专利名称：成膜有机基聚硅氧烷乳液组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种乳液组合物，其能通过除去水而不需要有机金属催化剂如有机锡催化剂而简单地形成有机基聚硅氧烷薄膜。
背景技术：
能够固化和交联形成橡胶或树脂薄膜的有机基聚硅氧烷被用作在不同的基材如织物、木材和橡胶等上的表面涂层组合物，用于官能无机填料如光催化剂的粘合剂，和涂层组合物的添加剂。大部分这样的可固化硅氧烷树脂是包含金属化合物如锡催化剂的组合物，如公开于JP-A 5 098579、JP-A 2005-325253和JP-A 2007-051236。然而，金属化合物如锡催化剂从安全方面而言存在问题。
由WO2005/040250可知，不含金属化合物如锡催化剂的包含MQ树脂的硅氧烷弹性体的乳液。在该乳液中，将有机官能硅氧烷与硅氧烷弹性体结合使用以易于乳化并且改善稳定性。由于该组分不参与交联，它对薄膜的性能相当不利。
引用文件列表 专利文献1JP-A 5-098579 专利文献2JP-A 2005-325253 专利文献3JP-A2007-051236 专利文献4WO2005/040250(JP-A2007-508413)
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种具有高稳定性的乳液组合物，尽管在不包含金属化合物如锡催化剂的条件下，其能简单地通过干燥形成具有橡胶强度的有机基聚硅氧烷薄膜。
发明人已经发现了一种成膜有机基聚硅氧烷乳液组合物，其包含(A-1)由通式(I)表示的羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的由组成式(II)表示的有机基聚硅氧烷的反应产物以及(A-2)二氧化硅，或(A-3)由通式(I)表示的羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基以及硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的由组成式(II)表示的有机基聚硅氧烷以及在其表面具有硅烷醇基团的二氧化硅的反应产物，(B)乳化剂，以及(C)水，保持完全稳定，该组合物不含金属化合物如锡催化剂，并且能简单地干燥而形成具有橡胶强度的有机基聚硅氧烷薄膜。
注意到发明人提出了一种包含羟基封端硅氧烷与MQ树脂的反应产物的乳液组合物，其为与水可混溶有机溶剂一起乳化的(日本专利申请.No.2007-285785。进一步改进该组合物的干燥橡胶薄膜的强度是所希望的。
第一实施方案提供了一种成膜有机基聚硅氧烷乳液组合物，其包含 (A-1)100重量份的通式(I)表示的羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的由组成式(II)表示的有机基聚硅氧烷的反应产物， (A-2)0.1到20重量份的二氧化硅， (B)1到50重量份的乳化剂，和 (C)25到20,000重量份的水。
式(I)和(II)是 HO-[R12SiO]n-H(I) 其中R1是1到20个碳原子的一价有机基，羟基或氢以及n是2到5,000的正数，以及 [R23SiO1/2]a[R22SiO2/2]b[SiO4/2]c(II) 其中R2是1到20个碳原子的一价有机基，羟基或氢，a、b和c是在如下范围内的正数0.1≤a≤0.7，0≤b≤0.5，0.3≤c≤0.7，以及a+b+c＝1。
第二实施方案提供了一种成膜有机基聚硅氧烷乳液组合物，其包含 (A-3)100重量份的通式(I)表示的羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的由组成式(II)表示的有机基聚硅氧烷和在其表面具有硅烷醇基团的二氧化硅的反应产物， (B)1到50重量份的乳化剂，和 (C)25到20,000重量份的水。
第一和第二实施方案的成膜有机基聚硅氧烷乳液组合物可以进一步包括(D)1到50重量份数的SP值在8.0到11.0范围内的水-可混溶有机溶剂。
如此处所用的，术语“羟基封端有机基聚硅氧烷”指的是在任一端以羟基封端的有机基聚硅氧烷。
发明的有益效果 本发明的乳液组合物具有以下优点，具有橡胶强度的有机基聚硅氧烷薄膜能简单地通过干燥该组合物而不需要有机金属催化剂而形成。此外，该乳液是完全稳定的。
