树脂-线性有机硅氧烷嵌段共聚物的组合物的制作方法_4

文档序号:9924908阅读:来源:国知局
分子含4个、含6个、含8个、含10个;或2至10 个)。
[0080] 具有单元式[RVR8SiOi/2]f[RVSi02/2]g[RiSi03/2]h(其中h为0)的化合物的再其他 非限制性例子为:
[RiR2R8SiOi/2]f[RiR9Si02/2]g 其中Ri为甲基或苯基;R2为甲基或苯基;R9为R2,即甲基或苯基;R 8为H,f为2至10的整数 (例如,2至8、2至6、或2至4),并且g为1至10的整数(例如,1至8、1至6、或1至4)。或在一些实 施例中,Ri为甲基或苯基;R 2为甲基或苯基;R9为R2,即甲基或苯基;R8为H,f为2至10的整数 (例如,2至8、2至6、或2至4),并且g为0至10的整数(例如,0至9、0至7、0至5、1至8、1至6、或1 至4)。
[0081] 在一些实施例中,式[RiR2R8siOi/2]f[RiR9Si02/2]g和[RiR2R8SiOi/2]f[RiSi03/2]h(例 如,分别为MHsDPhs和MHeOTPhw)的化合物的组合用于本发明各种实施例的可固化组合物。当 使用式[RVR 8SiOi/2]e[RVSi02/2]f 和[RVR8Si01/2]e[RlSi03/2]g 的两种不同化合物的组合 时,运些化合物可按任何合适的量和任何合适的比率使用。在一些例子中,式 [RVR8SiOi/2]e[RVSi02/2]f 和[RVR8SiOi/2]e[RiSi03/2]g 的两种不同化合物的合适 w/w 比率 为约8:1至约1:8(例如,约6:1至约1: 1、约5:1至约1: 1、约5:1至约2:1、或约5:1至约3: Iw/ W)。
[0082] 娃氨加成反应可在本领域已知的实现娃氨加成反应的任何合适条件下进行。
[0083] 可固化组合物可包含娃氨加成催化剂。所述娃氨加成催化剂可W是任何合适的娃 氨加成催化剂,包括选自销、锭、银、钮、钉或铁的基于VIII族金属的催化剂。可用于催化娃 氨加成反应的含VIII族金属的催化剂可W是已知催化娃键合的氨原子与包含不饱和控基 的娃键合部分的反应的任何催化剂。在一些实施例中,用作实现娃氨加成的催化剂的VIII 族金属为销基催化剂,诸如销金属、销化合物和销复合物。
[0084] 合适的销催化剂包括但不限于在美国专利No . 2,823,218(例如,"Speier ' S催化 剂")和美国专利No. 3,923,705中所述的催化剂,运两份专利的全部内容W引用方式并入, 如同在本文完整示出一样。其他合适的销催化剂包括但不限于称为"Kars te化' S催化剂"的 销催化剂,其在美国专利No. 3,715,334和3,814,730中有所描述。Karste化' S催化剂是在诸 如甲苯的溶剂中的销二乙締基四甲基二硅氧烷复合物,其在一些情况下,包含约1重量%的 销。或者,销催化剂包括但不限于氯销酸和包含末端脂族不饱和度的有机娃化合物的反应 产物,包括在美国专利No. 3,419,593中所述的催化剂,该专利的全部内容W引用方式并入, 如同在本文完整示出一样。或者,娃氨加成催化剂包括但不限于氯化销和二乙締基四甲基 二硅氧烷的中和复合物,如在美国专利No. 5,175,325中所述。另外的合适的娃氨加成催化 剂在例如美国专利 No. 3,159,601、No. 3,220,972、No. 3,296,291、No. 3,516,946、No. 3,989, 668、No.4,784,879、No.5,036,117、和No.5,175,325?及EP 0 347 895 BI中有所描述。
[0085] 娃氨加成催化剂可按相当于低至0.001重量份元素销族金属每一百万份总反应组 合物(ppm)的量进行添加。在一些实施例中,与反应组合物的固形物相比娃氨加成催化剂的 浓度为能够提供相当于至少1份每一百万份的元素销族金属的浓度。可使用提供相当于1至 500、或者50至500、或者50至200份每一百万份的元素销族金属的催化剂浓度。
