有机硅氧烷组合物和涂层、制成品、方法及用图

文档序号:9475691阅读:514来源:国知局
有机硅氧烷组合物和涂层、制成品、方法及用图
【专利说明】有机括氧烧组合物和涂层、制成品、方法及用途 相关专利申请的交叉引用
[0001] 本申请要求2013年3月28日提交的美国临时专利申请系列号61/806,056的权 益,该临时专利申请W引用方式全文并入本文。
【背景技术】
[0002] 防粘改性剂通常已用于建筑、造纸、纺织和木材行业中的多种涂层应用。例如,参 见JP2008-013613A、WO2010/005113Al和US7,846,550B2。

【发明内容】

[0003] 本发明包括有机硅氧烷组合物和涂层、制成品、方法及用途。本发明的实施例包括 下列:
[0004] 一种防粘改性剂组合物,其包含封端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物,所述封 端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物通过将册官能化聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物 封端而制备,其中所述封端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物具有小于13, 000每百万份 (ppm)的径基含量;并且其中所述册官能化聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物包含具有共 价键合至所设计的聚二有机硅氧烷部分的MQ树脂部分的大分子;其中所述聚二有机娃氧 烧部分包含彼此经由(RV、締基)Si〇2/2单元偶联的两个D链段,其中所述D链段缺乏碳-碳 双键和=键;并且其中所述RV、締基和D链段如随后所定义。 阳0化]一种可固化防粘涂层组合物,其包含至少防粘改性剂组合物、含締基的二有机娃 氧烧、有机氨硅氧烷和娃氨加成催化剂的混合物。
[0006] 一种固化防粘涂层组合物,其包含娃氨加成固化可固化防粘涂层组合物的产物。
[0007] 一种被涂布的制品,其包含基材和与之有效接触的固化防粘涂层组合物。
[0008] 一种复合材料制品,其包含第一基材、粘合剂、固化防粘涂层组合物和第二基材。
[0009] 一种套件,其包含复合材料制品和使用复合材料制品的说明。
[0010] 一种制备册官能化聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的方法。
[0011] 一种制备封端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的方法。
[0012] 一种制备防粘改性剂组合物的方法。
[0013] 一种制备可固化防粘涂层组合物的方法。
[0014] 一种制备固化防粘涂层组合物的方法。
[0015] 一种制备被涂布的制品的方法。
[0016] 一种制备复合材料制品的方法。
[0017] 册官能化聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物至少可用于制备封端聚二有机娃氧 烧-(MQ树脂)共聚物,所述封端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物可用于防粘改性剂和 可固化防粘涂层组合物中。防粘改性剂组合物可用于可固化防粘涂层组合物中,所述可固 化防粘涂层组合物在固化时会产生固化防粘涂层组合物。运些组合物可用于防粘改性剂和 涂层应用中。上述实施例可具有其他用途和应用,包括与防粘改性及涂层用途和应用无关 的那些用途和应用。
【具体实施方式】
[0018] W引用的方式将
【发明内容】
和说明书摘要并入本文。本发明实施例包括防粘改性剂 组合物;可固化防粘涂层组合物;固化防粘涂层组合物;套件;被涂布的制品;复合材料制 品;W及制备所述组合物、套件和制品的方法。固化防粘涂层组合物可由可固化防粘涂层 组合物制备,所述可固化防粘涂层组合物可由防粘改性剂组合物制备,所述防粘改性剂组 合物可由封端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物制备,所述封端聚二有机硅氧烷-(MQ树 脂)共聚物可根据随后所述的步骤(iii)由册官能化聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物 制备,所述册官能化聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物可根据随后所述的步骤(ii)由MQ 树脂和所设计的聚二有机硅氧烷前体制备,所述所设计的聚二有机硅氧烷前体可根据随后 所述的步骤(i)由反应物(al)和(a2)制备。所述套件和制品可由本发明组合物中的任何 一者制备。本发明实施例还独立地包括随后所述的册官能化聚二有机硅氧烷-(MQ树脂) 共聚物和封端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的实施例和实例。
