Revestimientos duros flexibles de silicona curados térmicamente.

Una composición de revestimiento duro de silicona que se puede curar con calor que comprende:

(a) una dispersión de silicona de solvente acuoso/orgánico que contiene sílice coloidal y un condensado parcial de por lo menos un organoalcoxisilano dicha dispersión posee una relación T3:T2 desde 0.4 hasta 1.3; y

(b) por lo menos un agente de sililación monofuncional que tiene la fórmula general:

(R1)3Si(X)

en donde

en donde, cada ocurrencia de R1 es independientemente un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor; y,

X es

un halógeno;

un alcoxi (-OR2 ), en donde R2 es un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor;

un hidroxi (-OH);

un carboxilato (-OC(≥O)R3), en donde R3 es un hidrógeno o un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor;

un sulfonato (-OSO2R4), en donde R4 es un hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor;

un acetamido (-NR5C(≥O)R6), en donde R5 y R6 son un hidrógeno o un hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor;

un amino (-NR7 2), en donde R7 es un hidrógeno o un radical hidrocarburo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor; o

un silazano (-NR8SiR1 3), en donde cada ocurrencia de R1 es independientemente un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor, y R8 es un hidrógeno o un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/002852.

Solicitante: MOMENTIVE PERFORMANCE MATERIALS INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 260 Hudson River Road Waterford, NY 12188 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: HAYES,ROBERT F.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS,... > Composiciones de revestimiento a base de compuestos... > C09D183/04 (Polisiloxanos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G77/02 (Polisilicatos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones... > Composiciones de compuestos macromoleculares obtenido... > C08L83/04 (Polisiloxanos)

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Fragmento de la descripción:

Revestimientos duros flexibles de silicona curados térmicamente Campo de la invención La presente invención se relaciona en general con cubiertas protectores para artículos de plástico, más particularmente, con una composición de revestimiento duro flexible de silicona que se puede curar con calor que comprende dispersión de silicona de solvente acuoso/orgánico y agente de sililación. Otras realizaciones de la presente invención se dirigen a un proceso para elaborar composiciones de revestimiento duro flexible de silicona.

Antecedentes de la invención Las cubiertas de revestimiento duro disponibles comercialmente que poseen propiedades químicas y físicas que son útiles en una amplia variedad de aplicaciones son bien conocidos en la técnica. Para propósitos de la presente especificación, un revestimiento duro (a.k.a, revestimiento duro) se referirá a una cubierta que exhibe buenas propiedades mecánicas, tales como, flexibilidad, resistencia al rayado y resistencia a la abrasión.

Los revestimientos duros de silicona de curado térmico convencionales son a menudo demasiado rígidas y/o frágiles para ser flexionadas o dobladas más allá de una "deformación" del 1.8 por ciento sin fracturación, es decir, agrietamiento o deslaminación de un sustrato. Esta limitación ha restringido el uso de materiales de revestimiento duro de silicona para aplicaciones donde el sustrato es lo suficientemente rígido para mantener la deformación, en la superficie, a menos del 1.8 por ciento de deformación. Como resultado de esta limitación, el uso de revestimientos duros de silicona curados térmicamente se precluye de películas plásticas flexibles y películas de tereftalato de polietileno (PET) , en particular, debido a la tendencia de la cubierta para fracturar cuando la película de plástico se flexiona durante manipulación.

Normalmente, entre más duros los revestimientos duros, más altamente cruzados exhiben resistencia al rayado mejorada, sin embargo, son menos flexibles y mucho más susceptibles a astillamiento o agrietamiento termomecánico debido a la fragilización de la película como resultado de una alta densidad de cruzamiento. Por el contrario, el revestimiento duro más suave, menos cruzado, aunque no es tan propenso a astillamiento o agrietamiento termomecánico, es susceptible a rayado, manchas de agua, y grabado ácido debido a la baja densidad de cruzamiento de la película curada.

