Самоотверждающаяся композиция на основе полидиметилсилоксана

Изобретение относится к области получения эластомерных композиций на основе полидиметилсилоксана и может использоваться для получения прочных силоксановых резин и герметиков. Самоотверждающаяся композиция, включающая полидиметилсилоксан с концевыми 3-аминопропил-диалкоксисилильными группами и наногель формулы [SiO4/2]2[SiO3/2(OH)]0,5[OSi(CH3)3]1. Технический результат - расширение номенклатуры эластомерных кремнийорганических композиций за счет создания новой самоотверждающейся при комнатной температуре прозрачной композиции на основе полидиметилсилоксана, обладающей высокой прочностью. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области получения эластомерных композиций на основе полидиметилсилоксана и может использоваться для получения прочных силоксановых резин и герметиков.

Резины, клеи и герметики на основе полидиметилсилоксана находят свое применение во многих областях промышленности, в медицине и в быту благодаря ряду уникальных свойств, таких как высокая термическая стойкость, морозостойкость, высокие электроизоляционные характеристики, устойчивость к термическому, термоокислительному, ультрафиолетовому воздействию, биологическая инертность.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Основным недостатком эластомерных материалов на основе полидиметилсилоксана, вызванная слабым межмолекулярным взаимодействием цепей полимера, является низкая механическая прочность. Для решения этой проблемы в состав композиций на основе полидиметилсилоксана вводят усиливающие наполнители, например, аэросил и белую сажу [Андрианов, К.А., Хананашвили, Л.М. (1973). Технология элементоорганических мономеров и полимеров. М.: Химия, 245-248]. Это позволяет увеличить механическую прочность резин на основе полидиметилсилоксана с 0.2-1 МПа для ненаполненных систем до 4-12 МПа [Большой справочник резинщика. Ч. 1. Каучуки и ингридиенты / под.ред С.В. Резниченко, Ю.Л. Морозова. - Москва: ООО «Издательский центр «Техинформ» Международной академии информатизации».- 2012. - С. 744].

Известен способ увеличения межмолекулярного взаимодействия цепей полидиметилсилоксана модификацией цепи полимера полярными фрагментами, в частности фрагментами ундециленовой кислоты [Городов, В.В., Демченко, Н.В., Бузин, М.И., Васильев, В.Г., Шрагин, Д.И., Папков, В.С., Музафаров, А.М. (2017). Синтез, термические и реологические свойства карбоксилсодержащих полидиметилсилоксанов. Известия Академии наук. Серия химическая, (7), 1290-1299] и N-пропил-4-карбоксипирролидона [Gorodov, V.V., Bakirov, А.V., Buzin, М.I., Vasil, V.G., Shragin, D.I., Myakushev, V.D., Papkov, V.S., Chvalun, S.N., Muzafarov, A.M. (2018). Synthesis of telehelic oligodimethylsiloxanes with 4-carboxypyrrolidone fragments: rheological and thermal properties. Russian Chemical Bulletin, 67(12), 2282-2289]. Однако механические свойства отвержденных композиций на основе таких полимеров исследованы не были.

Известны различные способы сшивки полидиметилсилоксана: пероксидная сшивка при повышенных температурах, аддитивная сшивка, основанная на реакции гидросилирования в присутствии платинового катализатора, как при комнатной, так и при повышенной температурах, и конденсационная сшивка, протекающая в присутствии катализаторов и сшивающих агентов при повышенных температурах. Сшивку полидиметилсилоксана проводят различными способами. Это аддитивная сшивка с использованием реакции гидросилирования, протекающая как при комнатной, так и при повышенных температурах, и отверждение алкоксифункциональными реагентами в присутствии катализаторов при повышенных температурах [Андрианов, К.А., Хананашвили, Л.М. (1973). Технология элементоорганических мономеров и полимеров. М: Химия, 245-248].

Известно, что использование полидиметилсилоксанов, модифицированных аминными группами способствует отверждению без использования катализаторов композиций, включающих полидиметилсилоксан с концевыми 3-аминопропил-диалкоксисилильными группами и/или полидиметилсилоксан с концевыми силанольными группами, и соединение бора, обладающих энергопоглощающими свойствами [патент RU 2669560 С1, опубл. 12.10.2018].

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является создание новой самоотверждающейся композиции на основе полидиметилсилоксана, которая может использоваться для получения прочных силоксановых резин и герметизирующих покрытий.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в расширении номенклатуры эластомерных кремнийорганических композиций за счет создания новой самоотверждающейся прозрачной композиции на основе полидиметилсилоксана, обладающей высокой прочностью.

Заявляемый технический результат достигается за счет создания самоотверждающейся композиции, состоящей из полидиметилсилоксана с концевыми 3-аминопропил-диалкоксисилильными группами и наногеля формулы [SiO4/2]2[SiO3/2(OH)]0,5[OSi(CH3)3]1.

Кроме того, в предпочтительном варианте реализации заявляемого изобретения, массовое соотношение полидиметилсилоксана с концевыми 3-аминопропил-диалкоксисилильными группами и наногеля в композиции находится в интервале от 100:10 до 100:50.

Кроме того, в предпочтительном варианте реализации заявляемого изобретения, композиция дополнительно содержит полидиметилсилоксан с концевыми триметилсилильными группами, содержащий 6,25 мольн. % фрагментов ундециленовой кислоты.

При этом суммарное массовое соотношение полидиметилсилоксана с концевыми 3-аминопропил-диалкоксисилильными группами и полидиметилсилоксана с концевыми триметилсилильными группами и наногеля в композиции изменяется в пределах от 100:10 до 100:50.

Причем массовое соотношение полидиметилсилоксана с концевыми 3-аминопропилдиалкоксисилильными группами и фрагментами ундециленовой кислоты изменяется в пределах от 100:1 до 100:17.

В отличие от существующих аналогов, данная композиция не требует использования катализаторов, так как содержащиеся в полидиметилсилоксане аминные группы катализируют процессы гидролиза и конденсации. Наличие аминных групп и сшивающего агента обеспечивает самоотверждение композиции при комнатной температуре в интервале времени от 5 до 30 мин. без использования катализатора и повышенной температуры. Кроме того, используемый в качестве сшивающего агента гидроксилсодержащий наногель представляет собой молекулярный наполнитель, который растворим в органических растворителях и других компонентах композиции, что обеспечивает прозрачность заявляемой композиции, что обуславливает возможность ее использования в качестве оптически прозрачного заливочного компаунда в электронике. В зависимости от соотношения компонентов, заявляемые композиции, полученные по примерам 1-4 (см. таблица 1), характеризуются высокими значениями прочности при растяжении, значения которых для композиций на основе полидиметилсилоксанов достигаются только в присутствии усиливающих наполнителей, например, аэросила и белой сажи [Андрианов, К.А., Хананашвили, Л.М. (1973). Технология элементоорганических мономеров и полимеров. М.: Химия, 245-248]. В частности, для композиции, полученной по примеру 1, значение максимального напряжения при разрыве достигает 10 МПа. При этом относительная деформация варьируется в пределах от 121 до 761%.

Заявляемая композиция может найти применение для создания силиконовых резин, герметизирующих покрытий, барьерных покрытий, клеев и заливочных компаундов, в том числе для электроники.

Преимуществом заявляемых композиций является их способность к быстрому отверждению при комнатной температуре без применения катализатора и высокая механическая прочность без добавления стандартных усиливающих наполнителей.

Заявляемое изобретение иллюстрируется приведенными ниже примерами и фигурами и данными, приведенными в таблице 1.

Для приготовления заявляемых композиций используют предварительно модифицированные 3-аминопропил-диэтоксисилильными группами по известной методике [патент RU 2669560 С1, опубл. 12.10.2018] полидиметилсилоксановые каучуки марок СКТН А или СКТН Е, полидиметилсилоксан с концевыми триметилсилильными группами, содержащий 6,25 мольн. % фрагментов ундециленовой кислоты, синтезированный по известной методике [Городов, В.В., Демченко, Н.В., Бузин, М.И., Васильев, В.Г., Шрагин, Д.И., Папков, В.С, Музафаров, А.М. (2017). Синтез, термические и реологические свойства карбоксилсодержащих полидиметилсилоксанов. Известия Академии наук. Серия химическая, (7), 1290-1299] и наногель формулы [SiO4/2]2[SiO3/2(OH)]0,5[OSi(CH3)3]1, синтезированный по известной методике [Миронова, М.В., Татаринова, Е.А., Мешков, И.Б., Музафаров, А.М., Куличихин, В.Г. (2012). Реологические и релаксационные свойства MQ-сополимеров. Высокомолекулярные соединения. Серия А, 54(3), 371-371]. Композиции готовят механическим смешиванием компонентов при комнатной температуре и атмосферном давлении.

Пример 1. Для получения 100 г композиции смешивают 77,3 г полидиметилсилоксана марки СКТН А, модифицированного 3-аминопропилдиэтоксисилильными группами, 13,6 г полидиметилсилоксана, содержащего 6,25 мольн. % фрагментов ундециленовой кислоты, и 9,1 г наногеля. Время отверждения композиции 10 мин.

Пример 2. Для получения 100 г композиции смешивают 56,7 г полидиметилсилоксана марки СКТН А, модифицированного 3-аминопропилдиэтоксисилильными группами, 10,0 г полидиметилсилоксана, содержащего 6,25 мольн. % фрагментов ундециленовой кислоты, и 33,3 г наногеля.

Пример 3. Для получения 100 г композиции смешивают 66,7 г полидиметилсилоксана марки СКТН Е, модифицированного 3-аминопропилдиэтоксисилильными группами, и 33,3 г наногеля.

Пример 4. Для получения 100 г композиции смешивают 56,7 г полидиметилсилоксана марки СКТН Е, модифицированного 3-аминопропилдиэтоксисилильными группами, 10,0 г полидиметилсилоксана, содержащего 6,25 мольн. % фрагментов ундециленовой кислоты, и 33,3 г наногеля.

Пример 5. Для получения 100 г композиции смешивают 90,0 г полидиметилсилоксана марки СКТН Е, модифицированного 3-аминопропилдиэтоксисилильными группами, 0,9 г полидиметилсилоксана, содержащего 6,25 мольн. % фрагментов ундециленовой кислоты, и 1,0 г наногеля.

1. Самоотверждающаяся композиция, включающая полидиметилсилоксан с концевыми 3-аминопропил-диалкоксисилильными группами и наногель формулы [SiO4/2]2[SiO3/2(OH)]0,5[OSi(CH3)3]1.

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что массовое соотношение полидиметилсилоксана с концевыми 3-аминопропил-диалкоксисилильными группами и наногеля в композиции находится в интервале от 100:10 до 100:50.

3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит полидиметилсилоксан с концевыми триметилсилильными группами, содержащий 6,25 мол.% фрагментов ундециленовой кислоты.

4. Композиция по п. 3, отличающаяся тем, что суммарное массовое соотношение полидиметилсилоксана с концевыми 3-аминопропил-диалкоксисилильными группами и полидиметилсилоксана с концевыми триметилсилильными группами и наногеля в композиции изменяется в пределах от 100:10 до 100:50.

5. Композиция по п. 3, отличающаяся тем, что массовое соотношение полидиметилсилоксана с концевыми 3-аминопропилдиалкоксисилильными группами и фрагментами ундециленовой кислоты изменяется в пределах от 100:1 до 100:17.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к герметизирующей композиции и может использоваться в оптическом приборостроении для герметизации приборов, эксплуатируемых в широком диапазоне температур.
Изобретение относится к способу получения водной суспензии, включающей частицы сополимера, и к водной суспензии, получаемой этим способом. Способ приготовления водной суспензии включает частицы сополимера, суспендированные в ней, и стадии приготовления.
Изобретение относится к способу получения водной суспензии, включающей частицы сополимера, и к водной суспензии, получаемой этим способом. Способ приготовления водной суспензии включает частицы сополимера, суспендированные в ней, и стадии приготовления.

Настоящее изобретение относится к композиции неотвержденного герметика, отвержденному герметику, способу его получения и к аэрокосмическому летательному аппарату.

Изобретение относится к области полимерных материалов и может быть использовано при склеивании элементов конструкций из металла и керамики, преимущественно для соединения керамической оболочки ракетного антенного обтекателя с переходником или переходными элементами - шпангоутом к металлическому корпусу ракеты.
Изобретение относится к уплотнительному элементу для динамических приложений. Уплотнительный элемент с твердостью по Шору A 60-100 включает эластомерный материал, содержащий каучук, и распределенные в эластомерном материале углеродные нанотрубки в количестве от 0,1 до 15 phr в расчете на 100 вес.ч.

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для внутреннего слоя уплотнительных элементов в составе водонабухающих пакеров, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для внешнего слоя уплотнительных элементов в составе водонабухающих пакеров, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к клеевой промышленности и может быть использовано в авиационной, автомобильной, судостроительной и других отраслях машиностроения. Армированный термоклей получают путем нанесения расплава клеящего состава на армирующий элемент.
Изобретение относится к нехроматному ингибитору коррозии для использования в составах герметиков в области авиационно-космического назначения, к вариантам композиции герметика, к отвержденному герметику, к способу герметизации детали, к системе герметика, к отверждаемой композиции герметика, к применению отвержденного герметика, к авиационно-космическому кораблю.

