БЫСТРООТВЕРДЕВАЮЩАЯСЯ ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ КОМПОЗИЦИЯ ОРГАНОПОЛИСИЛОКСАНА И СПОСОБ ЕЕ ОТВЕРДЕВАНИЯ
ROOM TEMPERATURE FAST-CURABLE ORGANOPOLYSILOXANE COMPOSITION AND CURING METHOD THEREOF

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Это изобретение относится к быстроотвердевающейся при комнатной температуре композиции органополисилоксана, которая адаптирована для применений в качестве силиконового герметика, адгезива, средства покрытия или герметизирующего средства, и, в частности, к быстроотвердевающейся при комнатной температуре композиции органополисилоксана, которая отвердевает путем конденсации и которая обладает превосходной способностью к быстрому отвердеванию, так же как и превосходной способностью к глубокому отвердеванию. Это изобретение также относится к способу для отвердевания такого рода быстроотвердевающейся при комнатной температуре композиции органополисилоксана.
ПРЕДЫДУЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Общепринятые конденсационно-отверждаемые быстроотвердевающиеся при комнатной температуре композиции органополисилоксана включают тип композиции, состоящей из одной части, в которой количество сшивающего агента снижено до минимального уровня, чтобы таким образом увеличить скорость сшивания и тип композиций, состоящих из двух частей, в которых сшивающий агент и отверждающий агент упакованы раздельно. Однако тип композиции, состоящей из одной части, в действительности не обладает способностью к быстрому отвердеванию, поскольку она проявляет высокую скорость отвердевания только на своей поверхности и для глубокого отвердевания требуется значительное количество времени. Тип композиции, состоящей из двух частей, с другой стороны, обладает недостатком, состоящим в малом удобстве применения, поскольку две части не могут быть смешаны в отношении 1:1, и она не адаптирована к применению в автоматическом смесителе не смотря на ее относительно высокую способность к глубокому отвердеванию. Более того, для выполнения полного отвердевания на всю глубину был необходим строгий контроль добавляемого количества сшивающего агента и отверждающего агента или альтернативное добавление воды в качестве глубоко отверждающего агента. При этом добавление отвердевающей композиции органополисилоксана также требует тепловой обработки для ее отвердевания, хотя ее пригодность к работе увеличивается, поскольку две части могут быть смешаны 1:1. Добавление отвердевающей композиции органополисилоксана также имеет недостаток в том, что условия работы ограничены, поскольку катализатор отвердевания отравляется в присутствии добавленного отравляющего вещества.
2
2
2
2
Образование воды в системе композиции эффективно при решении таких проблем. Японский Патент №2811134 (Патентный Документ 1) предлагает применение воды, образованной в качестве побочного продукта в цикле образования кетимина между органическим соединением, содержащим, по меньшей мере, одну С=О группу в своей молекуле, и органическим соединением, содержащим, по меньшей мере, одну NH группу в своей молекуле, для агента глубокого отвердевания. Японский Патент №2841155 (Патентный Документ 2) предлагает применение воды, образованной в качестве побочного продукта в цикле образования кетимина между кетоновым соединением, образованным из алкеноксисилана, и первичным аминосоединением, для агента глубокого отвердевания. Японский Патент №3121188 (Патентный Документ 3) предлагает применение воды, образованной в качестве побочного продукта в цикле реакции Майкла, между соединением β сложного кетоэфира и органическим соединением, содержащим, по меньшей мере, одну NH группу в одной молекуле, для агента глубокого отвердевания. Однако, чтобы подавать воду в количестве, достаточном для реакции сшивания, летучие компоненты, такие как органическое соединение, содержащее С=О группу, и органическое соединение, содержащее NH группу, алкеноксисилан и первичное аминосоединение, β сложный кетоэфир и органическое соединение, содержащее NH группу, должны быть добавлены в большом количестве. Применение способов, требующих такого добавления летучих компонентов в большом количестве, будет постепенно ограничено при рассмотрении возрастающих строгих требований по веществам, воздействующим на окружающую среду, таким как требования по здравоохранению и по летучим органическим соединениям (VOC).
Японская Патентная Заявка, опубликованная для ознакомления, №2002-338811 (Патентный Документ 4), предлагает применение воды, образованной в цикле нейтрализации между карбоновой кислотой, образованной путем гидролиза гидролизуемого силана, содержащего, по меньшей мере, две ацилокси группы в своей молекуле, или его частичного гидролизата и неорганическим наполнителем для агента глубокого отвердевания. Однако такая отвердевающая композиция, образующая карбоновую кислоту, которая образует карбоновую кислоту, имеет крайне ограниченные применения из-за проблемы коррозии металлов.
Японская Патентная Заявка, опубликованная для ознакомления, №2002-12767 (Патентный Документ 5), предлагает прямую подачу влаги путем введения влагосодержащей влажной двуокиси кремния в композицию и применение, таким образом, приведенной влаги для агента глубокого отвердевания. Однако контроль над реакцией отвердевания является трудным, когда влага подается напрямую и пригодность к работе трудно осуществить.
2
Японская Патентная Заявка, опубликованная для ознакомления, №2000-129130, соответствующая USP 5969075 (Патентный Документ 6), раскрывает отвердевающую при комнатной температуре композицию органополисилоксана, включающую силан, содержащий аминогруппу, и силан, содержащий 1-метилвинилокси группу и обладающий хорошей текучестью. Однако силан, содержащий аминогруппу, примененный в композиции, не образует соединение, содержащее -NH группу, когда подвергается гидролизу. Это не делает композицию быстроотвердевающейся.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
2
Настоящее изобретение было создано с учетом сложившейся ситуации, как описано выше, и задачей настоящего изобретения является создание быстроотвердевающейся при комнатной температуре композиции органополисилоксана, которая обладает превосходной способностью к быстрому отвердеванию, также как и способностью к глубокому отвердеванию, даже если не применяются органическое соединение, содержащее С=О группу, и органическое соединение, содержащее NH группу, которые являются летучими компонентами. Другой задачей настоящего изобретения является создание способа для отвердевания такой композиции.
