CN111868196B - 含有聚烯烃-聚二有机硅氧烷共聚物的聚有机硅氧烷热熔胶组合物和其制备和使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种聚有机硅氧烷热熔胶组合物包含聚烯烃‑聚二有机硅氧烷嵌段共聚物、聚二有机硅氧烷以及聚有机硅酸盐树脂。所述热熔胶组合物可用于电子装置组装过程中。

Description

含有聚烯烃-聚二有机硅氧烷共聚物的聚有机硅氧烷热熔胶 组合物和其制备和使用方法
相关申请交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求美国临时专利申请第62/644838号和美国临时专利申请第62/644855号的权益,所述美国临时专利申请两者均是于 2018年3月19日提交的。美国临时专利申请第62/644838号和美国临时专利申请第62/644855号均据此通过引用并入。
技术领域
聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物可以包含于聚有机硅氧烷热熔胶组合物中。热熔胶组合物可以通过冷却、固化或两者而硬化以形成粘合剂和/或密封剂。所述热熔胶组合物可用于电子装置组装过程中。
背景技术
常规聚有机硅氧烷热熔胶组合物的缺点是对于某些应用没有足够的生坯强度和抗蠕变性。已经添加了烃蜡以改善生坯强度。然而,含有此类烃蜡的聚有机硅氧烷热熔胶组合物的缺点可能是生坯强度不足,并且添加此类烃蜡无法充分改善抗蠕变性。
为了提高如电子装置组装过程等组装过程中的生产率,在行业中需要在分配时熔体粘度相对低的热熔胶组合物,所述热熔胶组合物在冷却时快速建立生坯强度。
发明内容
一种热熔胶组合物包括:(A)聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物、(B) 聚二有机硅氧烷以及(C)聚有机硅酸盐树脂。本文还提供了一种用于制备热熔胶组合物的方法和一种在组装过程中使用热熔胶组合物的方法。
具体实施方式
热熔胶组合物包括:(A)聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物、(B)聚二有机硅氧烷以及(C)聚有机硅酸盐树脂。热熔胶组合物可以例如在没有固化的情况下通过冷却来硬化。可替代地,热熔胶组合物可以例如通过氢化硅烷化反应、通过缩合反应或其组合而具有反应性。反应性热熔胶组合物通过冷却和固化来硬化。热熔胶组合物可以进一步包括选自由以下组成的组的一种或多种另外的起始材料:进一步包括另外的起始材料,所述另外的起始材料选自由以下组成的组:(D)催化剂、(E)交联剂、(F)抑制剂、(G)媒剂、(H)水分清除剂、(I)填充剂、(J)着色剂、(K)荧光增白剂、(L)腐蚀抑制剂、(M) 热稳定剂以及(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)、(K)、(L)和(M)中的两种或更多种的组合。当热熔胶组合物具有反应性时,则除了(A)聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物、(B)聚二有机硅氧烷和(C)聚有机硅酸盐树脂之外,热熔胶组合物通常还包括(D)催化剂和(E)交联剂。当热熔胶组合物具有反应性时,则(A)聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物、(B)聚二有机硅氧烷和 (C)聚有机硅酸盐树脂中的至少一种具有反应性取代基。当存在(E)交联剂时,则(A)聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物、(B)聚二有机硅氧烷和(C) 聚有机硅酸盐树脂中的至少一种具有能够与(E)交联剂上的反应性取代基反应的反应性取代基。当反应性热熔胶组合物中不存在(E)交联剂时,则(A) 聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物、(B)聚二有机硅氧烷和(C)聚有机硅酸盐树脂中的至少两种具有反应性取代基。可替代地,所有起始材料(A)、(B) 和(C)都可以在反应性热熔胶组合物中具有反应性取代基。
(A)聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物
起始材料(A)是聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物。聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物可以如在于2018年3月19日提交的共同未决的美国专利申请序列号62/644838所描述的进行制备,所述美国专利申请据此通过引用并入。聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物可以通过包括以下的方法进行制备:
1)合并起始材料,所述起始材料包括:
A)具有每分子1到2个末端甲硅烷基的聚烯烃,其中末端甲硅烷基具有式
Figure GDA0003748174870000031
其中每个R1为独立选择的单价烃基并且下标a为1或2(甲硅烷基封端的聚烯烃),
B)基本上线性聚二有机硅氧烷,所述基本上线性聚二有机硅氧烷具有1 到2个能够进行氢化硅烷化反应催化剂的末端硅键合的末端脂肪族不饱和的有机组;以及
C)氢化硅烷化反应催化剂。起始材料可以任选地进一步包括选自由以下组成的组的一种或多种另外的起始材料:D)溶剂、E)氢化硅烷化反应抑制剂、 F)具有至少一个硅键合的氢原子的烷氧基甲硅烷基官能有机硅化合物,以及 D)、E)和F)中的两种或更多种的组合。
步骤1)可以通过任何方便的方式如在环境压力下在50℃到200℃,可替代地100℃到120℃的温度下混合来执行。步骤1)可以通过任何方便的方式,如溶液处理(即,将其它起始材料溶解和/或分散在D)溶剂中并加热)或(例如,当不使用溶剂或在处理期间去除溶剂时)熔融挤出来执行。
所述方法可以任选地进一步包括一个或多个另外的步骤。例如,所述方法可以进一步包括:2)在步骤1)之后回收聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物。回收可以通过如汽提和/或蒸馏到不想要的材料(例如,催化剂、抑制剂(如果使用的话)、副产物和/或未反应的起始材料)等任何方便的方式来执行。可替代地,可以通过在非溶剂中沉淀聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物,从而去除不想要的材料,任选地用水洗涤来执行回收。
A)甲硅烷基封端的聚烯烃
起始材料A)为每分子具有1到2个末端甲硅烷基的聚烯烃(甲硅烷基封端的聚烯烃)。末端甲硅烷基具有式(A1):
Figure GDA0003748174870000051
其中每个R1为独立选择的单价烃基并且每个下标a独立地为1或2。R1的合适的单价烃基可以具有1到20个碳原子,可替代地1到12个碳原子,可替代地1到8个碳原子,可替代地1到4个碳原子并且可替代地1到2个碳原子。可替代地,R1的烃基可以选自由以下组成的组:烷基、烯基和芳基;可替代地烷基和芳基;并且可替代地烷基。烷基通过以下例示:甲基、乙基、丙基(例如,异丙基和或正丙基)、丁基(例如,异丁基、正丁基、叔丁基和/或仲丁基)、戊基(例如,异戊基、新戊基和/或叔戊基)、己基、庚基、辛基、壬基和癸基,以及包含如环戊基和环己基等环烷基的6个或更多个碳原子的支链饱和单价烃基。烯基通过以下但不限于以下例示:乙烯基、烯丙基、丁烯基(包含正丁烯基、异丁烯基和叔丁烯基)和己烯基(包含其线性异构体和支链异构体)。芳基通过以下例示:环戊二烯基、苯基、甲苯基、二甲苯基、蒽基、苄基、1-苯乙基、2-苯乙基和萘基。单环芳基可以具有5到9个碳原子,可替代地6到7个碳原子,并且可替代地5到6个碳原子。多环芳基可以具有10到17个碳原子,可替代地10 到14个碳原子,并且可替代地12到14个碳原子。可替代地,每个R1可以独立地选自由以下组成的组:烷基和芳基,可替代地甲基和苯基。可替代地,每个R1可以为甲基。
可替代地,甲硅烷基封端的聚烯烃可以具有单元式(A2):
Figure GDA0003748174870000061
其中下标a和R1如上所述,下标f为0 到1,下标t和u具有相对值,使得0<t≤1、0≤u≤1,下标g为1或更大,每个Ret表示亚乙基单元,并且每个RO表示除了亚乙基之外的烯烃单元。RO可以为α-烯烃或环烯烃。α-烯烃的实例如下所述并且包含亚乙基、丙烯和辛烯。环烯烃的实例如下所述并且包含亚乙基降冰片烯、降冰片烯、乙烯基降冰片烯、环己烯和环戊烯。可替代地,下标g可以为1到500,可替代地10到400并且可替代地18到360。可替代地,下标g可以具有足以使甲硅烷基封端的聚烯烃的Mn为500g/mol到50,000g/mol,可替代地500g/mol到10,000g/mol的值。
可替代地,甲硅烷基封端的聚烯烃可以具有单元式(A3):
Figure GDA0003748174870000062
其中下标a、f、g、t和u以及R1如上所述。每个R7独立地为2到20个碳原子的单价烃基。 R7的单价烃基可以是烷基、烯基或芳基;可替代地烷基。可替代地,R7可以为 2到12个碳原子并且可替代地2到6个碳原子的烷基。可替代地,每个R7为己基。
起始材料A)、甲硅烷基封端的聚烯烃可以具有每分子一个末端甲硅烷基 (即,其中下标f=1)。这种在聚合物链的一端处具有甲硅烷基的此甲硅烷基封端的聚烯烃的实例包含二甲基氢甲硅烷基封端的聚乙烯;二甲基氢甲硅烷基封端的聚(乙烯/辛烯)共聚物;甲基二氢甲硅烷基封端的聚乙烯;甲基二氢甲硅烷基封端的聚(乙烯/辛烯)共聚物;二苯基氢甲硅烷基封端的聚乙烯;二苯基氢甲硅烷基封端的聚(乙烯/辛烯)共聚物;苯基二氢甲硅烷基封端的聚乙烯;苯基二氢甲硅烷基封端的聚(乙烯/辛烯)共聚物;氯苯基氢甲硅烷基封端的聚乙烯;或氯苯基氢甲硅烷基封端的聚(乙烯/辛烯)共聚物。这种甲硅烷基封端的聚烯烃可以通过于2018年3月19日提交的共同未决的美国专利申请序列号62/644635 和于2018年3月19日提交的美国专利申请序列号62/644624所描述的过程进行制备,所述美国专利申请两者均据此通过引用的方式并入。
具有每分子一个末端甲硅烷基的甲硅烷基封端的聚烯烃可以通过包括以下的方法进行制备:1)合并起始材料,所述起始材料包括:a)聚合物基金属、任选地b)含氮杂环,以及c)卤代硅烷;从而形成包括甲硅烷基封端的聚烯烃的产物。起始材料可以任选地进一步包括d)溶剂。所述过程可以任选地进一步包括选自以下的一个或多个另外的步骤:2)用水洗涤产物,并且3)回收产物。a)聚合物基金属可以通过包括合并起始材料的过程进行制备,所述起始材料包括:i)烯烃单体、ii)催化剂以及iii)下式的链穿梭剂:
RF NM,其中M为来自元素周期表的第1、2、12或13族的金属原子,每个RF独立地为1到20个碳原子的单价烃基,并且下标N为1到为M选择的金属的最高价。在某些实施例中,M可以为二价金属,包含但不限于钙(Ca)、镁和锌(Zn),并且在此实施例中,下标N=2。在某些实施例中,M可以为三价金属,包含但不限于铝(Al)、硼(B)和镓(Ga),并且在此实施例中下标 N=3。可替代地,M可以为Zn或Al;并且可替代地Zn。1到20个碳原子的单价烃基可以是烷基(如本文所定义),可替代地通过乙基、丙基、辛基和其组合进行例示。
合适的烯烃单体公开于例如美国专利7,858,706的第16栏第5-36行和美国专利8,053,529的第12栏第7行到第41行,所述美国专利据此通过引用的方式并入。合适的烯烃单体的实例包含2到30个碳原子,可替代地2到20个碳原子的线性或支链α-烯烃,如乙烯、丙烯、1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、1-戊烯、1- 己烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十四烯、 1-十六烯、1-十八烯和1-二十烯;3到30个,可替代地3到20个碳原子的环烯烃,如环戊烯、环庚烯、降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯、四环十二烯和2-甲基 -1,4,5,8-二甲桥-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘。可替代地,起始材料i)可以包括亚乙基和任选地除亚乙基之外的一种或多种烯烃单体,如丙烯或1-辛烯。可替代地,烯烃单体可以是亚乙基和1-辛烯。可替代地,烯烃单体可以是亚乙基。合适的催化剂(和任选的助催化剂)公开于例如美国专利7,858,706的第19栏第45 行到第51栏第29行和美国专利8,053,529的第16栏第37行到第48栏第17 行,所述美国专利据此通过引用的方式并入。合适的链穿梭剂包含三烷基铝和二烷基锌化合物,如三乙胺基铝、三(异丙基)铝、三(异丁基)铝、三(正己基)铝、三(正辛基)铝、三乙基镓和二乙基锌。合适的链穿梭剂公开于美国专利7,858,706 的第16栏第37行到第19栏第44行和美国专利8,053,529的第12栏第49行到第14栏第40行,所述美国专利据此通过引用的方式并入。
可用于制备甲硅烷基封端的聚烯烃的聚合物基金属可以使用已知的工艺条件和设备(如在Arriola等人的美国专利7,858,706的第52栏第2行到第57栏第21行和Carnahan等人的美国专利8,053,529中所公开的工艺条件和设备)进行制备。
可以例如在聚合物基金属是聚合物基锌并且卤代硅烷是氯硅烷时添加任选的含氮杂环。任选的含氮杂环可以具有选自由以下组成的组的通式:
Figure GDA0003748174870000091
以及b1)、b2)和b3)中的两种或更多种的混合物,其中在式b1)、b2)和b3) 中,其中R2为单价烃基,R3为氢原子或单价烃基,R4为氢原子或单价烃基, R5为氢原子或单价烃基,R6为氢原子或单价烃基,R7为氢原子或单价烃基, R8为氢原子或单价烃基,R9为氢原子或单价烃基,并且D2为氨基官能烃基或式–NR11 2的基团,其中每个R11为单价烃基,R13为氢原子或单价烃基,R14为氢原子或单价烃基,R15为氢原子或单价烃基,R16为氢原子或单价烃基,并且R17为氢原子或单价烃基。R2到R9和R13到R17的合适的烃基可以具有1到12 个碳原子,可替代地1到8个碳原子,可替代地1到4个碳原子,并且可替代地1到2个碳原子。可替代地,R2到R9和R13到R17的烃基可以是烷基。烷基通过以下例示:甲基、乙基、丙基(包含其支链异构体和线性异构体)、丁基(包含其支链异构体和线性异构体)以及己基;可替代地甲基。可替代地,每个R3到R10可以选自由氢和甲基组成的组。可替代地,每个R13到R17可以为氢。在所述过程中用作碱性添加剂的含氮杂环可以选自由以下组成的组:
b4)
Figure GDA0003748174870000101
N-甲基咪唑(NMI)、b5)
Figure GDA0003748174870000102
4-(二甲基氨基)吡啶(DMAP),
b6)
Figure GDA0003748174870000103
N-氧化吡啶以及b4)、b5)和b6)中的两种或更多种的混合物。
当使用含氮杂环时,可以通过例如在用于制备本文所述的聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物的方法中使用甲硅烷基封端的聚烯烃之前水洗涤以去除含氮杂环来回收所得的产物。不希望受理论的约束,认为含氮杂环的存在可能不利于氢化硅烷化反应,因此,通过水洗涤去除可以提高用于产生聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物的方法中的反应性。
卤代硅烷可以具有式HJR12 KSiX(4-J-K),其中每个R12独立地选自氢和1到18 个碳原子的单价烃基,每个X独立地为卤素原子,下标J为1到3,下标K为 0到2,条件是量(J+K)≤3。合适的卤代硅烷的实例包含但不限于:二卤代硅烷,如甲基氢二氯硅烷、甲基氢二碘硅烷、甲基氢氯碘硅烷、乙基氢二氯硅烷、乙基氢二溴硅烷、乙基氢二碘硅烷、乙基氢氯碘硅烷、丙基氢二氯硅烷、丙基氢二溴硅烷、丙基氢二碘硅烷、丙基氢氯碘硅烷、苯基氢二氯硅烷、苯基氢二碘硅烷、苯基氢二溴硅烷和其混合物。合适的卤代硅烷的实例进一步包含但不限于:单卤代硅烷,如二甲基氢氯硅烷、二甲基氢溴硅烷、二甲基氢碘硅烷、二乙基氢氯硅烷、二乙基氢碘硅烷、二丙基氢氯硅烷、二丙基氢溴硅烷、二丙基氢碘硅烷、二苯基氢氯硅烷、二苯基氢碘硅烷、二苯基氢溴硅烷和其混合物。可替代地,卤代硅烷可以选自由以下组成的组:c1)二甲基氢氯硅烷、c2)二苯基氢氯硅烷、c3)苯基二氢氯硅烷、c4)苯基氢二氯硅烷、c5)二甲基氢碘硅烷,以及c1)、c2)、c3)、c4)和c5)中的两种或更多种的混合物。
起始材料(d)溶剂可以任选地在过程的步骤1)中用于制备甲硅烷基封端的聚烯烃。溶剂可以是烃溶剂,如芳香族溶剂或异链烷烃溶剂。合适的溶剂包含但不限于:选自以下组的非极性脂肪族或芳香族烃溶剂:戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、环戊烷、甲基环戊烷、环己烷、甲基环己烷、环庚烷、环辛烷、萘烷、苯、甲苯、二甲苯;异链烷烃流体,包含但不限于IsoparTM E、IsoparTM G、IsoparTM H、IsoparTM L、IsoparTM M;脱芳烃流体,包含但不限于ExxsolTM D或异构体和其两种或更多种的混合物。可替代地,溶剂可以是甲苯和/或IsoparTM E。
可替代地,起始材料A),甲硅烷基封端的聚烯烃,可以具有每分子两个甲硅烷末端基团(即,在式(A2)和(A3)中,其中下标f=0,甲硅烷基封端的聚烯烃是远螯的)。此类远螯甲硅烷基封端的聚烯烃可以通过方法,如于2018 年3月19日提交的共同未决的美国专利申请序列号62/644808所公开的那些方法进行制备,所述美国专利申请通过引用的方式在此并入。
远螯甲硅烷基封端的聚烯烃可以例如通过包括以下方法进行制备:1)合并包括a')硅封端的有机金属和c)卤代硅烷(如上所述)的起始材料,从而获得包括甲硅烷基封端的聚烯烃的产物。在另外的实施例中,此过程的起始材料可以进一步包括b)含氮杂环(如上所述)。此方法的起始材料可以任选地进一步包括d)溶剂(如上所述)。
所述方法可以任选地进一步包括一个或多个另外的步骤。例如,所述过程可以进一步包括:2)回收远螯甲硅烷基封端的聚烯烃。可以通过任何合适的方法,如沉淀和过滤,任选地用水洗涤,从而去除不想要的材料来回收。
每种起始材料的量取决于各种因素,包含每种起始材料的特定选择。然而,在某些实施例中,可以每摩尔当量的起始材料a')使用摩尔过量的起始材料c)。例如,起始材料c)的量可以是每摩尔当量的起始材料a')2到3摩尔当量。如果使用起始材料b),则起始材料b)的量可以是每摩尔当量起始材料a')2摩尔当量。
d)溶剂的量将取决于各种因素,包含起始材料a')、c)以及起始材料b) (如果存在的话)的选择。然而,按步骤1)中使用的所有起始材料的总重量计, d)溶剂的量可以为65%到95%。
起始材料a')可以是具有式(II)或(III)的硅封端的有机金属:
Figure GDA0003748174870000131
其中
MA为选自由Zn、Mg和Ca组成的组的二价金属;
MB为选自由Al、B和Ga组成的组的三价金属;
