ES2564420T3 - Composiciones de silicona, artículos y métodos de fabricación de tales composiciones de silicona - Google Patents

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Abstract

Una composición de silicona que comprende: un polialquilsiloxano y un promotor de reblandecimiento in situ, en donde el polialquilsiloxano comprende opcionalmente grupos funcionales vinilo, hidruro, y fenilo, en donde el promotor de reblandecimiento in situ incluye un silsesquioxano que contiene grupo vinilo, el silsesquioxano que contiene vinilo incluye unidades R'SiO3/2, en donde R' es un grupo vinilo, un grupo alquilo, un grupo fenilo, o cualquier combinación de los mismos, el promotor de reblandecimiento in situ opcionalmente incluye además unidades R2SiO2/2, unidades R3SiO1/2 y unidades SiO4/2, en donde R es un radical alquilo, radical fenilo, o cualquier combinación de los mismos, en donde la adición del promotor de reblandecimiento in situ disminuye la dureza Shore A de la composición curada de silicona en al menos un 35 %, en donde la composición curada de silicona tiene una dureza Shore A de menos de 40 cuando se mide siguiendo el procedimiento de la norma ASTM D-2240, y en donde la composición de silicona tiene una viscosidad mayor que 500 Pa·s cuando se mide en un reómetro rotacional ARES de TA Instrument a una frecuencia de 1 Hz y 25 °C.

Description

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DESCRIPCION
Composiciones de silicona, artfculos y metodos de fabricacion de tales composiciones de silicona Campo de la Tecnica
Esta descripcion, en general, se refiere a una composicion de silicona, a los artfculos hechos a partir de la composicion de silicona, y a los metodos para fabricar la composicion de silicona.
Antecedentes de la tecnica
Las composiciones curables de silicona se usan en una variedad de aplicaciones que van desde la industria del automovil a los dispositivos medicos. Las formulaciones comerciales tfpicas de composiciones de caucho de siliconas lfquidas (LSR, del ingles liquid silicone rubber) incluyen una mezcla de varios componentes de un polidiorganosiloxano que contiene vinilo, un polidiorganosiloxano que contiene hidrogeno, catalizador y material de carga. A menudo, la formulacion comercial es una formulacion de dos partes que se mezclan entre sf antes de su uso. Una vez que se mezcla la formulacion comercial, la composicion de silicona posteriormente se moldea o extrude, y se vulcaniza.
En muchos casos, se necesitan composiciones de silicona con baja dureza para diversas aplicaciones. En algunos casos, la formulacion de silicona se modifica para proporcionar una formulacion de silicona con una baja dureza. Normalmente, para reducir la dureza se usa un bajo porcentaje de material de carga de sflice, lo que conduce a una gran reduccion en la viscosidad de la formulacion. La formulacion de silicona de baja viscosidad resultante es diffcil de procesar en el equipo de fabricacion convencional de silicona. Ademas, los fabricantes de productos que usan tales formulaciones de silicona estan limitados en su capacidad de personalizar tales formulaciones para adaptarse mejor a un producto o proceso en particular. Como resultado, los fabricantes a menudo deben elegir entre la dureza deseada y la viscosidad deseada, sin opcion a tener ambas.
Como resultado, sena deseable una composicion de silicona mejorada y un metodo de fabricacion de composiciones de silicona.
El Documento de Patente de Numero WO 2007/045692 A1 se refiere a composiciones de caucho de siliconas que contienen un material de carga en forma de polvo para aumentar la resistencia al desgarro, en donde el material de carga en forma de polvo es un polidiorganosiloxano.
El Documento de Patente de los EE.UU. de Numero US 5.665.809 A se refiere a un metodo de fabricacion de formas de gel de silicona blanda, y a los artfculos derivados de las mismas. Los materiales de gel de silicona son mezclas de siliconas insaturadas con siliconas ricas en hidruros curables en presencia de un catalizador.
El Documento de Patente Europea de Numero EP 0 409 229 A2 se refiere a composiciones curables de caucho de siliconas que contienen un organopolisiloxano A que contiene al menos dos grupos alquenilo unidos al Si en una molecula, un organopolisiloxano B que contiene exactamente un grupo alquenilo unido al Si en una molecula, y un organopolisiloxano C que contiene al menos dos atomos de hidrogeno unidos al Si en una molecula.