2
2
2
Для того чтобы осуществить задачи, как описано выше, изобретатели настоящего изобретения провели следующее исследование для применения воды, образованной в цикле образования кетимина, в качестве побочного продукта, для агента глубокого отвердевания. В частности, вместо применения органического соединения, содержащего С=О группу, и органического соединения, содержащего NH группу, изобретатели попробовали применить органическое соединение, содержащее С=О группу, и органическое соединение, содержащее NH группу, полученные в цикле сшивания сшивающего агента, для агента глубокого отвердевания. После обширного исследования различных типов сшивающих агентов и видов катализаторов изобретатели обнаружили, что быстроотвердевающаяся при комнатной температуре композиция органополисилоксана, включающая (А) диорганополисилоксан с гидрокси группой на обоих концах и/или гидролизуемой группой, (В) силан и/или силоксан, содержащий, по меньшей мере, 3 алкеноксисилильные группы в своей молекуле, (С) силан и/или силоксан, содержащий, по меньшей мере, 3 аминосилильные группы в своей молекуле и способный образовывать соединение, содержащее -NH группу путем гидролиза, и (D) катализатор отвердевания, обладает достаточной способностью к быстрому отвердеванию, также как и превосходной способностью к глубокому отвердеванию. Настоящее изобретение было выполнено на основе означенных полученных результатов.
Соответственно, настоящее изобретение относится к быстроотвердевающейся при комнатной температуре композиции органополисилоксана, включающей:
(А) 100 частей по весу диорганополисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и/или гидролизуемой группой,
(В) 0,5-10 частей по весу силана и/или силоксана, содержащего, по меньшей мере, 3 алкеноксисилильные группы в своей молекуле,
2
(С) 0,5-10 частей по весу силана и/или силоксана, содержащего, по меньшей мере, 3 аминосилильные группы в своей молекуле и способного образовывать соединение, содержащее -NH группу путем гидролиза, и
(D) 0,01-10 частей по весу катализатора отвердевания.
В этом случае предпочтительно, чтобы быстроотвердевающуюся при комнатной температуре композицию органополисилоксана формулировали в виде композиции из двух частей, включающей первую часть композиции, содержащую компоненты (А), (В) и (D), и вторую часть композиции, содержащую компоненты (А), (C) и необязательно (D).
Более предпочтительно настоящее изобретение относится к быстроотвердевающейся при комнатной температуре композиции органополисилоксана, состоящей из первой части композиции и второй части композиции, причем
указанная первая часть композиции включает
(А) 10-90 частей по весу диорганополисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и/или гидролизуемой группой,
(В) 0,5-10 частей по весу силана и/или силоксана, содержащего, по меньшей мере, 3 алкеноксисилильные группы в своей молекуле,
(D) 0,01-10 частей по весу катализатора отвердевания,
и
указанная вторая часть композиции включает
(А) 10-90 частей по весу диорганополисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и/или гидролизуемой группой,
2
(С) 0,5-10 частей по весу силана и/или силоксана, содержащего, по меньшей мере, 3 аминосилильные группы в своей молекуле и способного образовывать соединение, содержащее -NH группу путем гидролиза, и
(D) 0-9,99 частей по весу катализатора отвердевания,
при условии, что общее количество компонента (А), содержащегося в первой и второй частях композиций, равно 100 частям по весу и общее количество компонента (D), содержащегося в первой и второй частях композиций, равно 0,01-10 частей по весу.
Настоящее изобретение также относится к способу отвердевания такой быстроотвердевающейся при комнатной температуре композиции органополисилоксана, включающему стадии покрытия субстрата первой частью композиции, содержащей компоненты (А), (В) и (D); покрытия другого субстрата второй частью композиции, содержащей компоненты (А), (C) и необязательно (D); и связывания субстратов путем отвердевания первой части композиции вместе со второй частью композиции.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Быстроотвердевающаяся при комнатной температуре композиция органополисилоксана настоящего изобретения обладает превосходной способностью к быстрому отвердеванию, так же как и превосходной способностью к глубокому отвердеванию, и вследствие чего этот продукт хорошо адаптирован для применения в качестве герметика, адгезива, средства покрытия или герметизирующего средства.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Далее, настоящее изобретение описано более подробно.
Компонент (А)
Диорганополисилоксан с гидрокси группой на обоих концах и/или гидролизуемой группой (компонент (А)) является типично представленным следующей общей формулой:
2
n
HO-(RSiO)-H
3
2
n
3
(R'O)SiO-(RSiO)-Si(OR')
3
2
2
2
n
2
2
3
(R'O)Si-CHCH-(RSiO)-Si-CHCH-Si(OR')
где R - независимо замещенная или незамещенная одновалентная углеводородная группа, n - целое число, по меньшей мере, 10 и R'- одновалентная углеводородная группа, содержащая до 6 углеродных атомов или алкоксиалкильную группу.
В этой общей формуле R - независимо необязательно замещенная одновалентная углеводородная группа, которая обычно является алкильной группой, содержащей 1-20 углеродных атомов, алкенильной группой, содержащей 2-20 углеродных атомов, арильной группой, содержащей 6-20 углеродных атомов, или заместителем, которым является любая из таких одновалентных углеводородных групп, содержащих, по меньшей мере, один атом водорода, замещенный на атомом галогена, такой как фтор. Примеры алкильных групп включают метильную группу, этильную группу, пропильную группу и циклогексильную группу, и примеры алкенильных групп включают винильную группу и аллильную группу. Примеры арильных групп включают фенильную группу, и примеры галоген-замещенных групп включают 3,3,3-трифторпропильную группу. Среди них предпочтительными являются метильная группа, винильная группа и фенильная группа, а наиболее предпочтительной является метильная группа.