具体实施方案 组分(A-1)是羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的有机基聚硅氧烷的反应产物。通过将羟基封端有机基聚硅氧烷与包括三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的有机基聚硅氧烷反应而制备。
一种反应物，羟基封端有机基聚硅氧烷由通式(I)表示 HO-[R12SiO]n-H (I) 其中R1是1到20个碳原子的一价有机基、羟基或氢原子，和n是2到5,000的正数。
具体地，R1选自1到20个碳原子、优选1到12个碳原子的一价有机基，羟基和氢原子。C1-C20的一价有机基的实例包括直链、支化或环状的烷基如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、环戊基、环己基和环庚基，芳基如苯基、甲苯基和萘基，链烯基如乙烯基和烯丙基，烷氧基如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基和辛氧基，含环氧基的一价烃基如3-缩水甘油醚基丙基(glycidoxypropyl)和2-(3，4-环氧基环己基)乙基，包含氨基的一价烃基如3-氨基丙基、N-(2-氨乙基)-3-氨基丙基、N-(1，3-二甲基亚丁基)-3-氨基丙基，和N-苯基-3-氨基丙基和包含巯基的一价烃基如3-巯基丙基。优选至少80mol％的R1是甲基。
下标n是2到5,000的正数。其中n大于5,000的式(I)的有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷或二氧化硅反应性差。优选n是10到3,000的正数，以及更优选30到1,000的正数。
另一种反应物，包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的有机基聚硅氧烷由组成式(II)表示 [R23SiO1/2]a[R22SiO2/2]b[SiO4/2]c(II) 其中R2是1到20个碳原子的一价有机基，羟基或氢，a、b和c是在如下范围内的正数0.1≤a≤0.7，0≤b≤0.5，0.3≤c≤0.7，以及a+b+c＝1。
具体地，R2选自1到20个碳原子的一价有机基，羟基和氢原子。C1-C20的一价有机基的实例包括烷基如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、环戊基、环己基和环庚基，芳基如苯基、甲苯基和萘基，链烯基如乙烯基和烯丙基，烷氧基如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基和辛氧基，环氧基如3-缩水甘油醚基丙基(glycidoxypropyl)和2-(3，4-环氧基环己基)乙基，氨基如3-氨基丙基、N-(2-氨乙基)-3-氨基丙基、N-(1，3-二甲基亚丁基)-3-氨基丙基，和N-苯基-3-氨基丙基和巯基如3-巯基丙基。优选至少80mol％的R2是甲基。
下标a、b和c是在如下范围内的正数0.1≤a≤0.7，0≤b≤0.5，0.3≤c≤0.7，以及a+b+c＝1，以及优选0.2≤a≤0.6，0≤b≤0.4，0.4≤c≤0.6，以及a+b+c＝1。
这些包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷是现有技术中已知的，其中，那些其中R2是甲基以及b＝0的是众所周知的MQ树脂。在包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷中，硅烷醇基团以较少的量保留。然后缩合反应可以在剩余的硅烷醇基团和羟基封端的有机基聚硅氧烷上的羟基或后面将要描述的二氧化硅的表面的羟基之间发生，产生所要求的反应产物。
为了提高在包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷中的硅烷醇基团的含量，在有机基聚硅氧烷中引入[R22SiO2/2]单元是有效的。当三烷基甲硅烷氧基硅酸酯由这样的反应物如三烷基氯硅烷和水玻璃制得时，[R22SiO2/2]单元可通过进行按照在普通反应物之外使用二烷基二氯硅烷的熟知的技术进行合成而加入。在引入[R22SiO2/2]单元的情况下，b的值为0.001≤b≤0.5。若b大于0.5，反应产物变得不易于成膜。b必须等于或小于0.5。
从反应性的角度来说优选硅烷醇基团的含量为每100克式(II)的有机基聚硅氧烷0.01到2摩尔。
