静止7天。
将上述制得的交联聚硅氧烷胶乳分散体与按实施例3所述制得的聚硅氧烷改性的聚醚胶乳分散体混合。将这两种分散体在实验室混合器(Whip MiX)中,采用下列75∶25,50∶50和25∶75的混合比(聚醚与聚硅氧烷分散体的重量份数之比)进行混合。
将这些交联的水包油分散体混合物样品铸塑在玻璃板上,并将其干燥成混浊的不粘手高弹体,该高弹体对玻璃具有优良的粘合力。
实施例5
将70份S-303R(支链的双(3-(甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基)聚氧丙烯(其平均分子量为8500、在25℃下粘度为27000CPS,由Kaneka America Corp(New York NY提供),30份S-203R(直链双(3-(甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基)聚氧丙烯,其平均分子量为7,500,在25℃下粘度为17000CPS,由KanekaAmerico Corp提供的),1份IBTMS(异丁基三甲氧基硅烷)和0.2份DBTDA(二乙酸二丁基锡在实验室混合器(Hauschild Mixer)[Germany])中混合10秒钟。然后,将3份硅聚醚表面活性剂(Dow Corning 5212-t-甲基三硅氧烷和乙氧基化烯丙醇的氢化甲硅烷化产物)和3份去离子水加入,并将混合物在Hauschild混合器中搅拌10秒钟,以形成油包水乳化液。然后,加入10份去离子水,并将混合物在Hauschild混合器中搅拌10秒钟,以形成水包油乳化液。此外,加入7份去离子水,将混合物在Hauschild混合器中再搅拌10秒钟。将该交联的水包油乳化液样品铸塑在玻璃板上,并将其干燥成清净不粘手的高弹体,该高弹体对玻璃具有优良的粘合力。
将这交联的乳化液的第二样品铸塑在聚乙烯上,并在23°F+/-2°和50%+/-5%相对湿度下,干燥30天。采用肖氏A硬度计和英斯特试验仪,对清洁、不粘手的高弹体作在破坏极限伸长和200%模量方面的硬度计抗拉试验。结果如下所示:
抗拉 140PSI
伸长 405%
200%模量 89PSI
硬度计 16
实施例6
将70份S-303、30份S-203和11.1份聚氨基甲酸酯类粘结剂N-330(聚合的脂族异氰酸酯,由Miles Inc.,Pittsburgh,PH提供的)在实验室混合器(Hauschild Mixer)中,混合10秒钟。然后,将1.1份IBTMS(异丁基二甲氧基硅烷)和0.22份DBTDA二乙酸二丁基锡)加入混合物中。然后,将混合物在Hauschild混合器中再搅拌10秒钟。接着,将3.33份硅聚醚表面活性剂(t-甲基三硅氧烷和乙氧基化烯丙醇的氢化钾硅烷基化产物)和5.55份去离子水加入其中,并将混合物在Hauschild混合器中搅拌10秒钟,以形成水包油乳化液。在该交联的水包油乳化液的样品制备后,立即将基铸塑在玻璃板上,并将其干燥成对玻璃具有优良粘合力的高弹体泡沫塑料。
将交联的乳化液的第二样品铸塑在聚乙烯上,并在23°F+/-2°和50%+/-5%相对湿度下,干燥30天。采用肖氏A硬度计和英斯特试验仪,对不粘手的高弹性泡沫塑料板作在破坏极限伸长和200%模量方面的硬度计抗拉试验。结果如下所述:
抗拉 135PSI
抻长 227%
200%模量 127PSI
硬度计 20
实施例7