R' - одновалентная углеводородная группа, содержащая 1-6 углеродных атомов или алкоксиалкильную группу, содержащую 2-6 углеродных атомов, а одновалентной углеводородной группой может быть группа, содержащая 1-6 углеродных атомов среди тех, которые указаны для R. Примеры алкоксиалкильных групп включают метоксиметильную группу, этоксиметильную группу, пропоксиметильную группу, бутоксиметильную группу, пентилоксиметильную группу, метоксиэтильную группу, этоксиэтильную группу, пропоксиэтильную группу, бутоксиэтильную группу, метоксипропильную группу, этоксипропильную группу, пропоксипропильную группу, метоксибутильную группу, этоксибутильную группу, метоксипентильную группу. Среди этих предпочтительными являются метильная группа, метоксиметильная и метоксиэтильная группа.
В общей формуле n - целое число, по меньшей мере, 10, которое выбирается так, чтобы диорганополисилоксан имел вязкость при 25°С предпочтительно 10-1000000 мПа·с, более предпочтительно 10-100000 мПа·с и наиболее предпочтительно 300-50000 мПа·с. Чрезмерно низкая вязкость может приводить к неудовлетворительным механическим свойствам отвердевшего продукта, в то время как чрезмерно высокая вязкость может приводить к излишне увеличенной вязкости композиции, которая, в свою очередь, приводит к потере пригодности к работе. В настоящем изобретении вязкость является величиной, измеряемой ротационным вискозиметром.
Предпочтительные примеры компонента (А) включают соединения, представленные следующими формулами:
2
n
HO-(MeSiO)-H,
2
n1
n2
HO-(MeSiO)-(Aphesis)-H,
2
n1
2
n2
HO-(MeSiO)-(PhSiO)-H,
3
2
4
n
HO-[(CFCH)(Me)Sao]-H и
2
n1
3
2
4
n2
HO-(MeSiO)-[(CFCH)(Me)Sao] -H
1
2
1
2
где n, как определено выше, n и n соответственно целые числа, по меньшей мере, 1, удовлетворяющие n+n=n, Me - метильная группа, Ph - фенильная группа.
Компонент (В)
Силан и/или силоксан, содержащий, по меньшей мере, 3 алкеноксисилильные группы в своей молекуле (компонент (В)) является источником сшивающего агента и органического соединения, содержащего C=O группу, и предпочтительно, чтобы алкеноксисилан был представлен следующей формулой:
1
2
3
4
x
4-x
R -Si(O-CR=CRR)
1
2
3
4
2
3
2
3
где R и R являются независимо замещенной или незамещенной одновалентной углеводородной группой; R и R являются независимым водородным атомом или замещенной или незамещенной одновалентной углеводородной группой; при условии, что R и R могут вместе представлять алициклическую углеводородную группу, содержащую С=С двойную связь в вышеуказанной формуле, с углеродными атомами, с присоединенными к ним R и R, х равен 0 или 1; или его частичный гидролизат.
1
2
В данной формуле R и R являются соответственно необязательно замещенной одновалентной углеводородной группой, предпочтительно содержащей 1-10 углеродных атомов, и примеры одновалентных углеводородных групп включают алкильные группы, такие как метильная группа, этильная группа, пропильная группа, бутильная группа и циклогексильная группа; алкенильные группы включают винильную группу и аллильную группу; арильные группы включают фенильную группу; аралкильные группы, такие как бензильная группа; и галоген-замещенные алкильные группы, такие как 3,3,3-трифторпропильная группа. Наиболее предпочтительными являются метильная группа, этильная группа, винильная группа и фенильная группа.
3
4
R и R являются независимым водородным атомом или необязательно замещенной одновалентной углеводородной группой, предпочтительно содержащей 1-10 углеродных атомов, и примеры одновалентных углеводородных групп включают алкильные группы, такие как метильная группа, этильная группа, пропильная группа, изопропильная группа, бутильная группа и изобутильная группа.
2
3
2
3
R и R могут вместе представлять алициклическую углеводородную группу, содержащую С=С двойную связь в вышеуказанной формуле, с углеродными атомами, с присоединенными к ним R и R. В этом случае, вышеуказанная формула может быть показана в виде следующего:
2
3
где -R-R- - алкиленовая группа, предпочтительно содержащая 3 или 4 углеродных атома (т.е. триметиленовая группа или тетраметиленовая группа).
3
4
2
3
2
3
4
2
4
Наиболее предпочтительно, чтобы R и R являлись независимо водородным атомом, метильной группой и этильной группой, а -R-R-, в котором R и R связаны вместе, являлся -(СН)- при условии, что R является водородным атомом.
Сшивающий агент может быть получен, например, путем дегидрохлорирования соответствующего хлоросилана и органического соединения, содержащего С=О группу. При желании, поглотитель для хлористоводородной кислоты, такой как триэтиламин, может быть добавлен в реакционную систему.
Силан и/или силоксан, содержащий, по меньшей мере, 3 алкеноксисилильные группы (компонент (В)) может быть введен в количестве 0,5-10 частей по весу и предпочтительно 1-8 частей по весу на 100 частей по весу диорганополисилоксана (компонент (А)). Способность к отвердеванию будет неудовлетворительной при введении менее 0,5 частей по весу, в то время как количество, превышающее 10 частей по весу, приводит к потере способности к глубокому отвердеванию и тем самым к снижению пригодности к работе.
