可双重固化有机聚硅氧烷组合物

文档序号:788771 发布日期:2021-04-09 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 可双重固化有机聚硅氧烷组合物 (Dual curable organopolysiloxane composition ) 是由 刘俊英 X·王 于 2019-10-04 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种可双重固化有机聚硅氧烷组合物。该组合物包含:(A)每分子具有至少两个巯基(-SH)官能团并且不含烯基基团的第一有机聚硅氧烷;(B)每分子具有至少一个烯基基团和至少一个硅原子键合的烷氧基基团的第二有机聚硅氧烷;(C)任选地每分子具有至少两个烯基基团并且不含硅原子键合的烷氧基基团的有机聚硅氧烷;(D)光引发剂;(E)缩合催化剂;以及(F)环氧官能化合物。该组合物兼具光固化和通过暴露于湿气而固化的能力,并且表现出良好至优异的固化性和长期贮存稳定性。(A dual curable organopolysiloxane composition is disclosed. The composition comprises: (A) a first organopolysiloxane having at least two mercapto (-SH) functional groups per molecule and being free of alkenyl groups; (B) a second organopolysiloxane having at least one alkenyl group and at least one silicon atom-bonded alkoxy group per molecule; (C) an organopolysiloxane having optionally at least two alkenyl groups per molecule and no silicon atom-bonded alkoxy groups; (D) a photoinitiator; (E) a condensation catalyst; and (F) an epoxy functional compound. The composition has both the ability to be cured by light and by exposure to moisture, and exhibits good to excellent curability and long-term storage stability.)

可双重固化有机聚硅氧烷组合物

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年10月8日提交的美国临时专利申请号62/742,617的优先权和所有优点,该专利申请的内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及可双重固化有机聚硅氧烷组合物,该组合物能够在经受处于电磁谱的紫外(“UV”)区域中的辐射时且经受湿气时而交联。

背景技术

可固化有机聚硅氧烷组合物以各种形式存在,并且它们的特性可被改性以赋予特定特性,诸如固化化学、粘度、聚合物类型和纯度。它们可被配制成一部分或两部分体系,并且特定的可固化有机聚硅氧烷组合物可经工程化以通过一种以上的机制固化。湿气固化机制、热固化机制和光引发固化机制处于用于引发固化(即反应性有机聚硅氧烷的交联)的那些机制之中。这些机制基于缩合反应(湿气通过该缩合反应而水解硅氧烷主链上的某些基团)或者加成反应,该加成反应可通过某个能量形式(诸如电磁辐射或热)引发。例如,反应性有机聚硅氧烷可在过氧化物存在下通过热来固化,或者它们可在含氢化硅(SiH)化合物和金属氢化硅烷化催化剂(诸如铂催化剂)存在下通过热来固化。

通常,可湿气固化有机聚硅氧烷组合物通过以各种交联剂(诸如烷氧基硅烷、肟基硅烷、乙酰氧基硅烷、氨基硅烷以及带有附接至其一个或多个硅原子的可水解基团的其他硅烷)将α,ω-硅醇封端的有机聚硅氧烷包封来制造。将所得可固化有机聚硅氧烷组合物储存在湿气不可渗透的容器中。

在向相应基底施加期间,将可固化有机聚硅氧烷组合物挤出或者另外施加并暴露于环境条件以用于固化。空气中的湿气然后将水解一个或多个硅原子上的可水解基团(诸如烷氧基、肟基、乙酰氧基和氨基)以形成硅醇,而无论是否包含催化剂。然后可使所得硅醇与剩余未水解基团在缩合反应中进一步反应,以形成硅氧烷键,从而致使可固化有机聚硅氧烷组合物固化。

虽然这些材料在固化时非常可靠并且具有作为涂层的优异特性,但湿气固化趋于缓慢。通常需要24小时或更长的固化时间,而后才能实现完全固化。此类固化时间受限于涂覆组分制造中的吞吐量,因为在将组分用于制造过程的下一步骤之前,可能需要使涂覆组分完全固化。

因此,第三固化模式(紫外光固化)近年来获得了广泛的认可。固化是相对快速的,其中固化弹性体显示出对基底更好的粘附性。在其中涂覆材料的各部分在UV固化期间被遮蔽的情况下,可进一步掺入二次固化模式(通常为湿气固化)。

通常,可UV固化的有机聚硅氧烷组合物可通过硫醇-烯固化或丙烯酸酯固化来实现。在硫醇-烯固化中,巯基(-SH)官能有机聚硅氧烷与含烯基基团的有机聚硅氧烷反应。固化是快速的,并且在固化完成时触摸表面干燥。

