CN103221472B - 基于有机硅化合物的水性可交联分散体 - Google Patents
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Abstract
水性可交联分散体,其能够使用以下组分来制备:(A)有机硅化合物,其包含下式的单元:Ra(OR1)bSiO(4-a-b)/2(I),(B)二氧化硅颗粒,其能够由水部分润湿,(C)水,(D)有机硅化合物,其包含至少一个下式的单元:[A-CR3 2]eSiR2 cYdO(4-c-d-e)/2(II),以及任选存在的(E)其它物质。其中所述的基与下标如权利要求1中所定义的。
Description
本发明涉及在移除水之后可转变为弹性体或树脂的基于有机硅化合物的水分散体,用于制备其的方法,和其作为密封、粘合和涂层材料的用途。
基于环境保护,合适的是从化学制备物中省去挥发性有机组分。为此,水性体系的使用正经历连续增长。
聚合物的水分散体,尤其在移除水之后可转变为弹性体或树脂的那些,是长期以来建立的。它们大致由线型聚合物、乳化剂和水组成。此外,其它物质例如交联剂、增粘剂、交联催化剂和非补强填料的添加也是已知的。所用聚合物是具有反应性端基的那些。可使用水和乳化剂将完成的聚合物直接加工为乳液,或首先该聚合物的原料乳化,如果需要,可随后进行乳液聚合、乳液缩聚、乳液聚加成、辐射引发或热引发的交联。该聚合物乳液可以随后与交联剂组分和催化剂混合,在各种情况下在本体中或以乳液形式,以及与其它成分例如填料、增粘剂等混合。
到目前为止,一般使用有机乳化剂来使有机聚硅氧烷的水分散体稳定。阳离子型、阴离子型、两性和非离子型乳化剂均有使用。本文可以提及的示例性说明书包括EP 365 439 A和EP 665 882 A。
US4,221,688和US4,427,811描述硅酮聚合物乳液,所述硅酮聚合物乳液在移除水之后固化为弹性体,并且通过阴离子乳化剂来稳定。为了提高机械性质,这些乳液还包含胶态二氧化硅。此外,在US5,162,429中,描述了硅酮聚合物乳液,其由水中的经阴离子乳化剂稳定的聚合物乳液和经阴离子乳化剂稳定的热解法二氧化硅分散体组成。在该情况下的热解法二氧化硅用作补强填料。
对于其中用诸如乳化剂的表面活性物改变典型的硅酮性质的应用,尚未公开合适的解决方案,因为目前的水性体系基本上都包括这种乳化剂。例如,这些物质也具有表面性质如润湿性的后果。
本发明提供水性可交联分散体,其可以使用以下组分来制备:
(A)有机硅化合物,其包含下式的单元:
Ra(OR1)bSiO(4-a-b)/2 (I),
其中
R表示相同或不同的SiC-键合的具有1至18个碳原子的烃基,其任选由卤素原子、氨基、醚基、酯基、环氧基、巯基、氰基或(聚)二醇基取代,该(聚)二醇基由氧亚乙基和/或氧亚丙基单元构成,
R1可以相同或不同,并且表示氢原子或任选取代的烃基,所述烃基可由插入氧原子,
a为0、1、2或3,优选为1或2,和
b为0、1、2或3,优选为0、1或2,
前提条件是a+b之和小于或等于4,
(B)二氧化硅颗粒,其可由水部分润湿,
(C)水,
(D)有机硅化合物,其包含下式的至少一个单元:
[A-CR3 2]eSiR2cYdO(4-c-d-e)/2 (II),
其中
A可以相同或不同,并且表示经由氮键合的有机基,
R2表示相同或不同、单价、任选取代的烃基,
R3可以相同或不同,并且表示氢原子或单价、任选取代的烃基,
Y可以相同或不同,并且表示可水解基,
c为0、1、2或3,优选为0、1或2,更优选为0或1,
d为0、1、2或3,优选为2或3,和
e为0、1或2,优选为0或1,前提条件是c+d+e之和为≤4,并且所述有机硅化合物具有其中e不是0的至少一个单元,以及至少两个基Y,优选至少三个基Y,
以及,任选存在的,
(E)其它物质。
本发明的分散体优选基本上不含常规液体和固体的纯有机的表面活性物,所述表面活性物在室温和周围大气的压力下为非粒状,例如非离子型、阳离子型、阴离子型和两性的乳化剂(“有机乳化剂”)。
非粒状乳化剂在此意思是不是颗粒和胶体,而是分子和聚合物,与Dispersionen und Emulsionen,G.Lagaly,O.Schulz,R.Zindel,Steinkopff,Darmstadt1997,ISBN3-7985-1087-3,第1-4页中给出的分子、聚合物、胶体和颗粒的定义一致。
一般来讲,这些有机乳化剂具有小于1nm的尺寸,<10000g/mol的摩尔质量,>50重量%的碳含量,其可由元素分析测定,以及小于1的莫氏硬度。
同时,本发明的分散体基本上不含的乳化剂在20℃和周围大气的压力下,即在900至1100hPa的压力下通常具有均质地或呈胶束形式地的大于1重量%的水中溶解度。
本发明的分散体可以包含基于本发明分散体的总重量小于10重量%、优选小于2重量%、更优选小于1重量%、更特别地0重量%的至多最大重量分数的这种有机乳化剂。
根据本发明使用的组分(A)在室温和周围大气的压力下,换言之在900和1100hPa的压力下优选为液体,并且具有优选1至10000000mPas、更优选地100至500000mPas、更特别地1000至100000mPas的粘度,所有情况均在25℃下。
根据本发明使用的有机硅化合物(A)可以不仅包含硅烷,即a+b=4时的式(I)的化合物,而且可以包含硅氧烷,即包含a+b≤3时的式(I)单元的化合物。根据本发明使用并且包含式(I)单元的有机硅化合物优选为低聚或聚合的有机基硅氧烷,其可以为直链的、支链的或环状的,更特别地是由式(I)单元组成的那些。
烃基R的实例为烷基,例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、1-正丁基、2-正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基;己基,例如正己基;庚基,例如正庚基;辛基,例如正辛基和异辛基,例如2,2,4-三甲基戊基;
壬基,例如正壬基;癸基,例如正癸基;十二基,例如正十二基;十八基,例如正十八基;烯基,例如乙烯基和烯丙基;环烷基,例如环戊基、环己基、环庚基和甲基环己基;芳基,例如苯基、萘基、蒽基和菲基;烷芳基,例如邻-、间-、对-甲苯基、二甲苯基和乙苯基;芳烷基,例如苯甲基、α-和β-苯乙基。
取代的烃基R的实例为卤代基,例如3-氯丙基,3,3,3-三氟丙基,氯苯基,六氟丙基,例如1-三氟甲基-2,2,2-三氟乙基;2-(全氟己基)乙基,1,1,2,2-四氟乙基氧丙基,1-三氟甲基-2,2,2-三氟乙基氧丙基,全氟异丙基氧乙基,全氟异丙基氧丙基;由氨基取代的基,例如N-(2-氨基乙基)-3-氨丙基,3-氨丙基,3-(环己基氨基)丙基,氨甲基,环己基氨甲基,具有含1-18个碳单元的烷基或芳基的烷基-或芳氨基甲基,和二乙基氨甲基;醚官能化基,例如3-甲氧基丙基,甲氧基甲基,3-乙氧基丙基,和乙酰氧基甲基;氰基官能化基,例如2-氰乙基;酯官能化基,例如甲基丙烯酰基氧丙基;环氧官能化基,例如缩水甘油基氧丙基;和硫官能化基,例如3-巯基丙基。
优选的基R是具有1至10个碳原子的烃基,其中更优选地至少80%、更特别地至少90%的基R为甲基。
基R1的实例是基R的指定实例。
优选的基R1为氢原子和具有1至6个碳原子的烷基,更优选为氢原子和甲基和乙基,更特别地为氢原子
组分(A)的实例为具有30至2000个甲硅烷氧基单元的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷,具有二烷氧基甲硅烷基或三烷氧基甲硅烷基端基的α,ω-二烷氧基聚二甲基硅氧烷或聚二甲基硅氧烷,具有有机氧基官能和/或包含T和/或Q单元的OH官能的支链的有机聚硅氧烷。