Компонент (С)
2
2
Силан и/или силоксан, содержащий, по меньшей мере, 3 аминосилильные группы в своей молекуле и способный к образованию соединения, содержащего -NH группу, путем гидролиза (компонент (С), является источником сшивающего агента и органического соединения, содержащего -NH группу, и предпочтительно, чтобы аминосилан был представлен следующей формулой:
5
6
y
4-y
R -Si(NHR)
5
6
где R - замещенная или незамещенная одновалентная углеводородная группа; R - замещенная или незамещенная одновалентная углеводородная группа; и y равен 0 или 1; или его частичный гидролизат.
5
В этой формуле R - необязательно замещенная одновалентная углеводородная группа, предпочтительно содержащая 1-10 углеродных атомов, которая может быть алкильной группой, такой как метильная группа, этильная группа, пропильная группа, бутильная группа или циклогексильная группа; алкенильной группой, такой как винильная группу или аллильная группа; арильной группой, такой как фенильная группа; аралкильной группой, такой как бензильная группа; или галоген-замещенной алкильной группой, такой как 3,3,3-трифторпропильная группа. Наиболее предпочтительными являются метильная группа, этильная группа, винильная группа и фенильная группа.
6
R - необязательно замещенная одновалентная углеводородная группа, предпочтительно содержащая 1-10 углеродных атомов, которая может быть алкильной группой, такой как метильная группа, этильная группа, пропильная группа, бутильная группа, пентильная группа или циклогексильная группа; или алкенильной группой, такой как аллильная группа. Наиболее предпочтительными являются этильная группа, пропильная группа, бутильная группа, пентильная группа и циклогексильная группа.
2
Сшивающий агент может быть получен, например, дегидрохлорированием соответствующего хлоросилана и органического соединения, содержащего NH группу. При желании, поглотитель для хлористоводородной кислоты, такой как триэтиламин, может быть добавлен в реакционную систему.
2
Силан и/или силоксан, содержащий, по меньшей мере, 3 аминосилильные группы и способный образовывать соединение, содержащее -NH группу, путем гидролиза (компонент (С)), может быть введен в количестве 0,5-10 частей по весу и предпочтительно 1-8 частей по весу на 100 частей по весу диорганополисилоксана (компонент (А)). Способность к отвердеванию будет неудовлетворительной при введении менее 0,5 частей по весу, в то время как количество, превышающее 10 частей по весу, приводит к потере способности к глубокому отвердеванию и тем самым к снижению пригодности к работе.
Компонент (D)
Катализатор отвердевания (компонент (D)) является компонентом, который функционирует в композиции настоящего изобретения в качестве катализатора конденсации между компонентом (А) и компонентом (В) и катализатора конденсации между компонентом (А) и компонентом (С). Катализатор конденсации между компонентами (А) и (В) и катализатор конденсации между компонентами (А) и (С) может быть как одинаковым, так и различным, и такой катализатор может включать единственный катализатор или смесь двух или более катализаторов.
Примеры компонента (D) включают оловянные катализаторы, такие как дибутилоктоат олова, диметилдиверсатат олова, дибутилдиметокси олово, дибутилдиацетат олова, дибутилдиоктоат олова, дибутилдилаурат олова, дибутилдибензилмалеат олова, диоктилдилаурат олова и хелаты олова; сильноосновные соединения, такие как гуанидин и DBU (1,8-диазабицикло[5.4.0]-7-ундецен); или алкоксисилан, содержащий такую группу; сложные эфиры титанатов, такие как тетраизопропоксититан, тетра-н-бутоксититан, тетракис(2-этилгексаокси)титан, дипропоксибис(ацетилацетат)титан и изопропоксиоктилен гликолят титана и соединения хелатов титана.
Компонент (D) может быть введен в количестве 0,01-10 частей по весу и предпочтительно 0,02-5 частей по весу на 100 частей по весу диорганополисилоксана (компонент (А)). Способность к отвердеванию будет неудовлетворительной при введении менее 0,01 частей по весу, в то время как количество, превышающее 10 частей по весу, приводит к потере способности композиции к отвердеванию.
Компонент (Е)
Когда композиция настоящего изобретения требует клейкости, силановый связывающий агент (Е) может быть введен в качестве компонента, придающего клейкость. Применяемый силановый связывающий агент может быть одним из известных в области техники и предпочтительно содержащим алкоксисилильную группу или до двух алкеноксисилильных групп в качестве гидролизуемой группы в молекуле. Примеры таких силановых связывающих агентов включают винилтрис(β-метоксиэтокси)силан, метакрилоксипропилтриметоксисилан, β-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриметоксисилан, глицидоксипропилтриметоксисилан, глицидоксипропилметилдиэтоксисилан, N-β-(аминоэтил)γ-аминопропилтриметоксисилан, аминопропилтриэтоксисилан, меркаптопропилтриметоксисилан, глицидоксипропилтриизопропеноксисилан и глицидоксипропилметилдиизопропеноксисилан, и среди этих наиболее предпочтительными являются аминосилановые связывающие агенты.
Когда силановый связывающий агент вводят, он может быть введен в количестве 0,1-10 частей по весу и более предпочтительно 0,2-5 частей по весу на 100 частей по весу диорганополисилоксана (компонент (А)). Клейкость может стать неудовлетворительной при введении менее 0,1 части по весу, в то время как количество, превышающее 10 частей по весу, может привести к экономической невыгодности.
Компонент (F)
Композиция настоящего изобретения также может включать в себя наполнитель (F), который функционирует в качестве укрепляющего агента и разбавителя. Примеры компонента наполнителя (F) включают наполнители укрепления, такие как коллоидальная двуокись кремния, влажная двуокись кремния, осажденная двуокись кремния и карбонат кальция; оксиды металлов, такие как оксид алюминия и оксид цинка; гидроксид металла, сажа, стеклянная дробь, стеклянные шарики, резиновая дробь и резиновые шарики. Среди них предпочтительными являются коллоидальная двуокись кремния, осажденная двуокись кремния, карбонат кальция и оксид цинка. Эти наполнители могут быть необязательно обработаны известным средством обработки поверхности.