羟基封端有机基聚硅氧烷和包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷以重量比在20/80和90/10之间的比例混合。若羟基封端有机基聚硅氧烷的比例小于20，反应产物可能变为粉末状树脂而非膜状。若羟基封端有机基聚硅氧烷的比例大于90，反应产物可能变为糊状或油状。因此，羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷的比例应当在重量计20/80和90/10的范围内，以及优选介于重量计30/70和85/15之间。
当把铵或胺化合物用作催化剂时，羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷的反应甚至在室温下可以快速进行。催化剂的实例包括氨，铵化合物如氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化四丙基铵和氢氧化四丁基铵，单烷基胺如甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺和癸胺，二烷基胺如二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、二庚胺、二辛胺、二壬胺和二癸基胺，和三烷基胺如三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、三庚胺、三辛胺、三壬胺和三癸胺。从反应速率和乳液稳定性的角度而言，氢氧化四甲基铵、氢氧化四丁基铵、丁胺、己胺、辛胺、三丙胺和三丁胺是优选的。
所用催化剂的量为每100重量份结合的羟基封端有机基聚硅氧烷和包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的有机基聚硅氧烷使用0.1到10重量份。在此范围外，较少量的催化剂可能并不促进缩合反应或不能成膜，然而较大量的催化剂可能负面影响乳液稳定性。
合适的反应温度是0到50℃，以及更优选5到30℃，并且合适的反应时间为3到100小时，以及更优选6到50小时。反应结束，可用酸性化合物中和反应混合物，因为乳液会因此而变得更稳定。示例性的酸性化合物包括乙酸、甲酸、磷酸、盐酸、硫酸和十二烷基苯磺酸。
因为羟基封端的有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷的反应产物变为膜状，难以使反应产物乳化。那么优选羟基封端有机基聚硅氧烷和包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷均在之前乳化，并在乳液中进行反应。
组分(A-2)是二氧化硅，表示为SiO2，其包括细分散二氧化硅和胶态二氧化硅，用于提高橡胶薄膜的强度。细分散的二氧化硅优选为未处理的(非表面处理的)亲水二氧化硅。细分散的二氧化硅可以单独使用或以两种或更多种混合使用。
亲水二氧化硅的实例包括湿二氧化硅如沉淀二氧化硅和凝胶二氧化硅以及干二氧化硅如二氧化硅干凝胶和煅制二氧化硅。示例性的实例包括
(Nippon Aerosil Co.，Ltd.)、
和
(Tosoh Silica Co.，Ltd.)和
(Fuji Silysia Chemical Ltd.)。为了提高二氧化硅对羟基封端有机基聚硅氧烷的亲合性，还可以使用那些表面部分被具有三有机基甲硅烷氧基或二有机基甲硅烷氧基的硅烷或硅氧烷化合物处理的二氧化硅。
胶态二氧化硅的类型没有限制。一般为那些粒径为5到50nm并用钠、铵或铝稳定的那些。此处可使用的胶态二氧化硅是能以商品名Snowtex从NissanChemical Industries Ltd.，，以商品名Ludox从W.R.Grace & Co.，以商品名Silicadol从Nippon Chemical Industrial Co.，Ltd.，以商品名Adelite AT从Adeka Co.，Ltd..以及以商品名Cataloid S从Catalysts & ChemicalsIndustries Co.，Ltd.商购的。
细分散的二氧化硅优选具有通过BET法测量至少100m2/g，以及优选150到500m2/g的比表面积。比表面积小于100m2/g的二氧化硅可具有较小的薄膜增强效果。