作为组分(A),优选的是使用具有小于10摩尔%的支化位置(branching),即T和/或Q单元的基本上直链的硅氧烷。
更优选地,根据本发明使用的有机硅化合物(A)是基本上支链的、OH-封端的和/或烷氧基-封端的有机聚硅氧烷,更特别地是α,ω-二羟基二有机基聚硅氧烷,极优选是在25℃下粘度为1000至100000mPas的α,ω-二羟基二有机基聚硅氧烷。
组分(A)包含市售的和/或可以通过在有机和/或有机硅化学中常见的方法制备的物质。
根据本发明使用的组分(B)包含二氧化硅颗粒,其可用水部分润湿,即,其并不可被水完全润湿,且并非完全不可被水润湿。
根据本发明使用的颗粒(B)优选具有大于1nm、优选1至5000nm、更优选10至1000nm、更特别地100至600nm、尤其选自150nm至500nm的平均直径,在各种情况下,优选使用动态光散射(根据ISO13320:2009,例如用Malvern Zetasizer Nano ZS)测量。
根据本发明使用的颗粒(B)优选具有30至500m2/g、更优选100至300m2/g的BET比表面积。该BET表面积可根据已知方法、优选根据DeutscheIndustrie Norm DIN66131和Din66132测量。
根据本发明使用的颗粒(B)优选具有小于50重量%、更优选0.01至20重量%、更特别地0.02-5重量%的碳含量。
根据本发明使用的组分(B)优选包含具有0至180°、更优选30至150°、更特别45至135°的接触角θ的颗粒,在各自情况下在水/空气相界处在温度25℃和周围大气的压力下测量,即在900至1100hPa的压力下测量。接触角θ根据已知方法测量,优选在组分(B)相对水的压块(pressed compact)上测定,并且用双蒸馏水进行基底/水接触角的数字图象分析(根据DIN EN828,使用例如Dataphysics OCA15EC)。
颗粒(B)优选在温度25℃和周围大气的压力下,即在900至1100hPa的压力下具有30至72.5mJ/m2的表面能γ。
根据本发明使用的颗粒(B)优选在温度25℃和周围大气的压力下,即,在900至1100hPa压力下具有40至80mJ/m2、优选50至70mJ/m2、更优选60至70mJ/m2的表面能分散分数(γ-s-D)。表面能分散分数(γ-s-D)根据例如“Inverse Gaschromatography”–“Characterization of Polymers and otherMaterials”,391ACS Symposium Series,D.R.Lloyd,Th C.Ward,H.P.Schreiber,chapter18,pp248-261,ACS,Washington DC1989,ISBN0-8412-1610-X来测量。
根据本发明使用的二氧化硅(B)可以是湿法化学制备的二氧化硅,例如,沉淀法二氧化硅或硅胶,或在高温下操作制备的二氧化硅,例如,热解制备的二氧化硅或硅石,并且组分(B)优选为热解法制备的二氧化硅。
制备在本发明的分散体中使用的水可部分润湿的硅石的优选原料硅石可以通过本身已知的任何所需方法制备,例如在卤素-硅化合物如四氯化硅,或卤素-有机硅化合物如甲基氯硅烷、例如甲基三氯硅烷,或氢氯硅烷例如氢三氯硅烷,或其它氢甲基氯硅烷、例如氢甲基二氯硅烷,或烷基氯硅烷的火焰反应中,以及在与烃类的混合物或如指定的、有机硅化合物和烃类的任何所需的可喷淋且优选可挥发的混合物中,并且在这种情况下火焰可以是氢-氧焰或一氧化碳-氧焰。在这种情况下,举例来说,硅石的制备可以任选在额外添加或不添加水的情况下于纯化步骤中进行;优选不加水。
在本发明的分散体的制备中,优选用作组分(B)的是部分疏水化的、更优选部分甲硅烷基化的、颗粒状固体,更特别是在其表面上携带OH基团的那些。
部分甲硅烷基化在此意思是,并非整个颗粒表面积都是未甲硅烷基化,也非整个颗粒表面积都是甲硅烷基化的。
基于总颗粒表面积的颗粒状固体的表面被甲硅烷基化剂基团的占有率τ此处优选为5%至95%、更优选5%至50%、更特别10%至30%。
该甲硅烷基化剂的占有率例如可以使用元素分析,如经由碳含量,例如,或通过测定在颗粒物上的反应性表面OH基团的残余量来测定。
就煅制二氧化硅而言,部分甲硅烷基化此处意指在二氧化硅表面上,未甲硅烷基化表面硅烷醇基的量的范围优选为起始二氧化硅的不大于95%至不小于5%、更优选为95%至50%、更特别为90%至70%。
这意味着,表面硅烷醇基SiOH的密度的范围优选为每nm2的颗粒表面积有最少0.1至最大1.7、优选0.9至1.7、极优选1.25至1.6个SiOH。
对于可以用于甲硅烷基化的比表面积为200m2/g的起始二氧化硅,这意味着优选为最少0.03mmol/g SiOH至最大0.57mmol/g SiOH、优选0.3至0.57mmol/g SiOH、极优选0.42至0.54mmol/g SiOH;对于具有更小或更大表面积的二氧化硅,这意味着线性比例地更多或更少的表面硅烷醇基SiOH。
用于颗粒状固体的部分疏水化和部分甲硅烷基化的方法是已知的,例如EP-B1433749中所述。
原料硅石优选具有25至500m2/g的BET比表面积。原料硅石优选包含直径范围100至1000nm的聚集体(根据DIN53206定义),并且该硅石具有团聚体(根据DIN53206定义),所述团聚体由聚集体构成,并且取决于外部剪载荷(如测量条件)而具有1至500μm的尺寸。
原料硅石优选具有优选小于或等于2.3的分形(fractal)表面尺寸,分形表面尺寸Ds此处定义如下:颗粒表面积A与颗粒半径R以及Ds的幂成比例。原料硅石优选具有优选每nm2的比表面积1.5至2.5个SiOH、更优选1.6至2.0个SiOH/nm2的可触及的表面硅烷醇基SiOH的密度,即,化学反应可触及的表面硅烷醇基SiOH。
作为用于制备根据本发明使用的组分(B)的原料硅石,可以使用在高温(大于1000℃)下制备的硅石,热解法制备的硅石是特别优选的。可以使用亲水性硅石,其直接由喷焰器新鲜制备,已经历暂时储存,或已经以惯用商品形式包装。
作为原料硅石,可以使用夯实或堆密度小于60g/l的未压实硅石,或夯实或堆密度大于60g/l的压实硅石。
作为原料硅石,可以使用不同硅石的混合物,例如具有不同BET表面积的硅石的混合物。
对于二氧化硅颗粒的甲硅烷基化,可以使用目前已知的所有有机硅化合物以及方法,例如,EP-B1433749第3页第29行至第6页第6行中所述的。
用作根据本发明的组分(B)的硅石优选具有170至250m2/g的BET表面积和0.1至3重量%、优选0.1至1.5重量%、更特别0.1至1重量%、极优选0.1至0.7重量%的碳含量,在各种情况下优选可通过元素分析测定。
基于100重量份的分散体,本发明的分散体包含优选0.1至50重量份、更优选1至25重量份、更特别2至12重量份的量的组分(B)。
组分(C)的实例为天然水,例如雨水,地下水,泉水,河水,和海水,化学水,例如完全去除矿物质水,蒸馏的或(多次)再蒸馏的水,供医疗或医药使用的水,例如纯化水(aqua purificata;Pharm.Eur.3),去离子水(aquadeionisata),蒸溜水(aqua destillata),重蒸溜水(aqua bidestillata),药用注射水(aqua ad injectionam),或保存用水(aqua conservata),根据德国可饮水法的饮用水和矿物水。
优选用作组分(C)的是化学水,更优选完全去矿物质水和蒸馏水。
