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具有高吸水能力的加成交聯(lián)硅酮組合物的制作方法

文檔序號:11595788閱讀:218來源:國知局
本發(fā)明涉及在交聯(lián)后顯示高可逆吸水能力的可加成交聯(lián)的硅酮組合物、其制備和用途。在由固化的硅酮橡膠構(gòu)成的模制物或涂層的某些應(yīng)用中,重要的是,硅酮橡膠是親水的并且顯示可逆地吸收水的高能力。例如,當(dāng)穿戴由固化的硅酮橡膠構(gòu)成的呼吸面罩或服裝時,排出的空氣或汗液的水蒸氣不可能逸出并且這快速導(dǎo)致皮膚與固化的硅酮橡膠之間的冷凝和膜形成。這導(dǎo)致非常差的穿戴者舒適度,特別是經(jīng)長時期后。因此,長期以來一直需要提供可固化為硅酮橡膠的硅酮組合物,所述硅酮橡膠的表面是親水的并且具有用于可逆吸濕的高能力,也就是說,使所吸收的濕氣能夠釋放到周圍空氣中。期刊論文“effectofdifferentwater-solubleadditivesonwatersorptionintosiliconerubber”;carelliandg.dicolo,journalofpharmaceuticalsciences,vol.72,no.3,1983年3月作為一種解決方案提出了用添加劑乙二醇、甘油、聚乙二醇200、400和6000、聚山梨醇酯80和乳糖裝配硅酮組合物。然而,一個缺點在于這些添加劑例如容易從固化的硅酮橡膠中被洗出或滲出。因此,無法保證固化的硅酮橡膠的長期使用。因此,目的是提供硅酮組合物,其在固化后,具有親水性表面,并允許良好的或改進的可逆吸濕性,而不會洗出或滲出,并且進一步顯示出良好的機械和橡膠彈性性質(zhì)。令人驚訝地,通過根據(jù)本發(fā)明的可加成交聯(lián)的硅酮組合物實現(xiàn)了該目的,所述組合物包含(a)至少一種具有每個分子至少兩個烯基和在25℃下0.2到1000pa·s的粘度的聚有機硅氧烷,(b)至少一種sih官能交聯(lián)劑,(c)至少一種氫化硅烷化催化劑,(d)至少一種可水合的鹽,(e)至少一種填料。包含烯基的聚有機硅氧烷(a)優(yōu)選具有平均通式(1)的組成:r1xr2ysio(4-x-y)/2(1),其中r1是單價的、任選地經(jīng)鹵素或氰基取代的c1-c10烴殘基,其任選地通過有機二價基團鍵合到硅,包含脂肪族碳-碳多重鍵,r2是單價的、通過sic鍵合的任選地經(jīng)鹵素或氰基取代的c1-c10烴殘基,其不含脂肪族碳-碳多重鍵x是使得每個分子中存在至少兩個r1殘基的非負數(shù),并且y是使得(x+y)在1.8到2.5范圍內(nèi)的非負數(shù)。烯基r1易發(fā)生與sih官能交聯(lián)劑(b)的加成反應(yīng)。通常使用具有2到6個碳原子的烯基,如乙烯基、烯丙基、甲代烯丙基、1-丙烯基、5-己烯基、乙炔基、丁二烯基、己二烯基、環(huán)戊烯基、環(huán)戊二烯基、環(huán)己烯基,優(yōu)選乙烯基和烯丙基。烯基r1可以經(jīng)其鍵合到聚合物鏈的硅上的有機二價基團由例如氧基亞烷基單元(如通式(2)的那些)組成-(o)m[(ch2)no]o-(2),其中m具有0或1、特別是0的值,n具有1到4、特別是1或2的值,并且o具有1到20、特別是1到5的值。通式(2)的氧基亞烷基單元鍵合到硅原子的左側(cè)。殘基r1可在聚合物鏈的任何位置處、特別是在末端硅原子處鍵合。