用于制备有机硅制品的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本公开通常涉及形成有机硅制品的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 许多行业使用有机硅管材用于流体的递送和去除，因为相比于由其他材料制得的 管材，有机硅管材是无毒、柔性、热稳定的，具有低化学反应性，并可以以多种尺寸制得。例 如，有机硅管材可用于多种行业中，如医疗行业、制药行业、食品递送等。
[0003] 通常，使用红外（IR)热和/或强制热风，用高稠度橡胶（HCR)有机硅挤出有机硅 管材。常规的高稠度橡胶（HCR)具有远高于2, 000, 000厘泊的粘度，并通常经热固化，适用 于包括模制、挤出、压延等的过程。然而，经由常规加热而固化的管材受限于可由有机硅承 受而无降解的温度和热传递速率。此外，用于固化的典型的热空气硫化（HAV)塔消耗许多 能量。另外，挤出过程和之后的热固化通常在管材内形成美学上不希望的气泡，并沿着管道 的长度形成尺寸准确性较低的管道。
[0004] 在一个替代形式中，管材可经由注塑成型过程制得，所述注塑成型过程使用具有 比HCR低得多的粘度的液体注塑成型（UM)或液体硅橡胶（ISR)有机硅。然而，注塑成型 的管道具有可能不利的物理赝像，如在模具部件接触时形成的分型线和/或结合线。另外， 用于形成模制管道的过程可能昂贵且缺乏灵活性，因为每次对管材的尺寸进行改变时需要 制备新的模具。此外，模制的管道仅可以以有限的长度制得。因此，由于模制过程的花费和 缺乏灵活性以及通过这些过程制得的可见赝像的不希望的出现，管材制造者可能不愿意使 用模制过程来制备有机硅管材。
[0005] 高粘度有机硅材料，如粘度大于2, 000, 000厘泊的高稠度纯胶胶料（HCR)，也可挤 出并经由紫外光固化。相比于常规热固化过程，紫外固化提供更低温度的固化。不幸地，高 稠度纯胶胶料的高粘度提供用于挤出和紫外固化过程的有限的有机硅材料选择。例如，在 添加某些填料的情况下，高稠度纯胶胶料的加工是成问题的。高粘度也使得挤出更加困难， 从而需要更大的泵送和可能更慢的制备速率。尽管对于某些应用希望选择低粘度有机硅材 料，但更低粘度的有机硅聚合物仍必须经由挤出加工并经由紫外辐射固化。
[0006] 因此，需要改进的方法和装置以形成有机硅制品。
【发明内容】
[0007] 在一个实施例中，公开了一种用于形成有机硅制品的装置。所述装置包括用以将 有机硅制剂递送至冲模的泵送系统，所述有机硅制剂具有小于约2, 000, 000厘泊的粘度； 具有远端、近端和远端与近端之间的通道的冲模，其中所述有机硅制剂流动通过所述冲模 的通道；和辐射能量源，其中当所述有机硅制剂流出冲模的通道时，所述辐射能量基本上固 化所述有机娃制剂，以形成有机娃制品。
[0008] 在另一实施例中，提供了一种形成有机硅制品的方法。所述方法包括在泵送系统 内提供有机硅制剂，其中所述有机硅制剂具有小于约2, 000, 000厘泊的粘度；提供具有远 端、近端和远端与近端之间的通道的冲模；将所述有机硅制剂从所述泵送系统递送并通过 所述冲模的通道；和当所述有机硅制剂流出所述冲模的通道时，使用辐射源照射所述有机 娃制剂以基本上固化有机娃制剂，从而形成有机娃制品。
[0009] 在又一实施例中，提供一种经挤出的有机硅管道。经挤出的有机硅管道包括远端、 近端和通过所述远端和近端的内腔，所述内腔具有至少约0. 5米的从远端到近端的连续长 度；其中所述有机硅管道包含经固化的有机硅制剂，所述经固化的有机硅制剂在固化之前 具有小于约2, 000, 000厘泊的粘度。
[0010] 在另一实施例中，提供了一种有机硅挤出物。所述有机硅挤出物包括膜、块体、圆 形管道、矩形管道或型材的构造；其中所述有机硅挤出物包含经辐射固化的有机硅制剂，所 述经辐射固化的有机硅制剂在固化之前具有小于约2, 000, 000厘泊的粘度。
【附图说明】
[0011] 通过参照附图，本公开可更好地得以理解，且本公开的许多特征和优点对于本领 域技术人员而言是显而易见的。
[0012] 图1为根据一个实施例的制备有机硅制品的过程的流程图。
[0013] 图2为用以制备有机硅制品的泵送系统的一个实施例的图示。
[0014] 图3为一个示例性冲模的视图。
[0015] 图4A和4B分别为对于内径（ID)和壁厚，示例性有机硅管材的能力（capability) 图。
[0016] 图5A和5B分别为对于内径（ID)和壁厚，对比高稠度橡胶管材的能力图。
[0017] 本领域技术人员了解，图中的元件为了简单和清晰而显示，且不必按比例绘制。例 如，图中的一些元件的尺寸可相对于其他元件增大，以协助增进对本发明的实施例的理解。
【具体实施方式】
[0018] 提供结合附图的如下描述以协助理解本文公开的教导。如下讨论将集中于教导的 具体实施和实施例。提供该焦点以协助描述教导，且该焦点不应被解释为对教导的范围或 适用性的限制。