基于100重量份的分散体,本发明的分散体包含优选10至90重量份、更优选20至80重量份、更特别30至60重量份的量的水(C)。
根据本发明使用的有机硅化合物(D)可以是硅烷,即,式(II)在c+d+e=4时的化合物,和硅氧烷,即,包含c+d+e≤3时的式(II)单元的化合物。
根据本发明使用的有机硅化合物(D)优选包含硅烷和硅氧烷,所述硅烷和硅氧烷由式(II)的单元、更优选式(II)的硅烷和/或其部分水解产物组成,部分水解产物优选具有不多于10个的硅原子。
基R2的实例是R的指定基。
基R2优选包含具有1至6个碳原子的烷基、更优选甲基或乙基。
基R3的实例为氢原子以及R的指定基。
基R3优选包含氢原子和具有1至20个碳原子的烃基,更特别地是氢原子。
A优选包含式R4R5N-的基,其中R4和R5各自彼此独立表示氢原子或单价的、任选取代的烃基,并且R4R5N-部分也可以连接以形成环。
基R4和R5的实例在每种情况下彼此独立为氢原子和上述R指定的实例。
基R4优选包含具有1至8个碳原子的烃类。
基R5优选包含氢原子或具有1至8个碳原子的烃类。
基A的实例为二甲氨基、二乙氨基、二丙氨基、二丁氨基、二戊氨基、二己氨基、正己氨基、辛氨基、N-环己氨基、N-苯氨基、N-吗啉基、N-吡咯烷子基(pyrrolidino)和N-哌啶子基(piperidino)。
基Y的实例为目前已知的所有可水解基,例如卤素原子、有机基氧基(organyloxy)、Si-N-键合胺基、酰胺基、肟基、酰氧基和氨基氧基。
基Y优选包含有机基氧基,例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、丁氧基、叔丁氧基和2-甲氧基乙氧基。
根据本发明使用的有机硅化合物(D)的实例为H2N-CH2-Si(OCH3)3、H2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3-(CH2)3)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(H3C)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(H3C)2N-CH2-Si(OCH3)3、(H3C-CH2)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3-(CH2)3)2N-CH2-Si(OCH3)3、(H3C-CH2)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3-(CH2)2N-CH2-Si(OCH3)3、((CH3)2CH)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、((CH3)2CH)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3CH2(CH3)CH)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3CH2(CH3)CH)2N-CH2-Si(OCH3)3、((CH3)3C)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、((CH3)3C)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)4)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)4)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3CH2(CH3)2C)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3CH2(CH3)2C)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)5)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3-(CH2)5)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)3(CH3)CH)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)3(CH3)CH)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、C6H5(CH3)N-CH2-Si(OCH2CH3)3、C6H5(CH3)N-CH2-Si(OCH3)3、C6H11(CH3)N-CH2-Si(OCH2CH3)3、C6H11(CH3)N-CH2-Si(OCH3)3、(C6H11)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(C6H11)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)3)HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、(H3C)HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、(H3C)HN-CH2-Si(OCH3)3、(H3C-CH2)HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3-(CH2)2)HN-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)2HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3-(CH2)3)HN-CH2-Si(OCH3)3、(H3C-CH2)HN-CH2-Si(OCH3)3、((CH3)2CH)HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、((CH3)2CH)HN-CH2-Si(OCH3)3、((CH3)3C)HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、((CH3)3C)HN-CH2-Si(OCH3)3、(CH3CH2(CH3)CH)HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3CH2(CH3)CH)HN-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)4)HN-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)4)HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3CH2(CH3)2C)HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3CH2(CH3)2C)HN-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)5)HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3-(CH2)5)HN-