[0086] 本公开还提供了包含树脂线性有机硅氧烷嵌段共聚物的可固化组合物,所述树脂 线性有机硅氧烷嵌段共聚物包含约0.5至约5摩尔%的含至少一个脂族不饱和键的Cl至C30 控基等等,其中所述可固化组合物在5 °C /min的加热速率下WPa/min计的固化速度(随时间 而变化的储能模量G'斜率,如根据流变学测量随溫度变化的G'增量而测得)为至少约IPa/ min、至少约2Pa/min、至少约4Pa/min、至少约10化/min或至少约20F*a/min,例如,在5°C/min 的加热速率下约IPa/min至约10F*a/min、约IPa/min至约20化/min、约IPa/min至约6Pa/min、 约 2Pa/min 至约6Pa/min、约 IPa/min 至约 lOOPa/min、约5Pa/min 至约50F*a/min、约 10化/min 至约lOOPa/min、约20化/min至约80化/min、约20化/min至约60化/min、约50化/min至约 100F*a/min、或约 30F*a/min 至约90F*a/min。 固体树脂-线性有机硅氧烷嵌段共聚物组合物
[0087] 包含本发明实施例的树脂-线性有机硅氧烷嵌段共聚物的固体组合物可通过将一 些或基本上所有溶剂从如本文所述的可固化有机硅氧烷嵌段共聚物组合物中去除而制备。 溶剂可通过任何已知的处理技术去除。在一个实施例中,形成包含有机硅氧烷嵌段共聚物 的可固化组合物的膜,并让溶剂从该膜蒸发。使膜经受高溫和/或减压可加速溶剂去除和后 续的固体可固化组合物形成。或者,可将可固化组合物通过挤出机W去除溶剂而提供带状 或丸粒形式的固体组合物。还可使用在防粘膜上进行的涂布操作,如在狭缝式涂布、漉衬刮 刀涂布化nife over roll)、棒涂或凹版涂布中。另外,卷对卷涂布操作可用于制备固体膜。 在涂布操作中,可将隧道炉(conveyer oven)或其他加热和排出溶液的手段用于驱离溶剂 而获得最终的固体膜。
[0088] 尽管不希望受任何理论的束缚,但可能的是,当形成嵌段共聚物的固体组合物时, 如本文所述的有机硅氧烷嵌段共聚物中的二甲娃烷氧基单元和=甲娃烷氧基单元的结构 顺序可使该共聚物具有某些独特的物理性质特征。例如,该共聚物中的二甲娃烷氧基单元 和=甲娃烷氧基单元的结构顺序可提供固体涂层,该固体涂层允许可见光(例如在超过 350nm的波长处)的高光学透射率。该结构顺序还可使得有机硅氧烷嵌段共聚物能够流动且 在加热时固化,而在室溫下保持稳定。还可用层压技术对它们进行处理。运些性质可用于为 各种电子制品提供涂层W改善耐候性和耐久性,而同时提供节能的低成本且简易的工序。 最后,该共聚物中的二甲娃烷氧基单元和=甲娃烷氧基单元的结构顺序除了别的W外,还 可影响玻璃化转变溫度Tg,使得共聚物具有高Tg相;可影响粘性,使得共聚物具有低粘性;可 影响共聚物的强度,如拉伸强度等等所证实的那样;并且可影响架藏稳定性。
[0089] 在一些实施例中,上述有机硅氧烷嵌段共聚物例如通过诱注该嵌段共聚物在有机 溶剂(例如,苯、甲苯、二甲苯或它们的组合)中的溶液的膜并使该溶剂蒸发而W固体形式分 离。在运种情况下,上述有机硅氧烷嵌段共聚物可作为包含约50重量%至约80重量%固形 物(如,约60重量%至约80重量%、约70重量%至约80重量%、或约75重量%至约80重量% 固形物)的有机溶剂中的溶液来提供。在一些实施例中,溶剂为甲苯。在一些实施例中,此类 溶液可具有在25°C下约1500厘拖至约10000厘拖的粘度,例如在25°C下约1500厘拖至约 3000厘拖、约2000厘拖至约4000厘拖、约2000厘拖至约3000厘拖、约2000厘拖至约8000厘 拖、约5000厘拖至约10000厘拖、或约8000厘拖至约10000厘拖。