Настоящее изобретение относится к силану, способу получения силана и отверждаемой композиции. Предложен силан формулы (1): Si(R1)m(R2)n(R3)4-(m+n), причем каждый заместитель R3 независимо имеет остаток общей формулы (3).

Изобретение относится к устройству для стомы, содержащее отверждаемую под воздействием влаги адгезивную композицию. Композиция содержит реакционно-способный компонент, который содержит реакционно-способный силиконовый полимер или смесь реакционно-способных силиконовых полимеров, компонент на основе клейкого материала, который содержит клеящийся при надавливании силиконовый клейкий материал или смесь клеящихся при надавливании силиконовых клейких материалов, представляющий собой поликонденсированную полиорганосилоксановую смолу, которая является продуктом или продуктами реакции полиорганосилоксана с концевыми силанольными группами и силикатной полиорганосилоксановой смолы, содержащей по меньшей мере одно силокси-звено SiO4/2, или силсесквиоксан, имеющий формулу [RSiO3/2]n, где каждый R отдельно представляет собой H, алкильную группу, арильную группу, реакционно-способную функциональную группу или алкоксигруппу, и n составляет от 4 до 18, в присутствии основания с получением поликонденсированной полиорганосилоксановой смолы, сшиватель, катализатор и гидроколлоид.

Изобретение относится к отверждаемой композиции, содержащей (А) по меньшей мере один полиорганосилоксан, который имеет по меньшей мере одну связанную с атомом кремния гидроксильную группу, (В) по меньшей мере один силан формулы (1): Si(R1)m(R2)n(R3)4-(m+n), как здесь определяемой, (С) по меньшей мере один аминосилан, и (D) по меньшей мере одно соединение олова, причем молярное отношение аминосилана к соединению олова составляет от 1:1 до 50:1, а также к его получению и применению.

Изобретение относится к композиции пеногасителя на основе силикона для использования в порошкообразном моющем средстве, которое предназначается для стирки белья в автоматической стиральной машине для предотвращения чрезмерного пенообразования.

Изобретение относится к промышленным и техническим тканям, применяемым в производстве бумаги и связанным с ним процессом, производству нетканых продуктов, и касается конкретно композиций полимерного компонента для изготовления компонентов промышленной ткани, способу получения их и к компоненту промышленной ткани.

Изобретение относится к области полимерных материалов и может быть использовано при склеивании элементов конструкций из металла и керамики, преимущественно для соединения керамической оболочки ракетного антенного обтекателя с переходником или переходными элементами - шпангоутом к металлическому корпусу ракеты.

Изобретение относится к радиоэлектронике. Устанавливают на металлическом основании с глухими резьбовыми отверстиями печатную плату с навесными элементами.

Изобретение относится к силиконовой каучуковой огнестойкой композиции, отверждаемой при использовании реакции присоединения, в состав которой входит антипирен для улучшения огнестойкости, при этом физические свойства силиконового каучука, использующегося в качестве основы, являются неизменными.

Изобретение относится к гидратированной силиконовой гидрогелевой контактной линзе, обладающей слоистой структурной конфигурацией, которая позволяет обладающее низким содержанием воды силиконовое гидрогелевое ядро (или объемный материал) полностью закрыть слоем обогащенного водой гидрогеля, совсем или в основном не содержащего кремния.

Изобретение относится к получению наполненного полимерного композиционного материала и может найти применение при изготовлении электроизоляционных композиционных материалов на силиконовой основе, применяемых для герметизации радио- и электротехнических изделий.

Изобретение может быть использовано в гальванике, полимерной химии, медицине, биологии, а также при изготовлении масляных и полировальных финишных композиций. Индивидуальное взрывчатое вещество, в качестве которого используют тетрил, подрывают в водной оболочке или оболочке, содержащей 5% водный раствор уротропина или Трилона Б, при массовом соотношении заряда взрывчатого вещества и оболочки, равном 1:(10-14), в среде газообразных продуктов детонации предыдущих подрывов взрывчатого вещества в качестве неокислительной среды.

Изобретение относится к области получения эластомерных композиций на основе полидиметилсилоксана и может использоваться для получения прочных силоксановых резин и герметиков. Самоотверждающаяся композиция, включающая полидиметилсилоксан с концевыми 3-аминопропил-диалкоксисилильными группами и наногель формулы [SiO42]2[SiO32]0,5[OSi3]1. Технический результат - расширение номенклатуры эластомерных кремнийорганических композиций за счет создания новой самоотверждающейся при комнатной температуре прозрачной композиции на основе полидиметилсилоксана, обладающей высокой прочностью. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Наверх