[发明专利]包含改性硅石的组合物以及包含所述组合物的硅橡胶

说明书

本发明涉及一种方法，其中用α,ω-羟基封端的低聚二甲基硅氧烷对亲水性硅石进行表面改性。本发明还涉及所得到的改性硅石并且涉及包含所述改性硅石的硅橡胶。

存在用有机硅化合物对硅石的表面进行改性的许多已知方法。

DE-A-4419234公开了一种方法，其中将流态化的硅石在0℃至350℃温度下与有机二甲基硅氧烷剧烈混合，所述有机二甲基硅氧烷具有二甲基羟基甲硅烷氧基单元作为端基和1至200个二甲基甲硅烷氧基单元的平均数目。混合工序在1秒至24小时的停留时间期间进行。然后在1分钟至48小时的时间段内在0℃至400℃的温度下进行后处理。

EP-A-1302444公开了一种制备甲硅烷基化硅石的方法，其中硅石在单个容器中用可具有二甲基羟基甲硅烷氧基单元作为端基的有机二甲基硅氧烷产生。所述方法包括将硅石负载甲硅烷基化剂的步骤和使所述硅石与所述甲硅烷基化剂反应的步骤，并且包括纯化过程以从硅石中除去甲硅烷基化剂和辅助反应产物。优选将重力用于将硅石从第一步骤输送至第三步。涂覆过程在-30℃至250℃下进行，其中负载时间为1分钟至24小时。反应在40℃至400℃下进行，反应时间为5分钟至48小时。用于除去辅助反应产物的纯化过程在20℃至350℃的纯化温度下进行。

EP-A-1304361公开了一种产生甲硅烷基化硅石的方法，其中使硅石与具有二甲基羟基甲硅烷氧基单元作为端基的有机二甲基硅氧烷反应。反应可在一个步骤或在2或3个有顺序的步骤中实现。这意味着对应于有机二甲基硅氧烷的物理吸附的负载过程可在反应的上游实施，而纯化步骤可在反应下游实施。

优选3个顺序步骤，即负载、反应和纯化。为了避免甲硅烷基化硅石的氧化，包括负载、反应和纯化的步骤的整个反应必须在少于2.5体积％氧的气氛下进行。反应温度优选200℃至400℃，反应时间优选1分钟至24小时。如果存在在先的负载步骤，则负载温度优选是-30℃至350℃。如果存在后续的纯化步骤，则纯化温度优选是100℃至400℃。

WO2009/077437公开了一种方法，其中使硅石在氧化条件下与具有二甲基羟基甲硅烷氧基单元作为端基的有机二甲基硅氧烷反应。所述方法包括用有机二甲基硅氧烷涂覆硅石，反应和纯化硅石以除去过量涂覆的化合物和辅助产物。希望的是硅石的部分氧化。涂覆过程优选在低于400℃、优选-30℃至250℃温度下进行。停留时间优选是1分钟至24小时。反应优选在低于400℃、特别优选在150℃至350℃温度下进行。纯化过程优选在20℃至400℃温度下进行。WO2009/077437中所公开的硅石具有用T基团和D基团改性的表面。

表述T基团意指单烷基三甲硅烷氧基R-Si(O-)₃。T₁是R-Si(OR')₂-O-Si，T₂是R-Si(OR')(-O-Si)₂并且T₃是R-Si(-O-Si)₃，其中R可以是Si-C键合的烷基部分，R'可以是烷基或氢原子。

表述D基团意指二烷基二甲硅烷氧基(R-)₂Si(O-)₂。D₁是Si-O-Si(R₂)OH，D2是Si-O-SiR₂-OR’，D3是(Si-O)₂SiR₂并且D4是Si-O-SiR₂-O-SiR₂-O。

Q₂基团是(HO)₂Si-(O-Si)₂，Q₃基团是(HO)Si-(O-Si)₃并且Q₄基团是Si-(O-Si)₄。

在现有技术中提及的表面改性的硅石意图适用作硅橡胶中的补强填料。这种类型的硅石的适合性取决于在本质上它是否能够快速进入未交联硅酮组合物中，及是否能够实现交联的硅酮组合物的可接受的物理特性。满意的是通过被称为“冷混”的方法加入硅石，其中将硅石在室温下并入至未交联的硅橡胶中。通常原位进行表面改性方法。这意味着表面改性剂与硅橡胶和亲水性硅石混合在一起。因此亲水性硅石与表面改性剂在并入至硅橡胶期间反应。本领域的技术人员应意识到，只有在硅石表面的羟基与羟基硅氧烷的反应中形成的水被除去的情况下，使用短链羟基硅氧烷才得到良好品质的含硅石的硅橡胶。

因此，本发明的技术目的包括提供呈可有利地用于硅橡胶中的形式的硅石。