[0090] 在一些实施例中,包含本发明实施例的树脂-线性有机硅氧烷嵌段共聚物的可固 化组合物的固化产物在225 °C下老化50小时之后的杨氏模量与在225 °C下老化50小时之前 的杨氏模量没有实质性差别。在一些实施例中,在225°C下老化50小时之后的杨氏模量与老 化之前的杨氏模量的比率为3或更小(例如,老化之后约2.5或更小、约2.0或更小、或约I. 5 或更小;或约1至约2.5、约1.25至约2、约1.5至约1.8、或约1.4至约2.25,应当理解,如果比 率为1,则老化之前和之后的杨氏模量是相同的)。
[0091] 在一些实施例中,包含本发明实施例的树脂-线性有机硅氧烷嵌段共聚物的可固 化组合物的固化产物在225 °C下老化30小时之后的杨氏模量与在225 °C下老化30小时之前 的杨氏模量没有实质性差别。在一些实施例中,在225°C下老化30小时之后的杨氏模量与老 化之前的杨氏模量相比为1.5或更小(例如,老化之后约1.4或更小、约1.3或更小、或约1.2 或更小;或老化之后约0至约1.5、约0.5至约1.5、约1.0至约1.5、或约1.0至约1.5,应当理 解,如果比率为1,则老化之前和之后的杨氏模量是相同的)。
[0092] 在一些实施例中,包含本发明实施例的树脂-线性有机硅氧烷嵌段共聚物的可固 化组合物的固化产物在225°C下老化30或50小时之前的杨氏模量为老化之前约70MPa至约 200MPa(例如,约 70MPa 至 lOOMPa、约 IOOMPa 至约 150MPa、约 120M 化至约 ISOMPa、约 ISOMPa 至 约 1 SOMPa、或约 130MPa至约 1 SOMPa)。
[0093] 在一些实施例中,在225°C下老化30小时之后的杨氏模量没有实质性变化。如果在 225°C下老化30小时之后杨氏模量确实已变化,则老化之后的杨氏模量为在225°C下老化30 小时之后约IOOM化至约250M化(例如,约IOOM化至约150M化、约150M化至约180M化、约 130MPa至 1 SOMPa、约 1 OOMPa至约 140MPa、或约 140MPa至约 1 SOMPa)。
[0094] 在一些实施例中,在225°C下老化50小时之后的杨氏模量没有实质性变化。如果在 225°C下老化50小时之后杨氏模量确实已变化,则老化之后的杨氏模量为在225°C下老化50 小时之后约130M化至约250M化(例如,约130M化至约200M化、约150M化至约250M化、约 1 SOMPa至240MPa、约 150MPa至约 240MPa、或约 1 SOMPa至约 250MPa)。
[0095] 在一些实施例中,包含本发明实施例的树脂-线性有机硅氧烷嵌段共聚物的可固 化组合物的固化产物可在不存在缩合催化剂的情况下固化。在其他实施例中,包含本发明 实施例的树脂-线性有机硅氧烷嵌段共聚物的可固化组合物的固化产物在存在憐光剂或填 料的情况下产生固化或被固化。合适憐光剂和填料的代表性例子可见于PCT申请No.PCT/ US2013/031253。
[0096] 在干燥或形成固体时,该嵌段共聚物的非线性嵌段进一步聚集在一起而形成"纳 米域"。如本文所用,"主要聚集"意指有机硅氧烷嵌段共聚物的大部分(例如大于50%、大于 60 %、大于75 %、大于80 %、大于90 % ;约75 %至约90 %、约80 %至约90 %、或约75 %至约 85%)非线性嵌段存在于固体组合物的某些区域中,本文将之称为"纳米域"。如本文所用的 "纳米域"是指在固体嵌段共聚物组合物中运样的相区域:在该固体嵌段共聚物组合物中发 生相分离且具有至少一个尺寸在1至100纳米的维度。该纳米域在形状方面可有所变化,只 要该纳米域的至少一个维度尺寸为1至100纳米。因而,纳米域的形状可W是规则的或不规 则的。该纳米域可W是球形、管形,W及在一些情形中为层状形状。
