TW202007730A - 組成物、形成自該組成物之經發泡聚矽氧彈性體、及形成方法 - Google Patents
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Abstract
揭示一種用於形成經發泡聚矽氧彈性體之組成物。該組成物包含：A)有機聚矽氧烷，其每分子具有至少兩個矽鍵結乙烯系不飽和基團；B)有機氫矽氧烷，其每分子具有至少兩個矽鍵結氫原子；C)矽氫化催化劑；D)化學發泡劑；及E)物理發泡劑。矽氫化催化劑C)係以催化有效量存在。化學發泡劑D)具有至少一個羥基(OH)基團，並且係以提供>0及>500百萬分點(ppm)之OH含量的量存在。物理發泡劑E)在暴露於大氣壓力及≥ 0℃之溫度的期間會經歷自液體至氣態之相變。發泡劑D)及發泡劑E)彼此不同。亦揭示一種經發泡聚矽氧彈性體，以及形成該組成物及經發泡聚矽氧彈性體之方法。
Description
本揭露關於用於形成經發泡聚矽氧彈性體之組成物，尤其是關於包含化學發泡劑及物理發泡劑之組合的組成物，關於形成自此等組成物之經發泡聚矽氧彈性體，並且關於製造此等組成物及經發泡聚矽氧彈性體之方法。在經發泡聚矽氧彈性體形成期間之氫氣產生會大幅降低，同時仍提供所欲之發泡體性質，諸如較低密度、較高熱阻等。
室溫硫化(Room temperature vulcanization, RTV)聚矽氧發泡體幾乎完全只使用聚矽氧氫化物與羥基官能組分之間的去氫縮合反應來化學發泡。具體而言，氫氣會經由Si-H與Si-OH基團之反應而產生，其會使RTV反應混合物發泡。
然而，在一些情況中，氫氣產生可能會由於可燃性疑慮而造成問題。例如，氫氣以在爆炸下限與上限（LEL (lower explosion limit)及UEL (upper explosion limit)）之間的濃度存在於可能有火花或高熱的環境中是危險的。
形成聚矽氧發泡體之替代發泡機制涉及施加熱以促進發泡。在一些情況下，加熱以使聚矽氧聚合物發泡並使其固化係非所欲的，並且RTV溶液係較佳的。此呈現了前述之危險可能性。雖然氫氣產生未必會造成問題，但習知發泡機制（諸如氫發泡之RTV聚矽氧發泡體）不具有某些應用所欲之物理性質。
鑑於前述，仍有機會提供用於形成經發泡聚矽氧彈性體之改良組成物。亦仍有機會提供改良之經發泡聚矽氧彈性體，以及形成此等組成物及發泡體之改良方法。
本揭露關於一種用於形成經發泡聚矽氧彈性體之組成物（在本文中稱為「組成物」）。該組成物包含：A)有機聚矽氧烷，其每分子具有至少兩個矽鍵結乙烯系不飽和基團；B)有機氫矽氧烷，其每分子具有至少兩個矽鍵結氫原子；C)矽氫化催化劑；D)化學發泡劑；及E)物理發泡劑。
矽氫化催化劑C)係以催化有效量存在。因此，組成物通常分類為矽氫化反應組成物，並且發泡體係經由至少組分A)與組分B)之矽氫化反應來固化。化學發泡劑D)具有至少一個羥基(OH)基團，並且係以提供>0及>500百萬分點(parts per million, ppm)之OH含量的量存在。物理發泡劑E)在暴露於大氣壓力及≥ 0℃之溫度的期間會經歷自液體至氣態之相變。發泡劑D)及發泡劑E)彼此不同。在固化期間，發泡劑D)及發泡劑E)會使組成物之反應混合物發泡以形成發泡體。
本揭露亦關於一種經發泡聚矽氧彈性體（本文中稱為「發泡體」、「經發泡彈性體」、或「彈性體」）。如上所述，發泡體包含組成物之反應產物。在各種實施例中，發泡體包含組分A)與組分B)之反應產物，其在組分C)、組分D)、及組分E)存在下形成。在進一步實施例中，反應產物亦包含至少一部分的組分D)。反應產物亦可於一或多種可選的添加劑存在下形成。此等添加劑（如有使用）可對組成物之其他成分具有惰性或反應性。
在本揭露之組成物中，且相對於仰賴氫氣以進行發泡之習知RTV聚矽氧組成物，用物理發泡劑E)將大多數（至所有）用於發泡之氫氣置換以形成本揭露之發泡體。因此，在許多實施例中，組分E)係以重量份計之主要發泡劑。在各種實施例中，組分E)係分類為液體發泡劑(liquid blowing agent, LBA)，其在發泡體形成或施用之溫度下會經歷相變。一般而言，組分D)係輔助或補充發泡劑。因此，在許多實施例中，組分D)係以重量份計之次要發泡劑。然而，發現納入組分D)會提供新的且非預期的結果。
具體而言，發現排除組成物之大多數（至所有）羥基官能組分（諸如一般用於RTV聚矽氧系統中者），並且在組分E)中摻合，會在室溫下生產出以具有所欲密度、孔隙大小、及孔隙大小分布之發泡體。然而，令人驚訝地發現，納入少量組分D)會顯著降低發泡體之密度，同時僅產生極少量的氫氣。據認為，發泡體密度顯著降低之效益遠超過氫氣產生的極少量（如果不是可忽略）增加。此更詳細描述於下，並且大致上繪示於圖1中。
如本文中所使用，用語「環境溫度(ambient temperature)」或「室溫(room temperature)」係指介於約20℃與約30℃之間的溫度。通常，室溫範圍在約20℃至約25℃。用語「環境壓力(ambient pressure)」或「大氣壓力(atmospheric pressure)」係指約101 kPa之壓力。
本文中所提及之所有黏度測量係在25℃下測量，除非另有指明。黏度可經由所屬技術領域中已瞭解之方法來判定。下列縮寫在本文中具有這些意義：「Me」意指甲基，「Et」意指乙基，「Pr」意指丙基，「Bu」意指丁基，「g」意指克，且「ppm」意指百萬分點。
「烴基(hydrocarbyl)」意指可經取代或未經取代之單價烴基。烴基之具體實例包括烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基等。
「烷基」意指一非環狀、支鏈或非支鏈、飽和單價烴基團。烷基之實例包括但不限於Me、Et、Pr（例如，異Pr及/或正Pr）、Bu（例如，異Bu、正Bu、三級Bu、及/或二級Bu）、戊基（例如，異戊基、新戊基、及/或三級戊基）、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、及十二基，以及6至12個碳原子之支鏈飽和單價烴基。烷基可具有1至30、替代地1至24、替代地1至20、替代地1至12、替代地1至10、及替代地1至6個碳原子。
「烯基(alkenyl)」意指具有一或多個碳-碳雙鍵之非環狀、支鏈或非支鏈的單價烴基。烯基之實例係但不限於乙烯基、烯丙基、甲基烯丙基、丙烯基、及己烯基。烯基可具有2至30、替代地2至24、替代地2至20、替代地2至12、替代地2至10、及替代地2至6個碳原子。
「炔基(alkynyl)」意指具有一或多個碳-碳三鍵之非環狀、支鏈或非支鏈的單價烴基。炔基之實例係但不限於乙炔基、丙炔基、及丁炔基。炔基可具有2至30、替代地2至24、替代地2至20、替代地2至12、替代地2至10、替代地2至6個碳原子。
「芳基(aryl)」意指環狀、完全不飽和的烴基。芳基之實例包括但不限於環戊二烯基、苯基、蒽基及萘基。單環芳基可具有5至9、替代地6至7、及替代地5至6個碳原子。多環芳基可具有10至17、替代地10至14、及替代地12至14個碳原子。
「芳烷基(aralkyl)」意指具有側接及/或末端芳基之烷基或具有側接烷基的芳基。例示性芳烷基包括甲苯基、二甲苯基、
基(mesityl)、苄基、苯基乙基、苯基丙基、及苯基丁基。
「伸烯基(alkenylene)」意指具有一或多個碳-碳雙鍵之非環狀、支鏈或非支鏈的二價烴基。「伸烷基(alkylene)」意指非環狀、支鏈或非支鏈的飽和二價烴基。「伸炔基(alkynylene)」意指具有一或多個碳-碳三鍵之非環狀、支鏈或非支鏈的二價烴基。「伸芳基(arylene)」意指環狀、完全不飽和的二價烴基。