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)3(CH3)CH)HN-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)3(CH3)CH)HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、C6H5HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、C6H5HN-CH2-Si(OCH3)3、C6H11HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、C6H11HN-CH2-Si(OCH3)3、环(O(CH2-CH2)2N)-CH2-Si(OCH2CH3)3、环(O(CH2-CH2)2N)-CH2-Si(OCH3)3、环(HN(CH2-CH2)2N)-CH2-Si(OCH2CH3)3、环(HN(CH2-CH2)2N)-CH2-Si(OCH3)3、H2N-CH2SiCH3(OCH3)2、H2N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(H3C)2N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(H3C)2N-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)3)2N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(H3C-CH2)2N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(CH3-(CH2)3)2N-CH2-SiCH3(OCH3)2、(H3C-CH2)2N-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)2)2N-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)2)2N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、((CH3)2CH)2N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、((CH3)2CH)2N-CH2-SiCH3(OCH3)2、((CH3)3C)2N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、((CH3)3C)2N-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3CH2(CH3)CH)2N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(CH3-(CH2)4)2N-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)4)2N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(CH3-(CH2)3(CH3)CH)2N-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)3(CH3)CH)2N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(CH3CH2(CH3)CH)2N-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3CH2(CH3)2C)2N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(CH3CH2(CH3)2C)2N-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)5)2N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(CH3-(CH2)5)2N-CH2-SiCH3(OCH3)2、C6H5(CH3)N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、C6H5(CH3)N-CH2-SiCH3(OCH3)2、C6H11(CH3)N-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、C6H11(CH3)N-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)3)HN-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(H3C-CH2)HN-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(H3C)HN-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(H3C)HN-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)3HN-CH2-SiCH3(OCH3)2、(H3C-CH2)HN-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)2)HN-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(CH3-(CH2)2)HN-CH2-SiCH3(OCH3)2、((CH3)2CH)HN-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、((CH3)2CH)HN-CH2-SiCH3(OCH3)2、((CH3)3C)HN-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、((CH3)3C)HN-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3CH2(CH3)CH)HN-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(CH3CH2(CH3)CH)HN-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)4)HN-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)4)HN-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(CH3CH2(CH3)2C)HN-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(CH3CH2(CH3)2C)HN-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)5)HN-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(CH3-(CH2)5)HN-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)3(CH3)CH)HN-CH2-SiCH3(OCH3)2、(CH3-(CH2)3(CH3)CH)HN-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、C6H5HN-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、C6H5HN-CH2-SiCH3(OCH3)2、(C6H11)HN-CH2-SiCH3(OCH2CH3)2、(C6H11)HN-CH2-SiCH3(OCH3)2,以及它们的部分水解产物。