每个Z是独立选择的1到20个碳原子的二价烃基;
下标m为从1到100,000的数;
每个J独立地为氢原子或1到20个碳原子的单价烃基;
每个RA、RB和RC独立地选自由以下组成的组:氢原子、1到10个碳原子的单价烃基、乙烯基、烷氧基或一个或多个选自M、D和T单元的甲硅烷氧基单元:
Figure GDA0003748174870000141
其中每个R独立地为氢原子、1到10个碳原子的单价烃基或环状、乙烯基或烷氧基;
当RA、RB和RC中的两个或所有三个各自独立地为选自D单元和T单元的一个或多个甲硅烷氧基单元时,RA、RB和RC中的两个或所有三个可以任选地结合在一起以形成环结构。
在某些实施例中,式(II)和(III)中的下标m为1到75,000、1到50,000、 1到25,000、1到10,000、1到5,000、1到2,500,和/或1到1,000的数。
在式(II)的某些实施例中,MA为Zn。在式(III)的某些实施例中,MB 为Al。在式(II)的另外的实施例中,J为乙基。在式(III)的另外的实施例中, J为氢原子。
在此过程之前,硅封端的有机金属可以根据均于2018年3月19日提交的共同未决的美国专利申请第62/644654号和第62/644664号的公开进行制备,所述美国专利申请均通过引用的方式在此并入。
例如,在某些实施例中,可以通过包括合并起始材料的过程制备硅封端的有机金属,所述起始材料包括:(a)乙烯基封端的硅基化合物、(b)链穿梭剂、 (c)主催化剂、(d)活化剂、(e)任选的溶剂以及(f)任选的清除剂,从而获得包括硅封端的有机金属的产物。
可替代地,可以通过包括在升高的温度下合并起始材料的过程制备硅封端的有机金属,所述起始材料包括:(a)乙烯基封端的硅基化合物、(b)链穿梭剂和任选地(e)溶剂。此过程可以在60℃到200℃,可替代地80℃到180℃,并且可替代地100℃到150℃的温度下进行。此过程可以进行30分钟到200小时的持续时间。
在某些实施例中,(a)乙烯基封端的硅基化合物可以具有式(IV):
Figure GDA0003748174870000151
其中Z、RA、RB和RC如上所描述。
在某些实施例中,(b)链穿梭剂可以具有式RF NM,其中RF、M和下标N 如上所述。
在某些实施例中,(c)主催化剂可以是在与活化剂组合时能够聚合不饱和单体的任何化合物或化合物的组合。合适的主催化剂包含但不限于以下所公开的那些主催化剂:WO 2005/090426、WO 2005/090427、WO 2007/035485、WO 2009/012215、WO 2014/105411、WO2017/173080、美国专利公开第2006/0199930 号、第2007/0167578号、第2008/0311812号以及美国专利第7,355,089 B2号、第8,058,373 B2号和第8,785,554 B2号。含氮杂环和卤代硅烷如上所述针对用于制备具有每分子一个末端甲硅烷基的甲硅烷基封端的聚烯烃的起始材料b) 和c)所描述。
在某些实施例中,(d)活化剂可以是能够活化主催化剂以形成活性催化剂组合物或体系的任何化合物或化合物的组合。合适的活化剂包含但不限于布朗斯台德酸(
Figure GDA0003748174870000161
acid)、路易斯酸、碳阳离子物质或本领域已知的任何活化剂,包含但不限于WO2005/090427和美国专利第8,501,885B2号中公开的那些活化剂。在示例性实施例中,助催化剂是[(C16-18H33-37)2CH3NH]四(五氟苯基) 硼酸盐。
在某些实施例中,(e)任选的溶剂可以是上文作为起始材料(d)公开的或如上所述的任何溶剂。
在另外的实施例中,通过上文所述的过程制备的硅封端的有机金属可以之后进行随后的聚合步骤。具体地,可以在本领域已知的聚合工艺条件,包含但不限于美国专利第7,858,706号和美国专利第8,053,529号所公开的那些工艺条件下将通过如上所述的过程制备的硅封端的有机金属与至少一种烯烃单体、如本文所定义的主催化剂、如本文所定义的活化剂和任选的材料如溶剂和/或清除剂组合。此类聚合步骤基本上增加了式(I)中的下标n以及式(II)和(III) 中的下标m。用于在聚合步骤中使用的合适的烯烃单体的实例如上所述。
如下所述,硅封端的有机金属还可以通过以下制备:合并包括6-溴-1-己烯、 THF和氯二甲基硅烷(chlorodimethylsilane)的起始材料以形成己-5-烯-1-基二甲基硅烷,然后合并己-5-烯-1-基二甲基硅烷、三乙基硼烷、硼烷-二甲基硫醚络合物和二乙基锌以形成硅封端的有机金属。
可替代地,可以使用如下文在参考实例H中描述的过程在批次反应器中通过改变适当的起始材料,即,烯烃单体、催化剂、链穿梭剂、催化剂、主催化剂、活化剂和溶剂(在本文中描述了其合适的实例)来制备硅封端的有机金属。合并起始材料的步骤1)可以通过任何合适的方式来执行,如在环境压力下在 50℃到200℃,可替代地100℃到120℃的温度下混合。可以在惰性干燥的条件下执行加热。在某些实施例中,合并起始材料的步骤1)可以执行30分钟到20 小时,可替代地1小时到10小时的持续时间。在另外的实施例中,合并起始材料的步骤1)可以通过溶液处理(即,将起始材料溶解和/或分散在(d)溶剂中并加热)或熔融挤出(例如,当不使用(d)溶剂或在处理期间去除所述溶剂时) 来执行。
如上文针对起始材料(a')所述制备的硅封端的有机金属然后可以与如上文所述的(c)卤代硅烷和任选地(b)含氮杂环和/或(d)溶剂合并,从而产生远螯甲硅烷基封端的聚烯烃。
可替代地,可以在溶液聚合工艺中制备适于用作起始材料A)的甲硅烷基封端的聚烯烃,其中聚烯烃聚合物通过包括以下的方法制备:a)合并i)烯烃单体、ii)催化剂和iii)上文所描述的链穿梭剂,以制备iv)聚合物基金属;b) 合并iv)聚合物基金属、v)卤代硅烷和任选地v)含氮杂环;其中步骤a)和 b)在溶液中执行。在溶液中,所得的甲硅烷基封端的聚烯烃可以占反应混合物总重量的10%到20%。剩余部分通常包括未反应的烯烃单体和无反应性的溶剂。商业工艺通常在连续反应器中进行,其中将新鲜的烯烃单体和催化剂连续进料以达到稳态转化为聚烯烃,并且以与这些进料和转化为聚烯烃相称的速率去除聚烯烃。在这些体系中,烯烃单体没有完全转化为聚烯烃。例如,在亚乙基和α-烯烃共聚的情况下,来自反应器的流出物通常含有未反应的单体、10%的亚乙基和>50%的α-烯烃。在聚合之后,可以通过脱挥发分工艺去除溶剂和未反应的单体,以留下固体的甲硅烷基封端的聚烯烃。在甲硅烷基封端的聚烯烃脱挥发分之后,包括甲硅烷基封端的聚烯烃、聚二有机硅氧烷和催化剂的起始材料可以在上文所描述的用于制备聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物的方法的步骤1)中合并。
起始材料A)可以是一种甲硅烷基封端的聚烯烃或可以包括在以下性质中的至少一个性质方面不同的两种或更多种甲硅烷基封端的聚烯烃:结构、粘度、平均分子量、烯烃嵌段和序列。可替代地,起始材料A)可以包括甲硅烷基封端的聚烯烃的混合物,其中具有每分子一个末端甲硅烷基的甲硅烷基封端的聚烯烃(单封端的甲硅烷基封端的聚烯烃)和远螯甲硅烷基封端的聚烯烃两者在混合物中用于起始材料A)。
在用于制备本文所描述的共聚物的方法的步骤1)中使用的起始材料A) 的量将取决于各种因素,包含是否使用单封端的甲硅烷基封端的聚烯烃和远螯甲硅烷基封端的聚烯烃的混合物、待形成的聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物的期望结构,以及起始材料B)的选择,然而,按步骤1)中合并的所有起始材料的总重量计,起始材料A)的量可以为5%到95%。可替代地,按相同基准计,起始材料A)的量可以为10%到60%,并且可替代地10%到40%。
B)聚二有机硅氧烷
在用于制备共聚物的方法中,起始材料B)是具有1到2个能够进行氢化硅烷化反应的末端硅键合的末端脂肪族不饱和有机基团的聚二有机硅氧烷。聚二有机硅氧烷呈基本上线性,可替代地呈线性。
起始材料B)可以包括式(B1)的聚二有机硅氧烷:
Figure GDA0003748174870000191
在式(B1)中,每个R2是具有末端脂肪族不饱和性的独立选择的单价有机基团。每个R3独立地为氢原子或不含末端脂肪族不饱和性的单价有机基团。每个R4独立地选自R2和R3。下标b可以为0或正数。可替代地,下标b的平均值至少为2。可替代地,下标b可以为2到2000。可替代地,下标b可以为10 到1,000。可替代地,下标b可以为30到500。
R2的具有末端脂肪族不饱和性的基团可以是烯基,其可以通过以下但不限于以下例示:乙烯基、烯丙基、丁烯基(包含正丁烯基、异丁烯基和叔丁烯基) 和己烯基(包含其线性异构体和支链异构体)。可替代地,R2的具有末端脂肪族不饱和性的基团可以是炔基,其可以通过以下但不限于以下例示:乙炔基、丙炔基和丁炔基(包含其支链异构体和线性异构体)。可替代地,每个R2可以为烯基。可替代地,每个R2可以选自由乙烯基、烯丙基和己烯基组成的组。可替代地,每个R2可以为乙烯基或烯丙基。可替代地,每个R2可以为乙烯基。
R3的合适的单价有机基团包含单价烃基和单价卤化烃基。单价烃基的实例包含但不限于烷基,如上文对于R1所描述的那些烷基;和芳基,如上文对于 R1所描述的那些芳基。单价卤化烃基的实例包含但不限于氯化烷基,如氯甲基和氯丙基;氟化烷基,如氟甲基、2-氟丙基、3,3,3-三氟丙基、4,4,4-三氟丁基、 4,4,4,3,3-五氟丁基、5,5,5,4,4,3,3-六氟戊基、6,6,6,5,5,4,4,3,3-九氟己基和8,8,8,7,7- 五氟辛基;氯化环烷基,如2,2-二氯环丙基、2,3-二氯环戊基;和氟化环烷基,如2,2-二氟环丙基、2,3-二氟环丁基、3,4-二氟环己基和3,4-二氟-5-甲基环庚基。其它单价有机基团的实例包含但不限于被氧原子取代的烃基,如环氧丙氧基烷基;和被氮原子取代的烃基团,如氨基烷基;以及氰基官能团,如氰乙基和氰丙基。可替代地,每个R3为通过烷基和芳基,可替代地甲基和苯基例示的单价烃基。
在一个实施例中,每个R4为R3基团,如上文所描述。可替代地,每个R4为R2基团,如上文所描述。可替代地,可以使用聚二有机硅氧烷的混合物作为起始材料B),其中R4的一些实例为R3,并且R4的其它实例为R2。起始材料B) 可以是一种聚二有机硅氧烷或可以包括在以下性质中的至少一个性质方面不同的两种或更多种聚有机硅氧烷:结构、粘度、平均分子量、硅氧烷单元和序列。
起始材料B)可以包括聚二有机硅氧烷如
i)α,ω-二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷;
ii)α-二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的ω-三甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷;
iii)α,ω-二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基苯基硅氧烷);
iv)α-二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的ω-三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基苯基硅氧烷);
v)α,ω-(苯基,甲基,乙烯基-甲硅烷氧基)封端的聚二甲基硅氧烷;
vi)α,ω-二甲基己烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷;
vii)α-二甲基己烯基甲硅烷氧基封端的ω-三甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷;
viii)i)、ii)、iii)、iv)、v)、vi)和vii)中的两种或更多种的组合。
制备适于用作起始材料B)的聚二有机硅氧烷的方法,如对应的有机卤代硅烷的水解和缩合或环状聚二有机硅氧烷的平衡在本领域中是众所周知的。
在本文所描述的方法的步骤1)中使用的起始材料B)的量将取决于各种因素,包含是否使用单封端的聚二有机硅氧烷和远螯聚二有机硅氧烷的混合物、待形成的聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物的期望结构,以及起始材料A)和B)的选择,然而,按步骤1)中合并的所有起始材料的总重量计,起始材料B) 的量可以为5%到95%。可替代地,按相同基准计,起始材料B)的量可以为 10%到60%,并且可替代地10%到40%。
C)催化剂
在用于制备共聚物的方法中,起始材料C)是氢化硅烷化反应催化剂。氢化硅烷化反应催化剂包含铂族金属催化剂,所述铂族金属催化剂在本领域是已知的并且可商购获得。此类氢化硅烷化催化剂可以是选自铂、铑、钌、钯、锇和铱的金属。可替代地,氢化硅烷化催化剂可以是例如以下等此类金属的化合物:氯三(三苯基膦)铑(I)(威尔金森氏催化剂(Wilkinson's Catalyst))、如[1,2- 双(二苯基膦基)乙烷]二氯二铑或[1,2-双(二乙基膦基)乙烷]二氯二铑的二膦铑螯合物、氯铂酸(斯皮尔氏催化剂(Speier's Catalyst))、六水合氯铂酸、二氯化铂以及所述化合物与低分子量有机聚硅氧烷的络合物或在基质或核壳型结构中微囊化的铂族金属化合物。铂与低分子量有机聚硅氧烷的络合物包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷与铂的络合物(卡斯特催化剂(Karstedt's Catalyst))。这些络合物可以被微囊化在树脂基质中。可替代地,氢化硅烷化催化剂可以包括1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷与铂的络合物。以下专利中描述了示例性氢化硅烷化催化剂:美国专利3,159,601;3,220,972;3,296,291; 3,419,593;3,516,946;3,814,730;3,989,668;4,784,879;5,036,117;和5,175,325;以及EP 0 347 895 B。微囊化的氢化硅烷化催化剂和其制备方法在本领域中是已知的,如在美国专利4,766,176和5,017,654中所例示的。
在本文所描述的方法的步骤1)中使用的催化剂的量将取决于各种因素,包含起始材料A)和B)的选择和其硅键合的氢原子和末端脂肪族不饱和基团的相应含量,是否存在抑制剂以及步骤1)期间的温度,然而催化剂的量足以催化包括A)和B)的起始材料的氢化硅烷化反应,可替代地,按在步骤1)中结合的所有起始材料的总重量计,催化剂的量足以提供1ppm到1000ppm的铂族金属,并且可替代地,按相同基准计,提供5ppm到100ppm的铂族金属。
D)溶剂
起始材料D)可以任选地在用于制备上文所描述的共聚物的方法期间添加。溶剂可以是通过以下例示的有机溶剂:a)醇,如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇或正丙醇;b)酮,如丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮;c)芳香族烃,如苯、甲苯或二甲苯;d)脂肪族烃,如庚烷、己烷或辛烷;e)二醇醚,如丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇正丁醚、丙二醇正丙醚或乙二醇正丁醚;f)卤代烃,如二氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷或二氯甲烷;g)氯仿;h)二甲基亚砜;i)二甲基甲酰胺;j)乙腈;k)四氢呋喃;l)石油溶剂(white spirit);m)矿物溶剂; n)石脑油;o)异链烷烃,如可从埃克森美孚化工公司(ExxonMobil Chemical Company)商购的IsoparTM E;或者a)、b)、c)、d)、e)、f)、g)、h)、i)、j)、 k)、l)、m)、n)和o)中两种或更多种的组合。
溶剂的量将取决于各种因素,包含所选溶剂的类型以及选择用于制造本文所描述的聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物的方法的步骤1)中的其它起始材料的量和类型。然而,当存在时,按步骤1)中合并的所有起始材料的总重量计,溶剂的量的范围内可以为1%到99%,可替代地2%到50%。可以在合并包括A)、B)和C)的起始材料期间添加溶剂,例如以帮助混合和递送。可替代地,在本文所描述的方法的步骤1)中与其它起始材料合并之前,可以将一种或多种起始材料溶解在溶剂中。
E)抑制剂
与含有相同的起始材料但省略了抑制剂的反应相比,起始材料E)抑制剂可以在上述方法的步骤1)中添加以改变起始材料的反应速率。用于氢化硅烷化反应的抑制剂通过以下例示:(E1)炔醇,如甲基丁炔醇、乙炔基环己醇、二甲基己炔醇和3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-丁炔-3-醇、1-丙炔-3-醇、2-甲基-3- 丁炔-2-醇、3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3-苯基-1-丁炔-3-醇、4- 乙基-1-辛炔-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇和1-乙炔基-1-环己醇和其两种或更多种的组合;(E2)环烯基硅氧烷,如甲基乙烯基环硅氧烷,其通过以下例示: 1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基环四硅氧烷和其两种或更多种的组合;(E3)烯-炔化合物,如3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔和其两种或更多种的组合;(E4)三唑,如苯并三唑; (E5)膦;(E6)硫醇;(E7)肼;(E8)胺,如四甲基乙二胺;(E9)富马酸酯,如富马酸二烷基酯、富马酸二烯基酯、富马酸二烷氧烷基酯和其两种或更多种的组合;(E10)马来酸酯,如马来酸二烯丙酯;(E11)腈;(E12)醚;(E13) 一氧化碳;(E14)醇,如苯甲醇;(E15)甲硅烷基化炔属化合物;以及(E1) 到(E15)中的两种或更多种的组合。
