[发明专利]热固化硅酮剥离涂层的催化剂

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月2日提交的美国临时专利申请序列号61/566,122的优先权，其全部公开内容被引入本文中作为参考。

发明背景

1. 发明领域

本公开内容涉及硅酮剥离涂层(silicone release coating)技术的领域。特别是使用含有铋(铋(“Bi”)催化剂)的催化剂用于热固化硅酮剥离涂层。

2. 相关技术的描述

剥离涂层通常用于防止物体粘在一起。该简单陈述和功能涵盖涉及硅酮和非硅酮材料的广泛技术基础和大型全球工业。工业中极常见的剥离涂层使用通常基于以下反应的热固化：

在上述反应中，高分子量硅烷醇预聚物(例如分子量为约5 kg/mol的聚二甲基硅氧烷(PDMS)结构的α,ω-二羟基硅烷醇)与较低分子量硅烷(例如分子量为约2 kg/mol的硅烷)反应。硅烷的高官能度通过形成极大的3D聚合物网络，提供硅烷醇的交联以及涂层的所得物固化。反应在室温下缓慢进行，但是在催化剂存在下以及在升高的温度下显著加速。该反应为脱氢缩合，伴随有氢气逸出。

第一种热固化硅酮剥离涂层体系在二十世纪五十年代商品化，并使用锡基材料作为催化剂。自此以来，已经出现若干技术演进，包括二十世纪七十年代中的溶剂基铂(“Pt”)-催化的热固化体系，随后为无溶剂铂(“Pt”)-和铑(“Rh”)-催化的体系，辐射固化体系，和低温固化体系。应承认本领域中的术语可能有些混乱。当提及铂(“Pt”)催化的固化体系，或铂(“Pt”)催化剂时，该催化剂通常并非仅包含铂金属，作为替代，其通常表示使用含该金属的化合物。该术语将贯穿本公开内容使用，因此表明固化体系为金属(“Me”)-催化或存在金属(“Me”)催化剂的任何短语应认为表示该催化剂为含金属“Me”的化合物，而不必然是该金属本身。

尽管热固化溶剂基剥离涂层体系中有这些变化，但是锡(“Sn”)催化剂固化体系仍然大量应用于剥离涂层。在这些反应中，有机锡化合物，例如二乙酸二丁基锡，在水分存在下催化该反应。因为其固有性能，锡(“Sn”)-催化的缩合固化体系仍然广泛应用于本领域。首先，锡(“Sn”)-催化的缩合固化体系的速率在室温下缓慢，在高温下变得更快。进一步地，本领域中许多通常使用的制造体系具有锚定(anchorage)和贮存期需求，对此，锡(“Sn”)-催化的体系的缓慢固化时间是理想的。在某些情况下，低温固化经常是理想的，因为其减少能源成本并促进热敏膜基材的涂布。

其次，锡(“Sn”)-催化的硅酮剥离涂层体系更经济合算。锡(“Sn”)-催化的体系相对便宜，特别是与非常昂贵的铂(“Pt”)或铑(“Rh”)-催化的体系相比时。第三，锡(“Sn”)-催化的硅酮剥离涂层体系非常牢固。例如，锡(“Sn”)-催化的体系耐受基材抑制(substrate inhibition)，因此允许更广泛选择可能的基材。最后，锡(“Sn”)-催化的体系通常具有很小的粘合作用，这在涉及硅酮层压材料的应用中有价值。此外，剥离涂层通常是溶剂性体系，允许基材上的涂层薄至约100 nm。总之，锡(“Sn”)-催化的硅酮剥离涂层体系提供架构完善、可靠、低成本的涂层体系，其可以涂布到广泛选择的基材上。因为这一原因，锡(“Sn”)-催化的硅酮剥离涂层体系在本领域的许多领域中是优选的。

但是，尽管有这些优点，由于环境意识和法规限制，迫使人们摆脱锡(“Sn”)-催化的体系。虽然通过发展铂(“Pt”)-或铑(“Rh”)-催化的体系或无溶剂乳剂基和UV-固化技术，本领域中的一些技术已经适应这些新的环保意识和法规压力，但是这些系统都没有与锡(“Sn”)-催化的硅酮剥离涂层体系相同的固有优点。因此，这些替代体系通常不满足顾客对作用类似于锡(“Sn”)-催化的剥离涂层的催化剥离涂层的要求。此外，由于替代催化剂的成本增加等因素，这些体系对于本领域中的生产者和制造商而言不如锡(“Sn”)-催化的体系那样经济合算。

因为无溶剂乳剂基铂(“Pt”)-或铑(“Rh”)-催化的体系和UV-固化技术中的这些成本因素和性能差异，工业中非常需要一种经济合算且具有与锡(“Sn”)-催化的体系相同的性能特性的硅酮剥离涂层体系的催化剂。换句话说，需要一种替代催化剂，其可以用来替代硅酮剥离涂层体系中的包含锡化合物的催化剂，且仍然保留锡(“Sn”)-催化的体系的所有有利性能，而没有任何与锡(“Sn”)-催化的体系有关的毒性危害。

发明内容