混合的组分(A-2)的合适的量为每100重量份组分(A-1)0.1到20重量份。小于0.1份的组分(A-2)产生低橡胶强度的干膜，而超过20份的组分(A-2)导致硬脆性薄膜。混合的组分(A-2)的量应当为每100重量份的组分(A-1)0.1到20重量份，优选0.2到15重量份，以及更优选0.3到10重量份。
若作为组分(A-2)的二氧化硅参与羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的有机基聚硅氧烷产生组分(A-1)的反应，则可预期橡胶薄膜强度的进一步改善。那么，优选使用羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的有机基聚硅氧烷及二氧化硅的反应产物来代替组分(A-1)和(A-2)的混合物。
反应产物(A-3)由羟基封端有机基聚硅氧烷上的羟基、包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的有机基聚硅氧烷上的剩余的硅烷醇基团以及二氧化硅表面上的羟基(或硅烷醇)基团之间的缩合反应产生。
在该实施方案中，用于反应的羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基的有机基聚硅氧烷的比例介于以重量计20/80和90/10之间，优选介于以重量计30/70和85/15之间，与第一实施方案相同。若羟基封端的有机基聚硅氧烷的比例小于20，反应产物可能变为粉末状树脂而非膜状。若羟基封端有机基聚硅氧烷的比例大于90，反应产物可能变为糊状或油状。
反应中，羟基封端有机基聚硅氧烷和包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的有机基聚硅氧烷与二氧化硅的比例是使得每100重量份羟基封端有机基聚硅氧烷和包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的有机基聚硅氧烷的结合存在0.1到20重量份二氧化硅。基于此，小于0.1份的二氧化硅产生低橡胶强度的干膜，而超过20份的二氧化硅导致硬脆性薄膜。二氧化硅的量应当为每100重量份结合的有机基聚硅氧烷重量计0.1到20份，优选0.2到15份，以及更优选0.3到10份。
组分(B)是乳化剂。乳化剂没有特别限制，只要它促进羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷的反应产物在水中的乳化和分散。示例性的乳化剂包括非离子型表面活性剂如聚氧化乙烯烷基醚、聚氧化乙烯丙烯烷基醚、聚氧化乙烯烷基苯基醚和聚氧化乙烯脂肪酸酯；阴离子表面活性剂如烷基硫酸盐、烷基苯磺酸酯、烷基硫代琥珀酸酯(alkylsulfosuccinates)、磷酸烷基酯、聚氧化乙烯烷基醚硫酸氢酯和聚氧化乙烯烷基苯基醚硫酸氢酯；阳离子表面活性剂如季铵盐和烷基胺醋酸酯；两性表面活性剂如烷基甜菜碱和烷基咪唑啉；以及水溶性聚合物如聚乙烯醇。
其中，非离子型表面活性剂如聚氧化乙烯烷基醚、聚氧化乙烯丙烯烷基醚以及聚氧化乙烯烷基苯基醚从稳定性角度而言是优选的。示例性的非限制性的实例包括聚氧化乙烯辛基醚、聚氧化乙烯壬基醚、聚氧化乙烯癸基醚、聚氧化乙烯丙烯癸基醚、聚氧化乙烯十二烷基醚、聚氧化乙烯丙烯十二烷基醚、聚氧化乙烯十三烷基醚、聚氧化乙烯丙烯十三烷基醚、聚氧化乙烯十四烷基醚、聚氧化乙烯十六烷基醚、聚氧化乙烯十八烷基醚、聚氧化乙烯辛基苯基醚、聚氧化乙烯壬基苯基醚、以及聚氧化乙烯苯乙烯基化苯基醚。这些乳化剂可单独或以两种或更多种的混合物使用。
更优选，将少量阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂组合使用，因为该组合对于保持乳液更加稳定是有效的。
加入的组分(B)的量相对于每100重量份组分(A-1)应为1到50重量份。少于1份组分(B)不足以乳化，而超过50份可能降低薄膜的可成形性。每100重量份组分(A-1)，组分(B)的量优选为以重量计2到30份，以及更优选3到20份。在使用组分(A-3)代替组分(A-1)和(A-2)的混合物的替代性的实施方案中，相对于每100重量份的组分(A-3)，加入组分(B)的量应为以重量计1到50份，优选2到30份，以及更优选3到20份。
在本发明的有机基聚硅氧烷乳液组合物中，将水用作组分(C)。相对于每100重量份的组分(A-1)，用作组分(C)的水的量应为以重量计25到20,000份，优选50到10,000份。在此范围外，包含更少量的水的乳液具有更高的粘度，变得操作低效率，而包含更大量水的乳液变得较为不稳定。在使用组分(A-3)代替组分(A-1)和(A-2)的混合物的替代性实施方案中，组分(C)的量应为每100重量份的(A-3)以重量计25到20,000份，优选50到10,000份。
在本发明的实施中，优选产生反应产物(A-1)或(A-3)的反应在组分(B)和(C)中进行。通过以该方式进行该反应，可获得在本发明范围内的乳液组合物。更具体地说，组分(A-1)，即式(I)的有机基聚硅氧烷与式(II)的有机基聚硅氧烷的反应产物可通过将两种有机基聚硅氧烷的混合物在组分(B)和(C)中乳化，并使得该两种有机基聚硅氧烷在上述反应条件下在乳液中相互反应而获得。然后将二氧化硅作为组分(A-2)加入反应混合物，产生在本发明范围内的乳液组合物。
组分(A-3)，即式(I)的有机基聚硅氧烷、式(II)的有机基聚硅氧烷和二氧化硅的反应产物可通过将两种有机基聚硅氧烷和二氧化硅的混合物在组分(B)和(C)中乳化，并使得有机基聚硅氧烷和二氧化硅在上述反应条件下在乳液中相互反应而获得；或者通过将两种有机基聚硅氧烷的混合物在组分(B)和(C)中乳化，将细分散的二氧化硅分散到亲水溶剂如乙二醇中，将分散液加入该乳液，并使得有机基聚硅氧烷和细分散的二氧化硅在乳液中在上述条件下相互反应而获得。在两种情况下，获得了本发明范围内的乳液组合物。
在有机基聚硅氧烷乳液组合物中，优选将SP值在8.0到11.0范围的水可混溶的有机溶剂作为组分(D)加入以进一步改善乳液稳定性。如此处所用的，术语“SP值”指的是为由Hildebrand提出的液体之间可混溶性的测量指标的溶解度参数。若使用SP值小于8.0或大于11.0的有机溶剂，乳化的乳化液变得较为不稳定。因此SP值应当在8.0到11.0范围内，并优选在8.5到10.5的范围内。有机溶剂应当为水可混溶的。若有机溶剂为非水可混溶的，乳化的乳液变得较为不稳定。术语“水可混溶性”指的是在20℃下在100g水中溶解度至少1g，优选至少2g。
一般的水可混溶有机溶剂包括醇化合物，酮化合物，酯化合物和醚化合物。示例性的实例包括溶纤剂、丙基溶纤剂、丁基溶纤剂、丙二醇单甲醚、丙二醇单丁基醚、二丙二醇单甲醚、甲基卡必醇、卡必醇、丙基卡必醇、丁基卡必醇、溶纤剂乙酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、丙二醇单甲醚醋酸酯、卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇醋酸酯和2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯。其中，优选丁基溶纤剂、丁基溶纤剂醋酸酯、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚醋酸酯、和2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯。
加入的合适的组分(D)的量相对于每100重量份组分(A-1)为1到50重量份。少于1份的组分(D)对乳液稳定性贡献较小。超过50份的组分(D)并不会负面影响乳液性质，但在使用期间它将因挥发至环境中而不合需要。相对于每100重量份组分(A-1)，加入的组分(D)的量优选为以重量计2到40份，以及更优选3到30份。在使用组分(A-3)代替组分(A-1)和(A-2)的混合物的替代性的实施方案中，组分(D)的量相对于每100重量份的组分(A-3)应为以重量计1到50份，优选2到40份，以及更优选3到30份。
在本发明的有机基聚硅氧烷乳液组合物中，可将各种添加剂在不牺牲本发明目的的范围内混入。
使用时，本发明的有机基聚硅氧烷乳液组合物可适用于不同的基材表面。该乳液组合物可通过包括浸涂、喷涂、辊式涂布和刷涂的现有技术中熟知的任何涂布技术施加到基材。尽管有机基聚硅氧烷乳液组合物的涂布量没有特别的限制，通常采用0.1到200g/m2，特别是1到100g/m2的涂布重量。
涂覆后，可仅通过干燥而形成有机基聚硅氧烷薄膜。干燥步骤可采用使水和水可混溶有机溶剂挥发掉的任何要求的条件。在室温下，干燥可持续1到3天。加热时，干燥可在100到180℃下继续大约1到30分钟。
本发明的有机基聚硅氧烷乳液组合物可用作各种基材表面上的涂布剂，橡胶制品表面的隔离剂或润滑剂，官能无机填料如光催化剂等的粘合剂以及织物的手感改进剂，但其用途不限于此。