使用UV光和湿气固化机制的可双重固化有机聚硅氧烷组合物公开于专利文献1中。该参考文献公开了尤其可用于电子应用中适形涂层的组合物,在该电子应用中,基底具有遮蔽区域,该遮蔽区域不易被直接UV光触及并且需要湿气固化来使那些区域交联。通常,除了存在用于辐射聚合的光引发剂之外,还存在缩合催化剂,诸如有机钛酸盐或有机锡。在没有缩合催化剂的情况下,湿气固化通常不会以任何程度的确定性或在任何可预测的时间范围内发生。因此,作为一个实际问题,在没有缩合催化剂的情况下,这些组合物的湿气固化方面对于商业用途将是不切实际的。

然而,据报道,在商业应用中,此类可双重固化有机聚硅氧烷组合物缺乏长期贮存稳定性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:美国专利号4,528,081

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种可双重固化有机聚硅氧烷组合物,该组合物兼具光固化和通过暴露于湿气而固化的能力,并且表现出优异的固化性和长期贮存稳定性。

问题的解决方案

本发明提供了可双重固化有机聚硅氧烷组合物(“组合物”),其包含:

(A)每分子具有至少两个巯基官能团并且不含烯基基团的第一有机聚硅氧烷;

(B)每分子具有至少一个烯基基团和至少一个硅原子键合的烷氧基基团的第二有机聚硅氧烷,所述第二有机聚硅氧烷的量使得组分(A)中所述巯基基团的量在组分(B)和(C)中每1摩尔总烯基基团约0.1摩尔至约10摩尔的范围内;

(C)每分子具有至少两个烯基基团并且不含硅原子键合的烷氧基基团的有机聚硅氧烷,所述有机聚硅氧烷的量为组分(B)和(C)的总质量的约0质量%至约80质量%;

(D)光引发剂,所述光引发剂的量为每100质量份的组分(A)至(F)的总质量的约0.01质量份至约5质量份;

(E)缩合催化剂,所述缩合催化剂的量为每100质量份的组分(A)至(F)的总质量的约0.01质量份至约10质量份;以及

(F)环氧官能化合物,所述环氧官能化合物的量为每100质量份的组分(A)至(F)的总质量的约0.01质量份至约10质量份。

在各种实施方案中,组分(A)为包含至少两个由以下通式表示的硅氧烷单元的有机聚硅氧烷:

(HSR1)R2 xSiO(3-x)/2

其中R1表示带有1至8个碳原子的二价烃基团,R2表示烷基基团、芳基基团、氢原子、羟基基团或烷氧基基团;并且“x”为0、1或2。

组分(A)可具有在约0.5质量%至约15.0质量%范围内的巯基(-SH)基团。

在各种实施方案中,组分(B)为通过(B-1)每分子具有至少两个烯基基团的有机聚硅氧烷和(B-2)每分子具有一个硅原子键合的氢原子和至少一个硅原子键合的烷氧基基团的有机硅化合物的硅氢化反应而产生的有机聚硅氧烷。

在多个实施方案中,组分(C)为4,4'-双(二甲基氨基)二苯甲酮、二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮、1-羟基环己基苯基-甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙-1-酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁-1-酮或双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦或它们的组合。

在各种实施方案中,组分(D)为有机金属催化剂,其选自由钛化合物、锆化合物和锡化合物组成的组。

在各种实施方案中,组分(E)为环氧官能有机硅化合物。环氧官能硅化合物可以是3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、5,6-环氧己基三甲氧基硅烷、5,6-环氧己基三乙氧基硅烷或8-缩水甘油氧基辛基三甲氧基硅烷或它们的组合。

在某些实施方案中,组合物源于UV辐射固化机制和湿气固化机制。

在某些实施方案中,组合物用作灌封物(或灌封剂)、涂层、粘合剂或包封物。

发明效果

根据本公开的可双重固化有机聚硅氧烷组合物通常兼具光固化和通过暴露于湿气而固化的能力,并且表现出良好至优异的固化性和长期贮存稳定性。

附图说明

图1是实践例1的交叉切割测试结果的照片。

图2是实践例2的交叉切割测试结果的照片。

图3是比较例1的交叉切割测试结果的照片。

具体实施方式

术语“包含”或“含有”在本文中以其最广泛的意义使用,意指并且涵盖“包括”、“基本上由…组成”和“由…组成”的概念。使用“例如”、“举例来说”、“诸如”和“包括”来列出示例性示例,不意味着仅限于所列出的示例。因此,“例如”或“诸如”意指“例如,但不限于”或“诸如,但不限于”并且涵盖其他类似或等同的示例。如本文所用,术语“约”用于合理地涵盖或描述通过仪器分析测量或作为样品处理的结果的数值的微小变化。此类微小变化可以为数值的大约±0-25、±0-10、±0-5或±0-2.5%。另外,术语“约”当与值的范围相关联时适用于两个数值。另外,术语“约”甚至在未明确说明时也适用于数值。

一般来讲,如本文所用,在值的范围内的连字符“-”或破折号“–”为“至”或“到”;“>”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”。前述的专利申请、专利和/或专利申请公开中的每一者各自在一个或多个非限制性实施方案中明确地全文以引用方式并入文本。

