TW202010806A - 低黏度組成物及使用該組成物之3d列印方法 - Google Patents
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Abstract
揭示一種用於形成聚矽氧彈性體之組成物。該組成物包含:A)直鏈有機聚矽氧烷,其每分子具有至少兩個矽鍵結乙烯系不飽和基團;B)直鏈有機氫矽氧烷,其每分子具有至少兩個矽鍵結氫原子;C)至少一種交聯劑;及D)矽氫化催化劑。該交聯劑C)係選自由下列所組成之群組:C1)有機聚矽氧烷,其每分子具有至少三個矽鍵結乙烯系不飽和基團;及C2)有機聚矽氧烷,其每分子具有至少三個矽鍵結氫原子。組分C1)之該等矽鍵結乙烯系不飽和基團之至少一者相對於組分A)之該等矽鍵結乙烯系不飽和基團具有較低反應性。再者,組分C2)之該等矽鍵結氫原子之至少一者相對於組分B)之該等矽鍵結氫原子具有較低反應性。亦揭示使用該等組成物形成三維(3D)物品之方法。
Description
本揭露關於用於形成聚矽氧彈性體之組成物,並且特定言之,關於包含不同官能性遙爪聚合物之組合的低黏度組成物、由此組成物所形成之聚矽氧彈性體、製造此組成物及聚矽氧彈性體之方法、及3D列印此組成物以形成3D彈性體物品。該組成物之初始黏度低,但仍提供所欲的經固化之彈性體特性,諸如優異之伸長率、模數、延伸性等。
基於矽氧烷之彈性體系統當需要高伸長率及韌性時通常係由高分子量聚合物來配製。不幸的是,為了這些特性所配製之未經固化之材料一般在未經固化狀態下遭受到高黏度的影響。替代地,使用低分子量材料以使在未經固化之狀態下最小化黏度的彈性體組成物則遭受到有限的伸長率、高模數、及有限的延伸性的影響。
3D列印或積層製造(additive manufacturing, AM)係一般由數位檔案來製造三維(3D)固體物體之製程。經3D列印物體之產生係使用積層製程(additive process)而不是減去性製程(subtractive process)來達成。在積層製程中,物體係藉由放置連續的材料層來產生直到產生整個物體為止。可將這些層之各者看作最終物體之薄切的水平橫截面。
積層製程已經用某些有限制的材料類型來展示,諸如有機熱塑性塑膠(例如聚乳酸(polylactic acid, PLA)或丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene, ABS))、石膏、黏土、室溫硫化(room temperature vulcanization, RTV)材料、紙、或金屬合金。在某些基於物理或化學限制、成本、凝固(或固化)時間緩慢、不合適的黏度等之終端應用中,這些材料係不適合的。
此外,在這些類型的列印製程中,在平衡組成物之可列印性及最終列印及固化物品之機械特性方面已存在產業上廣泛的問題。例如,可列印性可能需要聚矽氧組成物具有低黏度及合理的表面張力;然而,具有低黏度之聚矽氧組成物通常具有低分子量並且來自彼等的經固化之產物具有不良之機械特性。因此,在產業中所屬技術領域之狀態係採取中間妥協,亦即探究可列印組成物允許的黏度範圍之最高極限,同時在最終經固化之物品的機械特性上達到優於由具有理想低起始黏度之組成物所固化者,但仍遠不及由高黏度組成物所固化者。亦已評估在列印製程期間利用一些高黏度組成物之剪切稀化行為,其有助於減少成功列印的流變學要求限制,但不會消除。
鑑於前述,仍有機會提供用於形成聚矽氧彈性體之改良組成物。亦仍有機會提供改良之聚矽氧彈性體,及形成與使用此等組成物及彈性體之改良方法。
本揭露關於一種用於形成聚矽氧彈性體之組成物(本文中稱為「組成物(composition)」)。該組成物包含:A)直鏈有機聚矽氧烷,其每分子具有至少兩個矽鍵結乙烯系不飽和基團;B)直鏈有機氫矽氧烷,其每分子具有至少兩個矽鍵結氫原子;C)至少一種交聯劑;及D)矽氫化催化劑。