Compendio de la invencion
El objeto de la presente invencion es una composicion de silicona como se define en la reivindicacion 1. Las reivindicaciones secundarias se refieren a las realizaciones particulares de la misma.
Un objeto adicional de la presente invencion es un metodo de fabricar una composicion de silicona como se define en la reivindicacion 9. Las reivindicaciones secundarias se refieren a las realizaciones particulares de la misma.
Un objeto adicional de la presente invencion es el uso como se define en la reivindicacion 15 de la composicion de silicona segun la presente invencion.
Segun la presente invencion, una composicion de silicona incluye un polialquilsiloxano y un promotor de reblandecimiento in situ. El polialquilsiloxano comprende opcionalmente grupos funcionales vinilo, hidruro, y fenilo. El promotor de reblandecimiento in situ incluye un silsesquioxano que contiene grupo vinilo. El silsesquioxano que contiene vinilo incluye unidades R'SiO3/2, en donde R' es un grupo vinilo, un grupo alquilo, un grupo fenilo, o cualquier combinacion de los mismos. El promotor de reblandecimiento in situ opcionalmente incluye ademas unidades R2SO2/2, unidades R3SiOi/2 y unidades SO4/2, en donde R es un radical alquilo, radical fenilo, o cualquier combinacion de los mismos. La adicion del promotor de reblandecimiento in situ disminuye la dureza Shore A de la composicion curada de silicona en al menos un 35 %. La composicion curada de silicona tiene una dureza Shore A de menos de 40 cuando se mide siguiendo el procedimiento de la norma ASTM D-2240, y la composicion de silicona tiene una viscosidad mayor que 500 Pas cuando se mide en un reometro rotacional ARES de TA Instrument a una frecuencia de 1 Hz y 25 °C.
Segun la presente invencion, un metodo de fabricacion de una composicion de silicona comprende mezclar una formulacion de silicona en un dispositivo de mezcla, y anadir un promotor de reblandecimiento in situ al dispositivo
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de mezcla. El promotor de reblandecimiento in situ incluye un silsesquioxano que contiene grupo vinilo. El silsesquioxano que contiene vinilo incluye unidades R'SiO3/2, en donde R' es un grupo vinilo, un grupo alquilo, un grupo fenilo, o cualquier combinacion de los mismos. El promotor de reblandecimiento in situ opcionalmente incluye ademas unidades R2SO2/2, unidades R3SO1/2 y unidades SiO4/2, en donde R es un radical alquilo, radical fenilo, o cualquier combinacion de los mismos. La adicion del promotor de reblandecimiento in situ disminuye la dureza Shore A de la formulacion curada de silicona en al menos un 35 %. La composicion curada de silicona tiene una dureza Shore A de menos de 40 cuando se mide siguiendo el procedimiento de la norma ASTM D-2240, y la composicion de silicona tiene una viscosidad mayor que 500 Pas cuando se mide en un reometro rotacional ARES de TA Instrument a una frecuencia de 1 Hz y 25 °C.
Ademas se describe en la presente invencion un artfculo que incluye una formulacion de silicona y un promotor de reblandecimiento in situ. La formulacion curada de silicona tiene una dureza Shore A, y el promotor de reblandecimiento in situ disminuye la dureza Shore A de la formulacion curada de silicona en al menos un 35 %.
Descripcion de la(s) realizacion(es)
Una composicion de silicona incluye una formulacion de silicona y un promotor de reblandecimiento in situ que incluye un silsesquioxano que contiene grupo vinilo. La incorporacion del promotor de reblandecimiento in situ en la formulacion de silicona proporciona una composicion de silicona que tiene una dureza deseable (Shore A). En particular, se puede logar una dureza deseable sin una perdida de viscosidad. La composicion de silicona se prepara tfpicamente mezclando homogeneamente el promotor de reblandecimiento in situ con la formulacion de silicona usando cualquier metodo de mezcla adecuado. "In situ" tal como se usa en la presente invencion se refiere a mezclar el promotor de reblandecimiento y la formulacion de silicona antes de la vulcanizacion del caucho de silicona.
