[发明专利]有机硅组合物及相关方法

说明书

技术领域

本发明提供了与聚合物泡沫有关的组合物、制品和方法。所述聚合物泡沫更具体地为有机硅泡沫，并任选地具有弹性体特性。

背景技术

有机硅为基于交替的硅和氧原子的链或网络的合成聚合物。还被称为聚合硅氧烷或聚硅氧烷，有机硅具有化学通式[R₂SiO]_n，其中R为有机基团如甲基、乙基或苯基。在化学上，这些材料具有无机硅-氧主链(…-Si-O-Si-O-Si-O-…)，有机侧基连接到硅原子。有机硅因其作为电气绝缘体、防水剂、橡胶和树脂的用途而广为人知。

泡沫可具有开孔微结构或闭孔微结构。开孔泡沫具有通常彼此相交的空隙，从而形成渗透过材料的路径。与闭孔泡沫相比，这些泡沫往往是柔软且可压缩的。开孔泡沫密度还通常比闭孔泡沫低并且在一定程度上较便宜，因为每单位体积需要较少的材料。另一方面，闭孔泡沫使用隔离开的空隙，所述空隙不彼此连通。因此，这些泡沫往往更坚实并且抗压缩。此外，气体和流体不能穿过闭孔泡沫，使得闭孔泡沫可用于其中不希望水的吸收的某些绝缘应用中。

可使用各种方法来制备发泡聚合物。一些方法涉及物理或化学发泡剂的使用。物理发泡剂通常为挥发性的液体，其可用来在基质中创造空隙，从而产生蜂窝状(或发泡)材料。常见的物理发泡剂包括氯氟烃、氢氯氟烃、烃和液体二氧化碳。化学发泡剂使用一种或多种产生气体的化学反应来使泡沫发泡。一种示例性的化学发泡剂为粉状氢化钛，其可用来通过在升高的温度下分解成钛和氢气而制备金属泡沫。其它发泡方法也已被引入实践中，包括机械起泡、可溶性填料的提取以及中空球和/或多孔颗粒的使用。

有机硅材料一般具有低导热性、低化学反应性、低毒性、良好的氧化稳定性和良好的热稳定性(即，它们的性质在宽的温度范围内不会显著改变)。这些性质使得它们在需要耐高温、低发烟和/或高的生物相容性的热-声、电绝缘和密封应用中特别有用。这些包括例如医疗应用及飞机、船舶和铁路系统中的运输应用。当与实心有机硅弹性体相比时，基于其降低的材料成本，有机硅泡沫还提供潜在的成本节约。

发明内容

使用发泡剂、起泡、填料和中空或多孔颗粒来在泡沫中创造空隙的潜在缺点之一在于可能向泡沫材料中引入杂质。在其中此类杂质可能导致不利的化学或生物反应的应用中，这可能成问题。这些方法中的一些面临的另一限制在于在使材料发泡的步骤和泡沫材料的聚合之间缺乏独立性。如果这些过程同时发生，则要获得期望的孔眼大小和/或获得合适的孔眼大小分布可能在技术上具有挑战性。

本文提供的发泡有机硅制品、组合物和方法使用水作为物理发泡剂。虽然水是挥发性的液体，但通常难以使用水作为发泡剂，因为其通常与有机聚合物不相容并且往往形成快速发生相分离的不稳定系统。令人惊奇的是，发现衍生自四烷氧基硅烷(Q-单元)和三甲基乙氧基硅烷(M-单元)的有机硅前体(称为“MQ”树脂)可有效地吸收显著量的水而获得稳定的MQ-水团簇。因为水可随后通过蒸发移除，故此MQ-水团簇可充当发泡剂来提供发泡有机硅结构。

在一个方面，提供了一种有机硅泡沫。所述有机硅泡沫包含：聚硅氧烷和硅酸盐树脂的交联有机硅网络，所述有机硅网络基本上不含任何化学发泡剂或其副产物；以及包埋在有机硅网络中以提供蜂窝状结构的多个空隙。

在另一个方面，提供了一种可聚合的有机硅组合物，其包含：由硅酸盐MQ树脂和一定量的分散在硅酸盐MQ树脂中的水构成的MQ-水团簇，所述量的范围为MQ-水团簇的总重量的约1％至约99％；和有机硅流体，其中所述MQ-水团簇和有机硅流体共同提供。

在另一个方面，提供了一种制备有机硅泡沫的方法，其包括：向硅酸盐MQ树脂中分散一定量的水以提供MQ-水团簇；向有机硅流体中分散稳定的MQ-水团簇以获得具有MQ-水团簇作为不连续相而有机硅流体作为连续相的有机硅逆乳液；以及通过放出MQ-水团簇中的水来使有机硅乳液发泡以提供蜂窝状结构。

附图说明

图1示出了一个示例性实施例中的树脂组分的化学结构。

图2为示出了用来制备本发明的一个示例性实施例的步骤的框图。

图3为示出了用来制备本发明的另一个示例性实施例的步骤的框图。

图4为示出了用来制备本发明的另一个示例性实施例的步骤的框图。

图5为使用图2的步骤制得的有机硅泡沫试样的显微图。

图6为图5中的有机硅泡沫在更高放大倍数下的显微图。

具体实施方式