彈性體粉末的製作方法

2023-06-18 21:17:36

彈性體粉末的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種製備彈性體有機矽粉末的方法，其包括以下步驟：(i)形成有機聚矽氧烷A和有機聚矽氧烷B的混合物，其中有機聚矽氧烷A按所述有機聚矽氧烷A的重量計包含多於0.5％的烯基基團，有機聚矽氧烷B按所述有機聚矽氧烷B的重量計包含0.25％至1％矽鍵合的氫原子，以及(ii)且噴霧固化步驟(i)的所述混合物以形成彈性體有機矽粉末。
【專利說明】彈性體粉末

【背景技術】
[0001] 本文公開了一種製備彈性體有機矽粉末的方法和所述彈性體有機矽粉末的應用， 例如，用於塗料和用於個人護理應用。
[0002] 當用於塗料應用時（例如，在諸如木材或機動車內部的表面上），彈性體有機矽粉 末可向其所施加的表面提供許多有利的特性；例如：平整性、光滑性、防滑性、抗劃傷性、非 不透明的消光性（mattifying without opacity)。
[0003] 當用於個人護理應用時，彈性體有機矽粉末可為個人護理產品提供柔軟的觸感和 增稠性能。
[0004] 上述性質來源於有機矽粉末的彈性體性質（即，粉末的粒子可以變形但在撤去變 形力後回到其原始形狀的能力）以及源於粉末固有的相對小的顆粒結構。
[0005] 本領域中存在製備彈性體有機矽粉末的多種方法。一些方法需要使用原料在溶劑 中的預分散，隨後需要蒸發溶劑。其他現有的工藝依賴於固化工藝；諸如加成反應工藝、基 於有機過氧化物的自由基反應固化工藝和縮合反應工藝。用於形成彈性體有機矽粉末的固 化工藝可作為噴霧固化工藝進行，該噴霧固化工藝涉及將基本上呈液體形式的原料噴入施 加熱（至少在室的進入點處）的固化室。然而，已發現，用於形成彈性體有機矽粉末的常規 噴霧固化工藝在噴霧固化室的壁上產生明顯的有機矽沉積物。該沉積物隨著室的反覆使用 而聚集，從而導致需要定期停止工藝以便使得能夠對室的壁進行清潔。該沉積物還可能堵 塞噴霧固化設備的管道和噴嘴。這些沉積物導致彈性體有機矽粉末粒子的不良回收和材料 和/或工時的損失。


【發明內容】

[0006] 本文公開了 一種製備彈性體有機矽粉末的方法和所述彈性體有機矽粉末的應用， 例如，用於塗料和個人護理應用。
[0007] 該方法使得可在噴霧固化室的壁上沉積相對少的彈性體有機矽，並因此補償上述 多種缺陷。

