[发明专利]含硅氧烷的组合物

说明书

相关申请的交叉参考

[0001]本申请要求2007年1月12日提交的美国临时申请序列号60/884626和2007年1月12日提交的美国临时申请序列号60/884628的权益，在此通过参考全文引入。

政府许可的权利

[0002]美国政府在本发明中具有付费许可的权利和具有在受限情况下在例如国家可再生能源实验室授予的权利号ZAX-33628-02的条款所提供的合理条款下要求专利拥有者许可其他人的权利。

发明领域

[0003]本发明涉及含硅氧烷的组合物，和更具体地，涉及含硅氧烷的组合物和制备该含硅氧烷的组合物的方法。

相关现有技术的说明

[0004]共聚物是聚合物科学领域的技术人员众所周知的。当两种或更多种不同的重复单元(即单体)在聚合物链内连接时，形成共聚物，这与其中采用仅仅一种重复单元形成聚合物链的均聚物相反。由于共聚物包括至少两种重复单元，因此共聚物可基于聚合物链内重复单元如何排列来分类。共聚物的这些分类包括无规、交替、嵌段、接枝、星形和刷形。

[0005]嵌段共聚物包括不同聚合的单体的嵌段，即化学嵌段。例如，通过首先聚合苯乙烯，然后随后聚合MMA，制备聚苯乙烯-b-聚(甲基丙烯酸甲酯)，也称为PS-b-PMMA。PS-b-PMMA是二嵌段共聚物，因为它包含两种不同的化学嵌段。也可以类似的方式分别制备三嵌段、四嵌段和五嵌段共聚物，其中包括三、四和五个化学嵌段。嵌段共聚物可微相分离，形成周期性的纳米结构。在微相分离中，不同化学嵌段彼此远离移动，因为它们之间的共价键允许形成纳米尺寸的结构。这些纳米尺寸的结构可看起来象例如在PS基体内的MMA球或者相反，或者该结构可以是长条，即层状或圆柱体。嵌段共聚物是有用的，因为该嵌段共聚物倾向于包括不同化学嵌段的化学和物理性能。

[0006]含硅氧烷嵌段以及脲和氨基甲酸酯嵌段中至少之一的嵌段共聚物也称为硅氧烷-有机共聚物或链段硅氧烷-脲(氨基甲酸酯)共聚物，其是本领域众所周知的。典型地通过使聚硅氧烷例如胺官能的聚二甲基硅氧烷与二异氰酸酯以及胺和多元醇中的至少一个反应，制备这些硅氧烷-有机共聚物。聚硅氧烷具有本领域众所周知的性能。这些性能包括高的热、UV光和氧化稳定性、低的表面能、疏水性、高的透气性、增加的电性能和生物相容性。然而，由于约-123℃的低的玻璃化转变温度(Tg)，因此聚硅氧烷在室温下显示出差的机械性能。通过结合聚硅氧烷与脲和/或氨基甲酸酯嵌段，由其形成的硅氧烷-有机共聚物相对于单独的聚硅氧烷具有改进的机械性能。硅氧烷嵌段典型地分类为软链段(这是由于无机主链导致的)，和脲与氨基甲酸酯嵌段典型地被分类为硬链段(这是由于有机主链导致的)。在本发明的上下文中，术语“软和硬链段”通常涉及该链段的刚性和玻璃化转变温度。

[0007]为了进一步利用以上所述的硅氧烷-有机共聚物的性能，许多公司制造了组合物，例如压敏粘合剂。这些组合物典型地包括硅氧烷-有机共聚物和增粘树脂。增粘树脂典型地为有机硅树脂，例如MQ树脂，该树脂可包括与硅键合的氢、与硅键合的链烯基和硅醛基(silonal group)。然而，增粘树脂典型地保持对共聚物不反应，对于要求机械强度的应用来说，这可导致蠕变失效。

[0008]仍需要机会提供由聚硅氧烷、异氰酸酯组分和有机硅树脂制备的含硅氧烷的组合物。聚硅氧烷和有机硅树脂包括对异氰酸酯组分具有反应性的与碳键合的官能团，以制备含硅氧烷的组合物。还需要机会提供制备含硅氧烷的组合物的方法。

发明概述和优点

[0009]本发明提供含硅氧烷的组合物。该含硅氧烷的组合物包含第一组分和相对第一组分过量的异氰酸酯组分的反应产物，以形成异氰酸酯化的中间体。第一组分选自聚硅氧烷和有机硅树脂之一。第一组分包括选自羟基和胺基的与碳键合的官能团。异氰酸酯组分对第一组分中的与碳键合的官能团具有反应性。由于存在过量的异氰酸酯组分，因此异氰酸酯化的中间体包括多个异氰酸酯官能团。含硅氧烷的组合物包含第二组分的进一步的反应产物。第二组分选自聚硅氧烷和有机硅树脂中的另一个。第二组分包括对异氰酸酯化的中间体中的异氰酸酯官能团具有反应性的多个与碳键合的官能团用以制备含硅氧烷的组合物。

[0010]本发明进一步提供制备含硅氧烷的组合物的方法。对于该方法来说，提供第一组分，和第一组分中的与碳键合的官能团与所述过量的异氰酸酯基反应，形成异氰酸酯化的中间体。第二组分与异氰酸酯化的中间体中的至少一个异氰酸酯官能团反应，以制备含硅氧烷的组合物。