Компонент наполнитель (F) предпочтительно вводят в композицию настоящего изобретения в количестве 1-500 частей по весу и, в частности, 2-250 частей по весу на 100 частей по весу диорганополисилоксана (компонент (А)). Результат добавления этого компонента может стать неудовлетворительным при введении менее 1 части по весу, в то время как количество, превышающее 500 частей по весу, может привести к потере способности к выпрыскиванию и пригодности настоящей композиции к работе.
Другие компоненты
2
Для содействия образованию кетимина на начальной стадии в композиции настоящего изобретения эффективно добавление органического соединения, содержащего С=О группу, или органического соединения, содержащего NH группу в небольшом количестве. Примеры таких соединений включают ацетон, метилэтилкетон, метилизобутилкетон, циклогексанон, н-бутиламин, н-октиламин и циклогексиламин.
2
Когда такое органическое соединение, содержащее C=O группу, или органическое соединение, содержащее NH группу, добавляют в небольшом количестве, оба эти соединения могут быть добавлены в количестве 0,1-10 частей по весу и, в частности, 0,5-5 частей по весу на 100 частей по весу компонента (А).
2
В дополнение к компонентам, описанным выше, быстроотвердевающаяся при комнатной температуре композиция органополисилоксана может также содержать добавки, известные в области техники, в количестве, которое не влияет неблагоприятно на технический результат настоящего изобретения. Примеры таких добавок включают полиэфир в качестве тиксотропного средства, инертное диметилсиликоновое масло или изопарафин в качестве пластификатора и сетчатый полисилоксановый полимер, включающий триметилсилокси звено и SiO звено, в качестве средства для увеличения степени сшивки.
При желании, композиция может также включать колер, такой как пигмент, краситель или флуоресцентное отбеливающее вещество; биореакционноспособную добавку, такую как фунгицид, антибактериальное средство, средство против тараканов или средство против биологического обрастания; текучее масло, такое как инертное фенилсиликоновое масло или фторсиликоновое масло, средство, модифицирующее поверхность, которое несовместимо с силиконом, такое как органическая жидкость; растворитель, такой как толуол, ксилол, бензиновый растворитель, циклогексан, метилциклогексан или низкокипящий изопарафин.
Получение и отвердевание композиции
Быстроотвердевающаяся при комнатной температуре композиция органополисилоксана настоящего изобретения может быть получена путем гомогенного смешивания компонентов (А)-(D), необязательных компонентов (Е) и (F) и других компонентов в смесителе известного в области техники типа, таком как планетарный смеситель.
Получаемая композиция является типом композиции, состоящей из одной части, и количества соответствующих компонентов таковы, как определено выше.
В этом случае для общепринятого приготовления композиции первая часть композиции, включающая компоненты (А), (В) и (D), необязательные компоненты (Е) и (F) и другие необязательные компоненты, и вторая часть композиции, включающая компоненты (А) и (С), необязательные компоненты (D), (Е) и (F) и другие необязательные компоненты, могут быть приготовлены отдельно и эти первая и вторая части композиции могут быть смешаны в статическом или динамическом смесителе непосредственно перед применением. Формуляция в такую, состоящую из двух частей композицию, способствует более длительному сроку хранения.
2
Когда композиция настоящего изобретения формулируется в две части, как описано выше, компонент (В), который образует органическое соединение, содержащее С=О группу, путем гидролиза, и компонент (С), который образует органическое вещество, содержащее NH группу, путем гидролиза, предпочтительно вводят в разные части ввиду устойчивости при хранении получаемого продукта.
Когда композиция формулируется по типу композиции, состоящей из двух частей, предпочтительно, чтобы быстроотвердевающаяся при комнатной температуре композиция органополисилоксана состояла из первой части композиции и второй части композиции,
указанная первая часть композиции включает
(А) 10-90 частей, предпочтительно 30-70 частей, более предпочтительно 40-60 частей по весу диорганополисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и/или гидролизуемой группой,
(В) 0,5-10 частей по весу силана и/или силоксана, содержащего, по меньшей мере, 3 алкеноксисилильные группы в своей молекуле, и
(D) 0,01-10 частей по весу катализатора отвердевания,
и
указанная вторая часть композиции включает
(А) 10-90 частей, предпочтительно 30-70 частей, более предпочтительно 40-60 частей по весу диорганополисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и/или гидролизуемой группой,
2
(С) 0,5-10 частей по весу силана и/или силоксана, содержащего, по меньшей мере, 3 аминосилильные группы в своей молекуле и способного образовывать соединение, содержащее -NH группу путем гидролиза; и
(D) 0-9,99 частей по весу катализатора отвердевания,
при условии, что общее количество компонента (А), содержащегося в первой и второй частях композиций, равно 100 частям по весу и общее количество компонента (D), содержащегося в первой и второй частях композиций, равно 0,01-10 частей по весу.
В отношении компонента (D) катализатора отвердевания, рекомендуется применение разных катализаторов отвердевания, соответственно адаптированных для компонентов (В) и (С), и в этом случае предпочтительно, чтобы каждый катализатор отвердевания вводился в первую часть композиции и во вторую часть композиции, и, в частности, катализатор отвердевания, адаптированный для компонента (В), и катализатор отвердевания, адаптированный для компонента (С), можно вводить как в первую, так и во вторую часть композиции.
Когда катализатор отвердевания, адаптированный для компонента (В), вводят в первую часть композиции и катализатор отвердевания, адаптированный для компонента (С), вводят во вторую часть композиции, обе, и первая часть, и вторая часть композиции, обладают превосходной способностью к отвердеванию сами по себе и когда их объединяют, полученная композиция проявляет заметную способность к глубокому отвердеванию. Эта формуляция является превосходной для способа, в котором первая часть композиции покрывает один субстрат и вторая часть композиции покрывает другой субстрат, и субстраты связывают посредством совместного отвердевания первой части композиции и второй части композиции.