[0019] 缺乏意指不含。例如,当说到"D链段缺乏碳-碳双键和=键"时,其意指此表述可 更改为"D链段不含碳-碳双键和=键"。
[0020] 娃氨加成催化剂通常为Pt催化剂。因此,娃氨加成催化剂常常被称为"Pt催化 剂"。
[0021] 硅烷和硅氧烷为含娃的化合物。
[0022] 硅烷为通常衍生自SiH4的化合物。硅烷通常包含至少一个Si-C键。硅烷通常仅 包含一个Si原子。
[0023] 硅氧烷为包含至少一个Si-O键的化合物。
[0024] 聚硅氧烷包含形成聚合物链的若干Si-O-Si-键,其中重复单元是-(Si-0)-。有机 聚硅氧烷有时称为有机娃。有机聚硅氧烷包含重复-(Si-O)-单元,其中至少一个Si原子 带有至少一个有机基团。"有机"意指包含至少一个碳原子。有机基团为包含至少一个碳原 子的化学基团。
[00巧]聚硅氧烷包含端基和侧基。端基为位于聚合物链末端的Si原子上的化学基团。侧 基为位于Si原子上的基团,所述Si原子在聚合物链内,即,不在聚合物链末端。
[00%] 聚硅氧烷可为包含下列单元中的至少一者的聚硅氧烷:M单元(单官能)、D单元 (双官能)、T单元(S官能)、Q单元(四官能)。M单元的Si原子键合至1个0原子。D单元的Si原子键合至2个0原子。T单元的Si原子键合至3个0原子。Q单元的Si原子 键合至4个0原子。
[0027] M单元通常具有式RiSiOl/2。D单元通常具有式R2R3Si化/2。T单元具有式R4Si化/2。Q单元通常具有式Si〇4/2。
[002引1?1、护、炒、护各自为取代基,优选地为有机取代基。每个取代基1?1、护、炒或1?4可选 自例如烷基、芳基、締基、丙締酸醋、甲基丙締酸醋及其他。例如,其可为具有2至6个碳原 子的締基基团,例如乙締基基团或己締基基团。
[0029] 有时称为树脂的支链聚硅氧烷通常包含至少一个T单元和/或至少一个Q单元。 直链聚硅氧烷通常包含D单元和任选的M单元。MQ树脂为包含至少一个M单元和至少一个 Q单元的有机聚硅氧烷。
[0030] 聚合物为包含重复单元的化合物,所述单元通常形成至少一个聚合物链。聚合物 可为共聚物的均聚物。均聚物为由仅一种类型的单体形成的聚合物。共聚物为由至少两个 单体形成的聚合物。在无规共聚物中,不同重复单元被无规地分散于共聚物中。在非无规 共聚物中,重复单元不被无规地分散。例如,非无规共聚物可为嵌段共聚物或序列共聚物。
[0031] 当重复单元包含碳原子时,聚合物被称为有机聚合物。
[0032] 在缩合反应中,两个分子化合,同时丢失较小分子,诸如,水、醇或酸。在加成反应 中,两个或更多个分子化合而形成较大的分子,而不丢失分子。有机化学中的加成反应设及 具有多个键的有机化合物,诸如,具有碳-碳双键的化合物(締控)或具有=键的化合物 (烘控)或具有碳-杂原子双键如幾基(C= 0)基团或亚胺(C=脚基团的化合物。
[0033] 一些聚合物是热固性塑料:一旦冷却并硬化,运些聚合物就会保持其形状并且不 能恢复为其初始形式。其他聚合物是热塑性塑料:它们在加热时可发生软化并恢复为其初 始形式。
[0034] 官能团是具有功能的化学基团,例如反应性基团。
[0035] 封堵或封端反应是其中官能团被更改或移除的反应。封端反应可在聚合反应结束 时进行,W至少部分地中和可存在于聚合物的表面上的剩余的官能化反应性基团。例如,可 在封端反应中移除存在于大分子的表面处的一些或所有剩余的官能化反应性基团诸如娃 烧醇或締基基团。可通过封端反应引入另一种官能团。
[0036] 大分子为重要尺寸的分子。聚合物为大分子。术语"SiH"用来指定包含至少一个 Si-H键的化学基团。
[0037] 词语硅烷醇用来指定具有连接Si-O-H的官能团。硅烷醇为-OH官能化的含娃基 团。
[0038] 娃氨加成为加成反应,其中包含至少一个不饱和键的化合物与包含至少一个Si-H 键的化合物反应。
