一种室温可固化有机基聚硅氧烷组合物。该组合物包含：(I)有机基聚硅氧烷，该有机基聚硅氧烷为组分(A)(包含R3SiO1/2单元和SiO4/2单元并且含有0.02-0.12mol/100g键连到硅原子上的羟基的有机基聚硅氧烷)和组分(B)(在其相应末端具有羟基的二有机基聚硅氧烷生胶)的缩合产物；(II)平均每分子具有至少2个键连到硅原子上的可水解基团的有机基硅烷化合物，和/或其部分水解缩合物；(III)溶剂；和(IV)具有通过支化结构改性表面的二氧化硅纳米粒子。该组合物能够提供高强度膜，而不必加入增强填料，通过无机纳米粒子没有固化抑制，并且不会抑制通过无机纳米粒子实现的气体分离性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种室温可固化有机基聚硅氧烷组合物，其能够制备具有高气体分离性能的膜，以及一种通过固化上述组合物制备的气体分离膜。
技术介绍
作为纳米技术研究的一部分，关于具有约I纳米到几百纳米平均粒径的纳米级细微粒子(纳米粒子)的研究最近很活跃。与常规的块体材料(bulk material)相比，已经发现通过使用纳米尺寸原料制备的纳米粒子能够显示和被赋予各种功能和性能，并且它们在工业领域的各种应用已有相当拓展。可以以初级粒子的形式制备纳米粒子。然而，初级粒子由于它们细小的粒径而趋于聚集，并且当在其没有进一步处理时，这些初级粒子形成具有微米级粒径的聚集体。例 如，当上述无机纳米粒子加入到有机组分中时，可以预期在耐热性和机械强度方面的改善。然而，没有进一步处理的无机粒子由于强聚集性可能在聚合物基体中形成微米级的聚集体，从而导致有机-无机杂混材料的预期性能和行为表现可能不会实现。因此，建议通过对粒子表面均匀的化学改性来保持初级粒子的分散性(例如，参见JP-A2007-99607)。此外，有机-无机杂混材料已经成为关注的焦点，因为它们能够通过在纳米水平或分子水平混合无机组分和有机组分来协同作用实现无机组分和有机组分的优点。这一概念已经被应用到聚合物气体分离膜中，这种膜的原理被高度拓展用于解决能源和环境问题。更具体而言，高度期待实现高的机械强度、热稳定性和气体渗透性，这不能通过制备具有无机纳米粒子分散于聚合物基体中的有机-无机杂混材料的常规方法实现。利用聚合物膜的气体渗透性的气体分离具有如下特性，如在气体没有相变的情况下分离和回收气体，与其它具有减小系统尺寸大小的可能性的气体分离方法相比具有相对简单的步骤，和由于连续气体分离的可能性而有降低的环境压力。这种利用聚合物气体分离膜的节省能源的气体分离方法作为用于分离和回收温室气体、制备富氧空气和净化天然气的技术已经引起了注意，并且非常期待这种方法朝着商业化发展。然而这种技术在气体分离性能以及气体渗透率方面需要进一步改进。如上所述，已经通过在聚合物膜中加入无机纳米粒子来尝试改进气体渗透性。然而，纳米粒子聚集问题也是在有机-无机杂混气体分离膜的制备中的难题。在以前的有机-无机杂混气体分离膜中，聚合物基体中无机纳米粒子的聚集导致了膜强度的损失或粒子含量的受限，并因此该气体渗透性可能仅仅改进几倍。通过在聚合物膜中包含无机纳米粒子来改进气体分离膜性能的示例方法中，二氧化硅纳米粒子的表面通过含氨基硅烷偶联剂的硅烷化作用来处理，并且该硅烷化粒子通过聚合物处理来制备聚合物-接枝的二氧化硅粒子。得到的聚合物-接枝二氧化硅粒子随后被分布在聚合物中，用于制备树脂膜。该树脂膜被用于评价作为气体分离膜的性能(参见Polymer, 47 (2006)，第7535-7547页)。然而，包括气体渗透率的结果是不足的。本专利技术的专利技术人已经发现了通过将大体积的超支化聚合物或树枝状聚合物键合到无机纳米粒子表面，具有改善的优异均匀分散性和显著改善的气体渗透率的气体分离膜(参见 JP-A 2010-222228)。在气体渗透膜的制备中，基体树脂是所需要的。所用基体树脂的示例包括各种树脂例如聚酰亚胺、聚砜、聚二甲基硅氧烷、聚-取代乙炔、聚4-甲基-I-戊烯和天然橡胶。然而，与有机橡胶和树脂相比，聚酰亚胺树脂具有极好的强度、耐用性和耐热性但在气体渗透性方面很差；而聚二甲基硅氧烷具有极好的气体渗透性但通常在强度方面很差。因此，目前还没有适宜用作基体树脂的原料。在JP-A 2004-143331中，本专利技术的专利技术人提供一种缩合可固化涂料组合物，其基于包含R3SiOv2单元(其中R独立地为碳原子数为1-6的取代或未取代的一价烃基)和SiO472单元的有机基硅氧烷与直链二有机基聚硅氧烷的缩合物，该直链二有机基聚硅氧烷在其分子链两末端以羟基封端。尽管该组合物能够不使用增强填料而提供具有高强度的固化膜，但该组合物已经被开发作为导电或电子涂层剂或防污涂层剂，并且该专利申请完全没有提及作为用于具有特殊功能粒子的基体组分的应用，例如分离膜。