[0097] 在又一个实施例中,如本文所述的固体有机硅氧烷嵌段共聚物含有第一相和不相 容的第二相,该第一相主要含有如本文所定义的二甲娃烷氧基单元[Rl2Si02/2],该第二相主 要含有如本文所定义的=甲娃烷氧基单元[R 2Si03/2],非线性嵌段充分聚集成与第一相不 相容的纳米域。
[0098] 在一些实施例中,本发明实施例的树脂-线性有机硅氧烷嵌段共聚物可包含有机 硅氧烷树脂(如,不是嵌段共聚物一部分的游离树脂)。在该例子中,有机硅氧烷树脂也主要 在纳米域内聚集。在一些实施例中,游离树脂W约5至约30重量%、优选地约10至约30重 量%的量存在。
[0099] 本公开固体嵌段共聚物中的二甲娃烷氧基单元和=甲娃烷氧基单元的结构顺序 W及纳米域的表征,可用某些分析技术明确测定,诸如透射电子显微镜(TEM)技术、原子力 显微技术(AFM)、小角中子散射、小角X射线散射和扫描电子显微技术。
[0100] 或者,该嵌段共聚物中的二甲娃烷氧基单元和=甲娃烷氧基单元的结构顺序W及 纳米域的形成,可通过表征由本发明有机硅氧烷嵌段共聚物获得的涂层的某些物理性质来 暗示。例如,本发明有机硅氧烷共聚物可提供可见光光学透射率大于95%的涂层。本领域技 术人员认识到,仅在可见光能够通过运样一种介质且不被尺寸大于150纳米的粒子(或如本 文所用的域)衍射时该光学透明度才是可能的(而不是两相的折射率匹配)。当粒度或域进 一步降低时,该光学透明度可进一步改善。因此,源于本发明有机硅氧烷共聚物的涂层或封 装剂在0.5mm或更大的涂层或封装剂或膜厚度下可具有至少95 %的可见光光学透射率,如, 至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、或100%的可见光透射率。如本文所用,术语"可 见光"包括350nmW上波长的光。
[0101] 本发明的实施例中的一些设及包含本文所述的组合物的光学组件和制品,诸如已 公布的 PCT 申请 N〇.W02013/101674(提交于 2012 年12 月 20 日)、N〇.W02013/109607(提交于 2013年1月16日)W及N〇.W02013/119796(提交于2013年2月7日)中所述的那些,所有运些专 利均W引用方式并入,如同在本文完整示出一样。因此,本发明的一些实施例设及包含本文 所述的有机硅氧烷嵌段共聚物的L邸封装剂。
[0102] 如本文所用,术语"约"可允许值或范围具有一定程度的波动,例如在所述值或所 述范围限值的10%内、5%内或1%内。
[0103] W范围形式表达的值应当W灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围 限值的数值,而且还包括涵盖在该范围内的所有的单个数值或子区间,犹如每个数值和子 区间被明确列举出。例如,"约0.1 %至约5%"或"约0.1 %至5%"的范围应当理解为不仅包 括约0.1 %至约5 %,还包括在所指范围内的单个值(如,1 %、2%、3%和4% )和子区间(如, 0.1 %至0.5%、1.1 %至2.2%、3.3%至4.4%)。
[0104] 本文所述的并受权利要求书保护的本发明的实施例在范围上将不受限于本文所 公开的具体实施例,因为运些实施例旨在举例说明本发明的多个方面。任何等同的实施例 均旨在本发明的范围内。实际上,根据上述说明,除了本文已经显示和描述的那些外,实施 例的各种修改形式对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。运样的修改形式也旨在落 入所附权利要求的范围内。
[0105] 提供了说明书摘要W允许读者快速地确定本技术公开的实质。应当理解,其并非 用于解释或限制权利要求的范围或含义。 实例
