ПОЛИОРГАНОСИЛОКСАНОВАЯ АНТИАДГЕЗИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК D21H19/10 D21H19/32 

Изобретение относится к производству антиадгезионной композиции, применяемой для поверхностной обработки материалов с целью придания им антиадгезионных свойств, преимущественно бумаги.

Известна полиорганосилоксановая антиадгезионная композиция для бумаги, содержащая α,ω -дигидроксиполидиметилвинилсилоксан, полиэтилгидридсилоксан и платиновый катализатор [1], отверждаемая при 150-180^оС в течение 30-60 с.

Использование данной композиции в производстве антиадгезионной бумаги позволяет улучшить качество бумаги за счет стабилизации антиадгезионных свойств. Этот эффект достигается в результате получения антиадгезионного покрытия с большой степенью сшивки и соответственно лучшими когезионными характеристиками.

Недостатками этой композиции является ее высокая вязкость и нестабильность при комнатной температуре, что преодолевается путем применения органических растворителей (толуола, бензина, гептана). Однако нанесение силоксановых композиций из растворителя, являясь экологически менее чистым по сравнению с безрастворным, требует дополнительного оборудования и энергозатрат на улавливание вредных выбросов в атмосферу и регенерацию растворителя.

Ближайшим к предлагаемому по технической сущности является полиорганосилоксановая антиадгезионная композиция, содержащая полидиметилорганосилоксан с концевыми винилдиметилсилоксановыми группами, гидридсодержащий полимер, платиновый катализатор и ингибитор [2].

При этом вязкость базового силоксана равна 10-10⁶ мм²/с, вязкость сшивающего агента 1-10⁴ мм²/с. В качестве гидридсодержащего полимера используют полиметилгидридсилоксан, а в качестве ингибитора - соединения типа малеинимида или производные малеиновой кислоты. Композицию отверждают в диапазоне температур 60-180^оС. Вязкость такой композиции не изменяется после выдерживания ее в течение 6 дней при комнатной температуре.

Недостатком известной полиорганосилоксановой антиадгезионной композиции является увеличение времени структурирования композиции на поверхности основы под воздействием температуры в процессе ее хранения. Кроме того, применение такой композиции не позволяет получить достаточно стабильные во времени антиадгезионные свойства.

Новым техническим результатом является снижение времени структурирования композиции при улучшении стабильности антиадгезионных свойств готового покрытия.

Для этого полиорганосилоксановая антиадгезионная композиция преимущественно для покрытия бумаги, включающая полидиметилсилоксан с концевыми винилдиметилсилоксановыми группами, гидридсодержащий полимер, платиновый катализатор и ингибитор, в качестве гидридсодержащего полимера содержит полидиметилэтилгидридсилоксан, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Полидиметилвинил- силоксан 100
Гидридсодержащий полимер 5-10
Платиновый катализатор (в пересчете на платину) 25-50 Ингибитор 0,003-0,03 Вязкость базового силоксана предлагаемой композиции находится в пределах 1800-3200 мм²/с, вязкость сшивающего агента 30-60 мм²/с.

Применение в антиадгезионной полиорганосилоксановой композиции полидиметилэтилгидридсилоксана позволяет получить высокие и более стабильные во времени антиадгезионные характеристики по сравнению с композицией, содержащей полиметилгидридсилоксан в качестве гидридсодержащего полимера. Это достигается вследствие лучшей совместимости применяемых полимеров, приводящей к более быстрому и полному процессу формирования полиорганосилоксанового покрытия на поверхности основы.

Вводимые в полиорганосилоксановую композицию ингибиторы блокируют реакционно-способные группы полиорганосилоксановой антиадгезионной композиции, препятствуя при комнатной температуре взаимодействию их между собой в присутствии катализатора, что приводит к увеличению "времени жизни" композиции. При нагревании композиции временно образовавшиеся связи ингибитора с компонентами композиции разрушаются и не препятствуют протеканию реакции структурирования между основным полимером и сшивающим агентом в присутствии платинового катализатора. Использование в качестве ингибитора 3,5-диметилпиразола позволяет получить стабильную при комнатной температуре полиорганосилоксановую антиадгезионную композицию, сохраняющую способность к структурированию при повышенных температурах. Эффективность 3,5-диметилпиразола на порядок выше по сравнению с применяемыми в качестве ингибиторов производными малеиновой кислоты.

В предлагаемой композиции используют полидиметилэтилгидридсилоксан, синтезированный по следующей методике.

В реакционную емкость загружают смесь, содержащую 162 мас.ч. гексаметилдисилоксана, 1480 мас.ч. октаметилциклотетрасилоксана и 1480 мас.ч. полиэтилгидридсилоксана. Затем в реакционную смесь вводят 30 мас.ч. сухого сульфокатионита КУ-23 и нагревают при 90^оС при перемешивании в течение 8 ч. После завершения реакции отделяют сульфокатионит фильтрованием и в вакууме при 1 мм рт.ст., 90^оС в течение 10 ч отгоняют низкокипящие продукты. После реакции получают 2720 мас.ч. (90% от расчетного) полидиметилэтилгидридсилоксана
O + EtHSiO Me₃SiO(Me₂SiO) Продукт имеет вязкость 42 мм²/с. Содержание SiH 0,65%.