技术实现思路
本专利技术基于上述情况而完成，本专利技术的一个目的是提供一种室温可固化的有机基聚硅氧烷组合物，该组合物能够制备具有高气体分离性的膜，以及一种通过固化这样的组合物制备的气体分离膜。当单独使用时，由于聚合物之间的弱相互作用，具有聚二甲基硅氧烷骨架的硅橡胶与普通的有机橡胶和树脂相比在硫化产品的强度方面是较差的。加入增强填料例如增强二氧化硅对改善强度是必要的。然而，这种增强填料的加入导致了组合物粘度的增加，该粘度的增加导致了难以形成气体分离膜。因此，当具有增强填料加入其中的硅橡胶组合物用于本专利技术时，具有大体积超支化聚合物或枝状体键连到其表面的无机纳米粒子的含量将会受限，并且不适于使用该硅橡胶作为本专利技术气体分离膜的基体组分。通过使用在两末端具有乙烯基的二有机基聚硅氧烷聚合物、包含乙烯基二甲基甲娃烧氧基单兀和Si04/2单兀的有机基娃氧烧、具有氧甲娃烧基(hydrosilyl)的有机基聚娃氧烷(交联剂)和钼基催化剂(催化剂)制备的可加成硫化的硅橡胶组合物可不加入增强填料而形成高强度膜。但是，在本专利技术的情况下，具有氨基的化合物用于无机纳米粒子的表面改性，因为这种具有氨基的化合物有被钼族催化剂毒化的倾向，会导致固化的失败，所以这种化合物不适于用作本专利技术的气体分离膜的基体组分。本专利技术的专利技术人对基体树脂进行了深入研究，发现使用本专利技术的无机纳米粒子与特定的缩合可固化聚二甲基硅氧烷树脂的杂混物提供了极好的气体分离膜，该膜表现出改善的气体分离性能和机械强度，还表现出聚二甲基硅氧烷固有的耐久性和耐热性，并且基于该发现完成了本专利技术。因此，本专利技术提供了一种如下所述的室温可固化有机基聚硅氧烷组合物和气体分离膜。 一种室温可固化的有机基聚硅氧烷组合物，其包含(I) 100重量份有机基聚硅氧烷，该有机基聚硅氧烷为80-20重量份下列组分(A)和20-80重量份下列组分⑶的缩合产物(条件是组分㈧和⑶的总和为100重量份)(A)包含R3Si01/2单元(其中R独立地表示含有1-6个碳原子的取代或未取代的一价烃基)和3104/2单元的有机基聚硅氧烷，其中R3Si01/2单元以每mol Si04/2单元为O. 6-1. 2mol的量存在；任选进一步包含R2Si02/2单元和RSiOv2单元(其中R的定义如上所述)，它们分别以ο-I. Omol每mol SiO472单元的量存在，并且该有机基聚硅氧烷含有O. 02-0. 12mol/100g键连到硅原子上的羟基，和(B) 二有机基聚硅氧烷生胶，该生胶在其两末端具有羟基，并且具有至少5000的水PU /又，(II) 10-50重量份平均每分子上具有至少2个键连到硅原子上的可水解基团的有机基硅烷化合物，和/或该有机基硅烷的部分水解缩合物，(111)500-1500 重量份溶剂，和 (IV) 10-150重量份二氧化硅纳米粒子，其具有通过支化结构进行改性的表面。根据上述的组合物，其中组分(B)为由下式(I)表示的直链二有机基聚硅氧烷HO- (R12SiO)n-H(I)其中R1独立地为含有1-10个碳原子的取代或未取代的一价烃基，并且η为至少5000的整数。根据上述或的组合物，其中组分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种室温可固化有机基聚硅氧烷组合物，包含：(I)100重量份有机基聚硅氧烷，该有机基聚硅氧烷为80？20重量份下列组分(A)和20？80重量份下列组分(B)的缩合产物，条件是组分(A)和(B)总和为100重量份：(A)包含R3SiO1/2单元和SiO4/2单元的有机基聚硅氧烷，其中R独立地表示合有1？6个碳原子的取代或未取代的一价烃基，R3SiO1/2单元以每molSiO4/2单元为0.6？1.2mol的量存在；任选进一步包含R2SiO2/2单元和RSiO3/2单元，它们分别以0？1.0mol每mol？SiO4/2单元的量存在，其中R的定义如上所述，并且该有机基聚硅氧烷含有0.02？0.12mol/100g键连到硅原子上的羟基，和(B)二有机基聚硅氧烷生胶，该生胶在其两末端具有羟基，并且具有至少5000的聚合度，(II)10？50重量份平均每分子具有至少2个键连到硅原子上的可水解基团的有机基硅烷化合物，和/或该有机基硅烷化合物的部分水解缩合物，(III)500？1500重量份溶剂，和(IV)10？150重量份二氧化硅纳米粒子，其具有通过支化结构改性的表面。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：川上浩良，长谷部翔一，木村恒雄，
申请(专利权)人：公立大学法人首都大学东京，信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。