La formulacion de silicona incluye un polialquilsiloxano, tal como polfmeros de silicona formados de un precursor, tales como dimetilsiloxano, dietilsiloxano, dipropilsiloxano, metiletilsiloxano, metilpropilsiloxano, o combinaciones de los mismos. En una realizacion particular, el polialquilsiloxano incluye un polidialquilsiloxano, tal como polidimetilsiloxano (PDMS, del ingles polydimethylsiloxano). En una realizacion particular, el polialquilsiloxano es un polidimetilsiloxano que contiene hidruro de silicona. En una realizacion adicional, el polialquilsiloxano es un polidimetilsiloxano que contiene vinilo. En otra realizacion adicional, el polfmero de silicona es una combinacion de un polidimetilsiloxano que contiene hidruro y un polidimetilsiloxano que contiene vinilo. En un ejemplo, el polfmero de silicona es no polar y esta libre de grupos funcionales fenilo. Alternativamente, el polfmero de silicona puede incluir grupos funcionales fenilo. Por ejemplo, el polfmero de silicona puede incluir fenilsilicona.
Tfpicamente, el polfmero de silicona en la formulacion de silicona es elastomero. Por ejemplo, la dureza (Shore A) de la formulacion curada de silicona antes de la adicion del promotor de reblandecimiento es menor que 80, tal como 1 a 70, 20 a 50, 30 a 50, 40 a 50, o 1 a 10.
La composicion de silicona incluye un promotor de reblandecimiento in situ que incluye un silsesquioxano que contiene vinilo. Por ejemplo, el silsesquioxano que contiene vinilo puede incluir unidades R'SiO3/2, en donde R' es un grupo vinilo, un grupo alquilo, un grupo alcoxi, un grupo fenilo, o cualquier combinacion de los mismos. Tfpicamente, el silsesquioxano tiene un contenido de vinilo de al menos 30,0 % en peso. En una realizacion, el grupo alquilo incluye un grupo hidrocarburo C1-6, tal como un grupo metilo, etilo o propilo. El promotor de reblandecimiento in situ puede incluir unidades R2SO2/2, unidades R3SO1/2 y unidades SO4/2, en donde R es un radical alquilo, radical fenilo, o cualquier combinacion de los mismos. En una realizacion, el silsesquioxano que contiene vinilo puede incluir prepolfmeros, monomeros, u oligomeros pre-hidrolizados de silsesquioxano.
Tfpicamente, la adicion del promotor de reblandecimiento in situ a la formulacion de silicona es detectable mediante resonancia magnetica nuclear (RMN). El espectro de RMN 29Si de la formulacion de silicona tiene tfpicamente dos grupos de picos distinguidos a aproximadamente -65 ppm a aproximadamente -67 ppm y aproximadamente -72 ppm a aproximadamente -75 ppm, que se corresponden con unidades ViSiO2/2 (OH) y unidades ViSiO3/2, respectivamente.
Ademas, el silsesquioxano puede tener propiedades deseables de procesamiento, tales como la viscosidad. En particular, la viscosidad puede proporcionar mejora en el procesamiento in situ, tal como durante la mezcla o extrusion de la formulacion de silicona. Por ejemplo, la viscosidad del silsesquioxano puede ser de 1,0 mm2/s (1,0 centistokes, cSt) a 8,0 mm2/s (8,0 cSt), tal como 2,0 mm2/s (2,0 cSt) a 4,0 mm2/s (4,0 cSt), o 3,0 mm2/s (3,0 cSt) a 7,0 mm2/s (7,0 cSt). En un ejemplo, la viscosidad del silsesquioxano puede ser de hasta 100,0 mm2/s (100,0 cSt), o incluso mayor que 100,0 mm2/s (100,0 cSt).
El promotor de reblandecimiento in situ esta presente en una cantidad eficaz para disminuir la dureza Shore A original de la formulacion curada de silicona. La adicion del promotor de reblandecimiento disminuye la dureza Shore A de la formulacion curada de silicona al menos un 35 %, tal como al menos 40 %, tal como al menos 50 %, al menos 75 %, o al menos 85 %. Despues de la adicion del promotor de reblandecimiento, la dureza Shore A de la composicion curada de silicona es menor que 40, y puede ser menor que 35, tal como menor que 30, tal como 1 a 30, 5 a 15, o 1 a 5. En una realizacion, una "cantidad eficaz" es de aproximadamente 0,1 % en peso a
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aproximadamente 5,0 % en peso, o aproximadamente 0,2 % en peso a 1,0 % en peso del peso total del poUmero de silicona.