В качестве катализатора для структурирования кремнийорганических композиций применяют платиновый катализатор КСК, выпускаемый по ТУ 13-0281020-106-91, или платиновый катализатор, представляющий собой платиновое соединение в изопропиловом спирте.

В качестве ингибитора применяют химическое соединение 3,5-диметилпиразол, выпускаемое по ТУ 6-09-09-255-85.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Полиорганосилоксановую антиадгезионную композицию, включающую, мас.ч.:
Полидиметивинил- силоксан 100
Полидиметилэтил- гидридсилоксан 5
Платиновый катализатор
КП-1 (в пересчете на Pt), ppm 25 3,5-диметилпиразол 0,003 готовят путем смешения всех компонентов.

Полученную композицию делят на части и наблюдают за изменением начальной вязкости композиции и времени ее структурирования через различные промежутки времени в процессе ее хранения при комнатной температуре. При этом максимальным считают такое время хранения композиции, по истечении которого вязкость композиции начинает резко возрастать, что препятствует нормальному нанесению покрытия на основу. За оптимальное "время жизни" композиции принимают такое время хранения композиции, в течение которого вязкость и время структурирования композиции остается неизменным.

Композицию наносят на бумагу без предварительной обработки марки КВМСУ-080, выпускаемую по ГОСТ 645-79, и отверждают при 163^оС (325^оF), фиксируя время, необходимое для полного структурирования композиции.

Масса покрытия составляет около 1 г/м².

Результаты испытания представлены в таблице.

П р и м е р 2. Полиорганосилоксановую антиадгезионную композицию, содержащую, мас.ч.:
Полидиметилвинил- силоксан 100
Полидиметилэтил- гидридсилоксан 5
Платиновый катализатор
(в пересчете на платину), ppm 50 3,5-диметилпиразол 0,005 готовят путем смешения всех компонентов. В качестве платинового катализатора используют 1%-й раствор платинохлористоводородной кислоты (H₂PtCl₆˙6H₂O)в изопропиловом спирте.

Полученную композицию делят на части, выдерживают при комнатной температуре и наносят на лавсан марки ЛП-40, выпускаемый по ТУ 6-43-1039. П-91, аналогично примеру 1.

Масса покрытия составляет около 1 г/м².

Результаты испытания представлены в таблице.

П р и м е р 3. Полиорганосилоксановую антиадгезионную композицию, содержащую, мас.ч.:
Полидиметилвинил- силоксан 100
Полидиметилэтил- гидридсилоксан 5
Платиновый катализатор (в пересчете на платину), ppm 50 Малеиновый ангидрид 0,005 готовят путем смешения всех компонентов.

В качестве платинового катализатора используют 1%-й раствор платинохлористоводородной кислоты (H₂PtCl₆˙6H₂O) в изопропиловом спирте.

Полученную композицию делят на части, выдерживают при комнатной температуре и наносят на лавсан марки ЛП-40, выпускаемый по ТУ 6-43-1039. П-91, аналогично примеру 1.

Масса покрытия составляет около 1 г/м².

Результаты испытания приведены в таблице.

П р и м е р 4. Полиорганосилоксановую антиадгезионную композицию, содержащую, мас.ч.:
Полидиметилвинил- силоксан 100
Полидиметилэтил- гидридсилоксан 5 3,5-диметилпиразол 0,003
Платиновый катализатор (в пересчете на платину), ppm 25 Органический растворитель 900 готовят путем смешения всех компонентов. В качестве органического растворителя применяют этилацетат.

Полученную композицию делят на части, выдерживают при комнатной температуре и наносят на бумагу, аналогично примеру 1.

Масса покрытия составляет около 1 г/м².

Результаты испытания представлены в таблице.

П р и м е р 5. Полиорганосилоксановую антиадгезионную композицию, содержащую, мас.ч.:
Полидиметилвинил- силоксан 100
Полидиметилэтил- гидридсилоксан 10
Платиновый катализатор (в пересчете на платину), ppm 50 3,5-диметилпиразол 0,03 готовят путем смешения всех компонентов.

Полученную композицию делят на части, выдерживают при комнатной температуре и наносят на синтетическую бумагу "Контур" (ТУ 6-43-1032. П-90) аналогично примеру 1.

Масса покрытия составляет около 1 г/м².

Результаты испытаний представлены в таблице.

П р и м е р 6. Полиорганосилоксановую антиадгезионную композицию, содержащую, мас.ч.:
Полидиметилвинил- силоксан 100
Полидиметилэтил- гидридсилоксан 8
Платиновый катализатор (в пересчете на Pt), ppm 30 3,5-диметилпиразол 0,01 готовят путем смешения всех компонентов.

