[发明专利]可固化聚硅氧烷组合物

说明书

优先权声明

本专利申请要求于2011年12月29日提交的美国临时专利申请No.61/581,270的优先权。该专利的内容在此以引用方式并入。

技术领域

本发明涉及包含反应性硅烷官能团的可固化涂料组合物，并且在其它方面，涉及用于涂布该组合物的方法以及由其制备的制品。

背景技术

水分可固化聚硅氧烷组合物在水分的存在下固化以形成交联材料，诸如可用于许多行业中的防粘涂层和表面处理。例如，通常选择聚硅氧烷或氟化的聚硅氧烷来提供适于与压敏粘合剂一起使用的水分可固化防粘涂层。用于固化的水分通常得自大气环境或其上已施加组合物的基底，但其也可以添加至组合物中(例如，用于实现在深度或禁闭中固化)。

水分可固化的聚硅氧烷组合物通常包含具有可在水分的存在下反应以形成固化的(即交联的)材料的基团(例如，烷氧基甲硅烷基或酰氧基甲硅烷基部分)的硅氧烷聚合物。包含烷氧基甲硅烷基或酰氧基甲硅烷基官能团的水分可固化组合物通常以两个反应固化。在第一个反应中，烷氧基甲硅烷基或酰氧基甲硅烷基基团在水分和催化剂的存在下水解以形成具有羟基甲硅烷基基团的硅烷醇化合物。在第二个反应中，羟基甲硅烷基基团在催化剂的存在下与其它羟基甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基或酰氧基甲硅烷基基团缩合以形成--Si--O--Si--键。一旦生成硅烷醇化合物，两个反应基本上同时进行。常用于这两个反应的催化剂包括布仑斯惕酸(Bronsted acid)和路易斯酸(Lewis acid)。单一材料可以催化这两个反应。

优选地，水解和缩合反应在水分可固化组合物已施加到例如基底之后迅速进行。然而，同时反应不能过早(例如在加工或储存期间)进行。

这些特性之间的良好平衡经常难以获得，因为迅速反应性和储存稳定性是彼此相背的特性。例如，诸如四烷基钛酸酯的高度活性催化剂迅速加快水分固化反应，但同时可使在进料槽、涂布设备和其它制造和处理设备中无过早胶凝作用风险地处理材料变得困难。控制水分的量可为关键的，太少的水分可能导致缓慢或不完全的固化，而太多的水分会导致过早固化。

已使用多种方法用于提供具有可接受的固化速率而没有加工和储存困难的水分可固化组合物。例如，已经开发出两部分体系(一部分包含官能化硅氧烷聚合物，并且另一部分包含催化剂)，其中在使用之前迅速混合所述两个部分。虽然这种方法已用于小规模应用，但其对于大规模制造不那么有效，其中必须混合两个部分所造成的延迟一直是不期望的。此外，涂布操作必须在组合物于罐中固化之前迅速完成，并且这在使用大表面积基底或大体积的组合物工作时一直是困难的。

已经开发出铵盐催化剂，该铵盐催化剂在充分加热以释放引发水分固化反应的酸化合物之前一直为失活的。酸的释放也产生胺，然而所述胺必须通过蒸发去除。此外，用于活化催化剂的热可损坏其上已施加组合物的热敏感基底。

已使用其它材料(例如，盐，诸如锍盐和碘盐)来在照射(例如，使用紫外光照射)时于原位产生酸物质。这类材料不需要热活化并因而使得能够使用热敏感基底而没有损坏(并且不会产生需要去除的不期望物质)，但是这类材料相对昂贵，已在一些基底上显示具有固化抑制、并且需要水分控制以及使用具有照射能力的涂布设备。

诸如二月桂酸二丁基锡的常规锡催化剂可提供可稳定固化的聚硅氧烷组合物，该组合物可进行加工和涂布而不会过早胶凝。除了典型的水分可固化体系之外，已发现包含氢甲硅烷基和羟基甲硅烷基基团形式的双重反应性硅烷官能团的可固化组合物(可脱氢固化体系)可通过使用锡催化剂来固化。这种组合物已广泛用于压敏粘合剂和脱模剂应用，但有时经历相对短的罐藏期。此外，使用锡催化剂变得尤其有问题，因为通常用作催化剂的有机锡化合物现在被视为毒物学上有异议的。

固化的加速已经通过使用诸如二有机亚砜类、咪唑类、胺类(包括脒和取代的胍)的化合物与多种硅氧烷组合物(包括室温固化的硅氧烷组合物和可脱氢固化的硅氧烷组合物)中的锡催化剂(以及，在一些情况下，仅胺化合物)结合而实现。还已经提出，将包含脒的胺化合物在不存在锡催化剂的情况下用于固化水分可固化的甲硅烷基官能化有机聚合物，但烷氧基甲硅烷基官能化有机聚合物的实用固化性和可接受的对基底的粘附力仅使用强碱性胺(在水性溶液中显示具有至少13.4的pH的那些)才实现。