Когда катализатор отвердевания, адаптированный для компонента (С), вводят в первую часть композиции и катализатор отвердевания, адаптированный для компонента (В), вводят во вторую часть композиции, каждая часть композиции будет обладать увеличенным сроком хранения, и это приводит к повышению удобства обращения с материалом. Когда эти композиции, состоящие из двух частей, смешивают, то смесь проявляет способность к отвердеванию и способность к глубокому отвердеванию.
В этом случае катализатор отвердевания (D) иллюстрируется примером выше. Предпочтительно компонент (D) первой части композиции в качестве катализатора конденсации компонентов (А) и (В) является гуанидином, 1,8-диазабицикло[5.4.0]-7-ундеценом или алкоксисиланом, содержащим гуанидильную группу, такую как тетраметилгуанидилпропилтриметоксисилан. Компонент (D) второй части композиции в качестве катализатора конденсации для компонентов (А) и (С) предпочтительно является оловянным катализатором.
Количество компонента (D) в первой и второй части композиции определено выше. Предпочтительно, когда катализатор отвердевания, адаптированный для компонента (В), и катализатор отвердевания, адаптированный для компонента (С), раздельно вводят в первую и вторую части композиции, в качестве компонента (D) могут быть применены как катализатор отвердевания, адаптированный для компонента (В), так и катализатор отвердевания, адаптированный для компонента (С) в количестве 0,01-9,99 частей по весу, особенно, 0,01-5 частей по весу на 100 частей по весу общего количества компонента (А) в первой и второй частях композиции. В этом случае, общее количество компонента (D), содержащегося в первой и второй частях композиции, предпочтительно 0,02-10 частей по весу.
2
2
В отношении органического соединения, содержащего С=О группу, такого как ацетон, метилэтилкетон, метилизобутилкетон и циклогексанон, и органического соединения, содержащего NH группу, такого как н-бутиламин, н-октиламин и циклогексиламин, добавление таких соединений рекомендуется, когда композицию формулируют в виде композиции, состоящей из двух частей, и в таком случае, небольшое количество органического соединения, содержащего С=О группу, предпочтительно добавляют к части, содержащей компонент (В), а небольшое количество органического соединения, содержащего NH группу, предпочтительно добавляют к части, содержащей компонент (С).
2
При добавлении небольших количеств органического соединения, содержащего С=О группу, или органического соединения, содержащего NH группу, оба эти компонента могут быть добавлены в количестве 0,1-10 частей по весу и, в частности, 0,5-5 частей по весу на 100 частей по весу общего количества компонента (А) в первой и второй части композиции.
2
Соответственно, первая часть композиции дополнительно включает органическое соединение, содержащее С=О группу, в количестве 0,1-10 частей по весу, а вторая часть композиции включает органическое соединение, содержащее NH группу, в количестве 0,1-10 частей по весу.
Силановый связывающий агент (Е) и наполнитель (F) также могут быть введены в первую часть композиции и/или вторую часть композиции. В этом случае силановый связывающий агент (Е) вводят в первую часть композиции и/или вторую часть композиции в количестве 0,1-10 частей по весу на 100 частей по весу всего компонента (А) в первой и второй части композиции. Наполнитель (F) вводят в первую часть композиции и/или вторую часть композиции в количестве 1-500 частей по весу на 100 частей по весу всего компонента (А) в первой и второй части композиции.
Весовое отношение первой части композиции и второй части композиции, в частности, не ограничено. Однако отношение смешивания в терминах весового отношения предпочтительно в диапазоне 25:75-75:25, в частности 40:60-60:40, и наиболее предпочтительно 50:50, а компоненты (А) и (D) могут быть добавлены в первую и вторую части композиции в количестве в пределах такого диапазона, и более предпочтительно в равном количестве.
Когда приготавливают быстроотвердевающуюся при комнатной температуре композицию органополисилоксана настоящего изобретения в виде композиции, состоящей из одной части, или готовят в виде композиции, состоящей из двух частей, так что первую и вторую часть композиций готовят отдельно и смешивают перед применением, полученную композицию наносят на желаемый субстрат и отверждают.
Альтернативно, когда первую и вторую часть композиций готовят отдельно, быстроотвердевающаяся при комнатной температуре композиция органополисилоксана настоящего изобретения может быть применена посредством покрытия субстрата первой частью композиции и другого субстрата второй частью композиции и дальнейшего связывания субстратов путем совместного отвердевания первой и второй части композиции.
Отвердевание можно проводить при температуре 0-150°С, особенно 10-50°С, не смотря на то, что отвердевание обычно проводят при комнатной температуре. Продолжительность отвердевания, в частности, не ограничена, не смотря на то, что отвердевание проводят в течение от 10 минут до 3 дней.
Применение композиции
Быстроотвердевающаяся при комнатной температуре композиция органополисилоксана настоящего изобретения хорошо адаптирована для применения в качестве герметика, адгезива, средства покрытия и герметизирующего средства.
ПРИМЕРЫ
Далее настоящее изобретение описано более подробно посредством ссылок на следующие Примеры и Сравнительные Примеры, которые никоим образом не ограничивают объем настоящего изобретения. В следующих Примерах и Сравнительных Примерах вязкость является величиной, измеренной посредством ротационного вискозиметра при 25°С.
Пример 1
В качестве первой части композиции 50 частей по весу диметилполисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и обладающий вязкостью 5000 мПа·с, 2,5 части по весу винилтриизопропеноксисилана и 0,5 части по весу тетраметилгуанидилпропилтриметоксисилана смешивали до получения гомогенной смеси. Таким образом, получали композицию 1-1.
