电子束固化的硅化纤维幅材的制作方法
【专利说明】
[0001] 本专利申请是申请日为2011年4月19日，发明名称为"电子束固化的硅化纤维幅 材"的中国专利申请201180021567. 1的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及以电子束固化的有机硅材料饱和的纤维幅材和制备这种幅材的方法。
【发明内容】
[0003] 简而言之，在一个方面，本发明提供制备硅化幅材的方法。这些方法包括以含有一 种或多种聚硅氧烷材料的第一组合物饱和纤维幅材从而形成饱和的幅材和电子束固化该 第一组合物从而交联该聚硅氧烷材料从而形成固化的饱和的幅材。在一些实施例中，该方 法包括以含有一种或多种聚硅氧烷材料的第二组合物涂布固化的饱和的幅材和电子束固 化该第二组合物从而交联该聚硅氧烷材料从而形成固化的饱和的和涂布的幅材。在一些实 施例中，该方法包括以含有一种或多种聚硅氧烷材料的第二组合物涂布饱和的幅材和电子 束固化该第一组合物和该第二组合物从而交联聚硅氧烷材料从而形成固化的饱和的和涂 布的幅材。
[0004] 在另一方面，本发明提供了含有以电子束固化的第一组合物所饱和的幅材的硅化 幅材，该第一组合物含有交联的聚硅氧烷材料。在一些实施例中，硅化幅材也包含在该硅化 幅材的一个或两个主表面上的含有交联的聚硅氧烷材料的电子束固化的第二组合物。
[0005] 在一些实施例中，一种或两种组合物的聚硅氧烷材料选自非官能化聚硅氧烷、硅 烷醇封端的聚硅氧烷和烷氧基封端的聚硅氧烷。在一些实施例中，一种或两种组合物的聚 硅氧烷材料包含聚二甲基硅氧烷。在一些实施例中，一种或两种组合物中的所有聚硅氧烷 材料为非官能化聚硅氧烷。在一些实施例中，一种或两种组合物基本上不含催化剂和引发 剂。在一些实施例中，一种或两种组合物包含不超过5重量％的溶剂。
[0006] 在一些实施例中，幅材包含玻璃纤维、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、棉和金属中的至少一 种。在一些实施例中，幅材为织造织物、非织造织物或针织织物。
[0007] 本公开的上述
【发明内容】
并不旨在描述本发明的每一个实施例。本发明的一个或多 个实施例的细节还在以下描述中给出。本发明的其它特征、目标和优点从描述和从权利要 求书中将显而易见。
【附图说明】
[0008] 附图示出根据本发明的一些实施例的示例性硅化幅材。
【具体实施方式】
[0009] 常常涂布纤维幅材以在其中需要减小或消除幅材的孔隙度从而获得期望的水密 封和/或气密封性能的应用中使用。由于有机硅提供的性能如热稳定性、耐化学性、耐火 性、抗UV性和防水性的独特的组合，在有机材料中常常选择有机硅涂料。
[0010] 硅化纤维幅材，如织造织物和非织造织物，在宽泛的应用中使用。示例性应用包括 不粘束带和套管、防水制品（包括防水油布、焊接毯、烘焙垫、充气艇）和汽车应用（诸如用 于安全气袋、折合式车顶和箱套的材料）。另外的应用包括热气球、帆布、帐篷、遮蓬和构造 形式。
[0011] 用于制备硅化幅材的当前工艺通常使用热固化的溶剂基有机硅。当前工艺常常需 要使用大量的溶剂以提供用于饱和幅材所需的粘度。此外，由于可能需要多次涂布/饱和、 干燥和热固化步骤，这些工艺常常是缓慢的。
[0012] 适用于本发明的纤维幅材可以由任何已知材料制成。示例性材料包括聚合物材料 (如聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺和聚烯烃）、有机纤维（棉、羊毛、大麻和亚麻）；和无机 纤维（如玻璃纤维、陶瓷和金属）。纤维幅材有多种形式，包括如织造幅材、非织造幅材、针 织物、稀松布和网状物。
[0013] 使用特定类型的催化剂通过热工艺固化常规的有机硅材料。例如已将铂催化剂与 加成固化体系一起使用，已将过氧化物（如过氧化苯甲酰）与夺氢固化体系一起使用，并且 已将锡催化剂与湿/缩合固化体系一起使用。
[0014] 通常，这些方法需要附着至硅氧烷主链的反应性官能基团。例如，加成固化、铂催 化体系通常有赖于硅键合的乙烯基官能团和硅键合的氢之间的硅氢化反应。根据成本和其 它问题，可能有利的是为了正确的固化而使用不需要特定官能团的材料。具有可不使用催 化剂和/或引发剂来固化的有机硅体系也是可用的。
[0015] UV固化的和电子束固化的有机硅材料是已知的。这些体系通常需要使用催化剂和 特定的官能团。具体地讲，丙稀酸醋官能化和环氧树脂官能化有机娃在催化剂存在时已被 辐射固化。
[0016] 本发明人已发现用于制备硅化幅材的新方法。通常，该方法包括电子束固化有机 硅材料从而形成交联的聚硅氧烷幅材。通常，该方法可使用非官能化有机硅材料。也可使 用官能化有机硅材料；然而，由于交联中通常不涉及特定的官能团，所以这些官能团的性质 和存在不是关键的。