将100份直链w-甲基二甲氧基甲硅烷基封端的聚异丁烯(平均分子量为9,442、多分散性(polydisperity)为1.331,平均二甲氧基甲基甲硅烷基官能度为1.65该聚合物是,按照US-A5290,873,通过硅氢化烯丙基封端的聚异丁烯制得的)和11.1份ActipolE-6(在一端具有环氧化物官能度的聚丁烯,在38℃下粘度为65cst,由Amoco Chemical Company,Chicagb,IC提供的)在Hauschild混合器中,混合10秒钟。将另外的11.1份Actipol E-6加入其中并将混物在Hauschild混合器中再搅拌10秒钟。将4.4份硅聚醚表面活性剂(DowCorning 5212-t-甲基三硅氧烷和乙氧基化烯丙醇的硅氢化产物)加入该混合物中,并将混合物在Hausehild混合器中再搅拌10秒钟。将0.27份DBTDA(二乙酸二基锡)加入混合物中,并将混合物在Hauschild混合器中,再搅拌10秒钟。然后,加入7.78份去离子水,并将混合物在Hauschild混合器中再搅拌10秒钟,形成水包油乳化液。将14.4份水加入该水包油乳化液中,并将混合物在Hauschild混合器再搅拌10秒钟。将交联的水包油乳化液样品在其制成一天之后,铸塑在玻璃板上,并干燥,以制成对玻璃具有优良粘合力的高弹体。
将这交联的乳化剂的第二样品铸塑在聚乙烯上,并在23°F+/-22和50%+/-5%相对湿度下,干燥30天、采用肖氏A硬度计和英斯特试验仪,对该不粘手的高弹体泡沫塑料板作在断裂极限伸长和200%模量方面的硬度计抗拉试验,结果如下所述:
抗拉 181PSI
伸长 468%
200%模量 106PSI
硬度计 25
实施例8
将43份Kaneka S-303R、27份S-203R和10份直链α,ω甲基二甲氧基甲硅烷基封端的聚异丁烯(平均分子量为9.442,多分散性(Polydisperity)为1.331,平均二甲氧基甲基甲硅烷基官能度为1.65,该聚合物是按US-A5,290,873所述方法,通过硅氢化癸二烯封端的聚异丁烯聚合物而制得的)在Hauschild混合器中,混合10秒钟。将0.2份DBTDA(二乙酸二丁锡)加入其中,并将混合物在Hauschild Mixer中再搅拌10秒钟。将3份TergitolR TMN-6和6份去离子水加入该混合物中,并将混合物在Hauschild混合器中再搅拌10分钟,以形成水包油乳化液。此外,将11份去离子水加入水包油乳化液,并将混合物在Hauschild混合器再搅拌10秒钟。将该交联的水包油乳化剂的样品在其制成一天后,将其铸塑在玻璃板上,并干燥成对玻璃具有优良粘合力的高弹体。
将该交联的乳在液的第二样品铸塑在聚乙烯上,并在23°F+/-5°和50%+/-5°相对湿度下,干燥30天,采用肖氏A硬度计和英斯特试验仪,对该不粘手的高弹体泡沫塑料板作在断裂极限伸长和200%模量方面的硬度计抗拉试验。结果如下所述:
抗拉 143PSI
伸长 519%
200%模量 71PSI
硬度计 17
实施例9
将70份S-303R、27份S-203R,3.0份硅聚醚表面活性剂(t-甲基三硅氧烷和乙氧基化烯丙醇的硅氢化产物)和6.0份去离子水在Hauschild混合器中,搅拌10秒钟,形成水包油乳化液。将14份去离子水加入该乳化液中,并将乳化液在Hauschild混合器中,再搅拌10秒钟。然后,加入1份IBTMS(异丁基三甲氧基硅烷),并将乳化液在Hauschild混合器中再搅拌10秒钟。然后,在其中加入1份辛酸锡,并将乳化液在Hauschild混合器中再搅拌10秒钟。然后,在将该交联的水包油乳化液的样品制备后,立即将其铸塑在玻璃板上,并干燥成对玻璃具有优良粘合力的高弹体。
将该交联的乳化液的第二样品铸塑在聚乙烯上,并在23°F+/-22C和50%+/-相对湿度下,将其干燥30天。采用肖氏A硬度计和英斯特试验仪,对该不粘手的高弹体泡沫塑料板作在断裂极限伸长和200%模量方面的硬度计抗拉试验。结果如下所述:
抗拉力 128PSI
伸长 490%
200%模量 69PSI
硬度计 20
实施例10