Ademas de una dureza Shore A deseable, las composiciones de silicona, que incluyen el promotor de reblandecimiento in situ tienen propiedades ffsicas deseables, tales como la viscosidad. La viscosidad se determina a una temperatura de aproximadamente 25 °C. Por ejemplo, la composicion de silicona puede tener una viscosidad mayor que 500 Pas, tal como al menos 750 Pas, tal como al menos 1.000 Pas, al menos 1.100 Pas, o incluso al menos 10.000 Pas. En un ejemplo, la composicion de silicona puede tener una viscosidad de 500 Pas a 2.000 Pas, tal como 1.000 Pas a 1.500 Pas. Las realizaciones particulares de la composicion de silicona exhiben una combinacion deseable de dureza y viscosidad, tal como que exhiben una dureza Shore A (curada) de menos de 30 y una viscosidad mayor que 500 Pas. La adicion del promotor de reblandecimiento in situ proporciona una viscosidad deseable tal que la composicion de silicona es ffsicamente sustancial para una comoda manipulacion y uso.
La composicion de silicona puede incluir, ademas, un catalizador y otros aditivos opcionales. Aditivos ejemplares pueden incluir, individualmente o en combinacion, materiales de carga, inhibidores, colorantes, y pigmentos. En una realizacion, la formulacion de silicona es una formulacion de silicona catalizada con platino. Alternativamente, la formulacion de silicona puede ser una formulacion de silicona catalizada con peroxido. En otro ejemplo, la formulacion de silicona puede ser una combinacion de una formulacion de silicona catalizada con platino y catalizada con peroxido. La formulacion de silicona puede ser una formulacion vulcanizable a temperatura ambiente (RTV, del ingles room temperature vulcanizable) o un gel. En un ejemplo, la formulacion de silicona puede ser un gel de silicona sin ningun material de carga. En un ejemplo, la formulacion de silicona puede ser un caucho de silicona lfquida (LSR, liquido silicone rubber) o un caucho de goma de alta consistencia (HCR, del ingles high consistency rubber). En una realizacion particular, la formulacion de silicona es un LSR catalizado con platino. En una realizacion adicional, la formulacion de silicona es un LSR formado a partir de un sistema reactivo de dos partes. El caucho de silicona lfquida se puede procesar por cualquier metodo adecuado, tal como moldeo por compresion, sobremoldeo, moldeo por inyeccion de lfquido, o moldeo por transferencia.
La formulacion de silicona puede ser un polfmero de silicona convencional, preparado comercialmente. El polfmero de silicona preparado comercialmente incluye tfpicamente el polfmero no polar de silicona, un catalizador, un material de carga, y aditivos opcionales. "Convencional" como se usa en la presente invencion se refiere a un polfmero de silicona preparado comercialmente que esta libre de cualquier resto o aditivo que disminuya la dureza de la composicion. Las realizaciones particulares de LSR convencional, preparado comercialmente incluyen Rhodia Silbione® LSR 4330 de Rhodia Silicones de Ventura, CA.
En una realizacion ejemplar, un polfmero de silicona convencional, preparado comercialmente esta disponible como un sistema reactivo de dos partes. La Parte 1 incluye tfpicamente un polidialquilsiloxano que contiene vinilo, un material de carga, y el catalizador. La Parte 2 incluye tfpicamente un polidialquilsiloxano que contiene hidruro y, opcionalmente, un polidialquilsiloxano que contiene vinilo y otros aditivos. Se puede incluir un inhibidor de reaccion en la Parte 1 o en la Parte 2. Al mezclar la Parte 1 y la Parte 2 por cualquier metodo de mezcla adecuado se produce la formulacion de silicona.En una realizacion, el promotor de reblandecimiento in situ que incluye el silsesquioxano que contiene vinilo, se anade al sistema de dos partes mezclado o durante el proceso de mezcla del sistema de dos partes. Como se dijo anteriormente, el promotor de reblandecimiento in situ se anade al polfmero de silicona convencional, preparado comercialmente antes de la vulcanizacion. En una realizacion ejemplar, el sistema de dos partes y el promotor de reblandecimiento in situ se mezclan en un dispositivo de mezcla. En un ejemplo, el dispositivo de mezcla es un mezclador en una maquina de moldeo por inyeccion. En otro ejemplo, el dispositivo de mezcla es un mezclador, tal como un mezclador de masa, un mezclador Ross, un molino de dos rodillos, o un mezclador Brabender. En contraste con la adicion del promotor de reblandecimiento in situ durante o despues de la mezcla y antes de la vulcanizacion, las composiciones tfpicas de silicona de baja dureza que estan disponibles comercialmente incorporan un aditivo durante una fase anterior de la preparacion de la caucho de silicona. Tfpicamente, el aditivo se incorpora en el precursor mientras se prepara el polialquilsiloxano, y, a menudo, modifica la cadena del polialquilsiloxano.
