[发明专利]可交联形成高强度弹性体的离子和/或有机金属官能化的硅氧烷聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及含有离子和/或有机金属官能团的硅氧烷聚合物，其可以通过库仑相互作用和也可通过共价键交联以形成高强度的弹性体。 

背景技术

作为弹性材料的硅氧烷的特别的重要性是基于它们的高热稳定性和它们特别的低温柔韧性。而且，它们具有优异的紫外光稳定性和抗氧化性。硅氧烷也具有独特的许多其它性能的组合，例如低介电常数，良好的抗漏电性能和抗介质击穿性、疏水性、光学透明性和生物相容性。硅氧烷弹性体的肖氏硬度可以在较宽的范围设定。 

因此硅氧烷弹性体在大量的工业部门的多种应用中使用。在汽车制造中，例如，它们被用作振动或共振阻尼器、排气和催化剂悬架和也可以作为例如发动机座。进一步的应用是医药部门的蠕动泵管、隔膜、阀、封条，也可以是，例如高压部门的绝缘体和电线终端的封条。 

但是，关于机械性能，如拉伸强度、抗撕裂扩张性和抗磨损性，硅氧烷弹性体比其它的有机弹性体要差。因为这个原因，仅用填料特别是细微分割的二氧化硅增强的硅氧烷弹性体被考虑用于工业应用中。尽管这样，上述的强度相对较低。 

改善聚合物材料机械强度的一种可能的方法通常是引入离子基团，例如，如Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，第4版，14卷，815-829页(1995)所描述的。 

通过离子和/或有机金属聚合物的交联形成的硅氧烷弹性体至今还不为广泛所知。在这些硅氧烷弹性体中，不仅可能存在离子和/或有机金属键，而且也可能存在共价键，例如，传统的离子交联聚合物的情况。而且，含有离子或有机金属官能但不交联以形成高强度弹性体的硅氧烷聚合物是公知的。 

专利文件US 6,783,709公开自复原式有机硅氧烷，该有机硅氧烷含有可逆的和能量耗散的交联区域。在这种情况下，制备含有侧面低聚甘氨酸的线性聚二甲基硅氧烷。制得的类凝胶的大块(mass)具有自复原性能。为了达到这个目的，自复原是切割表面的共同生长，其在凝胶被切割后又结合在一起。负责复原并通过非共价键相互作用形成的交联点具有至少50和不大于约1000pN的键强度，该强度表明这是非特异性相互作用(London，Keesom和Debye作用力)和氢键。公开为交联剂组分的进一步的离子交联聚合物在化学术语中不是特定的。因此不可能确定它们是否是有机或硅氧烷离子交联聚合物。这些离子交联聚合物的结构据说是非临界的。但是，这些可以根据它们的化学组成、电荷密度和尺度而变化，只要每个要求保护的硅氧烷组合物含有具有反电荷的离子交联聚合物。含有共价键交联点的组合物被公开，但是不是所有共价键可交联的硅氧烷组合物。由它们制得的这些离子交联聚合物或产品的机械性能没有进一步被公开。 

专利文件CA 2,309,486和CA 2,274,040公开了具有疏水聚硅氧烷主链和至少一个亲水基团(该基团共价键连接至疏水聚硅氧烷主链)的硅氧烷。亲水基团是含有至少两个羧基官能的螯合配体。这种化合物的代表通常是基于取代的丙二酸和N-取代的亚氨基二乙酸以及例如，后一种化合物的许多结构变体或EDTA类似物。含有螯合官能度的这些硅氧烷被用作金属连接或金属离子连接或表面活化的物质。所述的硅氧烷不是共价键可交联的硅氧烷组合物。 

羧酸盐官能化的硅氧烷离子交联聚合物的制备和性能在G.A.Gornowitz等人的Polym.Mater.Sci.Eng.59，1009-1013(1988)中进行了公开。这些是在支链上具有羧基官能和相应的金属锂、锌、钛、铅和钙离子的盐的聚硅氧烷。在此可以看出，虽然含有聚硅氧烷的离子交联聚合物具有较高的最终拉伸强度，但是对应的含有纯羧酸盐基团的官能聚合物，即不含有金属反离子，它们在撕裂时同时具有非常低的伸长，即是非常脆的材料，其作为弹性体具有非常有限的用途。 

可交联弹性体组合物首次在专利US 3,047,528中公开。这些组合物包括含有羧基烷基的聚硅氧烷、填料例如二氧化硅、和作为交联剂的多价金属化合物，即形成弹性体的交联专有地通过由金属和羧酸盐 离子间的库仑力相互作用形成的交联点发生。但是，达到的机械强度远低于今天常用的硅氧烷弹性体的强度。另外，专利文件US 3,248,409公开羧基烷基官能化的聚硅氧烷的多价金属盐，其被用来制造不沾水的纺织品。