将70份S-303、 30份S-203、0.2份DBTDA(二乙酸二丁锡)和1.0份IBTMC(异丁基三甲氧基硅烷)在Hauschild混合器中,搅拌10秒钟。然后,在其中加入3.0份硅聚醚表面活性剂(七甲基三硅氧烷和乙氧基化烯丙醇的氢化甲硅烷基化产物)和4.0份去离子水,并将混合物在Hauschild混合器中搅拌10秒钟,以形成油包水乳化液。将6.0份去离子水加入该乳化液中,并将乳化液在Hauschild混合器中,再搅拌10秒,形成水包油乳化液。将20份Rhoplex2438(丙烯酸胶乳乳化液聚合物,其玻璃化温度为Tg=20℃,由Rohm&HaasPhiladelphia,PA提供,在水中的分散体,其固体为50.5%)加入该水包油乳化液中。并将乳化液在Hauschild混合器中再搅拌10秒。在将该交联的水包油乳化液样品制备后,立即将其铸塑在玻璃板上,并将其干燥成对玻璃具有优良粘合力的高弹体泡沫塑料。
将该交联的乳化液的第二样品铸塑在聚乙烯上,并在23°F+/-2℃和50%+/-5%相对下、让其干燥30天。采用肖氏A硬度计和英斯特试验仪,对该不粘手的高弹体,作在断裂极限伸长和200%模量方面的硬度计抗拉试验。结果如下所列:
抗拉 179PSI
伸长 832%
200%模量 62PSI
硬度计 15
实施例11
将70份S-303R、30份S-208R和2.0分的甲基三乙酸基硅烷和乙基三乙酸基硅烷的1∶1混合物,在Hauschild混合器中,混合10秒。然后在其中加入3.0份硅聚醚表面活性剂(t-甲基三硅氧烷和乙氧基化烯丙醇的氢化甲硅烷基化产物)和6份去离子水。并将混合物在Hauschild混合器中搅拌10秒,形成油包水乳化液。然后,将14份去离子水再加入油包水乳化液中,并将乳化液在Hauschild混合器中,再搅拌12秒。然后,将1份Texin DOS 75(二异辛基硫代-琥珀酸钠,由Henkel Corp.,Ambl-4,PA提供)加入油包水乳化液中,并将混合物在Hauschild混合器中,再搅拌10秒,形成水包油乳化液。在将该交联的水包油乳化液的样品制备后,立即将其铸塑在玻璃板上,并将其干燥成清净的,不粘手的高弹体,该高弹体对玻璃具有优良的粘合力。
将交联的乳化液的第二样品铸塑在聚乙烯上,并让其在23°+/-2℃和50%+/-5%相对湿度下,干燥30天,采用肖氏A硬度计和英斯特试验仪对该高弹体板,作在断裂极限伸长和200%模量方面的硬度计抗拉力试验。结果如下所述:
抗拉 91PSI
伸长 539%
200%模量 46PSI
硬度计 10
实施例12
将70份S-303R、30份S-203R和4.0份甲基三肟基硅烷在Hauschild混合器中,混合10秒。然后,在其中加入3份硅聚醚表面活性剂(t-甲基三硅氧烷和乙氧基化稀丙醇的氢化甲硅烷基化产物)和6份去离子水,并将混合物在Hauschild混合器中,搅拌10秒,形成水包油乳化液。然后,另外在水包油乳化液中,加入14份去离子水,并将混合物在Hauschild混合器中再搅拌10秒。在将该交联的水包油乳化液制备后立即铸塑在玻璃板上,将其干燥成为对玻璃具有优良粘合力的高弹体。
将该交联的乳化液的第二样品模塑在聚乙烯上,并在23°+/-2℃和50%+/-5%相对湿度下,让其干燥30天。采用肖氏A硬度计和英斯特试验仪,对该不粘手高弹体板,作在断裂极限伸长和200%模量方面的硬度计抗拉试验。结果如下所列:
抗拉 143PSI
伸长 495%
200%模量 73PSI
硬度计 19
实施例13
乳化液A:(交联的二甲氧基甲硅基封端的聚醚)
将45.087份S-303R、19.324份S-203R、0.644份IBTMS和0.129份DBTDA在Hauschild混合器中,混合12秒。然后,在其中加入1.932份硅聚醚表面活性剂(t-甲基三硅氧烷和乙氧基化烯丙醇的氢化甲硅烷基化产物)和3.8656份去离子水,并将混合物在Hauschild混合器中,搅拌12秒,形成水包油乳化液。然后,将2.577份去离子水加入水包油乳化液中,并将混合物在Hauschild混合器中,再搅拌12秒。最后,另外加入6.442份去离子水,并将混合物在Hauschild混合器中搅拌12秒。然后,将交联的硅改性的聚醚胶乳倒入容器中、并让其静止7天。