未經(jīng)取代的殘基r2的實例是烷基殘基,如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、新戊基或叔戊基殘基、己基殘基如正己基殘基、庚基殘基如正庚基殘基、辛基殘基如正辛基殘基和異辛基殘基如2,2,4-三甲基戊基殘基、壬基殘基如正壬基殘基、癸基殘基如正癸基殘基;烯基殘基,如乙烯基、烯丙基、n-5-己烯基、4-乙烯基環(huán)己基和3-降冰片烯基殘基;環(huán)烷基殘基,如環(huán)戊基、環(huán)己基、4-乙基環(huán)己基或環(huán)庚基殘基、降冰片基殘基和甲基環(huán)己基殘基;芳基殘基,如苯基、聯(lián)苯基或萘基殘基;烷芳基殘基,如鄰-、間-、對-甲苯基殘基和乙基苯基殘基;芳烷基殘基,如苯甲基殘基、α-苯基乙基殘基和β-苯基乙基殘基。經(jīng)取代的烴殘基如r2殘基的實例是鹵代烴,如氯甲基、3-氯丙基、3-溴丙基、3,3,3-三氟丙基和5,5,5,4,4,3,3-七氟戊基殘基以及氯苯基、二氯苯基和三氟甲苯基殘基。r2優(yōu)選具有1到6個碳原子。特別優(yōu)選甲基和苯基。組分(a)還可以是包含不同烯基的聚有機硅氧烷的混合物,所述聚有機硅氧烷例如在烯基的含量、烯基的類型或在結(jié)構(gòu)上不同。包含烯基的聚有機硅氧烷(a)的結(jié)構(gòu)可以是直鏈的、環(huán)狀的或還是支鏈的。產(chǎn)生支鏈聚有機硅氧烷的三-和/或四官能單元的含量通常非常低,優(yōu)選地最多20mol%且特別地最多0.1mol%。特別優(yōu)選使用包含乙烯基的聚二甲基硅氧烷,其分子對應(yīng)于通式(3):(vime2sio1/2)2(vimesio)p(me2sio)q(3),其中非負整數(shù)p和q滿足以下關(guān)系:p≥0,50<(p+q)<20000,優(yōu)選200<(p+q)<1000,且0<(p+1)/(p+q)<0.2。特別是,p=0。聚有機硅氧烷(a)在25℃下的粘度優(yōu)選0.5到500pa·s,特別是1到200pa·s,尤其優(yōu)選1到100pa·s。每個分子包含至少兩個sih官能團的有機硅化合物(b)優(yōu)選具有平均通式(4)的組成har3bsio(4-a-b)/2(4),其中r3是通過si-c鍵合的單價的、任選地經(jīng)鹵素或氰基取代的c1-c18-烴殘基,其不含脂肪族碳-碳多重鍵,并且a和b是非負整數(shù),條件是0.5<(a+b)<3.0且0<a<2,并且每個分子存在至少兩個鍵合到硅的氫原子。r3的實例是針對r2所指定的殘基。r3優(yōu)選具有1到6個碳原子。特別優(yōu)選甲基和苯基。優(yōu)選使用每個分子包含三個或更多個sih鍵的有機硅化合物(b)。當(dāng)使用每個分子只具有兩個sih鍵的有機硅化合物(b)時,建議使用每個分子具有至少三個烯基的聚有機硅氧烷(a)。排他地指代直接鍵合到硅原子的氫原子的有機硅化合物(b)的氫含量優(yōu)選在0.002重量%到1.7重量%氫、優(yōu)選0.1重量%到1.7重量%氫的范圍內(nèi)。有機硅化合物(b)優(yōu)選每個分子包含至少3個且最多600個硅原子。優(yōu)選使用每個分子包含4到200個硅原子的有機硅化合物(b)。有機硅化合物(b)的結(jié)構(gòu)可以是直鏈的、支鏈的、環(huán)狀的或網(wǎng)狀的。