[0039] 不饱和键是包括两个原子之间的双键或=键的键。所键合的原子可均为碳原子或 碳-杂原子。例如,不饱和键可为締基。
[0040] 交联反应为运样的反应,其中两个或更多个分子(它们之中的至少一者为聚合 物)连接在一起而使聚合物硬化或固化。交联剂为能够产生聚合物的交联反应的化合物。
[0041] 本发明设及可固化有机娃防粘涂层组合物。有机娃基防粘涂层可用于需要相对非 粘性表面的应用中。可固化有机娃防粘涂层组合物被施加于称为"衬垫"的基材(其可例如 为纸或聚合物膜),并固化。使用单面衬垫(例如,用于压敏粘合剂标签的背衬片材)W暂 时保持标签而不会影响标签的粘附性质。使用双面衬垫(例如,用于双面转移胶带的衬纸) W确保双面自粘胶带或粘合剂膜具有保护特性和所需的退绕特性。需要防粘涂层来充分粘 附到衬垫,同时对粘合剂具有相对较低粘附性,使得可通过预定剥离力将标签从衬垫移除。
[0042] 通过如下方式涂布衬垫基材:将有机娃基防粘涂层组合物施加到基材上,随后使 组合物固化。优选的固化机制为热引发的娃氨加成,其可经修改W改变防粘涂层与粘合剂 标签之间的粘合力。通过娃氨加成固化的有机娃基防粘涂层组合物的基本组分为(A)包含 締基基团的聚有机硅氧烷、度)包含有机氨娃氧烷基团的交联试剂(也称为交联剂)W及 用于(A)与度)之间的娃氨加成反应的催化剂。
[0043] 衬垫基材可为纸或聚合物基材诸如聚醋,例如聚对苯二甲酸乙二醇醋、膜、聚丙締 或聚乙締,特别是对透明型标签(clearonclear1油el)而言。
[0044] 除了别的W外,本发明设及防粘改性剂组合物,其被加入防粘涂层组合物中W对 防粘涂层组合物进行改性。 W45] 如本文所用/呵"提供一个选择,而不是必要的。"任选"意指不存化或者存在。使 反应物"接触"在一起意指使反应物在有效反应条件下彼此进行化学反应。"有效接触"包括 在功能上有效的触及,例如,就改性、涂布、粘附、密封或填充而言。有效接触可为直接物理 触及、或者间接触及。本文引用的所有美国专利申请公布和专利或者其一部分(如果仅引 用该部分的话)据此在并入的主题不与本说明书相抵触的程度上W引用的方式并入本文, 在任何运种抵触中,应W本说明书为准。术语"载体"意指在101千帕下具有30至150摄氏 度(°C)的沸点的液体。如果本发明的实施例包含第一种类型的成分并且缺乏第二种类型 的成分,其中第一种和第二种类型的成分可无意地不互相排斥而是在结构上重叠,则应W 缺乏而非包含的限制为准。例如,在本发明包含有机载体并且缺乏娃氨加成反应性稀释剂 (例如,締控)的情况下,有机载体缺乏不饱和控。除非另外指明,否则所有"重量%"(重 量百分比)均基于用于制备组合物的所有成分的总重量,该总重量加起来为100重量%。 "可固化量"是足W用于产生固化材料的量。在其中包括属和亚属的任何马库什群组包括属 中的亚属,例如,在马库什群组"R为控基或締基"中,R可W为締基,或者R可W为控基,其 除了别的亚属外包括締基。"非发明"方面并非意指现有技术方面;任何非发明方面独立地 可为或者可不为现有技术。除非另外指明,否则所有粘度均在25°C下进行测量。通用格式 "有机聚硅氧烷"的术语和通用格式"聚有机硅氧烷"的术语在本文可互换使用。册官能化 聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物和封端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物在本文可统 称为本发明聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物。术语"可萃取物"意指在固化后固化防粘 涂层组合物中剩余的未固化材料的量,其中未固化材料是可溶于合适的溶剂中并且从而可 从固化防粘涂层组合物中移除的材料。术语"剥离力"意指将胶带或其他构造从固化防粘 涂层组合物剥离所需的能量。术语"剥离力效率"意指剥离力随可固化防粘涂层组合物中 可固化防粘改性剂组合物的载量水平的递增增加而增大的程度或量级。给定可固化防粘改 性剂组合物的剥离力效率越高,可固化防粘涂层组合物中最终得到具有给定剥离力的固化 防粘涂层组合物所需的可固化防粘改性剂组合物的浓度越低。术语"防粘改性剂"在本文 缩写为M,并且"防粘涂层"在本文缩写为RC。M组合物、可固化RC组合物和固化RC组合 物在本文可统称为本发明组合物。术语"基本上相同"意指至少90 %、或者至少95 %、或者 至少98%、但小于100%相同。术语"SiH"也可作为Si-H示出。