該交聯劑C)係選自由下列所組成之群組:C1)有機聚矽氧烷,其每分子具有至少三個矽鍵結乙烯系不飽和基團;及C2)有機聚矽氧烷,其每分子具有至少三個矽鍵結氫原子。因此,該組成物可包括組分C1)、組分C2)、或組分C1)與C2)之組合。
組分C1)之該等矽鍵結乙烯系不飽和基團之至少一者相對於組分A)之該等矽鍵結乙烯系不飽和基團具有較低反應性。例如,在整體組成物之背景下(其中組分A)及組分C1)在組成物中係相互競爭),相對於組分A)之矽鍵結己烯基,組分C1)之矽鍵結己烯基與組分B)之矽鍵結氫原子通常具有較低(或較慢)的反應性。應瞭解到,當組分A)及C1)不相互競爭時,此等相對的反應性可能有所不同。
組分C2)之該等矽鍵結氫原子之至少一者相對於組分B)之該等矽鍵結氫原子具有較低的反應性。例如,在整體組成物之背景下(其中組分B)及C2)在組成物中係相互競爭),相對於組分B)之矽鍵結氫原子,組分C2)之矽鍵結氫原子與組分A)之矽鍵結乙烯系不飽和基團通常具有較低(或較慢)的反應性。
據認為若組分C1)及C2)皆存在於組成物中,則會出現類似的情況。換言之,據認為組分C1)及C2)亦可在反應期間競爭。例如,若兩種交聯劑C)皆存在,則相對於組分C1)與由組分B)所提供之游離矽鍵結氫原子反應,組分C2)通常將更容易與由組分A)所提供之游離矽鍵結乙烯系不飽和基團反應。
通常,若相對於組分A)存在莫耳過剩的組分B),則至少存在組分C1)。替代地,若相對於組分B)存在莫耳過剩的組分A),則通常至少存在組分C2)。莫耳基礎通常係分別基於由組分A)及B)所提供之矽鍵結乙烯系不飽和基團及矽鍵結氫原子之數目。應瞭解到,組分A)及B)亦可以等莫耳量存在。
矽氫化催化劑D)係以催化有效量存在。因此,通常將組成物分類為矽氫化反應組成物,並且彈性體係經由至少組分A)、組分B)、及組分C)之矽氫化反應來固化。通常,組分D)促成前述組分A)、組分B)、及組分C)的官能性機團之反應。
此外,本揭露係關於一種聚矽氧彈性體(本文中稱為「彈性體(elastomer)」)。如上所述,彈性體包含組成物之反應產物。在各種實施例中,彈性體包含組分A)、組分B)、及組分C)在組分D)存在下所形成之反應產物。反應產物亦可於一或多種可選的添加劑存在下形成。此等添加劑(如有使用)可對組成物之其他成分具有惰性或反應性。
再者,本揭露係關於形成三維(3D)物品之方法(本文中其實施例稱為「列印方法(printing method)」或「方法(method)」)。在一個實施例中,該方法包含:I)用3D印表機列印第一聚矽氧組成物以形成層;及II)用該3D印表機在該層上列印第二聚矽氧組成物以形成後續層(subsequent layer)。可選地,該方法進一步包含針對任何(多個)額外層用經獨立地選擇之(多種)聚矽氧組成物重複步驟II)以形成3D物品。第一聚矽氧組成物與第二聚矽氧組成物係彼此相同或不同。該等聚矽氧組成物之至少一者係該組成物。
在其他實施例中,該方法包含:1) I)固化在一定體積的聚矽氧組成物中之第一層;及II)固化在一定體積的聚矽氧組成物中之第二層;III)可選地,針對任何(多個)額外層用經獨立地選擇之(多種)聚矽氧組成物重複步驟II)以形成3D物品;或2)在一定體積的液體組成物中直接形成經固化3D物品(例如藉由諸如雙光子聚合(two photon polymerization)的製程);或3) I)將聚矽氧組成物直接沉積至支撐介質中以直接形式3D物品;及II)在施加或未施加熱、電磁輻射、電場及振盪、及/或磁場及振盪的情況下固化該3D物品。
本揭露亦提供藉由該列印方法所形成之3D物品。本文中3D物品亦可稱為「3D聚矽氧物品(3D silicone article)」或「物品(article)」。