「碳環(carbocycle)」及「碳環的(carbocyclic)」各自意指烴環。碳環可為單環或可為稠合、橋接或螺接多環。單環碳環可具有3至9、替代地4至7、及替代地5至6個碳原子。多環碳環可具有7至17、替代地7至14、及替代地9至10個碳原子。碳環可為飽和或部分不飽和。
「環烷基(cycloalkyl)」意指飽和碳環。單環環烷基之例子有環丁基、環戊基以及環己基。「伸環烷基(cycloalkylene)」意指二價飽和碳環。
除非另有指明，如關於另一個基團（例如，烴基）所使用之用語「經取代(substituted)」意指烴基中之一或多個氫原子已經另一個取代基所置換。此等取代基之實例包括例如鹵素原子，諸如氯、氟、溴、及碘；含鹵素原子基團，諸如氯甲基、全氟丁基、三氟乙基、及九氟己基；氧原子；含氧原子基團，諸如(甲基)丙烯酸及羧基；氮原子；含氮原子基團，諸如胺、胺基官能基、醯胺基官能基、及氰基官能基；硫原子；及含硫原子基團，諸如巰基。
M、D、T及Q單元通常表示為Ru
SiO(4–u)/2
，其中u針對M、D、T、及Q分別係3、2、1、及0，並且R係經獨立地選擇之烴基。M、D、T、Q代表共價鍵結至矽原子之一個(M
ono)、二個(D
i)、三(T
ri)、或四個(Q
uad)氧原子，該矽原子係鍵聯至分子結構之其餘部分中。
組分A)
組分A)每分子包括至少兩個脂族不飽和基團，其可替代地稱為乙烯系不飽和(ethylenic unsaturation)。組分A)沒有限制，並且可係具有至少兩個脂族不飽和基團之任何不飽和化合物。在各種實施例中，組分A)每分子具有至少三個矽鍵結乙烯系不飽和基團。在某些實施例中，組分A)包含矽氧烷。在其他實施例中，組分A)包含聚矽氧有機混成物，或有機矽化合物。組分A)之各種實施例及實例係描述於下。
組分A)之脂族不飽和基團可位於組分A)中的末端位置、側接位置、或同時位於兩者中。例如，脂族不飽和基團可係烯基及/或炔基。烯基之實例係但不限於乙烯基、烯丙基、丙烯基、及己烯基。炔基之實例係但不限於乙炔基、丙炔基、及丁炔基。
在某些實施例中，組分A)包含具有下列平均式之有機聚矽氧烷：
R5 f
SiO(4-f)/2
其中各R5
係經獨立地選擇之經取代或未經取代烴基，限制條件是在各分子中，至少兩個R5
係脂族不飽和基團，並且其中f係經選擇以使得0 > f ≤ 3.2。
以上針對有機聚矽氧烷之平均式替代地可寫成(R5 3
SiO1/2
)w
(R5 2
SiO2/2
)x
(R5
SiO3/2
)y
(SiO4/2
)z
，其中R5
及其限制條件係定義於上，且w、x、y、及z獨立地係≥0至≤1，限制條件是w+x+y+z=1。所屬技術領域中具有通常知識者瞭解此等M、D、T、和Q單元及其莫耳分率會如何影響以上平均式中之下標f。T及Q單元（由下標y及z所標示）一般係存在於聚矽氧樹脂中，而D單元（由下標x所標示）一般係存在於聚矽氧聚合物中（且亦可存在於聚矽氧樹脂中）。
各R5
係經獨立地選擇（如以上所介紹）並且可係直鏈的、支鏈的、環狀的、或其組合。環狀烴基涵蓋芳基以及飽和或非共軛環狀基團。芳基可係單環或多環的。直鏈及支鏈烴基可獨立地係飽和或不飽和的。直鏈烴基與環狀烴基之組合的一個實例係芳烷基(aralkyl)。經取代及未經取代烴基之實例係以上關於R所介紹者。脂族不飽和基團之實例亦介紹於上。
在某些實施例中，有機聚矽氧烷係實質上直鏈的，替代地係直鏈的。在這些實施例中，實質上直鏈的有機聚矽氧烷可具有下列平均式：
R5 f '
SiO(4-f ' )/2
其中各R5
及其限制條件係定義於上，且其中f’係經選擇以使得1.9 ≤ f’ ≤ 2.2。
在這些實施例中，在25℃之溫度下，實質上直鏈的有機聚矽氧烷一般係可流動液體或呈未經固化橡膠之形式。大致上，實質上直鏈的有機聚矽氧烷在25℃下具有10至30,000,000 mPa·s、替代地10至10,000,000 mPa·s、替代地100至1,000,000 mPa·s、替代地100至100,000 mPa·s之黏度。黏度可在25℃下經由Brookfield LV DV-E黏度計所測量，如所屬技術領域中所瞭解。
在有機聚矽氧烷係實質上直鏈的或直鏈的之具體實施例中，有機聚矽氧烷可具有下列平均式：
(R5 3
SiO1/2
)mʹ
(R5 2
SiO2/2
)nʹ
(R5
SiO3/2
)o
其中各R5
係獨立地經選擇且定義於上（包括限制條件是在各分子中，至少兩個R5
基團係脂族不飽和基團），並且m'≥2，n'≥2，且o≥0。在具體實施例中，m'係2至10、替代地2至8、替代地2至6。在這些或其他實施例中，nʹ係2至1,000、替代地2至500、替代地2至200。在這些或其他實施例中，o係0至500、替代地0至200、替代地0至100。
當有機聚矽氧烷係實質上直鏈的（替代地係直鏈的）時，矽鍵結脂族不飽和基團可位於側接位置、末端位置、或同時位於側接及末端位置。作為具有側接矽鍵結脂族不飽和基團之有機聚矽氧烷的具體實例，有機聚矽氧烷可具有下列平均式：
(CH3
)3
SiO[(CH3
)2
SiO]n'
[(CH3
)ViSiO]m'
Si(CH3
)3
其中n'及m'係定義於上，並且Vi表示乙烯基。關於此平均式，所屬技術領域中具有通常知識者知道任何甲基可經乙烯基或經取代或未經取代羥基所置換，並且任何乙烯基可經任何乙烯系不飽和基團所置換，只要每分子有至少兩個脂族不飽和基團存在。替代地，作為具有末端矽鍵結脂族不飽和基團之有機聚矽氧烷的具體實例，有機聚矽氧烷可具有下列平均式：
Vi(CH3
)2
SiO[(CH3
)2
SiO]n'
Si(CH3
)2
Vi
其中n'及Vi係定義於上。以矽鍵結乙烯基封端之二甲基聚矽氧烷可單獨使用或與以上所揭示之二甲基、甲基-乙烯基聚矽氧烷組合使用。關於此平均式，所屬技術領域中具有通常知識者知道任何甲基可經乙烯基或經取代或未經取代羥基所置換，並且任何乙烯基可經任何乙烯系不飽和基團所置換，只要每分子有至少兩個脂族不飽和基團存在。因為至少兩個矽鍵結脂族不飽和基團可同時位於側接及末端位置，組分A)可具有下列平均式：
Vi(CH3
)2
SiO[(CH3
)2
SiO]n'
[(CH3
)ViSiO]m'
SiVi(CH3
)2
其中n'、m'、及Vi係定義於上。
實質上直鏈的有機聚矽氧烷之實例可係在兩個分子末端以二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷、在兩個分子末端以二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基苯基聚矽氧烷、在兩個分子末端以二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基苯基矽氧烷與二甲基矽氧烷的共聚物、在兩個分子末端以二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基乙烯基矽氧烷與甲基苯基矽氧烷的共聚物、在兩個分子末端以二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基乙烯基矽氧烷與二苯基矽氧烷的共聚物、在兩個分子末端以二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基乙烯基矽氧烷、甲基苯基矽氧烷、與二甲基矽氧烷的共聚物、在兩個分子末端以三甲基矽氧基封端之甲基乙烯基矽氧烷與甲基苯基矽氧烷的共聚物、在兩個分子末端以三甲基矽氧基封端之甲基乙烯基矽氧烷與二苯基矽氧烷的共聚物、及在兩個分子末端以三甲基矽氧基封端之甲基乙烯基矽氧烷、甲基苯基矽氧烷、與二甲基矽氧烷的共聚物。
在這些或其他實施例中，組分A)可係樹脂質有機聚矽氧烷。在這些實施例中，樹脂質有機聚矽氧烷可具有下列平均式：
R5 f''
SiO(4-f'')/2
其中各R及其限制條件係定義於上，並且其中f''係經選擇以使得0.5 ≤ f'' ≤ 1.7。