Una vez que la composicion de silicona incluye el promotor de reblandecimiento in situ, la composicion de silicona se puede someter a un tratamiento de post-curado, tal como un tratamiento termico o curado por radiacion. El tratamiento termico se produce tfpicamente a una temperatura de aproximadamente 125 °C a aproximadamente 200 °C. En una realizacion, el tratamiento termico es a una temperatura de aproximadamente 150° C a aproximadamente 180 °C. Tfpicamente, el tratamiento termico se produce durante un penodo de tiempo de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 10 horas, tal como aproximadamente 10 minutos a aproximadamente 30 minutos, o alternativamente aproximadamente 1 hora a aproximadamente 4 horas.
En una realizacion, la reticulacion o el curado por radiacion se pueden realizar una vez que se forma la composicion de silicona. La radiacion puede ser eficaz para reticular la composicion de silicona. La reticulacion inter-capas de las moleculas del polfmero dentro de la composicion de silicona proporciona una composicion curada e imparte resistencia estructural a la composicion de silicona. En una realizacion particular, la radiacion puede ser radiacion electromagnetica ultravioleta con una longitud de onda entre 170 nm y 400 nm, tal como aproximadamente 170 nm a
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aproximadamente 220 nm. En un ejemplo, la reticulacion se puede ver afectada usando al menos radiacion de aproximadamente 120 J/cm2
En particular, las composiciones de silicona, que incluyen el promotor de reblandecimiento in situ y el proceso para la formulacion de una composicion de este tipo pueden producir ventajosamente elastomeros de silicona de baja dureza con las deseables propiedades ffsicas y mecanicas. Propiedades ffsicas ventajosas incluyen, por ejemplo, alargamiento a la rotura, resistencia a la traccion, o resistencia al desgarro mejoradas. El alargamiento a la rotura y la resistencia a la traccion se determinan usando un instrumento Instron segun los metodos de prueba de la norma ASTM D-412. Por ejemplo, la composicion de silicona puede exhibir un alargamiento a la rotura de al menos 600 %, tal como al menos 700 %, al menos 800 %, o incluso al menos 850 %. En una realizacion, la resistencia a la traccion de la composicion de silicona es menor que 6,9 MPa (1.000 psi), y, en particular, es menor que 3,45 MPa (500 psi), tal como menor que 2,76 MPa (400 psi). En una realizacion, la resistencia a la traccion de la composicion de silicona es de 0,69 a 3,45 MPa (100 psi a 500 psi), tal como 1,03 a 2,76 MPa (150 psi a 400 psi). Ademas, la composicion de silicona puede tener una resistencia al desgarro mayor que 0,35 kN/m (2 ppi), tal como al menos 5,25 kN/m (30 ppi), tal como al menos 8,76 kN/m (50 ppi), o incluso al menos 14,01 kN/m (80 ppi).
Son numerosas las aplicaciones para las composiciones de silicona. La composicion de silicona se puede usar para cualquier aplicacion o arffculo donde se desee una baja dureza. Por ejemplo, la composicion de silicona se puede usar para aplicaciones de microelectronica, tales como encapsular componentes microelectronicos; aplicaciones de absorcion de vibraciones, tales como amortiguacion de vibraciones; aplicaciones de insercion en calzado, tales como un sustituto de gel de silicona disponible en el mercado; aplicaciones de tacto suave, tales como para manija y asidero; y aplicaciones de proteccion, tales como para la absorcion de impactos.
Ejemplo 1
Este Ejemplo ilustra el proceso para sintetizar un promotor de reblandecimiento in-situ (ISP, del ingles in situ siftening promoter). Se mezcla una disolucion que incluye 200 gramos (g) de eter diefflico, 9,63 g (0,065 moles) de viniltrimetoxisilano (Sigma Aldrich) y 3,8 g (0,035 moles) de trimetilclorosilano (Sigma Aldrich) con 100 g de agua durante una hora en condiciones ambientales. Despues de la eliminacion de la capa acuosa, se lava la capa organica con agua destilada cuatro veces para proporcionar un pH neutro. El agua residual en la capa organica se elimina mediante sulfato de magnesio anhidro. Despues de evaporar el disolvente en un evaporador rotatorio se obtiene un ffquido viscoso (7,2 g).