实施例 本发明的实施例在下面以例证而非限制的方式提供。在实施例中，所有百分比为基于重量，粘度由Brookfield(BM型)旋转粘度计在25℃下测量。
制备实施例1 在真空除气设备中加入1,400g的包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元由组成式[(CH3)3SiO1/2]0.39[SiO4/2]0.61(硅烷醇含量0.1mol/100g)表示的有机基聚硅氧烷的50％的甲苯溶液，以及300g丁基溶纤剂醋酸酯(SP值8.9)作为水可混溶的有机溶剂。在如下条件下仅将甲苯真空馏出50℃和20mmHg，产生1,000g包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷和水可混溶的有机溶剂的混合物A。该混合物为在150℃/3小时加热下不挥发物含量69.9％，以及粘度230mPa.s的溶液。
实施例1 在高速分散器(Homo
)中加入210g具有通式HO-[(CH3)2Si-O]400-H的粘度为3,000mPa.s的羟基封端有机基聚硅氧烷，129g包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷和水可混溶有机溶剂的如制备实施例1制备的混合物A，20g Noigen XL40(Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.，聚氧化烯癸基醚，HLB 10.5)，23g Noigen XL400D(Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.，聚氧化烯癸基醚的65％水溶液，HLB 18.4)，5g Newcol 291M(Nippon NyukazaiCo.，Ltd.，烷基硫代琥珀酸钠的75％的溶液)作为乳化剂，和589.6g去离子水。将组分乳化为乳白色乳液。往乳液加入90g具有20％的Aerosil 200(NipponAerosil Co.，Ltd.)分散在乙二醇中的分散液和20g氢氧化四甲铵的25％水溶液。反应在15℃下进行24小时，之后加入3.4g乙酸以中和，产生乳白色乳液B。乳液B具有在150℃/3小时加热29.6％的不挥发物含量，具有薄膜状的不挥发残留物。当在室温下保持3个月时，乳液B保持稳定无分离。
将一定量的该乳液组合物装入浅盘使得干残留物具有0.7mm的厚度，在室温下干燥一周，并在150℃下进一步干燥2小时，获得胶片。将该胶片按照JISK6249测量拉伸强度和伸长。结果列于表1中。
实施例2 在高速分散器(Homo
)中加入120g具有通式HO-[(CH3)2Si-O]400-H的粘度为3,000mPa.s的羟基封端有机基聚硅氧烷，120g具有通式HO-[(CH3)2Si-O]1000[(CH3)Si(C3H6NH2)-O]4-H粘度为30,000mPa.s的羟基封端氨基改性有机基聚硅氧烷，86g包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷和水可混溶有机溶剂的如制备实施例1制备的混合物A，20g Noigen XL40(Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.，聚氧化烯癸基醚，HLB 10.5)，23g NoigenXL400D(Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.，聚氧化烯癸基醚的65％水溶液，HLB 18.4)，5g Newcol 291M(Nippon Nyukazai Co.，Ltd.，烷基硫代琥珀酸钠的75％的溶液)作为乳化剂，和602.6g去离子水。将组分乳化为乳白色乳液。往乳液加入100g具有20％的Aerosil 200(Nippon Aerosil Co.，Ltd.)分散在乙二醇中的分散液和20g氢氧化四甲铵的25％水溶液。反应在15℃下进行24小时，之后加入3.4g乙酸以中和，产生乳白色乳液C。乳液C具有在150℃/3小时加热29.7％的不挥发物含量，具有薄膜状的不挥发残留物。当在室温下保持3个月时。乳液C保持稳定无分离。
将一定量的该乳液组合物装入浅盘使得干残留物具有0.7mm的厚度，在室温下干燥一周，并在150℃下进一步干燥2小时，获得胶片。将该胶片按照JISK6249测量拉伸强度和伸长。结果列于表1中。