樹脂質有機聚矽氧烷具有支鏈或三維網狀分子結構。在25℃下，樹脂質有機聚矽氧烷可呈液體或呈固體形式，可選地分散於載劑中，該載劑可將樹脂質有機聚矽氧烷溶解及/或分散於其中。
在具體實施例中，樹脂質有機聚矽氧烷之實例可係僅包含T單元的有機聚矽氧烷、包含T單元與其他矽氧基單元（例如，M、D及/或Q矽氧基單元）之組合的有機聚矽氧烷、或包含Q單元與其他矽氧基單元（亦即，M、D、及/或T矽氧基單元）之組合的有機聚矽氧烷。一般而言，樹脂質有機聚矽氧烷包含T單元及/或Q單元。樹脂質有機聚矽氧烷之具體實例係乙烯基封端之矽倍半氧烷。
有機聚矽氧烷可包含不同有機聚矽氧烷（包括不同結構者）之組合或混合物。在某些實施例中，組分A)包含一或多種直鏈有機聚矽氧烷作為主要組分。
組分B)
組分B)每分子包括至少兩個矽鍵結氫原子。在各種實施例中，組分B)每分子具有至少三個矽鍵結氫原子。組分B)可係直鏈的、支鏈的、環狀的、樹脂質的、或具有此等結構之組合。在非環狀聚矽烷及聚矽氧烷中，矽鍵結氫原子可位於末端、側接位置、或同時位於末端及側接位置。環矽烷及環矽氧烷一般具有3至12個矽原子、替代地3至10個矽原子、替代地3至4個矽原子。
在某些實施例中，組分B)具有式R8 4-s
SiHs
，其中R8
係經獨立地選擇且可係任何矽鍵結基團，並且s係經選擇以使得1 ≤ s ≤ 4。一般而言，s係1、2、或3，替代地係1或2。各R8
一般獨立地係經取代或未經取代之烴基。然而，R8
可係任何矽鍵結基團，只要組分B)仍能夠經由其矽鍵結氫原子來進行矽氫化。例如，R8
可係鹵素。當組分B)係矽烷化合物時，組分B)可係單矽烷、二矽烷、三矽烷、或聚矽烷。
在這些或其他實施例中，組分B)可係式：Hg '
R9 3-g '
Si-R10
-SiR9 2
H之有機矽化合物，其中各R9
係經獨立地選擇之經取代或未經取代烴基，gʹ係0或1，且R10
係二價鍵聯基。R10
可係矽氧烷鏈（包括例如-R9 2
SiO-、-R9
HSiO-、及/或-H2
SiO- D矽氧基單元）或可係二價烴基。一般而言，二價烴基不含脂族不飽和。二價烴基可係直鏈的、環狀的、支鏈的、芳族的等，或可具有此類結構之組合。
在這些或其他實施例中，組分B)包含有機氫矽氧烷，其可係二矽氧烷、三矽氧烷、或聚矽氧烷。適合用於作為組分B之有機氫矽氧烷的實例包括但不限於具有下列式之矽氧烷：PhSi(OSiMe2
H)3
、Si(OSiMe2
H)4
、MeSi(OSiMe2
H)3
、及Ph2
Si(OSiMe2
H)2
，其中Me係甲基，且Ph係苯基。適用於組分B)之目的之有機氫矽氧烷的額外實例包括1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,1,3,3-四苯基二矽氧烷、苯基參(二甲基矽氧基)矽烷、1,3,5-三甲基環三矽氧烷、三甲基矽氧基封端之聚(甲基氫矽氧烷)、三甲基矽氧基封端之聚(二甲基矽氧烷/甲基氫矽氧烷)、及二甲基氫矽氧基封端之聚(甲基氫矽氧烷)。
當組分B)包含有機氫矽氧烷時，組分B)可包含M、D、T及/或Q矽氧基單元之任何組合，只要組分B)包括至少兩個矽鍵結氫原子。這些矽氧基單元可用各種方式來組合，以形成環狀、直鏈、支鏈及/或樹脂質（三維網狀）結構。組分B)可係單體的、聚合的、寡聚的、直鏈的、支鏈的、環狀的、及/或樹脂質的，視M、D、T、及/或Q單元之選擇而定。
因為組分B)包括至少兩個矽鍵結氫原子（參照以上闡述之矽氧基單元），故組分B)可包含任何包括矽鍵結氫原子之下列矽氧基單元，可選地與不包括任何矽鍵結氫原子之矽氧基單元結合：(R9 2
HSiO1/2
)、(R9
H2
SiO1/2
)、(H3
SiO1/2
)、(R9
HSiO2/2
)、(H2
SiO2/2
)、及/或(HSiO3/2
)，其中R9
係經獨立地選擇且定義於上。
在具體實施例中，例如當組分B)係直鏈的時，組分B)可具有下列平均式：
(R11 3
SiO1/2
)e ''
(R9 2
SiO2/2
)fʹ ''
(R9
HSiO2/2
)g ''
，
其中各R11
獨立地係氫或R9
，各R9
獨立地係經獨立地選擇且定義於上，並且e''≥2，f'''≥0，且g''≥2。在具體實施例中，e''係2至10、替代地2至8、替代地2至6。在這些或其他實施例中，f'''係0至1,000、替代地1至500、替代地1至200。在這些或其他實施例中，g''係2至500、替代地2至200、替代地2至100。
在一個實施例中，組分B)係直鏈的且包括二或更多個側接矽鍵結氫原子。在這些實施例中，組分B)可係具有下列平均式之二甲基，甲基-氫聚矽氧烷；
(CH3
)3
SiO[(CH3
)2
SiO]f '''
[(CH3
)HSiO]g ''
Si(CH3
)3
其中f'''及g''係定義於上。
在這些或其他實施例中，組分B)係直鏈的且包括末端矽鍵結氫原子。在這些實施例中，組分B)可係具有下列平均式之SiH末端二甲基聚矽氧烷：
H(CH3
)2
SiO[(CH3
)2
SiO]f '''
Si(CH3
)2
H
其中f'''係如上所定義。SiH末端二甲基聚矽氧烷可單獨使用或與以上所揭示之二甲基、甲基-氫聚矽氧烷組合使用。此外，SiH末端二甲基聚矽氧烷可具有一個三甲基矽氧基末端，使得SiH末端二甲基聚矽氧烷可僅具有一個矽鍵結氫原子。替代地再者，組分B)可同時包括側接及末端矽鍵結氫原子。
在這些實施例中，在25℃之溫度下，實質上直鏈的有機氫聚矽氧烷一般係可流動液體或呈未經固化橡膠之形式。一般而言，實質上直鏈的有機氫聚矽氧烷在25℃下具有10至30,000,000 mPa·s、替代地10至10,000,000 mPa·s、替代地100至1,000,000 mPa·s、替代地100至100,000 mPa·s之黏度。黏度可在25℃下經由Brookfield LV DV-E黏度計所測量，如所屬技術領域中所瞭解。
在某些實施例中，組分B)可具有下列平均式其中之一者：
(R11 3
SiO1/2
)e ''
(R9 2
SiO2/2
)f '''
(R9
HSiO2/2
)g ''
(R9
SiO3/2
)h
、
(R11 3
SiO1/2
)e ''
(R9 2
SiO2/2
)f '''
(R9
HSiO2/2
)g
(SiO4/2
)i
、
(R11 3
SiO1/2
)e ''
(R9 2
SiO2/2
)f '''
(R9
HSiO2/2
)g ''
(R9
SiO3/2
)h
(SiO4/2
)i
，
其中各R11
及R9
係經獨立地選擇且定義於上，e''、f'''、及g''係定義於上，並且h≥0，且i係≥0。
當組分B)包括T矽氧基單元（由下標h所指示）及/或Q矽氧基單元（由下標i所指示）時，以上針對組分B)的平均式中之一些係樹脂質的。當組分B)係樹脂質的時，組分B)一般係包括T矽氧基單元及/或Q矽氧基單元之共聚物，並與M矽氧基單元及/或D矽氧基單元組合。例如，有機氫聚矽氧烷樹脂可係DT樹脂、MT樹脂、MDT樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂、MDTQ樹脂、DQ樹脂、MQ樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂、或MDQ樹脂。
在組分B)係樹脂質的，或包含有機聚矽氧烷樹脂之各種實施例中，組分B)一般具有下式：
(R12 3
SiO1/2
)j'
(R12 2
SiO2/2
)k'
(R12
SiO3/2
)l'
(SiO4/2
)m''
其中各R12
獨立地係H或經取代或未經取代烴基，限制條件是在一個分子中，至少一個R12
係H；並且其中0≤j'≤1；0≤k'≤1；0≤l'≤1；且0≤m''≤1；限制條件是j'+k'+l'+m''=1。
在某些實施例中，組分B)可包含烷基氫環矽氧烷或烷基氫二烷基環矽氧烷共聚物，通常由式(R12 2