Adicionalmente, los revestimientos duros de silicona curados térmicamente se tratan con otros materiales, por ejemplo, materiales de absorción de UV para evitar la degradación del sustrato de polímero subyacente de la exposición a la luz ultravioleta (UV) , que afecta la adhesión de la cubierta al sustrato y las propiedades mecánicas y ópticas del sustrato.

Por lo tanto es un objeto de la presente invención proporcionar una composición de revestimiento duro de silicona térmicamente curado que tenga un alto nivel de flexibilidad, resistencia a la abrasión y, en general, resistencia mejorada al agrietamiento bajo exposición a tensiones térmicas y/o mecánicas.

La técnica anterior pertinente comprende los siguientes documentos: el documento US 3, 986, 997 A describe una composición de cubierta acuosa libre de pigmentos que comprende una dispersión de sílice coloidal en solución de agua-alcohol alifática inferior del condensado parcial de un silanol. El documento US 4, 177, 315 A describe cubiertas de sílice resistentes a abrasión y un silanol orgánico parcialmente polimerizado. El documento WO 02/02672 A describe un método para aislar poliorganosiloxanos partir de una dispersión acuosa, en donde los poliorganosiloxanos se separan del agua en una forma disuelta con la ayuda de un agente de extracción.

Resumen de la invención La presente invención proporciona una composición de revestimiento duro de silicona que se puede curar con calor de acuerdo con la reivindicación 1

La presente invención adicionalmente proporciona un proceso para elaborar una composición de revestimiento duro silicona que se puede curar con calor de acuerdo con la reivindicación 13

Las tensiones mecánicas debido a la diferencia en el coeficiente de expansión térmica (CTE) entre cubiertas y sustratos son una fuente significativa de agrietamiento en materiales recubiertos. Sin embargo, la composición de revestimiento duro de silicona curada de la presente invención posee tiempo de producción corto, alargamiento mejorado, resistencia al agrietamiento mejorada bajo exposición a tensiones mecánicas y termomecánicas.

Descripción detallada de la invención La frase "dispersión de silicona de solvente acuoso/orgánico" se entiende aquí como una dispersión que contiene sílice coloidal y condensado parcial de por lo menos organoalcoxisilano como se define en más detalle a continuación. Después de la adición de un agente de sililación a la dispersión de silicona de solvente acuoso/orgánico de las composiciones de revestimiento duro de silicona resultantes se pueden aplicar directamente sobre una variedad de sustratos, por ejemplo, sustratos de tereftalato de polietileno (PET) y policarbonato (PC) , seguido de un curado térmico para proporcionar compuestos de revestimiento duro de silicona que exhiben una flexibilidad mejorada, adhesión, resistencia al agrietamiento, resistencia a la abrasión, y protección a la intemperie.

Se conocen en la técnica dispersiones de silicona de solvente acuoso/orgánico. Generalmente, estas composiciones tienen una dispersión de sílice coloidal en una solución alifática de alcohol /agua del condensado parcial de un alquiltrialquioxisilano, que puede ser metiltrimetoxisilano. Las dispersiones acuosas de sílice coloidal generalmente tienen un tamaño de partícula en el rango de 5 a 150 milimicras de diámetro. Estas dispersiones de sílice se preparan por métodos bien conocidos en la técnica y están disponibles comercialmente. Dependiendo del porcentaje de sólidos deseados en la composición de cubierta final, se pueden agregar alcohol adicional, agua, o un solvente miscible en agua. De manera general, el sistema de solventes debe contener desde aproximadamente 20 hasta aproximadamente 75 por ciento en peso de alcohol para asegurar la solubilidad del siloxanol formado por la condensación del silanol. Si se desea, una cantidad menor de un solvente polar miscible en agua adicional, tal como acetona, butil cellosolve, y similares se pueden agregar al sistema de solvente agua -alcohol. La composición se deja envejecer durante un corto período de tiempo para asegurar la formación del condensado parcial del silanol, es decir, el siloxanol. Ejemplos de dispersiones de silicona de solvente acuoso/orgánico se pueden encontrar en la Patente Estadounidense No.3, 986, 997 otorgada a Clark que describe dispersiones ácidas de sílice coloidal y silsesquioxano hidroxilatado en un medio de alcohol -agua con un pH de aproximadamente 3 a 6. También, la Patente Estadounidense No. 4, 177, 315 otorgada a Ubersax describe una composición de cubierta que comprende desde aproximadamente 5 hasta 50 por ciento en peso de sólidos que comprenden de aproximadamente 10 a 70 por ciento en peso de sílice y aproximadamente 90 a 30 por ciento en peso de un silanol orgánico parcialmente polimerizado de la Fórmula general RSi (OH) 3, en Donde R se selecciona de metilo y hasta aproximadamente 40% de un radical seleccionado del grupo que consiste de vinilo, fenilo, gammaglicidoxipropilo, y gammametacriloxipropilo, y aproximadamente desde 95 hasta 50 por ciento en peso de solvente, el solvente comprende aproximadamente desde 10 hasta 90 por ciento en peso de agua y aproximadamente desde 90 hasta 10 por ciento en peso de alcohol alifático inferior, la composición de cubierta tiene un pH mayor de aproximadamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una composición de revestimiento duro de silicona que se puede curar con calor que comprende:

(a) una dispersión de silicona de solvente acuoso/orgánico que contiene sílice coloidal y un condensado parcial de por lo menos un organoalcoxisilano dicha dispersión posee una relación T3:T2 desde 0.4 hasta 1.3; y

(b) por lo menos un agente de sililación monofuncional que tiene la fórmula general:

(R1) 3Si (X)

en donde en donde, cada ocurrencia de R1 es independientemente un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor; y, X es un halógeno;

un alcoxi (-OR2 ) , en donde R2 es un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor;

un hidroxi (-OH) ;

un carboxilato (-OC (=O) R3) , en donde R3 es un hidrógeno o un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor;

un sulfonato (-OSO2R4) , en donde R4 es un hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor;

un acetamido (-NR5C (=O) R6) , en donde R5 y R6 son un hidrógeno o un hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor;

un amino (-NR72) , en donde R7 es un hidrógeno o un radical hidrocarburo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor; o un silazano (-NR8SiR13) , en donde cada ocurrencia de R1 es independientemente un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor, y R8 es un hidrógeno o un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor.

2. La composición de la Reivindicación 1 en donde el organoalcoxisilano tiene la fórmula general:

(R9) Si (OR10) 3

en donde, R9 es un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor; y, cada ocurrencia de R10 es independientemente un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, un hidrógeno, un grupo formilo (-C (=O) H) , o un acetilo (-C (=O) CH3) .

3. La composición de la Reivindicación 1 en donde el organoalcoxisilano es por lo menos uno seleccionado del grupo que consiste de 3, 3, 3-trifluoropropiltrimetoxisilano, metiltrimetoxisilano, metiltrihidroxisilano, etiltrimetoxisilano, metiltriacetoxisilano, etiltrietoxisilano, metiltrietoxisilano, feniltrietoxisilano y feniltrimetoxisilano.

4. La composición de la Reivindicación 1 que comprende adicionalmente por lo menos un organoalcoxisilano adicional que tiene la fórmula general:

(R1) 2Si (OR12) 2

en donde cada ocurrencia de R11 es independientemente un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor; y, cada ocurrencia de R12 es independientemente un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, un hidrógeno, un grupo formilo (-C (=O) H) , o un acetilo (-C (=O) CH3) .

5. La composición de la Reivindicación 4 en donde el organoalcoxisilano es por lo menos uno seleccionado del grupo que consiste de 3, 3, 3-trifluoropropilmetildimetoxisilano, dimetildimetoxisilano, dimetildihidroxisilano, dietildimetoxisilano, dimetildiacetoxisilano, dietildietoxisilano, dimetildietoxisilano y metilfenildimetoxisilano.

6. La composición de la Reivindicación 1 que comprende adicionalmente por lo menos un agente de sililación adicional que tiene la fórmula general:

(R13) Si (OR12) 3

en donde R13 es un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene 2 a aproximadamente 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor, con la condición que R13 no es el mismo que R11; y, cada ocurrencia de R12 es independientemente un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, un hidrógeno, un grupo formilo (-C (=O) H) , o un grupo acetilo (-C (O) CH3) .