Ejemplo 2
Este Ejemplo ilustra el proceso para preparar un LSR de baja dureza. Se preparan cinco formulaciones para un estudio de rendimiento. En concreto, se anaden tres silsesquioxanos que contienen vinilo a dos formulaciones comerciales de LSR. El primer silsesquioxano que contiene vinilo es el promotor de reblandecimiento in-situ discutido en el Ejemplo 1. Los otros dos silsesquioxanos que contienen vinilo estan comercialmente disponibles de Gelest. Los LSR de silicio son los productos de Rhodia Silibione® 4330 y 4305. En la Tabla 1 se ilustran los datos de las composiciones. Los silsesquioxanos que contienen vinilo se incorporan facilmente en los LSR durante la etapa de mezcla de las dos partes, usando una mezcladora de masa. El nivel de carga de aditivo es entre aproximadamente 0,5 % a 1 % en peso de LSR (ppcc, partes por cien partes de caucho).
Tabla 2. Formulaciones de Ejemplo
Matriz Aditivo % de aditivo (ppcc)
Composicion 1
Silbione 4330 Ejemplo 1 0,75
Composicion 2
Silbione 4330 VPE-005 1,0
Composicion 3
Silbione 4330 VEE-005 0,4
Composicion 4
Silbione 4330 VEE-005 0,5
Composicion 5
Silbione 4330 VEE-005 0,7
Composicion 6
Silbione 4305 VEE-005 0,3
Material de referencia 1
Silbione 4330 No disponible No disponible
Material de referencia 2
Silbione 4305 No disponible No disponible
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Ejemplo 3
Se evaluan las propiedades mecanicas de las seis composiciones y de los materiales de referencia comparativos. Las losas de prueba se moldean por compresion a 177 °C durante 5 minutos y se post-curan a 177 °C durante 4 horas. Las propiedades de traccion, tales como la resistencia a la traccion y el alargamiento a la rotura, se evaluan en un aparato Instron usando la norma ASTM D-412. Las pruebas de desgarro se realizan en un aparato Instron segun la norma ASTM D-624, y las medidas de dureza se llevan a cabo en un durometro de Shore A, siguiendo el procedimiento de la norma ASTm D-2240. Las medidas de viscosidad se realizan en un reometro rotacional ARES de TA Instrument a una frecuencia de 1 Hz y 25 °C. En la Tabla 3 se resumen los resultados.
Tabla 3. Propiedades de las Composiciones de Silicona
Dureza (Shore A) Resistencia a la Traccion MPa (psi) Alargamiento (%) Modulo a 200 % MPa (psi) Resistencia al Desgarro kN/m (ppi) Viscosidad (Pas)
Composicion 1
7 3,38 (490) 876 0,58 (84) 15,94 (91) 1.128
Composicion 2
7 2,19 (318) 820 0,21 (31) 11,73 (67) 1.042
Composicion 3
15 3,23 (468) 857 0,55 (80) 15,24 (87) —
Composicion 4
8 2,25 (326) 817 0,23 (34) 10,16 (58) 1.152
Composicion 5
5 1,35 (196) 630 0,39 (56) 5,78 (33) —
Composicion 6
1 0,95 (138) 819 0,14 (20) 0,40 (2.3) —
Material de referencia 1
32 7,65 (1110) 766 1,39 (202) 21,19 (121) 1.279
Material de referencia 2
6 2,39 (346) 868 0,26 (38) 8,58 (49) 35
El promotor de reblandecimiento in situ se usa para convertir los LSR convencionales en LSR de baja dureza. Como se observa con las composiciones 1 a 6, la suavidad del caucho resultante se puede controlar con la cantidad de promotor de reblandecimiento in situ. Los LSR de baja dureza resultantes tienen durezas Shore A que vanan de 1 a 15. La adicion de los promotores de reblandecimiento in situ a las Formulaciones 1 a 5 disminuye las durezas Shore A en al menos un 53 % en comparacion con el Material de Referencia 1. Ademas, las Formulaciones 1, 2 y 4 tienen viscosidades mayores que 1.000 Pa s. Comparado con el Material de Referencia 2, la adicion del promotor de reblandecimiento in situ a la Composicion 6 disminuye la dureza Shore A en un 83 %. Por lo tanto, los promotores de reblandecimiento in situ se pueden anadir a los lSr disponibles comercialmente para producir composiciones de silicona de baja dureza. Ademas, la adicion de los promotores de reblandecimiento in situ produce composiciones de silicona con viscosidades deseables y excelentes propiedades de manipulacion.