根据本发明使用的有机硅化合物(D)优选包含(H3C)2N-CH2-Si(OCH3)3、(H3C)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(H3C-CH2)2N-CH2-Si(OCH3)3、(H3C-CH2)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、((CH3)2CH)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、((CH3)2CH)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)2)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3-(CH2)2)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)3)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3-(CH2)3)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3CH2(CH3)CH)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3CH2(CH3)CH)2N-CH2-Si(OCH3)3、((CH3)3C)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、((CH3)3C)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)4)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)4)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3CH2(CH3)2C)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3CH2(CH3)2C)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)3(CH3)CH)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)3(CH3)CH)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3-(CH2)5)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)5)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(C6H11)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(C6H11)2N-CH2-Si(OCH3)3、(C6H11)HN-CH2-Si(OCH2CH3)3、(C6H11)HN-CH2-Si(OCH3)3、环(O(CH2-CH2)2N)-CH2-Si(OCH2CH3)3、环(O(CH2-CH2)2N-CH2-Si(OCH3)3、环(HN(CH2-CH2)2N)-CH2-Si(OCH2CH3)3和环(HN(CH2-CH2)2N)-CH2-Si(OCH3)3,以及它们的部分水解产物;特别优选的是(H3C)2N-CH2-Si(OCH3)3、(H3C)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(H3C-CH2)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(H3C-CH2)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)2)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3-(CH2)2)2N-CH2-Si(OCH3)3、((CH3)2CH)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、((CH3)2CH)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)3)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3-(CH2)3)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3CH2(CH3)CH)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3CH2(CH3)CH)2N-CH2-Si(OCH3)3、((CH3)3C)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、((CH3)3C)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)4)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)4)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3CH2(CH3)2C)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(CH3CH2(CH3)2C)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)5)2N-CH2-Si(OCH3)3、(CH3-(CH2)5)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3、(C6H11)2N-CH2-Si(OCH2CH3)3和(C6H11)2N-CH2-Si(OCH3)3,及它们的部分水解产物。
有机硅化合物(D)是商业惯用产品和/或可以通过硅化学中常见方法制备的产品。
为了制备本发明的水性可交联分散体,组分(D)的用量基于100重量份分散体计优选为0.01至10重量份、更优选为0.05至5重量份、更特别为0.1至3重量份。
任选采用的其它物质(E)是目前已用于水性、可交联分散体的任何所需物质,例如除(B)以外的填料、交联催化剂、增粘剂、增塑剂、相对于分散体为惰性的有机溶剂、pH调节剂和添加剂。