如本文中所使用,用語「環境溫度(ambient temperature)」或「室溫(room temperature)」係指介於約20℃與約30℃之間的溫度。通常,室溫範圍在約20℃至約25℃。用語「環境壓力(ambient pressure)」或「大氣壓力(atmospheric pressure)」係指約101 kPa之壓力。
本文中所提及之所有黏度測量係在25℃下測量,除非另有指明。黏度可經由所屬技術領域中已瞭解之方法來判定。
下列縮寫在本文中具有這些意義:「Me」意指甲基,「Et」意指乙基,「Pr」意指丙基,「Bu」意指丁基,「g」意指克,且「ppm」意指百萬分點。此外,「Vi/vi」意指乙烯基,且「Hex/hex」意指己烯基。
「烴基(hydrocarbyl)」意指可經取代或未經取代之單價烴基。烴基之具體實例包括烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基等。
「烷基」意指一非環狀、支鏈或非支鏈、飽和單價烴基團。烷基之實例包括但不限於Me、Et、Pr(例如,異Pr及/或正Pr)、Bu(例如,異Bu、正Bu、三級Bu、及/或二級Bu)、戊基(例如,異戊基、新戊基、及/或三級戊基)、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、及十二基,以及6至12個碳原子之支鏈飽和單價烴基。烷基可具有1至30、替代地1至24、替代地1至20、替代地1至12、替代地1至10、及替代地1至6個碳原子。
「烯基(alkenyl)」意指具有一或多個碳-碳雙鍵之非環狀、支鏈或非支鏈的單價烴基。烯基之實例係但不限於乙烯基、烯丙基、甲基烯丙基、丙烯基、及己烯基。烯基可具有2至30、替代地2至24、替代地2至20、替代地2至12、替代地2至10、及替代地2至6個碳原子。
「炔基(alkynyl)」意指具有一或多個碳-碳三鍵之非環狀、支鏈或非支鏈的單價烴基。炔基之實例係但不限於乙炔基、丙炔基、及丁炔基。炔基可具有2至30、替代地2至24、替代地2至20、替代地2至12、替代地2至10、及替代地2至6個碳原子。
「芳基(aryl)」意指環狀、完全不飽和的烴基。芳基之實例包括但不限於環戊二烯基、苯基、蒽基及萘基。單環芳基可具有5至9、替代地6至7、及替代地5至6個碳原子。多環芳基可具有10至17、替代地10至14、及替代地12至14個碳原子。
「伸烯基(alkenylene)」意指具有一或多個碳-碳雙鍵之非環狀、支鏈或非支鏈的二價烴基。「伸烷基(alkylene)」意指非環狀、支鏈或非支鏈的飽和二價烴基。「伸炔基(alkynylene)」意指具有一或多個碳-碳三鍵之非環狀、支鏈或非支鏈的二價烴基。「伸芳基(arylene)」意指環狀、完全不飽和的二價烴基。
「碳環(carbocycle)」及「碳環的(carbocyclic)」各自意指烴環。碳環可為單環或可為稠合、橋接或螺接多環。單環碳環可具有3至9、替代地4至7、及替代地5至6個碳原子。多環碳環可具有7至17、替代地7至14、及替代地9至10個碳原子。碳環可為飽和或部分不飽和。
「環烷基(cycloalkyl)」意指飽和碳環。單環環烷基之例子有環丁基、環戊基以及環己基。「伸環烷基(cycloalkylene)」意指二價飽和碳環。
除非另有指明,如關於另一個基團(例如,烴基)所使用之用語「經取代(substituted)」意指烴基中之一或多個氫原子已經另一個取代基所置換。此等取代基之實例包括例如鹵素原子,諸如氯、氟、溴、及碘;含鹵素原子基團,諸如氯甲基、全氟丁基、三氟乙基、及九氟己基;氧原子;含氧原子基團,諸如(甲基)丙烯酸及羧基;氮原子;含氮原子基團,諸如胺、胺基官能基、醯胺基官能基、及氰基官能基;硫原子;及含硫原子基團,諸如巰基。