SiO)r '
(R12
HSiO)sʹ
所代表，其中R12
係經獨立地選擇且定義於上，並且其中rʹ係0至7之整數且sʹ係3至10之整數。此類合適有機氫矽氧烷之具體實例包括(OSiMeH)4
、(OSiMeH)3
(OSiMeC6
H13
)、(OSiMeH)2
(OSiMeC6
H13
)2
、及(OSiMeH)(OSiMeC6
H13
)3
，其中Me代表甲基(—CH3
)。組分B)可係單一氫化矽化合物或包含二或更多種不同氫化矽化合物之組合。
組成物包含組分A)及組分B)之數量或比率可所有變化，視組成物及形成自其之發泡體的所欲特性而定。在各種實施例中，組成物包含之組分A)及組分B)量所提供的矽鍵結氫原子對脂族不飽和基團之莫耳比率係0.3至5、替代地0.6至3。
組分C)
矽氫化（或加成）反應（例如，在Si-H與乙烯系不飽和基團之間）會於矽氫化催化劑（下文稱為「催化劑」）存在下發生。催化劑可係所屬技術領域中習知的。例如，催化劑可係含鉑族金屬催化劑。所謂「鉑族(platinum group)」，其意指釕、銠、鈀、鋨、銥、及鉑，以及其錯合物。可用於本文中之催化劑的非限制性實例係描述於美國專利第3,159,601號；第3,220,972號；第3,296,291號；第3,419,593號；第3,516,946號；第3,715,334號；第3,814,730號；第3,923,705號；第3,928,629號；第3,989,668號；第5,036,117號；第5,175,325號；及第6,605,734號；關於其等所揭示之催化劑，其等之各者係以引用方式併入本文中。
催化劑可係鉑金屬、沉積於載體（諸如矽膠或粉狀炭）上之鉑金屬、或鉑族金屬之化合物或錯合物。典型催化劑包括氯鉑酸（可呈六水合物形式或無水形式），及/或含鉑催化劑，其係藉由包含使氯鉑酸與脂族不飽和有機矽化合物（諸如二乙烯基四甲基二矽氧烷，或烯烴-鉑-矽基錯合物）反應之方法來製備，如美國專利第6,605,734號中所述。實例係：(COD)Pt(SiMeCl2
)2
，其中「COD」係1,5-環癸二烯。這些烯烴-鉑-矽基錯合物可例如藉由將0.015莫耳(COD)PtCl2
與0.045莫耳COD及0.0612莫耳HMeSiCl2
混合來製備。
一種合適鉑催化劑類型係卡斯特(Karstedt)催化劑，其係描述於Karstedt的美國專利第3,715,334號及第3,814,730號中。卡斯特催化劑係鉑二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物，其一般含有約1 wt.%的鉑在溶劑（諸如甲苯）中。另一種合適的鉑催化劑類型係氯鉑酸與含末端脂族不飽和之有機矽化合物的反應產物（描述於美國專利第3,419,593號中）。
催化劑係以催化量（亦即足以在所欲條件下促成其反應或固化的量）存在於組成物中。所使用之催化劑含量可有所變化以制定反應速率及固化動力學。催化劑之催化量可大於0.01 ppm，並且可大於1,000 ppm（例如，至多10,000 ppm或更多）。在某些實施例中，催化劑之催化量小於5,000 ppm、替代地小於2,000 ppm、及替代地小於1,000 ppm（但在任何情況下均大於0 ppm）。在具體實施例中，以可固化組成物之重量計，催化劑之催化量可在0.01至1,000 ppm、替代地0.01至100 ppm、及替代地0.01至50 ppm的金屬之範圍內。該等範圍可僅關於催化劑內之金屬含量或關於整體催化劑（包括其配位基）。在某些實施例中，這些範圍僅關於催化劑內之金屬含量。可添加的催化劑為單一種物種或為二或更多個不同物種之混合物。
組分D)
在各種實施例中，化學發泡劑具有至少一個OH基團、替代地至少兩個OH基團、及替代地三或更多個OH基團。在某些實施例中，化學發泡劑具有一或兩個OH基團、及替代地一個OH基團。OH基團可與組分B)之Si-H基團反應，從而產生氫氣，其可用於降低發泡體之密度。
在各種實施例中，化學發泡劑係選自低分子量醇之群組。低分子量醇之實例包括但不限於甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、及類似者。在某些實施例中，化學發泡劑包含苄醇。這些及其他合適的醇可選自具有1至12個碳原子之有機醇的群組。
在某些實施例中，化學發泡劑係以提供約0.01至約250 ppm、替代地約0.1至約200 ppm、替代地約1至約150 ppm、替代地約10至約100 ppm、替代地約25至約75 ppm、及替代地約25至約50 ppm之OH含量的量存在。此等量可用於降低發泡體之密度，同時不產生過量的氫氣（當此產生會造成疑慮時）。更高量的化學發泡劑可用於氫氣產生造成較少疑慮或不造成疑慮之應用中。
在各種實施例中，化學發泡劑係二醇。合適二醇之實例包括但不限於：甲二醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、雙酚A、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,2-己二醇、三乙二醇、三丙二醇新戊二醇、及其組合。在某些實施例中，二醇具有下列通式：HO-R7
-OH。在這些實施例中，R7
係選自烷基、環烷基、烷基環烷基、芳族、及烷基芳族二自由基。此等二自由基通常具有至多50、至多40、至多30、至多20、或至多10個碳原子、或介於1與50之間的任何數目碳原子。構成二醇主鏈之碳鏈可係直鏈的或支鏈的。在某些實施例中，二醇在其主鏈中可具有醚鍵聯、硫鍵聯、或胺鍵聯。在具體實施例中，R7
係具有1至10、2至9、3至8、4至7、5、或6個碳原子之伸烴基。在其他實施例中，化學發泡劑係三元醇。
在各種實施例中，化學發泡劑係選自低沸點醇之群組。此等醇通常具有低於約120℃之沸點。醇可係或可不係無水的，但無水者（以醇之重量計含有小於1 wt.%水）通常係較佳的。其他合適發泡劑係描述於US4550125、US6476080、及US20140024731中，其等係以引用方式併入本文中。
在其他實施例中，化學發泡劑係選自Si-OH聚合物之群組。在某些實施例中，化學發泡劑係選自由有機矽烷及具有至少一個矽醇(Si-OH)基團之有機矽氧烷所組成之群組。此等化合物可具有類似於以上針對組分A)及組分B)所述者之結構。合適的OH官能化合物之實例包括二烷基矽氧烷，諸如OH封端之二甲基矽氧烷。此等矽氧烷可具有相對低黏度，諸如約10至約5,000、約10至約2,500、約10至約1,000、約10至約500、或約10至約100 mPa•s.。在某些實施例中，此類Si-OH聚合物係組分A)或組分B)中之一者的殘基。
在各種實施例中，組成物實質上不含組分D)以外之OH官能組分，其在經發泡聚矽氧彈性體形成期間會促進氫氣釋放。所謂實質上不含，其通常意指組成物包括>5、>4、>3、>2、>1、接近0、或0 wt.%的此等OH官能組分。
組分E)
一般而言，物理發泡劑係導致發泡體形成之氣體的主要來源。化學發泡劑通常係導致發泡體進一步形成之氣體（氫）的次要來源。在許多實施例中，組分A)與組分B)之間的反應基本上不會導致產生導致發泡體或有助於發泡體形成之氣體。
在各種實施例中，物理發泡劑在暴露於大氣壓力及≥ 10℃、替代地≥ 20℃、替代地≥ 30℃、替代地≥ 40℃、替代地≥ 50℃、替代地≥ 60℃、替代地≥ 70℃、替代地≥ 80℃、替代地≥ 90℃、替代地≥ 100℃之溫度的期間會經歷自液態至氣態之相變。沸點溫度通常取決於物理發泡劑之特定類型。
所採用之物理發泡劑量可視所欲結果而有所變化。例如，物理發泡劑之量可有所變化以制定最終發泡體密度及發泡體隆起曲線。