应当理解,所附权利要求不限于具体实施方式中描述的专门和特定的化合物、组合物或方法,其可以在落入所附权利要求的范围内的特定实施方案之间变化。就本文为描述各种实施方案的特定特征或方面而依赖的任何马库什群组而言,应当理解,可以从独立于所有其它马库什成员的相应的马库什群组的每个成员获得不同、特殊和/或意料之外的结果。马库什组的每个成员可以被单独地和/或组合地依赖,并且为所附权利要求范围内的具体实施方案提供足够的支持。

还应当理解,在描述本发明的各种实施方案时依赖的任何范围和子范围独立地且共同地落入所附权利要求的范围内,并且应理解为描述和设想包括其中的整数值和/或分数值在内的所有范围,即使本文未明确写出这样的值。本领域的技术人员将容易认识到,列举的范围和子范围充分地描述了本发明的各种实施方案并使它们成为可能,并且这样的范围和子范围可以被进一步描绘成相关的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一等。仅作为一个示例,“0.1至0.9”的范围可以被进一步描绘为下三分之一(即0.1至0.3)、中三分之一(即0.4至0.6)和上三分之一(即0.7至0.9),其单独地且共同地在所附权利要求的范围内,并且可以被单独地和/或共同地依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。此外,就诸如“至少”、“大于”、“小于”、“不超过”等限定或修饰范围的语言而言,应当理解,此类语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一个示例,“至少10”的范围本质上包括至少10至35的子范围、至少10至25的子范围、25至35的子范围等,并且每个子范围可以被单独地和/或共同地依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。最后,在所公开的范围内的独立数值可以被依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。例如,“1至9”的范围包括诸如3的各个单个的整数,以及诸如4.1的包括小数点(或分数)的单个数,其可以被依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。

<可双重固化有机聚硅氧烷组合物>

组分(A)为每分子具有至少两个巯基(-SH)官能团的有机聚硅氧烷。巯基官能团的示例包括巯基烷基基团,诸如3-巯丙基基团、4-巯基丁基基团和6-巯基己基基团。此外,除巯基官能团之外的键合至组分(A)中的硅原子的基团的示例包括:带有1至12个碳原子的烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团、丙基基团、丁基基团、戊基基团、己基基团、庚基基团、辛基基团、壬基基团、癸基基团、十一烷基基团、十二烷基基团等等;带有6至12个碳原子的芳基基团,诸如苯基基团、甲苯基基团、二甲苯基基团等等;带有7至12个碳原子的芳烷基基团,诸如苄基基团、苯乙基基团等等;带有1至12个碳原子的卤素取代的烷基基团,诸如3-氯丙基基团、3,3,3-三氟丙基基团等等。在某些实施方案中,从经济性和耐热性的角度来看,存在甲基基团。此外,组分(B)中的硅原子可键合至少量氢原子、羟基基团或烷氧基基团,诸如甲氧基基团、乙氧基基团、正丙氧基基团、异丙氧基基团、正丁氧基基团、仲丁氧基基团、叔丁氧基基团等等。

在各种实施方案中,组分(A)为包含至少两个以下通式所示的硅氧烷单元的有机聚硅氧烷:

(HSR1)R2 xSiO(3-x)/2

在该式中,R1表示二价烃基团。二价烃基团的示例包括:带有1至8个碳原子的亚烷基基团,诸如亚甲基基团、亚乙基基团、亚丙基基团、亚丁基基团、亚戊基基团、亚己基基团、亚庚基基团和亚辛基基团。在某些实施方案中,从经济性和耐热性的角度来看,存在丙烯基基团。

在该式中,R2表示烷基基团、芳基基团、氢原子、羟基基团或烷氧基基团。R2的示例包括:带有1至12个碳原子的烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团、丙基基团、丁基基团、戊基基团、己基基团、庚基基团、辛基基团、壬基基团、癸基基团、十一烷基基团、十二烷基基团等等;带有6至12个碳原子的芳基基团,诸如苯基基团、甲苯基基团、二甲苯基基团等等;带有1至6个碳原子的烷氧基基团,诸如甲氧基基团、乙氧基基团、丙氧基基团等等。在某些实施方案中,从经济性和耐热性的角度来看,存在甲基基团。

在该式中,“x”为0、1或2。当“x”为0时,硅氧烷单元为由以下通式表示的T单元:

HSR1SiO3/2

当“x”为1时,硅氧烷单元为由以下通式表示的D单元:

(HSR1)R2SiO2/2

当“x”为2时,硅氧烷单元为由以下通式表示的M单元:

(HSR1)R2 2SiO1/2

此类组分(A)可具有在该组分的约0.5质量%至约15.0质量%、任选地约0.5质量%至约10.0质量%、任选地约1.0质量%至约15.0质量%、任选地约1.0质量%至约10.0质量%、任选地约1.0质量%至约5.0质量%或任选地约1.0质量%至约4.0质量%范围内的巯基(-SH)基团。这是因为,如果含量高于该范围的下限,则获得的组合物的固化性将增强;然而,另一方面,如果含量低于上述范围的上限,则获得的固化产物的耐热性将增强。

组分(B)为每分子具有至少一个烯基基团和至少一个硅原子键合的烷氧基基团的有机聚硅氧烷。烯基基团的示例包括乙烯基基团、烯丙基基团、丁烯基基团、戊烯基基团、己烯基基团、庚烯基基团、辛烯基基团、壬烯基基团、癸烯基基团、十一碳烯基基团和十二碳烯基基团。在某些实施方案中,从经济性和反应性的角度来看,存在乙烯基基团、烯丙基基团、己烯基基团和辛烯基基团中的至少一者。具体地,根据组合物具有优异的可UV光固化性,组分(B)每分子可具有至少两个烯基基团。

烷氧基基团的示例包括甲氧基基团、乙氧基基团、丙氧基基团和丁氧基基团。在某些实施方案中,从经济性和固化性的角度来看,存在甲氧基基团和乙氧基基团中的至少一者。具体地,根据组合物具有优异的湿气固化性,组分(B)每分子可具有至少两个硅原子键合的烷氧基基团。

此外,除烯基基团和烷氧基基团之外的键合至组分(B)的硅原子上的基团的示例包括:带有1至12个碳原子的烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团、丙基基团、丁基基团、戊基基团、己基基团、庚基基团、辛基基团、壬基基团、癸基基团、十一烷基基团、十二烷基基团等等;带有6至12个碳原子的芳基基团,诸如苯基基团、甲苯基基团、二甲苯基基团等等;带有7至12个碳原子的芳烷基基团,诸如苄基基团、苯乙基基团等等;带有1至12个碳原子的卤素取代的烷基基团,诸如3-氯丙基基团、3,3,3-三氟丙基基团等等。在某些实施方案中,从经济性和耐热性的角度来看,存在甲基基团。

组分(B)可通过(B-1)每分子具有至少两个烯基基团的有机聚硅氧烷和(B-2)每分子具有一个硅原子键合的氢原子和至少一个硅原子键合的烷氧基基团的有机硅化合物的硅氢化反应而产生。

原材料(B-1)为每分子具有至少两个烯基基团的有机聚硅氧烷。烯基基团的示例包括乙烯基基团、烯丙基基团、丁烯基基团、戊烯基基团、己烯基基团、庚烯基基团、辛烯基基团、壬烯基基团、癸烯基基团、十一碳烯基基团和十二碳烯基基团。在某些实施方案中,从经济性和反应性的角度来看,存在乙烯基基团、烯丙基基团、己烯基基团和辛烯基基团中的至少一者。

除烯基基团之外的键合至原材料(B-1)的硅原子上的基团的示例包括:带有1至12个碳原子的烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团、丙基基团、丁基基团、戊基基团、己基基团、庚基基团、辛基基团、壬基基团、癸基基团、十一烷基基团、十二烷基基团等等;带有6至12个碳原子的芳基基团,诸如苯基基团、甲苯基基团、二甲苯基基团等等;带有7至12个碳原子的芳烷基基团,诸如苄基基团、苯乙基基团等等;带有1至12个碳原子的卤素取代的烷基基团,诸如3-氯丙基基团、3,3,3-三氟丙基基团等等。在某些实施方案中,从经济性和耐热性的角度来看,存在甲基基团和苯基基团中的至少一者。

原材料(B-2)为每分子具有一个硅原子键合的氢原子和至少一个硅原子键合的烷氧基基团的有机硅化合物。烷氧基基团的示例包括带有1至6个碳原子的烷氧基基团,诸如甲氧基基团、乙氧基基团、丙氧基基团和丁氧基基团。在某些实施方案中,存在甲氧基基团。在各种实施方案中,原材料(B-2)为具有三烷氧基甲硅烷基基团或二烷氧基甲硅烷基基团的有机硅化合物。

原材料(B-2)的示例包括以下化合物。注意,在式中,“Me”和“Et”分别表示甲基基团和乙基基团。

HSi(OMe)3

HSi(OEt)3

HSiMe(OMe)2

HMe2SiOSiMe2C2H4Si(OMe)3

HMe2SiOSiMe2C2H4Si(OEt)3

HMe2SiOSiMe2C2H4SiMe(OMe)2

HMe2SiOSiMe2C3H6Si(OMe)3

HMe2SiOSiMe2C3H6SiMe(OMe)2

HMe2SiOSiMe2C6H12Si(OMe)3

原材料(B-2)的添加量不受限制,但在各种实施方案中,该添加量使得原材料(B-2)中硅原子键合的氢原子的量为每1mol原材料(B-1)中的烯基基团0.1mol至0.9mol、任选地0.2mol至0.8mol或任选地0.3mol至0.7mol。这是因为,当组分(B-2)的添加量在上述范围内时,可获得每分子实际上具有至少一个烯基基团和至少一个硅原子键合的烷氧基基团的有机聚硅氧烷。