[0046] 本发明解决了对现有技术M和RC组合物所发现的问题中的一些,所述现有技术M和RC组合物在不丧失剥离力或剥离力效率的情况下不能实现更高固化率和/或减少可 萃取物。例如,某些非发明有机娃基M组合物可能会有利地提高固化率和/或减少可从包 含非发明有机娃基M组合物的非发明RC组合物获得的可萃取物,但它们也会不利地丧失 剥离力或剥离力效率。非发明有机娃基RC组合物也可能需要更高水平的Pt催化剂W保留 给定量的固着性。相比之下,本发明的M和RC组合物有利地实现更高的固化率和/或减 少可萃取物,而不会丧失或者不会明显丧失剥离力或剥离力效率。运意味着本发明组合物 作为防粘改性剂和防粘涂层的性能可好于对比性非发明组合物。此外,本发明的至少一些 实施例可在可固化RC组合物中采用较少Pt催化剂并且仍然保留给定量的固着性。运意味 着本发明固化RC组合物可用较少量的Pt催化剂实现对于给定应用(例如,贴标签)的目 标量的固着性,从而与对比性非发明组合物相比,提高成本竞争力并减少环境影响(例如, Pt开采和处置)。本发明的某些方面可独立地解决另外的问题和/或具有其他优点。
[0047] 基于目前可用的测试数据,本发明人认为本发明解决方案可至少部分地与本发明 聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的所设计结构相关。然而,可归因于替代或另外的原因。
[0048] 本发明聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的所设计结构可与其所设计的聚二有 机硅氧烷部分的结构相关联,运继而可为如何合成所设计的聚二有机硅氧烷部分的结果。 每个本发明聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物独立地包含至少一个、或者多个所设计的大 分子。册官能化聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的每个所设计的大分子独立地可与册 官能化聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的另一个所设计的大分子相同或不同,并且通常 可表征为无规大分子。封端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的每个所设计的大分子独 立地可与封端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的另一个所设计的大分子相同或不同,并 且通常可表征为无规大分子。封端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物还可包含未反应册 官能化聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的大分子。
[0049] 本发明聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的每个所设计的大分子独立地包含所 设计的聚二有机硅氧烷部分和MQ树脂部分、或者所设计的聚二有机硅氧烷部分和两个MQ 树脂部分、或者两个或更多个所设计的聚二有机硅氧烷部分和两个或更多个MQ树脂部分。 本发明设想了所设计的聚二有机硅氧烷部分和MQ树脂部分在大分子中的另外组合。通常 至少一个、或者每个所设计的聚二有机硅氧烷部分在其远端(a、CO端)共价键合至两个 MQ树脂部分的不同者。所设计的聚二有机硅氧烷部分包含彼此经由连接(RV、締基)Si〇2/2 单元偶联的两个D链段,其中RV为(Ci-Ce)控基并且D链段缺乏碳-碳双键和=键。在给 定的所设计的聚二有机硅氧烷部分中,可独立地存在2个或更多个D链段、或者2个、或者 3个、或者4个、或者5个、或者6个或更多个D链段,每个D链段包含多个D重复单元,即, 两个或更多个(於)2Si〇2/2单元,运些单元独立地可彼此相同或者不同。每个R°可独立地为 (Ci-Ce)烷基、(Cs-Ce)环烷基或苯基。通常给定D链段中的所述多个D重复单元相同,即,每 个D单元具有与另一个D单元相同的两个於基团。然而,给定D单元中的一个R°基团可与 相同D单元中的另一个於基团不同(例如,如在(邸3)(邸3邸2化1〇2/2或(邸3)(苯基)Si〇2/2D 单元中),但更通常的是,给定D单元中的每个RD基团相同,例如,如在由多个畑3)251〇2/2〇 单元组成的D链段中。因此,(RV、締基)Si〇2/2单元有利地通过D链段(即多个D单元)而 与所设计的聚二有机硅氧烷部分的远端间隔开。