專利名稱：用于脫模的硅氧烷接枝共聚物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用作金屬模具上隔離涂層的硅氧烷接枝共聚物組合物。
背景技術(shù)：
注模為用于制備聚合物制品的制造工藝。在其最簡單的形式，將聚合物加熱至熔化狀態(tài)并迫使其進入模具腔體，聚合物在該模具腔體中冷卻并硬化。然后將模具打開并移出部件。
反應(yīng)注模(RM)為特殊類型的注模，其中引入模具的液體包含化學(xué)制品，該化學(xué)制品反應(yīng)以形成聚合物而不是本身注入模具的熔融聚合物。RM的一個具體例子是異酸酯和多羥基化合物的引入，其在模具中反應(yīng)以形成聚氨酯。RIM提出了注模工藝中的特殊挑戰(zhàn)。因為組分是活性的并且在模具中聚合，所以可能難于將部件從模具中移出。聚合物對金屬表面的粘附力可減少模具的壽命、降低復(fù)制品的品質(zhì)、以及使處理過程復(fù)雜化。模鑄工藝的時間增加、由于更頻繁清洗清潔的成本增加，以及由于模具表面的不良隔離所造成的缺陷部件為來自不良釋放的挑戰(zhàn)例子。出于這些原因，金屬模具通常涂覆有隔離劑以克服聚合物部件對金屬表面的粘附力。熱成形為用于制造聚合物材料的另一種制備工藝。在熱成形工藝中，將塑料片或薄膜加熱直至它變得柔軟，然后在模具中形成所需的形狀。例如，可對塑料片加熱，然后拉伸入模具或在模具上拉伸，以成品形狀冷卻，然后剪切以生成最終產(chǎn)品。成形塑料部件從熱成形模具的脫離也可為具有挑戰(zhàn)性的。因此，熱成形模具，如注模模具通常涂敷有隔離劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了耐用組合物，該耐用組合物允許聚合物制品從模具(例如，使用于傳統(tǒng)注模、RIM、熱成形等等的金屬模具)的良好脫離。在第一方面，提供了一種組合物，該組合物包含(A)烯鍵式不飽和硅氧烷單體和(B)含有錨固基團的烯鍵式不飽和單體的反應(yīng)產(chǎn)物。在第二方面，提供了一種水性組合物，該水性組合物包含(A)烯鍵式不飽和硅氧烷單體和(B)含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和單體的反應(yīng)產(chǎn)物，其中酸性基團已與揮發(fā)性堿中和。在第三方面，提供了一種制備組合物的方法，該方法包括如下步驟，使烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和硅氧烷單體在反應(yīng)溶劑中反應(yīng)以形成共聚物。在第四方面，提供了一種制備組合物的方法，該方法包括如下步驟:使烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和單體在反應(yīng)溶劑中反應(yīng)以形成共聚物，將共聚物與揮發(fā)性堿混合以形成中和共聚物，和將中和共聚物與水混合以形成水性涂料混合物。在第五方面，提供了一種共聚物，該共聚物包含
乙烯基聚合物主鏈，接枝其上的單體，該單體由以下通式表示X-(Y)nSi (R)3_mZm，其中:X為與其它單體可共聚的乙烯基；Y為二價連接基團；η為 O或 I;R為氫、低級烷基(例如，具有I至6個碳原子)、芳基或烷氧基；m為I至3的整數(shù)；和Z為一價硅氧烷聚合物部分，和

含有接枝其上的錨固基團的單體。在第六方面，提供了一種涂覆模具的方法，該方法包括如下步驟:使烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和單體在反應(yīng)溶劑中反應(yīng)以形成共聚物，以共聚物涂覆模具，和使涂覆的共聚物固化。在第七方面，提供了一種涂覆模具的方法，該方法包括如下步驟:使烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和單體在反應(yīng)溶劑中反應(yīng)以形成共聚物，將共聚物與揮發(fā)性堿混合以形成中和共聚物，將中和共聚物與水混合以形成水性涂料混合物，以水性涂料混合物涂覆模具，以及使涂覆的共聚物固化。在第八方面，提供了一種制備組合物的方法，該方法包括如下步驟:使烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有堿性錨固基團的烯鍵式不飽和單體在反應(yīng)溶劑中反應(yīng)以形成共聚物，將共聚物與揮發(fā)性酸混合以形成中和共聚物，以及將中和共聚物與水混合以形成水性涂料混合物。在第九方面，提供了一種水性組合物，該水性組合物包含烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有堿性錨固基團的烯鍵式不飽和單體的反應(yīng)產(chǎn)物，其中堿性基團已與揮發(fā)性酸中和。在第十方面，提供了一種涂覆模具的方法，該方法包括如下步驟:使烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有堿性錨固基團的烯鍵式不飽和單體在反應(yīng)溶劑中反應(yīng)以形成共聚物，將共聚物與揮發(fā)性酸混合以形成中和共聚物，將中和共聚物與水混合以形成水性涂料混合物，以水性涂料混合物涂覆模具，以及使涂覆共聚物固化。