根据本发明任选采用的填料(E)的实例是非补强填料,例如BET表面积至多50m2/g的填料,例如石英、硅藻土、硅酸钙、硅酸锆、沸石、氧化铝、氧化钛、氧化铁、氧化锌、氢氧化镁、氢氧化铝、硫酸钡、碳酸钙、石膏、氮化硅、碳化硅、氮化硼、玻璃粉末和聚合物粉末,以及补强填料,这些补强填料是BET表面积大于50m2/g的填料,例如热解法制备的硅石,沉淀法硅石,沉淀法白垩,炭黑如炉黑和乙炔黑,和高BET表面积的混合硅-铝氧化物,以及纤维填料,例如石棉以及聚合物纤维。
所述填料(E)可能例如通过用有机硅烷和/或有机基硅氧烷或用硬脂酸处理,或通过羟基到烷氧基的醚化而已被疏水化。
任选采用的填料(E)优选是热解法二氧化硅、炭黑、氢氧化铝、氢氧化镁、涂布或未涂布的碳酸钙,或硅酸盐(silicatic)填料。
如果使用填料(E),则涉及的量在各种情况下基于100重量份的有机硅化合物(A)优选为0.1至200重量份、更优选0.5至100重量份。所用填料(E)的量可以在宽广范围内变化,并且特别由本发明的分散体的各自最终用途来指导。本发明的分散体优选使用填料(E)制备。
作为交联催化剂(E),可以使用加速硅氧烷键的形成的所有已知化合物。这种催化剂(E)的实例为有机锡化合物,例如二月桂酸二丁基锡,二乙酸二丁基锡,二丁基氧化锡,二月桂酸二辛基锡,二乙酸二辛基锡,二辛基氧化锡,以及例如它们与烷氧基硅烷例如四乙氧基硅烷的反应产物。催化剂(E)的其它实例为钛化合物,例如钛酸四异丙酯,钛酸四丁酯,和螯合钛,以及对应的锆或铪化合物和金属羧酸盐,优选的是二丁基-和二辛基-有机锡羧酸盐以及铋、锂、锶和锌的羧酸盐,并且特别优选的是二丁基-和二辛基-有机锡羧酸盐。
如果使用交联催化剂(E),则涉及的量在各种情况下基于100重量份的有机硅化合物(A)计优选为0.01至10重量份、更优选0.02至5重量份。本发明的分散体优选在未使用任何交联催化剂(E)的情况下制备。
作为增粘剂(E),可以使用目前已用于可交联硅氧烷材料的所有化合物,这些增粘剂优选不同于组分(A)和(D)。增粘剂(E)的实例(将其添加至其上已施用了本发明的分散体的基底以便增强弹性体产物的粘合性,该弹性体产物由本发明的水分散体在移除其溶剂部分之后获得)是氨基官能的硅烷,例如,氨丙基三烷氧基硅烷,N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三烷氧基硅烷,丙烯酰基-或甲基丙烯酰基-官能的烷氧基硅烷,例如丙烯酰氧基丙基-或甲基丙烯酰氧丙基三烷氧基硅烷,以及环氧-官能的烷氧基硅烷,例如缩水甘油基氧丙基三烷氧基硅烷,其中烷氧基为甲氧基、乙氧基、正丙氧基或异丙氧基,以及它们的水解产物。
任选采用的增粘剂(E)优选包含氨丙基三烷氧基硅烷,N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三烷氧基硅烷,丙烯酰基氧丙基-或甲基丙烯酰基氧丙基三烷氧基硅烷,缩水甘油基氧丙基三烷氧基硅烷,其中烷氧基优选为甲氧基或乙氧基,以及它们的水解产物。
如果使用增粘剂(E),则涉及的量在各种情况下基于100重量份的有机硅化合物(A)计优选为0.01至20重量份、更优选0.1至5重量份。本发明的分散体优选使用增粘剂(E)制备。
作为增塑剂(E),可以使用目前已用于可交联硅氧烷材料的所有化合物,这些增塑剂优选不同于组分(A)和(D)。任选采用的增塑剂(E)的实例为二甲基聚硅氧烷,其在室温下为液体,由三甲基硅氧基封端,并且在25℃下具有至少10mPas的粘度,优选的是25℃下粘度在范围20至5000mPas之间的三甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷或部分苯基化的、三甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷。
如果使用增塑剂(E),则涉及的量在各种情况下基于100重量份的有机硅化合物(A)计优选为1至50重量份、更优选1至20重量份。
相对于分散体为惰性的并且可以任选采用的有机溶剂(E)的实例为烃类,例如各种沸腾范围的石油醚、正戊烷、正己烷、己烷异构体混合物、甲苯和二甲苯。
如果使用有机溶剂(E),则涉及的量在各种情况下基于100重量份的有机硅化合物(A)计优选为1至50重量份、更优选5至20重量份。本发明的分散体优选在未使用任何有机溶剂(E)的情况下制备。
pH调节剂(E)的实例是酸和碱以及缓冲液体系,例如磷酸、盐酸、曱酸、碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物溶液、胺以及所得的缓冲液体系。
作为添加剂(E),可以使用目前已用于可交联硅氧烷材料的所有物质,这些添加剂优选不同于组分(A)、(B)和(D)。添加剂(E)的实例为可溶解染料,有机和无机颜料,杀真菌剂和杀微生物剂,芳香剂,流变助剂,腐蚀抑制剂,氧化抑制剂,光稳定剂,热稳定剂,阻燃剂,和影响电性质的试剂,优选的是有机和无机颜料,杀真菌剂,流变助剂,光稳定剂,热稳定剂,阻燃剂,和影响电性质的试剂,并且特别优选的是有机和无机颜料,流变助剂,光稳定剂和热稳定剂。更特别地,任选采用的添加剂包含有机和无机颜料,光稳定剂,热稳定剂,阻燃剂和影响电性质的试剂。
如果使用添加剂(E),则涉及的量在各种情况下基于100重量份的有机硅化合物(A)计优选为0.01至20重量份、更优选0.1至10重量份。本发明的分散体优选使用添加剂(E)制备。
根据本发明采用的组分可以在各种情况下包含一个单独种类的此类组分,或至少两种此类组分的混合物。
本发明的水分散体可以实现至多95重量%的固含量。较低固含量当然是可能的。即便在不包含其它填料(E)的本发明的水性硅酮分散体的情况下,也可以实现大于90重量%的固含量。固含量此处意思是除水和有机溶剂,如果使用的话,之外分散体的所有组分基于分散体总重量的重量分数。
本发明的分散体的固含量优选10至80重量%、更优选20至70重量%、更特别为30至60重量%。
根据本发明的有机聚硅氧烷的水分散体优选具有3至13、更优选3至11、极优选4至10、尤其优选5至9的pH值。
根据应用,根据本发明的有机聚硅氧烷的水分散体可以是牢固(firm)的或流体的。
本发明的分散体优选为使用组分(A)、(B)、(C)、(D)以及任选存在的(E)制备的分散体,优选不使用其它组分。
例如,原则上可以通过目前已知的任何所需方法,例如通过简单混合所用组分来制备本发明的水分散体。
本发明还提供一种用于通过混合所用组分来制备本发明的水性、可交联分散体的方法。
根据一个优选的方法的变例,组分(A)和任选存在的(E)彼此混合,然后与组分(B)和(C)一起分散,随后添加交联剂(D)。
一种特别优选的方法变例的特征在于,组分(A)和任选存在的(E)彼此混合并随后与组分(B)和(C)一起分散,并且组分(B)预分散于水(C)的一部分中,得到例如硅石于水中的20%的分散体,以便降低处理过程中粉尘的释放,随后添加交联剂(D)。
分散可以在适用于制备乳液和分散体、并提供足够高的剪切能输入的惯用混合设备中进行,例如高速定子-转子搅拌器,例如根据Prof.P.Willems的那些,例如,已知的商标名或其它定子-转子系统,已知的商标名Kady、Unimix、Koruma、Cavitron、Sonotron、Netzsch、IKA或Ystral。例如,其它可能的技术是超声波技术,例如US探针/转换器或US流动池或US系统,例如或类似于得自Sonorex/Bandelin的那些,或球磨机,例如WAB,CH的Dyno-Mill。其它可能技术使用高速搅拌器进行,例如桨式搅拌器或直臂搅拌器,溶解器例如来自Getzmann的碟式溶解器,例如,或混合系统,例如行星溶解器、直臂溶解器,或包含溶解器系统和搅拌器系统的其它组合组件。其它合适的系统是挤出机或混配机。