7. La composición de la Reivindicación 1 en donde el agente de sililación es por lo menos uno seleccionado del grupo que consiste de trimetilclorosilano, trietilclorosilano, fenildimetilclorosilano, trimetilacetoxisilano, N- (tbutildimetilsilil) -N-metiltrifluoroacetamida, t-butildimetilsililtrifluorometanosulfonato, n-butildimetil (dimetilamino) silano, hexametildisilazano, diviniltetrametildisilazano, 3, 3, 3-trifluoropropildimetilmetoxisilano, trimetilmetoxisilano, trimetilhidroxisilano, trietilmetoxisilano, 3, 3, 3-trifluoropropildimetilacetoxisilano y trietiletoxisilano.

8. La composición de la Reivindicación 1 en donde el organoalcoxisilano es por lo menos uno seleccionado del grupo que consiste de metiltrimetoxisilano y metiltrihidroxisilano.

9. La composición de la Reivindicación 1 en donde el agente de sililación es hexametildisilazano.

10. La composición de la Reivindicación 1 en donde la dispersión de silicona de solvente acuoso/orgánico tiene una relación T3:T2 desde 0.8 hasta 1.2, preferiblemente desde 0.85 hasta 1.15.

11. La composición de la Reivindicación 1 que comprende adicionalmente por lo menos un componente adicional seleccionado del grupo que consiste de material de absorción de UV, estabilizadores de luz de amina inhibida, otros óxidos metálicos coloidales, antioxidantes, tinte, modificadores de flujo, agentes de nivelación y lubricantes de superficie.

12. La composición de la Reivindicación 1 en donde el componente (a) está presente en una cantidad que varía desde 85 hasta 99, 9 por ciento en peso, preferiblemente desde 95 hasta 99 por ciento en peso y más preferiblemente desde 98 hasta 99 por ciento en peso, y el componente (b) está presente en una cantidad que varía desde 0.1 hasta 15 por ciento en peso, preferiblemente desde 1 hasta 5 por ciento en peso y más preferiblemente desde 1 hasta 2 por ciento en peso de la composición total.

13. Un proceso para elaborar una composición de revestimiento duro de silicona que se puede curar con calor que comprende:

a) preparar una dispersión de silicona de solvente acuoso/orgánico que contiene sílice coloidal y un condensado parcial de por lo menos un organoalcoxisilano, en donde la dispersión posee una relación T3:T2 desde 0.4 hasta 1.3;

b) agregar por lo menos un agente de sililación monofuncional que tiene la fórmula general:

(R1) 3Si (X)

en donde, cada ocurrencia de R1 es independientemente un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor; y, X es un halógeno;

un alcoxi (-OR2 ) , en donde R2 es un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor;

un hidroxi (-OH) ;

un carboxilato (-OC (=O) R3) , en donde R3 es un hidrógeno o un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor;

un sulfonato (-OSO2R4) , en donde R4 es un hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor;

un acetamido (-NR5C (=O) R6) , en donde R5 y R6 son un hidrógeno o un hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor;

un amino (-NR72) , en donde R7 es un hidrógeno o un radical hidrocarburo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor; o un silazano (-NR8SiR13) , en donde cada ocurrencia de R1 es independientemente un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor, y R8 es un hidrógeno o un grupo hidrocarbilo monovalente que contiene 1 a 6 átomos de carbono, y opcionalmente incluye por lo menos un heteroátomo seleccionado del grupo que consiste de oxígeno y flúor; y, opcionalmente, c) enfriar la dispersión de silicona de solvente acuoso/orgánico antes de agregar el agente de sililación para proporcionar la composición de revestimiento duro de silicona que se puede curar con calor.

14. La composición de revestimiento duro de silicona curado de la Reivindicación 1.

15. Un artículo del cual por lo menos un componente es la composición de revestimiento duro de silicona curado de la Reivindicación 1.