与不含有甲硅烷基化的炔属化合物的反应产物或含有有机炔醇如上文所描述的那些的反应产物,甲硅烷基化的炔属化合物可以用于减少或最小化在步骤 1)中产生的反应产物的着色(变黄)。甲硅烷基化的炔属化合物通过以下例示: (3-甲基-1-丁炔-3-氧基)三甲基硅烷、((1,1-二甲基-2-丙炔基)氧基)三甲基硅烷、双(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基硅烷、双(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)硅烷甲基乙烯基硅烷、双((1,1-二甲基-2-丙炔基)氧基)二甲基硅烷、甲基(三(1,1-二甲基-2-丙炔氧基))硅烷、甲基(三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基))硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基苯基硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基己烯基硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基) 三乙基硅烷、双(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)甲基三氟丙基硅烷、(3,5-二甲基-1-己炔 -3-氧基)三甲基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二苯基甲基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3- 氧基)二甲基苯基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二甲基乙烯基硅烷、(3-苯基-1- 丁炔-3-氧基)二甲基己烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二甲基己烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二甲基乙烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二苯基甲基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)三甲基硅烷和其组合。可替代地,抑制剂通过以下例示:甲基(三(1,1-二甲基-2-丙炔氧基))硅烷、((1,1-二甲基-2-丙炔)氧基)三甲基硅烷或其组合。可用作抑制剂的甲硅烷基化炔属化合物可以通过本领域已知的方法制备,如通过在酸受体存在下使炔醇与氯硅烷反应来使上文所描述的炔醇甲硅烷基化。
添加到起始材料的抑制剂的量将取决于各种因素,包含起始材料的期望贮存期、选择用于步骤1)的温度、所使用的特定抑制剂以及其它起始材料所使用的选择和量。然而,当存在时,按所有起始材料的总重量计,抑制剂的量的范围可以为>0%到1%,可替代地>0%到5%,可替代地0.001%到1%,可替代地0.01%到0.5%,并且可替代地0.0025%到0.025%。
起始材料F)烷氧基甲硅烷基官能有机硅化合物
起始材料F)是具有至少一个硅键合的氢原子的烷氧基甲硅烷基官能有机硅化合物。合适的烷氧基甲硅烷基官能有机硅化合物的实例通过单元式(F1) 的烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物例示:
Figure GDA0003748174870000261
(HR3 2SiO1/2)dd(R3 3SiO1/2)ee(HR3SiO2/2)ff (R3 2SiO2/2)gg(R3SiO3/2)hh(HSiO3/2)ii(SiO4/2)jj,其中R1和R3如上所述;每个下标aa 独立为0、1或2,可替代地0或1;每个下标bb独立地为0、1或2;下标cc> 0;每个RD独立地为2到18个碳原子的二价烃基;下标dd≥0,下标ee的值使得5≥ee≥0,下标ff≥0,下标gg≥0,下标hh>0,下标ii≥0,并且下标jj≥0,并且量(cc+dd+ee+ff+gg+hh+ii+jj)≤50。RD的合适的二价烃基通过以下例示:亚烷基,如亚乙基、亚丙基、亚丁基或亚己基;亚芳基,如亚苯基,或烷基亚芳基如:
Figure GDA0003748174870000271
可替代地,每个RD为式–C2H4–的基团。可以通过Weyenberg的美国专利3,175,993和共同未决的美国临时专利申请序列号62/524636、62/524637和62/524639中的方法来制备此类烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的实例,所有所述美国临时专利申请均于2017年6月26日提交,并且所有美国临时专利申请均据此通过引用的方式并入。
可替代地,起始材料F)可以具有式(F2):
Figure GDA0003748174870000272
其中R1、R3、RD和下标aa如上文所描述,并且下标D为0到20,可替代地1到10。
可替代地,起始材料F)可以具有式(F3):
Figure GDA0003748174870000273
其中R1、R3、RD和下标aa如上文所描述。
可替代地,起始材料F)可以包括式(F4)、(F5)或两者,其中式(F4) 为
Figure GDA0003748174870000281
并且
式(F5)为
Figure GDA0003748174870000282
其中R1、R3、RD和下标aa如上文所描述。
可替代地,起始材料F)可以具有单元式(F6):
(R3 2SiO2/2)E(R3HSiO2/2)F
Figure GDA0003748174870000283
其中R1、R3、RD和下标aa 如上文所描述,下标E为0或更大,下标F为1或更大,并且下标G为1或更大并且4≤(E+F+G)≤50。
在本文所描述的聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物的单元式(I)中,基团R10形成为起始材料F)的硅键合的氢原子与起始材料B)的末端脂肪族不饱和有机基团的氢化硅烷化反应产物。当包含起始材料F)时,起始材料B)包括远螯聚二有机硅氧烷。起始材料B)和F)的量可以被选择成使得存在高达 1.05摩尔当量的起始材料F)到1摩尔当量的起始材料B)的远螯聚二有机硅氧烷中的末端脂肪族不饱和基团(F:B摩尔比)。可替代地,当将形成具有BAB 架构的三嵌段共聚物时,F:B摩尔比可以为1.05:1到1:1。在一个实施例中,起始材料A)、B)、C)和F)可以在步骤1)中同时合并。可替代地,起始材料A)、 B)和C)可以以一定量合并使得聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物末端处的来自起始材料B)的每分子一个脂肪族不饱和基团保持不与来自起始材料A) 的SiH反应,并且然后添加起始材料F),使得起始材料F)上的SiH与来自起始材料B)的剩余脂肪族不饱和基团反应。以这种方式,可以制备包括烷氧基- 甲硅烷基亚烃基官能末端基团的具有BAB架构的共聚物或具有B(AB)n架构的共聚物。
如上文所描述制备的聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物包括单元式(I):
Figure GDA0003748174870000291
其中R1、R3、R10、下标a和下标b如上文所描述。
每个RL是二价烃基。如以上在单元式(I)中所示,RL基团连接共聚物的聚烯烃和聚有机硅氧烷嵌段。每个RL是起始材料A)甲硅烷基封端的聚烯烃的硅键合氢原子与起始材料B)聚二有机硅氧烷的末端脂肪族不饱和有机基团 (R2)的反应产物。RL的合适的二价烃基通过上文对于RD所描述的基团。可替代地,每个RL是式–C2H4–或-C3-H6–的基团。
每个R5是独立选择的氢封端的聚烯烃嵌段。
每个R5可以具有单元式:H[(Ret)t(RO)u]g,其中Ret、RO和下标t、u和g如上文所描述。可替代地,每个R5可以具有单元式(II):H[(CH2CH2)t(CHR7CH2)u]g,其中R7和下标t、u和g如上文所描述。可替代地,氢封端的聚烯烃嵌段可以是氢封端的乙烯聚合嵌段。可替代地,二价聚烯烃嵌段可以是氢封端的乙烯- 辛烯共聚嵌段。
每个R6为独立选择的二价聚烯烃嵌段。每个R6可以具有单元式 [(Ret)t(RO)u]g,其中Ret、RO和下标t、u和g如上文所描述。可替代地,每个R6可以具有单元式(III):[(CH2CH2)t(CHR7CH2)u]g,其中R7和下标t、u和g如上文所描述。可替代地,二价聚烯烃嵌段可以是二价乙烯聚合嵌段。可替代地,二价聚烯烃嵌段可以是二价乙烯-辛烯共聚嵌段。
每个R10独立地选自R3和含烷氧基甲硅烷基官能亚烃基的基团。在一个实施例中,每个R10为R3(即,当未使用起始材料F)来制备聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物时)。可替代地,R10的至少一些实例可以具有选自以下的式:
Figure GDA0003748174870000311
Figure GDA0003748174870000312
之一或两者;以及
(R3 2SiO2/2)E(R3RLSiO2/2)F
Figure GDA0003748174870000321
其中R1、R3、RD、RL和下标 aa、D、E、F和G如上文所述。
下标w为0到2。下标x为0或正数。下标y为0或正数。下标z为0到 2。量(w+y)≥1。量(x+z)≥1。当下标w=0时,下标z>0。当下标z=0 时,下标w>0。
在一个实施例中,在单元式(I)中,下标x=0,下标y=0,下标w=1,并且下标z=1。在本实施例中,聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物具有AB架构。共聚物具有式(IV):
Figure GDA0003748174870000322
其中RL、R1、R3、R5、R10、下标a和下标b如上文所描述。
在替代性实施例中,在单元式(I)中,下标w=2,下标z=0,下标x≥1,并且下标y≥0。在本实施例中,聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物具有式 (V):
Figure GDA0003748174870000331
其中RL、R1、R3、R5、R6、下标a和下标b如上文所描述;并且下标c为0或正数。可替代地,下标c可以为1到1,000;可替代地2到1,000;可替代地1 到100,并且可替代地2到100。可替代地,在式(V)中,下标c>0,即,当在单元式(I)中时,下标w=2,下标x>1,下标y>1,并且下标z=0。可替代地,当下标c=0时,聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物具有(ABA)架构。
在替代性实施例中,在单元式(I)中,下标w=2,下标x=1,下标y=0,并且下标z=0,并且共聚物具有(ABA)架构。此共聚物具有式(VI):
Figure GDA0003748174870000332
其中RL、R1、R3、R5、下标a和下标b如上文所描述。此共聚物可以以上文所描述的方法制备,其中起始材料A)具有每分子一个甲硅烷基末端基团,并且起始材料B)具有每分子两个具有末端脂肪族不饱和性的末端有机基团(远螯)。
在替代性实施例中,在单元式(I)中,下标z=2,下标w=0,下标x≥0,并且下标y≥1,并且聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物具有式(VII):
Figure GDA0003748174870000341
其中RL、R1、R3、R6、R10、下标a和下标b如上文所描述;并且下标d 为0或正数。可替代地,下标d可以为1到1,000;可替代地2到1,000;可替代地1到100,并且可替代地2到100。可替代地,在式(VII)中,下标d>0,即,当在单元式(I)中时,下标w=0,下标x>1,下标y>1,并且下标z=2。可替代地,下标d=0,并且共聚物具有(BAB)架构。
在替代性实施例中,在单元式(I)中,下标w=0,下标x=1,下标y=0,并且下标z=2,并且聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物具有式(VIII):
Figure GDA0003748174870000342
其中RL、R1、R3、R6、R10、下标a和下标b如上文所描述。此共聚物可以以上述方法制备,其中起始材料B)具有每分子一个具有末端脂肪族不饱和性的末端有机基团,并且起始材料A)是远螯的。
可替代地,式(I)和(IV)到(VIII)中的任何一个可以具有以下中的一个或多个:每个R1为甲基,每个R3为甲基,并且每个RL为–CH2-CH2-。在本实施例中,每个R5可以为氢封端的聚乙烯或氢封端的聚(乙烯/辛烯),并且每个 R6可以为聚乙烯或聚(乙烯/辛烯)。如上文所描述制备的聚烯烃-聚二有机硅氧烷共聚物中的任何一种或多种可以用作热熔胶组合物中的起始材料(A)。
(B)聚二有机硅氧烷
在热熔胶组合物中可用作起始材料(B)的聚二有机硅氧烷可以呈基本上线性的,可替代地呈线性。聚二有机硅氧烷包括式X3 kkR3 (2-kk)SiO2/2的双官能单元(“D”单元)和式X3 mmRM (3-mm)SiRL1的末端单元,其中每个RM为独立选择的单价有机基团,如上文对于R3所描述的单价有机基团;每个X3为独立选择的可水解取代基,下标kk为0或1;下标mm为0、1、或2;并且RL1为氧原子或连接末端单元的硅原子与另一个硅原子的二价烃基。按总量计,聚二有机硅氧烷可以任选地含有式RMSiO3/2的三官能单元(“T”单元)的高达20%,其中RM如上所述。
可替代地,在(B)聚二有机硅氧烷中,每个RM可以独立地选自由烷基,烯基和芳基组成的组。可替代地,每个RM可以选自甲基、乙烯基和苯基。可替代地,至少50%,可替代地至少80%的RM基团为1到4个碳原子的烷基,可替代地为甲基。可替代地,聚二有机硅氧烷中的末端单元可以通过 (Me3SiO1/2)、(Me2PhSiO1/2)和(Me2ViSiO1/2)例示,并且D单元可以通过(Me2SiO2/2) 和(MePhSiO2/2)例示。
在末端单元的式中,RL1为氧原子、二价烃基或二价烃基和二价硅氧烷基的组合。RL1将聚二有机硅氧烷中的末端单元的硅原子连接到另一个硅原子,使得在热熔胶组合物硬化期间不去除末端单元。RL1的合适的二价烃基通过以下例示:亚烷基,如亚乙基、亚丙基、亚丁基或亚己基;亚芳基,如亚苯基,或烷基亚芳基如:
Figure GDA0003748174870000361
可替代地,RL1的实例可以为氧原子,而RL1的不同实例为二价烃基。可替代地,每个RL1可以为氧原子。当RL1为二价烃基时,在氢化硅烷化催化剂的存在下,起始材料(B)可以包括具有至少一个硅键合的氢原子的烷氧基硅烷官能有机硅氧烷化合物与每分子平均具有至少2个脂肪族不饱和有机基团的聚有机硅氧烷反应的反应产物。
X3的可水解取代基通过以下例示:氢原子;卤素原子;酰胺基,如乙酰胺基、苯甲酰胺基或甲基乙酰胺基;酰氧基,如乙酰氧基;烃氧基,如烷氧基(例如,甲氧基和乙氧基)或烯氧基;氨基;氨氧基;羟基;巯基;肟基;酮肟基;烷氧基甲硅烷基亚烃基;或其组合。可替代地,X3可以选自:卤素原子;酰胺基,如乙酰胺基、苯甲酰胺基或甲基乙酰胺基;酰氧基,如乙酰氧基;烃氧基,如烷氧基(例如,甲氧基和乙氧基)或烯氧基;氨基;氨氧基;羟基;巯基;烷氧基甲硅烷基亚烃基;或其组合。可替代地,每个X可以为羟基、烃氧基或烷氧基甲硅烷基亚烃基。可替代地,每个X3可以为羟基或甲氧基。可替代地,每个X可以为羟基。可替代地,每个X3可以为烷氧基甲硅烷基亚烃基。
在一个实施例中,聚二有机硅氧烷可以具有可水解取代基,即,其中下标 kk和下标mm中的至少一个>0。在本实施例中,热熔胶组合物可以具有反应性,例如,可缩合反应固化。用于起始材料(B)的具有可水解取代基的合适的聚二有机硅氧烷公开于例如美国专利8,580,073的第4栏第35行到第5栏第 56行中。
在本实施例中,起始材料(B)可以包括下式(B1)的聚二有机硅氧烷:
Figure GDA0003748174870000371
其中RL1、RM和X3如上文所描述,每个下标nn独立地为1、2或3,并且下标oo为整数,其值足以为聚二有机硅氧烷提供在25℃下至少1000mPa的零剪切粘度和/或至少为300的DP。DP可以由GPC使用聚苯乙烯标准校准来测量。可替代地,下标oo的取值范围可以为100到10,000。此类粘度测量可以使用配备有锥和板几何形状的流变仪进行,其中零剪切粘度是在粘度独立于剪切应力和剪切速率的方案中获得的。
可替代地,在以上式(B1)中,当每个下标nn为1并且每个RL1为氧原子时,起始材料(B)可以包括α,ω-双官能-聚二有机硅氧烷。例如,起始材料(B) 可以具有式(B2):
X3RM 2SiO-(RM 2SiO)pp-SiRM 2X3,其中X3和RM如上文所描述并且下标pp为整数,其值足以使式(B2)的聚二有机硅氧烷具有上文所描述的粘度。可替代地,下标pp的取值范围可以为100到10,000,可替代地150到500,并且可替代地300到900。
可替代地,起始材料(B)可以包括如上文所描述的式(B2)的羟基官能聚二有机硅氧烷,其中每个X3可以为羟基、每个RM可以为烷基如甲基,并且下标pp的值可以使得羟基官能聚二有机硅氧烷在25℃下的零剪切粘度为至少1000mPa s。可替代地,下标pp的取值范围可以为300到900。示例性羟基封端的聚二有机硅氧烷是羟基封端的聚二甲基硅氧烷。适于用作起始材料(B) 的羟基封端的聚二有机硅氧烷可以通过本领域已知的方法制备,如对应的有机卤代硅烷的水解和缩合或环状聚二有机硅氧烷的平衡。
可替代地,例如,当在以上式(B1)中,每个RL1为二价烃基或二价烃基和二价硅氧烷基的组合时,起始材料(B)可以包括烷氧基甲硅烷基亚烃基封端的聚二有机硅氧烷。可替代地,每个RM可以为烷基,每个RL1可以为亚烷基,如亚乙基,并且每个下标nn可以为3。
烷氧基甲硅烷基亚烃基封端的聚二有机硅氧烷可以通过使乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷与(烷氧基甲硅烷基亚烃基)四甲基二硅氧烷反应来制备。此类烷氧基甲硅烷基亚烃基封端的聚二有机硅氧烷的实例可以通过以下方法制备,如在Weyenberg的美国专利3,175,993中;和美国专利公开2015/0376482段落 [0016]到[0020]以及[0045]到[0060]处公开的那些方法,所述美国专利据此通过引用并入。可替代地,在氢化硅烷化反应催化剂(如下文所描述的催化剂)的存在下,其中R3为二价烃基的聚二有机硅氧烷可以通过使上文所描述的具有末端脂肪族不饱和基团的聚二有机硅氧烷与在分子末端处具有至少一个硅键合的氢原子的烷氧基甲硅烷基官能有机硅化合物反应来制备。合适的烷氧基甲硅烷基官能有机硅化合物的实例通过单元式的烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物例示:
Figure GDA0003748174870000391
(HR3 2SiO1/2)dd(R3 3SiO1/2)ee(HR3SiO2/2)ff (R3 2SiO2/2)gg(R3SiO3/2)hh(HSiO3/2)ii(SiO4/2)jj,其中R1和R3以及下标aa、bb、cc、 dd、ee、ff、gg、hh、ii和jj如上所述。可以通过共同未决的美国临时专利申请序列号62/524636、62/524637和62/524639中的方法来制备此类烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的实例,所有所述美国临时专利申请均于2017年6月26日提交,并且所有所述美国临时专利申请均据此通过引用并入。
可替代地,当在上文所描述的D单元和末端单元中下标kk=0并且下标 mm=0时,(B)聚二有机硅氧烷可以不含可水解取代基。在一个实施例中,例如当热熔胶组合物是可氢化硅烷化反应固化的时,聚二有机硅氧烷可以具有末端脂肪族不饱和基团。
在本实施例中,起始材料(B)可以包括以下的聚二有机硅氧烷:
式(B3):RM1 2RM2SiO(RM1 2SiO)qq(RM1RM2SiO)rrSiRM12RM2