本发明的方法可以不连续或连续地进行。
当然,本发明的分散体也可以以不同方式制备。然而已发现,过程的模式很关键,并且例如,不是所有的制备模式都会在水移除之后导致产生弹性体的分散体。
本发明的方法具有的优点是,其实施十分简单且经济,并且可以制备具有各种固含量的水分散体。
本发明的水分散体可以用于所有用途,为此,目前为止水分散体已例如用作密封剂和粘合剂、油墨和油漆系统,和用作电绝缘的或导电的、疏水的和/或排斥粘性物质的涂层系统,或用作这种系统的基础或补充。
本发明的水分散体甚至在室温下在挥发性级分,即水和任选存在的有机溶剂蒸发之后在短时间内固化,形成弹性体或树脂。
本发明另外提供通过交联本发明的分散体而制得的成型制品。
本发明的水分散体具有的优点是它们可以以简单方式制备。
本发明的水分散体还具有的优点是它们具有长储存寿命。
本发明的水分散体另外具有的优点是,完全不需要有机乳化剂,从而可以实现包括所得成型制品和底物之间的接触区域的耐水性的很大改进。
本发明的水分散体具有的优点是,与现有体系相反,它们的流变性可以在对非水体系已知的种类范围内配制。
此外,本发明的水分散体具有的优点是,固化产物的机械性能是在对非水体系已知的范围内。
此外,本发明的水分散体具有的优点是,它们可以按在固化过程中完全没有挥发性有机化合物散发到大气环境的方式配制。
此外,本发明的水分散体具有的优点是,它们在众多的基底上都可形成牢固的粘附涂层,例如在纸张、纺织物、矿建材料、塑料、木材和许多其它基底上。这种涂层可以例如通过刷涂、滚涂、浸涂或喷涂来产生。
所述用途的一种优选领域是用作密封剂、粘合剂和涂层材料。涂层的实例包括外部建筑涂料和浸渍体系,弹性砖石油漆,纺织物和织造织物上的涂层,以及用于达到持久斥水性的各种涂层应用。
在下述实例中,除非另外指明,否则份数和百分比的所有数据基于重量给出。此外,所有粘度数据是基于25℃温度。除非另外指明,在周围大气的压力,即在900至1100hPa的压力和室温即约22℃下,或在当反应物在室温下不需额外加热或冷却而组合时所发生的温度下进行以下实施例。
弹性体性质各自根据以下标准化测试方法确定:
拉伸强度 DIN53504S2
断裂伸长率 DIN53504S2
模量 DIN53504S2
肖氏硬度A DIN53505
颗粒状固体B1的制备
将根据DIN66131和DIN66132测量、BET比表面积为200m2/g的100g热解法二氧化硅(以名称得自Wacker Chemie AG,D-Munich)在搅拌下(1000rpm,搅拌器桨叶直径12.5cm)流化,然后经受15分钟氮气,使其变得惰性,然后再关闭氮气流。再在约25℃的温度和约1013hPa的环境压力下,使用双流体喷嘴将气溶胶形式的2g二甲基二氯硅烷喷射到流化的硅石中。在30分钟进一步搅拌之后,将由此处理过的硅石随后在容量为100l的烘箱中在1000l/h的温和氮气流和在300℃下热处理2小时。这样提供了具有以下性质的白色粉状硅石:
-硅石在一定程度上是水可润湿但不完全润湿的;事实上这是明显的,使用Ultraturrax,仅12重量%的硅石可结合到水中而形成稳定一天的流体物质,而在相同条件和相同粘度下,水可完全润湿的24重量%的原料硅石则可以如此结合。
-硅石的其它性质归纳于表1。
表1:
性质 | 根据实施例1的硅石B1 |
BET表面积 | 184m2/g |
非甲硅烷基化硅石的硅烷醇基的残余量 | 80% |
碳含量,%C | 0.5重量% |
甲醇数 | 0 |
方法-1的相对水和空气的接触角θ | 84° |
方法-2的相对水和空气的接触角θ | 80° |
表面能γ | 69mJ/m2 |
表面能γ-s-D的分散分量(component) | 65mJ/m2 |
-BET比表面积,根据DIN66131和DIN66132测量
-非甲硅烷基化硅石-硅烷醇基的残余量,根据(a)如上所述制备的硅石的硅石硅烷醇基的量除以未处理的原料硅石的硅石硅烷醇基的量的比率获得;硅石硅烷醇基的量通过酸-碱滴定(类似于G.W.Sears,Anal.Chem.28(12),(1950),1981)确定。方法:在水/甲醇=50:50的悬浮体中硅石的酸碱滴定;在等电点的pH范围以上且硅石溶解的pH范围以下的区域内滴定;具有100%SiOH(硅石-表面硅烷醇基)的未处理的硅石:SiOH-phil=1.8SiOH/nm2;甲硅烷基化的硅石:SiOH-甲硅烷基;非甲硅烷基化硅石-硅烷醇基的残余量:%SiOH=SiOH-甲硅烷基/SiOH-phil*100%
-碳含量%C使用碳的元素分析测定;样品在高于1000℃下于O2流中燃烧,通过IR来检测和定量所得CO2;仪器LECO244
-甲醇数如下测量:采用水-甲醇混合物的润湿性测试(水中MeOH的体积%)=甲醇数(MN):将相同体积的硅石摇震入相同体积的水/甲醇混合物中;开始时为0%的甲醇;在不润湿的情形下,硅石漂浮:将使用MeOH含量高5体积%的混合物;在润湿的情形下,硅石下沉:由水中MeOH(%)的分数得到甲醇数(MN)。
-方法-1的相对水的接触角θ如下测量:通过用惯用方法仔细制备硅石的压块,获得颗粒的接触角,随后测定相对于水的接触角,在此情况下,在空气中双蒸馏水滴位于表面上,通过数字图像评估。
接触角q定义如下:在气体空间(g)中的液体(l)和固体(s)的表面张力和表面能γ的比率。
cos(θ)=(γ(sl)–γ(sg))/γ(lg)
固体的表面能(mJ/m2)在维度上(dimension)等于液体的表面张力(mN/m),因为事实是[J]=[N*m]。
相对水的接触角θ的方法-2基于已知和定义的具有已知表面张力的液体到限定聚集中的向内抽吸,使用吸滤法用Lucas-Washburn方程测量,例如,在这种情况下,硅石的压块具有低水平压实,具有大于0.25的开放式空隙率和孔半径r。借助于向上抽吸速率dh/dt,抽吸上来的液柱的高度h(由液体随时间t通过颗粒聚集的摄取质量m计算),以及抽吸上来的液体的粘度η,和抽吸上来的液体的表面张力γ使得有可能在假设已知颗粒半径r的情形下使用Lucas-Washburn方程(Washburn,E.W.,Phys.Rev.17,273(1921)和R.Lucas,Kolloid Z.23,15(1918))来测定θ的余弦值(cos(θ)),并因此确定液体相对颗粒表面的接触角θ;遵循J.Schoelkopf等人的J.Colloid.Interf.Sci.227,119-131(2000)。
作为已知表面张力的液体,按以下比例(甲醇体积与水体积)使用甲醇/水混合物:0:100、5:95、10:90、15:85、20:80、25:75、30:70、35:65、40:60、45:55、50:50、55:45、60:40、65:35、70:30、75:25、80:20、85:15、90:10、95:5、100:0。
dh/dt=r*γ*cos(θ)/(4*η)
和
h2=r*γ*t*cos(θ)/(2*η)
t=A·m2:Washburn方程
其中t:时间
m:通过抽吸提取的液体的质量
η:液体的粘度
ρ:液体的密度
γ:液体的表面张力
:液体/粉末接触角
C:仅取决于粉末和样品管的几何性质的因素
测量方法的说明可见于图1。
图1
-可以使用Zisman曲线对颗粒测定临界表面能γ-临界形式的表面能γ,如图2曲线给出,其绘出硅石相对定义液体的各自接触角θ,如上文通过吸滤法针对各自液体的接触角测定
图2
-对于颗粒例如形成堆密度dbd<<1g/ml的团聚体、但由材料密度dmd>1g/ml的初级颗粒构成的热解法二氧化硅,可以采用在表面张力上有所不同的摇震结合到液体中的方法:在不润湿的情形下,颗粒团聚体漂浮;而在润湿的情形下,团聚体中的空气被替换,颗粒团聚体下沉。