如本文中所使用,用語「實質上(substantially)」係指大部分或大多數,如以至少約50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.99%、或至少約99.999%或更多。如本文中所使用,用語「支鏈(branched)」係描述聚合物具有多於兩個端基。
M、D、T及Q單元通常表示為Ru
SiO(4–u)/2
,其中u針對M、D、T、及Q分別係3、2、1、及0,並且R係經獨立地選擇之烴基。M、D、T、Q代表共價鍵結至矽原子之一個(M
ono)、二個(D
i)、三(T
ri)、或四個(Q
uad)氧原子,該矽原子係鍵聯至分子結構之其餘部分中。
組分A)
組分A)每分子包括至少兩個脂族不飽和基團,其可替代地稱為乙烯系不飽和(ethylenic unsaturation)。組分A)之乙烯系不飽和基團可位於組分A)中的末端位置、側接位置、或同時位於兩者中。乙烯系不飽和基團可係烯基及/或炔基。烯基之實例係但不限於乙烯基、烯丙基、丙烯基、及己烯基。炔基之實例係但不限於乙炔基、丙炔基、及丁炔基。在某些實施例中,組分A)之矽鍵結乙烯系不飽和基團係乙烯基。
在各種實施例中,組分A)每分子具有兩個矽鍵結乙烯系不飽和基團。在進一步實施例中,組分A)之矽鍵結乙烯系不飽和基團係末端基團。在又進一步實施例中,組分A)之矽鍵結乙烯系不飽和基團係末端乙烯基。
在某些實施例中,組分A)係如上所示之二或更多種結構之混合物。在各種實施例中,組分A)係具有下列平均式I):
R1
(R2
)2
SiO[(R3
R4
SiO]n
Si(R2
)2
R1
I);
其亦可繪示為以下平均式I):I);
其中各R1
係乙烯系不飽和基團,R2
、R3
、及R4
中之各者係經獨立地選擇之經取代或未經取代烴基,且下標n係2至10,000。在進一步實施例中,各R1
係乙烯基。
在某些實施例中,諸如當組成物係具有較低黏度(例如約10至約100 mPa‧s)時,下標n範圍在5至100、10至90、20至80、30至70、40至60、或45至55、或係約50。在其他實施例中,諸如當組成物係具有較高黏度(例如約1至約100 Pa‧s)時,下標n範圍在100至10,000、100至5,000、100至2,500、100至1,000、200至900、300至800、400至700、450至650、475至600、或500至550、或約500。在某些實施例中,組分A)包含不同鏈長(例如由下標n指定)之不同直鏈有機聚矽氧烷之組合。
組分B)
組分B)之矽鍵結氫原子可位於組分B)中的末端位置、側接位置、或同時位於兩者中。在各種實施例中,組分B)每分子具有兩個矽鍵結氫原子。在進一步實施例中,組分B)之矽鍵結氫原子係末端基團。
在某些實施例中,組分B)係如上所示之二或更多種結構之混合物。在各種實施例中,組分B)係具有下列平均式II):
H(R2
)2
SiO[(R3
R4
SiO]m
Si(R2
)2
H II);
其亦可繪示為下列平均式II):II);
其中R2
、R3
、及R4
中之各者係經獨立地選擇之經取代或未經取代烴基,且下標m係2至10,000。
在某些實施例中,諸如當組成物係具有較低黏度(例如約10至約100 mPa․s)時,下標m範圍在5至100、10至90、20至80、30至70、40至60、或45至55、或係約50。在其他實施例中,諸如當組成物係具有較高黏度(例如約1至約100 Pa․s)時,下標m範圍在100至10,000、100至5,000、100至2,500、100至1,000、200至900、300至800、400至700、450至650、475至600、或500至550、或約500。在某些實施例中,組分B)包含不同鏈長(例如由下標m指定)之不同直鏈有機氫矽氧烷之組合。
