由亲水化有机硅制成的管制造技术

本发明专利技术涉及一种用于生产由有机硅制成的件的工艺，其包括：(a)共混100重量份粘度高于106mPa.s的HCR有机硅基料与0.3至7重量份如0.5至5重量份包含疏水性聚二有机硅氧烷嵌段和亲水性聚(环氧乙烷)、聚(环氧丙烷)或环氧乙烷和环氧丙烷共聚物嵌段的两性共聚物直至获得HCR基料与两性共聚物的均匀共混物，(b)成型所得均匀共混物，和(c)通过加热或辐照固化所成型的共混物。本发明专利技术还涉及根据此工艺制造的件，特别是管，及包括这样的管的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于从可热固化HCR(高稠度橡胶)有机硅基料开始制造由亲水化有机硅制成的件、特别是管件的新工艺。本专利技术还涉及通过此工艺获得的件及其在液体输送系统中减少蛋白质的吸附和/或微生物的生长的用途。
技术介绍
饮料分配器，特别是自动咖啡机，包括用于输送热或冷液体食品的管。对于这些管，已知使用有机硅或聚有机硅氧烷，这样的材料以其长寿命、其柔韧性、其相对有限的成本、其高的化学惰性及其良好的耐高低温性而引人注目。然而，聚有机硅氧烷有着疏水的缺点，当需要使用它们用于意在输送包含蛋白质的液体如牛奶的管时这将是个问题。当在水性液体中的悬浮体或溶液中的蛋白质与疏水表面接触时，它们将被常常不可逆地吸附并难以、甚至不可能通过简单的冲洗移除。管被蛋白质膜的污染带来味道有害变化和细菌增殖的问题。已知通过引入聚二甲基硅氧烷-聚(乙二醇)(PDMS-PEG或PDMS-PEO)共聚物来降低液体有机硅(LSR)的疏水性，特别是以限制或防止蛋白质的吸附和随之而来的污染为目标。例如，专利US8053548描述了通过混合PDMS基料、交联剂和两性PDMS-PEO嵌段共聚物来制备亲水性有机硅。图3示出了接触角的减小与所加两性共聚物的量的函数关系。Yao等人标题为“HydrophilicPEO-PDMSformicrofluidicapplications”的论文也描述了PDMS片材的制备，其表面已通过两性PDMS-PEO嵌段共聚物的引入赋予了亲水性。在两种情况下，所用有机硅基料均为液体(LSR)类型。具体而言，在高温下固化(HTV，高温硫化)的有机硅通常分为两类：LSR(液体有机硅橡胶)大约为流体弹性体基料，其自由地流动或至少可被泵送。它们以双组分试剂盒的形式出售，所述双组分试剂盒包括由具有增强填料的低分子量单体或预聚物形成的弹性体基料(组分A)和通常基于铂的固化催化剂(组分B)，所述固化催化剂催化乙烯基官能团与氢甲硅烷基官能团之间的硅氢化反应。LSR通常用于复杂件的注塑。另一方面，HCR(高稠度橡胶)为非常高粘度的弹性体基料，所述粘度通常高于106mPa.s。它们通常以单组分组合物的形式出售，所述组合物包含包含乙烯基基团的高重量聚有机硅氧烷、增强填料和固化剂(过氧化物)。组合物的加热或辐照触发固化剂(自由基引发剂或光引发剂)的分解和乙烯基基团的聚合。然而，也存在通过铂催化硅氢化固化的双组分HCR。在上面提到的两个现有技术文件中，弹性体基料是双组分LSR类型的。这些树脂的弱到中等粘稠性质允许两性共聚物在交联之前迁移向件的表面，在这里，分子取向为使得其亲水部分转向表面，而PDMS部分锚固在PDMS基料的本体中。因此在两个上面提到的文件中提供了数十分钟、甚至数小时的通风期以便允许亲水化表面活性剂积聚在组合物的表面处。不幸的是，这样的液体基料对于有机硅管或异型元件的挤出是不适宜的。这是因为LSR的低粘度使得通过挤出来成型管或异型元件是困难的，所述管或异型元件应足够刚性以保持其形状直至交联阶段。此外，在两个上面提到的现有技术文件中，通风后，使LSR混合物在大约60℃至80℃的温度下固化不止一小时。在较低温度下这样长的加热对于挤出工艺来说也是不适宜的。就申请人公司所知，出于挤出工艺的目的向HCR中引入PDMS-PEO类型的两性共聚物迄今尚未见描述。这是因为本领域技术人员可能以为此类弹性体基料几乎固体的稠度将防止共聚物向挤出管的表面的迁移并且为获得显著的亲水化效应而需要的两性共聚物的量将因此而非常高。实际上，出于以下原因，引入高量(例如不止5重量％)的两性共聚物是不可取的：-其可能导致所生产的件的生产成本增高；-可能由此导致成品件的机械性能的劣化，例如杨氏模量和断裂伸长率降低；-交联阶段的持续时间将延长，这在挤出工艺情况下常常需要的高温(＞200℃)下可能带来两性共聚物的亲水部分的化学分解问题并可能大大降低生产线的总体速度。
技术实现思路
