專利名稱：產(chǎn)生可機(jī)加工的耐磨蝕彈性體的有機(jī)硅氧烷組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可機(jī)加工的有機(jī)硅氧烷彈性體。更特別地，它提供產(chǎn)生耐磨蝕彈性體的有機(jī)硅氧烷組合物，該彈性體適用于作為汽車和渦輪機(jī)類型壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)元件和固定元件之間的磨蝕性密封。
在GB—A791568(1958年3月5日出版)中教導(dǎo)在飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)所用渦輪機(jī)類型的軸流壓縮機(jī)中使用填充的有機(jī)硅氧烷樹(shù)脂形成磨蝕性密封，密封的目的是使轉(zhuǎn)子葉片末端與壓縮機(jī)外殼之間的間隙達(dá)到最小，此間隙是在外殼上應(yīng)用一層可固化樹(shù)脂而形成的，它稍厚于轉(zhuǎn)子葉片末端與壓縮機(jī)外殼之間的距離。在壓縮機(jī)最初運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)子葉片經(jīng)受熱誘發(fā)的膨脹并在樹(shù)脂層上切出一道槽，其深度相當(dāng)于葉片邊沿與外殼之間的間隙。為了確保壓縮機(jī)以最大效率連續(xù)運(yùn)行，在形成最初的槽之后，除樹(shù)脂層被腐蝕以外，不會(huì)出現(xiàn)任何由于樹(shù)脂層和轉(zhuǎn)子葉片之間相互接觸而發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象。
在渦輪型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中有各種材料被吸入到壓縮機(jī)入口，這些材料包括磨料如紗子、金屬屑和其它類型碎片，水和較大的物體，如鳥(niǎo)。用于形成磨蝕密封的可固化材料的物理性能應(yīng)易于阻止因吸入這些外來(lái)材料而造成的磨蝕。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)磨蝕密封所希望的必要性能，已把各種類型的增強(qiáng)的和非增強(qiáng)的填料摻入所用來(lái)形成密封的可固化樹(shù)脂。增強(qiáng)填料一般是分離為很細(xì)形式的沉積或煅制型硅石。頻繁使用的非增強(qiáng)填料是石英、碳酸鈣、滑石和由玻璃或有機(jī)樹(shù)脂形成的微球體。
先有技術(shù)對(duì)飛機(jī)上渦輪型壓縮機(jī)所形成的磨蝕密封的不足是它們，特別是含有分離成很細(xì)的硅石的那些密封，在運(yùn)行中被相當(dāng)快地磨蝕。
本發(fā)明的目的是改進(jìn)那些用作磨蝕密封的可固化有機(jī)硅氧烷組合物的可加工性并提高其耐磨蝕性而不有害地影響該固化材料的其它所希望的性能。
本發(fā)明的目的是通過(guò)使用含有鏈烯基的特種有機(jī)硅氧烷共聚物作為增強(qiáng)劑以及選擇應(yīng)用石英和有機(jī)或無(wú)機(jī)微球體的結(jié)合作為非增強(qiáng)填料而實(shí)現(xiàn)的。為實(shí)現(xiàn)機(jī)加工性而不明顯地降低固化材料的耐磨蝕性，微球體的濃度還應(yīng)當(dāng)被維持在特定范圍內(nèi)。