具體實施例方式在涂覆于金屬模具(例如，銅或鋁)的表面上時，本發(fā)明組合物提供了聚合物制品從模具的脫離。組合物包含重復(fù)的A、B和任選C單體的共聚物，其中:A為含有硅氧烷聚合物部分烯鍵式不飽和單體；B為含有錨固基團的烯鍵式不飽和單體；和C為至少一種烯鍵式不飽和單體，該烯鍵式不飽和單體改性共聚物的特性。共聚物具有規(guī)整結(jié)構(gòu)，包含乙烯基聚合物主鏈，該乙烯基聚合物主鏈已通過聚合物硅氧烷單體和含有錨固基團的單體的接枝而化學(xué)地改性。在此類共聚物涂覆于金屬基底上時，硅氧烷接枝提供低能、“硅化”隔離表面，同時錨固基團將共聚物鍵合至金屬表面，從而提供隔離涂料的耐久性。錨固基團包含多個結(jié)合位點，該結(jié)合為位點能夠形成與金屬離子或金屬表面的鍵或其它吸引交互作用?；蛘?，錨固基團可僅包含單個結(jié)合位點但與其它錨固基團一致，可形成與金屬離子或金屬表面的多個鍵或其它吸引交互作用。涂料的隔離性質(zhì)由共聚物的硅氧烷含量和單體A中硅氧烷聚合物部分的分子量兩者確定，其中越高的硅氧烷含量和/或分子量提供更容易的脫離。隔離涂層的耐久性部分地是由于錨固基團對金屬表面的相互作用和共聚物中單體B的含量。任選C單體包含改變?nèi)芤褐泄簿畚锘蛲扛补簿畚锏男再|(zhì)的部分。C單體可增加單體或共聚物在反應(yīng)溶劑中的溶解度，或改善共聚物溶液的穩(wěn)定性。C單體也可改善模制制品從涂覆共聚物的脫離，或改善涂覆共聚物的熱穩(wěn)定性或耐久性。因此，接枝共聚物或共混共聚物可化學(xué)地調(diào)整以提供可復(fù)制一致性的脫離和耐久性的具體水平，并且這使得金屬模具的脫離性質(zhì)以可控方式在一系列值上的變更成為可能。從而，憑借它們的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和所得的性質(zhì)，共聚物獨特地適于控制注模應(yīng)用的脫離。在一個實施例中，單體A具有通式:X-(Y)nSi(R)3U*:X為與其它單體可共聚的乙烯基；Y為二價連接基團；η 為 O 或 1 ;R為氫、低級烷基、芳基或烷氧基；m為I至3的整數(shù)；和Z為一價硅氧烷聚合物部分。單體A可進一步定義為含有如下通式的X基團:
權(quán)利要求
1.一種組合物，所述組合物包含(A)烯鍵式不飽和硅氧烷單體和(B)含有錨固基團的烯鍵式不飽和單體的反應(yīng)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述錨固基團選自磷酸酯、膦酸酯和乙烯基吡啶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的組合物，其中所述硅氧烷單體具有通式X-(Y)nSi(R)3_mZm，其中: X為乙烯基； Y為二價連接基團； η為O或I ; m為1、2或3 ; Z為聚硅氧烷部分；和 R為氫!、低級燒基、芳基、或燒氧基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的組合物，其中所述硅氧烷單體具有下式:
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的組合物，其中所述含有錨固基團的烯鍵式不飽和單體為甲基丙烯酸羥乙酯磷酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的組合物，其中所述含有錨固基團的烯鍵式不飽和單體以占0.5% -10%的總聚合物重量的濃度存在。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合物，其中所述含有錨固基團的烯鍵式不飽和單體以占2% -10%的所述總聚合物重量的濃度存在。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合物，其中所述含有錨固基團的烯鍵式不飽和單體以占5% -8%的所述總聚合物重量的濃度存在。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的組合物，其中所述硅氧烷單體以占25%-99%的總聚合物重量的濃度存在。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合物，其中所述硅氧烷單體以占25%-90%的所述總聚合物重量的濃度存在。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的組合物，其中所述硅氧烷單體以占25%-75%的所述總聚合物重量的濃度存在。
12.—種水性組合物，所述水性組合物包含烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和單體的反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述酸性基團已與揮發(fā)性堿中和。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的組合物，其中所述酸性錨固基團為磷酸酯。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的組合物，其中所述硅氧烷單體具有通式X-(Y)n Si(R)3_mZm，其中: X為乙烯基； Y為二價連接基團； η為O或I ; m為1、2或3 ; Z為聚硅氧烷部分；和 R為氫!、低級燒基、芳基、或燒氧基。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14中任一項所述的組合物，其中所述硅氧烷單體具有下式:
16.根據(jù)權(quán)利要求12-15中任一項所述的組合物，其中所述含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和單體為甲基丙烯酸羥乙酯磷酸酯。