实施例3 在高速分散器(Homo
)中加入210g具有通式HO-[(CH3)2Si-O]400-H的粘度为3,000mPa.s的羟基封端有机基聚硅氧烷，129g包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷和水可混溶有机溶剂的如制备实施例1制备的混合物A，20g Noigen XL40(Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.，聚氧化烯癸基醚，HLB 10.5)，23g Noigen XL400D(Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.，聚氧化烯癸基醚的65％水溶液，HLB 18.4)，5g Newcol 291M(Nippon Nyukazai Co.，Ltd.，烷基硫代琥珀酸钠的75％的溶液)作为乳化剂，和589.6g去离子水。将组分乳化为乳白色乳液。往乳液加入20g氢氧化四甲铵的25％水溶液。反应在15℃下进行24小时，之后加入3.4g乙酸以中和。进一步，加入90g具有20％的Aerosil 200(Nippon Aerosil Co.，Ltd.)分散在乙二醇中的分散液并混合，产生乳白色乳液D。乳液D具有在150℃/3小时加热29.9％的不挥发物含量，具有薄膜状的不挥发残留物。当在室温下保持3个月时。乳液D保持稳定无分离。
将一定量的该乳液组合物装入浅盘使得干残留物具有0.7mm的厚度，在室温下干燥一周，并在150℃下进一步干燥2小时，获得胶片。将该胶片按照JISK6249测量拉伸强度和伸长。结果列于表1中。
比较实施例1 在高速分散器(Homo
)中加入210g具有通式HO-[(CH3)2Si-O]400-H的粘度为3,000mPa.s的羟基封端有机基聚硅氧烷，129g包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷和水可混溶有机溶剂的如制备实施例1制备的混合物A，20g Noigen XL40(Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.，聚氧化烯癸基醚，HLB 10.5)，23g Noigen XL400D(Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.，聚氧化烯癸基醚的65％水溶液，HLB 18.4)，5g Newcol 291M(Nippon NyukazaiCo.，Ltd.，烷基硫代琥珀酸钠的75％的溶液)作为乳化剂，和589.6g去离子水。将组分乳化为乳白色乳液。往乳液加入20g氢氧化四甲铵的25％水溶液。反应在15℃下进行24小时，之后加入3.4g乙酸以中和，产生乳白色乳液E。乳液E具有在150℃/3小时加热31.5％的不挥发物含量，具有薄膜状的不挥发残留物。当在室温下保持3个月时，乳液E保持稳定无分离。
将一定量的该乳液组合物装入浅盘使得干残留物具有0.7mm的厚度，在室温下干燥一周，并在150℃下进一步干燥2小时，获得胶片。将该胶片按照JISK6249测量拉伸强度和伸长。结果列于表1中。
比较实施例2 重复比较实施例1的步骤，除了将羟基封端有机基聚硅氧烷变为120g通式HO-[(CH3)2Si-O]400-H的粘度3,000mPa.s的羟基封端有机基聚硅氧烷与120g通式HO-[(CH3)2Si-O]1000[(CH3)Si(C3H6NH2)-O]4-H粘度为30,000mPa.s的羟基封端氨基改性有机基聚硅氧烷的混合物，并且包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷和水可混溶有机溶剂的如制备实施例1制备的混合物A的量为86g。获得乳白色乳液F。乳液F具有在150℃/3小时加热31.7％的不挥发物含量，具有薄膜状的不挥发残留物。当在室温下保持3个月时。乳液F保持稳定无分离。
将一定量的该乳液组合物装入浅盘使得干残留物具有0.7mm的厚度，在室温下干燥一周，并在150℃下进一步干燥2小时，获得胶片。将该胶片按照JISK6249测量拉伸强度和伸长。结果列于表1中。
表1
已经证明有机基聚硅氧烷薄膜的橡胶强度和伸长通过将羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元的有机基聚硅氧烷的反应(产物)结合使用二氧化硅而改善。
