专利名称：电子束固化的硅化纤维幅材的制作方法
技术领域：
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
简而言之，在ー个方面，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，该方法包括以含有ー种或多种聚硅氧烷材料的第二組合物涂布固化的饱和的幅材和电子束固化该第二組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。在ー些实施例中，该方法包括以含有ー种或多种聚硅氧烷材料的第二組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組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。
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ー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組合物。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ニ甲基硅氧烷。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齐U。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。在一些实施例中，幅材包含玻璃纤维、聚酰胺、聚酯、聚氨酷、棉和金属中的至少ー种。在一些实施例中，幅材为织造织物、非织造织物或针织织物。本公开的上述发明内容并不g在描述本发明的每ー个实施例。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。
具体实施例方式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。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。用于制备硅化幅材的当前エ艺通常使用热固化的溶剂基有机硅。当前エ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，这些エ艺常常是缓慢的。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、聚氨酷、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。使用特定类型的催化剂通过热エ艺固化常规的有机硅材料。例如已将钼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。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、钼催 化体系通常有赖于硅键合的こ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。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，丙烯酸酯官能化和环氧树脂官能化有机硅在催化剂存在时已被辐射固化。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。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齐U。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剤”。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。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/或芳族取代基的娃氧烧主链
R5 RlR3 R5
I 「I I「I I I…
RS-Si-O——Si-O---Si-0-hrSi R3⑴
I L I 』mL I Jn I R5 R2R4 R5其中R1、R2、R3和R4独立地选自烷基和芳基，各个R5是烷基，η和m为整数，并且
m或η中至少ー个不为O。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。在一些实施例中，R5是甲基，即，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，Rl和R2是烷基并且η为0，即该材料是聚(ニ烷基硅氧烷)。在ー些实施例中，烷基是甲基，即聚(ニ甲基硅氧烷)(“PDMS”)。在一些实施例中，Rl是烷基，R2是芳基，并且η是0，即该材料是聚(烷基芳基硅氧烷)。在一些实施例中，Rl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，Rl和R2是烷基，并且R3和R4是芳基，即该材料是聚(ニ烷基ニ芳基硅氧烷)。在一些实施例中，Rl和R2是甲基，并且R3和R4是苯基，即该材料是聚(ニ甲基ニ苯基硅氧烷)。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，RU R2、R3和/或R4基团中的ー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。
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R1、R2、R3、R4和R5基团是非官能基团的材料。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基团中至少ー个是官能基团。
权利要求
1.ー种制备娃化幅材的方法，该方法包括以含有ー种或多种聚娃氧烧材料的第一组合物饱和纤维幅材从而形成饱和的幅材，和电子束固化所述第一组合物从而交联所述聚硅氧烷材料以形成固化的饱和的幅材。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述第一组合物中的所述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。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其中所述第一组合物中的所述聚硅氧烷材料包括聚ニ甲基硅氧烷。
4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第一组合物中的所有聚硅氧烷材料为非官能化聚硅氧烷。
5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第一组合物基本上不含催化剂和引发剂。
6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第一组合物包含不超过5重量％的溶剤。
7.根据前述任一项权利要求所述的方法，该方法还包括以含有一种或多种聚硅氧烷材料的第二組合物涂布所述固化的饱和的幅材，和电子束固化所述第二組合物从而交联所述聚硅氧烷材料以形成固化的饱和的和涂布的幅材。
8.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，该方法还包括以含有ー种或多种聚硅氧烷材料的第二組合物涂布所述饱和的幅材，和电子束固化所述第一组合物和所述第二組合物从而交联所述聚硅氧烷材料以形成固化的、饱和的和涂布的幅材。
9.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述幅材包含玻璃纤维。
10.根据权利要求I至8中任一项所述的方法，其中所述幅材包括聚酰胺、聚酷、聚氨酯和棉中的至少ー者。
11.根据权利要求I至8中任一项所述的方法，其中所述幅材包括金属。
12.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述幅材为织造织物、非织造织物或针织织物。
13.—种硅化的幅材，其根据权利要求I至12的方法中的任意ー种制备。
14.一种硅化的幅材，其含有以电子束固化的含有交联的聚硅氧烷材料的组合物饱和的幅材。
15.根据权利要求14所述的硅化的幅材，其中所述组合物基本上由ー种或多种非官能化的聚硅氧烷流体构成，其中所述聚硅氧烷流体已被交联。
16.根据权利要求14或15所述的硅化的幅材，其中所述组合物包含硅烷醇封端的聚硅氧烷流体和/或烷氧基封端的聚硅氧烷，其是已交联的。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的硅化的幅材，其中所述组合物基本上不含催化剂和引发剂。
全文摘要
本发明描述了硅化的纤维幅材。所述硅化的幅材包括以电子束固化的有机硅组合物饱和的纤维幅材。本发明还描述了具有电子束固化的有机硅涂层的硅化的幅材。本发明还描述了制备涂布的和未涂布的硅化的纤维幅材二者的方法。
文档编号D04H1/4218GK102869829SQ201180021567
公开日2013年1月9日 申请日期2011年4月19日 优先权日2010年4月29日
发明者刘军钪, 朗·N·阮, 卡尔·B·里赫特, 罗伊·王, 帕努·K·措勒尔 申请人:3M创新有限公司