乳化液B:交联的聚硅氧烷胶乳
将651.47份a,羟基封端的聚二甲基硅氧烷(“PDMS”)(在25℃下,的粘度为50pas,平均分子量为110000);13.01份式(CH3)3SiO(Si(CH3)2O)3(Si(CH3)(ON(CH2CH3)2O)5Si(CH3)3)的氨氧基官能硅氧烷交联剂;13.04份MTM(甲基三甲氧基硅烷);6.40份交联剂A和0.49份冰酯酸加入300升Turello混合器中,并在真空下,以800转数/分混合2分钟。然后,将19.14份Terigtol TMN-10非离子表面活性剂(乙氧基化三甲基壬醇、由Union Carbide Chemicals&Plastics Co.,Inc.,Danbury.(T提供)和15.32份去离子水加入其中。然后,将混合物在真空下,以1200转数/分,搅拌10分钟,形成高固体、水包油乳化液(特有的纯净凝胶相)。将87.10份去离子水和12.99份三甲基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷(粘度为350cst)慢慢地加入,同时以800转/分搅拌乳化液。然后将交联的聚硅氧烷胶乳倒入容器中,并让其静止7天。
碳酸钙填充的聚醚和聚硅氧烷胶乳的混合物
将6.25份去离子水和0.20份TerigtolR TMN-10非离子表面活性剂在Hauschild混合器中,混合10秒。将25.00Omyacarb 3(碳酸钙(3微米粉状碳酸钙,由Omya Inc.Proctor Utah提供的))加入该表面活性剂水溶液中,并将混合物在Hauschild混合器中,搅拌10秒。将14.97份乳化液A和14.88份乳化液B,分二步加入到所产生的碳酸钙含水悬浮液中,每次加入后,接着将混合物在Hauschild混合器中,搅拌10秒。将该碳酸钙填充的交联的水包油乳化液样品铸塑在聚乙烯薄膜上,并干燥成白色的不粘手的高弹体。采用肖氏A硬度计和英斯特试验仪,对该不粘手的高弹体板,作在断裂极限伸长和200%模量方面的硬度计抗拉试验。结果如下所述:
抗拉 186PSI
伸长 799%
200%模量 118PSI
硬度计 35
实施例14
碳酸钙填充的聚硅氧烷改性的聚醚胶乳
将6.25份去离子水和0.20份TergitolR TMN-10非离子表面活性剂在Hauschild混合器中,混合10秒钟。在其中加入25.00份Omyacarb 3(碳酸钙),并将混合物在Hauschild混合器中,搅拌10秒钟。将29.94份实施例13的乳化液A加入所产生的碳酸钙含水悬浮液中,接着在Hauschild混合器中,将混合物搅拌10秒钟。将该碳酸钙填充的交联的水包油乳化液的样品铸塑在聚乙烯薄膜上,并干燥成白色的不粘手的高弹体。采用肖氏A硬度计和英斯特试验仪,对这不粘手的高弹体薄板,作在断裂极限伸长的200%模量方面的硬度计抗拉力试验。结果如下所列:
抗拉 140PSI
伸长 842%
200%模量 75PSI
硬度计 20
实施例15
碳酸钙填充的碳改性的聚醚胶乳和丙烯酸类胶乳的混合物
将6.00份去离子水和0.20份TerigtolR TMN-10非离子表面活性剂在Hauschild混合器中,混合10秒钟。在其中加入25.00份Dmyacarb 3(碳酸钙),并将混合物在Hauschild混合器中搅拌10秒。将4.95份RhoplexR 2438加入产生的碳酸钙含水悬浮液中,接着,在Hauschild混合器中将混合物搅拌10秒钟。将该碳酸钙填充的,交联的水包油乳化液样品铸塑在聚乙烯薄膜上,并让其干燥成白色的高弹体。但由于在23+/-2℃和50%+/-5%湿度下,24小时后,丙烯酸聚合物的低破璃化温度,该高弹体呈现一些残余表面粘性。在干燥30天后,采用肖氏A硬度计和英斯特试验仪,对不粘手的高弹体板,作在断裂,极限伸长和200%模量方面的硬度计抗拉试验。结果如下所列,