由于所设计的聚二有机硅氧烷部分的远端 与本发明聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物中的MQ树脂部分形成共价键,并且(RV、締基) Si〇2/2单元有利地与所设计的聚二有机硅氧烷部分的远端间隔开,因此巧V、締基)Si化/2单 元有利地与本发明聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物中的MQ树脂部分间隔开。本发明聚 二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的所述多个所设计的大分子可由平均结构表征,与(RV、締 基)Si〇2/2单元在非发明聚二有机硅氧烷部分中的分布为无规时将实现的比例相比,所述平 均结构包含更大比例的与MQ树脂部分间隔开的(RV、締基)Si〇2/2单元。因此,M和可固化 RC组合物可表征为富含封端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的本发明所设计的大分子, 并且固化RC组合物可表征为富含通过使可固化RC组合物固化而制备的衍生物。
[0050] 册官能化聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的所设计的聚二有机硅氧烷部分的 主链部分通常在结构上与封端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的所设计的聚二有机娃 氧烧部分的主链部分相同。所设计的聚二有机硅氧烷部分的径基含量可不同、相同或基本 上相同。
[0051] 本发明聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的每个所设计的聚二有机硅氧烷部分 独立地借助于其合成的方式来设计。为了实现所设计的聚二有机硅氧烷部分的设计及因此 本发明聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物大分子的设计,本发明聚二有机硅氧烷-(MQ树 脂)共聚物的所设计的聚二有机硅氧烷部分经由非无规、非平衡工艺制备。可使用任何此 种非无规、非平衡工艺。运种工艺的例子包括经由(RV、締基)Si〇2/2单元偶联两个聚二有机 硅氧烷D链段并使所述链段基本扩链。该例子随后进行更详细描述。非无规、非平衡工艺 确保了本发明聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物独立地富含所述多个其所设计的大分子。
[0052] 相比之下,经由平衡方法诸如其中可缩聚单体的混合物包含例如(RV、締基)SiClz 单体和(於),SiClz单体的工艺来制备聚二有机硅氧烷部分,必然会产生其中具有巧V、締基) Si〇2/2单元的无规分布的非发明无规聚二有机硅氧烷部分。无规聚二有机硅氧烷部分与MQ 树脂缩合会得到非发明的基于无规分布的共聚物。仅为了便于区分,本发明共聚物称为"聚 二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物",而对比性非发明共聚物在本文称为"非发明无规共聚 物"。由无规聚二有机硅氧烷制备的非发明无规共聚物将可表征为不富含本发明所设计的 大分子,并且将具有平均结构,所述平均结构衍生自你、締基)Si〇2/2单元的无规分布,并因 此不同于本发明聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共聚物的平均结构。需要重申的是,与将通过 平衡方法制备的非发明的多个非发明无规共聚物大分子相比,本发明聚二有机硅氧烷-(MQ 树脂)共聚物独立地明显富含其所设计的大分子。因此,本发明聚二有机硅氧烷-(MQ树 脂)共聚物的所述多个所设计的大分子的平均结构明显不同于将经由平衡方法制备的非 发明的多个非发明无规共聚物大分子的平均结构。
[0053] 基于目前可用的测试数据(随后示出),本发明人认为本发明组合物的改善性能 缘于至少下列=种改善功能的有利组合:增加的固着性%、减少的可萃取物%和增加的剥 离力或剥离力效率。该有益效果的组合可至少部分地与封端聚二有机硅氧烷-(MQ树脂)共 聚物的结构的独特设计相关。通常,本发明的另外有益效果是与添加剂诸如随后所述的固 着性添加剂和/或娃氨加成反应抑
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