式(B4):RM1 3SiO(RM1 2SiO)ss(RM1RM2SiO)ttSiRM1 3
或其组合。
在式(B3)和(B4)中,每个RM1独立地为氢原子或不含脂肪族不饱和性的单价烃基,并且每个RM2独立地为脂肪族不饱和烃基。下标qq可以为0或正数。可替代地,下标qq的平均值至少为2。可替代地,下标qq的取值范围可以为2到2000。下标rr可以为0或正数。可替代地,下标rr的平均取值范围可以为0到2000。下标ss可以为0或正数。可替代地,下标ss的平均取值范围可以为0到2000。下标tt的平均值至少为2。可替代地,下标tt的平均取值范围可以为2到2000。RM1的合适的单价有机基团如上文所描述。可替代地,在式(B3)和(B4)中,每个RM1为通过如甲基等烷基和如苯基等芳基例示的单价烃基;并且每个RM2独立地为通过以下例示的脂肪族不饱和的单价有机基团:烯基,如乙烯基、烯丙基、丁烯基和己烯基;以及炔基,如乙炔基和丙炔基。
在本实施例中,起始材料(B)可以包括聚二有机硅氧烷如
i)二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷,
ii)二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基乙烯基硅氧烷),
iii)二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚甲基乙烯基硅氧烷,
iv)三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基乙烯基硅氧烷),
v)三甲基甲硅烷氧基封端的聚甲基乙烯基硅氧烷,
vi)二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基乙烯基硅氧烷),
vii)二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基苯基硅氧烷),
viii)二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/二苯基硅氧烷),
ix)苯基,甲基,乙烯基-甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷,
x)二甲基己烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷,
xi)二甲基己烯基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基己烯基硅氧烷),
xii)二甲基己烯基甲硅烷氧基封端的聚甲基己烯基硅氧烷,
xiii)三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基己烯基硅氧烷),
xiv)三甲基甲硅烷氧基封端的聚甲基己烯基硅氧烷
xv)二甲基己烯基-甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基己烯基硅氧烷),
xvi)二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基己烯基硅氧烷)
xvii)其组合。
制备适于用作起始材料(B)的聚二有机硅氧烷的方法,如对应的有机卤代硅烷的水解和缩合或环状聚二有机硅氧烷的平衡在本领域中是众所周知的。
在替代性实施例中,聚二有机硅氧烷可以具有式(B5): RM3 3SiO(RM3 2SiO)ssSiRM3 3,其中下标ss如上文所描述,并且每个RM3为独立选择的不含脂肪族不饱和性的单价烃基。每个RM3可以为烷基或芳基,如苯基。可替代地,每个RM3可以为烷基,如甲基。
式(B5)的聚二有机硅氧烷可以用于非反应性热熔胶组合物,或添加到含有具有反应性取代基(例如,用于可缩合反应固化的热熔胶组合物的可水解取代基X3或在可氢化硅烷化固化的热熔胶组合物中具有末端脂肪族不饱和烃基的聚二有机硅氧烷)的一个或多个另外的聚二有机硅氧烷的反应性热熔胶组合物。式(B5)的聚二有机硅氧烷的实例包含三甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷和三甲基甲硅烷氧基封端的(二甲基/甲基苯基)硅氧烷共聚物。
热熔胶组合物中起始材料(B)的量取决于各种因素,包含是否添加除了 (A)、(B)和(C)之外的任何起始材料,以及热熔胶组合物是否具有反应性。然而,按热熔胶组合物中的所有起始材料的总重量计,起始材料(B)聚二有机硅氧烷可以以0%到35%的量存在于热熔胶组合物中;可替代地,按相同基准计,以5%到25%的量存在于热熔胶组合物中。
(C)聚有机硅酸盐树脂
可用作起始材料(C)的聚有机硅酸盐树脂包括式RM 3SiO1/2的单官能单元 (“M”单元)和式SiO4/2的四官能硅酸盐单元,其中每个RM为独立选择的单价有机基团,如上文对于起始材料(B)所描述。可替代地,在聚有机硅酸盐树脂中,每个RM可以独立地选自由以下组成的组:烷基、烯基和芳基。可替代地,每个RM可以选自甲基、乙烯基和苯基。可替代地,至少三分之一,可替代地至少三分之二的RM基团为甲基。可替代地,M单元可以通过(Me3SiO1/2)、(Me2PhSiO1/2)和(Me2ViSiO1/2)例示。聚有机硅酸盐树脂可溶于通过液态烃如苯、甲苯、二甲苯和庚烷例示的溶剂如上文所描述的溶剂中,或者可溶于液态有机硅化合物如低粘度线性和环状聚二有机硅氧烷中。
当制备时,聚有机硅酸盐树脂包括上文所描述的M单元和Q单元,并且聚有机硅氧烷进一步包括具有硅键合的羟基的单元并且可以包括式Si(OSiRM 3)4的新五聚体(neopentamer),其中RM如上文所描述,例如,新五聚体可以是四 (三甲基甲硅烷氧基)硅烷。29Si NMR光谱法可以用于测量羟基含量以及M单元与Q单元的摩尔比,其中所述比表示为{M(树脂)}/{Q(树脂)},不包含来自新五聚体的M单元和Q单元。M:Q比表示聚有机硅酸盐树脂的树脂部分的三有机甲硅烷氧基的总数(M单元)与树脂部分中的硅酸盐基团的总数(Q单元)的摩尔比。M:Q比可以为0.5:1到1.5:1。
聚有机硅酸盐树脂中的Mn取决于各种因素,包含所存在的由RM表示的烃基的类型。聚有机硅酸盐树脂中的Mn是指,当从测量中排除表示新五聚体的峰值时,使用凝胶渗透色谱法(GPC)测量的数均分子量。聚有机硅酸盐树脂中的Mn可以大于3,000Da,可替代地>3,000到8,000Da。可替代地,聚有机硅酸盐树脂中的Mn可以为3,500到8,000Da。
美国专利8,580,073第3栏第5行到第4栏第31行处以及美国专利公开 2016/0376482段落[0023]到[0026]处据此通过引用并入以用于公开MQ树脂,所述MQ树脂是用于本文所描述的热熔胶组合物的合适的聚有机硅酸盐树脂。聚有机硅酸盐树脂可以通过任何合适的方法来制备,如对应硅烷的共水解或者通过二氧化硅水溶胶封盖方法来制备。聚有机硅酸盐树脂可以通过二氧化硅水溶胶封盖工艺制备,如Daudt等人在美国专利2,676,182;Rivers-Farrell等人在美国专利4,611,042;以及Butler等人在美国专利4,774,310中公开的。上文所描述的Daudt等人的方法涉及使二氧化硅水溶胶在酸性条件下与可水解三有机硅烷(如三甲基氯硅烷)、硅氧烷(如六甲基二硅氧烷)或其混合物反应并回收具有M单元和Q单元的共聚物。所得的共聚物通常含有2重量%到5重量%的羟基。
用于制备聚有机硅酸盐树脂的中间体可以是三有机硅烷和具有四个可水解取代基的硅烷或碱金属硅酸盐。三有机硅烷可以具有式RM 3SiX1,其中RM如上文所描述,并且X1表示可水解取代基,如上文对于X3所描述的可水解取代基。具有四个可水解取代基的硅烷可以具有式SiX2 4,其中每个X2为卤素、烷氧基或羟基。合适的碱金属硅酸盐包含硅酸钠。
如上文所描述制备的聚有机硅酸盐树脂通常含有硅键合的羟基,即,式 HOSi3/2和/或HORM 2SiO1/2的羟基。如通过FTIR光谱法测量的,聚有机硅酸盐树脂可以包括高达2%的硅键合的羟基。对于某些应用,可以期望硅键合的羟基的量低于0.7%,可替代地低于0.3%,可替代地低于1%,并且可替代地0.3%到0.8%。可以通过使硅树脂与含有适当末端基团的硅烷、二硅氧烷或二硅氮烷反应来将在聚有机硅酸盐树脂的制备期间形成的硅键合的羟基转化为三烃基硅氧烷基团或不同的可水解基团。可以以超过与聚有机硅酸盐树脂上的硅键合的羟基反应所需的摩尔量添加含有可水解基团的硅烷。
在一个实施例中,聚有机硅酸盐树脂可以进一步包括2%或更少,可替代地 0.7%或更少,并且可替代地0.3%或更少,并且可替代地0.3%到0.8%的单元,所述单元由式XSiO3/2和/或XRM 2SiO1/2表示,其中RM如上文所描述并且X表示可水解取代基,如上文对于X3所描述。聚有机硅氧烷中存在的硅烷醇基的浓度可以使用FTIR光谱法测定。
可替代地,聚有机硅酸盐树脂可以具有末端脂肪族不饱和基团。具有末端脂肪族不饱和基团的聚有机硅酸盐树脂可以通过使Daudt等人的产物与含不饱和有机基团的封端剂和不含脂肪族不饱和性的封端剂反应以足以在最终产物中提供3摩尔百分比到30摩尔百分比的不饱和有机基团的量来制备。封端剂的实例包含但不限于硅氮烷、硅氧烷和硅烷。合适的封端剂在本领域中是已知的并在美国专利4,584,355;4,591,622;和4,585,836中例示。可以使用单一的封端剂或此类试剂的混合物来制备此类树脂。
可替代地,聚有机硅酸盐树脂可以进一步包括烷氧基官能团。此树脂可以通过在氢化硅烷化反应催化剂(如下文所描述的催化剂)的存在下使上文所描述的具有末端脂肪族不饱和基团的聚有机硅酸盐树脂与在分子末端处具有至少一个硅键合的氢原子的烷氧基甲硅烷基官能有机硅化合物反应来制备。合适的烷氧基甲硅烷基官能有机硅化合物的实例通过单元式的烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物例示:
Figure GDA0003748174870000451
(HR3 2SiO1/2)dd(R3 3SiO1/2)ee(HR3SiO2/2)ff (R3 2SiO2/2)gg(R3SiO3/2)hh(HSiO3/2)ii(SiO4/2)jj,其中R1和R3以及下标aa、bb、cc、dd、ee、ff、gg、hh、ii和jj如上所述。可以通过共同未决的美国临时专利申请序列号62/524636、62/524637和62/524639中的方法来制备此类烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的实例,所有所述美国临时专利申请均于2017年6月26日提交,并且所有所述美国临时专利申请均据此通过引用并入。聚烷氧基甲硅烷基官能聚有机硅酸盐树脂的实例和其制备方法公开在例如授予Gordon等人的美国专利9,862,867和授予Bekemeier等人的美国专利公开2015/0376482段落 [0011]到[0016]以及[0021]到[0044]处,所述美国专利据此通过引用并入。所得的聚烷氧基甲硅烷基官能聚有机硅酸盐树脂可以是MQ或MDQ树脂。
热熔胶组合物中起始材料(C)的量取决于各种因素,包含是否添加除了(A)、(B)和(C)之外的任何起始材料,以及热熔胶组合物是否具有反应性。然而,起始材料(C)聚有机硅酸盐树脂可以以足以提供50/50到70/30,可替代地55/45到65/35的(C)聚有机硅酸盐树脂与聚二有机硅氧烷的重量比(树脂/聚合物比)的量存在于热熔胶组合物中。聚二有机硅氧烷在树脂/聚合物比中所占的量包含(B)聚二有机硅氧烷和起始材料(A)的聚二有机硅氧烷嵌段。
(D)催化剂
催化剂可以是任何能够在热熔胶组合物具有反应性时催化其它起始材料上的反应性取代基的催化剂。在热熔胶组合物通过氢化硅烷化反应具有反应性时,催化剂是氢化硅烷化反应催化剂。在热熔胶组合物通过缩合反应具有反应性时,催化剂是缩合反应催化剂。在双固化热熔胶组合物中,可以向热熔胶组合物添加氢化硅烷化反应催化剂和缩合反应催化剂两者。
氢化硅烷化反应催化剂包含铂族金属催化剂,所述铂族金属催化剂在本领域是已知的并且可商购获得。此类氢化硅烷化催化剂可以是选自铂、铑、钌、钯、锇和铱的金属。可替代地,氢化硅烷化催化剂可以是例如以下等此类金属的化合物:氯三(三苯基膦)铑(I)(威尔金森氏催化剂)、二膦铑螯合物如二膦铑螯合物如[1,2-双(二苯基膦基)乙烷]二氯二铑或[1,2-双(二乙基膦基)乙烷]二氯二铑、氯铂酸(斯皮尔氏催化剂)、六水合氯铂酸、二氯化铂以及所述化合物与低分子量有机聚硅氧烷的络合物或在基质或核壳型结构中微囊化的铂族金属化合物。铂与低分子量有机聚硅氧烷的络合物包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷与铂的络合物(卡斯特催化剂)。这些络合物可以被微囊化在树脂基质中。可替代地,氢化硅烷化催化剂可以包括1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷与铂的络合物。以下美国专利中描述了示例性氢化硅烷化催化剂:3,159,601; 3,220,972;3,296,291;3,419,593;3,516,946;3,814,730;3,989,668;4,766,176; 4,784,879;5,017,654;5,036,117;和5,175,325以及EP 0 347 895 B。
用于氢化硅烷化反应性热熔胶组合物中的催化剂的量将取决于各种因素,包含起始材料(A)、(B)和(C)的选择,和其在硅键合的氢原子和末端脂肪族不饱和基团中的相应含量、是否存在抑制剂以及处理期间的温度。然而,催化剂的量足以催化起始材料中的反应性取代基的氢化硅烷化反应,按热熔胶组合物中的所有起始材料的总重量计可替代地催化剂的量足以提供1ppm到1000 ppm的铂族金属,可替代地,按相同基准计,提供5ppm到100ppm的铂族金属。
缩合反应催化剂包含锡和钛化合物,所述锡和钛化合物在本领域是已知的并且可商购获得。用于缩合反应催化的有机锡化合物是锡的化合价为+4或+2 的化合物,即锡(IV)化合物或锡(II)化合物。锡(IV)化合物的实例包含羧酸的正锡盐,如二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二甲基锡、双酮酸二(正丁基) 锡、二乙酸二丁基锡、马来酸二丁基锡、二乙酰丙酮基二丁基锡、二丁基二甲氧基锡、三辛二酸碳甲氧基苯基锡(carbomethoxyphenyl tin tris-uberate)、二辛酸二丁基锡、二甲酸二丁基锡、三腊酸异丁基锡(sobutyl tintriceroate)、二丁酸二甲基锡、二新癸酸二甲基锡、二新癸酸二丁基锡、酒石酸三乙基锡、二苯甲酸二丁基锡、三-2-乙基己酸丁基锡、二乙酸二辛基锡、辛酸锡、油酸锡、丁酸锡、环烷酸锡、二甲基二氯化锡、其组合和/或其部分水解产物。锡(IV)化合物是本领域已知的并且可商购获得,如来自欧洲瑞士阿西马特殊化学品公司 (Acima Specialty Chemicals)的MetatinTM 740和FascatTM 4202,所述公司是陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)的业务部门。锡(II)化合物的实例包含:有机羧酸的锡(II)盐,如二乙酸锡(II)、二辛酸锡(II)、二乙基己酸锡(II)、二月桂酸锡(II);羧酸的亚锡盐,如辛酸亚锡、油酸亚锡、乙酸亚锡、月桂酸亚锡、硬脂酸亚锡、环烷酸亚锡、己酸亚锡、琥珀酸亚锡、辛酸亚锡;和其组合。有机钛化合物,如四丁基钛酸酯和2,5-二异丙氧基-双(乙酸乙酯) 钛;和这些盐与如乙酰乙酸酯和β-二酮等螯合剂的部分螯合衍生物可以可替代地用作缩合反应催化剂。
用于缩合反应性热熔胶组合物中的催化剂的量将取决各种因素,包含起始材料(A)、(B)和(C)的选择和其在可水解取代基中的相应类型和含量、是否存在交联剂以及处理期间的温度,然而,催化剂的量足以催化起始材料中的反应性取代基的缩合反应,可替代地,按起始材料(A)、(B)和(C)的总重量计,催化剂的量可以为0.01%到3%。可替代地,按相同基准计,催化剂的量可以为0.05%到1%。
(E)交联剂
起始材料(E)是交联剂,所述交联剂可以在热熔胶组合物具有反应性时被添加到所述热熔胶组合物中。交联剂的选择取决于反应性的类型,例如,氢化硅烷化或缩合或双固化。
在一个实施例中,例如,当热熔胶组合物具有氢化硅烷化反应性,交联剂可以是每分子具有至少三个硅键合的氢原子的甲硅烷基化合物。在本实施例中,起始材料(E)可以是SiH官能有机硅化合物,即,每分子平均具有一个或多个硅键合的氢原子的化合物。此交联剂可以包括硅烷和/或有机氢硅化合物。可替代地,此交联剂可以每分子平均具有至少两个硅键合的氢原子。氢化硅烷化反应性热熔胶组合物中的交联剂的量取决于各种因素,包含交联剂中的SiH含量,起始材料(A)、(B)和(C)的不饱和基团含量,然而,交联剂的量可以足以提供热熔胶组合物中的SiH基团与热熔胶组合物中的末端脂肪族不饱和有机基团的摩尔比(通常被称为总SiH:Vi比)的范围为0.3:1到5:1,可替代地0.1:10 到10:1。交联剂可以具有单体或聚合物结构。当交联剂具有聚合物结构时,聚合物结构可以是线性、支链、环状或树脂结构。当交联剂呈聚合时,则交联剂可以是均聚物或共聚物。交联剂中硅键合的氢原子可以定位于末端、侧基处或定位于末端和侧基位置两者处。交联剂可以是一种SiH官能化合物。可替代地,交联剂可以包括两种或更多种SiH官能化合物的组合。交联剂可以是在以下性质中至少一种性质方面不同的两种或更多种有机氢聚硅氧烷:结构、平均分子量、粘度、硅氧烷单元和序列。
交联剂可以包括式RM4 uuSiHvv的硅烷,其中下标uu为0、1、2或3;下标 vv为1、2、3或4,条件是量(uu+vv)=4。每个RM4独立地为卤素原子或单价烃基,如上文对于RM所描述的单价烃基。RM4合适的卤素原子通过以下例示:氯、氟、溴和碘;可替代地氯。交联剂合适的硅烷的实例通过三氯甲硅烷(HSiCl3) 和Me2HSiCl例示。
可替代地,交联剂的有机氢硅化合物可以包括包含硅氧烷单元的聚有机氢硅氧烷,所述硅氧烷单元包含但不限于HRM5 2SiO1/2,RM5 3SiO1/2、HRM5SiO2/2、 RM5 2SiO2/2、RM5SiO3/2、HSiO3/2和SiO4/2单元。在前述式中,每个RM5独立地选自上文所描述的不含末端脂肪族不饱和性的单价烃基。
交联剂可以包括以下的聚有机氢硅氧烷
式(III):RM5 3SiO(RM5 2SiO)ww(RM5HSiO)xxSiRM5 3
式(IV):RM5 2HSiO(RM5 2SiO)yy(RM5HSiO)zzSiRM5 2H或
其组合。
在以上式(III)和(IV)中,下标ww的平均取值范围为0到2000,下标 xx的平均取值范围为2到2000,下标yy的平均取值范围为0到2000,并且下标zz的平均取值范围为0到2000。如上文所描述的,每个RM5独立地为单价有机基团。
交联剂的聚有机氢硅氧烷通过以下例示:
a)二甲基氢甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷,
b)二甲基氢甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基氢硅氧烷),
c)二甲基氢甲硅烷氧基封端的聚甲基氢硅氧烷,
d)三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基氢硅氧烷),
