電子束固化的硅化纖維幅材的制作方法
【專利說明】
[0001] 本專利申請是申請日為2011年4月19日，發明名稱為"電子束固化的硅化纖維幅 材"的中國專利申請201180021567. 1的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及以電子束固化的有機硅材料飽和的纖維幅材和制備這種幅材的方法。

【發明內容】

[0003] 簡而言之，在一個方面，本發明提供制備硅化幅材的方法。這些方法包括以含有一 種或多種聚硅氧烷材料的第一組合物飽和纖維幅材從而形成飽和的幅材和電子束固化該 第一組合物從而交聯該聚硅氧烷材料從而形成固化的飽和的幅材。在一些實施例中，該方 法包括以含有一種或多種聚硅氧烷材料的第二組合物涂布固化的飽和的幅材和電子束固 化該第二組合物從而交聯該聚硅氧烷材料從而形成固化的飽和的和涂布的幅材。在一些實 施例中，該方法包括以含有一種或多種聚硅氧烷材料的第二組合物涂布飽和的幅材和電子 束固化該第一組合物和該第二組合物從而交聯聚硅氧烷材料從而形成固化的飽和的和涂 布的幅材。
[0004] 在另一方面，本發明提供了含有以電子束固化的第一組合物所飽和的幅材的硅化 幅材，該第一組合物含有交聯的聚硅氧烷材料。在一些實施例中，硅化幅材也包含在該硅化 幅材的一個或兩個主表面上的含有交聯的聚硅氧烷材料的電子束固化的第二組合物。
[0005] 在一些實施例中，一種或兩種組合物的聚硅氧烷材料選自非官能化聚硅氧烷、硅 烷醇封端的聚硅氧烷和烷氧基封端的聚硅氧烷。在一些實施例中，一種或兩種組合物的聚 硅氧烷材料包含聚二甲基硅氧烷。在一些實施例中，一種或兩種組合物中的所有聚硅氧烷 材料為非官能化聚硅氧烷。在一些實施例中，一種或兩種組合物基本上不含催化劑和引發 劑。在一些實施例中，一種或兩種組合物包含不超過5重量％的溶劑。
[0006] 在一些實施例中，幅材包含玻璃纖維、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、棉和金屬中的至少一 種。在一些實施例中，幅材為織造織物、非織造織物或針織織物。
[0007] 本公開的上述
【發明內容】
并不旨在描述本發明的每一個實施例。本發明的一個或多 個實施例的細節還在以下描述中給出。本發明的其它特征、目標和優點從描述和從權利要 求書中將顯而易見。
【附圖說明】
[0008] 附圖示出根據本發明的一些實施例的示例性硅化幅材。
【具體實施方式】
[0009] 常常涂布纖維幅材以在其中需要減小或消除幅材的孔隙度從而獲得期望的水密 封和/或氣密封性能的應用中使用。由于有機硅提供的性能如熱穩定性、耐化學性、耐火 性、抗UV性和防水性的獨特的組合，在有機材料中常常選擇有機硅涂料。
[0010] 硅化纖維幅材，如織造織物和非織造織物，在寬泛的應用中使用。示例性應用包括 不粘束帶和套管、防水制品（包括防水油布、焊接毯、烘焙墊、充氣艇）和汽車應用（諸如用 于安全氣袋、折合式車頂和箱套的材料）。另外的應用包括熱氣球、帆布、帳篷、遮蓬和構造 形式。
[0011] 用于制備硅化幅材的當前工藝通常使用熱固化的溶劑基有機硅。當前工藝常常需 要使用大量的溶劑以提供用于飽和幅材所需的粘度。此外，由于可能需要多次涂布/飽和、 干燥和熱固化步驟，這些工藝常常是緩慢的。
[0012] 適用于本發明的纖維幅材可以由任何已知材料制成。示例性材料包括聚合物材料 (如聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亞胺和聚烯烴）、有機纖維（棉、羊毛、大麻和亞麻）；和無機 纖維（如玻璃纖維、陶瓷和金屬）。纖維幅材有多種形式，包括如織造幅材、非織造幅材、針 織物、稀松布和網狀物。
[0013] 使用特定類型的催化劑通過熱工藝固化常規的有機硅材料。例如已將鉑催化劑與 加成固化體系一起使用，已將過氧化物（如過氧化苯甲酰）與奪氫固化體系一起使用，并且 已將錫催化劑與濕/縮合固化體系一起使用。
[0014] 通常，這些方法需要附著至硅氧烷主鏈的反應性官能基團。例如，加成固化、鉑催 化體系通常有賴于硅鍵合的乙烯基官能團和硅鍵合的氫之間的硅氫化反應。根據成本和其 它問題，可能有利的是為了正確的固化而使用不需要特定官能團的材料。具有可不使用催 化劑和/或引發劑來固化的有機硅體系也是可用的。
[0015] UV固化的和電子束固化的有機硅材料是已知的。這些體系通常需要使用催化劑和 特定的官能團。具體地講，丙稀酸醋官能化和環氧樹脂官能化有機娃在催化劑存在時已被 輻射固化。
[0016] 本發明人已發現用于制備硅化幅材的新方法。通常，該方法包括電子束固化有機 硅材料從而形成交聯的聚硅氧烷幅材。通常，該方法可使用非官能化有機硅材料。也可使 用官能化有機硅材料；然而，由于交聯中通常不涉及特定的官能團，所以這些官能團的性質 和存在不是關鍵的。