有用之物理發泡劑包括烴類（諸如戊烷、己烷、鹵化（更尤其是氯化及/或氟化）烴（例如，二氯甲烷、氯仿、三氯乙烷、氯氟碳化物、氫氯氟碳化物(HCFC)））、醚類、酮類、及酯類（例如，甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、或乙酸乙酯），呈液體形式或作為氣體在空氣、氮氣或二氧化碳中。在某些實施例中，物理發泡劑包含選自由丙烷、丁烷、異丁烷、異丁烯、異戊烷、二甲基醚、或其混合物所組成之群組的化合物。在許多實施例中，發泡劑包含惰性的化合物。這些及其他合適的物理發泡劑係描述於US5283003A、US6476080B2、US6599946B2、EP3135304A1、及WO2018095760A1中，其等係以引用方式併入本文中。
在各種實施例中，物理發泡劑包含氫氟碳化物(HFC)。「氫氟碳化合物(hydrofluorocarbon)」及「HFC」係可互換之用語並且指含有氫、碳、及氟之有機化合物。化合物實質上不含氟以外之鹵素。
合適的HFC之實例包括脂族化合物，諸如1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)、1,1,1,3,3-五氟丁烷(HFC-365mfc)、1-氟丁烷、九氟環戊烷、全氟-2-甲基丁烷、1-氟己烷、全氟-2,3-二甲基丁烷、全氟-1,2-二甲基環丁烷、全氟己烷、全氟異己烷、全氟環己烷、全氟庚烷、全氟乙基環己烷、全氟-1,3-二甲基環己烷、及全氟辛烷；以及芳族化合物，諸如氟苯、1,2-二氟苯；1,4-二氟苯、1,3-二氟苯；1,3,5-三氟苯；1,2,4,5-四氟苯、1,2,3,5-四氟苯、1,2,3,4-四氟苯、五氟苯、六氟苯、及1-氟-3-(三氟甲基)苯。在某些實施例中，HFC-365mfc及HFC-245fa由於其等之可用性提高且易於使用而係較佳的，並且HFC-365mfc具有比HFC-245fa高之沸點，而可用於某些應用中。例如，具有高於30℃之沸點的HFC（諸如HFC-365mfc）可係所欲的，因為其等在發泡體處理期間不需要液化。在具體實施例中，組分E)包含1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)。
可選的添加劑
組成物可選地可進一步包含額外成分或組分（或「添加劑」），尤其是如果成分或組分不會防止組成物固化及/或發泡。額外成分之實例包括但不限於界面活性劑；載劑媒劑或溶劑；穩定劑；助黏劑；著色劑，包括染料及顏料；抗氧化劑；載劑媒劑；熱穩定劑；阻燃劑；觸變劑；流動控制添加劑；抑制劑；填料，包括延伸及強化填料；及交聯劑。這些及其他合適的添加劑係描述於US4026845、WO2014099132、WO2018024858、WO2018024859、及WO2018063849中，其等係以引用方式併入本文中。
添加劑之一或多者可存在為組成物之任何合適重量百分比(wt.%)，諸如組成物之約0.1 wt.%至約15 wt.%、約0.5 wt.%至約5 wt.%、或約0.1 wt.%或更少、約1 wt.%、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、或約15 wt.%或更多。所屬技術領域中具有通常知識者可輕易決定合適量的添加劑，例如，取決於添加劑之類型及所欲結果。某些可選的添加劑係更詳細描述於下。
合適載劑媒劑包括聚矽氧（直鏈的及環狀的兩者）、有機油、有機溶劑、及彼等之混合物。溶劑之具體實例可見於美國專利第6,200,581號，其為此目的特以引用方式併入本文中。
載劑媒劑亦可係在25℃下具有在1至1,000 mm2
/sec之範圍內的黏度之低黏度有機聚矽氧烷或揮發性甲基矽氧烷或揮發性乙基矽氧烷或揮發性甲基乙基矽氧烷，諸如六甲基環三矽氧烷、八甲基環四矽氧烷、十甲基環五矽氧烷、十二甲基環六矽氧烷、八甲基三矽氧烷、十甲基四矽氧烷、十二甲基五矽氧烷、十四甲基六矽氧烷、十六甲基七矽氧烷、七甲基-3-{(三甲基矽基)氧基)}三矽氧烷、六甲基-3,3,雙{(三甲基矽基)氧基}三矽氧烷、五甲基{(三甲基矽基)氧基}環三矽氧烷，以及聚二甲基矽氧烷、聚乙基矽氧烷、聚甲基乙基矽氧烷、聚甲基苯基矽氧烷、聚二苯基矽氧烷、辛醯基甲基矽氧烷(caprylyl methicone)、及任何其混合物。
合適的界面活性劑（或「發泡助劑」）包括聚矽氧聚醚、氧化乙烯聚合物、氧化丙烯聚合物、氧化乙烯與氧化丙烯之共聚物、其他非離子界面活性劑、及其組合。進一步合適的界面活性劑可包含非離子界面活性劑、陽離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、兩性界面活性劑、或此等界面活性劑之混合物。
在各種實施例中，組成物包含氟碳化物界面活性劑或氟化界面活性劑。氟化界面活性劑可為所屬技術領域中已知在碳上含有氟原子且亦係界面活性劑的任何這些化合物。這些氟化界面活性劑可係有機的或含矽的。例如，氟化有機界面活性劑可係全氟化聚醚，諸如具有下式之重複單元者：
或
及具有此等單元之混合物。
含矽之氟化界面活性劑可係矽氧烷，例如，其含有具有氟鍵結至其之有機基團，諸如具有下列式之重複單元的矽氧烷：
或
。
在各種實施例中，將氟化界面活性劑添加至組成物會降低經固化發泡體密度。一般而言，增加組成物中氟化界面活性劑的量會降低發泡體的密度。這對於緩慢固化系統尤其如此，其中界面活性劑在網絡形成及固化時會使氣泡穩定化。
在各種實施例中，組成物進一步包含有機聚矽氧烷樹脂（「樹脂」）。合適的樹脂係如上所述。在某些實施例中，樹脂包含MQ樹脂。樹脂可用於使發泡體穩定化。
合適的顏料在所屬技術領域中係已瞭解的。在各種實施例中，組成物進一步包含碳黑，例如乙炔黑。
組成物可包括一或多種填料。填料可係一或多種強化填料、非強化填料、或其混合物。細粒的強化填料的實例包括高表面積發煙二氧化矽及沉澱二氧化矽，包括稻殼灰及某種程度碳酸鈣。細粒的非強化填料的實例包括碎石英、矽藻土、硫酸鋇、氧化鐵、二氧化鈦、及碳黑、滑石、與矽灰石。可單獨使用或除以上者外再額外使用之其他填料包括奈米碳管（例如，多壁奈米碳管礬石）、中空玻璃球、硫酸鈣（硬石膏）、石膏、硫酸鈣、碳酸鎂、黏土（諸如高嶺土）、三氫氧化鋁、氫氧化鎂（氫氧鎂石）、石墨、碳酸銅（例如，孔雀石）、碳酸鎳（例如，翠鎳礦(zarachite)）、碳酸鋇（例如，碳酸鋇礦）、及/或碳酸鍶（例如，菱鍶礦）。進一步之替代填料包括氧化鋁、來自由下列所組成之群組的矽酸鹽：橄欖石；石榴石；鋁矽酸鹽；環型矽酸鹽；鏈型矽酸鹽；及片型矽酸鹽。在某些實施例中，組成物包括至少一種包含中空粒子（例如中空球）之填料。此等填料可用於促進發泡體之孔隙度及/或整體空隙分率。
填料（如果存在）可選地可用處理劑來進行表面處理。處理劑及處理方法在所屬技術領域中係已瞭解的。填料之表面處理一般係用例如脂肪酸或脂肪酸酯（諸如硬脂酸酯）、或用有機矽烷、有機矽氧烷、或有機矽氮烷（諸如六烷基二矽氮烷）、或短鏈矽氧烷二醇來執行。通常，表面處理使得填料具有疏水性，因此更易於處理並且獲得與組成物中其他組分之均勻混合物。諸如R5 e
Si(OR6
)4-e
之矽烷亦可用作為填料處理劑，其中R5
係6至20個碳原子之經取代或未經取代單價烴基，例如，烷基（諸如己基、辛基、十二基、十四基、十六基、及十八基）、及芳烷基（諸如苄基、及苯基乙基），R6
係1至6個碳原子之烷基，並且下標「e」係等於1、2、或3。
在各種實施例中，組成物進一步包含反應抑制劑。例如，可將炔醇（諸如2-甲基-3-丁炔-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、及2-苯基-3-丁炔-2-醇）；烯炔化合物（諸如3-甲基-3-戊烯-1-炔、或3,5-二甲基-3-己烯-1-炔）；或1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四矽氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基環四矽氧烷、或苯并三唑作為可選的組分併入組成物中。