权利要求
1、一种成膜有机基聚硅氧烷乳液组合物，其包含
(A-1)100重量份通式(I)表示的羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的由组成式(II)表示的有机基聚硅氧烷的反应产物
HO-[R12SiO]n-H(I)
其中R1是1到20个碳原子的一价有机基，羟基或氢以及n是2到5,000的正数，
[R23SiO1/2]a[R22SiO2/2]b[SiO4/2]c (II)
其中R2是1到20个碳原子的一价有机基，羟基或氢，a、b和c是在如下范围内的正数0.1≤a≤0.7，0≤b≤0.5，0.3≤c≤0.7，以及a+b+c＝1，
(A-2)0.1到20重量份的二氧化硅，
(B)1到50重量份的乳化剂，和
(C)25到20,000重量份的水。
2、一种成膜有机基聚硅氧烷乳液组合物，其包含
(A-1)100重量份通式(I)表示的羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的由组成式(II)表示的有机基聚硅氧烷的反应产物
HO-[R12SiO]n-H (I)
其中R1是1到20个碳原子的一价有机基，羟基或氢，以及n是2到5,000的正数，
[R23SiO1/2]a[R22SiO2/2]b[SiO4/2]c (II)
其中R2是1到20个碳原子的一价有机基，羟基或氢，a、b和c是在如下范围内的正数0.1≤a≤0.7，0≤b≤0.5，0.3≤c≤0.7，以及a+b+c＝1，
(A-2)0.1到20重量份的二氧化硅，
(B)1到50重量份的乳化剂，
(C)25到20,000重量份的水，和
(D)1到50重量份的SP值在8.0到11.0范围内的水可混溶有机溶剂。
3、一种成膜有机基聚硅氧烷乳液组合物，其包含
(A-3)100重量份通式(I)表示的羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的由组成式(II)表示的有机基聚硅氧烷和在其表面具有硅烷醇基团的二氧化硅的反应产物
HO-[R12SiO]n-H(I)
其中R1是1到20个碳原子的一价有机基，羟基或氢以及n是2到5,000的正数，
[R23SiO1/2]a[R22SiO2/2]b[SiO4/2]c(II)
其中R2是1到20个碳原子的一价有机基，羟基或氢，a、b和c是在如下范围内的正数0.1≤a≤0.7，0≤b≤0.5，0.3≤c≤0.7，以及a+b+c＝1，
(B)1到50重量份的乳化剂，和
(C)25到20,000重量份的水。
4、一种成膜有机基聚硅氧烷乳液组合物，其包含
(A-3)100重量份通式(I)表示的羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的由组成式(II)表示的有机基聚硅氧烷和在其表面具有硅烷醇基团的二氧化硅的反应产物
HO-[R12SiO]n-H(I)
其中R1是1到20个碳原子的一价有机基，羟基或氢，以及n是2到5,000的正数，以及
[R23SiO1/2]a[R22SiO2/2]b[SiO4/2]c(II)
其中R2是1到20个碳原子的一价有机基，羟基或氢，a、b和c是在如下范围内的正数0.1≤a≤0.7，0≤b≤0.5，0.3≤c≤0.7，以及a+b+c＝1，
(B)1到50重量份的乳化剂，
(C)25到20,000重量份的水，和
(D)1到50重量份的SP值在8.0到11.0范围内的水可混溶有机溶剂。
全文摘要
一种有机基聚硅氧烷乳液组合物，其包含(A-1)羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基和硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的有机基聚硅氧烷的反应产物以及(A-2)二氧化硅，或(A-3)羟基封端有机基聚硅氧烷与包含三烷基甲硅烷氧基以及硅酸酯单元并具有硅烷醇基团的有机基聚硅氧烷以及在其表面具有硅烷醇基团的二氧化硅的反应产物，(B)乳化剂，以及(C)水，该组合物保持完全稳定并简单通过干燥能形成具有橡胶强度的有机基聚硅氧烷薄膜。
文档编号C08L83/06GK101514259SQ20091012919
公开日2009年8月26日 申请日期2009年2月20日 优先权日2008年2月22日
发明者大泽芳人 申请人:信越化学工业株式会社