硅氢化反应通过在存在硅氢化催化剂的情况下进行加热来促进。硅氢化催化剂的示例包括铂基催化剂,诸如氯铂酸、氯铂酸的醇溶液、铂的烯烃络合物、铂的烯基硅氧烷络合物、铂黑和铂载体二氧化硅。

组合物中组分(B)的含量使得组分(A)中巯基(-SH)基团的量在每1摩尔组分(B)和(C)中的烯基基团约0.1摩尔至约10摩尔、任选约0.5摩尔至约5摩尔或任选约0.5摩尔至约1.5摩尔的范围内。这是因为如果组分(B)的量在上述范围内,将导致足够的固化以提供良好的机械性能。

组分(C)为任意或任选的组分,并且为每分子具有至少两个烯基基团并且不含硅原子键合的烷氧基基团的有机聚硅氧烷。烯基基团的示例包括乙烯基基团、烯丙基基团、丁烯基基团、戊烯基基团、己烯基基团、庚烯基基团、辛烯基基团、壬烯基基团、癸烯基基团、十一碳烯基基团和十二碳烯基基团。在某些实施方案中,从经济性和反应性的角度来看,存在乙烯基基团、烯丙基基团、己烯基基团和辛烯基基团中的至少一者。

除烯基基团之外的键合至组分(C)的硅原子上的基团的示例包括:带有1至12个碳原子的烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团、丙基基团、丁基基团、戊基基团、己基基团、庚基基团、辛基基团、壬基基团、癸基基团、十一烷基基团、十二烷基基团等等;带有6至12个碳原子的芳基基团,诸如苯基基团、甲苯基基团、二甲苯基基团等等;带有7至12个碳原子的芳烷基基团,诸如苄基基团、苯乙基基团等等;带有1至12个碳原子的卤素取代的烷基基团,诸如3-氯丙基基团、3,3,3-三氟丙基基团等等。在某些实施方案中,从经济性和耐热性的角度来看,存在甲基基团。

在某些实施方案中,组分(C)以组分(B)和(C)的总质量的约0质量%至约80质量%、任选地约10质量%至约80质量%、任选地约20质量%至约80质量%、任选地30质量%至约80质量%或任选地约40质量%至约80质量%的量存在。这是因为如果组分(C)的量在上述范围内,将导致足够的固化以提供良好的机械性能。

组分(D)为光引发剂以增强组合物的光固化。组分(D)可选自有效促进交联反应的任何已知的自由基型光引发剂。组分(D)的示例包括二乙氧基苯乙酮(DEAP)、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、二乙氧基黄酮、氯-噻吨酮、偶氮-二异丁腈、N-甲基二乙醇胺二苯甲酮、4,4'-双(二甲基氨基)二苯甲酮、二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮、1-羟基环己基-苯基-甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙-1-酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)丁-1-酮、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦以及它们的组合。

组分(D)的含量为用于光固化的有效量。在各种实施方案中,按组分(A)至(F)的总质量计,每100份中存在的组分(D)的含量为约0.01质量份至约5质量份、任选地为约0.1质量份至约5质量份或任选地为约0.1质量份至约3质量份。这是因为如果组分(D)的量高于该范围的下限,则获得的组合物将通过UV光充分固化;然而,另一方面,如果组分(D)的量低于上述范围的上限,则获得的固化产物的机械性能将增强。

组分(E)为缩合催化剂以增强组合物的湿气固化。组分(E)的示例包括有机金属催化剂,其包括钛化合物,诸如四(异丙氧基)钛、四(正丁氧基)钛、四(叔丁氧基)钛、二(异丙氧基)双(乙酰乙酸乙酯)钛、二(异丙氧基)双(乙酰乙酸甲酯)钛和二(异丙氧基)双(乙酰丙酮酸酯)钛等等;锆化合物,诸如四(异丙氧基)锆、四(正丁氧基)锆、四(叔丁氧基)锆、二(异丙氧基)双(乙酰乙酸乙酯)锆、二(异丙氧基)双(乙酰乙酸甲酯)锆和二(异丙氧基)双(乙酰丙酮酸酯)锆等等;锡化合物,诸如二新癸酸二甲基锡、二月桂酸二丁基锡、二辛酸二丁基锡等等;以及辛酸亚锡等等。