【具體實施方式】
[0008] 因此，在本發明的第一方面，提供了一種製備彈性體有機矽粉末的方法，其包括以 下步驟：
[0009] (i)形成有機聚矽氧烷A和有機聚矽氧烷B的混合物，其中有機聚矽氧烷A按該 有機聚矽氧烷A的重量計包含多於0. 5%的烯基基團，有機聚矽氧烷B按該有機聚矽氧烷B 的重量計包含0. 25%至1 %的矽鍵合的氫原子，以及
[0010] (ii)噴霧固化步驟（i)的混合物以形成彈性體有機矽粉末。
[0011] 已證實該方法使少於0. 5 %、少於0. 1 %、少於0. 05 %的在步驟（i)中形成的混合 物或基本上沒有所述混合物沉積在執行步驟（ii)所處的噴霧固化室的壁上。
[0012] 已證實該方法可產生粒子或粒子聚集體形式的彈性體有機矽粉末，其平均直徑為 0. 1 至 1000 μ m、或者 1 至 500 μ m、或者 1 至 200 μ m、或者 1 至 100 μ m。
[0013] 除非另外指明，否則本文提及的所有粘度均在25 °C和標準大氣壓（即 101. 325kPa)下獲得。
[0014] 噴霧固化被假定是本領域技術人員所理解的，但可意指這樣一種反應，其中以液 體形式（可能為液體混合物）提供反應物，並在發生固化的噴霧固化槽中迫使該反應物 形成霧化狀態，而無需蒸發溶劑，例如水。霧化狀態通過在+20至+350°C、或者+80 °C至 +350°C、或者+80°C至+250°C範圍內的溫度下在固化槽中噴霧或蒸發液體混合物而實現。
[0015] 噴霧乾燥被假定為是本領域技術人員所理解的，但可意指這樣一種工藝，其中通 過對分散體或乳液的霧化而移除諸如水的溶劑。噴霧乾燥工藝不應涉及任何特定的化學反 應。
[0016] 有機聚矽氧烷一般可包含多種甲矽烷氧基單元，諸如（i) (R' 3Si01/2)a,、（ii) (R' 2Si02/2)b，、（iii) (R' Si03/2)。，或（iv) (Si04/2)d，單元，這些單元通常是本領域已知的，並 且在本文還分別作為M、D、T和Q單元使用，其中R'為一價有機基團；a'、b'、c'和d'的值 為0至0.9,前提條件是a' +b' +c' +d'的值=1。
[0017] -價有機基團包括徑，諸如燒基基團（例如，甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、辛 基、壬基、十四燒基和/或十八燒基）；環燒基基團（例如，環己基和/或環庚基）；條基基 團（例如，乙烯基和/或己烯基）；芳基基團（例如，苯基、二苯基和/或萘基）；燒芳基基團 (例如，甲苯基、二甲苯基和/或乙基苯基）；芳烷基基團（例如，苄基和/或苯乙基）；或其 混合物。
[0018] -價有機基團可包含碳和氫原子之外的取代基，諸如滷素原子（氯、氟、溴、碘）； 含滷素原子的基團，諸如滷代烷基基團（氯甲基、全氟丁基、三氟乙基和九氟己基）以及滷 代芳基基團（單氯苯基、二溴苯基、四氯苯基、單氟苯基）；氧原子；含氧原子的基團，諸如羥 基、羧基、原醇、醋、醚、丙稀酸基團和聚氧化稀基團（聚氧乙稀、聚氧丙稀、聚氧丁稀）；氮原 子；含氮原子的基團，諸如腈、氨基、醯胺基、氰基、氰基烷基和氨基甲酸酯基團；硫原子；含 硫原子的基團，諸如硫化物、諷、硫酸根、橫酸根和疏基基團；憐原子；含憐原子的基團，諸 如磷酸根和膦酸根基團；或其混合物。
[0019] 後一種命名M、D、T和Q分別是指甲娃燒氧基單兀為一官能、>官能、二官能或四官 能的事實。為了清晰起見，在下面示出這些M、D、T和Q結構單元。
[0020]