抗拉 122PSI
伸长 837%
200%模量 82PSI
硬度计 28
实施例16
三水氧化铝填充的聚硅氧烷改性的聚醚胶乳
将6.25份去离子水和0.20份TerigtolR TMN-10非离子表面活性剂在Hauschild混合器中,混合10秒钟。在其中加入25.00份Spacerite S-3(1微米铝三水合物,由Alcoa Industrial Chemicals Division Bauxite,AR.提供的),并将混合物在Hauschild混合器,搅拌10秒钟。将26.94份实施例13的乳化液A加入到三水氧化铝的含水悬浮液产物中,接着,在Hauschild混合器,将混合物搅拌10秒钟。将该碳酸钙填充的、交联的水包油悬化液样品铸塑在聚乙烯薄膜上,并干燥成白色的、不粘手的高弹体。采用肖氏A硬度计和英斯特试验仪,对不粘手的高弹体板,作在断裂极限伸长和200%模量方面的硬度计抗拉试验。
抗拉 133PSI
伸长 502%
200%模量 109PSI
硬度计 27
实施例17
比较例:二甲氧基甲硅烷基封端的聚醚乳化液
将45.087份S-303 R和19.324份S-203R在Hauschild混合器中,混合12秒钟。然后,将1.932份硅聚醚表面活性剂(t-甲基三硅氧烷和乙氧基化烯丙醇的氢化甲硅烷基化产物)和3.865份去离子水加入其中,将混合物在Hauschild混合器中,搅拌12秒钟,形成水包油乳化液。然后,再将2.577份去离子水加入水包油乳化液中,并将混合物在Hauschild混合器中再搅拌12秒钟。最后,另外加入6.442份去离子水,并将混合物在Hauschild混合器中,再搅拌12秒钟。将硅改性的聚醚乳化液样品铸塑在聚乙烯薄膜上,不干燥成高弹体。
实施例18
将50份实施例7所述的直链的α,ω-甲基二甲氧基甲硅烷基封端的聚异丁烯与2.0份式(CH3),SiO(Si(CH3)2O)3(Si(CH3)(ON(CH2CH3)2)O)5Si(CH3)3的氨氧基官能硅氧烷交联剂进行混合,并将2.0份MTM(甲基三甲氧基硅烷),1.0份交联剂A和0.49份冰醋酸用不锈钢刮勺搅拌。将3.0份硅聚醚表面活性剂(t-甲基三硅氧烷和乙氧基化烯丙醇的硅氢化产物)和5.0份去离子水加入到该混合物中,将混合物在实验室混合器中,在真空下,搅拌30秒,形成水包油乳化液。将5份去离子水再加入该乳化液中并将混合物在真空下再搅拌15秒。通过将10份去离子水、二等分加入,并在每次加入之间搅拌15秒,将乳化液降低到大约80%的固体。将该交联的聚硅氧烷有机乳化液铸塑在玻璃和聚乙烯上。在干燥30天
Claims (1)
1.一种形成交联的硅改性的有机聚合物的水分散体的方法,包括:
形成含有下面物质的预混合物:
a)100份(重量)的硅改性的有机聚合物,
b)0.5份(重量)的表面活性剂,和
c)0.5-1000份(重量)的水;
搅动该预混合物以形成一乳化液;和便于硅改性的有机聚合物在该乳化液中的交联;其中,硅改性的有机聚合物是粘度为5-500Pa.s、玻璃化温度低于20℃和具有由下式表示的1-5取代基的有机聚合物:
-Y-(XbR'2-hSiO)mSiXaR'3-a
其中R'相同或不同,是具有1-20个碳原子的烷基,链烯基,芳基或芳烷基,或者由式R3 2SiO-表示的三有机甲硅烷氧基,其中R2分别是具有1-20个碳原子的一价烃基,X相同或不同,是羟基,可缩合或可水解的基团;Y是形成有机聚合物和取代基的硅原子上的水解稳定键的二价基团;a是0-3的整数,b是0-2的整数,条件是:在取代基的至少一个烷氧基单元中,如果a是0,那么b是1或2,和m是0-19的整数,条件是:如果m是0,那么a是1,2或3。
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