一种用于生产由有机硅制成的件的工艺包括共混100重量份粘度高于106mPa.s的HCR有机硅基料与0.3至7重量份如0.5至5重量份或甚至2至5重量份包含疏水性聚二有机硅氧烷嵌段和亲水性聚(环氧乙烷)、聚(环氧丙烷)或环氧乙烷和环氧丙烷共聚物嵌段的两性共聚物直至获得HCR基料与两性共聚物的均匀共混物，成型所得均匀共混物和固化所成型的共混物。具体实施方式在针对为挤出工艺的目的向HCR类型的有机硅中引入PDMS-PEG共聚物开展调查研究时，申请人公司惊奇地发现，与本领域技术人员认为的相反，使用相当有限的量的PDMS-PEG表面活性剂，由HCR制造的有机硅管上蛋白质的吸附可非常高效地减少。HCR中仅大约0.5％至3％的浓度的PDMS-PEG的使用使得在所有情况下均可以可观地减少吸附的蛋白质的量，不仅对于具有小于50°的低接触角的材料，而且对于具有大约70°、甚至高于90°的较高接触角的相对疏水的材料，情况都是这样。本专利技术因此基于可以减少、甚至抑制有机硅弹性体上蛋白质的吸附这一相当惊人的发现，该有机硅弹性体通过向HCR基料中引入相当小的量的PDMS-PEG共聚物直至获得均匀共混物、然后成型和快速固化该共混物而自HCR基料制造。相对于没有PDMS-PEG的相同材料，这样的亲水化弹性体上吸附的蛋白质的量将减少不止70％、甚至不止90％，即便在其中没有PDMS-PEG分子向表面迁移的先验可能的制造工艺情况下，例如在挤出工艺中。本专利技术的一个主题为一种用于生产由有机硅制成的件的工艺，其包括：(a)共混100重量份粘度高于106mPa.s的HCR有机硅基料与0.3至7重量份如0.5至5重量份或甚至1至3重量份包含疏水性聚二有机硅氧烷嵌段和亲水性聚(环氧乙烷)、聚(环氧丙烷)或环氧乙烷和环氧丙烷共聚物嵌段的两性共聚物直至获得HCR基料与两性共聚物的均匀共混物，(b)成型所得均匀共混物，和(c)固化所成型的共混物，如通过在120℃和225℃之间如150℃和200℃之间的温度下加热、通过用适宜的电磁辐射辐照(光致交联)或它们的组合。缩写HCR在有机硅领域中指高稠度橡胶或可热固化橡胶，而在本专利申请中指为聚二有机硅氧烷橡胶与至少一种增强填料(通常为气相法二氧化硅)的共混物的弹性体基料。橡胶的分子量和增强填料的分数使得在室温(25℃)下测得的基料粘度高于106mPa本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生产由有机硅制成的件的方法，所述方法包括：(a)共混100重量份粘度高于106mpa.s的HCR有机硅基料与0.3至7重量份如0.5至5重量份或甚至2至5重量份包含疏水性聚二有机硅氧烷嵌段和亲水性聚(环氧乙烷)、聚(环氧丙烷)或环氧乙烷和环氧丙烷共聚物嵌段的两性共聚物直至获得HCR基料与两性共聚物的均匀共混物，(b)成型所得均匀共混物，和(c)固化所成型的共混物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.07 FR 13597081.用于生产由有机硅制成的件的方法，所述方法包括：
(a)共混100重量份粘度高于106mpa.s的HCR有机硅基料与0.3至
7重量份如0.5至5重量份或甚至2至5重量份包含疏水性聚二有机硅氧
烷嵌段和亲水性聚(环氧乙烷)、聚(环氧丙烷)或环氧乙烷和环氧丙烷共聚物
嵌段的两性共聚物直至获得HCR基料与两性共聚物的均匀共混物，
(b)成型所得均匀共混物，和
(c)固化所成型的共混物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固化通过在120℃
和225℃之间如150℃和200℃之间的温度下加热、通过用适宜的电磁辐射
辐照或它们的组合进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述HCR有机硅
基料为：
-双组分基料，所述双组分基料包含具有乙烯基基团的聚二甲基硅氧
烷(VMQ)、具有氢甲硅烷基基团的交联剂和作为催化剂的铂。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述两性共
聚物在其聚二有机硅氧烷部分中包含能够与所述HCR有机硅基料反应的
反应性基团，其中所述反应性基团包括乙烯基、硅烷醇、烷氧基甲硅烷基、
氢甲硅烷基基团或它们的组合。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，阶段(b)
为异型元件的挤出阶段或包括异型元件的挤出阶段，其中所述异型元件包
括管。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，阶段(b)
为所得均匀共混物与热塑性或热固性有机聚合物的至少一种其它...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·勒塔耶尔，B·雅弗雷努，C·勒巴隆，
申请(专利权)人：法国圣戈班性能塑料公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR