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CN113195213A - 用于隔热器具的复合制品、包含复合制品的器具以及相关方法 - Google Patents

用于隔热器具的复合制品、包含复合制品的器具以及相关方法 Download PDF

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CN113195213A
CN113195213A CN201980084662.2A CN201980084662A CN113195213A CN 113195213 A CN113195213 A CN 113195213A CN 201980084662 A CN201980084662 A CN 201980084662A CN 113195213 A CN113195213 A CN 113195213A
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CN
China
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foamed
composite article
appliance
layer
Prior art date
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Pending
Application number
CN201980084662.2A
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English (en)
Inventor
R·M·亚伯
C·阿达米
P·阿尔特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dow Brasil Sudeste Industrial Ltda
Dow Global Technologies LLC
Original Assignee
Dow Brasil Sudeste Industrial Ltda
Dow Global Technologies LLC
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Abstract

公开了一种用于使器具隔热的复合制品和方法。通常,所述器具选自大型、家庭或家用器具(例如烤箱、火炉、炉灶等)的组。所述器具具有限定加热腔的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面。所述复合制品包含与所述第一表面间隔开的背衬层以及夹在所述第二表面和所述背衬层之间的隔热层。所述隔热层减少了从所述加热腔到所述背衬层的热传递(例如在所述器具的使用期间)。所述隔热层包含发泡硅酮。所述发泡硅酮可以是通过可氢化硅烷化固化的硅酮组合物、可缩合固化的硅酮组合物或其组合形成的发泡硅酮。所述隔热层可以包含发泡的室温硫化(RTV)硅酮。所述背衬层包含发泡聚氯酯(PUR)、发泡聚异氰脲酸酯(PIR)或发泡PUR/PIR杂化物。

Description

用于隔热器具的复合制品、包含复合制品的器具以及相关 方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年12月28日提交的美国临时专利申请第62/785,839号的优先权和所有优点,所述临时专利申请的内容以引用方式并入本文。
技术领域相关申请的交叉引用
本公开涉及用于隔热器具的复合制品,尤其涉及包含隔热层和背衬层的复合制品、包含复合制品的器具以及形成复合制品和隔热器具的方法。复合制品提供所需的物理特性,如减少器具与周围环境之间的热传递。复合制品还降低了制造成本。
背景技术
玻璃棉或矿物棉,尤其是玻璃棉,历史上一直用于如烤箱、火炉或炉灶等器具的隔热。玻璃棉也可以称为玻璃纤维,矿物棉也可以称为矿棉、岩棉、石棉或矿渣棉(统称为“毛料”)。毛料可用于器具的隔热,以减少从器具到周围环境的热传递(反之亦然)。通常,用于器具的毛料采用毛毯(或棉絮)的形式,以便于运输、存储和搬运。
不幸的是,毛料和由其形成的毛毯遭受许多问题,包括其纤维通过吸入、表皮接触或眼睛接触而引起的刺激。因此,经常需要个人防护设备(“PPE”),例如手套和口罩。另外,压缩毛毯会降低其有效性,并且将毛毯切割成期望的形状可能是困难的,这导致减小毛毯有效性的间隙。通常,必须手动完成毛毯的正确安装,这是费时费力的。连同PPE的使用,这增加了依赖于此类隔热方式的器具的制造成本。
此外,毛毯在随后的制造步骤、运输、搬运或维修器具时容易移动。如果毛毯被移位或压缩,则会降低其有效性。另外,如果毛毯被移位、压缩或移除,则在使用器具期间产生的过多热量可能会造成灼伤或火灾的危险。
鉴于前述内容,仍然有机会提供用于隔热器具的改进的复合制品。另外,仍然有机会提供形成和利用此类复合制品的改进方法。而且,仍然有机会提供利用此类复合制品的改进的器具。
发明内容
本公开涉及一种用于使器具隔热的复合制品。另外,本公开涉及一种使器具隔热的方法。而且,本公开涉及一种包含复合制品的器具。
所述器具具有第一表面,所述第一表面限定腔,通常是加热腔(例如,当器具在使用中时)。所述器具还具有与所述第一表面相对的第二表面。在各种实施例中,所述器具选自大型、家庭或家用器具(例如烤箱、火炉、炉灶等)的组。本公开的所述复合制品可用于使器具隔热。
所述复合制品包含与所述第一表面间隔开的背衬层以及夹在所述第二表面和所述背衬层之间的隔热层。所述隔热层减少了从所述加热腔到所述背衬层的热传递(例如在器具的使用期间)。在各种实施例中,所述背衬层粘附至所述隔热层和/或所述隔热层粘附至所述第二表面。
所述隔热层包含发泡硅酮。在各种实施例中,所述发泡硅酮是通过可氢化硅烷化固化的硅酮组合物、可缩合固化的硅酮组合物或其组合形成的发泡硅酮。在某些实施例中,所述隔热层包含发泡的室温硫化(“RTV”)硅酮。在特定的实施例中,所述RTV硅酮是基于两部分的硅酮RTV泡沫制剂。
所述背衬层包含发泡聚氨酯(“PUR”)、发泡聚异氰脲酸酯(“PIR”)或发泡PUR/PIR杂化物。在某些实施例中,所述背衬层包含发泡PUR或发泡PIR。在各种实施例中,所述复合制品可以被称为杂化硅酮和PUR/PIR泡沫,其可用于高温(例如≥100℃)隔热。如本文所用,“PUR/PIR”可以指单独的PUR、单独的PIR或PUR和PIR的组合。
在各种实施例中,所述隔热层的密度为100至500kg/m3和/或导热率为0.05至0.1W/m·K。在进一步或替代的实施例中,所述背衬层的密度为20至100kg/m3和/或导热率为0.005至0.04W/m·K。在某些实施例中,所述隔热层(“IL”)和所述背衬层(“BL”)的组合平均厚度比(IL∶BL)为至少1∶2。
本公开的方法包含将第一组合物施加到所述第二表面上以在其上形成隔热层。所述方法还包含将第二组合物施加到所述隔热层上以在其上形成背衬层。隔热层和背衬层如上所述。
附图说明
当结合附图考虑时,通过参考以下详细描述,本公开的其它优点将变得更好理解和易于领会,其中:
图1是具有火炉和烤箱的炉灶的透视图;
图2是沿A-A线截取的图1所示炉灶的横截面正视图;
图3是包含根据本公开的复合制品的衬里的透视图;
图4是沿B-B线截取的图3的衬里和复合制品的局部横截面侧视图;
图5是衬里和复合制品的局部横截面侧视图,示出了复合制品的温度梯度;
图6是局部横截面侧视图,示出了在衬里上施加第一组合物以形成背衬层的步骤;和
图7是局部横截面侧视图,示出了在背衬层上施加第二组合物以形成隔热层的步骤。
具体实施方式
参照附图,其中纵观若干视图,相同的数字指示相同的部分,根据本公开的复合制品通常以20示出。复合制品20在本文中可被称为制品20或复合物20。
在一个实施例中,如图2和3所示,制品20覆盖烤箱24的衬里22的至少一部分。烤箱24是炉灶26的一部分,炉灶26还具有火炉28。炉灶26完美显示在图1中。
尽管示出的制品20覆盖衬里22,但是应了解,在其它实施例中,制品20可以用于隔热其它表面和/或组件,如在大型、家庭或家用器具中发现的那些。通常,制品20可用于需要提供表面或组件隔热的任何表面或组件。在各种实施例中,表面或组件与家用器具相关联。
器具的实例包括但不限于:如烤箱、火炉(或炉灶面)、炉灶和微波炉等烹饪设备;如洗碗机、洗衣机、干衣机和干燥柜等洗涤和干燥设备;以及如热水器和锅炉等加热设备。
在某些实施例中,所述器具选自烹饪设备的组。认为本公开的制品20特别适合于此类给定的典型操作或使用温度可以超过100℃、超过200℃或更高的器具。在特定实施例中,所述器具是烤箱、火炉或炉灶。如本领域中已知的,炉灶通常是火炉和烤箱的组合。如本文所使用的,对炉灶26的参考可以与上述其它器具之一互换。仅出于便于描述的目的,在多个附图中示出了炉灶26。换句话说,应了解,制品20不限于炉灶或在本文或附图中具体示出的所述类型的炉灶。
所述器具可以是独立式(或单机式)或滑入式(或内置式)的。在某些实施例中,所述器具是独立式的。图1中的炉灶26是独立式的,并包括具有显示表面31的表皮30。制品20设置在衬里22和表皮30之间。表皮30通常包含如金属的刚性材料。金属的实例包括但不限于镀锌钢或不锈钢。显示表面31可以包括涂层(例如透明涂层或底涂层涂料)或其它功能性或美学特征。
在其它实施例(未示出)中,所述器具是滑入式的。滑入式器具通常没有表皮,因此没有显示表面(或者可能只有一部分表皮),而是依靠周围的墙壁、柜台和/或橱柜来固定器具。在这些实施例中,一旦安装了器具,制品20通常就被衬里22与周围的墙壁、柜台和/或橱柜覆盖并设置在衬里22与周围的墙壁、柜台和/或橱柜之间。
认为本公开的制品20对于具有封闭系统的器具(如那些依赖于电力的器具)特别有用。然而,制品20也可以用于具有开放系统或部分开放系统的器具,如那些依赖于气体(例如天然气或丙烷气体)的器具。
参照图2和图3,衬里22包括限定加热腔34的第一表面32和与第一表面32相对的第二表面36。衬里22以及因此表面32、36中的每一个通常包含如金属的刚性材料。金属的实例包括但不限于镀锌钢或不锈钢。第一表面32可包括涂层,如搪瓷涂层(例如丙烯酸搪瓷或热解底涂层搪瓷)。第二表面36也可以具有涂层,如促进与制品20的粘附性的涂层。否则,第二表面36可以没有涂层,例如是裸金属。在其它实施例中,第二表面36可具有本领域中已知的常规涂层,如防止第二表面36过早腐蚀的涂层。
参照图4,背衬层40与第一表面32间隔开,并且隔热层38被夹在第二表面36和背衬层40之间。背衬层40具有外表面41。虽然被称为背衬层40,但是背衬层40还用作与隔热层38不同的隔热层。
在某些实施例中,隔热层38粘附到第二表面36,并且背衬层40粘附到隔热层38。在这些实施例中,层38、40通常直接接触。在另外的实施例中,隔热层38与第二表面36直接接触。在其它实施例(未示出)中,在隔热层38和第二表面36之间和/或在层38、40之间存在一个或多个中间层。
在各种实施例中,所述器具基本上至完全没有与背衬层40相邻的辅助隔热材料,例如,在与加热腔34相对的背衬层40的外表面41近侧或与其相接触。辅助隔热材料的实例包括但不限于玻璃棉和矿物棉。如图2所示,表皮30围绕与第二表面36相对的制品20的至少一部分设置。制品20和表皮30可以间隔开以在它们之间限定空隙或空间(例如充满空气),制品20和表皮30可以在一个或多个位置处接触,或者制品20可以基本上邻接表皮30,从而最小化或防止其间的任何空隙和/或空间。
隔热层38通常是闭孔泡沫(例如,>50%的闭孔)。在各种实施例中,隔热层38的密度为100至500kg/m3,任选为150至450kg/m3,或任选为200至400kg/m3。通常,背衬层40也是闭孔泡沫。在各种实施例中,背衬层40的密度为20至100kg/m3,任选为25至80kg/m3,或任选为30至60kg/m3。可以通过本领域中已知的方法来确定每种泡沫的密度。例如,可以通过阿基米德原理、使用天平和密度套件并遵循与此类天平和套件相关的标准说明来测量每种泡沫的密度。合适天平的实例是带有密度套件的梅特勒-托利多XS205DU天平(Mettler-Toledo XS205DU balance)。
在各种实施例中,隔热层38的导热率为0.05至0.1W/m·K,任选为0.06至0.095W/m·K,或任选为0.07至0.09W/m·K。在各种实施例中,背衬层40的导热率为0.005至0.04W/m·K,任选为0.01至0.035W/m·K,或任选为0.015至0.03W/m·K。可以通过本领域中已知的方法来确定每种泡沫的导热率。例如,可以通过ASTM C518——借助于热流量计装置进行的稳态热传递特性的标准测试方法来测量每种泡沫的导热率。
在各个实施例中,隔热层38的平均厚度(T1)为至少2mm,任选为至少5mm和/或小于5cm,或任选为2.5至25mm。隔热层38的厚度(T1)可以是均匀的或变化的。在各种实施例中,背衬层40的平均厚度(T2)为至少0.4mm,任选为至少10mm和/或小于10cm,或任选为0.5至25mm。背衬层40的厚度(T2)可以是均匀的或变化的。衬里22的厚度(T4)不受限制,并且可以是烤箱24或炉灶26的常规厚度。
本领域的技术人员应了解,根据器具的配置,可以期望在器具的某些区域中增加层38、40中一层或两层的厚度(T1,T2),以解决“热”区。例如,常规炉灶通常具有相对于烤箱侧面和/或后面的毛毯的厚度而言在烤箱上方和火炉下方具有更大厚度的玻璃棉毛毯。此外,常规炉灶可能会在烤箱下方省略玻璃棉毛毯。本公开的复合物20可以模仿这种传统的毛毯放置/位置,或者可以以替代方式使用。例如,复合物20的厚度(T3;T1+T2)可以是均匀的或变化的。另外,复合物20的厚度(T3)可以小于常规毛毯的厚度。复合物20可以在烤箱24的上方、背面、侧面和/或下方使用。复合物20也可以在烤箱24或炉灶26的前部/门中使用。
在各种实施例中,隔热层38(IL)和背衬层40(BL)的平均厚度比(IL∶BL)为至少1∶2,任选为1∶2至1∶10,或任选为1∶3至1∶5。例如,隔热层38的厚度(T1)可以是5mm,而背衬层40的厚度(T2)可以是20mm,呈现出1∶4的平均厚度比(IL∶BL)。
制品20具有低导热性,从而使其可用作器具的隔热材料。具体地,不受任何特定理论的束缚或限制,认为隔热层38由于其隔热特性和耐高温性而可以极大地降低第二表面36和背衬层40之间的温度,因而使得背衬层40可以承受此降低的温度更长的时间段(或使用所述器具的常规时间段)。例如,如果烤箱24的加热腔34处于240℃,则隔热层38降低温度,使得在层38、40之间的界面处,背衬层40将处于≤100℃的温度,背衬层40可以承受此温度更长的时间。然后,背衬层40降低温度,以使炉灶26不会通过表皮30(或制品20)引起灼伤或火灾的危险。另外,制品20可以保护器具的其它部分免受高温的状态。例如,较新的烤箱和炉灶通常包括电路板,如果暴露于高温下其可能会损坏,尤其是与焙烤或自清洁设置相关的电路板,其通常分别接近300℃和500℃(尽管通常相对于正常烹饪温度/时间而言时间较短)。还可以通过制品20的低导热性实现节能。例如,制品20可以更好地将热量保持在器具内,这不仅减少了能量消耗以维持器具的期望使用温度,而且还减少了器具周围不期望的发热。尽管这种器具很少有问题,但是在器具发生故障或误用的情况下(相对于缺少制品20,至少在一段时间内),制品20还可以减慢或防止火、烟和/或气体的渗透)。
图5示出了在使用例如烤箱24之类的器具期间的温度梯度,其中衬里22的第一表面32处于第一温度(Ta),所述温度至少部分地由加热腔34的温度赋予;衬里22的第二表面36处于第二温度(Tb);层38、40之间的界面处于第三温度(Tc);背衬层40的外表面41处于第四温度(Td),所述温度可以至少部分地由环境温度赋予。通常,使用所述器具时,(Ta)>(Tb)>(Tc)>(Td)。例如,如上例示,(Ta)可以为约240℃,(Tc)可以为≤100℃。应了解,由(Ta)至(Td)限定的温度梯度将根据(Ta)与(Td)之间的差异而变化。例如,取决于例如加热腔34的温度,温度梯度可以具有变化的斜率,或者当不使用器具时可以是基本平坦的,即(Ta)≈(Td)或(Ta)=(Td)。
方法
如上文所介绍,将第一组合物施加到第二表面36上以在其上形成隔热层38。另外,将第二组合物施加到隔热层38上以在其上形成背衬层40。下面更详细地描述第一组合物和第二组合物中的每一个。
可以通过本领域中已知的任何合适方式来施加第一组合物。例如,可以通过喷涂、浇铸、压片、浸渍或反应性注入模具腔(例如,通过反应性注塑成型或“RIM”)来施加第一组合物。图6示出了将第一组合物施加到第二表面36上以形成隔热层38的喷嘴42。可以在进入喷嘴42之前、在喷嘴42之中时和/或离开喷嘴42之后形成第一组合物。在各种实施例中,第一组合物是触变的,其除了可以施加到水平表面以及竖直和水平之间的表面之外,还可以施加到竖直表面上。取决于例如第一组合物的化学成分,可以在升高的温度或室温下施加第一组合物。对于以下进一步描述的一些制剂,第一组合物的加热可以加速其固化和/或起泡。可以直接和/或间接施加热量。
可以通过本领域中已知的任何合适方式来施加第二组合物。例如,可以通过喷涂、浇铸、压片、浸渍或反应性注入模具腔(例如,通过RIM)来施加第二组合物。图7示出了将第二组合物施加到隔热层38上以形成背衬层40的喷嘴42。可以在进入喷嘴42之前、在喷嘴42之中时和/或离开喷嘴42之后形成第二组合物。在各种实施例中,第二组合物是触变的,其除了可以施加到水平表面以及竖直和水平之间的表面之外,还可以施加到竖直表面上。取决于例如第二组合物的化学成分,可以在升高的温度或室温下施加第二组合物。对于以下进一步描述的一些制剂,第二组合物的加热可以加速其固化和/或起泡。可以直接和/或间接施加热量。
在某些实施例中,第二组合物通过使用模具(未显示)施加。所述模具可以是任何合适的模具,如开放式或封闭式模具。另外,模具可以由任何合适的材料(例如金属材料)形成。模具包括限定模具腔的表面。在这些实施例中,衬里22在第一组合物的施加之后或之前,通常在第一组合物的施加之后(例如,在喷涂之后)被放置在模具腔中,并且第二组合物被注入或以其它方式施加。例如,冲击混合器可以用于第二组合物以形成背衬层40。其它合适类型的施用设备和方法在本领域中是已知的。其中一些将在下面进一步描述。
任选地,可以在将第二组合物施加到模具腔中的步骤之前将脱模剂引入到模具的表面。可以通过本领域中已知的任何合适方式(如通过喷涂)将脱模剂引入到模具的表面。脱模剂可以选自硅酮、肥皂、蜡、溶剂及其组合的组。脱模剂可用于促进从模具腔中取出制品20。
在许多实施例中,第二组合物是通过树脂组分和异氰酸酯组分形成的。此类组分是PUR/PIR领域中的技术人员已知的。在某些实施例中,树脂组分和异氰酸酯组分分开存储在罐中直至使用。树脂和异氰酸酯组分在泡沫分配装置中混合,并从中分配作为聚氨酯泡沫。存储树脂组分和异氰酸酯组分的罐以及泡沫分配装置被加压以驱动树脂和异氰酸酯组分从罐中通过泡沫分配装置。在各种实施例中,通过低压系统或高压系统对罐和泡沫分配装置加压。
低压系统使用气压对罐和泡沫分配装置加压。在某些实施例中,低压系统在100至500psi(磅每平方英寸;其中1lb/in2为约6895N/m2)的压力范围内运行,并对于每种树脂和异氰酸酯组分产生0.4至5gpm(加仑每分钟;其中1gal/min为约3.79L/min)的流速(即,低压系统可以6至10gpm的流速分配PUR/PIR泡沫)。高压系统在1500至6000psi的压力范围内运行,并对于每种树脂和异氰酸酯组分产生4至50gpm的流速(即,高压系统可以8至100gpm的流速分配PUR/PIR泡沫)。本领域的技术人员可以根据具体情况(例如根据第二组合物和由其形成的泡沫的所需特性),选择一种特定的压力系统用于施加。也可以利用本领域中已知的其它系统。
对于如炉灶26之类的独立式器具,可以在形成制品20之后将表皮30放置在制品20上。在其它实施例(未示出)中,表皮30可以充当模具。例如,隔热层38可以形成在衬里22上,并且可以为器具放置隔热衬里22、38。然后可以为器具放置表皮30。接下来,可以将第二组合物施加到(例如通过喷涂和/或注入)隔热层38上,同时使第二组合物发泡和膨胀(但仍被表皮30保留)以形成夹在隔热层38和表皮30之间的背衬层40。
应了解,尽管为了便于参考,图3示出了在衬里22的前部/正面处的每个层38、40,但是第二组合物的施加将基本上至完全覆盖隔热层38,使得其可以被背衬层40封装。换句话说,在形成背衬层40之后,隔热层38通常将是不可见的。
在某些实施例中,在隔热层38仍然是湿的时施加第二组合物(“湿对湿”)。然而,在许多实施例中,隔热层38被固化或以其它方式设置为大体上硬化的状态(“湿对干”)以防止与第二组合物混合或交叉污染。在一些情况下,隔热层38的“干燥”可以通过基本上不发粘来指示。
在各种实施例中,在施加第二组合物之前,允许隔热层38固化至少60秒,任选为60秒至15分钟,任选为60秒至10分钟,或任选为60至90秒。
在各种实施例中,可以在层38、40之间获得优异的粘附性。具体地,认为通过化学和机械的至少一种或至少机械的方式实现了优异的粘附性。例如,在第一和第二组合物具有彼此反应性的组分的情况下,可以实现化学粘附,从而将层38、40有效地“交联”在一起。或者,层38、40被机械地粘附。例如,在(闭合的)模具中的背衬层40的膨胀和形成期间,第二组合物将接触并穿透隔热层38,从而在层38、40之间产生机械结合。在某些实施例中,粗糙或“小隆起”从背衬层40突出到隔热层38中,这增加了层38、40之间的粘附性,从而使它们的分离或分层最小化。
应了解,层38、40的各个气泡结构可以是均匀的或变化的。另外,在每个层38、40的形成期间,气泡可在表面处聚结和/或塌陷,这可引起粘附性(例如,第二表面36与隔热层38之间和/或层38、40之间的粘附性)的改善和/或引起弹性表皮(如背衬层40的外表面41)的形成。
在各种实施例中,在处理复合物20之前,允许背衬层40固化至少60秒,任选为60秒至15分钟,或任选为60秒至10分钟。现在将更详细地描述第一和第二组合物。首先,下面概述了一般定义。
定义
如本文所用,术语“环境温度”或“室温”是指在约15℃与约35℃之间,或者在约20℃与约30℃之间的温度。通常,室温范围为约20℃至约25℃。术语“环境压力”或“大气压”是指约101kPa的压力。
除非另外指示,否则本文中提及的所有粘度测量值都在25℃下测得。可以通过本领域中已知的方法来确定粘度。
以下缩写在本文中具有这些含义:“Me”意指甲基,“Et”意指乙基,“Pr”意指丙基,“Bu”意指丁基,“g”意指克,且“ppm”意指百万分率。另外,“Vi”或“vi”表示乙烯基,“Hex”或“hex”表示己烯基。
“烃基”意指可以被取代或未被取代的单价烃基。烃基的特定实例包括烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基等。
“烷基”意指非环状、支链或非支链的饱和单价烃基。烷基由但不限于Me、Et、Pr(例如异-Pr和/或正-Pr)、Bu(例如异-Bu、正-Bu、叔-Bu和/或仲-Bu)、戊基(例如异戊基、新戊基和/或叔戊基)、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基和十二烷基以及具有6-12个碳原子的支链饱和单价烃基来示例。烷基可以具有1-30个、或者1-24个、或者1-20个、或者1-12个、或者1-10个、且或者1-6个碳原子。
“烯基”意指具有一个或多个碳-碳双键的非环状、支链或非支链的单价烃基。烯基由但不限于乙烯基、烯丙基、甲基烯丙基、丙烯基和己烯基来示例。烯基可以具有2-30个、或者2-24个、或者2-20个、或者2-12个、或者2-10个、且或者2-6个碳原子。
“炔基”意指具有一个或多个碳-碳三键的非环状、支链或非支链的单价烃基。炔基由但不限于乙炔基、丙炔基和丁炔基来示例。炔基可具有2-30个、或者2-24个、或者2-20个、或者2-12个、或者2-10个、且或者2-6个碳原子。
“芳基”意指环状、完全不饱和的烃基。芳基由但不限于环戊二烯基、苯基、蒽基和萘基来示例。单环芳基可具有5-9个、或者6-7个、且或者5-6个碳原子。多环芳基可具有10-17个、或者10-14个、且或者12-14个碳原子。
“芳烷基”意指具有侧基和/或末端芳基的烷基或具有侧接烷基的芳基。示例性芳烷基包括甲苯基、二甲苯基、2,4,6-三甲苯基(mesityl)、苯甲基、苯基乙基、苯基丙基和苯基丁基。
“亚烯基”意指具有一个或多个碳-碳双键的非环状、支链或非支链的二价烃基。“亚烷基”意指非环状、支链或非支链的饱和二价烃基。“亚炔基”意指具有一个或多个碳-碳三键的非环状、支链或非支链的二价烃基。“亚芳基”意指环状、完全不饱和的二价烃基。
“碳环”和“碳环状”各自意指烃环。碳环可以是单环,或者可以是稠合、桥连或螺环的多环。单环碳环可具有3-9个、或者4-7个、或者5-6个碳原子。多环碳环可具有7-17个、或者7-14个、且或者9-10个碳原子。碳环可以是饱和或部分不饱和的。
“环烷基”意指饱和的碳环。单环环烷基由环丁基、环戊基和环己基来示例。“亚环烷基”意指二价饱和碳环。
除非另外指示,否则如关于另一基团(例如,烃基)所使用的术语“被取代的”意指,烃基中的一个或多个氢原子已被另一取代基取代。此类取代基的实例包括例如卤素原子,如氯、氟、溴和碘;含有卤素原子的基团,如氯甲基、全氟丁基、三氟乙基和九氟己基;氧原子;含有氧原子的基团,如(甲基)丙烯酸和羧基;氮原子;含有氮原子的基团,如胺、氨基-官能团、酰胺基-官能团和氰基-官能团;硫原子;以及含有硫原子的基团,如巯基。
如本文所用,术语“基本上”是指如至少约50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.99%或至少约99.999%或更高中的大多数或大部分。如本文所用,术语“支链的”描述具有两个以上端基的聚合物。
M、D、T和Q单元一般表示为RuSiO(4-u)/2,其中对于M、D、T和Q,u分别为3、2、1和0,并且R为独立选择的烃基。M、D、T、Q表示共价键合到与分子结构的其余部分键连的硅原子上的一个(Mono)、两个(Di)、三个(Tri)或四个(Quad)氧原子。
第一组合物
第一组合物可以被称为硅酮组合物。在各种实施例中,隔热层38包含以下反应产物中的至少一种:A)每分子具有至少两个与硅键合的烯系不饱和基团的有机聚硅氧烷,和A′)每分子具有至少两个与硅键合的羟基的有机聚硅氧烷;B)每分子具有至少两个与硅键合的氢原子的有机硅;C)催化剂。
在某些实施例中,第一组合物包含组分A)。在进一步的实施例中,第一组合物包含组分A),并且基本上至完全不含组分A′)。在其它实施例中,第一组合物包含组分A′)。在进一步的实施例中,第一组合物包含组分A′),并且基本上至完全不含组分A)。这些组分和其它任选组分如下所述。
在各种实施例中,硅酮组合物选自由可氢化硅烷化固化的硅酮组合物、可缩合固化的硅酮组合物及其组合组成的组。在这些实施例中,硅酮组合物通常通过暴露于固化条件而可固化。如本领域中已知的,这些硅酮组合物可以通过不同的固化条件固化,如暴露于热、暴露于湿气等。另外,暴露于固化条件可以固化或引发不同类型的硅酮组合物的固化。例如,可以利用热来固化或引发可氢化硅烷化固化和可缩合固化的硅酮组合物的固化。应了解,第一组合物可以是具有可氢化硅烷化和缩合固化组分的双固化体系。在这些实施例中,硅酮组合物可包括用于氢化硅烷化固化、缩合固化或两者的常规催化剂。本领域技术人员应了解,可氢化硅烷化固化的硅酮组合物也可称为可加成固化的硅酮组合物。此类反应及其组分在本领域中是已知的。例如各种缩合反应,其机理和组分在美国专利第7,064,173号中有所说明。
在各个实施例中,温度为25℃时,第一组合物在反应以形成隔热层38之前通常是可流动的液体。一般来说,第一组合物在25℃下的粘度为10至30,000,000mPa·s、或者10至10,000,000mPa·s、或者100至1,000,000mPa·s、或者100至100,000mPa·s。如本领域中已知的,可以通过布鲁克菲尔德(Brookfield)LV DV-E粘度计在25℃下测量粘度。如果粘度太高,则第一组合物可能难以处理或施加。
如上文所介绍,在各种实施例中,隔热层38包含发泡的室温硫化(“RTV”)硅酮。在某些实施例中,隔热层38包含可加成固化的RTV硅酮。
合适的硅酮泡沫、系统、组合物、制剂及其组分的具体实例可从以下公司商购:陶氏化学公司(The Dow Chemical Company),商标为SILASTICTM和DOWSILTM,如SILASTICTM8257硅酮泡沫、DOWSILTM 3-6548 RTV硅酮泡沫、DOWSILTM 3-8209硅酮泡沫、DOWSILTM 3-8219 RF硅酮泡沫和DOWSILTM 3-8259 RF硅酮泡沫;Momentive Performance MaterialsInc.,如Momentive RTF 7000和Momentive RTF 8510;Wacker Chemie AG,商标为
Figure BDA0003122377290000141
Figure BDA0003122377290000142
SC 835 A/B;Specified Technologies Inc.(“STI”),商标为
Figure BDA0003122377290000143
Figure BDA0003122377290000144
PEN200硅酮泡沫;Elkem Silicones,商标为BLUESILTM,如BLUESILTM FR 1593 A/B泡沫;Rogers Corporation,商标为
Figure BDA0003122377290000145
以及Silicone Solutions,如SS-2001防火硅酮RTV泡沫(SS-2001 Fire Barrier Silicone RTVFoam)。
可氢化硅烷化的组合物
在某些实施例中,硅酮组合物包含或为可氢化硅烷化固化的硅酮组合物。在这些实施例中,可氢化硅烷化固化的硅酮组合物包含或基本上由以下组成:A)每分子具有至少两个与硅键合的烯系不饱和基团的有机聚硅氧烷;B)每分子具有至少两个与硅键合的氢原子的有机氢硅氧烷;C)氢化硅烷化催化剂。在许多实施例中,可氢化硅烷化固化的硅酮组合物包含至少一种发泡剂。
组分A)每分子包括至少两个脂肪族不饱和基团,其或者可称为烯系不饱和基团。组分A)不受限制,并且可以是具有至少两个脂肪族不饱和基团的任何不饱和化合物。在各种实施例中,组分A)每分子具有至少三个与硅键合的烯系不饱和基团。在某些实施例中,组分A)包含硅氧烷。在其它实施例中,组分A)包含硅酮-有机杂合物或有机硅化合物。以下公开了组分A)的各种实施例和实例。
组分A)的脂肪族不饱和基团可以在组分A)中的末端、侧接或两个位置上。例如,脂肪族不饱和基团可以是烯基和/或炔基。烯基由但不限于乙烯基、烯丙基、丙烯基和己烯基来示例。炔基由但不限于乙炔基、丙炔基和丁炔基来示例。
在某些实施例中,组分A)包含具有以下均式的有机聚硅氧烷:
R5 fSiO(4-f)/2
其中每个R5是独立选择的被取代或未被取代的烃基,其条件是在每个分子中,至少两个R5基团是脂肪族不饱和基团,并且其中选择f使得0<f≤3.2。
上文用于有机聚硅氧烷的均式或者写成(R5 3SiO1/2)w(R5 2SiO2/2)x(R5SiO3/2)y(SiO4/2)z,其中R5和其限制条件定义如上,并且w、x、y和z独立地为≥0至≤1,其条件是w+x+y+z=1。本领域技术人员将理解这类M、D、T和Q单元和其摩尔分数如何影响在上文均式中的下标f。由下标y和z指示的T和Q单元通常存在于硅酮树脂中,而由下标x指示的D单元通常存在于硅酮聚合物中(并且也可存在于硅酮树脂中)。
如上文所介绍,每个R5独立地选择,并且可为直链、支链、环状或其组合。环状烃基涵盖芳基以及饱和或非共轭的环状基团。芳基可以是单环或多环的。直链和支链烃基可以独立地为饱和或不饱和的。直链和环状烃基的组合的一个实例是芳烷基。上文关于R介绍被取代和未被取代的烃基的实例。上文还介绍脂肪族不饱和基团的实例。
在某些实施例中,有机聚硅氧烷为基本上直链的,替代地为直链的。在这些实施例中,基本上直链的有机聚硅氧烷可具有以下均式:
R5 f′SiO(4-f′)/2
其中每个R5和其条件定义如上,并且其中选择f′使得1.9≤f′≤2.2。
在这些实施例中,温度为25℃时,基本上直链的有机聚硅氧烷通常为可流动液体或呈未固化橡胶的形式。一般来说,基本上直链的有机聚硅氧烷在25℃下的粘度为10至30,000,000mPa·s、或者10至10,000,000mPa·s、或者100至1,000,000mPa·s、或者100至100,000mPa·s。如本领域中已知的,可以通过布鲁克菲尔德LV DV-E粘度计在25℃下测量粘度。
在有机聚硅氧烷是基本上直链或直链的特定实施例中,有机聚硅氧烷可具有以下均式:
(R5 3SiO1/2)m′(R5 2SiO2/2)n′(R5SiO3/2)o
其中每个R5是独立选择的且定义如上(包括在每个分子中,至少两个R5基团是脂肪族不饱和基团的条件),且m′≥2,n′≥2和o≥0。在特定实施例中,m′为2至10、或者2至8、或者2至6。在这些或其它实施例中,n′为2至1,000、或者2至500、或者2至200。在这些或其它实施例中,o是0至500、或者0至200、或者0至100。
当有机聚硅氧烷是基本上直链的或者是直链的,与硅键合的脂肪族不饱和基团可以是侧接的、末端的或位于侧接和末端位置二者。作为具有侧接的与硅键合的脂肪族不饱和基团的有机聚硅氧烷的特定实例,所述有机聚硅氧烷可以具有以下均式:
(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]n′[(CH3)ViSiO]m′Si(CH3)3
其中n′和m′定义如上,且Vi指示乙烯基。关于此均式,本领域技术人员知晓,任何甲基可以被乙烯基或被取代或未被取代的烃基取代,并且任何乙烯基可以被任何烯系不饱和基团取代,只要每个分子中存在至少两个脂肪族不饱和基团。或者,作为具有末端与硅键合脂肪族不饱和基团的有机聚硅氧烷的特定实例,所述有机聚硅氧烷可具有以下均式:
Vi(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]n′Si(CH3)2Vi
其中n′和Vi定义如上。被与硅键合的乙烯基封端的二甲基聚硅氧烷可单独使用或与上文刚刚公开的二甲基,甲基-乙烯基聚硅氧烷组合使用。关于此均式,本领域技术人员知晓,任何甲基可以被乙烯基或被取代或未被取代的烃基取代,并且任何乙烯基可以被任何烯系不饱和基团取代,只要每个分子中存在至少两个脂肪族不饱和基团。因为至少两个与硅键合的脂肪族不饱和基团可以是侧接的且末端的,所以组分A)可具有以下均式:
Vi(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]n′[(CH3)ViSiO]m′SiVi(CH3)2
其中n′、m′和Vi定义如上。
基本上直链的有机聚硅氧烷可由以下示例:在分子两个末端处以二甲基乙烯基硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷、在分子两个末端处以二甲基乙烯基硅烷氧基封端的甲基苯基聚硅氧烷、在分子两个末端处以二甲基乙烯基硅烷氧基封端的甲基苯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的共聚物、在分子两个末端处以二甲基乙烯基硅烷氧基封端的甲基乙烯基硅氧烷和甲基苯基硅氧烷的共聚物、在分子两个末端处以二甲基乙烯基硅烷氧基封端的甲基乙烯基硅氧烷和二苯基硅氧烷的共聚物、在分子两个末端处以二甲基乙烯基硅烷氧基封端的甲基乙烯基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的共聚物、在分子两个末端处以三甲基硅烷氧基封端的甲基乙烯基硅氧烷和甲基苯基硅氧烷的共聚物、在分子两个末端处以三甲基硅烷氧基封端的甲基乙烯基硅氧烷和二苯基硅氧烷的共聚物,和在分子两个末端处以三甲基硅烷氧基封端的甲基乙烯基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的共聚物。
在这些或其它实施例中,组分A)可以是树脂有机聚硅氧烷。在这些实施例中,树脂有机聚硅氧烷可具有以下均式:
R5 f″SiO(4-f″)/2
其中每个R5和其条件定义如上,并且其中选择f″使得0.5≤f″≤1.7。
树脂有机聚硅氧烷具有支链或三维网络分子结构。在25℃下,树脂有机聚硅氧烷可以呈液体或呈固体形式,任选地分散于载体中,所述载体可以溶解和/或分散在其中的树脂有机聚硅氧烷。
在特定实施例中,树脂有机聚硅氧烷可由以下示例:仅包含T单元的有机聚硅氧烷、包含与其它硅烷氧基单元(例如M、D和/或Q硅烷氧基单元)组合的T单元的有机聚硅氧烷或包含与其它硅烷氧基单元(即,M、D和/或T硅烷氧基单元)组合的Q单元的有机聚硅氧烷。通常,树脂有机聚硅氧烷包含T和/或Q单元。树脂有机聚硅氧烷的特定实例为乙烯基封端的倍半硅氧烷。
有机聚硅氧烷可包含不同有机聚硅氧烷的组合或混合物,包括具有不同结构的那些有机聚硅氧烷。在某些实施例中,组分A)包含一种或多种直链有机聚硅氧烷作为主要组分。
如上所述,在某些实施例中,也可以包括组分A′)。具有与硅键合的羟基的合适的有机聚硅氧烷A′)的实例如上文关于组分A)所述,但是其中与硅键合的烯系不饱和基团被与硅键合的羟基取代。
组分B)每分子包括至少两个与硅键合的氢原子。在各种实施例中,组分B)每分子具有至少三个与硅键合的氢原子。组分B)可为直链、支链、环状、树脂,或具有此类结构的组合。在非环状聚硅烷和聚硅氧烷中,与硅键合的氢原子可以定位于末端、侧接或末端和侧接两个位置处。环硅烷和环硅氧烷通常具有3至12个硅原子、或者3至10个硅原子、或者3至4个硅原子。
在某些实施例中,组分B)具有式R8 4-sSiHs,其中R8是独立选择的且可以是任何与硅键合的基团,并且选择s以使得1≤s≤4。通常,s为1、2或3,或者1或2。每个R8通常独立地为被取代或未被取代的烃基。然而,只要组分B)仍然能够经由其与硅键合的氢原子进行硅氢化,R8可为任何与硅键合的基团。例如,R8可为卤素。当组分B)为硅烷化合物时,组分B)可为单硅烷、二硅烷、三硅烷或聚硅烷。
在这些或其它实施例中,组分B)可为式Hg′R9 3-g′Si-R10-SiR9 2H的有机硅化合物,其中每个R9为独立选择的被取代或未被取代的烃基,g′为0或1,且R10为二价键连基团。R10可为硅氧烷链(包括例如-R9 2SiO-、-R9HSiO-和/或-H2SiO-D硅烷氧基单元)或可为二价烃基。通常,二价烃基不含脂肪族不饱和基团。二价烃基可为直链、环状、支链、芳香族等,或可具有此类结构的组合。
在这些或其它实施例中,组分B)包含有机氢硅氧烷,其可为二硅氧烷、三硅氧烷或聚硅氧烷。适用作组分B)的有机氢硅氧烷的实例包括但不限于具有下式的硅氧烷:PhSi(OSiMe2H)3、Si(OSiMe2H)4、MeSi(OSiMe2H)3和Ph2Si(OSiMe2H)2,其中Me为甲基,并且Ph为苯基。适合于组分B)目的的有机氢硅氧烷的额外实例包括1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,1,3,3-四苯基二硅氧烷、苯基三(二甲基硅烷氧基)硅烷、1,3,5-三甲基环三硅氧烷、三甲基硅烷氧基封端的聚(甲基氢硅氧烷)、三甲基硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基氢硅氧烷)和二甲基氢硅烷氧基封端的聚(甲基氢硅氧烷)。
当组分B)包含有机氢硅氧烷时,组分B)可以包含M、D、T和/或Q硅烷氧基单元的任何组合,只要组分B)包括至少两个与硅键合的氢原子。这些硅烷氧基单元可以各种方式组合以形成环状、直链、支链和/或树脂状(三维网状)结构。取决于M、D、T和/或Q单元的选择,组分B)可以是单体、聚合、寡聚、直链、支链、环状和/或树脂状的。
因为组分B)包括至少两个与硅键合的氢原子,参考上文所阐述的硅烷氧基单元,组分B)可以包含以下包括与硅键合的氢原子的任何硅烷氧基单元,任选地与不包括任何与硅键合的氢原子的硅烷氧基单元组合:(R9 2HSiO1/2)、(R9H2SiO1/2)、(H3SiO1/2)、(R9HSiO2/2)、(H2SiO2/2)和/或(HSiO3/2),其中R9为独立选择的且定义如上。
在特定实施例中,例如当组分B)是直链的,组分B)可具有以下均式:
(R11 3SiO1/2)e″(R9 2SiO2/2)f″′(R9HSiO2/2)g″
其中每个R11独立地为氢或R9,每个R9各自独立地选择且定义如上,并且e″≥2,f″′≥0和g″≥2。在特定实施例中,e″为2至10、或者2至8、或者2至6。在这些或其它实施例中,f″′是0至1,000、或者1至500、或者1至200。在这些或其它实施例中,g″为2至500、或者2至200、或者2至100。
在一个实施例中,组分B)是直链的并且包括两个或更多个侧接的与硅键合的氢原子。在这些实施例中,组分B)可以是具有以下均式的二甲基,甲基-氢聚硅氧烷
(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]f″′[(CH3)HSiO]g″Si(CH3)3
其中f″′和g″定义如上。
在这些或其它实施例中,组分B)是直链的并且包括末端与硅键合的氢原子。在这些实施例中,组分B)可以是具有以下均式的SiH末端二甲基聚硅氧烷:
H(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]f″′Si(CH3)2H
其中f″′定义如上。SiH末端二甲基聚硅氧烷可单独使用或与上文刚刚公开的二甲基,甲基-氢聚硅氧烷组合使用。此外,SiH末端二甲基聚硅氧烷可以具有一个三甲基硅烷氧基末端,使得SiH末端二甲基聚硅氧烷可以仅具有一个与硅键合的氢原子。仍或者,组分B)可以包括侧接和末端与硅键合的氢原子。
在这些实施例中,当温度为25℃时,基本上直链的有机氢聚硅氧烷通常为可流动的液体或呈未固化橡胶的形式。一般来说,基本上直链的有机氢聚硅氧烷在25℃下的粘度为10至30,000,000mPa·s、或者10至10,000,000mPa·s、或者100至1,000,000mPa·s、或者100至100,000mPa·s。如本领域中已知的,可以通过布鲁克菲尔德LV DV-E粘度计在25℃下测量粘度。
在某些实施例中,组分B)可能具有以下均式之一:
(R11 3SiO1/2)e″(R9 2SiO2/2)f″′(R9HSiO2/2)g″(R9SiO3/2)h
(R11 3SiO1/2)e″(R9 2SiO2/2)f″′(R9HSiO2/2)g(SiO4/2)i
(R11 3SiO1/2)e″(R9 2SiO2/2)f″′(R9HSiO2/2)g″(R9SiO3/2)h(SiO4/2)i
其中每个R11和R9独立地选择且定义如上,e″、f″′和g″定义如上,并且h≥0,并且i≥0。
当组分B)包括T硅烷氧基单元(由下标h指示)和/或Q硅烷氧基单元(由下标i指示)时,以上组分B)的一些均式是树脂状的。当组分B)为树脂状时,组分B)通常为包括T硅烷氧基单元和/或Q硅烷氧基单元与M硅烷氧基单元和/或D硅烷氧基单元组合的共聚物。例如,有机氢聚硅氧烷树脂可以是DT树脂、MT树脂、MDT树脂、DTQ树脂、MTQ树脂、MDTQ树脂、DQ树脂、MQ树脂、DTQ树脂或MDQ树脂。
在组分B)是树脂状或包含有机聚硅氧烷树脂的各种实施例中,组分B)通常具有下式:
(R12 3SiO1/2)j′(R12 2SiO2/2)k′(R12SiO3/2)l′(SiO4/2)m″
其中每个R12独立地为H或被取代或未被取代的烃基,条件是在一个分子中至少一个R12为H;且其中0≤j′≤1;0≤k′≤1;0≤l′≤1;和0≤m″≤1;条件是j′+k′+l′+m″=1。
在某些实施例中,组分B)可包含一般由式(R12 2SiO)r′(R12HSiO)s′表示的烷基氢环硅氧烷或烷基氢二烷基环硅氧烷共聚物,其中R12是独立选择的且定义如上,且其中r′是0-7的整数,且s′是3-10的整数。这种类型的合适有机氢硅氧烷的特定实例包括(OSiMeH)4、(OSiMeH)3(OSiMeC6H13)、(OSiMeH)2(OSiMeC6H13)2和(OSiMeH)(OSiMeC6H13)3,其中Me表示甲基(-CH3)。组分B)可以是单一的氢化硅化合物或包含两种或更多种不同氢化硅化合物的组合。
取决于组合物和由其形成的泡沫的所需特性,所述组合物可包含变化量或比例的组分A)和B)。在各种实施例中,组合物包含一定量的组分A)和B),以使与硅键合的氢原子与脂肪族不饱和基团的摩尔比为0.3至5,或者0.6至3。
氢化硅烷化催化剂C)包括至少一种促进有机聚硅氧烷A)与有机硅化合物B)之间的反应的氢化硅烷化催化剂。氢化硅烷化催化剂C)可以是包含铂族金属(即,铂、铑、钌、钯、锇和铱)或含有铂族金属的化合物的任何熟知的氢化硅烷化催化剂。通常,基于其在氢化硅烷化反应中的高活性,铂族金属是铂。
适合于C)的特定氢化硅烷化催化剂包括由Willing公开于美国专利第3,419,593号中的氯铂酸和某些含乙烯基的有机硅氧烷的络合物。此类催化剂是氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的反应产物。
氢化硅烷化催化剂C)也可以是包含在其表面具有铂族金属的固体载体的负载型氢化硅烷化催化剂。负载型催化剂可以例如通过过滤反应混合物来方便地与有机聚硅氧烷分开。负载型催化剂的实例包括但不限于碳上的铂、碳上的钯、碳上的钌、碳上的铑、二氧化硅上的铂、二氧化硅上的钯、氧化铝上的铂、氧化铝上的钯和氧化铝上的钌。
催化剂可以是铂金属、沉积于载体上的铂金属(如硅胶或粉末状木炭)或铂族金属的化合物或络合物。典型催化剂包括呈六水合物形式或无水形式的氯铂酸和/或含铂的催化剂,所述含铂的催化剂通过包含使氯铂酸与脂肪族不饱和有机硅化合物(如二乙烯基四甲基二硅氧烷)反应的方法来获得,或如美国专利第6,605,734号中所描述的烯烃-铂-硅烷基络合物。实例为:(COD)Pt(SiMeCl2)2,其中“COD”是1,5-环辛二烯。这些烯烃-铂-硅烷基络合物可以例如通过将0.015摩尔的(COD)PtCl2与0.045摩尔的COD和0.0612摩尔的HMeSiCl2混合来制备。
一种合适的铂催化剂类型是卡斯特催化剂(Karstedt′s catalyst),其描述于Karstedt的美国专利第3,715,334号和第3,814,730号中。卡斯特催化剂是铂二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物,通常在溶剂(如甲苯)中含有约1wt.%的铂。另一种合适的铂催化剂类型是氯铂酸与含有末端脂肪族不饱和基团的有机硅化合物的反应产物(描述于美国专利第3,419,593号中)。
另外或或者,氢化硅烷化催化剂C)也可以是微囊化的含铂族金属的催化剂,其包含包封在热塑性树脂中的铂族金属。包括微囊化的氢化硅烷化催化剂的可氢化硅烷化固化的硅酮组合物在环境条件下在很长一段时间内(通常为数月或更长时间)是稳定的,但在高于一种或多种热塑性树脂的熔点或软化点的温度下相对快速地固化。微囊化的氢化硅烷化催化剂和其制备方法是本领域熟知的,如美国专利第4,766,176号和其中所引用的参考文献以及美国专利第5,017,654中所例示的。氢化硅烷化催化剂C)可以是单一催化剂或包含两种或更多种不同催化剂的混合物,所述不同催化剂在至少一种性质(如结构、形式、铂族金属、络合配体和热塑性树脂)上不同。
催化剂以一定催化量存在于组合物中,即以足以在所需条件下促进其反应或固化的量或数量存在于组合物中。可以使用变化含量的催化剂以调整反应速率和固化动力学。催化剂的催化量可以大于0.01ppm,并且可以大于1,000ppm(例如,至多10,000ppm或更大)。在某些实施例中,催化剂的催化量小于5,000ppm、或者小于2,000ppm、且或者小于1,000ppm(但在任何情况下要大于0ppm)。在特定实施例中,按组合物的重量计,催化剂的催化量可以在0.01至1,000ppm、或者0.01至100ppm、且或者0.01至50ppm的金属的范围内。所述范围可以仅涉及催化剂内的金属含量或涉及催化剂全部(包括其配体)。在某些实施例中,这些范围仅涉及催化剂内的金属含量。
可缩合固化的组合物
在某些实施例中,硅酮组合物包含或为可缩合固化的硅酮组合物。在这些实施例中,可缩合固化的硅酮组合物包含或基本上由以下组成:(A′)有机聚硅氧烷,其每分子平均具有至少两个与硅键合的羟基或可水解基团;(B′)有机硅化合物,其每分子平均具有至少两个与硅键合的氢原子、羟基或可水解基团;以及(C′)缩合催化剂。尽管在本发明的方法或其任何个别步骤中可以选择性地控制任何参数或条件,但是可以选择性地控制环境条件的相对湿度和/或水分含量以进一步影响可缩合固化的硅酮组合物的固化速率。在各种实施例中,本文所述的羟基进一步定义为羟基。
在某些实施例中,有机聚硅氧烷(A′)每分子平均具有至少两个与硅键合的羟基,并且有机硅化合物(B′)每分子平均具有至少两个与硅键合的氢原子。这些组分之间的反应通常产生氢气,所述氢气充当泡沫的发泡剂。
具有与硅键合的羟基的合适的有机聚硅氧烷(A′)的实例如上文关于组分A)所述,但是其中与硅键合的烯系不饱和基团被与硅键合的羟基或可水解基团代替。具有与硅键合的氢原子的合适的有机硅化合物(B′)的实例如上文关于组分B)所述。
有机聚硅氧烷(A′)和有机硅化合物(B′)可以独立地是直链、支链、环状或树脂状。具体地,有机聚硅氧烷(A′)和有机硅化合物(B′)可以包含M、D、T和Q单元的任何组合,如上文所述的有机聚硅氧烷(A)和有机硅化合物(B)一样。
在某些实施例中,有机聚硅氧烷(A′)和有机硅化合物(B′)之一包含硅酮树脂,所述硅酮树脂通常包含与M和/或D单元组合的T和/或Q单元。当有机聚硅氧烷(A′)和/或有机硅化合物(B′)包含硅酮树脂时,所述硅酮树脂可以是DT树脂、MT树脂、MDT树脂、DTQ树脂、MTQ树脂、MDTQ树脂、DQ树脂、MQ树脂、DTQ树脂、MTQ树脂或MDQ树脂。通常,当可缩合固化的硅酮组合物包含树脂时,所得隔热层38将具有增加的刚性。
或者,在其它实施例中,有机聚硅氧烷(A′)和/或有机硅化合物(B′)是包含重复的D单元的有机聚硅氧烷。此类有机聚硅氧烷是基本上直链的,但是可以包括可归因于T和/或Q单元的一定支链化。或者,此类有机聚硅氧烷是直链的。在这些实施例中,所得的隔热层38是弹性的。
有机聚硅氧烷(A′)的与硅键合的羟基和有机硅化合物(B′)的与硅键合的氢原子、羟基或可水解基团可以分别独立地位于侧接、末端或两个位置处。
如本领域中已知的,与硅键合的羟基由水解与硅键合的可水解基团产生。这些与硅键合的羟基可以与水缩合形成硅氧烷键作为副产物。
可水解基团的实例包括以下与硅键合的基团:H、卤化物基团、烷氧基、烷基氨基、羧基、烷基亚氨基氧基、烯基氧基或N-烷基酰胺基。烷基氨基可以是环状氨基。
在具体实施例中,有机聚硅氧烷(A′)具有通式:
(R1R3 2SiO1/2)w′(R3 2SiO2/2)x′(R3SiO3/2)y′(SiO4/2)z′ (II)
其中每个R1如上定义,并且每个R3独立地选自R1和羟基、可水解基团或其组合,条件是R3中的至少两个是羟基、可水解基团或其组合,并且w′、x′、y′和z′是摩尔分数,使得w′+x′+y′+z′=1。如本领域中已知的,对于直链有机聚硅氧烷,下标y′和z′通常为0,而对于树脂,下标y′和/或z′>0。下文参考w′、x′、y′和z′描述各个替代性实施例。在这些实施例中,下标w′的值可以为0至0.9999、或者0至0.999、或者0至0.99、或者0至0.9、或者0.9至0.999、或者0.9至0.999、或者0.8至0.99、或者0.6至0.99。下标x′的值通常为0至0.9、或者0至0.45、或者0至0.25。下标y′的值通常为0至0.99、或者0.25至0.8、或者0.5至0.8。下标z′的值通常为0至0.99、或者0至0.85、或者0.85至0.95、或者0.6至0.85、或者0.4至0.65、或者0.2至0.5、或者0.1至0.45、或者0至0.25、或者0至0.15。
有机硅化合物(B′)可以是直链、支链、环状或树脂状。在一个实施例中,有机硅化合物(B′)具有式R1 qSiX4-q,其中R1如上定义,X是可水解基团,并且q为0或1。
有机硅化合物(B′)的具体实例包括:烷氧基硅烷,如MeSi(OCH3)3、CH3Si(OCH2CH3)3、CH3Si(OCH2CH2CH3)3、CH3Si[O(CH2)3CH3]3、CH3CH2Si(OCH2CH3)3、C6H5Si(OCH3)3、C6H5CH2Si(OCH3)3、C6H5Si(OCH2CH3)3、CH2=CHSi(OCH3)3、CH2=CHCH2Si(OCH3)3、CF3CH2CH2Si(OCH3)3、CH3Si(OCH2CH2OCH3)3、CF3CH2CH2Si(OCH2CH2OCH3)3、CH2=CHSi(OCH2CH2OCH3)3、CH2=CHCH2Si(OCH2CH2OCH3)3、C6H5Si(OCH2CH2OCH3)3、Si(OCH3)4、Si(OC2H5)4和Si(OC3H7)4;有机乙酰氧基硅烷,如CH3Si(OCOCH3)3、CH3CH2Si(OCOCH3)3和CH2=CHSi(OCOCH3)3;有机亚氨基氧基硅烷,如CH3Si[O-N=C(CH3)CH2CH3]3、Si[O-N=C(CH3)CH2CH3]4和CH2=CHSi[O-N=C(CH3)CH2CH3]3;有机乙酰氨基硅烷,如CH3Si[NHC(=O)CH3]3和C6H5Si[NHC(=O)CH3]3;氨基硅烷,如CH3Si[NH(s-C4H9)]3和CH3Si(NHC6H11)3;以及有机氨基氧基硅烷。
有机硅化合物(B′)可以是单一硅烷或两种或更多种不同硅烷的混合物,各自如上文所描述。而且,制备三官能硅烷和四官能硅烷的方法是本领域熟知的;这些硅烷中的许多硅烷是可商购的。
可缩合固化的硅酮组合物中的有机硅化合物(B′)的浓度足以固化(交联)有机聚硅氧烷(A′)。所利用的有机硅化合物(B′)的特定量取决于期望的固化程度,所述特定量通常随着有机硅化合物(B′)中的与硅键合的可水解基团的摩尔数与有机聚硅氧烷(A′)中的硅键合的羟基的摩尔数的比率的增加而增加。有机硅化合物(B′)的最佳量可以通过例行实验容易地确定。应了解,在一些实施例中,有机聚硅氧烷(A′)和有机硅化合物(B′)可以是不同的分子,但在其它情况下可以是相同的式/化学物质。
如果使用缩合催化剂(C′),则其可以是通常用于促进与硅键合的羟基(硅烷醇)基团的缩合以形成Si-O-Si键的任何缩合催化剂。缩合催化剂的实例包括但不限于胺;以及铅、锡、锌和铁与羧酸的络合物。特别地,缩合催化剂(C′)可以选自锡(II)和锡(IV)化合物,如二月桂酸锡、二辛酸锡和四丁基锡;以及选自钛化合物,如四丁氧基钛。
当存在时,缩合催化剂(C′)的浓度通常为0.1至10%(w/w)、或者0.5至5%(w/w)、或者1至3%(w/w),按可缩合固化的硅酮组合物中有机聚硅氧烷(A′)的总重量计。
当可缩合固化的硅酮组合物包括缩合催化剂(C′)时,可缩合固化的硅酮组合物通常是两部分组合物,其中有机聚硅氧烷(A′)和缩合催化剂(C′)处于分开的部分中。在此实施例中,有机硅化合物(B′)通常与缩合催化剂(C′)一起存在。仍或者,可缩合固化的硅酮组合物可以是三部分组合物,其中有机聚硅氧烷(A′)、有机硅化合物(B′)和缩合催化剂(C′)处于分开的部分中。
用于此类可缩合固化的硅酮组合物的固化条件可以变化。例如,可缩合固化的硅酮组合物可以在暴露于环境条件和/或热时凝固或固化,尽管热通常用于加速凝固和固化。在各种实施例中,隔热层38在环境或室温条件下形成。
任选的添加剂
组合物可以任选地进一步包含额外成分或组分(或“添加剂”),特别是在所述成分或组分并不妨碍所述组合物固化和/或发泡的情况下。额外成分的实例包括但不限于:表面活性剂;载体媒剂或溶剂;稳定剂;粘附性促进剂;包括染料和颜料的着色剂;抗氧化剂;热稳定剂;阻燃剂;触变剂;流量控制添加剂;抑制剂;包括扩展和增强填料的填料;以及交联剂。这些和其它合适的添加剂描述于US4026845、WO2014099132、WO2018024858、WO2018024859和WO2018063849中。在WO2014008322中描述了适用于第一组合物的组分的其它实例。
添加剂中的一种或多种可以组合物的任何合适的重量百分比(wt.%)存在,如以组合物的约0.01wt.%至约65wt.%、约0.05wt.%至约35wt.%、约0.1wt.%至约15wt.%、约0.5wt.%至约5wt.%、或约0.1wt.%或更少、约1wt.%、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或约15wt.%或更多存在。本领域的技术人员可取决于例如添加剂的类型和所需结果而容易地确定合适量的添加剂。在下文更详细地描述某些任选的添加剂。
合适的载体媒剂(或稀释剂)包括直链和环状硅酮、有机油、有机溶剂和这些的混合物。溶剂的特定实例可以在美国专利第6,200,581号中找到。
载体媒剂也可为低粘度有机聚硅氧烷或挥发性甲基硅氧烷或挥发性乙基硅氧烷或挥发性甲基乙基硅氧烷,其在25℃下的粘度在1至1,000mm2/秒的范围内,如六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、十六甲基七硅氧烷、七甲基-3-{(三甲基硅烷基)氧基)}三硅氧烷、六甲基-3,3,双{(三甲基硅烷基)氧基}三硅氧烷五甲基{(三甲基硅烷基)氧基}环三硅氧烷以及聚二甲基硅氧烷、聚乙基硅氧烷、聚甲基乙基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、辛酰基甲聚硅氧烷及其任何混合物。
合适的表面活性剂(或“发泡助剂”)包括硅酮聚醚、环氧乙烷聚合物、环氧丙烷聚合物、环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物、其它非离子表面活性剂及其组合。更合适的表面活性剂可包含非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂或此类表面活性剂的混合物。
在各种实施例中,组合物包含碳氟化合物表面活性剂或氟化表面活性剂。氟化表面活性剂可以是本领域中已知的在碳上含有氟原子并且也是表面活性剂的那些化合物中的任一者。这些氟化表面活性剂可以是有机的或含硅的。含硅的氟化表面活性剂可以是例如硅氧烷,其含有与氟键合的有机基团。在各种实施例中,将氟化表面活性剂添加到组合物中降低了固化泡沫的密度。一般来说,增加组合物中氟化表面活性剂的量会降低泡沫的密度。认为对于慢速固化系统尤其如此,在慢速固化系统中,表面活性剂会在网状物形成且固化的同时稳定气泡。
在各种实施例中,组合物还包含有机聚硅氧烷树脂(“树脂”)。合适的树脂如上文所描述。在某些实施例中,树脂是MQ树脂。树脂可用于稳定泡沫。
合适的颜料在本领域中是已知的。在各种实施例中,组合物进一步包含碳黑,例如乙炔黑。
组合物可包括一种或多种填料。所述填料可以是一种或多种增强填料、非增强填料或其混合物。细粉状增强填料的实例包括高表面积气相二氧化硅和沉淀二氧化硅,其包括稻壳灰和到一定程度的碳酸钙。细粉状非增强填料的实例包括粉碎的石英、硅藻土、硫酸钡、氧化铁、二氧化钛和碳黑、滑石和硅灰石。可单独使用或除上述之外使用的其它填料包括碳纳米管(例如多壁碳纳米管矾石)、中空玻璃球、硫酸钙(硬石膏)、石膏、硫酸钙、碳酸镁、粘土(如高岭土)、三氢氧化铝、氢氧化镁(水镁石)、石墨、碳酸铜(例如孔雀石)、碳酸镍(例如翠镍矿(zaratite))、碳酸钡(例如毒重石)和/或碳酸锶(例如菱锶矿)。其它替代性填料包括氧化铝、来自由以下组成的组的硅酸盐:橄榄石组;石榴石组;铝硅酸盐;环硅酸盐;链状硅酸盐;和片状硅酸盐。在某些实施例中,组合物包括至少一种包含中空粒子(例如,中空球体)的填料。此类填料可适用于促进泡沫的孔隙率和/或总体空隙分数。在某些实施例中,一些填料可用于调节组合物的触变性。
填料(如果存在)可以任选地用处理剂进行表面处理。处理剂和处理方法在本领域中是已知的。通常例如用脂肪酸或脂肪酸酯(如硬脂酸酯)或用有机硅烷、有机硅氧烷或有机硅氮烷(如六烷基二硅氮烷或短链硅氧烷二醇)进行填料的表面处理。一般来说,表面处理使填料具有疏水性,并且因此更易于处理并且获得与组合物中其它组分的均质混合物。如R5 eSi(OR6)4-e的硅烷,其中R5是具有6至20个碳原子的被取代或未被取代的单价烃基,例如烷基(如己基、辛基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基)以及芳烷基(如苯甲基和苯基乙基),R6是具有1至6个碳原子的烷基,并且下标“e”等于1、2或3,也可以用作填料的处理剂。
在各种实施例中,组合物进一步包含反应抑制剂。例如,可将炔醇(如2-甲基-3-丁炔-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇或2-苯基-3-丁炔-2-醇);烯-炔化合物(如3-甲基-3-戊烯-1-炔或3,5-二甲基-3-己烯-1-炔;或1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基环四硅氧烷或苯并三唑作为任选的组分并入所述组合物中。
组合物中的反应抑制剂的含量不受特别限制。在某些实施例中,反应抑制剂的含量为每100总质量份的组分A)、B)和C),约0.0001至约5质量份。本领域技术人员可以容易地确定一种具体类型的反应抑制剂(或多种反应抑制剂)的量,以使催化作用更潜在。
在各种实施例中,组合物进一步包含触变剂。合适的触变剂包括流变剂,这种试剂的具体实例可以在美国公开第2018/0066115 A1号和第2018/0208797 A1号中找到。
在各种实施例中,组合物进一步包含粘附性赋予剂。粘附性赋予剂可以改善泡沫与固化期间所接触的基底材料(例如第二表面36)的粘附性。在某些实施例中,粘附性赋予剂选自具有至少一个与分子中的硅原子键合的烷氧基的有机硅化合物。这种烷氧基由甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基和甲氧基乙氧基来示例。此外,与此有机硅化合物的硅原子键合的非烷氧基由以下示例:被取代或未被取代的单价烃基,如烷基、烯基、芳基、芳烷基、卤代烷基等;含环氧基的单价有机基团,如3-缩水甘油氧基丙基、4-缩水甘油氧基丁基或类似的缩水甘油氧基烷基;2-(3,4-环氧基环己基)乙基、3-(3,4-环氧基环己基)丙基或类似的环氧基环己基烷基;和4-环氧乙烷基丁基、8-环氧乙烷基辛基或类似的环氧乙烷基烷基;含丙烯酸基的单价有机基团,如3-甲基丙烯酰氧基丙基等;以及氢原子。
这种有机硅化合物一般具有与硅键合的烯基或与硅键合的氢原子。此外,由于能够赋予相对于不同类型基底材料的良好粘附性,这种有机硅化合物一般在分子中具有至少一个含环氧基的单价有机基团。这种类型的有机硅化合物由有机硅烷化合物、有机硅氧烷寡聚物和硅酸烷基酯来示例。有机硅氧烷寡聚物或硅酸烷基酯的分子结构由直链结构、部分分支直链结构、分支链结构、环状结构和网状结构来示例。直链结构、分支链结构和网状结构为典型的。这种类型的有机硅化合物由以下示例:硅烷化合物,如3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等;在分子中具有至少一个与硅键合的烯基或与硅键合的氢原子以及至少一个与硅键合的烷氧基的硅氧烷化合物;具有至少一个与硅键合的烷氧基的硅烷化合物或硅氧烷化合物与在分子中具有至少一个与硅键合的羟基和至少一个与硅键合的烯基的硅氧烷化合物的混合物;以及聚硅酸甲酯、聚硅酸乙酯和含环氧基的聚硅酸乙酯。
组合物中的粘附性赋予剂的含量不受特别限制。在某些实施例中,粘附性赋予剂的含量为每100总质量份的组分(A/A′)和(B/B′),约0.01至约10质量份。
发泡剂
在各种实施例中,组合物包括至少一种发泡剂。在反应中已经存在或产生发泡剂(例如氢气)的情况下,发泡剂可以被称为补充发泡剂,尽管所述补充发泡剂可以提供大部分的发泡。如果使用发泡剂,则其可以选自化学发泡剂、物理发泡剂及其组合的组。此类发泡剂的实例在下文描述。
所利用的发泡剂的量可以取决于所需的结果而变化。例如,可以改变发泡剂的量以调整最终泡沫密度和泡沫上升曲线。
化学发泡剂
在各种实施例中,组合物包括化学发泡剂。在特定实施例中,化学发泡剂具有至少一个OH基团、或者至少两个OH基团、且或者三个或更多个OH基团。在某些实施例中,化学发泡剂具有一个或两个OH基团、且或者一个OH基团。所述OH基团可以与组分B)/(B′)的Si-H基团反应,从而生成氢气,这对于降低泡沫的密度是有用的。
在各种实施例中,化学发泡剂选自低分子量醇的组。低分子量醇的实例包括但不限于甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等。这些和其它合适的醇可以选自具有1至12个碳原子的有机醇的组。
在各种实施例中,化学发泡剂是二醇。合适的二醇的实例包括但不限于亚甲基二醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、双酚A、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,2-己二醇、三乙二醇、三丙二醇新戊二醇和其组合。在某些实施例中,二醇具有以下通式:HO-R7-OH。在这些实施例中,R7选自烷基、环烷基、烷基环烷基、芳香族和烷基芳香族双基。此类双基一般具有至多50、至多40、至多30、至多20或至多10个碳原子,或在1与50之间的任何数目的碳原子。构成二醇的主链的碳链可为直链或支链的。在某些实施例中,二醇可在其主链中具有醚、硫或胺键。在特定实施例中,R7为具有1至10、2至9、3至8、4至7、5或6个碳原子的亚烃基。在其它实施例中,化学发泡剂是三醇。
在各种实施例中,化学发泡剂选自低沸点醇的组。此类醇的沸点一般低于约120℃。所述醇可以是或可以不是无水的。其它合适的发泡剂描述于US4550125、US6476080和US20140024731中。
在其它实施例中,化学发泡剂选自Si-OH聚合物的组。在某些实施例中,化学发泡剂选自由具有至少一个硅烷醇(Si-OH)基团的有机硅烷和有机硅氧烷组成的组。此类化合物的结构可以与上文对于组分A′)所描述的那些结构相似或相同。合适的OH-官能化合物的实例包括二烷基硅氧烷,如OH-封端的二甲基硅氧烷。此类硅氧烷可具有相对低的粘度,如约10至约5,000mPa·s、约10至约2,500mPa·s、约10至约1,000mPa·s、约10至约500mPa·s、或约10至约100mPa·s。
物理发泡剂
在各种实施例中,组合物包括物理发泡剂。物理发泡剂可以与化学发泡剂一起使用或替代使用。
在各种实施例中,物理发泡剂是一种在暴露于大气压和≥10℃、或者≥20℃、或者≥30℃、或者≥40℃、或者≥50℃、或者≥60℃、或者≥70℃、或者≥80℃、或者≥90℃、或者≥100℃的温度期间经历从液态到气态的相变的发泡剂。沸点温度一般取决于物理发泡剂的具体类型。
有用的物理发泡剂包括烃(如戊烷、己烷、卤代烃、更具体地氯化和/或氟化烃(例如二氯甲烷、氯仿、三氯乙烷、氯氟烃、氢氯氟烃(“HCFC”)))、醚、酮和酯(例如甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯或乙酸乙酯),呈液体形式或作为气体的空气、氮气或二氧化碳。在特定的实施例中,物理发泡剂包含戊烷或为戊烷。在某些实施例中,物理发泡剂包含选自由丙烷、丁烷、异丁烷、异丁烯、异戊烷、二甲醚或其混合物组成的组的化合物。在许多实施例中,发泡剂包含呈惰性的化合物。这些和其它合适的物理发泡剂描述于US5283003A、US6476080B2、US6599946B2、EP3135304A1和WO2018095760A1中。
在各种实施例中,物理发泡剂包含氢氟烃(“HFC”)。“氢氟烃”和“HFC”是可互换的术语,并且是指含有氢、碳和氟的有机化合物。所述化合物基本上不含除氟以外的卤素。
合适的HFC的实例包括脂肪族化合物,如1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)、1,1,1,3,3-五氟丁烷(HFC-365mfc)、1-氟丁烷、九氟环戊烷、全氟-2-甲基丁烷、1-氟己烷、全氟-2,3-二甲基丁烷、全氟-1,2-二甲基环丁烷、全氟己烷、全氟异己烷、全氟环己烷、全氟庚烷、全氟乙基环己烷、全氟-1,3-二甲基环己烷和全氟辛烷;以及芳香族化合物,如氟苯、1,2-二氟苯;1,4-二氟苯、1,3-二氟苯;1,3,5-三氟苯;1,2,4,5-四氟苯、1,2,3,5-四氟苯、1,2,3,4-四氟苯、五氟苯、六氟苯和1-氟-3-(三氟甲基)苯。在某些实施例中,HFC-365mfc和HFC-245fa由于其增加的可获得性和易用性而可以是优选的,其中HFC-365mfc具有比HFC-245fa更高的沸点,这在某些应用中可能是有用的。例如,沸点高于30℃的HFC(如HFC-365mfc)可能是合乎需要的,因为其在泡沫加工期间不需要液化。
第二组合物
在各个实施例中,温度为25℃时,第二组合物在反应以形成背衬层40之前通常是可流动的液体。一般来说,第二组合物在25℃下的粘度为10至30,000,000mPa·s、或者10至10,000,000mPa·s、或者100至1,000,000mPa·s、或者100至100,000mPa·s。如本领域中已知的,可以通过布鲁克菲尔德LV DV-E粘度计在25℃下测量粘度。如果粘度太高,则第二组合物可能难以处理或施加。
在各种实施例中,背衬层40包含以下反应产物:异氰酸酯组分;和异氰酸酯反应性组分。这些组分和其它任选组分如下所述。在某些实施例中,背衬层40包含发泡PUR、发泡PIR或PUR和PIR的发泡组合。
合适的PUR/PIR泡沫、系统、组合物、制剂及其组分的具体实例可从以下公司商购:3M Company,商标为3MTM,如3MTM防火等级的泡沫(3MTM Fire Barrier Rated Foam)、FIP 1-Step;巴斯夫公司(BASF Corporation),商标为
Figure BDA0003122377290000331
ELASTOPIRTM、ELASTOPORTM
Figure BDA0003122377290000332
Figure BDA0003122377290000333
Figure BDA0003122377290000334
pMDI、MDI和异氰酸酯预聚物(例如
Figure BDA0003122377290000335
M20异氰酸酯、
Figure BDA0003122377290000336
M20S异氰酸酯、
Figure BDA0003122377290000337
Figure BDA0003122377290000338
M70L异氰酸酯、
Figure BDA0003122377290000339
M70R异氰酸酯、
Figure BDA00031223772900003310
MP102异氰酸酯和
Figure BDA00031223772900003311
M20S异氰酸酯)以及
Figure BDA00031223772900003312
多元醇(例如
Figure BDA00031223772900003313
P-945、
Figure BDA00031223772900003314
1421、
Figure BDA00031223772900003315
GP430、
Figure BDA00031223772900003316
CASE多元醇、
Figure BDA00031223772900003317
刚性多元醇等);以及陶氏化学公司,商标为VORATHERMTM和VORANATETM,如VORATHERMTM CN 815多元醇、VORATHERMTM CN 626催化剂和VORANATETM M 647SH异氰酸酯。
如本领域中已知的,聚氯酯(PUR或PU)是由通过氨基甲酸酯(氨基甲酸乙酯)键连接的有机单元组成的聚合物。聚氯酯聚合物通常通过使二或三聚异氰酸酯与多元醇反应而形成。由于聚氯酯含有两种类型的单体,它们彼此聚合,因此通常将它们归类为交替共聚物。用于制备聚氯酯的异氰酸酯和多元醇平均每分子含有两个或更多官能团。
另一方面,聚异氰脲酸酯,也称为PIR、聚异氰酸酯(polyiso)或ISO,是一种热固性塑料,通常制成泡沫并用作刚性隔热材料。起始材料与PUR中使用的起始材料相似,不同之处在于,通常,亚甲基二苯基二异氰酸酯(“MDI”)的比例更高,并且在反应中使用聚酯衍生的多元醇代替聚醚多元醇。所得的化学结构显著不同,MDI上的异氰酸酯基团三聚化形成为异氰脲酸酯基团,与多元醇连接在一起,形成复杂的聚合结构。
异氰酸酯组分
用于形成第二组合物的合适的异氰酸酯组分的实例包括有机聚异氰酸酯,其可以具有两个或更多个异氰酸酯官能团,并且包括常规的脂肪族、脂环族、芳脂族和芳香族异氰酸酯。异氰酸酯组分可以选自二苯基甲烷二异氰酸酯(“MDI”)、聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(“pMDI”)、甲苯二异氰酸酯(“TDI”)、六亚甲基二异氰酸酯(“HDI”)、二环己基甲烷二异氰酸酯(“HMDI”)、异佛尔酮二异氰酸酯(“IPDI”)、环己基二异氰酸酯(“CHDI”)及其组合的组。在某些实施例中,异氰酸酯组分包含pMDI或为pMDI。在一个实施例中,异氰酸酯组分为式OCN-R-NCO,其中R选自烷基部分、芳基部分和芳烷基部分之一。在这一实施例中,异氰酸酯组分可包括任何数量的碳原子,通常为4至20个碳原子。
合适的异氰酸酯组分的具体实例包括:在亚烷基中具有4至12个碳的亚烷基二异氰酸酯,如1,12-十二烷二异氰酸酯、2-乙基-1,4-四亚甲基二异氰酸酯、2-甲基-1,5-五亚甲基二异氰酸酯、1,4-四亚甲基二异氰酸酯以及优选地1,6-六亚甲基二异氰酸酯;脂环族二异氰酸酯,如1,3-和1,4-环己烷二异氰酸酯以及这些异构体的任何混合物、1-异氰酸基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷、2,4-和2,6-六氢甲苯二异氰酸酯及其相应的异构体混合物、4,4′-2,2′-和2,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯及其相应的异构体混合物、芳香族二异氰酸酯和聚异氰酸酯(如2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯)及其相应的异构体混合物、4,4′-,2,4′-和2,2′-二苯基甲烷二异氰酸酯及其相应的异构体混合物、4,4′-,2,4′-和2,2-二苯基甲烷二异氰酸酯和聚亚苯基多亚甲基聚异氰酸酯的混合物以及MDI和甲苯二异氰酸酯的混合物。
异氰酸酯组分可以包括改性的多价异氰酸酯,即通过有机二异氰酸酯和/或聚异氰酸酯的部分化学反应获得的产物。合适的改性多价异氰酸酯的实例包括含有酯基、脲基、缩二脲基、脲基甲酸酯基、碳二亚胺基、异氰脲酸酯基和/或氨基甲酸酯基的二异氰酸酯和/或聚异氰酸酯。合适的改性多价异氰酸酯的具体实例包括含有氨基甲酸酯基团且NCO含量基于总重量为15至33.6重量份的有机聚异氰酸酯,例如低分子量的二醇、三醇、二亚烷基二醇、三亚烷基二醇或分子量高达6000的聚氧化烯二醇;改性的4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯或2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯,其中可以单独使用或作为混合物使用的二氧化烯和聚氧化烯二醇的实例包括二乙二醇、二丙二醇、聚氧乙二醇、聚氧丙二醇、聚氧乙二醇、聚氧丙二醇和聚氧丙烯聚氧乙二醇或三醇。由聚酯多元醇和/或聚醚多元醇制得的含NCO基团的预聚物,其NCO含量基于异氰酸酯总重量为3.5至29重量份;4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4′-和4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物、2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯或聚合MDI也是合适的。此外,含有碳二亚胺基的NCO含量基于异氰酸酯组分的总重量为15至33.6重量份的液态聚异氰酸酯也可能是合适的,例如基于4,4′-和2,4′-和/或2,2′-二苯基甲烷二异氰酸酯和/或2,4′-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯。改性的聚异氰酸酯可任选地混合在一起或与未改性的有机聚异氰酸酯(如2,4′-和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合MDI、2,4′-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯)混合。
应了解,异氰酸酯组分可以包括两种或更多种上述异氰酸酯的任何组合。
异氰酸酯反应性组分
在各种实施例中,异氰酸酯反应性组分是多元醇。多元醇通常选自常规多元醇(如乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇及其组合)。其它合适的多元醇包括但不限于生物多元醇(如大豆油、蓖麻油、大豆蛋白、菜籽油等以及其组合)。
合适的聚醚多元醇包括但不限于在存在多官能引发剂的情况下,通过环氧化物(例如环氧乙烷(“EO”)、环氧丙烷(“PO”)、环氧丁烷(“BO”)或四氢呋喃)的聚合获得的产物。合适的引发剂化合物含有多个活性氢原子,并且包括水、丁二醇、乙二醇、丙二醇(PG)、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲苯二胺、二乙基甲苯二胺、苯基二胺、二苯基甲烷二胺、乙二胺、环己烷二胺、环己烷二甲醇、间苯二酚、双酚A、丙三醇、三羟甲基丙烷、1,2,6-己三醇、季戊四醇和其组合。
其它合适的聚醚多元醇包括聚醚二醇和三醇,如聚氧丙烯二醇和三醇以及聚(氧乙烯-氧丙烯)二醇和三醇,其通过同时或顺序地将环氧乙烷和环氧丙烷加入到二官能或三官能引发剂中而获得。还可以使用氧化乙烯含量基于多元醇组分的重量为约5至约90重量%的共聚物,其中多元醇可以是嵌段共聚物、无规/嵌段共聚物或无规共聚物。其它合适的聚醚多元醇还包括通过四氢呋喃的聚合获得的聚丁二醇。
合适的聚酯多元醇包括但不限于以下的羟基封端的反应产物:多元醇,如乙二醇、丙二醇、二甘醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、环己烷二甲醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇或聚醚多元醇或此类多元醇的混合物;与多元羧酸,尤其是二羧酸或其成酯衍生物,例如琥珀酸、戊二酸和己二酸或它们的二甲酯癸二酸、邻苯二甲酸酐、四氯邻苯二甲酸酐或对苯二甲酸二甲酯或其混合物。也可以使用通过内酯(例如己内酯)与多元醇的聚合或通过羟基羧酸(例如羟基己酸)的聚合获得的聚酯多元醇。在某些实施例中,多元醇包含聚酯和聚醚多元醇的混合物。
合适的聚酯酰胺多元醇可通过在聚酯化混合物中包括氨基醇(如乙醇胺)来获得。合适的聚硫醚多元醇包括通过单独或与其它二醇、环氧烷、二羧酸、甲醛、氨基醇或氨基羧酸缩合硫代二甘醇而获得的产物。合适的聚碳酸酯多元醇包括通过使二醇(如1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二甘醇或四甘醇)与碳酸二芳基酯(例如碳酸二苯酯)或与光气反应而获得的产物。合适的聚缩醛多元醇包括通过使二醇(如二甘醇、三甘醇或己二醇)与甲醛反应制备的那些。其它合适的聚缩醛多元醇也可以通过使环状缩醛聚合而制备。合适的聚烯烃多元醇包括羟基封端的丁二烯均聚物和共聚物,合适的聚硅氧烷多元醇包括聚二甲基硅氧烷二醇和三醇。
在某些实施例中,多元醇为聚合物多元醇。在某些实施例中,聚合物多元醇是接枝多元醇。接枝多元醇也可以称为接枝分散多元醇或接枝聚合物多元醇。接枝多元醇通常包括通过一种或多种乙烯基单体(例如苯乙烯单体和/或丙烯腈单体)与大分子单体在多元醇(例如聚醚多元醇)中进行原位聚合获得的产物(即聚合颗粒)。
在其它实施例中,聚合物多元醇选自聚脲(polyharnstoff,PHD)多元醇、聚异氰酸酯聚加成(PIPA)多元醇及其组合。应了解,异氰酸酯反应性组分可以包括上述聚合物多元醇的任何组合。PHD多元醇通常是通过多元醇中二异氰酸酯与二胺的原位反应形成,以得到聚脲颗粒的稳定分散体。PIPA多元醇与PHD多元醇相似,不同之处在于,分散体通常通过二异氰酸酯与链烷醇胺而不是二胺的原位反应形成,以在多元醇中得到聚氯酯分散体。如果使用第二组合物,则其不限于制备聚合物多元醇的任何特定方法。
应了解,异氰酸酯反应性组分可以包括两种或更多种上述多元醇的任何组合。
任选的添加剂
第二组合物可以进一步包括添加剂组分。添加剂组分可以如上文针对第一组合物所描述的那样和/或可以选自催化剂、发泡剂、增塑剂、交联剂、扩链剂、链终止剂、润湿剂、表面改性剂、蜡、泡沫稳定剂、除湿剂、干燥剂、粘度降低剂、减小泡孔尺寸的化合物、增强剂、染料、颜料、着色剂、脱模剂、抗氧化剂、相容剂、紫外线稳定剂、触变剂、抗老化剂、润滑剂、偶联剂、溶剂、流变促进剂、粘合促进剂、增稠剂、阻燃剂、抑烟剂、抗静电剂、抗微生物剂及其组合的组。
在某些实施例中,添加剂组分包含催化剂组分。在一个实施例中,催化剂组分包含锡催化剂。合适的锡催化剂包括有机羧酸的锡(II)盐,例如乙酸锡(II)、辛酸锡(II)、乙基己酸锡(II)和月桂酸锡(II)。在一个实施例中,有机金属催化剂包含二月桂酸二丁基锡,其是有机羧酸的二烷基锡(IV)盐。合适的有机金属催化剂(例如二月桂酸二丁基锡)的具体实例可从宾夕法尼亚州艾伦镇的空气化工产品有限公司(Air Products and Chemicals,Inc.,Allentown,PA)以商标
Figure BDA0003122377290000381
购得。有机金属催化剂还可包含有机羧酸的其它二烷基锡(IV)盐,如二乙酸二丁基锡、马来酸二丁基锡和二乙酸二辛基锡。
其它合适的催化剂的实例包括氯化铁(II);氯化锌;辛酸铅;三(二烷基氨基烷基)-s-六氢三嗪,包括三(N,N-二-甲基氨基丙基)-六氢三嗪;氢氧化四烷基铵,包括氢氧化四甲铵;碱金属氢氧化物,包括氢氧化钠和氢氧化钾;碱金属醇盐,包括甲醇钠和异丙醇钾;以及具有10至20个碳原子和/或侧OH基的长链脂肪酸的碱金属盐。
其它合适的催化剂,特别是三聚催化剂的其它实例包括N,N,N-二甲基氨基丙基六氢三嗪、钾、乙酸钾、N,N,N-三甲基异丙基胺/甲酸盐及其组合。
其它合适的催化剂,特别是叔胺催化剂的其它实例包括二甲基氨基乙醇、二甲基氨基乙氧基乙醇、三乙胺、N,N,N′,N′-四甲基乙二胺、N,N-二甲基氨基丙胺、N,N,N′,N′,N″-五甲基二丙烯三胺、三(二甲基氨基丙基)胺、N,N-二甲基哌嗪、四甲基亚氨基双(丙胺)、二甲基苄胺、三甲胺、三乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、双(2-二甲基氨基-乙基)醚、N,N-二甲基环己胺(“DMCHA”)、N,N,N′,N′,N″-五甲基二亚乙基三胺、1,2-二甲基咪唑、3-(二甲基氨基)丙基咪唑及其组合。
催化剂组分可以以各种量使用。催化剂组分可以包括上述催化剂的任何组合。
在各种实施例中,第二组合物包括发泡剂。在反应过程中已经存在或产生了发泡剂的情况下,发泡剂可以被称为补充发泡剂,尽管所述补充发泡剂可以提供大部分的发泡。如果使用发泡剂,则其可以选自化学发泡剂、物理发泡剂及其组合的组。合适的弓曲剂的实例如上文针对第一组合物所述,并且其它实例是本领域中是已知的。例如,发泡剂可以包含水。在US8101702B2、US9097011B1、US9920202B2和US20180049618A1中描述了适用于第二组合物的添加剂和/或其它组分的其它实例。
工业适用性
本公开的制品20可用于代替用作器具(如炉灶、火炉、热水器、锅炉等)隔热材料的常规玻璃棉或岩棉。制品20提供了相当大的生产率提高,更好的隔热特性,以及更友好材料的处理。器具需要隔热材料来保持内部温度,从而节省时间和能源。本公开的制品20通过使用更友好的材料以及在硅酮和PUR/PIR技术中自动处理(如机器人喷雾器)的使用,消除了与玻璃和岩棉的使用和处理有关的问题。本公开的制品20还可以提高热效率,从而提供更好的节能器具。上面描述了其它优点。
在各种实施例中,本公开的制品20可控制烤箱的峰值温度为500℃,任选地,峰值温度为300℃,或任选地,峰值温度为290至240℃,硅酮泡沫充当隔热层38并将作为背衬层40的PUR/PIR泡沫的暴露温度降低到低于100℃。换句话说,隔热层38是吸收最强热量的第一屏障,然后背衬层40完成温度管理。如本领域中已知的,自清洁烤箱可以达到远高于烹饪温度的温度(例如471℃),而焙烤温度通常在260至290℃的范围内,并且烹饪温度通常在100至250℃的范围内。
说明组合物组分、复合制品和方法的以下实例旨在说明而并非限制本发明。
通过混合等份的以下A和B形成硅酮组合物。硅酮组合物反应形成发泡的RTV硅酮。
A部分
组分 重量(%)
氧化锌 0.68
碳黑 0.34
氧化铝 0.05
石英 17
四甲基二乙烯基二硅氧烷 0.02
十甲基环五硅氧烷 0.24
八甲基环四硅氧烷 0.18
二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷 39
1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(铂) *(ppm)
羟基封端的二甲基硅氧烷 43
0.07
D6+二甲基环硅氧烷 0.47
*催化量
B部分
组分 重量(%)
氧化铝 0.05
庚烷 0.02
石英 16
四甲基四乙烯基环四硅氧烷 0.09
十甲基环五硅氧烷 0.39
八甲基环四硅氧烷 0.35
三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷 8.5
三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷 0.02
甲基氢环硅氧烷 0.13
三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基、甲基氢硅氧烷 2.1
二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷 1.9
羟基封端的二甲基硅氧烷 69
0.07
D6+二甲基环硅氧烷 0.83
如下表I所示分析了不同的材料。实例1至4是比较实例。实例5是本发明实例。
表I
Figure BDA0003122377290000411
注释:
(1)通过样品尺寸/重量测量定义密度。所有样品均为200×200×25mm的块
(2)根据ASTM C518——借助于热流量计装置进行的稳态热传递特性的标准测试方法的导热率
(3)根据ASTM E2550的热重分析(“TGA”)
(4)和(5)基于客户来电和/或经验
(6)硅酮∶PUR/PIR(5mm∶20mm厚度比——IL∶BL)
(7)考虑到硅酮泡沫是吸收热量的第一屏障。PUR/PIR泡沫将在其峰值温度下工作。
还制备了复合制品的其它实例,改变了硅酮∶PUR/PIR泡沫的比:15mm∶10mm(实例6)和20mm∶5mm(实例7),导热率W/(m·K)分别为0.39和0.04。
硅酮泡沫是上述的发泡RTV硅酮。
通过混合100重量份(“pbw”)多元醇、约3pbw催化剂、约12.5pbw发泡剂和约195pbw异氰酸酯,形成PUR/PIR泡沫。多元醇包含聚酯多元醇(多数)和聚醚多元醇的混合物,羟基值为234mg KOH/g(根据ASTM D4274),在20℃下的粘度为1550mPa·s(根据ASTM 4889))。所述催化剂包含2-乙基己酸钾盐和二甲基环己胺(“DMCHA”),羟基值为259mg KOH/g,在20℃下的粘度为160mPa·s。发泡剂是戊烷。异氰酸酯包含pMDI,NCO含量为30.5(根据ASTMD5155),在20℃下的粘度为650mPa·s。泡沫的乳白时间为约13秒,胶凝时间为约55秒(每个均根据SH-PM-17),自由发泡密度为约41kg/m3(根据SH-PM-04)。
如下制备本发明实例5、6和7的块。将硅酮组合物倒入开模中,并自由发泡。然后将硅酮泡沫取出并切成均匀厚度的切片,例如5、15和20mm。然后将硅酮泡沫切片放回模具中,并将PUR组合物倒在硅酮泡沫切片上。关闭模具。PUR组合物起泡并打开模具。将PUR泡沫粘附到硅酮泡沫切片上,并将复合制品切割成各个块的最终尺寸。
在真实的烤箱金属板上进行了硅酮泡沫的粘附性测试,并获得了良好的结果。24小时后,硅酮泡沫会粘在金属板上,并使其粘附性出现部分内聚失效。不执行标准测试,因为客户的对此的应用不重要,这是由于泡沫将被封装在金属板和PUR/PIR泡沫背衬层之间。
由于其隔热特性和耐高温性,硅酮泡沫隔热层将使温度降低到大约100℃,在此温度中PUR/PIR泡沫背衬层可以长期承受。PUR/PIR泡沫背衬层将这一温度显著降低至烤箱表面,从而节省了能源。
另外,参考上面的表I,实例5提供了优异的特性组合,包括峰值温度接近玻璃棉的峰值温度,同时其密度低于硅酮泡沫。另外,实例5的复合制品可以使用自动或接近自动的方法形成,这与与玻璃棉和岩棉相关的手动方法相反。与与常规毛料的使用和处理有关的问题相反,也减少或避免了与操作者或人员的接触。
术语“包含(comprising或comprise)”在本文中以其最广义使用,意指和涵盖包括(including/include)、“基本上由......组成”和“由......组成”的概念。使用“例如(forexample/e.g.)”、“如”和“包括”列出说明性实例不仅限于所列出的实例。因此,“例如”或“如”意指“例如但不限于”或“如但不限于”并且涵盖其它类似或等同实例。如本文所用,术语“约”用以合理地涵盖或描述通过仪器分析测量的数值或作为样品处置的结果的微小变化。此类微小变化可为数值的大约±0-25%、±0-10%、±0-5%或±0-2.5%。此外,术语“约”当与值范围相关联时适用于两个数值。另外,即使没有明确说明时,术语“约”可适用于数值。
一般来说,如本文所用,在值的范围内的连字符“-”或破折号“—”为“至”;“>”为“高于”或“大于”;“≥”为“至少”或“大于或等于”;“<”为“低于”或“小于”;并且“≤”为“至多”或“小于或等于”。在个别的基础上,前述专利申请和/或专利申请公开中的每一者在一个或多个非限制性实施例中明确地以全文引用的方式并入本文。
应当理解,所附权利要求书不限于表达具体实施方式中所描述的特定化合物、组合物或方法,它们可以在落入所附权利要求书范围内的特定实施例之间变化。关于本文中所依赖的用于描述各种实施例的特定特征或方面的任何马库什群组,应当认识到,可以从各个马库什群组的独立于所有其它马库什成员的每个成员获得不同的、特殊的和/或出乎意料的结果。马库什群组的每个成员可以被单独地和/或以组合形式依赖,并且对所附权利要求书的范围内的特定实施例提供充分支持。
还应当理解,描述本发明的各种实施例所依赖的任何范围和子范围独立地并且共同地落入所附权利要求书的范围内,并且被理解为描述和涵盖包括其中的整数值和/或分数值的所有范围,即使这些值在本文中没有明确地写出。本领域的技术人员易于认识到,所列举的范围和子范围充分地描述并且实现本发明的各种实施例,并且此类范围和子范围可以进一步被描述为相关的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一等等。仅作为一个示例,范围“从0.1至0.9”可以进一步被描述成下部的三分之一(即,从0.1至0.3)、中部的三分之一(即,从0.4至0.6)和上部的三分之一(即,从0.7至0.9),它们单独地并且共同地位于所附权利要求书的范围内,并且可以被单独地和/或共同地依赖并对所附权利要求书的范围内的特定实施例提供充分支持。此外,对于定义或修饰范围的语言,如“至少”、“大于”、“小于”、“不大于”等,应当理解这种语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一个示例,范围“至少10”本身包括从至少10至35的子范围、从至少10至25的子范围、从25至35的子范围等等,并且每个子范围可以被单独地和/或共同地依赖并对所附权利要求书的范围内的特定实施例提供充分支持。最后,所公开范围内的单个数字可以被依赖并且对所附权利要求书的范围内的特定实施例提供充分支持。例如,范围“1至9”包括每个个别整数,如3,以及包括小数点(或分数)的个别数字,如4.1,其可依赖并且在所附权利要求书的范围内对特定实施例提供充分支持。
本文中已用说明性方式描述本发明,并且应理解,已使用的术语旨在具有描述词的性质,而不是限制性。鉴于以上教示,本发明的许多修改和变化是可能的。在所附权利要求书的范围内,可以与具体描述的方式不同的方式来实践本发明。独立和从属权利要求(不管是单个还是多个从属权利要求)的所有组合的主题都明确地涵盖在本文中。
元件列表
制品20
衬里22
烤箱24
炉灶26
火炉28
表皮30
显示表面31
第一表面32
加热腔34
第二表面36
隔热层38
背衬层40
外表面41
喷嘴42

Claims (15)

1.一种用于使器具隔热的复合制品,所述器具具有限定加热腔的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面,所述复合制品包含:
与所述第一表面间隔开的背衬层,所述背衬层包含发泡聚氯酯(PUR)、发泡聚异氰脲酸酯(PIR)或发泡PUR/PIR杂化物;以及
夹在所述第二表面和所述背衬层之间的隔热层,所述隔热层包含发泡硅酮;
其中所述隔热层减少了从所述加热腔到所述背衬层的热传递。
2.根据权利要求1所述的复合制品,其中:i)所述隔热层的密度为100至500kg/m3,任选为200至400kg/m3;ii)所述背衬层的密度为20至100kg/m3,任选为30至60kg/m3;或iii)i)和ii)两者。
3.根据前述权利要求中任一项所述的复合制品,其中:i)所述隔热层的导热率为0.05至0.1W/m·K,任选为0.07至0.09W/m·K;ii)所述背衬层的导热率为0.005至0.04W/m·K,任选为0.015至0.03W/m·K;或iii)i)和ii)两者。
4.根据前述权利要求中任一项所述的复合制品,其中所述隔热层包含发泡的室温硫化(RTV)硅酮。
5.根据前述权利要求中任一项所述的复合制品,其中所述隔热层包含以下反应产物:
以下中的至少一种:
A)每分子具有至少两个与硅键合的烯系不饱和基团的有机聚硅氧烷;和
A′)每分子具有至少两个与硅键合的羟基的有机聚硅氧烷;
B)每分子具有至少两个与硅键合的氢原子的有机硅;以及
C)催化剂。
6.根据前述权利要求中任一项所述的复合制品,其中所述背衬层包含发泡PUR或发泡PIR,任选为发泡PUR。
7.根据前述权利要求中任一项所述的复合制品,其中所述背衬层包含以下反应产物:
异氰酸酯组分;和
异氰酸酯反应性组分。
8.根据前述权利要求中任一项所述的复合制品,其中:i)所述隔热层的平均厚度为至少2mm,任选为至少5mm和/或小于5cm;ii)所述背衬层的平均厚度为至少0.4mm,任选为至少10mm和/或小于10cm;或iii)i)和ii)两者。
9.根据前述权利要求中任一项所述的复合制品,其中所述隔热层(IL)和所述背衬层(BL)的平均厚度比(IL∶BL)为至少1∶2,任选为1∶3至1∶5。
10.根据前述权利要求中任一项所述的复合制品,其中:i)所述隔热层粘附到所述第二表面上;ii)所述背衬层粘附到所述隔热层上;或iii)i)和ii)两者。
11.一种用于使器具隔热的复合制品,所述器具具有限定加热腔的表面,所述复合制品包含:
隔热层,其包含发泡的室温硫化(RTV)硅酮;和
背衬层,其粘附到所述隔热层且包含发泡聚氯酯(PUR)或发泡聚异氰脲酸酯(PIR);
其中所述隔热层的密度为100至500kg/m3,且导热率为0.05至0.1W/m·K;
其中所述背衬层的密度为20至100kg/m3,且导热率为0.005至0.04W/m·K;以及
其中所述隔热层(IL)和所述背衬层(BL)的组合平均厚度比(IL∶BL)为至少1∶2。
12.一种根据前述权利要求中任一项所述的复合制品的用途,其用于使器具隔热,任选地,其中所述器具为烤箱、火炉(或炉灶面)、炉灶、微波炉、洗碗机、热水器或锅炉。
13.一种使器具隔热的方法,所述器具具有限定加热腔的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面,所述方法包含:
将第一组合物施加到所述第二表面上以在其上形成隔热层,所述隔热层包含发泡硅酮;以及
将第二组合物施加到所述隔热层上以在其上形成背衬层,所述背衬层包含发泡聚氯酯(PUR)、发泡聚异氰脲酸酯(PIR)或发泡PUR/PIR杂化物。
14.一种器具,其包含:
限定加热腔的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面;和
根据权利要求1至11中任一项所述的复合制品,其中所述背衬层与所述第一表面间隔开,并且所述隔热层夹在所述第二表面与所述背衬层之间;
任选地,其中所述第一表面和第二表面包含金属;
任选地,其中所述隔热层粘附至所述第二表面,并且所述背衬层粘附至所述隔热层;以及
任选地,其中所述器具是烤箱、火炉(或炉灶面)、炉灶、微波炉、洗碗机、热水器或锅炉。
15.根据权利要求14所述的器具,其在与所述加热腔相对的所述背衬层附近基本上没有辅助隔热材料,任选地还包含围绕所述复合制品与所述第二表面相对的至少一部分设置的表皮。
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