两部分可固化液体有机硅橡胶组合物制造技术

本发明专利技术提供了一种两部分可固化液体有机硅橡胶组合物，其中第一液体组合物和第二液体组合物在混合时得到可固化液体有机硅橡胶组合物，其在被固化时产生具有根据ASTM D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】两部分可固化液体有机硅橡胶组合物
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是专利合作条约下的国际申请，要求于2019年7月1日提交的美国临时申请第62/869,488号的优先权，其内容通过引用整体并入本文。


[0003]本专利技术涉及新的可加成固化的液体有机硅组合物，其被固化时产生具有非常高的断裂伸长率性能(从800％至超过2000％)和高拉伸强度的有机硅弹性体。本专利技术还涉及新的可加成固化的液体有机硅组合物，其被固化时产生具有非常高的断裂伸长率性能(从800％至超过2000％)、高拉伸强度和高耐用性的有机硅弹性体。

技术介绍

[0004]有机硅弹性体具有优异的耐热性、耐寒性、硬度、物理强度、耐用性和安全性，并且因此可被用在各种各样的应用中，所述应用包括医疗材料。近年来，柔性聚合物对于许多影响日常生活的应用来说变得越来越重要，所述应用包括可穿戴设备、柔性显示器和用于监测生理信号的设备。
[0005]特别是，医疗设备中使用的有机硅弹性体不断扩展为具有更复杂的形状和性能要求。实际上，这种固化的有机硅材料的物理性能使得其潜在地适用于以下应用：所述应用不仅需要柔性和强度，而且还能够被成形为复杂形状并经受高温和消毒而不变形。
[0006]对大应变变形提供弹性响应的可伸缩电子器件和光电子器件也正在兴起，并在许多新应用中引起了极大的兴趣，例如人造电子皮肤(e
‑
skin)、表皮/生物医疗设备(微流体)、生物识别镜片、电子眼、可穿戴光伏、智能服装、医疗诊断、运动服、可弯曲显示器、软手术工具和身体传感器网络。此类设备的成指数使用预期将在未来十年引发“物联网”(IoT)革命。IoT和可穿戴设备的这种增长催生了对小型、轻便、机械柔性和低功耗的电子和传感器系统的需求。这些系统还必须能够符合它们必须在其中操作的环境的形状并在其中存活。
[0007]实际上，由有机硅弹性体制成的一次性配件或者医疗和电子设备的许多应用都会使部件承受循环力或应力。循环的频率、应力和应变取决于使用和施加的重量或负荷。医疗领域中的一些实例包括蠕动药物输送泵中的管道、止回阀、心肺复苏器以及隔膜和假体吸盘(用于肢体连接)。
[0008]柔性性能可容易地获得。另一方面，可伸缩性代表了一种更具挑战性的力学类型，其中系统必须适应通常为任意形式的大应变变形，不仅包括弯曲，还包括扭曲、伸缩、压缩等。
[0009]断裂伸长率是材料在断裂前将达到的长度增加百分比。这个数字以百分比形式显示，通常使用标准测试方法ASTM D412进行测量。当结合良好的拉伸强度时，较高的百分比通常表示质量更好的材料。
[0010]对于在医疗和电子设备中使用的有机硅弹性体来说耐用性也是有利的。耐用性可
通过拉伸弹性体并确定弹性体是否耐受伸长而不断裂来确定。耐用性也可以通过测量弹性体在拉伸后保持其形状的程度来确定。
[0011]材料合成和结构设计是可伸缩设备组件开发的核心。由于其分子结构的原因，使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为前体的有机硅弹性体已被广泛使用。由双组分有机硅体系(凝胶、RTV、LSR、HCR)形成有机硅弹性体的方法在本领域中已广为人知。基于“加成”或氢化硅烷化固化的典型双组分体系由第一部分和第二部分组成，第一部分包含乙烯基官能的基础聚合物、催化剂和任选的增强剂，第二部分典型地包含相同的乙烯基官能的基础聚合物和氢化物官能的交联性聚合物。当两部分混合在一起时，交联反应开始并形成弹性体。然后生成涉及聚合物缠结和共价(化学)交联的三维(3D)网络。
[0012]已经多次表明，在可固化有机硅组合物中涉及任何种类的交联剂(带有Si
‑
烯基和/或SiH官能团的多官能线性聚合物或树脂)会负面地改变固化的有机硅弹性体的断裂伸长率值(较低的可伸缩性)。通常，硬度和拉伸强度会增加，但固化的有机硅材料会变得更脆且柔性更差。
[0013]Dow Corning Toray(WO 2013/137473)描述了加成反应可固化的有机硅弹性体，其具有500％或更高的断裂伸长率，40或更高的JIS
‑
A硬度以及7.0Mpa或更高的拉伸强度。这些有机硅弹性体包含(A1)仅在分子末端具有平均两个或更多个硅键合的烯基的胶状有机聚硅氧烷；(A2)在末端和侧链中具有平均三个或更多个烯基并且烯基含量小于0.1％重量的胶状有机聚硅氧烷；(B)具有高乙烯基含量(0.5
‑
20％重量)的有机聚硅氧烷；(C)具有平均或两个或更多个硅键合的氢原子的有机聚硅氧烷；(D)无机填料；(E)加成反应催化剂。尽管这些弹性体具有合理的硬度，但它们的可伸缩性是有限的。
[0014]Gelest(US 9,145,474；US 2014/0275406)公开了用于生产包含两部分系统的线性、逐步增长的硅氧烷弹性体的方法，第一部分包含单分散遥爪硅氧烷(优选在每一端的乙烯基端基)和氢化硅烷化催化剂；第二部分包含第二单分散遥爪(优选在每个末端的氢化物端基)硅氧烷和具有两个不同聚合物末端(优选氢化物/乙烯基)的双官能线性单分散硅氧烷。以保持端基比例为1:1的量的两部分的反应是关键的，并且不存在共价交联。获得了非常高的断裂伸长率值(～5000％)，但这些弹性体需要使用非标准的双官能前体。
[0015]因此，尽管已经采用了许多方法来尝试提高有机硅弹性体的断裂伸长率而不损害耐用性和拉伸强度，但仍然需要具有高可伸缩性(例如，断裂伸长率值为800％或更高)的耐用有机硅弹性体。