В качестве второй части композиции 50 частей по весу диметилполисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и обладающий вязкостью 5000 мПа·с, 2,5 части по весу метил-три-н-бутиламиносилана и 0,1 части по весу диоктилдилаурат олова смешивали до получения гомогенной смеси. Таким образом, получали композицию 1-2.
Всю композицию 1-1 и всю композицию 1-2 загружали в картридж с двумя отсеками 12-ступенчатого статического смесителя и смесь выпрыскивали из специально сделанного шприца для образования пласта толщиной в 2 мм. Пласт отвердевал в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем пласт оценивали по его физическим свойствам.
Сравнительный Пример 1
Пласт, имеющий толщину 2 мм, получали посредством применения композиции 1-1 и пласт отвердевал в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем пласт оценивали по его физическим свойствам.
Сравнительный Пример 2
Пласт, имеющий толщину 2 мм, получали посредством применения композиции 1-2 и пласт отвердевал в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем пласт оценивали по его физическим свойствам. Результаты показаны в Таблице 1.
Таблица 1
Пример 1
Сравнительный Пример 1
Сравнительный Пример 2
Композиция 1-1/Композиция 1-2
Композиция 1-1
Композиция 1-2
Твердость (duro A)
10
Не измеряемо
Не измеряемо
Удлинение (%)
250
Предел Прочности при растяжении (МПа)
0,5
Пример 2
В качестве первой части композиции 50 частей по весу диметилполисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и обладающий вязкостью 20000 мПа·с, 20 частей по весу диметилполисилоксана с триметилсилокси группой на обоих концах, имеющего вязкость 100 мПа·с, и 5 частей по весу Аэросила R972 (коллоидальная двуокись кремния, изготовленная Nippon Aerosil) смешивали до получения гомогенной смеси. Затем 2,5 части по весу винилтриизопропеноксисилана, 0,5 части по весу тетраметилгуанидилпропилтриметоксисилана, 0,5 части по весу γ-аминопропилтриэтоксисилана и 1,5 части по весу циклогексанона смешивали до получения гомогенной смеси. Таким образом, получали смесь 2-1.
В качестве второй части композиции 50 частей по весу диметилполисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и обладающий вязкостью 20000 мПа·с, 20 частей по весу диметилполисилоксана с триметилсилокси группой на обоих концах, имеющего вязкость 100 мПа·с, и 5 частей по весу Аэросила R972 (коллоидальная двуокись кремния, изготовленная Nippon Aerosil) смешивали до получения гомогенной смеси. Затем, 2,5 части по весу метил-три-н-бутиламиносилана и 0,5 части по весу диоктилдилаурат олова смешивали до получения гомогенной смеси. Таким образом, получали смесь 2-2.
Всю композицию 2-1 и всю композицию 2-2 загружали в картридж с двумя отсеками 12-ступенчатого статического смесителя и смесь выпрыскивали из специально сделанного шприца на стеклянную тарелку с глубиной 15 мм, пока тарелка не наполнилась. Композицию оставили отвердевать в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем утверждали толщину отвердевшей пленки (толщину отвердевшей части).
Тем временем, 0,2 г композиции 2-1 наносили на стеклянную тарелку, а на другую стеклянную тарелку наносили 0,2 г композиции 2-2 и прилагали стеклянные тарелки друг к другу. После отвердевания при температуре 23°С и относительной влажности 50% в течение 4 часов стеклянные тарелки отделяли, чтобы убедиться в отвердевании внутренней части композиции.
Сравнительный Пример 3
Композицию 2-1 выпрыскивали на стеклянную тарелку с глубиной 15 мм, пока тарелка не наполнилась. Композицию оставили отвердевать в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем утверждали толщину отвердевшей пленки.
Тем временем, 0,2 г композиции 2-1 наносили на стеклянную тарелку, а на другую стеклянную тарелку также наносили 0,2 г композиции 2-1 и прилагали стеклянные тарелки друг к другу. После отвердевания при температуре 23°С и относительной влажности 50% в течение 4 часов стеклянные тарелки отделяли, чтобы убедиться в отвердевании внутренней части композиции.
Сравнительный Пример 4
Композицию 2-2 выпрыскивали на стеклянную тарелку с глубиной 15 мм, пока тарелка не наполнилась. Композицию оставили отвердевать в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем утверждали толщину отвердевшей пленки.
Тем временем 0,2 г композиции 2-2 наносили на стеклянную тарелку, а на другую стеклянную тарелку также наносили 0,2 г композиции 2-2 и прилагали стеклянные тарелки друг к другу. После отвердевания при температуре 23°С и относительной влажности 50% в течение 4 часов стеклянные тарелки отделяли, чтобы убедиться в отвердевании внутренней части композиции.
Результаты показаны в Таблице 2.
Таблица 2
Пример 2
СравнительныйПример 3
СравнительныйПример 4
Композиция 2-1/Композиция 2-2
Композиция 2-1
Композиция 2-2
Толщина после покрытия (мм)
15
1,9
1,8
Способность к отвердеванию
Отвердение внутренности
Внутренность осталась не отвердевшей
Внутренность осталась не отвердевшей
Пример 3
В качестве первой части композиции 50 частей по весу диметилполисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и обладающего вязкостью 20000 мПа·с и 50 частей по весу Crystallite VXS-2 (измельченная двуокись кремния, изготовленная Tatsumori) смешивали до получения гомогенной смеси. Затем, 4 части по весу фенилтриизопропеноксисилана, 0,5 части по весу тетраметилгуанидина и 0,5 части по весу γ-аминопропилтриэтоксисилана смешивали до получения гомогенной смеси. Таким образом, получали смесь 3-1.