组分(E)的含量为用于湿气固化的有效量。在各种实施方案中,按组分(A)至(F)的总质量计,每100份中存在的组分(E)的含量为约0.01质量份至约10质量份、任选地为约0.05质量份至约10质量份或任选地为约0.05质量份至约5质量份。这是因为如果组分(E)的量高于该范围的下限,则获得的组合物将通过湿气充分固化;并且如果组分(E)的量低于上述范围的上限,则所得组合物的表面固化速率得到改善。

组分(F)为环氧官能合物以增强组合物的长期稳定性。组分(F)的示例包括环氧官能有机硅化合物,诸如3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷、3,4-环氧丁基三甲氧基硅烷、3,4-环氧丁基甲基二甲氧基硅烷、5,6-环氧己基三甲氧基硅烷、5,6-环氧己基三乙氧基硅烷、8-环氧丙氧辛基三甲氧基硅烷等等;以及环氧官能非硅化合物,诸如甲基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯等等。在某些实施方案中,从粘合性能的角度来看,存在环氧官能有机硅化合物中的至少一者。

组分(F)的含量为用于长期贮存稳定性的有效量。在各种实施方案中,按组分(A)至(F)的总质量计,每100份中存在的组分(F)的含量为约0.01质量份至约10质量份、任选地为约0.05质量份至约10质量份或任选地为约0.05质量份至约5质量份。这是因为如果组分(F)的量高于该范围的下限,则获得的组合物将具有足够的长期贮存稳定性;并且如果组分(F)的量低于上述范围的上限,则获得的固化产物的机械性能将增强。

该组合物还可包含一种或多种其他添加剂,只要它们不干扰固化机制即可。例如,可包括常规添加剂,诸如填料、粘附促进剂、树脂、颜料、湿气清除剂、荧光染料、抑制剂等等。

设想了诸如热解法二氧化硅或石英的填料。填料可以组分(A)至(F)的总质量的至多约30重量%诸如约4质量%至约20质量%的量存在。

抑制剂可以组分(A)至(F)的总质量的至多约5质量%诸如约0.001质量%至约1质量%的量存在。特定量的抑制剂应在给定组合物中平衡以产生或改善组合物的稳定性。此类量可通过常规实验确定。

增粘剂可以组分(A)至(F)的总质量的至多约5质量%诸如约0.5质量%的量存在。

该组合物可通过将相应组分混合在一起以获得基本上均匀的或均匀共混的材料并储存在不透射UV光和湿气的容器中来制备。一般来讲,利用单个包装体系,但如果需要,可使用两部分包装体系。尽管单个包装产品在分散时随时可用,但两部分体系通常需要在使用之前将分散的部分混合。

该组合物可如上所述用于各种基底(包括电子部件和其他热敏材料)的灌封应用以及涂层、包封物、凝胶中。

可用的UV辐射源包括常规汞蒸气灯(其经设计用于发射处于各种紫外波段的紫外能量)、LED固化灯等等。例如,可用的辐射波长范围包括200nm至400nm。

UV固化通常在40毫瓦/厘米2(“mW/cm2”)至约300mW/cm2的范围内,诸如在约70mW/cm2至约300mW/cm2的范围内实现。

实施例

现在将使用实践例和比较例来详细描述本发明的可双重固化有机聚硅氧烷组合物。注意,在式中,“Me”、“Vi”和“Thi”分别表示甲基基团、乙烯基基团和3-巯丙基基团。可双重固化有机聚硅氧烷组合物和其固化产物的特性如下测量。

<粘度>

使用带有锥形转子CP-40的博勒飞锥板粘度计(型号HBDVII+P)测量所有可双重固化有机聚硅氧烷组合物的粘度。

使用博勒飞DV1粘度计,根据ASTM D 1084在23℃±2℃测量有机聚硅氧烷的粘度。

<OMe、SH和C=C峰面积>

应用IR和拉曼光谱来分析–OMe、-SH和C=C峰以理解固化化学特性。IR中2841cm-1处的峰为–OMe的特征谱带;拉曼光谱中的2582cm-1为–SH基团的特征,其归一化为位于2498cm-1处的Si-Me变形谱带的泛频峰;拉曼光谱中1597cm-1处的峰为C=C峰的特征谱带。

使用配备有金刚石晶体的单反射衰减全反射附接件,通过IR光谱来检查可双重固化有机聚硅氧烷组合物。估计表面分析期间的渗透深度在1000cm-1附近为2微米。用ThermoScientific Nicolet 6700FTIR光谱仪以4cm-1的分辨率通过64次扫描来采集IR光谱。

使用配备有532nm二极管激光器和10×物镜的拉曼微探针光谱仪(ThermofisherDXR),通过拉曼光谱来检查可双重固化有机聚硅氧烷组合物。在2cm-1的分辨率和10.0mW的激光功率下,通过总共300秒扫描(1s×300次累加)来采集拉曼光谱。

<双重固化性>

使用带有汞灯的Colight UV-6以300mW/cm2的UV强度和2J/cm2的剂量,对可双重固化有机聚硅氧烷组合物进行UV辐照。辐照后,UV暴露区域固化至无粘性。在22℃/42%RH下固化24小时至48小时后,阴影区域固化并且变得无粘性。