特別優(yōu)選的有機硅化合物(b)是通式(5)的直鏈聚有機硅氧烷(hr42sio1/2)c(r43sio1/2)d(hr4sio2/2)e(r42sio2/2)f(5),其中r4具有r3的定義,并且非負整數(shù)c、d、e和f滿足以下關(guān)系:(c+d)=2,(c+e)>2,5<(e+f)<200且1<e/(e+f)<0.1。sih官能有機硅化合物(b)優(yōu)選以使得sih基團與烯基的摩爾比為0.5到5、特別是1.0到3.0的量存在于可交聯(lián)的硅酮組合物中。所有已知的催化劑均可以用作氫化硅烷化催化劑(c),其催化加成交聯(lián)硅酮混合物的交聯(lián)期間發(fā)生的氫化硅烷化反應(yīng)。所用的氫化硅烷化催化劑(c)特別是選自鉑、銠、鈀、釕和銥的金屬和它們的化合物。優(yōu)選使用鉑和鉑化合物。特別優(yōu)選那些可溶于聚有機硅氧烷中的鉑化合物。所用的可溶性鉑化合物可以例如是式(ptcl2烯烴)2和h(ptcl3烯烴)的鉑-烯烴絡(luò)合物,其中優(yōu)選使用具有2到8個碳原子的烯烴,如乙烯、丙烯、丁烯的異構(gòu)物和辛烯,或具有5到7個碳原子的環(huán)烯烴,如環(huán)戊烯、環(huán)己烯和環(huán)庚烯。其它可溶性鉑催化劑是式(ptcl2c3h6)2的鉑-環(huán)丙烷絡(luò)合物、六氯鉑酸與醇、醚和醛或其混合物的反應(yīng)產(chǎn)物或在碳酸氫鈉存在下在乙醇溶液中六氯鉑酸與甲基乙烯基環(huán)四硅氧烷的反應(yīng)產(chǎn)物。特別優(yōu)選鉑與乙烯基硅氧烷如對稱二乙烯基四甲基二硅氧烷(symdivinyltetramethyldisiloxane)的絡(luò)合物。同樣高度合適的是描述于ep1077226a1和ep0994159a1中的鉑化合物,所述專利的相關(guān)公開內(nèi)容也意在是本申請的主題。氫化硅烷化催化劑(c)可以以任何期望形式使用,例如,還以含有氫化硅烷化催化劑的微膠囊或聚有機硅氧烷粒子形式使用,如ep1006147a1中所述,所述專利的相關(guān)公開內(nèi)容也意在是本申請的主題。氫化硅烷化催化劑(c)的含量優(yōu)選被選擇為使得可加成交聯(lián)的硅酮混合物(s)具有0.1到200重量ppm、特別是0.5到40重量ppm的pt含量。術(shù)語“可水合的鹽(d)”表示該鹽呈它可以通過水合吸收額外的水的狀態(tài)。也就是說,該鹽是以其無水形式或以部分水合形式被使用。水合鹽優(yōu)選是微?;蚍勰钚再|(zhì),并且可以是例如堿金屬/堿土金屬的碳酸鹽、碳酸氫鹽、(多)磷酸鹽、檸檬酸鹽(無水)或硫酸鹽(無水)。還可以使用兩種或更多種可水合化合物的混合物。為了與人皮膚直接接觸使用,應(yīng)當(dāng)只使用沒有健康風(fēng)險的可水合鹽(d)。因此,(d)優(yōu)選是無水硫酸鈉或無水硫酸鎂或其混合物。優(yōu)選使用1重量%到30重量%的(d)。特別優(yōu)選5重量%到25重量%,非常特別優(yōu)選10重量%到20重量%。根據(jù)本發(fā)明的可加成交聯(lián)的硅酮組合物另外包含至少一種填料(e)作為其它組分。具有高達50m2/g的bet表面積的非強化填料(e)是例如石英、硅藻土、硅酸鈣、硅酸鋯、沸石、金屬氧化物粉末(如氧化鋁、氧化鈦、氧化鐵或氧化鋅和/或其混合氧化物)、硫酸鋇、碳酸鈣、石膏、氮化硅、碳化硅、氮化硼、玻璃粉末和塑料粉末。