【權利要求】
1. 一種製備彈性體有機矽粉末的方法，所述方法包括以下步驟：（i)形成有機聚矽氧 烷A和有機聚矽氧烷B的混合物，其中有機聚矽氧烷A按所述有機聚矽氧烷A的重量計包 含多於0. 5%的烯基基團，有機聚矽氧烷B按所述有機聚矽氧烷B的重量計包含0. 25 %至 1%的矽鍵合的氫原子，以及（ii)噴霧固化步驟（i)的所述混合物以形成彈性體有機矽粉 末。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中少於0. 5%的在步驟（i)中形成的所述混合物沉 積在執行步驟（ii)所處的噴霧固化室的壁上。
3. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中在所述混合物中有機聚矽氧烷A的所 述烯基基團與有機聚矽氧烷B的所述矽鍵合的氫原子的摩爾比為0. 5:1. 5至1. 5:0. 5。
4. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中在步驟（i)中形成有機聚矽氧烷A和 有機聚矽氧烷B的所述混合物與步驟（ii)的所述噴霧固化同時進行。
5. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述彈性體有機矽粉末形成平均直徑 為1至1000ym的粒子或粒子聚集體。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中有機聚矽氧烷A包含直鏈有機聚矽氧 燒或由直鏈有機聚娃氧燒組成。
7. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中有機聚矽氧烷A包含支鏈有機聚矽氧 烷或由支鏈有機聚矽氧烷組成。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中至少一個稀基基團鍵合到Q單元。
9. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述烯基基團具有2至6個碳原子的 碳鏈長度。
10. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述有機聚矽氧烷A按所述有機聚 矽氧烷A的重量計包含低於15%的烯基基團。
11. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中有機聚矽氧烷A的粘度< 400mm2/s。
12. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中有機聚矽氧烷B包含環狀有機聚矽 氧燒或由環狀有機聚娃氧燒組成。
13. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中有機聚矽氧烷B包含直鏈有機聚矽 氧燒或由直鏈有機聚娃氧燒組成。
14. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中有機聚矽氧烷B包含支鏈有機聚矽 氧烷或由支鏈有機聚矽氧烷組成。
15. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中有機聚矽氧烷B具有以下通式： [Rf2HSi01/2]k，[Rf3Si01/2]r，[RfHSi02/丄，[Rf2Si02/2]s，[RfSi03/2]p，[Si04/2]q，，其中Rf可指示 不含脂族不飽和度的單價有機基團；k'彡0 ;r'彡0 ;1彡k+r'彡10 ;30彡m'彡200 ; 10 ^ s' ^ 100 ；0 ^ p' ^ 10；q' = 1〇
16. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中有機聚矽氧烷B具有以下通式： Rg3Si01/2 ((CH3) 2Si02/2)e，(Rg2Si02/2) f，)Si01/2Rg3 其中各Rg可獨立地選自具有1至4個碳原子的烷基基團或氫，e'為0或整數，f'為整 數。
17. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中有機聚矽氧烷B包含至少一種根據 式III的環矽氧烷
其中各R獨立地選自氫原子和包含1至20個碳原子的不含脂族不飽和度的一價烴基，a為1至18的整數，b為1至19的整數，a+b為3至20的整數，各X為選自滷素原子、醚基 團、燒氧基基團、燒氧基醚基團、醯基基團、環氧基團、氨基基團或甲娃燒基基團或-Z-Rh基 團的獨立選擇的官能團，其中各Z獨立地選自氧和包含2至20個碳原子的二價烴基，各Rh 基團獨立地選自-SiRvY3_v，或由式（IV)描述的基團： 式IV: (Y3_uRuSi01/2)c (Y2_ASi02/2)d (1_33〇3/2)e (Si04/2)f(CRJdg (CRrY2_r)h (0 (CRsYh^ 其中各R如上所述，c+d+e+f+g+h+i+j之和為至少2,u為0至3的整數，o為0至2的 整數，P為〇至1的整數，q為〇至1的整數，r為0至2的整數，s為0至2的整數，t為0 至3的整數，v為0至3的整數，各Y為選自滷素原子、醚基團、烷氧基基團、烷氧基醚基團、 醯基基團、環氧基團、氨基基團、甲矽烷基基團或Z-G基團的獨立選擇的官能團，其中Z如上 所述，各G為由式（V)描述的環矽氧烷：
其中R和X如上所述，k為0至18的整數，m為0至18的整數，k+m為2至20的整數， 前提條件是在式（IV)中所述Y基團之一被將所述Rh基團鍵合到式（III)的所述環矽烷的 所述Z基團替代，並且前提條件還有（a)式（III)的至少一個X基團為Z-Rh基團；(b)如果 Z為二價徑基、a=l、c= 2、e+f+g+h+i+j= 0 並且d>0,則至少一個d單元（即Y2_QRQSi02/2) 包含-Z-G基團或c單元（即Y3_uRuSi01/2)不具有-Z-G基團或具有至少兩個-Z-G基團；（c) 如果Z為二價徑基、a=l、c= 2並且d+e+f+g+h+i+j= 0,則所述c單元（即Y3_uRuSi01/2) 不具有-Z-G基團或具有至少兩個-Z-G基團；以及（d)如果g+h+i+j>0,則c+d+e+f>0。
18. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中有機聚矽氧烷B的粘度< 100mm2/s。
19. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中步驟（ii)以矽氫加成反應使所述混 合物固化。
20. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述混合物包含鉑催化劑。
21. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述混合物包含矽氫加成抑制劑。
22. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中步驟（i)在5至KKTC的溫度下進 行。
23. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中步驟（ii)在80至300°C的溫度下進 行。
24. -種根據前述權利要求所述的方法製備的彈性體有機矽粉末。
25. -種塗料組合物，所述塗料組合物包含根據前述權利要求所述的方法製備的彈性 體有機娃粉末。
26. 權利要求23所述的彈性體有機矽粉末在塗料組合物中的用途。
27. -種個人護理組合物，所述個人護理組合物包含根據前述權利要求所述的方法制 備的彈性體有機矽粉末。
28. 權利要求23所述的彈性體有機矽粉末在個人護理組合物中的用途。
【文檔編號】C08G77/12GK104487491SQ201380038571
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年8月7日 優先權日:2012年8月7日
【發明者】傑弗裡·德寶基尼斯, 塞布麗娜·塞爾瓦蒂, M·施鮑特 申請人:道康寧公司