[发明专利]具有改进的颜色和再现性的含填料的液体硅橡胶基质

说明书

技术领域

本发明涉及包含具有多个脂族不饱和官能团的有机聚硅氧烷和热解二氧化硅填料的液体硅橡胶基质(base)组合物，尤其涉及用于以可再现方式制备具有改进的白度的液体硅橡胶基质组合物的方法。

背景技术

液体硅橡胶(“LSR”)现在广泛用于商业用途，例如用于模制薄膜和物件、涂层、填缝剂、密封剂等。LSR含有至少一种带有例如乙烯基、烯丙基、高碳l-烯基、(甲基)丙烯酰基、乙炔基等的多个脂族不饱和基团的有机聚硅氧烷。为实现与固体交联后的高强度，添加相对较多量的补强填料。所述组合物还可以含有常规组分，例如低分子量交联剂、促粘剂、染料、颜料等。

所述基质聚合物组合物可以通过添加自由基引发催化剂来进行交联；通过添加合适的光固化催化剂来进行光化学交联(随后在暴露于例如UV光的光化辐射后发生固化)；或者可以与Si-H官能性交联剂和氢硅烷化催化剂混合。这些体系可以制备成单组分或双组分体系。经常将抑制剂添加至体系中，所述体系是通过氢硅烷化来固化以提高贮存稳定性或延长储存期。LSR基质聚合物组合物是所有这些体系所共有的，且对于其包括颜色、粘度、贮存期间的粘度变化、均匀性等的其质量有很高要求。另外，所述基质聚合物组合物必须进行定制以提供固化聚合物的合适的物理特征，包括硬度、回弹性、压缩形变、拉伸强度、模量、伸长率、撕裂强度、撕裂传播强度等。

同时影响基质橡胶聚合物和固化产物的众多特征的一个原则问题是补强填料的加入，所述补强填料经常大量存在。热解二氧化硅(气相二氧化硅)经常被用作补强填料，其需要具有大于50m²/g的比表面积(BET)。虽然胶态二氧化硅也满足这个表面积准则，但胶态二氧化硅由于其湿式制备方法而具有比气相二氧化硅大得多的亲水性，且因此后者才是首选的补强填料。

然而，气相二氧化硅由于其表面硅醇基的含量而也具有相应的亲水性。将这类填料均匀地分散于极疏水性硅酮中是异常困难的，需要许多混合段，每一个混合段都要操作相当长的时间。即使如此，所得混合物仍经常是不均匀的，有时甚至在宏观可见的区域中填料结合不良。

为了避免这类问题，一直在实践使填料疏水化。已知两种疏水化方法。在第一种方法的“异位”疏水化中，使气相二氧化硅与例如烷氧基烷基硅烷、氯烷基硅烷、烷基二硅氮烷、烷氧基或羟基官能性低聚硅氧烷或聚硅氧烷或环聚硅氧烷的疏水化剂反应。随后使由此“负载”或甚至部分反应的二氧化硅在升高的温度下“反应”，之后去除疏水性二氧化硅中的未反应的疏水化剂，并进行干燥。异位二氧化硅疏水化例如公开在美国专利2,938,009；3,334,062；3,397,220；和3,635,743中。

在3,635,743专利中，首先用氨或有机胺处理气相二氧化硅，随后与疏水化试剂反应。优选的疏水化试剂是六甲基二硅氮烷。所述二氧化硅必须含有被吸附或吸收的水，添加另外足够的水以确保六甲基二硅氮烷完全水解和反应。在130℃下搅拌二氧化硅数小时并在150℃下在烘箱中干燥24小时。干的粉状产物基本上不含硅醇基，这些基团已经被三甲基硅烷基醚化。

这类粉状疏水性二氧化硅更易分散于包括脂族不饱和硅酮的所有类型的疏水性介质中。然而，所述制备方法涉及在升高温度下的长处理时间(包括干燥和去除未反应的疏水化剂)，且产物的运输由于其低密度而不是特别经济的，除非在装运之前将产物压缩。然而，这因而需要在使用时将产物“解压缩”，这是一个独立的步骤，且包括一些部分可以仍保持为压缩或部分压缩形式、由此在产物中形成不均匀区域的风险。

因此，已开发出使二氧化硅疏水化的“原位”方法。在原位方法中，将亲水性气相二氧化硅添加至例如脂族不饱和硅酮的疏水性连续相中，并添加疏水化剂。强烈混合二氧化硅和疏水化试剂于疏水性连续相中的浆料，并加热到足以实现疏水化的温度，例如150-160℃，并随后进行冷却。此时，添加例如另外的脂族不饱和硅酮等另外的组合物成分，使混合物在至少一个、但经常在多个混合机或捏合机中均匀化。

这类原位方法存在的一个问题是“结构化”，其被认为是由填料和连续相的相互反应所引起的，从而导致不需要的高粘度或甚至触变性。此外，已发现原位方法经常产生颜色偏离、即显著且目测可观察的着色存在的基质聚合物组合物，通常是黄色(颜色指数的Y*分量)。此外，经常存在微观不均匀性区域，这会影响透明度以及例如撕裂强度、伸长率和撕裂传播强度(裂纹止裂)等产物性质。