[0017] 相比于用于固化有机硅材料的先前方法，本发明的方法不需要使用催化剂或引发 剂。因此本发明的方法可以被用于固化那些"基本上不含"这种催化剂或引发剂的组合物。 如本文所用，如果组合物不包含"有效量"的催化剂或引发剂，则该组合物"基本上不含催化 剂和引发剂"。应当理解，催化剂或引发剂的"有效量"取决于多种因素，包括催化剂或引发 剂的类型、可固化材料的组成、以及固化方法（如热固化、UV固化等等）。在一些实施例中， 如果相对于在相同固化条件下不含催化剂或引发剂的同一组合物的固化时间而言，特定催 化剂或引发剂的量没有将组合物的固化时间减少至少10%，则这些催化剂或引发剂不是以 "有效量"存在的。
[0018] 通常，可用于本发明的有机硅材料是聚硅氧烷，即包含聚硅氧烷主链的材料。在一 些实施例中，非官能化的有机硅材料可以是由下式描述的线性材料，下式示出具有脂肪族 和/或芳族取代基的硅氧烷主链：
[0019]
[0020] 其中R1、R2、R3和R4独立地选自烷基和芳基，各个R5是烷基，n和m为整数，并且 m或n中至少一个不为0。在一些实施例中，烷基或芳基中的一者或多者可含有卤素取代基， 例如氟。例如，在一些实施例中，烷基的一者或多者可以是-ch2ch2c4f9。
[0021] 在一些实施例中，R5是甲基，g卩，所述非官能化聚硅氧烷材料由三甲基硅氧基封 端。在一些实施例中，R1和R2是烷基并且n为0,即该材料是聚（二烷基硅氧烷）。在一些 实施例中，烷基是甲基，即聚（二甲基硅氧烷）（"PDMS"）。在一些实施例中，R1是烷基，R2 是芳基，并且n是0,即该材料是聚（烷基芳基硅氧烷）。在一些实施例中，R1是甲基，并且 R2是苯基，即该材料是聚（甲基苯基硅氧烷）。在一些实施例中，R1和R2是烷基，并且R3 和R4是芳基，即该材料是聚（二烷基二芳基硅氧烷）。在一些实施例中，R1和R2是甲基， 并且R3和R4是苯基，即该材料是聚（二甲基二苯基硅氧烷）。
[0022] 在一些实施例中，所述非官能化聚硅氧烷材料可以是支链的。例如，Rl、R2、R3和 /或R4基团中的一个或多个可以是具有烷基或芳基（包括卤代的烷基或芳基）取代基和 R5端基的直链或支链的硅氧烷。
[0023] 本文所用的"非官能化基团"是由碳、氢组成的烷基或芳基，在一些实施例中是由 碳、氢和卤素（例如氟）原子组成的烷基或芳基。本文使用的"非官能化聚硅氧烷材料"指 材料中的Rl、R2、R3、R4和R5基团是非官能基团的材料。
[0024] 通常，官能有机硅体系包括特定的反应性基团，该特定的反应性基团附着于原料 (例如，羟基和烷氧基）的聚硅氧烷主链上。如本文所用，"官能化聚硅氧烷材料"指式2中 的R基团中至少一个是官能基团。
[0026] 在一些实施例中，官能化聚硅氧烷材料指材料中的R基团中至少2个是官能基团。 通常，式2的R基团可以独立地选择。在一些实施例中，全部官能基团是羟基和/或烷氧基。 在一些实施例中，官能化聚硅氧烷是硅烷醇封端的聚硅氧烷，例如，硅烷醇封端的聚二甲基 硅氧烷。在一些实施例中，官能化有机硅是烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，例如，三甲基甲 娃烷氧基封端的聚^甲基硅氧烷。
[0027] 除了官能化R基团外，R基团也可以是非官能化基团，例如烷基或芳基，包括卤代 的（例如氟代）的烷基和芳基。在一些实施例中，官能化聚硅氧烷材料可以是支链的。例 如，R基团中的一者或多者可以是具有官能化和/或非官能化取代基的直链或支链硅氧烷。
[0028] 通常，有机硅材料可以是油、流体、胶、弹性体或树脂，例如脆性固体树脂。通 常，较低分子量、较低粘度的材料被称为流体或油，而较高分子量、较高粘度的材料被称 为胶；然而，在这些术语之间并没有明显的不同。弹性体和树脂具有比胶更高的分子量， 并且通常不能流动。本文所用的术语"流体"和"油"是指在25°C下的动态粘度不高于 1，000, OOOmPa ? sec (例如低于600, OOOmPa ? sec)的材料，而在25 °C下的动态粘度高于 1，000, OOOmPa ? sec (例如，至少 10, 000, OOOmPa ? sec)的材料被称为"胶"。
[0029] 为了得到用于饱和幅材通常所需的粘度，可能需要用溶剂对高分子量材料进行稀 释，以便于将它们涂布或以其它方式施加于基底上。然而，在一些实施例中，无溶剂体系可 为优选的。在一些实施例中，组合物包含小于5重量％，如小于2重量％，如小于1重量％ 的溶剂。
[0030] 为了避免使用溶剂，在一些实施例中，可以优选使用低分子量的有机硅油或有机 硅流体，包括在25°C时动态粘度不超过200, OOOmPa ? sec，不超过100, OOOmPa ? sec，或者甚 至不超过50, OOOmPa ? sec的有机硅油或有机娃流体。在一些实施例中，可以使用较高粘度 的材料，在饱和期间通过加热有机硅材料可以将粘度减小。
[0031] 为了促进幅材的饱和而需要的有机硅材料的粘度取决于幅材的开放区域。较粘稠 的材料可用于较稀松的织物和较低织物经炜密度的幅材。较致密织物和较高织物经炜密 度的幅材可能需要较低的粘度。在一些实施例中，有机硅材料在25°c时的运动粘度为不大 于250, 000厘沲（cSt)，例如，不大于100, OOOcSt，或者甚至不大于50, OOOc