В качестве второй части композиции 50 частей по весу диметилполисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и обладающего вязкостью 20000 мПа·с и 50 частей по весу Crystallite VXS-2 (измельченная двуокись кремния, изготовленная Tatsumori) смешивали до получения гомогенной смеси. Затем, 4 части по весу метил-три-н-бутиламиносилана и 0,1 часть по весу дибутилоктоат олова смешивали до получения гомогенной смеси. Таким образом, получали смесь 3-2.
Всю композицию 3-1 и всю композицию 3-2 загружали в картридж с двумя отсеками 12-ступенчатого статического смесителя и смесь выпрыскивали из специально сделанного шприца на стеклянную тарелку с глубиной 15 мм, пока тарелка не наполнилась. Композицию оставили отвердевать в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем утверждали толщину отвердевшей пленки (толщину отвердевшей части).
Сравнительный Пример 5
Композицию 3-1 выпрыскивали на стеклянную тарелку с глубиной 15 мм, пока тарелка не наполнилась. Композицию оставили отвердевать в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем утверждали толщину отвердевшей пленки.
Сравнительный Пример 6
Композицию 3-2 выпрыскивали на стеклянную тарелку с глубиной 15 мм, пока тарелка не наполнилась. Композицию оставили отвердевать в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем утверждали толщину отвердевшей пленки.
Результаты показаны в Таблице 3.
Таблица 3
Пример 3
СравнительныйПример 5
СравнительныйПример 6
Композиция3-1/Композиция 3-2
Композиция3-1
Композиция3-2
Толщина после покрытия (мм)
6,1
1,7
1,8
Пример 4
В качестве первой части композиции 50 частей по весу диметилполисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и обладающего вязкостью 20000 мПа·с и 50 частей по весу MC Coat P20 (карбонат кальция, изготовленный Maruo Calcium) смешивали до получения гомогенной смеси. Затем, 4 части по весу винилтриизопропеноксисилана, 0,5 части по весу тетраметилгуанидина и 0,5 части по весу γ-аминопропилтриэтоксисилана смешивали до получения гомогенной смеси. Таким образом получали смесь 4-1.
В качестве второй части композиции 50 частей по весу диметилполисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и обладающего вязкостью 20000 мПа·с и 50 частей по весу MC Coat P20 (карбонат кальция, изготовленный Maruo Calcium) смешивали до получения гомогенной смеси. Затем, 4 части по весу метилтрициклогексиламиносилана и 0,1 часть по весу диметилдиверсатата олова смешивали до получения гомогенной смеси. Таким образом получали смесь 4-2.
Всю композицию 4-1 и всю композицию 4-2 загружали в картридж с двумя отсеками 12-ступенчатого статического смесителя и смесь выпрыскивали из специально сделанного шприца на стеклянную тарелку с глубиной 15 мм, пока тарелка не наполнилась. Композицию оставили отвердевать в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем утверждали толщину отвердевшей пленки (толщину отвердевшей части).
Сравнительный Пример 7
Композицию 4-1 выпрыскивали на стеклянную тарелку с глубиной 15 мм, пока тарелка не наполнилась. Композицию оставили отвердевать в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем утверждали толщину отвердевшей пленки.
Сравнительный Пример 8
Композицию 4-2 выпрыскивали на стеклянную тарелку с глубиной 15 мм, пока тарелка не наполнилась. Композицию оставили отвердевать в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем утверждали толщину отвердевшей пленки.
Результаты показаны в Таблице 4.
Таблица 4
Пример 4
СравнительныйПример 7
СравнительныйПример 8
Композиция 4-1/Композиция 4-2
Композиция4-1
Композиция4-2
Толщина после покрытия (мм)
5,8
1,4
1,4
Пример 5
В качестве первой части композиции 50 частей по весу диметилполисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и обладающего вязкостью 5000 мПа·с и 10 частей по весу Аэросила R972 (коллоидальная двуокись кремния, изготовленная Nippon Аerosil) смешивали до получения гомогенной смеси. Затем, 2,5 части по весу винилтриизопропеноксисилана, 0,5 части по весу тетраметилгуанидилпропилтриметоксисилана смешивали до получения гомогенной смеси. Таким образом, получали смесь 5-1.
В качестве второй части композиции 50 частей по весу диметилполисилоксана с гидрокси группой на обоих концах и обладающего вязкостью 5000 мПа·с и 10 частей по весу Аэросила R972 (коллоидальная двуокись кремния, изготовленная Nippon Аerosil) смешивали до получения гомогенной смеси. Затем 2,5 части по весу метилтриэтиламиносилана и 0,1 часть по весу диоктилдилаурата олова смешивали до получения гомогенной смеси. Таким образом, получали смесь 5-2А.
Всю композицию 5-1 и всю композицию 5-2А загружали в картридж с двумя отсеками 12-ступенчатого статического смесителя и смесь выпрыскивали из специально сделанного шприца на стеклянную тарелку с глубиной 15 мм, пока тарелка не наполнилась. Композицию оставили отвердевать в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем утверждали толщину отвердевшей пленки (толщину отвердевшей части).
Сравнительный Пример 9
Пример 5 повторяли за исключением того, что 2,5 части по весу метилтрисдиэтиламиносилана применяли вместо 2,5 частей по весу метилтриэтиламиносилана для приготовления композиции 5-2В вместо 5-2А.
Всю композицию 5-1 и всю композицию 5-2В загружали в картридж с двумя отсеками 12-ступенчатого статического смесителя и смесь выпрыскивали из специально сделанного шприца на стеклянную тарелку с глубиной 15 мм, пока тарелка не наполнилась. Композицию оставили отвердевать в течение 24 часов при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Затем утверждали толщину отвердевшей пленки (толщину отвердевшей части).
Результаты показаны в Таблице 5.
Таблица 5
Пример 5
СравнительныйПример 9
Композиция 5-1/Композиция 5-2А
Композиция 5-1/Композиция 5-2В
Толщина после покрытия (мм)
15
2,0