e)三甲基甲硅烷氧基封端的聚甲基氢硅氧烷,
f)基本上由H(CH3)2SiO1/2单元和SiO4/2单元组成的树脂,以及
g)其组合。
制备适于用作交联剂的线性、支链、环状有机氢聚硅氧烷的方法,如有机卤代硅烷的水解和缩合在本属领域中是众所周知的。制备适于用作交联剂的有机氢聚硅氧烷树脂的方法也是众所周知,如在美国专利5,310,843;4,370,358;和4,707,531中例示。
可替代地,有机氢硅化合物可以包括环状有机氢硅化合物。此类有机氢硅化合物可商购获得并且包含SYL-OFFTM SL2交联剂和SYL-OFFTM SL12交联剂,两者均可从美国密歇根州米德兰的陶氏有机硅公司(Dow Silicones Corporation)商购获得。上文所描述的有机氢硅化合物和其制备方法在 WO2003/093349和WO2003/093369中例示。
在本实施例中,热熔胶组合物中交联剂的确切量将取决于各种因素,包含起始材料(A)、(B)和(C)的类型和量以及任何另外的起始材料(如果存在的话)的类型和量。然而,按热熔胶组合物中的所有起始材料的总重量计,热熔胶组合物中交联剂的量可以为0%到25%,可替代地0.1%到15%,并且可替代地1%到5%。
当热熔胶组合物具有缩合反应性时,交联剂可以是每分子具有至少两个可水解取代基的甲硅烷基化合物。在本实施例中,交联剂可以是由以下式的单体表示的硅烷:
RM6 (4-A)SiX4 A和其低聚反应产物;其中RM6为单价有机基团,如上文对于 R3描述的单价烃基和单价卤代烃基,如具有1到6个碳原子的烷基。如上文对于X3所描述的,上式中的X4为可水解取代基。可替代地,X4可以选自具有1 到4个碳原子的烷氧基、酮肟基、氨氧基、乙酰氨基、N-甲基乙酰氨基或乙酰氧基,并且下标A为2到4,可替代地3到4。酮肟基具有通式--ONC(RM6)2,其中每个RM6独立地表示1到6个碳原子的烷基或苯基。
适合用作缩合反应性热熔胶组合物中交联剂的硅烷的具体实例包含但不限于甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷四乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷和3-巯丙基三甲氧基硅烷(3-mercaptopropyltrimethoxysilane)、(1,6-双(三甲氧基甲硅烷基)己烷)环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、四(甲基乙基酮肟基)硅烷、甲基-三(甲基乙基酮肟基)硅烷和乙烯基-三(甲基乙基酮肟基)硅烷和其组合。
在本实施例中,按起始材料(A)、(B)和(C)的总重量,交联剂可以以 0.01%到10%,可替代地0.3%到5%的量添加到缩合反应性热熔胶组合物中。可以出于若干个目的添加此硅烷,所述目的包含但不限于以水分清除剂的形式为组合物提供稳定性,辅助网络形成以及充当粘合促进剂。
(F)抑制剂
与含有相同起始材料但省略抑制剂的热熔胶组合物相比,例如当热熔胶组合物通过氢化硅烷化反应具有反应性时,可以向所述热熔胶组合物添加起始材料(F)抑制剂,以改变起始材料的反应速率。用于氢化硅烷化反应的抑制剂通过以下例示:(F1)炔醇,如甲基丁炔醇、乙炔基环己醇、二甲基己炔醇和3,5- 二甲基-1-己炔-3-醇、1-丁炔-3-醇、1-丙炔-3-醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、3-甲基-1- 丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3-苯基-1-丁炔-3-醇、4-乙基-1-辛炔-3-醇、3,5- 二甲基-1-己炔-3-醇和1-乙炔基-1-环己醇和其两种或更多种的组合;(F2)环烯基硅氧烷,如甲基乙烯基环硅氧烷,其通过以下例示:1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7- 四乙烯基环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基环四硅氧烷和其两种或更多种的组合;(F3)烯-炔化合物,如3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔和其两种或更多种的组合;(E4)三唑,如苯并三唑;(F5)膦;(F6)硫醇; (F7)肼;(F8)胺,如四甲基乙二胺;(F9)富马酸酯,如富马酸二烷基酯、富马酸二烯基酯、富马酸二烷氧烷基酯和其两种或更多种的组合;(F10)马来酸酯,如马来酸二烯丙酯;(F11)腈;(F23)醚;(F13)一氧化碳;(F14)醇,如苯甲醇;(F15)甲硅烷基化的炔属化合物;以及(F1)到(F15)中的两种或更多种的组合。
与不含有甲硅烷基化的炔属化合物的反应产物或含有有机炔醇如上文所描述的那些的反应产物,甲硅烷基化的炔属化合物可以用于减少或最小化在步骤 1)中产生的反应产物的着色(变黄)。甲硅烷基化的炔属化合物通过以下例示: (3-甲基-1-丁炔-3-氧基)三甲基硅烷、((1,1-二甲基-2-丙炔基)氧基)三甲基硅烷、双(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基硅烷、双(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)硅烷甲基乙烯基硅烷、双((1,1-二甲基-2-丙炔基)氧基)二甲基硅烷、甲基(三(1,1-二甲基-2-丙炔氧基))硅烷、甲基(三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基))硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基苯基硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基己烯基硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基) 三乙基硅烷、双(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)甲基三氟丙基硅烷、(3,5-二甲基-1-己炔 -3-氧基)三甲基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二苯基甲基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3- 氧基)二甲基苯基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二甲基乙烯基硅烷、(3-苯基-1- 丁炔-3-氧基)二甲基己烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二甲基己烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二甲基乙烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二苯基甲基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)三甲基硅烷和其组合。可替代地,抑制剂通过以下例示:甲基(三(1,1-二甲基-2-丙炔氧基))硅烷、((1,1-二甲基-2-丙炔)氧基)三甲基硅烷或其组合。可用作抑制剂的甲硅烷基化炔属化合物可以通过本领域已知的方法制备,如通过在酸受体存在下使炔醇与氯硅烷反应来使上文所描述的炔醇甲硅烷基化。
添加到熔胶组合物中的抑制剂的量将取决于各种因素,包含组合物的期望贮存期、选择用于加工和分配的温度、所使用的特定抑制剂以及所使用的选择和量其它起始材料。然而,当存在时,按热熔胶组合物中的所有起始材料的总重量计,抑制剂的量的范围可以为>0%到1%,可替代地>0%到5%,可替代地 0.001%到1%,可替代地0.01%到0.5%,并且可替代地0.0025%到0.025%。
(G)媒剂
可以向热熔胶组合物任选地添加媒剂(例如,溶剂和/或稀释剂)。媒剂可以促进热熔胶组合物的流动和如聚有机硅酸盐树脂等某些起始材料的引入和/ 或媒剂可以在热熔胶组合物中充当流变助剂。本文所使用的媒剂是那些有助于使用于热熔胶组合物中的起始材料流化但基本上不与这些起始材料中的任何起始材料反应的媒剂。可以基于热熔胶组合物中起始材料的溶解度和挥发性来选择媒剂。溶解度是指媒剂足以使热熔胶组合物的起始材料溶解和/或分散。挥发性是指媒剂的蒸气压。如果媒剂的挥发性不足(蒸气压太低),则媒剂可能会作为增塑剂保留在热熔胶中,或者反应性热熔胶发展出物理性质的时间量可能会比期望的时间量更长。
合适的媒剂包含具有合适的蒸气压的聚有机硅氧烷,如六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、和其它低分子量聚有机硅氧烷,如0.65 到1.5厘沲(cSt)DOWSILTM 200流体和DOWSILTM OS流体,所述流体都可从美国密歇根州米德兰的陶氏有机硅公司商购获得。
可替代地,媒剂可以是有机溶剂。有机溶剂可以是醇,如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇或正丙醇;酮,如丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮;芳香族烃,如苯、甲苯或二甲苯;脂肪族烃,如庚烷、己烷或辛烷;二醇醚,如丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇正丁醚、丙二醇正丙醚或乙二醇正丁醚;卤代烃,如二氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷或二氯甲烷;氯仿;二甲基亚砜;二甲基甲酰胺、乙腈;四氢呋喃;石油溶剂;矿物溶剂;石脑油;n-甲基吡咯烷酮;或其组合。
媒剂的量可以取决于各种因素,包含所选媒剂的类型以及为热熔胶组合物选择的其它起始材料的量和类型。然而,按组合物中所有起始材料的总重量计,媒剂的量的范围可以为1%到99%,可替代地2%到50%。起始材料(G)可以是一种媒剂。可替代地,起始材料(G)可以包括两种或更多种不同的媒剂。
(H)水分清除剂
成分(H)是可以任选地添加到热熔胶组合物中的水分清除剂。可以添加水分清除剂以结合来自各种来源可能会降低热熔胶组合物的保质期的水。例如,当热熔胶组合物具有缩合反应性时,水分清除剂可以结合缩合反应的副产物,如水和/或醇。
水分清除剂的合适的吸附剂的实例可以是无机微粒。吸附剂的粒径可以为 10微米或更小,可替代地5微米或更小。吸附剂可以具有足以吸附水和醇的平均孔径,例如
Figure GDA0003748174870000571
(埃)或更小,可替代地
Figure GDA0003748174870000572
或更小,并且可替代地
Figure GDA0003748174870000573
或更小。吸附剂的实例包含沸石,如菱沸石、丝光沸石和方沸石;分子筛,如碱金属硅铝酸盐、硅胶、二氧化硅-镁凝胶、活性炭、活性氧化铝、氧化钙和其组合。
可商购获得的水分清除剂的实例包含干分子筛,如
Figure GDA0003748174870000574
(埃)分子筛,所述干分子筛可从格雷斯-戴维逊(Grace Davidson)以商品名SYLOSIVTM和从美国肯塔基州路易斯维尔的Zeochem公司以商品名PURMOL商购获得,以及
Figure GDA0003748174870000575
分子筛,如可从英格兰沃灵顿的英力士二氧化硅公司(Ineos Silicas)获得的 Doucil沸石4A。其它有用的分子筛包含MOLSIVADSORBENT TYPE 13X、3A、 4A和5A,所有这些分子筛均可从美国伊利诺伊州的UOP商购获得;从美国宾夕法尼亚州普鲁士王的阿科玛(Arkema)获得的SILIPORITETM NK 30AP和65xP;以及从美国马里兰州获得的分子筛。
可替代地,水分清除剂可以通过化学方法结合水和/或其它副产物。添加到组合物中的硅烷交联剂的量(除了作为(E)交联剂添加的任何量之外)可以充当化学水分清除剂。在不希望受到理论的束缚的情况下,认为可以将化学水分清除剂添加到多部分组合物中的干燥部分中,以在组合物的各部分混合在一起之后保持组合物不含水。例如,适合作为水分清除剂的烷氧基硅烷的沸点高于150℃以承受制造热熔胶组合物的工艺温度,并且包含苯基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和其组合。
水分清除剂的量取决于所选特定水分清除剂。然而,当水分清除剂是化学水分清除剂时,按组合物中所有起始材料的总重量计,所述量的范围可以为0%到5%,可替代地0.1%到1%。
(I)填充剂
成分(I)是填充剂。填充剂可以包括无机填充剂,如气相二氧化硅(fume silica)、二氧化硅气凝胶、二氧化硅干凝胶或沉淀的二氧化硅、火成二氧化硅、硅藻二氧化硅、石英粉、碎石英石、硅酸铝、混合铝和镁硅酸盐(mixed aluminum and magnesium silicate)、硅酸锆、云母粉、碳酸钙如沉淀的碳酸钙或重质碳酸钙、玻璃粉和纤维、火成氧化物和金红石型氧化钛(titanium oxide of the pyrogenic oxide and rutile type)、锆酸钡、硫酸钡、偏硼酸钡、氮化硼、锌钡白、铁、锌、铬、锆和镁的氧化物、不同形式的氧化铝(水合或无水)、石墨、滑石、硅藻土、白垩砂、炭黑以及粘土如煅烧粘土和有机材料如酞菁、软木粉、锯屑、合成纤维和合成聚合物(聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯)。填充剂是本领域已知的并且可商购获得。例如,气相二氧化硅(fumed silicas) 是本领域已知的,并且可商购获得;例如,美国马萨诸塞州的卡博特公司(Cabot Corporation)名称为CAB-O-SIL的气相二氧化硅。研磨二氧化硅由西弗吉尼亚州伯克利斯普林斯的美国二氧化硅公司(U.S.Silica)以名称MIN-U-SIL销售。合适的沉淀碳酸钙包含来自比利时布鲁塞尔的索尔维集团(Solvay S.A.)的 WinnofilTM SPM和来自美国纽约特种矿物公司(SpecialtyMinerals Inc.)的 Ultra-pflexTM和Ultra-pflexTM 100。按热熔胶组合物中的所有起始材料的总重量计,可以以高达30%,可替代地5%到15%的量添加填充剂。
所述填充剂可以任选地用填充剂处理剂进行处理。填充剂处理剂的量可以根据各因素而变化,如所选处理剂的类型和待处理的微粒的类型和量,以及在将微粒添加到组合物中之前是否对微粒进行处理,或者是否对微粒进行原位处理。然而,按热熔胶组合物中的所有起始材料的总重量计,可以以0.01%到20%,可替代地0.1%到15%,并且可替代地0.5%到5%的量使用填充剂处理剂。当存在时,微粒,如填充剂、物理水分清除剂和/或某些着色剂可以任选地用填充剂处理剂进行表面处理。可以在将微粒添加到热熔胶组合物中之前或在原位用填充剂处理剂对微粒进行处理。填充剂处理剂可以包括如烷氧基硅烷、烷氧基官能低聚硅氧烷、环状聚有机硅氧烷、羟基官能低聚硅氧烷,如二甲基硅氧烷或甲基苯基硅氧烷或脂肪酸。脂肪酸的实例包含硬脂酸盐,如硬脂酸钙。
可以使用的一些代表性的有机硅填充剂处理剂包含通常用于处理二氧化硅填充剂如有机氯硅烷、有机硅氧烷、有机二硅氮烷(如六烷基二硅氮烷)以及有机烷氧基硅烷如C6H13Si(OCH3)3、C8H17Si(OC2H5)3、C10H21Si(OCH3)3、 C12H25Si(OCH3)3、C14H29Si(OC2H5)3和C6H5CH2CH2Si(OCH3)3的组合物。可以使用的其它处理剂包含烷硫醇、脂肪酸、钛酸盐、钛酸盐偶联剂、锆酸盐偶联剂和其组合。
可替代地,填充剂处理剂可以包括具有下式的烷氧基硅烷: RM7 BSi(ORM8)(4-B),其中下标B的值可以为1到3,可替代地下标B=3。每个 RM7独立地为单价有机基团,如1到50个碳原子,可替代地8到30个碳原子,可替代地8到18个碳原子的单价烃基。RM7通过以下例示:烷基如己基、辛基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基(包含各自的支链异构体和线性异构体);以及芳香族基团,如苄基和苯乙基。RM7可以为饱和或不饱和的以及支链或无支链的。可替代地,RM7可以是饱和的并且是无支链的。
每个RM8独立地为1到4个碳原子,可替代地1到2个碳原子的饱和烃基。填充剂处理剂通过以下例示:己基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十四烷基三甲氧基硅烷、苯基乙基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷和其组合。
烷氧基官能低聚硅氧烷还可以用作填充剂处理剂。例如,合适的烷氧基官能低聚硅氧烷包括式(RM9O)CSi(OSiRM10 2RM11)(4-C)中的那些烷氧基官能低聚硅氧烷。在此式中,下标C为1、2或3,可替代地下标C=3。每个RM9可以是烷基。每个RM10可以是1到10个碳原子的不饱和单价烃基。每个RM11可以是具有至少10个碳原子的不饱和单价烃基。
(J)着色剂
起始材料(J)是可以任选地添加到热熔胶组合物的着色剂(例如,染料和 /或颜料)。合适的着色剂的实例包含靛蓝、二氧化钛、Stan-Tone 50SP01绿色或 Stan-Tone40SP03蓝色(其可从普立万(PolyOne)商购获得)和炭黑。炭黑的代表性非限制性实例包含可从雪佛龙菲利普斯化工有限公司(Chevron Phillips Chemical Company LP)商购获得的Shawinigan乙炔黑;由美国伊利诺伊州锦绣山庄的海名斯颜料公司(ElementisPigments Inc.)供应的SUPERJETTM炭黑 (LB-1011);由美国俄亥俄州阿克伦城的理查德森炭黑公司(Sid Richardson Carbon Co,)供应的SR 511;着色剂BA 33氧化铁着色剂(其可从美国印第安纳州46383瓦尔帕莱索的国泰颜料(美国)公司(Cathay Pigments(USA),Inc.) 商购获得);以及N330、N550、N762、N990(来自美国新泽西州帕西波尼的德固赛工程碳公司(Degussa Engineered Carbons))。着色剂的实例在本领域中是已知的并且公开于美国专利4,962,076;5,051,455;和5,053,442;以及美国专利公开2015/0376482段落[0070]处,所述美国专利据此通过引用并入。
着色剂的量取决于各种因素,包含所选着色剂的类型和热熔胶的着色的期望程度以及热熔胶组合物中起始材料的选择。例如,按热熔胶组合物中的所有起始材料的总重量计,热熔胶组合物可以包括0%到10%,可替代地0.001%到5%的着色剂。
(K)荧光增白剂