Ejemplo 4
Este Ejemplo ilustra el proceso para preparar un HCR de baja dureza. Se prepara una formulacion para un estudio de rendimiento. Espedficamente, se anade un silsesquioxano que contiene vinilo a una formulacion comercial de HCR como un promotor de reblandecimiento in-situ. El silsesquioxano que contiene vinilo es un material comercialmente disponible de Gelest. El HCR de silicona es producto de Momentive, Sanitech® 50. En la Tabla 4 se ilustran los datos de las Composiciones. Los silsesquioxanos que contienen vinilo se incorporan facilmente en los HCR durante la etapa de mezcla de las dos partes, usando un molino de dos rodillos. El nivel de carga de aditivo es 1 % en peso de HCR (ppcc, partes por cien partes de caucho.
Tabla 4. Formulaciones de Ejemplo
Matriz Aditivo % de aditivo (ppcc)
Composicion 7
Momentive Sanitech 50 VEE-005 1,0
Material de referencia 3
Momentive Sanitech 50 No disponible No disponible
Ejemplo 5
Se evaluan las propiedades mecanicas de la Composicion 7 y de los Materiales de Referencia. Las losas de prueba 5 se moldean por compresion a 177 °C durante 5 minutos y se post-curan a 177 °C durante 4 horas. Las propiedades de traccion, tales como la resistencia a la traccion y el alargamiento a la rotura, se evaluan en un aparato Instron usando la norma ASTM D-412. Las pruebas de desgarro se realizan en un aparato Instron segun la norma ASTM D- 624, y las medidas de dureza se llevan a cabo en un durometro de Shore A, siguiendo el procedimiento de la norma ASTM D-2240. Las medidas de viscosidad se realizan en un reometro rotacional ARES de TA Instrument a una 10 frecuencia de 1 Hz y 25 °C. En la Tabla 5 se resumen los resultados.
Tabla 5. Propiedades de las Composiciones de Silicona
Dureza (Shore A) Resistencia a la Traccion MPa (psi) Alargamiento (%) Modulo a 200 % MPa (psi) Resistencia al Desgarro kN/m (ppi) Viscosidad (Pas)
Composicion 7
35 8,25 (1196) 897 2,05 (298) 31,17 (178) 11.450
Material de referencia 3
57 1,92 (279) 810 2,81 (407) 35,55 (203) 12.698
El promotor de reblandecimiento in situ se usa para convertir los HCR convencionales en HCR de baja dureza. Como se observa con la Composicion 7 a, la suavidad del caucho resultante se puede controlar con la cantidad de 15 promotor de reblandecimiento in situ. Los HCR de baja dureza resultantes tienen durezas Shore A que vanan de 10 a 40. La adicion del promotor de reblandecimiento in situ a la Formulacion 7 disminuye las durezas Shore A en al menos un 38 % en comparacion con su matriz, el Material de Referencia 3. Ademas, la Formulacion 7 tiene una viscosidad similar al Material de Referencia 3 y se puede procesar de la misma manera. Por lo tanto, el promotor de reblandecimiento in situ se puede anadir a los HCR comercialmente disponibles para producir composiciones de 20 silicona de baja dureza. Ademas, la adicion del promotor de reblandecimiento in situ produce composiciones de silicona con viscosidades deseables y excelentes propiedades de manipulacion.
El tema descrito anteriormente se ha de considerar ilustrativo, y no restrictivo. Por lo tanto, en la maxima medida permitida por la ley, el alcance de la presente invencion se determinara por la interpretacion mas amplia admisible de las siguientes reivindicaciones, y no debera ser restringida o limitada por la anterior descripcion detallada.