反應抑制劑在組成物中之含量沒有特別限制。在某些實施例中，每100份組分(A)及組分(B)之總質量，反應抑制劑之含量係約0.0001至約5質量份。所屬技術領域中具有通常知識者可輕易決定特定類型之反應抑制劑（或多種抑制劑）的量以使催化更具潛伏性。
在各種實施例中，組成物進一步包含賦黏劑(adhesion-imparting agent)。賦黏劑可改善固化期間發泡體對於所接觸之基底材料的黏著性。在某些實施例中，賦黏劑係選自具有至少一個鍵結至分子中矽原子之烷氧基的有機矽化合物。此烷氧基之實例係甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、及甲氧基乙氧基。此外，鍵結至此有機矽化合物之矽原子的非烷氧基之實例係經取代或未經取代單價烴基，諸如烷基、烯基、芳基、芳烷基、鹵化烷基、及類似者；含環氧基之單價有機基團，例如3-環氧丙氧基丙基(3-glycidoxypropyl)、4-環氧丙氧基丁基(4-glycidoxybutyl)、或類似的環氧丙氧基烷基；2-(3,4-環氧環己基)乙基、3-(3,4-環氧環己基)丙基、或類似的環氧環己基烷基；及4-環氧乙烷基丁基(4-oxiranylbutyl)、8-環氧乙烷基辛基(8-oxiranyloctyl)、或類似的環氧乙烷基烷基;含丙烯酸基之單價有機基團，諸如3-甲基丙烯醯基氧基丙基及類似者；及氫原子。
此有機矽化合物通常具有矽鍵結烯基或矽鍵結氫原子。此外，由於對各種類型的基底材料賦予良好黏著性的能力，此有機矽化合物通常在分子中具有至少一個含環氧基之單價有機基團。此類型的有機矽化合物之實例係有機矽烷化合物、有機矽氧烷寡聚物、及烷基矽酸酯。有機矽氧烷寡聚物或烷基矽酸酯的分子結構之實例係直鏈結構、部分支鏈結構、支鏈結構、環狀結構、及網狀結構。直鏈結構、支鏈結構、及網狀結構係典型的。此類型的有機矽化合物之實例係矽烷化合物，諸如3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)-乙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯基氧基丙基三甲氧基矽烷、及類似者；在分子中具有至少一個矽鍵結烯基或矽鍵結氫原子、及至少一個矽鍵結烷氧基之矽氧烷化合物；在分子中具有至少一個矽鍵結烷氧基之矽烷化合物或矽氧烷化合物與在分子中具有至少一個矽鍵結羥基及至少一個矽鍵結烯基之矽氧烷化合物的混合物；及聚矽酸甲酯、聚矽酸乙酯、及含環氧基的聚矽酸乙酯。
賦黏劑在組成物中之含量沒有特別限制。在某些實施例中，每100份組分(A)及組分(B)之總質量，賦黏劑之含量係約0.01至約10質量份。
發泡體
在許多實施例中，發泡體係封閉氣孔發泡體。在各種實施例中，發泡體具有每立方公分> 0.8克(g/cm3
)、替代地> 0.7 g/cm3
、替代地> 0.6 g/cm3
、替代地> 0.5 g/cm3
、替代地> 0.45 g/cm3
、替代地> 0.4 g/cm3
、替代地> 0.35 g/cm3
、替代地> 0.3 g/cm3
、替代地> 0.25 g/cm3
、替代地> 0.2 g/cm3
、替代地> 0.15 g/cm3
、替代地> 0.1 g/cm3
、及替代地> 0.05 g/cm3
之密度。
如果密度太高，則對於某些應用而言發泡體可能太重或太硬。如果密度太低，則對於某些應用而言發泡體可能缺乏所欲之結構完整性。發泡體之密度可經由所屬技術領域中已瞭解之方法來判定。例如，發泡體之密度可使用天平及密度套件經由阿基米德(Archimedes)原理來測量，並且依照與此等天平及套件相關之標準說明。合適天平之實例係具有密度套件之Mettler-Toledo XS205DU天平。
在各種實施例中，發泡體具有在大小及/或形狀上大致均勻之孔隙。在某些實施例中，發泡體具有≤ 5毫米、替代地≤ 2.5毫米、替代地≤ 1毫米、替代地≤ 0.5毫米、替代地≤ 0.25毫米、替代地≤ 0.1毫米、及替代地≤ 0.05毫米之平均孔隙大小。
平均孔隙大小可經由所屬技術領域中已瞭解之方法來判定。例如，可使用具有下列修改的ATSM方法D3576-15：(1)使用光學或電子顯微鏡來成像發泡體，而非將影像投影在螢幕上；及(2)劃出跨越超過15個單元之已知長度的直線，而非劃出30 mm直線。
系統
本揭露亦關於一種兩部分式系統以用於提供組成物（本文中稱為「系統」）。系統包含第一部分及第二部分。第一部分包含至少組分A)。第二部分包含至少組分B)。在各種實施例中，第一部分進一步包含組分C)，且第二部分不含組分C)。為了易於處理及儲存、容易配製等，這些部分可保持分開以防止組成物過早反應。組成物之各個其他組分可在這兩個部分之任一者中、同時在這兩個部分中、及/或在與這兩個部分分開之一或多個額外部分中（使得系統可係三部分式或更多部分式系統）。在某些實施例中，組分E)係添加至任一側、同時添加至兩側、及/或添加在分開之部分中。在某些實施例中，一部分的組分A)及/或一部分的組分B)可係這兩個部分之各者。
方法
本揭露亦關於一種形成發泡體聚矽氧彈性體之方法。該方法包含組合組分A)、組分B)、組分C)、組分D)、及組分E)，以及可選地連同任何其他組分（例如一或多種添加劑）以形成發泡體之步驟。組分可以任何添加順序來組合，可選地與母料(master batch)且可選地在剪切下組合。
在各種實施例中，方法進一步包含以下步驟：提供兩部分式系統；及可選地，加熱該兩部分中之至少一者。可加熱這些部分之一或多者以加速組分E)之相變且/或促進反應。在進一步實施例中，將組分E)及兩部分中之一者組合以形成混合物；以及將混合物與其餘部分組合以形成經發泡聚矽氧彈性體。在實施例中，混合物亦可如上所述加熱。
當第一次形成時，組成物可具有廣泛之黏度範圍。在各種實施例中，組成物具有約1,000至約100,000 mPa•s、替代地約1,000至約50,000 mPa•s、替代地約1,000至約25,000 mPa•s、替代地約1,000至約10,000 mPa•s、替代地約1,000至約7,500 mPa•s、以及替代地約2,500至約5,000 mPa•s之黏度。黏度可經由所屬技術領域中已瞭解之方法來判定。
本揭露亦關於組成物、系統、或發泡體用於至少部分覆蓋或封裝物品、及/或用於隔熱、及/或作為防火物(fire block)之用途。例示性物品係描述於下，並且本揭露不限於特定者。
工業應用性
本揭露之組成物、發泡體、及方法可用於各種終端應用，並且不限於特定者。合適應用之實例包括空間填充應用、汽車應用（例如，用於控制模組）、及類似者。發泡體可用來至少部分覆蓋或封裝物品，諸如電池及其他電子組件。發泡體亦可用於隔熱。此外，發泡體可用作為防火物。通常，本揭露之發泡體相對於習知發泡體提供所欲之物理性質組合，包括下列之一或多者：重量減輕、密度降低、熱阻增加、穩定性提高等。發泡體可在氫氣形成會造成疑慮之環境中形成。此外，發泡體可在室溫或附近下發泡，此對於溫度敏感性應用而言是有用的。
下列實例說明組成物、發泡體、及方法，該等實例意欲用來說明而非限制本發明。
實例
如上所述，最初發現，排除組成物之大多數至所有羥基官能組分，並且摻合組分E)（例如，HFC-245fa）會在室溫下產生發泡體，並且其具有理想之密度（例如，低至0.3 g/cm3
之密度）並具有合理之孔隙大小及孔隙大小分布。然而，令人驚訝的是，納入少量的組分D)（例如，苄醇；25 ppm OH活性基團）會顯著降低最終發泡體之密度，同時僅產生最少量的氫氣(H2
)。參照圖1，其顯示不含添加OH之樣本的發泡體隆起曲線係以深綠色顯示；其具有~0.5 g/cm3