技术实现思路

[0016]作为勤奋研究的结果，本专利技术的专利技术人发现可通过使用一种两部分可固化液体有机硅橡胶组合物来解决上述问题，该组合物包含第一液体组合物和第二液体组合物，第一液体组合物包含组分(A)、(B)、(C)、(E)和(F)，但不包含(D)，而第二液体组合物包含组分(A)、(E)和(D)，但不包含(B)且不包含(C)且不包含(F)，其中第一液体组合物和第二液体组合物分开储存并且在混合时得到可固化液体有机硅橡胶组合物X，其在被固化时产生具有根据ASTM D
‑
412测量的至少800％、优选至少1200％的断裂伸长率值的高度可伸缩的有机硅弹性体Z。该可固化液体有机硅橡胶组合物X包含以下组分：
[0017](A)100重量份的至少一种含烯基的有机聚硅氧烷A，其每分子具有两个硅键合的
烯基，
[0018](B)至少一种二有机氢基甲硅烷氧基封端的聚二有机硅氧烷CE，
[0019](C)至少一种有机含硅(organosilicon)交联剂XL，其每分子包含至少3个硅键合的氢原子，
[0020](D)至少一种加成反应催化剂D，和
[0021](E)1
‑
500重量份的至少一种填料E，和
[0022](F)0
‑
10重量份的至少一种固化速率调节剂F。
[0023]在第一和第二液体组合物中组分(A)可以相同或不同。在第一和第二液体组合物中组分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.包含第一液体组合物和第二液体组合物的两部分可固化液体有机硅橡胶组合物，第一液体组合物包含组分(A)、(B)、(C)、(E)和(F)，但不包含(D)，而第二液体组合物包含组分(A)、(E)和(D)，但不包含(B)且不包含(C)且不包含(F)，其中第一液体组合物和第二液体组合物分开储存并且在混合时得到可固化液体有机硅橡胶组合物X，其在被固化时产生具有根据ASTM D
‑
412测量的至少800％的断裂伸长率值的有机硅弹性体Z，所述可固化液体有机硅橡胶组合物X包含以下组分：(A)100重量份的至少一种含烯基的有机聚硅氧烷A，其每分子具有两个硅键合的烯基，(B)至少一种二有机氢基甲硅烷氧基封端的聚二有机硅氧烷CE，(C)至少一种有机含硅交联剂XL，其每分子包含至少3个硅键合的氢原子，(D)至少一种加成反应催化剂D，和(E)1
‑
500重量份的至少一种填料E，(F)0
‑
10重量份的至少一种固化速率调节剂F，其中在第一和第二液体组合物中组分A可以相同或不同，并且在第一和第二液体组合物中组分E可以相同或不同，其中确定含烯基的有机聚硅氧烷A、二有机氢基甲硅烷氧基封端的聚二有机硅氧烷CE和有机含硅交联剂XL的量，以使得：1)比率RHalk的值为：1.00<RHalk<1.35，其中RHalk＝nH/tAlk，并且其中：
‑
nH＝所述液体有机硅橡胶组合物X的与硅原子直接键合的氢原子的摩尔数；和
‑