本發(fā)明提供一種有機(jī)硅氧烷組合物用于制備可機(jī)加工的彈性體，所說(shuō)的組合物包括A.每分子含有至少兩個(gè)鏈烯基的可固化聚硅氧烷；B.每分子含有至少三個(gè)硅鍵合的氫原子的有機(jī)氫硅氧烷，其量足以交聯(lián)所說(shuō)的聚硅氧烷；C.固化催化劑，選自由周期表中鉑族金屬和所說(shuō)金屬化合物組成，其量足以促進(jìn)所說(shuō)組合物的固化；以及D.足夠數(shù)量的增強(qiáng)和非增強(qiáng)劑給與所說(shuō)組合物機(jī)加工性和耐磨蝕性。
本發(fā)明的重要特性是存在增強(qiáng)劑(它含有R31SiO1/2，R21R2和SiO4/2單元的樹(shù)脂狀有機(jī)硅氧烷共聚物)；和非增強(qiáng)填料(它含有基于組合物總重量5—60％重量細(xì)分的石英和基于所說(shuō)組合物總體積至少20％體積的耐熱微球體)，其中每個(gè)R1單獨(dú)選自一價(jià)烴基，R2是一鏈烯基，但須使所說(shuō)共聚物中至少2％重量的烴基是鏈烯基。
這樣，本發(fā)明組合物包括使用特殊類型的樹(shù)脂狀有機(jī)硅氧烷共聚物作為增強(qiáng)劑(A)；使石英與耐熱微球體在特定濃度范圍內(nèi)結(jié)合，作為非增強(qiáng)填料(B)。形成這些微球體的材料在我們的固化彈性體暴露使用過(guò)程中的溫度下應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性抵制分解和/或軟化。這些溫度一般接近200℃。
當(dāng)用作渦輪機(jī)的磨蝕密封時(shí)，本發(fā)明給與槽(被渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片所切割)中平滑平面以及彈性體耐碎片磨蝕性的預(yù)期組合。
含有鏈烯基的聚硅氧烷，成分A，是我們的組合物的主要可固化成分。為實(shí)現(xiàn)固化，成分A在每分子中含有至少兩個(gè)硅鍵合的鏈烯基。
合適的鏈烯基含有1—10個(gè)碳原子，其例子是乙烯基、烯丙基和5-己烯基。硅鍵合的有機(jī)基除了成分A中存在的鏈烯基以外，有代表性的是一價(jià)烴和鹵化的一價(jià)烴基。這些例子是烷基例如甲基，乙基和丙基；芳基例如苯基和鹵代烷基例如3，3，3-三氟丙基。
成分A的分子結(jié)構(gòu)對(duì)本發(fā)明不是關(guān)鍵性的，它主要由固化組合物中所要求的物理性能來(lái)確定。為了達(dá)到彈性體中拉伸性能的實(shí)用水平，此成分的數(shù)均分子量應(yīng)足以達(dá)到在25℃時(shí)的粘度大于0.1帕·秒。成分A的數(shù)均分子量上限不特別加以限定，它一般僅由我們的可固化有機(jī)硅氧烷組合物的加工性來(lái)限定。本發(fā)明的聚硅氧烷一般呈現(xiàn)100—100000厘泊(0.1—100帕·秒)的粘度。
成分A的優(yōu)選實(shí)施例是由通式(I)表示的聚二有機(jī)硅氧烷 其中每個(gè)R3均獨(dú)立地選自一價(jià)烴基，R4表示一鏈烯基，X表示相當(dāng)于至少100厘泊(0.1帕·秒)，優(yōu)選1—100帕·秒粘度的聚合度。據(jù)認(rèn)為需要至少100厘泊的粘度才能得到呈現(xiàn)所希望的物理性能結(jié)合的固化彈性體。
作為在此處所使用的一價(jià)烴基包括含有1—20個(gè)碳原子的烷基例如甲基，乙基，正-己基和正-十二烷基，鏈烯基例如乙烯基或烯丙基；環(huán)烷基例如環(huán)己基；芳基例如苯基或萘基；芳烷基例如芐基；和烷芳基例如甲苯基或二甲苯基。
由R3表示的烴基是未被取代的或含有取代基例如對(duì)儲(chǔ)存穩(wěn)定性和這些組合物的固化或由其制備的固化制品性能無(wú)不利影響的鹵原子。