<肖氏硬度A>

如上所述的固化产物的硬度通过肖氏A硬度计(CV-71200,购自INST&MFG Co)进行测量。

<参照实施例1>

在2L Atlas间歇式反应器中,将638.1克分子末端以二甲基乙烯基甲硅烷氧基基团封端的二甲基聚硅氧烷(平均M.W.=8,000;乙烯基含量=1.2质量%)与40.5克HMe2SiOSiMe2C2H4Si(OMe)3混合。将混合物以350rpm搅拌10分钟,然后将10ppm Pt催化剂加入该混合物中。将反应混合物在氮气气氛下于室温下搅拌3小时。样品的红外光谱显示,2110cm-1处的SiH峰完全失去,表明硅氢化反应完成。硅氧烷上乙烯基基团的一部分转化为可湿气固化的含三甲氧基甲硅烷基的官能团。该三甲氧基甲硅烷基官能二甲基聚硅氧烷和乙烯基官能二甲基聚硅氧烷实际上每分子具有至少一个乙烯基基团和至少一个三甲氧基甲硅烷基基团,并且乙烯基基团的含量为0.6质量%,并且三甲氧基甲硅烷基基团的含量为0.8质量%。

<实践例1>

可双重固化有机聚硅氧烷组合物通过以下方法进行制备:将16.8质量份的具有3.5质量%的SH基团和80mPa·s的粘度的二甲基硅氧烷甲基(3-巯丙基)硅氧烷共聚物;19.0质量份的由Me2ViSiO1/2、Me2SiO2/2和SiO4/2组成并且具有1.2质量%的乙烯基基团和120mPa·s的粘度的有机聚硅氧烷;26.0质量份的在两个分子末端均用二甲基乙烯基甲硅烷氧基基团封端并且具有0.45质量%的乙烯基基团的二甲基聚硅氧烷;22.7质量份的由参照实施例1获得的三甲氧基甲硅烷基官能二甲基聚硅氧烷和乙烯基官能二甲基聚硅氧烷;以及12.2质量份的经六甲基二硅氮烷处理过的热解法二氧化硅,在100mL齿杯中共混。将混合物以1000rpm混合20秒,然后以2000rpm混合30秒。加入预混合的1质量份的甲基三甲氧基硅烷;0.05质量份的丁基化羟基甲苯;和0.5质量份的3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。将混合物以2000rpm混合30秒。最后,加入0.3质量份的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮和0.15质量份的二异丙氧基双(乙酰乙酸乙酯)钛;并且将组合物以2000rpm混合30秒。然后将样品包装在30mL注射器中并且脱气;然后真空密封到铝袋中。

<实践例2>

按照实践例1中所述制备可双重固化有机聚硅氧烷组合物,不同的是加入1.0质量份的3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。

<实践例3>

按照实践例1中所述制备可双重固化有机聚硅氧烷组合物,不同的是加入2.0质量份的3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。

<比较例1>

出于比较目的,按照实践例1中所述制备可双重固化有机聚硅氧烷组合物,不同的是不添加3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。

使实践例1至3和比较例1中的这些可双重固化有机聚硅氧烷组合物在50℃下经受21天的加速老化测试。在老化前后测量组合物的粘度,并且结果示于表1中。老化前后的OMe、SH和C=C峰面积也示于表1中。

表1

<固化产物的粘附>

使用交叉切割测试来评估实践例1至3和比较例1中的可双重固化有机聚硅氧烷组合物。通过以下方法制得涂层:在FR4板上刮涂8密耳的老化制剂,之后暴露于2J/cm2 UV,并且在室温(“R.T.”)下固化5天。交叉切割测试结果示于表2中。

表2

结果清楚地显示,3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷显著改善了硫醇-烯UV和湿气双重固化组合物的货架期。此外,表2中的交叉切割测试结果显示,3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷也显著改善了组合物的粘附性。

<实践例4>

可双重固化有机聚硅氧烷组合物通过以下方法进行制备:将16.8质量份的具有3.5质量%的SH基团和80mPa·s的粘度的二甲基硅氧烷与甲基(3-巯丙基)硅氧烷的无规共聚物;19质量份的由Me2ViSiO1/2、Me2SiO2/2和SiO4/2组成并且具有1.2质量%的乙烯基基团和120mPa·s的粘度的有机聚硅氧烷;26.4质量份的在两个分子末端均用二甲基乙烯基甲硅烷氧基基团封端并且具有0.45质量%的乙烯基基团的二甲基聚硅氧烷;26.3质量份的由参照实施例1获得的三甲氧基甲硅烷基官能二甲基聚硅氧烷和乙烯基官能二甲基聚硅氧烷;以及12.2质量份的经六甲基二硅氮烷处理过的热解法二氧化硅,在100mL齿杯中共混。将混合物以1000rpm混合20秒,然后以2000rpm混合30秒。加入预混合的0.3质量份的1-羟基环己基-苯基-甲酮;0.85质量份的甲基三甲氧基硅烷;以及0.05质量份的丁基化羟基甲苯、0.5质量份的3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。将混合物以2000rpm混合30秒。最后,将0.12质量份的二异丙氧基双(乙酰乙酸乙酯)钛加入牙科用混合器中;并且将共混物以2000rpm混合30秒。然后将样品包装在30mL注射器中并且脱气;然后真空密封到铝袋中。