Полученную композицию делят на части, выдерживают при комнатной температуре и наносят на мелованную бумагу, покрытую поливиниловым спиртом (ТУ 13-7309005-514-83), аналогично примеру 1.

Масса покрытия составляет около 1 г/м².

Результаты испытания представлены в таблице.

П р и м е р 7 (по прототипу). Полиорганосилоксановую антиадгезионную композицию, содержащую, мас.ч.:
Полидиметилвинил- силоксан 100
Полиметилгидрид- силоксан 2
Платиновый катализатор (в пересчете на pt), ppm 5
N-2-гидроксиэтил- малеинимид 0,06 готовят путем смешения всех компонентов.

Полученную композицию делят на части, выдерживают при комнатной температуре и наносят на бумагу аналогично примеру 1.

Масса покрытия составляет около 1 г/м².

Результаты испытаний представлены в таблице.

П р и м е р 8 (контрольный). Полиорганосилоксановую антиадгезионную композицию, содержащую, мас.ч.:
Полидиметилвинил- силоксан 100
Полиэтилгидрид- силоксан 8
Платиновый катализатор (в пересчете на Рt) 30 3,5-диметилпиразол 0,01 готовят путем последовательного смешения всех компонентов.

Полученную композицию делят на части, выдерживают при комнатной температуре и наносят на мелованную бумагу, покрытую поливиниловым спиртом (ТУ-13-7309005-514-83), аналогично примеру 1.

Масса покрытия составляет около 1 г/м².

Результаты испытаний представлены в таблице.

Как видно из таблицы, применение полидиметилэтилгидридсилоксана в качестве гидридсодержащего полимера предлагаемой композиции позволяет получить полиорганосилоксановое покрытие с высокими и более стабильными антиадгезионными характеристиками. Измеренные после старения антиадгезионные свойства готового покрытия свидетельствуют об их стабильности в процессе хранения при нормальных условиях в течение года. Этого нельзя сказать о покрытии, сформированном при использовании полиорганосилоксановых композиций с другими гидридсодержащими полимерами в качестве сшивающих агентов (примеры 7 и 8).

Применение 3,5-диметилпиразола в качестве ингибитора в предлагаемой композиции на порядок эффективнее по сравнению с использованными производными малеиновой кислоты. При необходимости "время жизни" композиции при комнатной температуре можно варьировать от нескольких часов до нескольких недель путем добавления в композицию 0,003-0,03 мас.ч. 3,5-диметилпиразола на 100 мас. ч. основного полимера. Минимальным количеством 3,5-диметилпиразола, удовлетворяющее условиям переработки композиции в промышленности, является более узкий диапазон (0,003-0,005 мас.ч.). Использование такого количества ингибитора исключает нарастание вязкости в течение 6-11 ч при сохранении высокой скорости структурирования композиции под воздействием повышенной температуры на первоначальном уровне (примеры 1-2).

Несмотря на достаточно длительное максимальное "время жизни" композиции по прототипу, ее оптимальное "время жизни" без ухудшения способности композиции к структурированию меньше по сравнению с предлагаемой композицией.

Формирование силоксанового покрытия при использовании данной композиции происходит за 10-12 с, что в 3 раза быстрее, чем при использовании композиции по прототипу. Следовательно, переработку такой композиции в промышленности можно осуществлять с большой производительностью.

Время структурирования композиции, содержащей в качестве сшивающего агента полиэтилгидридсилоксан, больше (19-20 с, пример 8), чем время структурирования заявляемой композиции (10-12 с, пример 6), при этом компоненты обеих композиций взяты в одинаковом соотношении. Вязкость в предлагаемой композиции в процессе хранения нарастает медленнее, чем в контрольной композиции.

Использование: при производстве бумаг. Сущность изобретения: полиорганосилоксановая антиадгезионная композиция содержит, мас.ч.: полидиметилвинилсилоксан 100; полидиметилэтилгидридсилоксан 5 - 10; платиновый катализатор (в пересчете на платину) 25 - 50; ингибитор 0,003 - 0,03. При этом в качестве ингибитора композиция содержит 3,5-диметилпиразол, а в качестве платинового катализатора - 1%-ный раствор платинохлористоводородной кислоты. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. ПОЛИОРГАНОСИЛОКСАНОВАЯ АНТИАДГЕЗИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ преимущественно для покрытия бумаги, включающая полидиметилвинилсилоксан с концевыми винилдиметилсилоксановыми группами, гидридсодержащий полимер, платиновый катализатор и ингибитор, отличающаяся тем, что в качестве гидридсодержащего полимера она содержит полидиметилэтилгидридсилоксан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Полидиметилвинилсилоксан - 100
Полидиметилэтилгидридсилоксан - 5 - 10
Платиновый катализатор (в пересчете на платину) - 25 - 50
Ингибитор - 0,003 - 0,030
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ингибитора она содержит 3,5-диметилпиразол.