之最終密度。基於計算，預期25 ppm OH會產生H2
至低於空氣中氫氣之LEL的最終濃度，或~5%，假設所有H2
皆被捕獲於發泡體內。儘管預期會產生相對少體積的H2
，25 ppm樣本之發泡體高度遠為更高，產生~0.34 g/cm3
之最終密度。將OH進一步增加至100 ppm會使密度下降至~0.29 g/cm3
。雖然此在技術上高於可容許H2
產生以維持低於LEL，但預期一些量的H2
會在發泡期間逸出，因此不會產生爆炸性氣體組成物。
為了確認這些初始發現，使用不同類型及數量的組分來產生額外組成物。這些係詳細說明於下。所有量皆以重量計，除非另有指明。
組分
有機聚矽氧烷A1)係二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷，其具有~430 mPa•s之黏度及~0.46 wt.% Vi。
有機聚矽氧烷A2)係二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷，其具有~39,000 mPa•s之黏度及~0.08 wt.% Vi。
有機聚矽氧烷A3)係有機聚矽氧烷A2)與Vi
MMQ樹脂之摻合物，其具有~45,000 mPa•s之黏度及~0.39 wt.% Vi。
有機氫矽氧烷B1)係三甲基矽氧基封端之甲基氫矽氧烷，其具有~30 mPa•s之黏度及~1.6 wt.% SiH。
有機氫矽氧烷B2)係三甲基矽氧基封端之二甲基,甲基氫矽氧烷，其具有~5 mPa•s之黏度及~0.76 wt.% SiH。
催化劑C1)係二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷；二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷；1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷錯合物（鉑），其具有~2.11 wt.% Vi。
化學發泡劑D1)係苄醇，其具有~15.72 wt.% OH。
化學發泡劑D2)係異丙醇，其具有~28.29 wt.% OH。
化學發泡劑D3)係羥基封端之二甲基矽氧烷，其具有~40 mPa•s之黏度及~3.67 wt.% OH。
物理發泡劑E1)係HFC-245fa。
物理發泡劑E2)係二氯甲烷。
界面活性劑1係三甲基矽氧基封端之二甲基矽氧烷；具有2-(全氟己基)乙醇之407型樹脂，其具有~350 mPa•s之黏度。
顏料1係二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷的漿料；氧化鋅；碳黑，其具有350 mPa•s之黏度及~0.46 wt.% Vi。
填料1係細磨二氧化矽（石英），5微米。
抑制劑1係四甲基四乙烯基環四矽氧烷，其具有~3 mPa•s之黏度及~31.40 wt.% Vi。
抑制劑2係羥基封端之甲基乙烯基矽氧烷；甲基乙烯基環矽氧烷，其具有~32 mPa•s之黏度及~29.75 wt.% Vi。
OH官能矽氧烷1係羥基封端之二甲基矽氧烷，其具有~13,500 mPa•s之黏度及~0.05 wt.% OH。
OH官能矽氧烷2係羥基封端之二甲基矽氧烷，其具有~470 mPa•s之黏度及~0.10 wt.% OH。
OH官能矽氧烷3係與化學發泡劑D3)相同。
下表1及表2包括比較性組成物及本發明組成物。一般而言，各側A及側B之組分係分別在Flakteck SpeedMixer™
（其為雙重不對稱離心混合器）中在2500 rpm下摻合1分鐘。接著使用該等部分如以下所進一步描述來形成發泡體。
比較例（「CE」）第1號說明使用組分E)而非組分D)。
CE第2號說明使用組分D)而非組分E)。
CE第3號說明未使用組分D)或組分E)。
CE第4號說明習知氫氣發泡之RTV聚矽氧發泡體。
CE第5號係類似於CE第1號，但使用替代類型之組分E)。
本發明實例（「IE」）第1號說明賦予25 ppm OH之組分D)結合組分E)。
IE第2號說明賦予100 ppm OH之組分D)結合組分E)。
IE第3號說明賦予200 ppm OH之組分D)結合組分E)
IE第4號基本上係IE第2號之重複。
IE第5號係類似於IE第4號，但使用替代類型的組分D)。
IE第6號係類似於IE第4號，但使用替代類型的組分D)。
IE第7號係類似於IE第4號，但使用替代類型的組分E)。
表1-A 
表1-B 
表2-A 
表2-B 
下表3及表4進一步包括比較性組成物及本發明組成物。對於使用HFC-245fa之實例，將20克的B側秤重至塑膠杯中。接下來，加入過量的HFC-245fa（~5克），並經由Flakteck SpeedMixer™
在2500 rpm下混合15秒。接著將混合物置於天平上並監測，直到添加的HFC-245fa之重量下降至4.2克。接下來，添加20克的A側，並且以刮勺用手將反應混合物劇烈混合30秒，在此時添加的HFC-245fa之重量係3.2克。開始使用Foamat設備收集發泡體高度數據。
針對使用二氯甲烷之實例，以上程序基本上相同。然而，由於二氯甲烷具有比HFC-245fa高之沸點，因此需要預熱。具體而言，將A側預熱至45℃，同時將B側保持在室溫下。在組合該等部分後，將反應混合物保持在60℃水浴中同時發泡，在此時反應混合物在實驗過程中會從~40℃緩慢增加至~50℃。
發泡體密度可經由如上述之天平來判定。
氫氣產生可使用下列方程式來決定：
表3 
表4 
CE第1號至第3號，連同IE第2號顯示添加少量化學發泡劑至主要使用物理發泡劑來發泡之配方的令人驚訝協同效應。CE第3號顯示當配方中未使用化學發泡劑或物理發泡劑時所預期之密度。所生產之固體發泡體具有0.98 g/cm3
之密度。CE第1號及第2號顯示分別僅使用物理發泡劑或僅使用化學發泡劑之效果。在CE第1號中，3.2 g的HFC-245fa物理發泡劑會產生0.5 g/cm3
之發泡體密度，相較0.98 g/cm3
之彈性體密度有0.48 g/cm3
之顯著降低。在CE第2號中，來自苄醇化學發泡劑之100 ppm OH會產生0.97 g/cm3
之發泡體密度，相較0.98 g/cm3
之彈性體密度有0.01 g/cm3
之相當不明顯降低。考慮到來自單獨化學及物理發泡劑之這些結果，至少IE第2號中所顯示之顯著額外密度降低令人驚訝。本發明實例結合來自CE第1號之3.2 g HFC-245fa發泡劑以及來自CE第2號之100 ppm OH。所得之0.30 g/cm3
密度代表彈性體有0.68 g/cm3
之降低，意味者遠大於相較物理發泡劑的0.48 g/cm3
及相較化學發泡劑的0.01 g/cm3
之個別降低。
綜合起來，IE第1號至第3號顯示此密度降低會從25 ppm延伸至200 ppm之添加OH範圍。IE第4號至第6號顯示此密度降低延伸至廣泛範圍之OH提供者。
CE第5號及IE第7號顯示添加OH之效果不侷限於與物理發泡劑HFC-245fa搭配使用。這些實例係使用二氯甲烷來產生，而二氯甲烷係具有低全球暖化潛勢(GWP)之物理發泡劑。在CE第5號中，僅使用物理發泡劑之密度係0.78 g/cm3
，這代表相較CE第3號中的0.98 g/cm3
之彈性體密度有0.2 g/cm3
之降低。
CE第2號顯示相較所使用的化學發泡劑（來自苄醇之100 ppm OH）之密度降低係相當不明顯之0.01 g/cm3
。來自組合物理發泡劑與化學發泡劑之IE第7號具有0.49 g/cm3
之密度，代表相較0.98 g/cm3
之彈性體密度有0.49 g/cm3
之降低。意味者此再次遠大於相較物理發泡劑的0.2 g/cm3
及相較化學發泡劑的0.01 g/cm3
之個別降低。