起始材料(K)是可以被添加到热熔胶组合物中例如以在将热熔胶组合物分配到底物时帮助确保良好分配的荧光增白剂。荧光增白剂可以是任何化合物,其吸收电磁光谱的紫外和紫色区域中的光(通常为340-370nm),通过荧光在蓝色区域中重新发出光(通常为420-470nm),并且展现出优异的耐热性。示例性荧光增白剂包含芪类,例如,4,4'-二氨基-2,2'-二苯乙烯二磺酸、香豆素、咪唑啉、二唑、三唑和苯并恶唑啉。荧光增白剂可商购获得,如2,5-噻吩二基双(5-叔丁基-1,3-苯并恶唑),其可从美国密歇根州南菲尔德的巴斯夫公司 (BASF Corporation)作为TINOPALTM OB商购获得。当存在时,按热熔胶组合物中的所有起始材料的总重量计,荧光增白剂的量可以为1ppm到1%,可替代地0.01%到0.05%。
(L)腐蚀抑制剂
起始材料(L)是可以任选地添加到热熔胶组合物的腐蚀抑制剂。合适的腐蚀抑制剂的实例包含苯并三唑、巯基苯并三唑、巯基苯并噻唑和可商购获得的腐蚀抑制剂,如来自美国康涅狄格州诺瓦克的范德比尔特(R.T.Vanderbilt) 的2,5-二聚巯基-1,3,4-噻二唑衍生物(CUVANTM 826)和烷基噻二唑(CUVANTM 484)。当存在时,按热熔胶组合物中的所有起始材料的总重量计,腐蚀抑制剂的量可以为0.05%到0.5%。
(M)抗老化添加剂
起始材料(M)是可以任选地添加到热熔胶组合物的抗老化添加剂。抗老化添加剂可以包括(M1)抗氧化剂、(M2)UV吸收剂、(M3)UV稳定剂、(M4) 热稳定剂或(M1)、(M2)、(M3)和(M4)中的两种或多种的组合。合适的抗氧化剂是本领域已知的并且可商购获得。合适的抗氧化剂包含酚类抗氧化剂以及酚类抗氧化剂与稳定剂的组合。酚类抗氧化剂包含完全空间位阻酚和部分阻酚。可替代地,稳定剂可以是空间位阻胺,如四甲基哌啶衍生物。合适的酚类抗氧化剂包含维生素E和来自美国汽巴精化(Ciba Specialty Chemicals)的IRGANOXTM 1010。IRGANOXTM 1010包括季戊四醇四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯)。UV吸收剂的实例包含支链和直链的苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-6- 十二烷基-4-甲基-(TINUVINTM 571)。UV稳定剂的实例包含:双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯;1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基/癸二酸甲酯;以及其组合 (TINUVINTM 272)。这些和其它TINUVINTM添加剂(如TINUVINTM 765)可从美国纽约州塔里敦的汽巴精化商购获得。其它UV和光稳定剂可商购获得,并且通过以下例示:来自科聚亚公司(Chemtura)的LowLite、来自普立万的OnCap 以及来自美国特拉华州杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours andCompany)的光稳定剂210。低聚物(高分子量)稳定剂可以可替代地用于例如使稳定剂从组合物或其固化产物中迁移出来的可能性最小化。低聚物抗氧化剂稳定剂(特别是受阻胺光稳定剂(HALS))的实例是Ciba TINUVINTM 622,其作为与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇共聚的丁二酸二甲酯。热稳定剂可以包含Ce、Cu、 Zr、Mg、Fe或Zn的金属盐,如氧化铁、炭黑、羧酸铁盐、氢氧化铈、锆酸钡、铈和辛酸锆以及卟啉。抗老化添加剂的量取决于各种因素,包含所选特定抗老化添加剂和期望的抗老化益处。然而,按热熔胶组合物中的所有起始材料的总重量计,抗老化添加剂的量可以为0到5%,可替代地0.001%到1%,可替代地0.1%到4%,并且可替代地0.5%到3%。
当为上文所描述的热熔胶组合物选择起始材料时,起始材料的类型之间可能存在重叠,因为本文所描述的某些起始材料可能具有一种以上的功能。例如,某些烷氧基硅烷可以用作任何热熔胶组合物中的填充剂处理剂和粘合促进剂;可替代地,所述烷氧基硅烷还可以用作缩合反应性热熔胶组合物中的水分清除剂和/或交联剂。炭黑可以用作着色剂和/或填充剂。
在一个实施例中,可以通过将上文所描述的(A)聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物添加到可水分固化的热熔胶组合物中来制备热熔胶组合物,如 Bekemeier等人的美国专利公开2015/0376482所描述。按热熔胶组合物中的所有起始材料的总重量计,聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物的量可以为至少 0.5%,可替代地0.5%到20%。
用于制备热熔胶组合物的方法
热熔胶组合物可以通过包括合并起始材料(A)、(B)和(C)以及任选地另外的起始材料(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)、(K)、(L)和(M) 中的一种或多种起始材料的方法来制备。可以通过任何方便的方式进行合并,如通过挤出装置使起始材料进料以混合起始材料;任选地去除挥发物,例如,如果存在媒剂的话;并且回收热熔胶组合物。热熔胶组合物的非挥发性含量可以为97.5%到100%,可替代地98.5%到100%,并且可替代地99%到100%。
上文所描述的媒剂可以在制备热熔胶组合物中使用。例如,可以将一种或多种起始材料如聚有机硅酸盐树脂溶解或分散在媒剂中。媒剂有助于起始材料的流动和引入。然而,可以在用于生产热熔胶组合物的连续工艺中去除媒剂中的一些或全部。在一个实施例中,通过使热熔胶组合物硬化而制备的热熔胶含有0%到2.5%,可替代地0%到0.5%的媒剂。
通常,为了制备热熔胶组合物,将包括(A)、(B)和(C)的起始材料以及任何另外的起始材料进料到连续混合装置中。添加到装置中的顺序对于产生热熔胶组合物不是关键的。如果热熔胶组合物具有缩合反应性并且聚有机硅酸盐树脂具有大于0.7%的硅烷醇,可能期望添加可以与聚有机硅酸盐树脂一起使用的任何硅烷交联剂和催化剂,以允许发生任何反应并去除任何挥发性反应副产物(例如,水或醇)。连续混合装置应能够混合起始材料并且应包含用于去除如上文所描述的副产物和媒剂等挥发物的装置。通常使用挤出装置,如脱挥发分双螺杆挤出机。
当使用挤出装置时,将起始材料进料到挤出机中并且起始材料可以在50℃到250℃,可替代地110℃到190℃的温度下加热。加热起始材料还降低了粘度以促进混合。在一个实施例中,首先将起始材料(A)聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物、(B)聚二有机硅氧烷、(C)聚有机硅酸盐树脂和(G)媒剂进料到挤出装置中。当热熔胶组合物具有反应性时,可以同时或在过程中之后的某个点处添加催化剂和交联剂。当正在制备氢化硅烷化反应性热熔胶组合物时,可以在催化剂之前添加抑制剂。
可以在连续混合装置(例如,脱挥发分挤出机)上以单个或多个阶段施加真空。使用多个真空阶段可能有利于去除媒剂。因为某些起始材料(如交联剂) 可能具有挥发性,所以可以在去除溶剂中的一些或全部之后添加任何挥发性起始材料,以防止用溶剂去除挥发性起始材料。本领域的技术人员将能够使用例如美国专利8,580,073第7栏第28行到第8栏第24行处、美国专利公开 2008/0300358或美国专利公开2015/0376482所描述的处理技术从本文所描述的起始材料制备热熔胶组合物。
使用/应用方法
本文所描述的热熔胶组合物可以用于组装方法,所述组装方法包括:1)将熔融的热熔胶组合物分配在底物上,2)在步骤1)之后并与步骤3)同时将底物与硅酮热熔胶组合物和一种或多种另外的底物组装在一起,以及3)冷却热熔胶组合物。热熔胶组合物在其冷却时固化成粘合剂和/或密封剂。组装方法可以任选地进一步包括:4)在步骤3)期间和/或之后固化热熔胶组合物。本文所描述的热熔胶组合物和过程可用于电子装置组装。热熔性分配可以通过任何方便的方式进行,如受控和定时的压缩空气、正排量、喷射以及本领域已知的任何其它方式。
底物(和任何另外的底物)可以是电子装置的任何组件。底物可以包括选自由以下组成的组的构造材料:玻璃、塑料、硅酮弹性体、金属和其组合。示例性塑料包含玻璃填充的聚碳酸酯、玻璃纤维、聚四氟乙烯和聚氯乙烯。示例性金属底物包含铝、镁和不锈钢。
实例
这些实例旨在展示本发明的一些实施例,并且不应被解释为限制权利要求书中阐述的本发明的范围。除非另外指出,否则参考实例不被认为是现有技术。
参考实例A—用于使二聚乙烯锌与二甲基氢氯硅烷(HMe2SiCl)甲硅烷基化的程序
将二聚乙烯锌和Isopar(Mw=1580Da,10mM)放在小瓶中。将小瓶在 120℃下加热直到内容物变得澄清和均匀。将HMe2SiCl和NMI添加到小瓶中。将小瓶在90℃下加热3小时。然后添加碘(I2)以淬灭未反应的二聚乙烯锌。通过1H NMR评估所得产物。HMe2SiCl的摩尔当量和转化为产物的结果在以下示出。
Figure GDA0003748174870000681
Figure GDA0003748174870000682
甲硅烷基:碘代比率通过1H NMR积分测量
参考实例A表明,当使用相对挥发性的氯硅烷时,在额外当量的氯硅烷的情况下,改进的甲硅烷基化是可实现的。
参考实例B-用于使二聚乙烯锌与二苯基氢氯硅烷(HPh2SiCl)甲硅烷基化的程序
重复参考实例A,除非使用HPh2SiCl而不是HMe2SiCl。以下示出了结果。
Figure GDA0003748174870000683
Figure GDA0003748174870000684
甲硅烷基:碘代比率通过1H NMR积分测量
参考实例B表明,使用NMI作为添加剂,二聚乙烯锌的完全甲硅烷基化是可能的。
参考实例C-用于使二聚乙烯锌与苯基二氢氯硅烷(H2PhSiCl)甲硅烷基化的程序
将二聚乙烯锌和Isopar(Mw=1580Da,10mM)放在小瓶中。将小瓶在120℃下加热直到内容物变得澄清和均匀。将H2PhSiCl和选自NMI或NMI与 TMEDA的共混物的添加剂添加到小瓶中。将小瓶加热一段时间。然后添加碘 (I2)以淬灭未反应的二聚乙烯锌。通过1H NMR评估所得产物。氯硅烷的摩尔当量、添加剂的摩尔当量、加热的时间和温度以及转化为产物的结果在以下示出。
Figure GDA0003748174870000691
Figure GDA0003748174870000692
甲硅烷基:碘代比率通过1H NMR积分测量
参考实例C表明,用条目6所描述的条件,观察到与H2PhSiCl的完全甲硅烷基化。至少1当量的N-甲基咪唑能够完成氢化硅烷化。出于此较目的,N- 甲基咪唑和另一种胺碱的共混物在条目5中用作添加剂。
参考实例D
将二聚乙烯锌和Isopar(Mw=1080Da,10mM)放在小瓶中。将小瓶在 120℃下加热直到内容物变得澄清和均匀。将苯基二氢氯硅烷和添加剂添加到小瓶中。将小瓶在100℃下加热1小时。然后添加碘(I2)以淬灭未反应的二聚乙烯锌。通过1H NMR评估所得产物。添加剂和转化为产物的结果在以下示出。
Figure GDA0003748174870000701
Figure GDA0003748174870000702
甲硅烷基:碘代比率通过1H NMR积分测量
参考实例D表明,在使用4-二甲氨基吡啶和N-氧化吡啶作为添加剂测试的条件下观察到完全甲硅烷基化。所述实例还表明,N-甲基吡啶酮和DMPU还可以用作促进甲硅烷基化的添加剂,因为如条目2和条目3所示,与没有添加剂的比较对照(条目8)相比,形成了更多的甲硅烷基聚合物。
参考实例E
使用苯基氢二氯硅烷(HPhSiCl2)代替HMe2SiCl并使用1.2当量的NMI 代替2当量作为添加剂来重复参考实例A。以下示出了结果。
Figure GDA0003748174870000703
Figure GDA0003748174870000704
甲硅烷基:碘代比率通过1H NMR积分测量
参考实例E表明,即使当HPhSiCl2的量减少时,取代发生在两个Si-Cl键中的仅一个键处。
参考实例F
将二聚乙烯锌和Isopar(Mw=1205Da,10mM)放在小瓶中。将小瓶在 120℃下加热直到内容物变得澄清和均匀。将二甲基氢碘硅烷和NMI添加到小瓶中。将小瓶在110℃下加热3小时。然后添加I2以淬灭未反应的二聚乙烯锌。通过1H NMR评估所得产物。HMe2Sil的摩尔当量和转化为产物的结果在以下示出。
Figure GDA0003748174870000711
Figure GDA0003748174870000712
甲硅烷基:碘代比率通过1H NMR积分测量
参考实例F表明,NMI还促进了与卤代硅烷而不是氯硅烷(例如,碘硅烷) 的甲硅烷基化。在缺少NMI的情况下,在本实例所测试的条件下,碘硅烷不足够亲电以进行与二聚乙烯锌的完全反应。
参考实例G
亚乙基/辛烯聚合基锌与H2PhSiCl的甲硅烷基化如下执行。在手套箱中,向20mL的小瓶中装入共聚物基锌(Mn=1940Da,30.66%辛烯,IsoparTM E 中的3.10%聚合物,14.95g,0.117mmol,0.500当量)。将混合物搅拌并加热到110℃,直到混合物变得澄清和均匀。添加NMI(22.5μL,0.282mmol,1.20 当量),然后添加氯苯基硅烷(37.6μL,0.282mmol,1.20当量)。将混合物搅拌1小时。去除一部分溶液,并用过量的碘淬灭以进行转化分析。将聚合物溶液倒入过量的甲醇中,使聚合物沉淀。通过过滤分离聚合物,并在真空烘箱中干燥。
Figure GDA0003748174870000721
参考实例G表明,使用NMI,与乙烯/辛烯共聚物基锌进行甲硅烷基化是可能的。
参考实例H—用于制备甲硅烷基封端的有机金属的一般程序
聚合在2L PARR间歇式反应器中进行。反应器通过电加热罩加热,并且通过含有冷却水的内部蛇形冷却盘管冷却。反应器和加热/冷却系统均通过 CAMILE TG过程计算机控制和监测。反应器的底部装配有倾泄阀,所述倾泄阀将反应器内容物清空到不锈钢倾泄锅中。将倾倒罐排放到30加仑的排污罐中,锅和罐两者均用氮气吹扫。用于聚合或催化剂补充的所有溶剂都通过溶剂纯化柱进行,以去除可能影响聚合的任何杂质。使1-辛烯、IsoparTME和甲苯穿过两个柱,第一个柱含有A2氧化铝,第二个柱含有Q5。乙烯穿过2个柱,第一个柱含有A204氧化铝和
Figure GDA0003748174870000722
分子筛,第二个柱含有Q5反应物。使用于转移的氮气穿过含有A204氧化铝、
Figure GDA0003748174870000731
分子筛和Q5反应物的单个柱。
将期望量的IsoparTM E和/或甲苯溶剂和/或1-辛烯经由发射槽添加到负载柱,这取决于期望的反应器负载。通过使用安装有负载柱的实验室规模将负载柱填充到负载设定点。在液体进料添加之后,将反应器加热高达聚合温度设定点。如果使用亚乙基,则当在反应温度下时将其添加到反应器中以保持反应压力设定点。通过微动流量计监测亚乙基添加量。
在惰性手套箱中处理清除剂MMAO-3A(其可从阿克苏诺贝尔(Akzo Nobel)商购获得),抽取到注射器中并且加压转移到催化剂发射槽中。然后冲洗甲苯3次,每次5mL,之后注射到反应器中。在惰性手套箱中处理链穿梭剂,抽取到注射器中并且加压转移到催化剂发射槽中。然后冲洗甲苯3次,每次5 mL,之后注射到反应器中。将主催化剂和活化剂与适量的经纯化甲苯混合以获得期望的摩尔浓度溶液。在惰性手套箱中处理催化剂和活化剂,所述催化剂和活化剂抽取到注射器中并加压转移到催化剂注射罐中。然后用甲苯冲洗3次,每次5mL。在催化剂添加后,立即开始运行计时器。如果使用亚乙基,则通过 CAMILE添加亚乙基以保持反应器中的反应压力设定点。这些聚合进行持续10 分钟或达到目标亚乙基吸收量。然后停止搅拌器并打开底部倾泄阀,以将反应器内容物清空到干净的倾泄锅中,所述倾泄锅在使用之前已经在130℃烘箱中存放了60分钟以上以驱散金属表面吸收的任何多余的水。一旦将反应器的内容物清空到倾泄锅中,就经由球阀将正常的氮气惰化流程切换为氩气。氩气流动了一段经过计算的时间,以使锅中的气体体积进行五次交换。当氩气惰化完成时,将倾泄锅从其固定装置放下,并将带有入口和出口阀的第二个盖子密封到锅的顶部。然后,经由供应管线和入口/出口阀,用氩气对锅进行惰化持续另外五次气体交换。当完成时,关闭阀。然后在内容物不与外部大气接触的情况下将锅转移到手套箱中。
参考实例I—根据参考实例H的一般程序的样品制备
使用以下条件遵循参考实例H中的一般程序制备样品:120℃,23g加载的初始亚乙基,600g甲苯,10μmol MMAO-3A,1.2当量的活化剂与主催化剂。调节所使用的主催化剂的量以达到期望的效率。通过在聚合期间进料乙烯并且根据需要冷却反应器,使反应器的压力和温度保持恒定。用四(五氟苯基)硼酸双(氢化牛脂烷基)甲基铵作为活化剂、双(N-异丁基-6-均三甲苯基吡啶-2-胺)二甲基铪作为主催化剂并且双(8-(二甲基甲硅烷基)辛基)锌作为链穿梭剂进行聚合。
参考实例J
本参考实例J示出用于纯化单SiH封端的聚乙烯水洗方法。在含有磁力搅拌棒的100mL圆底烧瓶中,将0.90g如上文所描述制备的单SiH聚乙烯在甲苯中稀释到10%。通过将烧瓶置于温度为85℃的铝块中来加热溶液。单SiH封端的聚乙烯溶解。添加去离子水(6g)并混合5分钟。然后停止搅拌,并使用塑料移液管去除水相(底部上)。实现了很好的分离。两相均澄清,并且洗涤水的pH为碱性。
以下过程在85℃下进行7次。添加去离子水(4g)并混合5分钟。去除水相。将所得的甲苯和单SiH封端的聚烯烃的溶液倒在TeflonTM片材上干燥过夜。最终水洗的pH呈弱酸性,这表明已成功去除咪唑。
如以上参考实例所描述制备的甲硅烷基封端的聚烯烃可以用作用于制备聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物,如聚乙烯-聚二甲基硅氧烷共聚物的起始材料。
参考实例1—聚乙烯-聚二甲基硅氧烷二嵌段共聚物
在本参考实例1中制备了具有AB架构的聚乙烯-聚二甲基硅氧烷双嵌段共聚物,如下所示:
Figure GDA0003748174870000751
每分子具有式-Si(CH3)2H的一个末端基团和1.6kDa的甲硅烷基封端的聚乙烯(200mg)和900mg的Mw为5,500到6,500Da的单乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(可从自美国宾夕法尼亚州莫里斯维尔的盖勒斯特公司(Gelest,Inc.) 商购获得)在100℃下溶于3mL的甲苯中。然后,添加1mL威尔金森氏催化剂的储备溶液(5.8mg,0.05当量),将所得黄色溶液搅拌21小时,并且然后沉淀到甲醇中。将所得的二嵌段共聚物重新溶解在甲苯中,并再沉淀到甲醇中,然后过滤,并在真空下于100℃干燥1小时,以得到850mg蜡状共聚物。1H NMR 光谱与50%的到双嵌段共聚物的转化一致,其中没有明显的如在4.04ppm下 SiH共振消失所指示的残留SiH官能度。
参考实例2—聚乙烯-聚二甲基硅氧烷-聚乙烯三嵌段共聚物
在本参考实例2中制备具有ABA架构的聚乙烯-聚二甲基硅氧烷三嵌段共聚物,如下所示:在容器中,合并4.43重量份的DP为124和具有1.6mol%乙烯基的α,ω-乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、1重量份的具有每分子式–Si(CH3)2H 的一个末端基团并且Mn为1,050Da的聚乙烯以及21.72重量份的甲苯。用外部加热器将容器在105℃下加热,并将卡斯特氏催化剂(Karstedt's catalyst)以足以向反应混合物中提供320ppm铂的量添加到容器中。在105℃下继续加热4 小时。对SiH的IR分析表明,由于不存在可检测的SiH,反应已完成。在油浴温度为120℃和1到2mmHg的压力下,使用旋转蒸发器将所得的反应产物汽提至干。在30分钟之后,去除大部分甲苯溶剂。在120℃下,所得共聚物为雾状粘稠液体。在室温下,共聚物为半透明到不透明蜡状物。