tAlk＝所述液体有机硅橡胶组合物X的与硅原子直接键合的烯基的摩尔数，并且2)％摩尔比率RHCE在以下范围内：50％≤RHCE<98％，其中RHCE＝nHCE/(nHCE+nHXL)x100，并且其中：a)nHCE是二有机氢基甲硅烷氧基封端的聚二有机硅氧烷CE的与硅原子直接键合的氢原子的摩尔数，并且b)nHXL＝是有机含硅交联剂XL的与硅原子直接键合的氢原子的摩尔数。2.根据权利要求1所述的两部分可固化液体有机硅橡胶组合物，其中所述每分子包含至少3个硅键合的氢原子的有机含硅交联剂XL是在每分子内包含10
‑
500个硅原子的有机氢基聚硅氧烷，并且比率α在下述范围内：0.01≤α≤0.957，其中α＝d/(∑Si)，并且其中：
·
d＝每分子中直接连接到Si原子的H原子数，并且
·
∑Si是每分子中硅原子的总和。3.根据权利要求1所述的两部分可固化液体有机硅橡胶组合物，其中所述每分子包含至少3个硅键合的氢原子的有机含硅交联剂XL是在每分子内包含10
‑
500个硅原子的有机氢基聚硅氧烷，并且其中所述有机氢基聚硅氧烷包含按重量计0.45
‑
40％SiH。4.根据权利要求1所述的两部分可固化液体有机硅橡胶组合物，其中所述有机含硅交联剂XL包含：(i)至少3个式(XL
‑
1)的甲硅烷氧基单元，它们可以相同或不同：(H)(Z)
e
SiO
(3
‑
e)/2
ꢀꢀꢀꢀ
(XL
‑
1)其中：
‑
符号H表示氢原子，
‑
符号Z表示具有包括端值在内的1
‑
8个碳原子的烷基，并且
‑
符号e等于0、1或2；和(ii)至少一个、优选1
‑
550个式(XL
‑
2)的甲硅烷氧基单元：(Z)
g
SiO
(4
‑
g)/2
ꢀꢀꢀꢀ
(XL
‑
2)其中：
‑
符号Z表示具有包括端值在内的1
‑
8个碳原子的烷基，并且
‑
符号g等于0、1、2或3；其中XL
‑
1和XL
‑
2中的Z可以相同或不同。5.根据权利要求1所述的两部分可固化液体有机硅橡胶组合物，其中该至少一种含烯基的有机聚硅氧烷A具有下式(1)：其中：
‑
n为1
‑
1000的整数；
‑
R是C1‑
C
20
烷基，例如甲基、乙基、丙基、三氟丙基或芳基；
‑
R
’
是C2‑
C
20
烯基，例如乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基或十四碳烯基；并且
‑
R”是C1‑
C
20
烷基，例如甲基、乙基、丙基、三氟丙基或芳基。6.根据权利要求1所述的两部分可固化液体有机硅橡胶组合物，进一步包含：(G)0
‑
2重量份的至少一种增稠剂G1或至少一种流变改性剂G2，和/或(H)0
‑
10份的至少一种添加剂H。7.根据权利要求1所述的两部分可固化液体有机硅橡胶组合物，其中二有机氢基甲硅烷氧基封端的聚二有机硅氧烷CE具有下式(2)：其中：
‑
R和R”是独立的并且选自C1‑
C
20
烷基，并且
‑
n为1
‑
500的整数。8.根据权利要求1所述的两部分可固化液体有机硅橡胶组合物，其中催化剂D是含铂族金属的催化剂。9.根据权利要求1所述的两部分可固化液体有机硅橡胶组...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：埃肯有机硅美国公司，
类型：发明
国别省市：