強化填料,也就是說具有至少50m2/g、特別是100到400m2/g的bet表面積的填料是例如煅制二氧化硅、沉淀二氧化硅、氫氧化鋁、碳黑(如爐黑和乙炔黑)和高bet表面積的混合的硅-鋁氧化物。所述填料(e)可以例如通過用有機硅烷、硅氮烷或有機硅氧烷處理或通過將羥基醚化為烷氧基而被疏水化??梢允褂靡环N類型的填料(e),或也可使用至少兩種填料(e)的混合物。根據(jù)本發(fā)明的硅酮組合物包含優(yōu)選至少3重量%、特別優(yōu)選至少5重量%、更優(yōu)選至少10重量%且最多50重量%比例的填料(e)。根據(jù)本發(fā)明的硅酮組合物可以任選地包含0重量%到70重量%、優(yōu)選0.0001重量%到40重量%比例的可能添加劑作為其它組分(f)。這些添加劑可以是例如不同于聚硅氧烷(a)和(b)的樹脂性聚有機硅氧烷、分散劑、溶劑、增粘劑、顏料、染料、增塑劑、有機聚合物、熱穩(wěn)定劑和抑制劑。這些包括添加劑如染料和顏料。此外,觸變性組分如高度分散的二氧化硅或其它商業(yè)的觸變添加劑可以作為一種組分存在。作為改進交聯(lián)的其它組分(f),還可以存在優(yōu)選最多0.5重量%、特別優(yōu)選最多0.3重量%、特別是<0.1重量%的過氧化物。還可以存在其它添加劑,其特定地用于調(diào)節(jié)交聯(lián)組合物的處理時間、起始溫度和交聯(lián)速率。這些抑制劑和穩(wěn)定劑是交聯(lián)組合物的領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的。本發(fā)明進一步涉及用于制備根據(jù)本發(fā)明的可加成交聯(lián)的硅酮組合物的方法、用于制備根據(jù)本發(fā)明的硅酮組合物的交聯(lián)的硅酮橡膠的方法以及由此可獲得的硅酮橡膠模制物或硅酮橡膠涂層。優(yōu)選通過混合組分(a)和(d)和(e)以及任選存在的(f)來實施根據(jù)本發(fā)明的硅酮組合物的制備或復(fù)合。根據(jù)本發(fā)明的組合物可以制備為單組分、雙組分或多組分組合物。在添加交聯(lián)劑(b)和氫化硅烷化催化劑(c)后,優(yōu)選通過加熱,優(yōu)選在30到250℃,優(yōu)選在至少50℃,更優(yōu)選在至少100℃,優(yōu)選在150-210℃實施交聯(lián)。由此獲得的根據(jù)本發(fā)明的硅酮橡膠具有以下優(yōu)點:它們具有令人驚訝地高的吸水性和組分(d)在交聯(lián)的硅酮橡膠中的良好持久性(很少或沒有洗出或滲出)并且還顯示非常良好的吸水可逆性。由此獲得的根據(jù)本發(fā)明的硅酮橡膠可以用作模制物,例如,呼吸面罩、服裝、室內(nèi)裝飾品(upholstery)或家具。例如,在纖維或織物上使用由此獲得的根據(jù)本發(fā)明的硅酮橡膠涂層。根據(jù)本發(fā)明的固化的硅酮橡膠的又一可能用途是它們作為可再次使用的干燥劑的用途,所述干燥劑例如呈顆?;驁F粒形式。以上式中的所有符號均相互獨立地被定義。硅原子在所有式中均為四價。根據(jù)本發(fā)明的硅酮組合物的所有組分的總和合計達100重量%。粘度是在25℃和1013hpa的標準壓力下測定的。合適的方法是根據(jù)dineniso3219的旋轉(zhuǎn)粘度計程序。實施例:在下述實施例中,除非另有說明,否則所有的份數(shù)和百分比均以重量計。除非另有說明,否則在周圍大氣的壓力下,也就是說在約1013hpa下,并且在室溫下,也就是說在約25℃下,或在沒有額外加熱或冷卻的情況下在室溫下基于組合反應(yīng)物所產(chǎn)生的溫度下,進行以下實施例。以下所有的粘度數(shù)據(jù)都是指25℃的溫度。以下實施例說明本發(fā)明,但不限于此。使用以下縮寫:sec.秒min.分鐘rpm轉(zhuǎn)/分鐘是商購自wackerchemieag,munich的加成交聯(lián)雙組分(2k)硅酮組合物。無水硫酸鈉和無水硫酸鎂購自merckkgaa,darmstadt。實施例1在每種情況下將9g(5重量%)無水硫酸鈉與85.5g3003/40a和b組分一起稱量并且使用表1中所示的程序在來自hauschild的speedmixertmdac400fvz上均質(zhì)化:表15sec.2500rpm5sec.800rpm10sec.2500rpm5sec.800rpm10sec.2500rpm該程序連續(xù)被使用5次用于樣品的最佳均質(zhì)化,在每次之間,使用刮刀從混合容器的側(cè)面和底部將混合物分散。在來自collin的p300p/m實驗室用壓制機中將所述混合物在165℃和380n/cm2的壓力下硫化5min。將硫化樣品在軟化水中儲存a)8小時和b)700小時。用紙巾干燥后的重量增加是a)4.1%和b)39.2%。實施例2重復(fù)實施例1的程序,不同之處在于,在每種情況下將18g(10重量%)無水硫酸鈉與81g3003/40a和b組分均質(zhì)化。然后如實施例1中所述將所述混合物硫化并且將硫化樣品在軟化水中儲存a)8小時和b)700小時。干燥后的重量增加是a)4.5%和b)78.4%。實施例3重復(fù)實施例1的程序,不同之處在于,在每種情況下將27g(15重量%)無水硫酸鈉與76.5g3003/40a和b組分均質(zhì)化。然后如實施例1中所述將所述混合物硫化并且將硫化樣品在軟化水中儲存a)8小時和b)700小時。干燥后的重量增加是a)5.3%和b)171.4%。實施例4重復(fù)實施例1的程序,不同之處在于,在每種情況下將9g(5重量%)無水硫酸鎂與85.5g3003/40a和b組分均質(zhì)化。然后如實施例1中所述將所述混合物硫化并且將硫化樣品在軟化水中儲存a)8小時和b)700小時。干燥后的重量增加是a)4.0%和b)43.8%。實施例5重復(fù)實施例1的程序,不同之處在于,在每種情況下將18g(10重量%)無水硫酸鎂與81g3003/40a和b組分均質(zhì)化。然后如實施例1中所述將所述混合物硫化并且將硫化樣品在軟化水中儲存a)8小時和b)700小時。干燥后的重量增加是a)4.6%和b)54.7%。比較實施例1(非本發(fā)明)重復(fù)實施例1的程序,不同之處在于,在每種情況下將18g(10重量%)玉米淀粉與81g3003/40a和b組分均質(zhì)化。然后如實施例1中所述將所述混合物硫化并且將硫化樣品在軟化水中儲存a)8小時和b)700小時。干燥后的重量增加是a)0.8%和b)2.8%。比較實施例2(非本發(fā)明)重復(fù)實施例1的程序,不同之處在于,在每種情況下將18g(10重量%)明膠與81g3003/40a和b組分均質(zhì)化。然后如實施例1中所述將所述混合物硫化并且將硫化樣品在軟化水中儲存a)8小時和b)700小時。干燥后的重量增加是a)2.9%和b)16.6%。當(dāng)前第1頁12
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