使用表面张力不同的不同液体允许精确测定液体的表面张力,其中颗粒团聚体下沉;这提供作为颗粒的表面能γ量度的临界表面能γ-临界。
通过添加甲醇、乙醇或异丙醇降低水的表面张力(72.5mN/m),该方法也可以得到简化。
通常,可以引入水,以将定义量的颗粒团聚体(漂浮)置于水表面上,并随后在搅拌下在醇中滴定。记录颗粒团聚体下沉时的水醇比,并使用标准方法(脱环法,Wilhelmy法)以单独实验,对该水:醇比精确确定表面张力。
更有效地,如此处进行的,制备水与甲醇的定义的混合物,随后确定这些混合物的后表面张力。在单独实验中,将这些水:甲醇混合物用定义量的颗粒团聚体覆盖(例如,1:1体积比),并且在定义条件下(例如,用手或用翻转搅拌器轻摇约1分钟)。测定其中颗粒团聚体刚好不下沉的水:甲醇混合物,和其中颗粒团聚体刚好下沉的具有较高甲醇含量的水:甲醇混合物。后者甲醇:水混合物的表面张力提供了临界表面能γ-临界,以作为颗粒的表面能γ的量度,如表1所提供。
-根据“Inverse Gas Chromatography”–“Characterization of Polymersand other Materials”,391ACS Symposium Series,D R Lloyd,Th C Ward,H PSchreiber,Chapter18,pp248-261,ACS,Washington DC1989,ISBN0-8412-1610-X,通过用烷烃作为探针的反气体色谱法测定表面能γ-s-D的分散分数。
水性颗粒分散体B2的制备
在1000ml不锈钢烧杯中,用根据Prof.P.Willems的高速定子-转子搅拌装置(已知商标名)分散500g完全去矿物(FD)水和制备法在上文描述的200g颗粒状固体B1。以5等份添加颗粒状固体B1。第一次添加B1均化后,使用(1N)KOH溶液将pH调整到9。其它部分经2小时添加。这样提供28%固含量的阻流型(flow resistance)白色分散体供本发明的实施例进一步使用。
实施例1
使用行星溶解器(PC Labotop)通过连续混合,使70g上述制备的颗粒分散体B2与粘度6000mPas的200g OH-封端的聚二甲基硅氧烷的混合物(可以名称“Polymer6000”购自Wacker Chemie AG,D-Munich)和6g疏水化硅石(可以名称H2000购自Wacker Chemie AG,D-Munich)混合。当稠度均匀时,使用85%强度的磷酸将pH设定为1.5。分阶段加入去离子水,直至达到35重量%的水含量。30分钟后,使用KOH水溶液将pH设定为6。随后通过添加1.6g N,N-二丁基氨甲基三乙氧基硅烷,使制备物可交联。
实施例2
使用行星溶解器(PC Labotop)通过连续混合,使70g上述制备的颗粒分散体B2与粘度6000mPas的OH-封端的聚二甲基硅氧烷(可以名称“Polymer6000”购自Wacker Chemie AG,D-Munich)的180g混合物、6g疏水化的硅石(可以名称购自Wacker Chemie AG,D-Munich)和平均分子量为2000、且基于树脂分子的平均残余乙氧基含量为2.1重量%的平均式[(CH3)3SiO1/2]1.1[SiO2]的20g MQ树脂混合。
当稠度均匀时,使用约2g85%强度的磷酸将pH设定为1.5。分阶段加入去离子水,直至达到35重量%的水含量。30分钟分散之后,使用KOH水溶液将pH设定为6。随后通过添加1.6g N,N-二丁基氨甲基三乙氧基硅烷,使所述制备物可交联。
实施例3
使用行星溶解器(PC Labotop)通过连续混合,使70g上述制备的颗粒分散体B2与粘度6000mPas的OH-封端的聚二甲基硅氧烷的180g混合物(可以名称“Polymer6000”购自Wacker Chemie AG,D-Munich)、6g疏水化的硅石(可以名称HDK H2000购自Wacker Chemie AG,D-Munich)和20g三水合铝(Martinal OL104S,得自Martinswerke)混合。
当稠度均匀时,使用约2g85%强度的磷酸将pH设定为1.5。分阶段加入去离子水,直至达到35重量%的水含量。30分钟分散之后,使用KOH水溶液将pH设定为6。随后通过添加1.6g N,N-二丁基氨甲基三乙氧基硅烷,使所述制备物可交联。
实施例4
通过将水分散体施加至聚四氟乙烯表面并使水在室温下蒸发,从实施例1至3中获得的分散体产生厚度各2mm的薄膜。在7天后,考察形成的干燥的弹性薄膜的弹性体性能。结果参见表2。
表2
*)使用板/锥测量法测定粘度。使用Physika MCR300用PP25测量锥和相关的Rheoplus/32软件进行测量。在以下三个段(segment)中进行测量:
1)振荡(0.01%Def,1Hz,60s)
2)旋转(10l/s,20s)
3)振荡(0.01%Def,1Hz,60s)
各种情况的记录值为每个段的最终值。
Claims (10)
1.水性可交联分散体,其能够使用以下组分来制备:
(A)有机硅化合物,其包含下式的单元:
Ra(OR1)bSiO(4-a-b)/2 (I),
其中
R表示相同或不同的SiC-键合的具有1至18个碳原子的烃基,其任选由卤素原子、氨基、醚基、酯基、环氧基、巯基、氰基或(聚)二醇基取代,所述(聚)二醇基由氧亚乙基和/或氧亚丙基单元构成,
R1可以相同或不同,并且表示氢原子或任选取代的烃基,所述烃基可插入氧原子,
a为0、1、2或3,和
b为0、1、2或3,
前提条件是a+b之和小于或等于4,
(B)二氧化硅颗粒,其能够由水部分润湿,
(C)水,
(D)有机硅化合物,其包含至少一个下式的单元:
[A-CR3 2]eSiR2 cYdO(4-c-d-e)/2 (II),
其中
A可以相同或不同,并且表示经由氮键合的有机基,
R2表示相同或不同、单价、任选取代的烃基,
R3可以相同或不同,并且代表氢原子或单价、任选取代的烃基,
Y可以相同或不同,并且表示可水解基团,
c为0、1、2或3,
d为0、1、2或3,和
e为0、1或2,前提条件是c+d+e之和为≤4,并且所述有机硅化合物具有其中e不是0的至少一个单元,以及至少两个基Y,
以及,任选存在的,
(E)其它物质。
2.权利要求1的水分散体,其特征在于,它们基本上不含常规为液体和固体的纯有机的表面活性物,所述表面活性物在室温和周围大气的压力下为非粒状。
3.权利要求1或2的水分散体,其特征在于,所用颗粒(B)的平均直径为1至5000nm。
4.权利要求1或2的水分散体,其特征在于,它们包含量基于100重量份的分散体为0.1至50重量份的组分(B)。
5.权利要求1或2的水分散体,其特征在于,所述有机硅化合物(D)是式(II)的硅烷和/或其部分水解产物。
6.权利要求1或2的水分散体,其特征在于,组分(D)的用量为基于100重量份的分散体0.01至10重量份。
7.权利要求1或2的水分散体,其特征在于,组分(E)包含除(B)以外的填料、交联催化剂、增粘剂、增塑剂、相对于所述分散体惰性的有机溶剂、pH调节剂、和添加剂。
8.权利要求1或2的水分散体,其特征在于,它们的固含量为10至80重量%。
9.一种用于通过混合所用组分来制备权利要求1至8之一的水性、可交联分散体的方法。
10.成型制品,其通过交联权利要求1至8之一的分散体来制备,和/或根据权利要求9制得。
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