在本参考实例2A中,制备了聚乙烯-聚二甲基硅氧烷三嵌段共聚物,如下所示:此共聚物具有以下相应的嵌段数均分子量:1030g/mol PE-9,200g/mol PDMS-1030g/mol PE。用于制备此共聚物的试剂为:
·乙烯基封端的PDMS,其中DP=124,FW=74.47g/mol Si;1.60mol% M(Vi);以及4654g/mol乙烯基。
·单SiMe2H封端的聚乙烯(Mn=1030)
·甲苯–飞世尔科技(Fisher Scientific)ACS等级
·Pt卡斯特氏催化剂
合成程序:在100mL圆底烧瓶中装入:乙烯基封端的PDMS(6.78g,0.00146 molVi)、单SiMe2H封端的聚乙烯(1.50g,0.00146mol SiH)和甲苯(33.12g)。将溶液加热回流15分钟以去除可能存在的水。按固体计,添加于溶液(含300 ppm Pt的溶液)中的卡斯特氏催化剂的量为20ppm Pt。使用了铝块加热器。在回流加热24小时之后,IR分析表明反应完成,如根据SiH吸收消失所推断的。使用旋转蒸发器(旋转蒸发仪)在120℃的油浴温度和1mmHg下将产物汽提至干。所得的产物是在120℃下具有轻微雾度的低粘度液体,和室温下的硬质半透明蜡状物。
利用下文表1所示的以下特征基于参考实例2A中的程序制备另外的三嵌段共聚物。
表1:根据单Si(CH3)2H(SiH)官能高密度聚乙烯(PE)和α,ω-乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(Vi-PDMS-Vi)制备的三嵌段共聚物的特征;除了三嵌段共聚物中PE的总重量%外,还列出了来自GPC的数均分子量Mn。
Figure GDA0003748174870000771
Figure GDA0003748174870000781
还制备聚乙烯-聚二甲基硅氧烷-聚乙烯三嵌段/聚乙烯-聚二甲基硅氧烷二嵌段共聚物的混合物,其特征在表2中详细说明。这些混合物是通过使单SiMe2H 封端的PE与远螯乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(Vi-PDMS-Vi)以2比1的乙烯基与SiH的化学计量摩尔比反应制备的。此处(具体地,表2中的实例22) 将描述一种此类共聚物。程序如下。将10g的Mn为13,402g/mol且乙烯基当量为6,701g/mol乙烯基的远螯乙烯基封端的PDMS与1.07g的Mn为1,429 g/mol的单SiH封端的聚乙烯和44.3g的甲苯一起装入100mL圆底烧瓶中。使用铝块加热器将混合物加热到105℃。一旦溶液均匀,就添加按固体计的10ppm Pt(卡斯特氏催化剂,0.17g的含有636ppm Pt的溶液)。将混合物在105℃下保持共计2.5小时。SiH的红外分析证实了此时间之后反应完成。然后在120℃油浴温度和1-2mmHg真空度的情况下,使用旋转蒸发仪汽提产物。在30分钟之后,已经去除溶剂,并且产物在此温度下为低粘度雾状液体。一旦冷却到室温,产物为半透明的软蜡状物。
通过改变起始材料的量,基于实例11中的程序制备另外的二嵌段/三嵌段共聚物的混合物,并且这些列于表2中。
表2:根据单Si(CH3)2H(SiH)官能高密度聚乙烯(PE)和α,ω-乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(Vi-PDMS-Vi)制备的二嵌段/三嵌段共聚物的特征;除了共聚物中PE的总重量%外,还列出了来自GPC的数均分子量Mn。
BCP实例 MN PE MN PDMS PE%
17 869 4362 17
18 1205 9308 11
19 1429 9308 13
20 1429 4362 25
21 1205 4362 22
22 1429 13402 10
23 1037 4362 19
24 1429 13402 10
25 1205 9308 11
26 1037 9308 10
27 1429 4362 25
28 869 13402 6
29 880 4362 17
30 4750 13402 26
31 1500 9308 13.9
参考实例4—GPC测试方法
参考实例中如上文所描述制备的共聚物和甲硅烷基封端的聚烯烃样品在保持处于160℃的PolymerChar GPC-IR上进行分析。每个样品通过1x PLgel 20μm 50x7.5mm保护柱和用300ppm丁基化羟基甲苯(BHT)稳定的4x PLgel 20μm 混合有1,2,4-三氯苯(TCB)的ALS 300x7.5mm色谱柱以1mL/min的流速洗脱。称出16mg共聚物样品,并通过仪器用8mL的TCB稀释。对于分子量,使用聚苯乙烯(PS)标准品(Agilent PS-1和PS-2)的常规校准,在此温度下使用TCB中PS和PE的已知马克霍温(Mark-Houwink)系数将表观单元调节为均聚乙烯(PE)。将癸烷用作内部流动标记物,并将保留时间调节到此峰值。对于共聚单体掺入,使用已知组成的共聚物来制定掺入的校准曲线。
实例5—热熔胶组合物
在以下HMA实例中使用以下起始材料来制备热熔胶组合物。
·(C1)Vi Mq:如美国专利9,862,867和美国专利公开2015/0376482中描述制备的乙烯基官能聚有机硅酸盐MQ树脂在二甲苯的非挥发性含量(NVC) 为73.1%;Mn=6,207Da;Mw=17,721Da;和乙烯基(基于树脂固体)=1.0% (来自29Si NMR分析);并且羟基含量=1.3%(树脂固体基础)
·(B1)Vi-PDMS333-Vi:DP=333的远螯乙烯基封端的PDMS
·(B2)Vi-PDMS124-Vi:DP为124的远螯乙烯基封端的PDMS;参考 9044858;FW=74.47g/mol Si;1.60mol%M(Vi);以及4654g/mol乙烯基。
·(A1)SiH PE:如上文参考实例E所描述制备的单SiMe2H封端的聚乙烯(Mn=1,500g/mol)。
·来自飞世尔科技的甲苯,ACS等级。
·具有含675ppm Pt的甲苯的卡斯特氏催化剂
HMA比较实例5-1:以6/4wt/wt比率混合有Vi MQ/Vi-PDMS-Vi的5wt% PE(单SiH)(123-A:MQ-PDMS-CP#1)
此混合物的组成是:57.0%(C1)Vi MQ+(B1)38.0%Vi-PDMS333-Vi+ (A1(5.0%SiHPE。在100mL圆底烧瓶中装入(C1)Vi MQ的3.8溶液(2.85 g固体),0.25g(A1)SiH PE和6.43g甲苯,以达到30%的固体。将1.9g的 (B1)Vi-PDMS333-Vi溶解于4.43g的甲苯中。将此溶液在混合的同时添加到Vi MQ/SiH PE溶液中。将烧瓶置于旋转蒸发仪上,并且然后使用油浴在120℃的温度下旋转加热。一旦观察到溶液澄清,就施加真空以去除溶剂。室温下,所得产物是不透明的蜡状材料(粒状)。
HMA比较实例5-2:以6/4wt/wt比率混合有Vi MQ和Vi-PDMS-Vi的5 wt%PE(无官能)(27132-123-F)
(A1)Vi MQ与(B1)Vi-PDMS333-Vi的60/40共混物共混有使用HMA比较实例5-1的制备方法以5%添加的Mn为1580g/mol的无官能聚乙烯。此混合物的组成是:57.0%(C1)Vi MQ+(B1)38.0%Vi-PDMS333-Vi+5.0%的无官能聚乙烯。所述产物在室温下为不透明的蜡状材料并且在120℃(油温)下为非常浑浊的粘性液体。
HMA比较实例5-3(27132-100A):
使用HMA比较实例5-1和5-2的程序制备(C1)Vi MQ与(B1) Vi-PDMS333-Vi的60/40共混物,除了省略SiH PE和非反应性聚乙烯之外。
HMA实例5-1(非反应性热熔胶)
以产生含5%PE的最终产物的量(与无溶剂的总固体相比计算为5%)添加Vi MQ(C1)/Vi-PDMS333-Vi(B1)与如上文参考实例31所描述制备的聚乙烯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PE–PDMS BCP)的60/40共混物。此混合物的组成是:57.0%(C1)Vi MQ+38.0%(B1)Vi-PDMS333-Vi+来自(A1)共聚物的聚乙烯嵌段的5.0%聚乙烯。在100mL圆底烧瓶中装入3.8g(C1)Vi MQ 溶液(2.85g固体)、(A1)1.8g BCP实例31,(B1)0.35g Vi-PDMS333-Vi和(D1)10.62g甲苯(30%固体)。将烧瓶置于油浴温度为120℃的旋转蒸发器上。一旦 (A1)共聚物溶解并且溶液澄清,就施加真空以去除溶剂。保持3-4mmHg的真空45分钟。产物在室温下为蜡(半透明/不透明,取决于厚度)并且在120℃(油温)下为半透明粘性液体。
HMA实例5-2(非反应性热熔胶)
以产生含2.5%Pe的最终产物的量(以无溶剂的总固体相比计算为2.5%) 添加(C1)Vi MQ/(B1)Vi-PDMS333-Vi与如上文参考实例31所描述制备的 (A1)聚乙烯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PE–PDMS BCP)的60/40共混物。
此混合物的组成是:57.0%(C1)Vi MQ+(B1)40.5wt%Vi-PDMS333-Vi +来自如上文参考实例31所描述制备的PE-PDMS BCP的2.5wt%PE。此样品的制备类似于HMA实例5-1,除了来自BCP的较低PE装入之外。所述产物在室温下为半透明蜡并且在120℃(油温)下为粘性液体(透明/轻微雾度)。
HMA实例5-3(非反应性热熔胶)
以产生含1.5%Pe的最终产物的量(以无溶剂的总固体相比计算为1.5%) 添加(C1)Vi MQ/(B1)Vi-PDMS333-Vi与如上文参考实例31所描述制备的 (A1)聚乙烯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PE–PDMS BCP)的60/40共混物。
此混合物的组成是:57.0%(C1)Vi MQ+(B1)41.5wt%Vi-PDMS333-Vi +来自参考实例31的嵌段共聚物的1.5wt%PE。此样品的制备类似于HMA实例5-1,除了较低SiH PE装入之外。所述产物在室温下为半透明蜡并且在120 ℃(油温)下为粘性液体(轻微雾度)。
下表3示出了分析如上文所述制备的HMA组合物的结果。比较实例表明,仅将均聚物PE共混并不能减少热熔胶成功用于电子设备组装过程中的某些应用所需的蠕变(HMA比较实例5-2)。通过将PE嵌段接枝到PDMS上,在与 PDMS和MQ树脂结合(共混)之前制备聚乙烯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物,可以保持所得热熔胶组合物的熔体粘度,同时显着降低所得胶的蠕变(HMA实例5-1)。应当注意,在所有情况下,可以保持低熔体动态粘度η*,这有益于热熔性分配应用。
表3:PE均聚物与PE-PDMS嵌段共聚物共混之间的比较;T跃迁是振荡流变学中从动态粘度η*跃迁开始获得的(2.5℃/min,从熔体进行1Hz冷却实验);T熔体是从20℃/min DSC加热实验获得的,呈熔融吸热的峰值温度形式; 25℃下的蠕变呈在100Pa下持续10,000秒后的剪切应变;η*是在120℃下在1 Hz下根据振荡剪切获得的值;HMA特性中指示的是最终应用中期望、不期望或中性的值
Figure GDA0003748174870000831
25℃下HMA比较实例5-2和比较实例5-3的蠕变值不足以用于某些电子装置过程组装应用。
在此实例6中,用如表4中汇总的特定嵌段共聚物(BCP实例)制备的另外的热熔胶组合物(HMA实例)。关于这些热熔胶组合物的具体细节,特别是嵌段共聚物的架构、在整个调配中使用的PE量以及其中混合共聚物的热熔调配基础在表5中给出。
表4:关于哪个热熔胶(HMA)实例使用哪个嵌段共聚物(BCP)实例(包含其架构)的细节
Figure GDA0003748174870000841
表5包含关于非反应性HMA组合物、另外的BCP架构和含有聚乙烯的 HMA组合物的详细结果。不希望受理论束缚,认为如果保持低蠕变,如<0.2,则可以获得热熔应用中的优选性能。这将允许电子装置制造商将HMA组合物施加到底物上,制备组合件并迅速获得足够的抗机械力,以允许开始下一工艺步骤。低熔体粘度(如在120℃下<50Pa.s,可替换地<20Pa.s)可能有助于实现薄的键合线并有助于使用精密分配技术(如喷射)。因此,这种低熔体粘度将使得能够生产不断收缩的电子装置,例如以用于窗口键合。关于热熔胶的工业应用,某些电子装置制造商希望在大约120℃下获得可挤出的熔体,而冷却到 80℃时粘度突然增加将有效地提供瞬时生坯强度,从而使胶迅速凝固。这将有助于降低组装操作的总拥有成本。如可以在表5中看出,如本文所述制备的大多数HMA组合物可以达到这些标准。PE装载相对较低的一些HMA组合物,例如PE%低于2.5%(HMA实例2和3、19和22)可用于其它应用。另外,如在表3的讨论中已经提到的,在本文测试的条件下,使用PE均聚物(即,未制备PE-PDMS嵌段共聚物)导致不太有效的蠕变降低。HMA实例4表明,在 5%下,PE均聚物不能提供足够的抗蠕变性,但是,在以足以提供5%PE的装载使用PE-PDMS嵌段共聚物的情况下,可以获得电子装置组装过程的足够的抗蠕变性。
表中关于性能优化的一些细节是通过突出期望(粗体、斜体和下划线)与中性条目进行的。
表5:嵌段共聚物组合物参数对可非湿固化热熔胶关键性能标准的影响,从振荡流变学中的动态粘度η*跃迁的开始获得的T跃迁(2.5℃,从熔体进行1 Hz冷却实验),其在10,000秒后以100Pa在25℃下蠕变为剪切应变,在120 ℃下从振荡剪切获得的1Hz下的η*;Mn:按Da计的数均分子量,表示嵌段共聚物结构;HMA特性中指示的是最终应用中期望、不期望 (带下划线的文本) 或中性的值
Figure GDA0003748174870000861
在上表5中,PDMS为DP为56的远螯乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷。
在本实例7中,
Figure GDA0003748174870000872
Figure GDA0003748174870000873
在以下可湿固化热熔胶(MC-HMA)实例中使用以下起始材料来制备热熔胶组合物。
·“(C2)甲氧基官能MQ树脂(参考9085160,Mw=20,000Da,含74.8%固体的二甲苯的NVC)是根据美国专利公开号2015/0376482通过使乙烯基官能聚有机硅酸盐MQ树脂与乙烯三甲氧基硅烷(ETM)反应制备的。ETM是具有一般化学式的FW=282.55g/mol(65%β形式和35%α形式)的异构体混合物
Figure GDA0003748174870000871
·“(B3)(OCH3)3-PDMS333-(OCH3)3是DP为333的三甲氧基封端的 PDMS(参考9084111)
“(B4)Vi-PDMS56-Vi是DP为56的远螯乙烯基封端的PDMS;参考8327406; FW=74.82g/mol Si;3.43mol%M(Vi);以及2181g/mol乙烯基。
·“单SiH封端的聚乙烯”:是在具有Mn为1037g/mol(B08294,1037g/mol) -2A5经水洗的式–SiMe2H的组的一端封端的聚乙烯
·甲苯–飞世尔科技(Fisher Scientific)ACS等级
·甲苯中卡斯特氏催化剂溶液
·“IBTMS”是异丁基三甲氧基硅烷。
·“TTBT”是四叔丁氧基钛酸酯。
MC-HMA实例7-1(可湿固化热熔胶):
首先,合成具有三甲氧基甲硅烷基官能度的聚乙烯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物,即其中主要组分是具有组合物PE–PDMS-ETM的二嵌段,其中PE和 PDMS嵌段的Mn分别为1037g/mol和4362g/mol。注意,PE-PDMS-ETM是指PE和PDMS之间的嵌段共聚物,其中通过与上述ETM混合物的氢化硅烷化反应使远螯乙烯基封端的PDMS的一个末端乙烯基端转化。此处使用的特定共聚物包含18%的PE。为了获得乙烯基封端的共聚物PE-PDMS-Vi,在1L圆底烧瓶中装入(B4)Vi-PDMS56-Vi远螯乙烯基封端的PDMS(63.00g,0.0289mol Vi),如上文在参考实例和甲苯中描述制备的Mn为1037g/mol(15.00g,0.0145 mol SiH)的单SiH Pe和甲苯(312.0g)。这相当于含20%固体的甲苯。将此反应混合物加热到100℃,然后加入卡斯特氏催化剂的甲苯溶液(0.65g的溶液,含有1200ppm Pt)。这按固体计总计为10ppm Pt。使用铝块加热器将温度设定为120℃以将反应混合物加热至内部温度100℃共持续3小时。2.5小时后使用红外光谱(IR)分析的样品表明反应已经完成。一旦合成PE-PDMS-Vi共聚物,则加入4.1g ETM混合物。之后,将反应混合物在~100℃下保持2.5小时。2小时时分析的样品的IR分析显示反应完成。接下来,将由此制备的三甲氧基甲硅烷基封端的PE-PDMS56-(OCH3)3共聚物共混到60/40比率的MQ树脂与PDMS 的共混物中。出于此目的,将46.9g的(B3)(OCH3)3-PDMS333-(OCH3)3聚合物 (DP为333的三甲氧基甲硅烷基封端的PDMS)溶解在嵌段共聚物溶液中。接下来,添加228.64g的含(C2)甲氧基官能聚有机硅酸盐MQ树脂的甲苯溶液 (具有171g的固体)。将此混合物置于油浴温度设定为120℃的旋转蒸发器上。施加轻微真空直到去除大部分溶剂,之后施加完全真空(1-2mmHg)持续2小时。此材料在此温度下为浑浊的粘性液体。此时,加入TTBT催化剂溶液。先前通过在氮气层下将小瓶装满13g的IBTMS和1g的TTBT通过混合来制备催化剂溶液。充分混合15分钟之后,将所得的HMA组合物趁热倒入300mL铝制药筒(通常用于热熔胶枪分配)中并用硅脂润滑的柱塞密封。
表6含有原型可湿固化的HMA组合物,所述组合物含有上述经过ETM转化的嵌段共聚物(MC-HMA实例1),如与不含聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物的HMA组合物对比。如美国专利9,862,867和美国专利公开2015/0376482 中所述制备这些比较HMA组合物。如从关于商用产品的数据可以看出,熔体粘度的降低(期望)通常会导致搭接剪切粘合强度的不期望的降低,这被用作固化间隔小于1500分钟的生坯强度和固化间隔为30240分钟(21天)的抗蠕变的度量。如上所述使用PE-PDMS-ETM嵌段共聚物制备的可湿固化HMA组合物在本实例中测试的条件下提供了降低的熔体粘度和提高的搭接剪切粘合强度两者的益处。