組分C)
在各種實施例中,組分C)可包含M、D、T及/或Q矽氧基單元之任何組合,只要組分C)包括至少三個與組分A)或B)之官能基反應的矽鍵結基團。這些矽氧基單元可用各種方式來組合,以形成環狀、直鏈、支鏈及/或樹脂質(三維網狀)結構。組分C)可係單體的、聚合的、寡聚的、直鏈的、支鏈的、環狀的、及/或樹脂質的,視M、D、T、及/或Q單元之選擇而定。在某些實施例中,組分C)係實質上直鏈的或係直鏈的。
在各種實施例中,組分C1)係存在於組成物中。組分C1)之乙烯系不飽和基團可位於組分C1)中的末端位置、側接位置、或同時位於兩者中。乙烯系不飽和基團可係烯基及/或炔基。烯基之實例係但不限於乙烯基、烯丙基、丙烯基、及己烯基。炔基之實例係但不限於乙炔基、丙炔基、及丁炔基。
在各種實施例中,組分C1)具有至少一個己烯基、至少兩個己烯基、或至少三個己烯基。在某些實施例中,組分C1)之矽鍵結乙烯系不飽和基團係己烯基。在進一步實施例中,組分C1)之矽鍵結乙烯系不飽和基團係側接基團。在又進一步實施例中,組分C1)之矽鍵結乙烯系不飽和基團係側接己烯基。
組分C1)之實施例的簡化結構之實例包括:;;及;
其中下標q’係≥1;各下標w’獨立地係0或≥1;且各D係經獨立地選擇之二價鍵聯基。通常,當下標w’=0時存在乙烯基;且當下標w’=4時存在己烯基;然而,應瞭解到各下標w’獨立地係0或≥ 1(包括= 1、2、3、4、5等)。在一些實施例中,各D係-CH2
-或-CH2
CH2
Si(R2
)2
OSi(R2
)2
-。在某些實施例中,組分C1)係如上所示之二或更多種結構之混合物。
在各種實施例中,組分C1)係具有下列平均式III):
R5
(R2
)2
SiO[(R3
R4
SiO]p
[(R3
R6
SiO]q
Si(R2
)2
R5
III);
其亦可繪示為下列平均式III):III);
其中R2
、R3
、及R4
中之各者係經獨立地選擇之經取代或未經取代烴基,各R5
係經獨立地選擇之乙烯系不飽和基團或係R2
,各R6
係經獨立地選擇之包含乙烯系不飽和基團的部分,下標p係1至500,且下標q係1至500,限制條件是若各R5
係R2
,則下標q係3至500。在進一步實施例中,各R6
係己烯基。
在某些實施例中,下標p範圍在1至100、2至50、3至30、4至25、5至20、6至17、7至14、或8至12、或約10。在進一步或替代的實施例中,下標q範圍在1至100、2至50、3至30、4至25、5至20、6至17、7至14、或8至12、或約10。
在各種實施例中,組分C2)係存在於組成物中。組分C2)之矽鍵結氫原子可位於組分C2)中的末端位置、側接位置、或同時位於兩者中。在進一步實施例中,組分C2)之矽鍵結氫原子係側接基團。
在各種實施例中,組分C2)係具有下列平均式IV):
R7
(R2
)2
SiO[(R3
R4
SiO]y
[(R3
HSiO]z
Si(R2
)2
R7
IV);
其亦可繪示為下列平均式IV):IV);
其中R2
、R3
、及R4
中之各者係經獨立地選擇之經取代或未經取代烴基,各R7
係經獨立地選擇之氫原子或係R2
,下標y係1至500,且下標z係1至500,限制條件是若各R7
係R2
,則下標z係3至500。
在某些實施例中,下標y範圍在1至100、2至50、3至30、4至25、5至20、6至17、7至14、或8至12、或約10。在進一步或替代的實施例中,下標z範圍在1至100、2至50、3至30、4至25、5至20、6至17、7至14、或8至12、或約10。
應瞭解到,由下標p、q、y、及z所表示之基團(亦即在上式III)及IV)中具有方括弧的基團)可以任何順序在個別的矽氧烷內存在,包括與以上及整個本揭露所表示之順序的不同順序。再者,這些基團可以隨機或嵌段形式存在。
組分D)