17.根據(jù)權(quán)利要求12-16中任一項所述的組合物，其中所述含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和單體以占0.5% -10%的總聚合物重量的濃度存在。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的組合物，其中所述含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和單體以占2% -10%的所述總聚合物重量的濃度存在。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的組合物，其中所述含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和單體以占5% -8%的所述總聚合物重量的濃度存在。
20.根據(jù)權(quán)利要求12-19中任一項所述的組合物，其中所述硅氧烷單體以占25%-99%的總聚合物重量的濃度存在。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的組合物，其中所述硅氧烷單體以占25%-90%的所述總聚合物重量的濃度存在。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的組合物，其中所述硅氧烷單體以占25%-75%的所述總聚合物重量的濃度存在。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一項所述的組合物，所述組合物包含(A)、(B)和(C)烯鍵式不飽和氟化單體的反應(yīng)產(chǎn)物。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一項所述的組合物，所述組合物包含(A)、(B)和(C)烯鍵式不飽和非氟化單體的反應(yīng)產(chǎn)物。
25.—種制備組合物的方法，所述方法包括: 使烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和單體在反應(yīng)溶劑中反應(yīng)以形成共聚物。
26.—種制備組合物的方法，所述方法包括: 使烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和單體在反應(yīng)溶劑中反應(yīng)以形成共聚物； 使所述共聚物與揮發(fā)性堿混合以形成中和共聚物；以及 使所述中和共聚物與水混合以形成水性涂料混合物。
27.一種涂覆有根據(jù)權(quán)利要求1-24中任一項所述的組合物的金屬模具。
28.—種共聚物，所述共聚物包含: 乙烯基聚合物主鏈； 接枝其上的單體，所述單體具有通式X-nSi (R)3_mZm，其中: X為與其它單體可共聚的乙烯基； Y為二價連接基團； η為O或I ; R為氫!、低級燒基、芳基 、或燒氧基； m為I至3的整數(shù)；和 Z為一價硅氧烷聚合物部分，和 含有接枝其上的錨固基團的單體。
29.一種涂覆模具的方法，所述方法包括: 使烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和單體在反應(yīng)溶劑中反應(yīng)以形成共聚物； 用所述共聚物涂覆模具；以及 使所述涂覆共聚物固化。
30.一種涂覆模具的方法，所述方法包括: 使烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有酸性錨固基團的烯鍵式不飽和單體在反應(yīng)溶劑中反應(yīng)以形成共聚物； 使所述共聚物與揮發(fā)性堿混合以形成中和共聚物； 使所述中和共聚物與水混合以形成水性涂料混合物； 用所述水性涂料混合物涂覆模具；以及 使所述涂覆共聚物固化。
31.一種制備組合物的方法，所述方法包括: 使烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有堿性錨固基團的烯鍵式不飽和單體在反應(yīng)溶劑中反應(yīng)以形成共聚物； 使所述共聚物與揮發(fā)性酸混合以形成中和共聚物； 使所述中和共聚物與水混合以形成水性涂料混合物。
32.一種水性組合物，所述水性組合物包含烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有堿性錨固基團的烯鍵式不飽和單體的反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述堿性基團已與揮發(fā)性酸中和。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的組合物，其中所述堿性錨固基團選自乙烯基吡啶。
34.一種涂覆模具的方法，所述方法包括: 使烯鍵式不飽和硅氧烷單體和含有堿性錨固基團的烯鍵式不飽和單體在反應(yīng)溶劑中反應(yīng)以形成共聚物；使所述共聚物與揮發(fā)性酸混合以形成中和共聚物； 使所述中和共聚物與水混合以形成水性涂料混合物； 用所述水性涂料混合物涂覆模具；以及 使所述涂覆共聚物固化。
35.根據(jù) 權(quán)利要求31或權(quán)利要求33所述的方法，其中所述堿性錨固基團為乙烯基吡啶。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種接枝共聚物，所述共聚物包含具有硅氧烷單體的接枝的乙烯基聚合物主鏈和含有錨固基團的單體。此類共聚物非常適于涂覆金屬模具。所述硅氧烷基團向所述金屬模具提供隔離，同時所述錨固基團為所述涂料提供耐久性。所述耐久性和隔離特性通過每種單體的接枝的數(shù)量和所述硅氧烷部分的分子量可變化。所述共聚物可從水或有機溶劑中進行涂覆。
文檔編號C08F283/12GK103189422SQ201180051368
公開日2013年7月3日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者凱坦·P·雅里瓦拉, 蘇雷什·伊耶, 托馬斯·P·漢施申 申請人:3M創(chuàng)新有限公司