分子式I中每個(gè)硅原子上的兩上R3取代基可以相同或不同并可含有1—20個(gè)碳原子?；趯?duì)應(yīng)單體的可選用性優(yōu)選1—10碳原子的范圍。最優(yōu)選的是，每個(gè)硅原子上的至少一個(gè)烴基是甲基而任一剩余者選自乙烯基，5-己烯基，苯基和3，3，3-三氟丙基。此優(yōu)選是基于典型地被用來(lái)制備聚二有機(jī)硅氧烷的反應(yīng)物的有效性以及由這些聚二有機(jī)硅氧烷制備的固化彈性體的性能。出于相同原因，由R4表示的鏈烯基優(yōu)選乙烯基或5-己烯基。
成分A表示的實(shí)施例含有僅在終端位置的烯屬不飽和烴基，包括二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚甲基-3，3，3-三氟丙基硅氧烷，二甲基乙烯基-甲硅烷氧基-封端的-二甲基硅氧烷/3，3，3-三氟丙基-甲基硅氧烷共聚物和二甲基乙烯基甲硅烷氧基-封端的二甲基硅氧烷/甲基苯基硅氧烷共聚物。
制備成分A的方法是水解和縮合相應(yīng)的鹵化硅烷或縮合環(huán)狀聚二有機(jī)硅氧烷。這些都已在專利和其它文獻(xiàn)中充分揭示，因此本文不必贅述。
對(duì)于需要高水平物理性能(如拉伸和/或撕裂強(qiáng)度)的應(yīng)用，在我們的可固化有機(jī)硅氧烷組合物中也希望包括含有鍵合在終端和非終端硅原子上的烯屬不飽和烴基的第二聚二有機(jī)硅氧烷。
本發(fā)明的可固化有機(jī)硅氧烷組合物含有至少一個(gè)有機(jī)氫硅氧烷，其功能是作為成分A的交聯(lián)劑。在有硅氫化催化劑，成分C，存在下，我們的成分B中鍵合在硅上的氫原子與成分A中的鍵合在硅上的鏈烯基發(fā)生加成反應(yīng)，現(xiàn)有技術(shù)稱為硅氫化反應(yīng)，導(dǎo)致該組合物的交聯(lián)和固化。
成分B必須在每個(gè)分子中含有至少2個(gè)鍵合在硅上的氫原子。如果成分A每分子僅含兩個(gè)鏈烯基，則成分B必須含有平均數(shù)多于兩個(gè)的鍵合在硅上的氫原子，以實(shí)現(xiàn)在最終的固化產(chǎn)品中的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。
成分B中存在的鍵合在硅上的有機(jī)基選自與成分A的有機(jī)基同組的一價(jià)烴基和鹵化烴基。成分B中的有機(jī)基優(yōu)選基本上無(wú)烯屬或炔屬不飽和官能度。成分B的分子結(jié)構(gòu)可以是直鏈，含支鏈的直鏈，環(huán)狀，網(wǎng)狀或這些的結(jié)合。
當(dāng)成分B的數(shù)均分子量未被特別加以限定時(shí)，優(yōu)選在25℃的粘度范圍為3—10,000厘泊(0.003—10帕·秒)。
成分B的濃度要足以提供鍵合在硅上的氫原子與可固化組合物中鏈烯基的摩爾比為0.5—20，優(yōu)選0.5—2的范圍。
當(dāng)可固化組合物含有少于每摩爾鏈烯基0.5摩爾鍵合在硅上的氫原子時(shí)，固化后就不可能達(dá)到所希望的物理性能。當(dāng)此比率超過(guò)每摩爾鏈烯基20摩爾鍵合在硅上的氫時(shí)，該固化制品的物理性能可隨時(shí)間變化。
本發(fā)明組合物的固化是通過(guò)硅氫化催化劑催化的，該催化劑是周期表中鉑族的金屬或該金屬的化合物。這些金屬包括鉑、鈀和銠?；谶@些催化劑在硅氫化反應(yīng)中的高活度水平優(yōu)選鉑和鉑化合物。
優(yōu)選的固化催化劑的例子是鉑黑、在各種固化載體上的鉑金屬、氯鉑酸，氯鉑酸的醇溶液和氯鉑酸與液體烯屬不飽和化合物例如烯烴以及含有鍵合到硅上的烯屬不飽和烴基的有機(jī)硅氧烷的配合物。氯鉑酸與以上提及的含有烯屬不飽和烴基的有機(jī)硅氧烷的配合物在US-A3419593中敘述并制備，該專利在1968年12月31日授予David N.Willing。