如以上表3及表4中所示，採用組分D)及組分E)之組合會提供優異之發泡體物理性質，包括低密度及低氫氣產生。雖然在CE第4號中可達到低密度，但相對於本發明實例，產生氫氣的潛在性高上幾個數量級。再次，圖1說明在不同含量OH下之發泡體隆起，其中0 ppm係CE第1號，25 ppm係IE第1號，100 ppm係IE第2號，而200 ppm係IE第3號。
用語「包含(comprising/comprise)」在本文中係以其最廣泛意義來使用，以意指並涵蓋「包括(including/include)」、「基本上由...所組成(consist(ing) essentially of)」、及「由...所組成(consist(ing) of)」之概念。使用「例如(for example)」、「例如(e.g.)」、「諸如(such as)」、及「包括(including)」來列示說明性實例不會只限於所列示之實例。因此，「例如」或「諸如」意指「例如，但不限於(for example, but not limited to)」或「諸如，但不限於(such as, but not limited to)」，且涵蓋類似或等效實例。本文中所使用之用語「約(about)」用來合理涵蓋或描述由儀器分析所測得之數值上的微小變化，或者由於樣本處理所致之數值上的微小變化。此等微小變化可在數值之±0至25、±0至10、±0至5、或±0至2.5%的量級內。此外，用語「約」當與值之範圍相關聯時，即適用於範圍之兩個數值。再者，即使未明示陳述，用語「約(about)」仍可適用於數值。
大致上，本文中所使用之連字號「-」或破折號「–」在值之範圍中表示「至」或「到」；「>」表示「高於」或「大於」；「≥」表示「至少」或「大於或等於」；「>」表示「低於」或「小於」；而「≤」表示「至多」或「小於或等於」。在個別基礎上，前述各專利申請案、專利、及/或專利申請公開案係明確以引用方式全文併入本文之一或多個非限制性實施例中。
應當理解的是，所附申請專利範圍並不限於實施方式中所述之明確特定化合物、組成物、或方法，該等化合物、組成物、或方法可以在落入所附申請專利範圍之範疇內的特定實施例之間變化。關於本說明書中賴以描述各種實施例之特定特徵或態樣的馬庫西(Markush)群組，應瞭解到不同、特殊及/或非預期的結果可能自各別馬庫西群組的各成員獲得並且獨立於所有其他馬庫西成員。可個別或組合地憑藉馬庫西群組的各成員，並對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。
亦應理解的是，描述本發明之各種實施例所依賴的任何範圍與次範圍皆獨立且共同落入隨附申請專利範圍之範疇中，並且將其理解為描述且預想到包括整體及/或其中部分值的所有範圍，即使此些值在本文中並未明白寫出。所屬技術領域中具有通常知識者可輕易認可的是，所列舉的範圍和子範圍充分描述並使本發明的各種實施例得以實行，並且這樣的範圍和子範圍可被進一步描述為相關的二等分、三等分、四等分、五等分等等。以下僅作為一個實例，「0.1至0.9」的範圍可進一步分述為下三分之一（即0.1至0.3）、中三分之一（即0.4至0.6）以及上三分之一（即0.7至0.9），其個別且共同落入隨附申請專利範圍之範疇中，並且可被個別及/或共同地憑藉，而且會對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。此外，關於界定或修飾一範圍的詞語，例如「至少」、「大於」、「小於」、「不超過」與類似者，應理解為此類詞語包括次範圍及/或上限或下限。以下作為另一個實例，一「至少10」的範圍自然包括至少10至35的子範圍、至少10至25的子範圍、25至35的子範圍等等，並且可個別及/或共同地憑藉各子範圍，而且會對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。最後，可憑藉落入所揭示範圍的個別數字，並且對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。舉例而言，「1至9」的範圍包括各種個別整數如3、以及包括小數點（或分數）的個別數字如4.1，其可被憑藉，並且對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。
本文中已用說明性之方式描述本發明，並且應理解的是所使用之用語皆意欲為說明詞語之性質而非限制。鑑於上述教示，本發明之許多修改和變化皆係可能的。在隨附申請專利範圍之範疇內，本發明可用不同於所具體描述者之其他方式實施。在本文中已明確預想到獨立及附屬（單一及多重附屬兩者）請求項之所有組合的標的。
無
［圖1］係線形圖，其繪示在沒有或有變化量的添加OH含量（經由組分D，例如苄醇）下，比較性及本發明組成物之發泡體隆起曲線。
Claims (15)
- 一種用於形成經發泡聚矽氧彈性體之組成物，該組成物包含： A) 有機聚矽氧烷，其每分子具有至少兩個矽鍵結乙烯系不飽和基團； B) 有機氫矽氧烷，其每分子具有至少兩個矽鍵結氫原子； C) 矽氫化催化劑，其以催化有效量存在； D) 化學發泡劑，其具有至少一個羥基(OH)基團，並且以提供>0及>500百萬分點(ppm)之OH含量的量存在；及 E) 物理發泡劑，其在暴露於大氣壓力及≥ 0℃之溫度的期間會經歷自液體至氣態之相變。
- 如請求項1之組成物，其中組分D)係選自由具有1至12個碳原子之有機醇所組成的群組。
- 如請求項1或2之組成物，其中組分D)包含苄醇。
- 如請求項1之組成物，其中組分D)係選自由有機矽烷及具有至少一個矽醇(Si-OH)基團之有機氧矽烷所組成之群組。
- 如前述請求項中任一項之組成物，其中組分D)所提供之OH含量係約10至約250 ppm。
- 如前述請求項中任一項之組成物，其中組分E)包含氫氟碳化物(HFC)。
- 如前述請求項中任一項之組成物，其中組分E)包含1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)。
- 如前述請求項中任一項之組成物，其中： i) 組分A)包含烯基官能聚二烷基矽氧烷流體；及/或 ii) 組分B)包含聚烷基氫矽氧烷流體。
- 如前述請求項中任一項之組成物，其進一步包含至少一種選自由下列所組成之群組的添加劑：界面活性劑、有機聚矽氧烷樹脂、填料、反應抑制劑、著色劑、及其組合。
- 一種兩部分式系統，其用於提供如前述請求項中任一項之組成物，該兩部分式系統包含具有至少組分A)之第一部分及具有至少組分B)之第二部分，可選地其中該第一部分進一步包含組分C)且該第二部分不含組分C)。
- 一種經發泡聚矽氧彈性體，該經發泡聚矽氧彈性體包含如請求項1至9中任一項之組成物的反應產物。
- 如請求項11之經發泡聚矽氧彈性體，其具有： i) > 0.8克/立方公分(g/cm3 )之密度；及/或 ii) ≤ 5毫米之平均孔隙大小。
- 一種形成如請求項11或12之經發泡聚矽氧彈性體之方法，該方法包含組合組分A)、組分B)、組分C)、組分D)、及組分E)以形成該經發泡聚矽氧彈性體之步驟。
- 如請求項13之方法，其進一步包含下列步驟： 提供兩部分式系統，其包含具有至少組分A)之第一部分及具有至少組分B)之第二部分，可選地其中該第一部分進一步包含組分C)且該第二部分不含組分C)； 可選地，加熱該兩部分中之至少一者；且 其中該組合之步驟係進一步定義為： 組合組分E)與該兩個部分中之一者以形成混合物；及 組合該混合物與其餘部分以形成該經發泡聚矽氧彈性體。
- 一種如請求項1至9中任一項之組成物、如請求項10之兩部分式系統、如請求項11或12之經發泡聚矽氧彈性體、或如請求項13或14之方法所形成之經發泡聚矽氧彈性體之用途：i)用於至少部分覆蓋或封裝物品；及/或ii)用於隔熱；及/或iii)作為防火物。
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