矽氫化(或加成)反應(例如,在Si-H與乙烯系不飽和基團之間)會於矽氫化催化劑(下文稱為「催化劑」)存在下發生。催化劑可係所屬技術領域中習知的。例如,催化劑可係含鉑族金屬催化劑。所謂「鉑族(platinum group)」,其意指釕、銠、鈀、鋨、銥、及鉑,以及其錯合物。可用於本文中之催化劑的非限制性實例係描述於美國專利第3,159,601號;第3,220,972號;第3,296,291號;第3,419,593號;第3,516,946號;第3,715,334號;第3,814,730號;第3,923,705號;第3,928,629號;第3,989,668號;第5,036,117號;第5,175,325號;及第6,605,734號;關於其等所揭示之催化劑,其等之各者係以引用方式併入本文中。
催化劑可係鉑金屬、沉積於載體(諸如矽膠或粉狀炭)上之鉑金屬、或鉑族金屬之化合物或錯合物。典型催化劑包括氯鉑酸(可呈六水合物形式或無水形式),及/或含鉑催化劑,其係藉由包含使氯鉑酸與脂族不飽和有機矽化合物(諸如二乙烯基四甲基二矽氧烷,或烯烴-鉑-矽基錯合物)反應之方法來製備,如美國專利第6,605,734號中所述。實例係:(COD)Pt(SiMeCl2
)2
,其中「COD」係1,5-環癸二烯。這些烯烴-鉑-矽基錯合物可例如藉由將0.015莫耳(COD)PtCl2
與0.045莫耳COD及0.0612莫耳HMeSiCl2
混合來製備。
一種合適鉑催化劑類型係卡斯特(Karstedt)催化劑,其係描述於Karstedt的美國專利第3,715,334號及第3,814,730號中。卡斯特催化劑係鉑二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物,其一般含有約1 wt.%的鉑在溶劑(諸如甲苯)中。另一種合適的鉑催化劑類型係氯鉑酸與含末端脂族不飽和之有機矽化合物的反應產物(描述於美國專利第3,419,593號中)。
催化劑亦可或替代地係光可活化矽氫化催化劑,其可經由輻照及/或熱來起始固化。光可活化矽氫化催化劑可係能夠催化矽氫化反應之任何矽氫化催化劑,尤其是在曝露於具有波長為150至800奈米(nm)之輻射時。
光可活化矽氫化催化劑之具體實例包括但不限於β-二酮酸鉑(II)錯合物(platinum(II) β-diketonate complex),諸如雙(2,4-戊二酸)鉑(II)、雙(2,4-己二酸)鉑(II)、雙(2,4-庚二酸)鉑(II)、雙(1-苯基-1,3-丁二酸)鉑(II)、雙(1,3-二苯基-1,3-丙二酸)鉑(II)、及雙(1,1,1,5,5,5-六氟-2,4-戊二酸)鉑(II);(η-環戊二烯基)三烷基鉑錯合物,諸如(Cp)三甲基鉑、(Cp)乙基二甲基鉑、(Cp)三乙基鉑、(氯-Cp)三甲基鉑、及(三甲基矽基-Cp)三甲基鉑,其中Cp代表環戊二烯基;氧化三氮烯(triazene oxide)-過渡金屬錯合物,諸如Pt[C6
H5
NNNOCH3
]4
、Pt[p-CN-C6
H4
NNNOC6
H11
]4
、Pt[p-H3
COC6
H4
NNNOC6
H11
]4
、Pt[p-CH3
(CH2
)x
-C6
H4
NNNOCH3
]4
、1,5-環辛二烯.Pt[p-CN-C6
H4
NNNOC6
H11
]2
、1,5-環辛二烯.Pt[p-CH3
O-C6
H4
NNNOCH3
]2
、[(C6
H5
)3
P]3
Rh[p-CN-C6
H4
NNNOC6
H11
]、及Pd[p-CH3
(CH2
)x
—C6
H4
NNNOCH3
]2
,其中x係1、3、5、11、或17;(η-二烯烴)(σ-芳基)鉑錯合物,諸如(η4
-1,5-環辛二烯基)二苯基鉑、(η4
-1,3,5,7-環辛四烯基)二苯基鉑、(η4
-2,5-降莰二烯)二苯基鉑、(η4