成分C在我們的組合物中的濃度相當(dāng)于，每百萬(wàn)份基于成分A和B的結(jié)合重量，0.1～500重量份金屬，優(yōu)選1—50重量份金屬的金屬濃度(ppm)。
在0.1ppm金屬以下的情況固化不能令人滿意地進(jìn)行。而使用500ppm以上時(shí)造成固化速率不明顯增加，因此不經(jīng)濟(jì)。
以上所提及的成分A、B和C的混合物可在環(huán)境溫度開(kāi)始固化。為了得到較長(zhǎng)工作時(shí)間或“存儲(chǔ)時(shí)間”(對(duì)兩部分組合物)或較長(zhǎng)擱置壽命的(對(duì)一部分組合物)，環(huán)境條件下催化劑的活度可通過(guò)加入適宜的抑制劑而延遲或抑制。
已知的催化劑抑制劑包括在US-A3445420(在1969年5月20日頒發(fā)給Kookootsedes等人)中提示的炔屬化合物。炔屬醇，例如2-甲基-3-丁炔-2-醇構(gòu)成抑制劑的優(yōu)選種類，它可在25℃制止含金屬催化劑的活度。含有這些催化劑抑制劑的組合物一般要求在70℃或以上的溫度加熱以實(shí)用的速率固化。
當(dāng)希望在環(huán)境條件下提高可固化組合物的存儲(chǔ)時(shí)間時(shí)，可使用US-A3989667(1976年11月2日頒發(fā)給Lee和Marko)中敘述的鏈烯基取代的硅氧烷類型來(lái)達(dá)到目的。優(yōu)選的是環(huán)狀甲基乙烯基硅氧烷。
在某些情況下相對(duì)于每摩爾金屬低達(dá)一摩爾的抑制劑濃度就可產(chǎn)生令人滿意的貯存穩(wěn)定性和固化速率。而在其它情況下則需要每摩爾金屬高達(dá)500或更高摩爾的抑制劑。對(duì)于給定的抑制劑在所給定的組合物中的最佳濃度可通過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)而容易地加以確定，而這并不構(gòu)成本發(fā)明的部分。
當(dāng)希望制備在環(huán)境條件下作為一部分組合物、呈現(xiàn)基本上無(wú)限大穩(wěn)定性，而在升高溫度下迅速固化的組合物時(shí)，可以使用在熱塑性聚合物中微囊包封的分成極細(xì)的催化劑顆粒，它在可固化有機(jī)硅氧烷組合物中不溶解而在所希望的該組合物固化溫度熔融。此包封的催化劑優(yōu)選與作為催化劑抑制劑的炔屬化合物結(jié)合使用。
在本發(fā)明組合物中適于用作增強(qiáng)劑的樹(shù)脂狀有機(jī)硅氧烷共聚物在25℃是固體材料，它包括通式為R31SiO1/2，R21R2SiO1/2和SiO4/2的重復(fù)單元。在兩個(gè)單元內(nèi)都包含的每個(gè)取代基R1表示相同的或不同的一價(jià)烴基，R2是鏈烯基。術(shù)語(yǔ)“一價(jià)烴基”包括烷基，鹵化烷基，環(huán)烷基、芳基、烷芳基和芳烷基。由R1表示的烴基優(yōu)選是烷基，最優(yōu)選甲基，鏈烯基是乙烯基或5-己烯基，樹(shù)脂狀共聚物中三有機(jī)甲硅烷氧基單元的結(jié)合對(duì)SiO4/2單元的摩爾比是0.7—1.2。(包括端點(diǎn)值)。含有鏈烯基的單元占每分子優(yōu)選含有至少兩個(gè)鏈烯基的共聚物總重量的至少2％，優(yōu)選2—8％。
在優(yōu)選實(shí)施例中，R21R2SiO1/2對(duì)R31SiO1/2對(duì)SiO4/2單元的摩爾比范圍是0.08—0.1∶0.06—1∶1。
用作增強(qiáng)劑的樹(shù)脂狀共聚物可按US-A2676182(其于1954年4月20日頒發(fā)給Daudt和Tyler)所述進(jìn)行制備，該文講授了這些樹(shù)脂的范圍及其制備。其中所述的共聚物含2—23％(重量)羥基，此量大大超過(guò)本發(fā)明共聚物前體所優(yōu)選的0.8％(重量)的最高水平。通過(guò)使用高于該專利所講授的濃度范圍的三有機(jī)甲硅烷氧基單元濃度就能方便地將前體的羥基含量降低到所希望的水平。
樹(shù)脂狀共聚物的濃度范圍可提供本發(fā)明組合物希望的增強(qiáng)程度并且不使其粘度提高到難于加工的程度，該濃度范圍可由該樹(shù)脂的數(shù)均分子量及官能度來(lái)確定?；诳晒袒袡C(jī)硅氧烷組合物的重量，優(yōu)選共聚物的濃度范圍是5—60％(重量)，優(yōu)選10—20％(重量)。
樹(shù)脂狀增強(qiáng)劑和石英的組合物改進(jìn)了固化彈性體的機(jī)械加工性，同時(shí)相對(duì)于使用相同的可固化成分但用硅石作為唯一的增強(qiáng)填料而制成的組合物造成對(duì)我們的組合物于固化后呈現(xiàn)出磨蝕阻力。本發(fā)明的可固化組合物含有5—60％(重量)，優(yōu)選15—30％(重量)石英。石英的顆粒尺寸優(yōu)選0.5—50微米，最優(yōu)選大約5微米。
在我們的可固化有機(jī)硅氧烷組合物中存在的至少20％(體積)耐熱微球體部分決定著平滑表面，當(dāng)固化的和固化后的組合物被剪掉或按另一種方式被渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)葉片或其它切割裝置磨蝕時(shí)，該微球體要保持其平滑表面。
顯然在壓縮機(jī)葉片邊緣和壓縮機(jī)壁內(nèi)表面之間的界面需要可能有的最平滑表面，以使泄漏與潛在的效率損失減至最小。
除此優(yōu)點(diǎn)之外，我們驚奇地發(fā)現(xiàn)當(dāng)微球體的濃度和密度提高時(shí)，固化材料的耐磨蝕性降低。為了獲得微球體正、負(fù)效應(yīng)之間的最佳平衡，這些添加劑應(yīng)構(gòu)成可固化組合物的30—45％(體積)。此外，微球體的密度優(yōu)選從0.2—0.6g/cm3。在此密度范圍內(nèi)的玻璃微球體一般是空心的。
密度低于0.2g/cm3時(shí)，微球體的直徑成為足夠大或其壁足夠薄以致在優(yōu)選的可固化組合物加工過(guò)程中該微球體易于破碎。顯然混合可固化組合物所需要的剪切力會(huì)弄碎該微球體，當(dāng)組合物粘度降低時(shí)，混合所需的剪切力也降低。因此對(duì)于微球體密度的較低操作極限要由可固化組合物的粘度來(lái)確定。
微球體可由在固化的彈性體于暴露使用中的溫度下不軟化或變質(zhì)的任何材料形成。由于我們的固化組合物的優(yōu)選最終使用是作為噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的磨蝕性密封，該處溫度可達(dá)到200℃或更高，因此玻璃是優(yōu)選的材料。假如預(yù)定的最終使用不要求此耐熱水平，則該微球體可從熱固性有機(jī)樹(shù)脂例如環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂來(lái)制備。
本發(fā)明的組合物可在環(huán)境溫度下通過(guò)混合所有的成分來(lái)制備，先有技術(shù)中所敘述的任何混合技術(shù)或裝置均可用于此目的。要使用的特殊裝置要由成分的粘度和最終的可固化組合物來(lái)確定。適用的混合機(jī)是槳式混合機(jī)，捏合式混合機(jī)和兩或三輥橡膠輥煉機(jī)。希望在混合過(guò)程中冷卻該各成分以避免該組合物過(guò)早固化。
為使儲(chǔ)存穩(wěn)定性達(dá)到最大值，我們的可固化組合物優(yōu)選在使用前保持在封閉的容器中。如果希望更高的存儲(chǔ)穩(wěn)定性該組合物可被包裝在兩或多個(gè)容器中，即有機(jī)氫硅氧烷(成分B)與鉑族金屬催化劑(成分C)被置于不同容器中。
兩部分組合物在環(huán)境條件下需要幾個(gè)小時(shí)的時(shí)期固化，而一部分組合物在這些相同條件下需要數(shù)天到數(shù)年的時(shí)間來(lái)固化。由于對(duì)其它組合物適于通過(guò)鉑族金屬硅氫化反應(yīng)來(lái)固化，因此固化也可通過(guò)加熱來(lái)加速。固化溫度優(yōu)選接近150℃。用本發(fā)明的可固化組合物制備的彈性體特別適用于作為渦輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)的磨蝕密封。
以下的例子敘述了本發(fā)明磨蝕有機(jī)硅氧烷組合物的優(yōu)選實(shí)施例。除非另外規(guī)定例中所有的份數(shù)和百分比均以重量表示，粘度都在25℃測(cè)量。
本發(fā)明的組合物(被稱作I和II)用以下的步驟來(lái)制備通過(guò)混合126份混合物來(lái)制備可固化組合物，該混合物基本上由82％重量的二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷(在25℃的粘度為55帕·秒，作為成分A)，和18重量份樹(shù)脂狀苯可溶共聚物(該共聚物含有三有機(jī)甲硅烷氧基單元和SiO2單元，其摩爾比為相對(duì)于每摩爾作為樹(shù)脂增強(qiáng)劑的SiO2單元0.7摩爾三有機(jī)甲硅烷氧基單元)。三有機(jī)甲硅烷氧基單元是三甲基甲硅烷氧基和二甲基乙烯基甲硅烷氧基，且該共聚物含有1.4—2.2％(重量)鍵合在硅上的乙烯基；38份呈現(xiàn)平均顆粒尺寸5微米的石英；0.13份六氯鉑酸和對(duì)稱-四甲基二乙烯基二硅氧烷的反應(yīng)產(chǎn)物(該反應(yīng)產(chǎn)物已用二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷液體稀釋，其量足以達(dá)到鉑含量0.7％(重量)；30份三甲基甲硅烷氧基封端的聚二有機(jī)硅氧烷(它每分子含有平均五個(gè)甲基氫硅氧烷單元和三個(gè)二甲基硅氧烷單元且鍵合在硅上的氫原子含量范圍是0.7—0.8％(重量))和1份八甲基環(huán)硅氧烷作為鉑催化劑抑制劑。
在該可固化組合物的成份中加入平均直徑55微米密度為0.25g/cm3的中空玻璃微球體和一顏料組合物(含13％(重量)氧化鋅，7％(重量)炭黑和79％(重量)二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，其粘度為在25℃0.4帕·秒)。該微球體可從E-merson和Cμming以Eccosphere SITM形式購(gòu)買(mǎi)。
組合物I含有14.3份，相當(dāng)于44.4％(體積)玻璃微球體和6.9份顏料組合物。組合物II含9.8份，相當(dāng)于33.3％(體積)玻璃微球體和7.6份顏料組合物。
組合物IIIc用作對(duì)比目的，它含有4.8份，相當(dāng)于16.5％(體積)微球體。
作為對(duì)比目的，評(píng)定三個(gè)可固化有機(jī)硅氧烷組合物，它們僅含有硅石作為增強(qiáng)填料。用以下步驟來(lái)制備這些對(duì)比組合物(IVc，Vc和VIc)。
通過(guò)摻混以下組分來(lái)制備一種可固化有機(jī)硅氧烷組合物，148份二甲基乙烯甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷(在25℃粘度為2.1帕·秒)；33份煅燒硅石(已用六甲基二硅氮烷處理)；0.1份六氯鉑酸和對(duì)稱-四甲基二乙烯基二硅氧烷的反應(yīng)產(chǎn)物(它已用二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷液體稀釋，其量足以達(dá)到鉑含量6.7％(重量))，4.5份二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷/甲基乙烯基硅氧烷共聚物(每分子含有平均96個(gè)二甲基硅氧烷單元和2個(gè)甲基乙烯基硅氧烷單元)；1.74份水；13份三甲基甲硅烷氧基封端的聚二有機(jī)硅氧烷(它每分子含有平均五個(gè)甲基氫硅氧烷單元和三個(gè)二甲基硅氧烷單元且鍵合在硅上的氫原子含量范圍是0.7—0.8％(重量))；和0.6份八甲基環(huán)四硅氧烷作為催化劑抑制劑。
該可固化組合物的成分用以下的配料摻混組合物IVc-7.1份用于組合物I中的顏料組合物和16.7份相同的玻璃微球體，組合物Vc-7.1份顏料組合物和16.7份微球體；和組合物VIc-7.5份顏料組合物和11.0份微球體。
將六種可固化組合物的每一種施于鋼板上形成的分開(kāi)的曲線部分為0.25英寸(6.4mm)厚涂料層，該鋼板已用底層涂料組合物預(yù)先涂覆，該組合物含有5份正-丙基-原硅酸酯，5份四丁基鈦酸酯，5份甲基溶纖劑原硅酸酯和85份VM&P石腦油。在涂施要評(píng)定的可固化有機(jī)硅氧烷組合物之前允許將底層涂料在環(huán)境條件下干燥2小時(shí)。
通過(guò)在150℃加熱被涂覆的基體2.5小時(shí)而固化該組合物，接著在200℃進(jìn)行后固化1小時(shí)。
被涂覆的基體的磨蝕速率通過(guò)將其暴露于50—70目(0.297—0.210mm)Ottawa沙流而加以測(cè)定，沙流的速度是953英尺(286米)/秒，與基體的沖擊角是20°。磨蝕速率作為每公斤沙子所除去已固化組合物體積的函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。
已固化的有機(jī)硅氧烷組合物表面經(jīng)磨蝕后的平滑度通過(guò)使固化的涂層與鈦葉片邊緣(以每秒700英尺(210米)的速度旋轉(zhuǎn))接觸而加以測(cè)定。
在五種組合物中存在的可固化組合物的量、顏料組合物的量以及微球體的容積百分比與磨蝕速率一起進(jìn)行評(píng)定，每種涂層磨蝕表面的外觀都記錄在下表中。
表1組合物(份數(shù))I IIIIIcIVcVcVIc可固化組合物188.9 92.6 97.6- - -可固化組合物2- - - 86.2 86.2 91.5顏料組合物 6.9 7.6 8.2 7.17.1 7.5微球體％(體積) 44.4 33.3 16.544.4 44.4 33.3磨蝕速率cm3/kg 14.4 9.4 未測(cè)15.1 16.5 12.4機(jī)加工表面外觀 未測(cè) 很滑 中等粗糙 粗糙 未測(cè)1＝本發(fā)明(樹(shù)脂增強(qiáng)材料)2＝對(duì)比例(硅石增強(qiáng)材料)表中數(shù)據(jù)證明含有硅石作為增強(qiáng)劑和4.4％(體積)微球體的對(duì)比例IVc和Vc樣品的磨蝕速率基本上高于例I樣品(它含有相同濃度的微球體與作為增強(qiáng)劑的本發(fā)明樹(shù)脂狀有機(jī)硅氧烷共聚物)。例II和VIc樣品的相對(duì)磨蝕速率同樣如此。樣品IIIc機(jī)加工表面平滑度的降低證實(shí)微球體的濃度不足以向?qū)Ρ冉M合物提供所希望的機(jī)加工性。
權(quán)利要求
1.一種可固化有機(jī)硅氧烷組合物，包括A.每分子含有至少兩個(gè)鏈烯基的可固化聚硅氧烷；B.每分子含有至少三個(gè)鍵合在硅上的氫原子的有機(jī)氫硅氧烷，其量足以交聯(lián)所說(shuō)的聚硅氧烷，鍵合在硅上的氫原子與(A)中鏈烯基的摩爾比從0.5—20；C.選自周期表鉑族中的金屬以及所說(shuō)金屬化合物的固化催化劑，其量足以促進(jìn)所說(shuō)組合物的固化，金屬濃度相對(duì)于每1,000,000份(A)和(B)結(jié)合的重量為0.1—500份金屬；及D.足量的增強(qiáng)劑給予所說(shuō)的組合物機(jī)加工性和耐磨蝕性，其特征在于所說(shuō)的增強(qiáng)劑含有包括R31SiO1/2，R21R2SiO1/2和SiO4/2單元的樹(shù)脂狀有機(jī)硅氧烷共聚物，基于所說(shuō)組合物總重量的5—60％(重量)分為極細(xì)的石英和基于所說(shuō)組合物總體積至少20％(體積)的耐熱微球體，其中每個(gè)R1各選自一價(jià)烴基，R2是一鏈烯基，但須所述共聚物中至少2％(重量)單元是鏈烯基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物其中所說(shuō)的微球體是無(wú)機(jī)的并構(gòu)成所說(shuō)組合物總體積的30—45％，石英的濃度為基于所說(shuō)組合物總重量的15—30％(重量)，所說(shuō)共聚物構(gòu)成所說(shuō)組合物總重量的10—20％，R21R2SiO1/2對(duì)R31SiO1/2對(duì)SiO4/2的摩爾比是0.08—0.1比0.06—0.1比1，含有鏈烯基的所說(shuō)共聚物的單元構(gòu)成所說(shuō)共聚物的2—8％(重量)，R1是甲基，R2是乙烯基或5-己烯基而所說(shuō)可固化聚硅氧烷(A)是由通式(I)表示的聚二有機(jī)硅氧烷 其中每個(gè)R3各選自一價(jià)烴基，R4表示一鏈烯基X表示相當(dāng)于在25℃至少0.1帕·秒粘度的聚合度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中所說(shuō)的微球體是玻璃，其密度為0.2—0.6g/cm3，所說(shuō)石英的顆粒尺寸是0.5—50微米，所說(shuō)共聚物構(gòu)成所說(shuō)組合物的10—20％(重量)，所說(shuō)聚二有機(jī)硅氧烷的粘度在25℃是0.1—100帕·秒，R3是甲基，R4是乙烯基或5-己烯基。
全文摘要
可固化的有機(jī)硅氫烷組合物，它通過(guò)鉑族金屬催化的硅氫化反應(yīng)產(chǎn)生可機(jī)加工的彈性體，該彈性體呈現(xiàn)高耐磨蝕性。這些組合物含有鏈烯基官能有機(jī)硅氧烷共聚物作為增強(qiáng)劑，以及石英和有機(jī)或無(wú)機(jī)微球體作為非增強(qiáng)填料。微球體的濃度和密度優(yōu)選在特定范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)C08K7/22GK1133861SQ9610043
公開(kāi)日1996年10月23日 申請(qǐng)日期1996年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月17日
發(fā)明者D·R·居恩, M·G·克魯格, L·J·拉普森 申請(qǐng)人:陶氏康寧公司