[0106] 将如下实例包括在内W阐述本发明的具体实施例。然而,根据本公开,本领域的技 术人员应该理解,可W在所公开的具体实施例中做出许多改变且仍可获得类似或相同的结 果而不脱离本发明的精神和范围。所有的百分比均W重量%计。除非另外指明,否则所有的 测量均在23 °C下进行。 实例I:树脂-线性(化)嵌段共聚物的代表性制备
[0107] 在氮气下将1化S颈圆底烧瓶装上苯基-T树脂(1800g,13. ISmol Si,Dow Corning 217薄片)和甲苯(1482g)。该烧瓶配备有溫度计、特氣隆揽拌奖和附接至水冷式冷凝器的迪 安-斯脱克装置(将迪安-斯脱克装置预先装上甲苯)。将反应混合物在回流下加热30分钟, 去除8.1地水。将反应溶液冷却到108°C,然后迅速加入MTA/ETA(甲基S乙酷氧基硅烷/乙基 S乙酷氧基硅烷)封端的硅烷醇终止的化Me硅氧烷(其通过如下方式合成:将50/50重量% MTA/ETA(甲基S乙酷氧基硅烷/乙基S乙酷氧基硅烷)(46.96g,0.207mol Si)加入硅氧烷 (2200g,16.13mol Si,DP=127;其中"DP"代表由NMR测得的聚合度)并且将它们在室溫下在 手套箱中揽拌1小时)。将反应混合物在氮气下回流加热2小时,去除14.66g水。将反应溶液 再次冷却到108°C并且装上50/50重量%MTA/ETA(甲基S乙酷氧基硅烷/乙基S乙酷氧基娃 烧)(314.49g,1.348mol),接着回流1小时,去除0.56g水,然后将反应混合物冷却到90°C并 且加 W去离子(DI)水(430g),接着在回流下通过共沸蒸馈去除水。重复添加-去除水过程两 次,总共去除1045.9g水相。最后,通过在118°C下蒸馈并去除一些挥发物(1331.4g),使溶液 的固形物含量增加至约70重量%。所合成的化溶液透明无色,并且在室溫下储存W供将来 使用。 实例2:具有3.5摩尔% Vi的MV嚇脂-线性嵌段共聚物的制备
[0108] 在氮气下将IL干燥=颈圆底烧瓶装上根据实例1制备的树脂-线性嵌段共聚物 (l〇〇g,〇.77mol Si,0.138mol硅烷醇)在甲苯(150g)和S乙胺巧64,5.761111^,0.0414111〇1)中 的溶液,然后揽拌10分钟。在10分钟内通过注射器将乙締基二甲基氯硅烷(5.7mL, 0.0414mol)缓慢加入烧瓶中。在加入氯硅烷之后1分钟内形成白色盐沉淀物。将反应混合物 在氮气和室溫下揽拌3小时,然后加入ImL去离子水W泽灭未反应的氯硅烷。最后,将5g无水 Na2S〇4加入烧瓶中,然后在空气下揽拌过夜,使溶液完全干燥。次日,用1.2曲1滤纸在20psi下 过滤反应溶液W去除白色盐沉淀物。在80°C和5mm化真空下使用旋转蒸发仪完全去除溶剂 及少量的TEA和泽灭的乙締基前体。MVi化产物为包含3.5摩尔%Vi的软质无色树胶状材料, 并且可重新溶解于甲苯中。 实例3:具有2摩尔% Vi的MVi改性树脂-线性嵌段聚合物的制备
[0109] 。)1"〇.〇45严〇.955树脂的制备:在化S颈圆底烧瓶中装入去离子水(1011.9g),然后 用冰水浴冷却到4°C。该烧瓶配备有溫度计、特氣隆揽拌奖和水冷式冷凝器。将苯基=氯娃 烧巧00.5邑,2.366111〇1)、乙締基二甲基氯硅烷(15.03邑,0.125111〇1)和甲苯(494.4邑)的预混溶 液在2分钟内加入冷水中,然后在撤去冰水浴的情况下揽拌5分钟(在反应期间溶液的最大 溫度至多为74°C)。将反应混合物转移到配有底部放泄阀的化圆底烧瓶中,然后去除含水 层。将去离子水(82.4g)加入剩余材料中,然后在8(TC下加热10分钟,接着进行冷却并去除 水相。将2-丙醇(20.6g)和去离子水(61. Sg)的混合物加入剩余材料中,然后在80°C下加热 10分钟并去除水相,重复
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