[0017] 相比于用于固化有機硅材料的先前方法，本發明的方法不需要使用催化劑或引發 劑。因此本發明的方法可以被用于固化那些"基本上不含"這種催化劑或引發劑的組合物。 如本文所用，如果組合物不包含"有效量"的催化劑或引發劑，則該組合物"基本上不含催化 劑和引發劑"。應當理解，催化劑或引發劑的"有效量"取決于多種因素，包括催化劑或引發 劑的類型、可固化材料的組成、以及固化方法（如熱固化、UV固化等等）。在一些實施例中， 如果相對于在相同固化條件下不含催化劑或引發劑的同一組合物的固化時間而言，特定催 化劑或引發劑的量沒有將組合物的固化時間減少至少10%，則這些催化劑或引發劑不是以 "有效量"存在的。
[0018] 通常，可用于本發明的有機硅材料是聚硅氧烷，即包含聚硅氧烷主鏈的材料。在一 些實施例中，非官能化的有機硅材料可以是由下式描述的線性材料，下式示出具有脂肪族 和/或芳族取代基的硅氧烷主鏈：
[0019]
[0020] 其中R1、R2、R3和R4獨立地選自烷基和芳基，各個R5是烷基，n和m為整數，并且 m或n中至少一個不為0。在一些實施例中，烷基或芳基中的一者或多者可含有鹵素取代基， 例如氟。例如，在一些實施例中，烷基的一者或多者可以是-ch2ch2c4f9。
[0021] 在一些實施例中，R5是甲基，g卩，所述非官能化聚硅氧烷材料由三甲基硅氧基封 端。在一些實施例中，R1和R2是烷基并且n為0,即該材料是聚（二烷基硅氧烷）。在一些 實施例中，烷基是甲基，即聚（二甲基硅氧烷）（"PDMS"）。在一些實施例中，R1是烷基，R2 是芳基，并且n是0,即該材料是聚（烷基芳基硅氧烷）。在一些實施例中，R1是甲基，并且 R2是苯基，即該材料是聚（甲基苯基硅氧烷）。在一些實施例中，R1和R2是烷基，并且R3 和R4是芳基，即該材料是聚（二烷基二芳基硅氧烷）。在一些實施例中，R1和R2是甲基， 并且R3和R4是苯基，即該材料是聚（二甲基二苯基硅氧烷）。
[0022] 在一些實施例中，所述非官能化聚硅氧烷材料可以是支鏈的。例如，Rl、R2、R3和 /或R4基團中的一個或多個可以是具有烷基或芳基（包括鹵代的烷基或芳基）取代基和 R5端基的直鏈或支鏈的硅氧烷。
[0023] 本文所用的"非官能化基團"是由碳、氫組成的烷基或芳基，在一些實施例中是由 碳、氫和鹵素（例如氟）原子組成的烷基或芳基。本文使用的"非官能化聚硅氧烷材料"指 材料中的Rl、R2、R3、R4和R5基團是非官能基團的材料。
[0024] 通常，官能有機硅體系包括特定的反應性基團，該特定的反應性基團附著于原料 (例如，羥基和烷氧基）的聚硅氧烷主鏈上。如本文所用，"官能化聚硅氧烷材料"指式2中 的R基團中至少一個是官能基團。
[0026] 在一些實施例中，官能化聚硅氧烷材料指材料中的R基團中至少2個是官能基團。 通常，式2的R基團可以獨立地選擇。在一些實施例中，全部官能基團是羥基和/或烷氧基。 在一些實施例中，官能化聚硅氧烷是硅烷醇封端的聚硅氧烷，例如，硅烷醇封端的聚二甲基 硅氧烷。在一些實施例中，官能化有機硅是烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，例如，三甲基甲 娃烷氧基封端的聚^甲基硅氧烷。
[0027] 除了官能化R基團外，R基團也可以是非官能化基團，例如烷基或芳基，包括鹵代 的（例如氟代）的烷基和芳基。在一些實施例中，官能化聚硅氧烷材料可以是支鏈的。例 如，R基團中的一者或多者可以是具有官能化和/或非官能化取代基的直鏈或支鏈硅氧烷。
[0028] 通常，有機硅材料可以是油、流體、膠、彈性體或樹脂，例如脆性固體樹脂。通 常，較低分子量、較低粘度的材料被稱為流體或油，而較高分子量、較高粘度的材料被稱 為膠；然而，在這些術語之間并沒有明顯的不同。彈性體和樹脂具有比膠更高的分子量， 并且通常不能流動。本文所用的術語"流體"和"油"是指在25°C下的動態粘度不高于 1，000, OOOmPa ? sec (例如低于600, OOOmPa ? sec)的材料，而在25 °C下的動態粘度高于 1，000, OOOmPa ? sec (例如，至少 10, 000, OOOmPa ? sec)的材料被稱為"膠"。
[0029] 為了得到用于飽和幅材通常所需的粘度，可能需要用溶劑對高分子量材料進行稀 釋，以便于將它們涂布或以其它方式施加于基底上。然而，在一些實施例中，無溶劑體系可 為優選的。在一些實施例中，組合物包含小于5重量％，如小于2重量％，如小于1重量％ 的溶劑。
[0030] 為了避免使用溶劑，在一些實施例中，可以優選使用低分子量的有機硅油或有機 硅流體，包括在25°C時動態粘度不超過200, OOOmPa ? sec，不超過100, OOOmPa ? sec，或者甚 至不超過50, OOOmPa ? sec的有機硅油或有機娃流體。在一些實施例中，可以使用較高粘度 的材料，在飽和期間通過加熱有機硅材料可以將粘度減小。
[0031] 為了促進幅材的飽和而需要的有機硅材料的粘度取決于幅材的開放區域。較粘稠 的材料可用于較稀松的織物和較低織物經煒密度的幅材。較致密織物和較高織物經煒密 度的幅材可能需要較低的粘度。在一些實施例中，有機硅材料在25°c時的運動粘度為不大 于250, 000厘沲（cSt)，例如，不大于100, OOOcSt，或者甚至不大于50, OOOc