表6:可湿固化的原型MC-HMA实例1(27252-079),其含有5wt%的PE 对与56DPPDMS偶联并且在另一端用三甲氧基甲硅烷基部分封端的1037Mn PE的固体;湿固化之前的熔体粘度提供对热熔体的熔体可分散性的指示(较低数值是令人期望的),而搭接剪切粘合提供对生坯强度的指示(较高数值更好)
Figure GDA0003748174870000901
参考实例8
Figure GDA0003748174870000902
下面的反应和操纵使用烘箱干燥的玻璃器皿在干燥、充氮的手套箱(<1 ppm O2)中进行。
向玻璃小瓶中的三乙基硼(5.8mL,40mmol)加入硼烷二甲硫醚络合物(10 M溶液,2.0mL,20mmol)。将混合物在室温下搅拌1小时,然后在冰箱中冷却至-30℃。然后将小瓶从冰箱中取出,并且置入预先冷却至-30℃的铝块中。向小瓶中加入已预冷却至-30℃的7-辛烯基二甲基硅烷(10.02g,58.8mmol)。将混合物在室温下搅拌2小时,并且然后置于真空下持续30分钟。
将7.148g(30mmol)的混合物加入玻璃小瓶中。向小瓶中添加3.70g(30 mmol)的二乙基锌,并将混合物在环境温度下搅拌2小时。通过0.45μm的PTFE 过滤器过滤混合物,并且将滤液在环境温度下真空搅拌2小时,并且然后在60 ℃下真空搅拌2小时。通过0.45μm的PTFE过滤器过滤混合物,并向滤液中添加二乙基锌(1.23g,10mmol)。将混合物在环境温度下搅拌1小时,并且然后在环境温度下真空搅拌1小时,然后在60℃下真空搅拌2小时,并且然后在 100℃下真空搅拌3小时。将混合物冷却并通过0.45μm PTFE过滤器过滤,并且将无色滤液(5.08g)储存在–30℃下。1H NMR(400MHz,C6D6)δ4.15(9-tet, 3JHH=3.6Hz,SiH,2H),1.62(quin,3JHH=7.0Hz,ZnCH2CH2,4H),1.39(br,CH2, 20H),0.6(br m,SiCH2,4H),0.34(t,3JHH=7.6Hz,ZnCH2,4H),0.06(d,3JHH=3.7 Hz,SiCH3,12H).13C NMR(101MHz,C6D6)δ37.1、33.8、30.1、30.0、26.9、 24.9、16.4、14.6、–4.3。
参考实例9—用于参考实例的测试方法
1H NMR: 1H NMR光谱在环境温度下在Bruker AV-400光谱仪上记录。相对于TMS(0.00ppm),苯-d6中的1H NMR化学位移为7.16ppm(C6D5H)。
13C NMR:使用配备有布鲁克双DUL高温低温探针(CryoProbe)的Bruker 400MHz光谱仪收集聚合物的13C NMR光谱。聚合物样品是通过在10mm NMR 管中向0.2g聚合物中加入大约2.6g 50/50的含0.025M三乙酰丙酮酸铬(松弛剂)的四氯乙烷-d2/邻二氯苯的混合物制成。通过将试管和其内含物加热到150 ℃而使样品溶解并均质化。使用每数据文件320次扫描、7.3秒脉冲重复延迟在 120℃的样品温度下获取数据。
GC/MS:在配备有安捷伦科技公司(Agilent Technologies)5975惰性XL 质量选择检测器和Agilent Technologies毛细管柱(HP1MS,15m×0.25mm, 0.25微米)AgilentTechnologies 6890N系列气相色谱仪上以70eV执行使用电子撞击电离(EI)的关于以下的串联气相色谱/低分辨率质谱:
经编程方法:
烤箱平衡时间0.5分钟
50℃持续0分钟
然后25℃/min到200℃持续5分钟
运行时间11分钟
GPC:凝胶渗透色谱系统由聚合物实验室聚合物实验室(Polymer Laboratories)模型PL-210或聚合物实验室模型PL-220组成。柱和传送室在140 ℃下操作。使用三根聚合物实验室10微米混合B柱。溶剂是1,2,4三氯苯。以50毫升含200ppm丁基化羟基甲苯(BHT)的溶剂中0.1克聚合物的浓度制备样品。通过在160℃下轻微搅拌2小时来制备样品。所使用的注射体积为100 微升,并且流动速率为1.0ml/分钟。
GPC柱集的校准用21种“窄分子量分布聚苯乙烯标准物”执行,其分子量的范围在580到8,400,000,以6种“鸡尾酒式”混合物形式布置,其中个体分子量之间分离至少十倍。标准品购自聚合物实验室(什罗普郡,英国)。对于分子量等于或大于1,000,000,在50毫升溶剂中制备0.025克聚苯乙烯标准物,对于分子量小于1,000,000,在50毫升溶剂中制备0.05克聚苯乙烯标准物。将聚苯乙烯标准物在80℃下轻轻搅拌30分钟以溶解。首先运行窄标准品混合物并且按顺序降低最高分子量组分以使降解最小化。使用以下等式将聚苯乙烯标准峰分子量转化为聚乙烯分子量(如Williams和Ward,《聚合物科学杂志:聚合物快报(J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)):M聚乙烯=0.431(M聚苯乙烯)。使用 Viscotek TriSEC软件版本3.0进行聚乙烯当量分子量计算。
分子量:分子量是通过光学分析技术,包含去卷积的凝胶渗透色谱法与如由Rudin,A.,“聚合物表征的现代方法(Modern Methods of Polymer Characterization)”,John Wiley&Sons,纽约(1991)第103-112页所描述的低角度激光散射检测器(GPC-LALLS)确定的。
参考实例10
向250mL玻璃广口瓶中添加15.5g(2.71mmol,1当量)的SiH封端的聚(乙烯-共-辛烯)(通过1H-NMR,Mn 5731g/mol;通过GPC,Mn 4690g/mol, Mw 12.710g/mol,PDI 2.71,12.8mol%辛烯),并放入充氮手套箱中。然后,在所述聚烯烃的顶部上直接称5.46g(1.08mmol,0.4当量)的二乙烯基PDMS (Gelest DMS-V21,通过NMR,Mn 5038)。向广口瓶中添加125mL甲苯并加热到110℃以溶解。然后,将18.5mg的PtMe2COD(2mol%)作为固体添加到广口瓶中,并将澄清的无色溶液搅拌过夜。
在15小时之后,取出等分式样进行1H-NMR。基于聚烯烃和硅酮的化学计量,并将主要脂肪族峰积分到起始材料的已知值,计算出大约98%的转化率。通过NMR未检测到乙烯基或SiH基团。
将反应物冷却至温热的触感并倾入钢盘中以干燥过周末。收集到20.4g产物。高温液相色谱分析表明,样品含有<1.5wt%的硅酮,这与1H-NMR数据一致。三嵌段中65.1%聚烯烃。
参考实例11
向250mL广口瓶中添加9.1g(0.608mmol,1当量)的SiH封端的聚(乙烯-共-辛烯)(通过1H-NMR,Mn 14978g/mol;通过GPC,Mn:14246g/mol, Mw:32784,15.2mol%辛烯),并放入充氮手套箱中。然后,在此聚烯烃的顶部上直接称出4.16g(0.24mmol,0.4当量)的二乙烯基PDMS(DMS-V31, Gelest,通过NMR,Mn 17135g/mol)。将160mL的甲苯加入广口瓶中并加热到90℃以溶解。然后,将0.81mL(2mol%)的PtMe2COD催化剂于甲苯中的5mg/mL溶液添加到反应物中,并允许广口瓶在90℃下搅拌过夜。
在18小时之后,取出等分试样并干燥用于NMR。1H-NMR指示再也没有可观察到的SiH。基于聚烯烃和硅酮的化学计量,并将主要脂肪族峰积分到起始材料的已知值,计算出大约64%的转化率。可以观察到对应于乙烯基的0.29 个质子。
然后,将反应物冷却至温热的触感并从手套箱中取出。然后将广口瓶倾倒出到金属盘中,并在通风橱中干燥。然后,将盘置于真空烘箱中并在55℃下干燥过夜。分离出12.76g的总材料。高温液相色谱表明,样品为大约7.4wt%游离PDMS或大约37.2%三嵌段和47.6%二嵌段共聚物。三嵌段中63.6%聚烯烃。
工业适用性
与含有聚烯烃均聚物而不是聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物的对比热熔胶组合物相比,发现聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物为聚有机硅氧烷热熔胶组合物提供了性能益处。在不希望受到理论束缚的情况下,认为将聚烯烃接枝到聚二有机硅氧烷聚合物嵌段上能够使所得的共聚物具有到包括聚有机硅酸盐树脂和聚二有机硅氧烷聚合物的聚二有机硅氧烷热熔胶组合物中的优异分散性,从而增加提高刚度/模量的期望性能目标。分散的聚烯烃相的结晶被认为提供了类似于亚微米分散的颗粒或相如何增强复合物的增强作用。
认为作为聚乙烯相结晶的结果,在相对窄的5℃窗口内,在从热熔性分散温度冷却时,以足以提供相对低量的聚烯烃(如聚乙烯)(例如,最高且包含5%)向聚有机硅氧烷热熔胶组合物中添加聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物可以使粘度或模量增加超过一个数量级(与不含共聚物的相同聚有机硅氧烷热熔胶组合物相比)。与常规的聚有机硅氧烷热熔胶组合物相比,这是显著的改进,所述常规的聚有机硅氧烷热熔胶组合物随着温度降低展现出更逐渐的粘度或模量增加。
术语的定义和使用
所有量、比率和百分比均按重量计,除非说明书的上下文中另有说明。组合物中所有起始材料的量按重量计总计为100%。本发明的发明内容和摘要据此通过引用的形式并入。冠词“一个/种(a/an)”和“所述(the)”各自是指一个或多个,除非说明书的上下文中另有说明。范围的公开内容包含范围本身以及包含在其中的任何内容以及端点。例如,范围为1到20的公开内容不仅包含1到20的范围(包含端点),而且还分别包含1、2、3、4、6、10和20,以及包含在所述范围内的任何其它数字。此外,例如范围为1到20的公开内容包含例如1 到3、2到6、10到20和2到10的子集,以及所述范围中包含的任何其它子集。类似地,马库什(Markush)组的公开内容包含整个组以及其中包含的任何单个成员和子组。例如,马库什组氢原子、烷基、烯基或芳基的公开内容分别包含成员烷基;子组氢、烷基和芳基;子组氢和烷基;以及其中包含的任何其它各个成员和子组。
“元素周期表”是指CRC印刷公司(CRC Press,Inc.)1987年在《CRC化学和物理手册(the CRC Handbook of Chemistry and Physics)》,第68版中发布的元素周期表。对一个或多个族的任何提及意指使用用于对族进行编号的IUPAC 系统在此元素周期表中反映的一个或多个族。
术语“蠕变”是指静态负荷(恒定应力)下的剪切应变。抗蠕变(其中与不含聚烯烃-聚有机硅氧烷嵌段共聚物的常规聚有机硅氧烷组合物相比,根据本发明的热熔胶表现出的蠕变最小或较小)是令人期望的特性。
术语“包括(comprise)”和其衍生词(例如,包括(comprising)、包括(comprises))意指包含且并不旨在排除任何另外的组分、起始材料、步骤或程序的存在,无论其是否在本文中明确叙述。
术语“生坯强度”是指在热熔胶实现完全固化之前,在使反应性热熔胶组合物从分配温度冷却到较低温度时,固化和模量增加。令人期望的是,如本文所描述制备的热熔胶快速并且在少量冷却(例如,在冷却5℃后固化)后具有高生坯强度。
术语“烃基”意指仅含氢和碳原子的基团,包含支链或无支链的、饱和或不饱和的、环状或非环状基团。单价烃基包含烷基(包含环烷基)、烯基、二烯基、环烯基、环二烯基、芳基和炔基。
术语“着色剂”包含用于赋予从本文所描述的热熔胶组合物制备的热熔胶颜色的任何起始材料。
术语“远螯”是指反应性聚合物,并且意指反应性聚合物在链端具有反应性官能团,其中聚合物链端可以具有相同或不同的反应性官能团。如本文所使用的,(A)甲硅烷基封端的聚烯烃和(B)聚二有机硅氧烷中的一个、两个或无一个可以是远螯的。
在整个说明书中使用以下缩写。
表7—缩写。
Figure GDA0003748174870000991
Figure GDA0003748174870001001
本发明的实施例
在第一实施例中,热熔胶组合物可以具有非反应性,并且所述热熔胶将通过使所述热熔胶组合物从熔性分配温度冷却到较低温度而形成。在本实施例中,起始材料包括如上文所描述的(A)、(B)和(C),并且上文所描述的起始材料上的取代基(R基团)彼此不反应,并且(D)催化剂、(E)交联剂和(F)抑制剂通常不添加到非反应性热熔胶组合物中。
在第二实施例中,热熔胶组合物具有反应性并且包括起始材料(A)、(B)、 (C)和(D)。反应性热熔胶组合物通过冷却和固化两者来硬化。当热熔胶组合物具有反应性时,其可以进一步包括起始材料(E)交联剂。当热熔胶组合物是可氢化硅烷化反应固化的时,起始材料(D)包括上文所描述的氢化硅烷化反应催化剂。在可氢化硅烷化反应固化的热熔胶组合物中,在本实施例中,起始材料(A)、(B)和(C)中的一种或多种起始材料具有能够进行氢化硅烷化反应的末端脂肪族不饱和烃基。在本实施例中,(E)交联剂可以具有硅键合的氢原子。在本实施例中,可以添加(F)抑制剂以控制可氢化硅烷化反应固化的热熔胶组合物的固化速率。
当热熔胶组合物是可缩合反应固化的热熔胶组合物时,起始材料(D)包括缩合反应催化剂。在本实施例中,起始材料(A)、(B)和(C)中的一种或多种起始材料具有硅键合的可水解取代基。在本实施例中,可缩合反应固化的热熔胶组合物可以进一步包括(H)水分清除剂。
可替代地,热熔胶组合物可以是双固化组合物,例如,含有氢化硅烷化反应催化剂和缩合反应催化剂两者。

Claims (16)

1.一种热熔胶组合物,其包括:
(A)聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物,其中所述聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物包括单元式(I):
Figure FDA0003698037070000011
Figure FDA0003698037070000012
其中每个RL为独立选择的二价烃基,每个R1为独立选择的单价烃基,每个R3独立地选自氢原子和不含末端脂肪族不饱和性的单价烃基,每个R5为独立选择的氢封端的聚烯烃,每个R6为独立选择的二价聚烯烃,每个下标a独立地为1或2,每个下标b独立地为正数;下标w为0到2,下标x为0或正数,下标y为0或正数,下标z为0到2,量(w+y)≥1,量(x+z)≥1,条件是当下标w=0时,下标z>0,并且当下标z=0时,下标w>0;
(B)聚二有机硅氧烷;以及
(C)聚有机硅酸盐树脂。
2.根据权利要求1所述的热熔胶组合物,其中在单元式(I)中,下标w=1,下标x=0,下标y=0,并且下标z=1,并且(A)所述共聚物具有式(IV):
Figure FDA0003698037070000021
3.根据权利要求1所述的组合物,其中在单元式(I)中,下标w=2,下标z=0,下标x≥1,下标y≥0,并且所述共聚物具有式(V):
Figure FDA0003698037070000022
其中下标c≥0。
4.根据权利要求1所述的组合物,其中在单元式(I)中,下标z=2,下标w=0,下标x≥0,并且下标y≥1,并且所述共聚物具有式(VII):
Figure FDA0003698037070000023
其中下标d≥0。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的组合物,其中
(i)每个R5具有单元式H[(CH2CH2)t(CHR7CH2)u]g
(ii)每个R6有单元式[(CH2CH2)t(CHR7CH2)u]g;或
(iii)(i)和(ii)两者,其中下标t和u具有相对值,使得0<t≤1、0≤u<1,下标g≥1,并且每个R7为独立选择的2到20个碳原子的单价烃基。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的组合物,其中所述聚烯烃-聚二有机硅氧烷嵌段共聚物能够与(B)反应性聚二有机硅氧烷、(C)所述聚有机硅酸盐树脂或(B)和(C)两者反应。
7.根据权利要求1到4中任一项所述的组合物,其进一步包括另外的起始材料,所述另外的起始材料选自由以下组成的组:(D)催化剂、(E)交联剂、(F)抑制剂、(G)媒剂、(H)水分清除剂、(I)填充剂、(J)着色剂、(K)荧光增白剂、(L)腐蚀抑制剂、(M)热稳定剂以及(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)、(K)、(L)和(M)中的两种或更多种的组合。
8.根据权利要求7所述的组合物,其中满足条件(I)和(II)之一或两者,其中
条件(I)是存在(E)所述交联剂并且全部起始材料(A)或所述起始材料(A)的一部分能够与(E)所述交联剂反应;并且
条件(II)是存在(D)所述催化剂并且起始材料(A)、(B)和(C)中的至少两种具有反应性。
9.根据权利要求7所述的组合物,其中起始材料(B)和起始材料(C)中的至少一种起始材料包括硅键合的氢原子或末端脂肪族不饱和单价有机基团,并且起始材料(D)存在并且包括氢化硅烷化反应催化剂,条件是
当所有起始材料(A)、(B)和(C)都不含硅键合的氢原子时,则所述组合物进一步包括每分子具有两个或更多个硅键合的氢原子的SiH官能聚二有机硅氧烷作为交联剂(E);并且
当所有起始材料(A)、(B)和(C)都不含末端脂肪族不饱和单价有机基团时,则所述组合物进一步包括每分子具有两个或更多个末端脂肪族不饱和单价有机基团的聚二有机硅氧烷作为交联剂(E)。
10.根据权利要求9所述的组合物,其中起始材料(B)是包括以下单元式的聚二有机硅氧烷:(RM aaRM1 (3-aa)Si-O1/2)2(RM 2SiO2/2)bb,其中每个RM为独立选择的不含脂肪族不饱和性的单价烃基,每个RM1为具有末端脂肪族不饱和性的单价烃基,下标aa为0、1或2,并且下标bb>1。
11.根据权利要求9所述的组合物,其中起始材料(C)是包括单元式(RM2SiO1/2)cc(SiO4/2)dd的聚有机硅酸盐树脂,其中每个RM2为独立选择的单价烃基,下标cc>0,并且下标dd>0。
12.根据权利要求7所述的组合物,其中起始材料(B)包括能水解取代基,起始材料(C)包括能水解取代基,并且起始材料(D)存在并且包括能够催化起始材料(B)的所述能水解取代基和起始材料(C)的所述能水解取代基的反应的缩合反应催化剂。
13.根据权利要求12所述的组合物,其中起始材料(B)上的所述能水解取代基选自由以下组成的组:硅键合的氢原子、羟基和烃氧基;起始材料(C)上的所述能水解取代基选自由以下组成的组:硅键合的氢原子、羟基和烃氧基,条件是起始材料(A)、(B)和(C)中的至少一种起始材料具有羟基或烃氧基或两者作为能水解取代基。
14.根据权利要求12所述的组合物,其中起始材料(B)是包括以下单元式的聚二有机硅氧烷:(RM3 eeX(3-ee)Si-RD1 1/2)2(RM3SiO2/2)ff,其中每个RM3为独立选择的单价烃基,每个X为独立选择的能水解取代基,每个RD1独立地选自氧原子和二价烃基,下标ee为0或1,并且下标ff≥1。
15.根据权利要求12所述的组合物,其中起始材料(C)是包括单元式(RM4SiO1/2)gg(SiO4/2)hh的聚有机硅酸盐树脂,其中每个RM4独立地选自由单价烃基和能水解取代基组成的组,下标gg>0,并且下标hh>0。
16.根据权利要求1到4中任一项所述的组合物,其中按所述组合物中的所有起始材料的总重量计,起始材料(A)以至少0.1重量%的量存在。
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