<比较例2>

出于比较目的,按照实践例4中所述制备可双重固化有机聚硅氧烷组合物,不同的是不添加3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。

<比较例3>

可双重固化有机聚硅氧烷组合物通过以下方法进行制备:将18.4质量份的具有3.5质量%的SH基团和80mPa·s的粘度的二甲基硅氧烷与甲基(3-巯丙基)硅氧烷的无规共聚物;19.0质量份的由Me2ViSiO1/2、Me2SiO2/2和SiO4/2组成并且具有1.2质量%的乙烯基基团和120mPa·s的粘度的有机聚硅氧烷;26.1质量份的在两个分子末端均用二甲基乙烯基甲硅烷氧基基团封端并且具有0.45质量%的乙烯基基团的二甲基聚硅氧烷;26.1质量份的由参照实施例1获得的三甲氧基甲硅烷基官能二甲基聚硅氧烷和乙烯基官能二甲基聚硅氧烷;以及12.2质量份的经六甲基二硅氮烷处理过的热解法二氧化硅,在100mL齿杯中共混。将混合物以1000rpm混合20秒,然后以2000rpm混合30秒。加入预混合的0.3质量份的1-羟基环己基-苯基-甲酮;0.85质量份的甲基三甲氧基硅烷;0.05质量份的丁基化羟基甲苯以及0.5质量份的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷;将混合物以2000rpm混合30秒。最后,加入0.12质量份的二异丙氧基双(乙酰乙酸乙酯)钛;并且将组合物以2000rpm混合30秒。然后将样品包装在30mL注射器中并且脱气;然后真空密封到铝袋中。使比较例2和3中的这些可双重固化有机聚硅氧烷组合物在室温下经受30天老化,之后在50℃下经受14天的加速老化测试。在老化前后测量组合物的粘度,并且结果示于表3中。老化前后的OMe、SH和C=C峰面积也示于表3中。

表3

结果显示,3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的添加降低了制剂的贮存稳定性。

<实践例5>

可双重固化有机聚硅氧烷组合物通过以下方法进行制备:将16.8质量份的具有3.5质量%的SH基团和80mPa·s的粘度的二甲基硅氧烷与甲基(3-巯丙基)硅氧烷的无规共聚物;19.0质量份的由Me2ViSiO1/2、Me2SiO2/2和SiO4/2组成并且具有1.2质量%的乙烯基基团和120mPa·s的粘度的有机聚硅氧烷;26.0质量份的在两个分子末端均用二甲基乙烯基甲硅烷氧基基团封端并且具有0.45质量%的乙烯基基团的二甲基聚硅氧烷;22.7质量份的由参照实施例1获得的三甲氧基甲硅烷基官能二甲基聚硅氧烷和乙烯基官能二甲基聚硅氧烷;以及12.2质量份的经六甲基二硅氮烷处理过的热解法二氧化硅,在100mL齿杯中共混。将混合物以1000rpm混合20秒,然后以2000rpm混合30秒。加入预混合的2质量份的甲基三甲氧基硅烷;0.15质量份的丁基化羟基甲苯;和0.5质量份的2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷。将混合物以2000rpm混合30秒。最后,加入0.3质量份的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮和0.15质量份的二异丙氧基双(乙酰乙酸乙酯)钛;并且将组合物以2000rpm混合30秒。然后将样品包装在30mL注射器中并且脱气;然后真空密封到铝袋中。

<比较例4>

出于比较目的,按照实践例5中所述制备可双重固化有机聚硅氧烷组合物,不同的是不添加2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷。使实践例5和比较例4中的可双重固化有机聚硅氧烷组合物在55℃下经受28天的加速老化测试。在老化前后测量组合物的粘度,并且结果示于表4中。老化前后的OMe、SH和C=C峰面积也示于表4中。

表4

结果显示,2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷的添加改善了制剂的货架期。

工业适用性

本公开的可双重固化有机聚硅氧烷组合物有利地用作电装置/电子装置的共形涂层,因为其在室温下经受UV辐射和通过与空气中的湿气接触而固化并形成固化产物,该固化产物表现出对固化期间所接触的基底的良好至优异的粘附力,以及良好至优异的机械性能,诸如断裂应力和/或伸长率。

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