25

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Una composicion de silicona que comprende:
    un polialquilsiloxano y un promotor de reblandecimiento in situ, en donde el polialquilsiloxano comprende opcionalmente grupos funcionales vinilo, hidruro, y fenilo, en donde el promotor de reblandecimiento in situ incluye un silsesquioxano que contiene grupo vinilo, el silsesquioxano que contiene vinilo incluye unidades R'SiO3/2, en donde R' es un grupo vinilo, un grupo alquilo, un grupo fenilo, o cualquier combinacion de los mismos, el promotor de reblandecimiento in situ opcionalmente incluye ademas unidades R2SO2/2, unidades R3SO1/2 y unidades SO4/2,
    en donde R es un radical alquilo, radical fenilo, o cualquier combinacion de los mismos, en donde la adicion del promotor de reblandecimiento in situ disminuye la dureza Shore A de la composicion curada de silicona en al menos un 35 %, en donde la composicion curada de silicona tiene una dureza Shore A de menos de 40 cuando se mide siguiendo el procedimiento de la norma ASTM D-2240, y en donde la composicion de silicona tiene una viscosidad mayor que 5O0 Pas cuando se mide en un reometro rotacional ARES de TA Instrument a una frecuencia de 1 Hz y 25 °C.
  2. 2. La composicion de silicona de la Reivindicacion 1, en donde el silsesquioxano tiene un contenido de vinilo de al menos 30,0 % en peso.
  3. 3. La composicion de silicona de la Reivindicacion 1, en donde el promotor de reblandecimiento in situ esta presente en una cantidad de 0,1 % en peso a 5,0 % en peso del peso total de la composicion de silicona.
  4. 4. La composicion de silicona de la Reivindicacion 1, que ademas comprende un catalizador y un material de carga.
  5. 5. La composicion de silicona de la Reivindicacion 1, en donde el polialquilsiloxano es un caucho de silicona lfquida (LSR) o un caucho de goma de alta consistencia (HCR).
  6. 6. La composicion de silicona de la Reivindicacion 1, en donde la composicion curada de silicona tiene un alargamiento a la rotura de al menos 600 %.
  7. 7. La composicion de silicona de la Reivindicacion 1, en donde la composicion curada de silicona tiene una resistencia a la traccion de 0,69 a 3,45 MPa (100 psi a 500 psi).
  8. 8. La composicion de silicona de la Reivindicacion 1, en donde la composicion curada de silicona tiene una resistencia al desgarro mayor que 0,35 kN/m (2 ppi).
  9. 9. Un metodo de preparar una composicion de silicona que comprende: mezclar una formulacion de silicona en un dispositivo de mezcla; y anadir un promotor de reblandecimiento in situ al dispositivo de mezcla, en donde el promotor de reblandecimiento in situ incluye un silsesquioxano que contiene grupo vinilo, el silsesquioxano que contiene vinilo incluye unidades R'SiO3/2, en donde R' es un grupo vinilo, un grupo alquilo, un grupo fenilo, o cualquier combinacion de los mismos, el promotor de reblandecimiento in situ opcionalmente incluye ademas unidades R2SiO2/2,unidades R3SO1/2, y unidades SiO4/2,en donde R es un radical alquilo, radical fenilo, o cualquier combinacion de los mismos, en donde la adicion del promotor de reblandecimiento in situ disminuye la dureza Shore A de la formulacion curada de silicona en al menos un 35 %, en donde la composicion curada de silicona tiene una dureza Shore A de menos de 40 cuando se mide siguiendo el procedimiento de la norma ASTM D-2240, y en donde la composicion de silicona tiene una viscosidad mayor que 500 Pas cuando se mide en un reometro rotacional ARES de TA Instrument a una frecuencia de 1 Hz y 25 °C.
  10. 10. El metodo de la Reivindicacion 9, que ademas comprende la etapa de vulcanizacion de dicha composicion de silicona.
  11. 11. El metodo de la Reivindicacion 9, en donde el silsesquioxano tiene un contenido de vinilo de al menos 30,0 % en peso.
  12. 12. El metodo de la Reivindicacion 9, en donde el promotor de adherencia se anade en una cantidad de 0,1 % en peso a 5,0 % en peso del peso total de la formulacion de silicona.
  13. 13. El metodo de la Reivindicacion 9, en donde la formulacion de silicona comprende al menos un polialquilsiloxano, en donde el polialquilsiloxano comprende opcionalmente grupos funcionales vinilo, hidruro, y fenilo.
  14. 14. El metodo de la Reivindicacion 13, en donde la formulacion de silicona comprende ademas un catalizador y un material de carga.
  15. 15. El uso de una composicion de silicona segun una de las Reivindicaciones 1 a 8 para aplicaciones de microelectronica, absorcion de vibraciones, aplicaciones para insercion en calzado, aplicaciones de tacto suave, y aplicaciones de proteccion.
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