[0019] 如本文所用，术语"包含"、"包括"、"具有"或它们的任何其他变体为开放式术语， 应该解释为意指"包括但不限于……"。这些术语涵盖更限制性的术语"基本上由……组成" 和"由……组成"。在一个实施例中，包括一系列特征的方法、制品或装置不必仅限于那些 特征，而是可包括未明确列出的或这些方法、制品或装置所固有的其他特征。此外，除非明 确相反指出，否则"或"指包括性的或，而非排他性的或。例如，条件A或B由如下任一者满 足:A为真（或存在）且B为假（或不存在），A为假（或不存在）且B为真（或存在），和 A和B均为真（或存在）。
[0020] 而且，"一种"的使用用于描述本文描述的元件和部件。这仅为了便利，并提供本 发明的范围的一般含义。该描述应理解为包括一种或至少一种，且单数也包括复数，反之亦 然，除非其明显具有相反含义。例如，当单个物品在本文描述时，超过一个物品可取代单个 物品使用。类似地，当超过一个物品在本文描述时，单个物品可代替该超过一个物品。
[0021] 除非另外定义，本文所用的所有技术和科学术语与本发明所属领域中的普通技术 人员所通常理解的具有相同的含义。材料、方法和实例仅为说明性的，且不旨在为限制性 的。对于本文未描述的程度，有关具体材料和加工行为的许多细节为常规的，并可在结构领 域和相应的制造领域内的参考书和其他来源中找到。除非另外指出，否则所有的测量在约 25°C下。例如，除非另外指出，否则粘度值在25°C下。
[0022] 本公开通常涉及一种用于形成有机硅制品的装置。所述装置包括用以将有机硅制 剂递送至冲模的泵送系统。所述冲模具有远端、近端和远端与近端之间的通道，其中有机硅 制剂流动通过所述冲模的通道。所述装置还包括辐射能量源，其中当有机硅制剂流出冲模 的通道时，辐射能量基本上固化有机硅制剂，以形成有机硅制品。在一个实施例中，可将辐 射能量提供至栗送系统内的有机娃制剂、当有机娃制剂在冲申旲内时提供至有机娃制剂、直 接在冲模之后提供至有机硅制剂或它们的任意组合。在一个特定实施例中，当有机硅橡胶 流出通道时，有机硅橡胶的固化提供具有改进的物理性质的有机硅制品。此外，所述装置提 供了一种用于制备有机硅制品的改进方法。
[0023] 如本文所用，"有机硅制品"包括有机硅弹性体。在一个示例性实施例中，有机硅 制品由包含非极性有机硅聚合物组分的有机硅制剂形成。在一个示例性实施例中，有机硅 制剂在固化之前具有低粘度。如本文所用，"低粘度"指在固化之前粘度低于约2, 000, 000 厘泊，如低于约1，〇〇〇, 〇〇〇厘泊的有机硅制剂。在一个实施例中，在固化之前，有机硅制剂 的粘度为约50, 000厘泊至约2, 000, 000厘泊，如约100, 000厘泊至约2, 000, 000厘泊，如 约100, 000厘泊至约1，000, 000厘泊，或甚至约100, 000厘泊至约500, 000厘泊。在一个 实施例中，在固化之前，粘度为约200, 000厘泊（CPs)至约2, 000, OOOcPs，如约200, OOOcPs 至约1，000, OOOcPs，如约500, OOOcPs至约800, OOOcPs。在一个实施例中，低粘度有机硅制 剂为液体硅橡胶（LSR)或液体注塑成型有机硅（UM)、室温硫化有机硅（RTV)或它们的组 合。在一个特定实施例中，低粘度有机娃制剂为液体娃橡胶或液体注塑成型有机娃。
[0024] 有机硅制剂可例如包含聚烷基硅氧烷，如由前体（如二甲基硅氧烷、二乙基硅氧 烷、二丙基硅氧烷、甲基乙基硅氧烷、甲基丙基硅氧烷或它们的组合）形成的有机硅聚合 物。在个特定实施例中，聚烷基硅氧烷包括聚^烷基硅氧烷，如聚^甲基硅氧烷（PDMS)。 在一个特定实施例中，聚烷基硅氧烷为含硅烷的聚二甲基硅氧烷。在另一实施例中，聚烷基 硅氧烷为含乙烯基的聚二甲基硅氧烷。在又一实施例中，有机硅聚合物为含氢化物的聚二 甲基硅氧烷和含乙烯基的聚二甲基硅氧烷的组合。在一个实例中，有机硅聚合物为非极性 的，且不含卤化物官能团（如氯和氟）和苯基官能团。或者，有机硅聚合物可包含卤化物官 能团或苯基官能团。例如，有机硅聚合物可包括氟硅氧烷或苯基硅氧烷。
[0025] 有机硅制剂还可包含催化剂。通常，催化剂存在，以引发交联过程。预期在暴露于 辐射源时可引发交联的任何合理的催化剂。通常，催化剂取决于有机硅制剂。在一个特定 实施例中，催化反应包括与Si-键连的氢反应的脂族不饱和基团，以通过形成网络而将可 加成交联的有机硅组合物转化为弹性体状态。催化剂由辐射源活化，并引发交联过程。
[0026] 取决于有机硅制剂，预期任何催化剂，前提是当暴露于辐射源（如紫外辐射）时， 至少一种催化剂可引发交联。在一个实施例中，可使用氢化硅烷化反应催化剂。例如，一个 示例性的氢化硅烷化催化剂为过渡金属的有机金属络合物化合物。在一个实施例中，催化 剂包含铂、铑、钌等或它们的组合。在一个特定实施例中，催化剂包含铂。在一个具体实施例 中，催化剂为具有烷基、芳基或它们的组合的铂络合物。例如，铂络合物为具有式R 3Pt(IV) Cp的烷基-铂络合物，其中R为C1-6烷基基团。在一个特定实施例中，烷基-铂络合物为 (三甲基）甲基环戊二烯基铂（IV)。
[0027] 在一个示例性实施例中，取决于起始有机硅材料、所需的最终性质以及固化过程 所需的固化速率来选择催化剂以控制固化时间。例如