-1,5-環辛二烯基)雙-(4-二甲基胺苯基)鉑、(η4
-1,5-環辛二烯基)雙-(4-乙醯苯基)鉑、及(η4
-1,5-環辛二烯基)雙-(4-三氟甲基苯基)鉑。在各種實施例中,光可活化矽氫化催化劑係β-二酮酸鉑(II)錯合物,或雙(2,4-戊二酸)鉑(II)。催化劑可係單一種催化劑或包含二或更多種不同催化劑之混合物。
催化劑係以催化量(亦即足以在所欲條件下促成其反應或固化的量)存在於組成物中。所使用之催化劑含量可有所變化以制定反應速率及固化動力學。催化劑之催化量可大於0.01 ppm,並且可大於1,000 ppm(例如,至多10,000 ppm或更多)。在某些實施例中,催化劑之催化量小於5,000 ppm、替代地小於2,000 ppm、及替代地小於1,000 ppm(但在任何情況下均大於0 ppm)。在具體實施例中,以可固化組成物之重量計,催化劑之催化量可在0.01至1,000 ppm、替代地0.01至100 ppm、及替代地0.01至50 ppm的金屬之範圍內。該等範圍可僅關於催化劑內之金屬含量或關於整體催化劑(包括其配位基)。在某些實施例中,這些範圍僅關於催化劑內之金屬含量。催化劑可作為單一個物種或二或更多個不同物種之混合物添加。
(多個)可選的添加劑
組成物可選地可進一步包含額外成分或組分(或「添加劑」),尤其是如果成分或組分不會妨礙組成物固化。額外成分之實例包括但不限於載劑媒劑或溶劑;穩定劑;著色劑,包括染料及顏料;抗氧化劑;熱穩定劑;阻燃劑;觸變劑;流動控制添加劑;抑制劑;填料,包括延伸及強化填料;及交聯劑。
在各種實施例中,組成物進一步包含至少添加選自由下列所組成之群組:反應抑制劑、終止劑、填料、觸變劑、有機聚矽氧烷樹脂、不同於組分A)的有機聚矽氧烷、不同於組分B)的有機氫矽氧烷、不同於組分C)的有機聚矽氧烷、及其組合。在這些實施例中,不同於組分A)的有機聚矽氧烷、不同於組分B)的有機氫矽氧烷、不同於組分C)的有機聚矽氧烷,可稱為補充組分(supplemental component) S)(其包括組分S1)及組分S2),進一步描述於下)。
添加劑之一或多者可存在為組成物之任何合適重量百分比(wt.%),諸如組成物之0.01 wt.%至約65 wt.%、約0.05 wt.%至約35 wt.%、約0.1 wt.%至約15 wt.%、約0.5 wt.%至約5 wt.%、或約0.1 wt.%或更少、約1 wt.%、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、或約15 wt.%或更多。所屬技術領域中具有通常知識者可輕易決定合適量的添加劑,例如,取決於添加劑之類型及所欲結果。某些可選的添加劑係更詳細描述於下。
在各種實施例中,組成物進一步包含終止劑。合適的終止劑可具有類似於組分A)、組分B)、組分C)、或組分S)的結構,但其將僅有一個官能基與反應形成彈性體之其他官能基反應。如有使用,則終止劑係可用於產生死端(dead-end)、或產生彈性無效的接合(junction)以改變所得彈性體之模數及tan δ。
在各種實施例中,組成物進一步包含反應抑制劑。例如,可將炔醇(諸如2-甲基-3-丁炔-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、及2-苯基-3-丁炔-2-醇);烯炔化合物(諸如3-甲基-3-戊烯-1-炔、或3,5-二甲基-3-己烯-1-炔);或1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四矽氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基環四矽氧烷、或苯并三唑作為可選的組分併入組成物中。
反應抑制劑在組成物中之含量沒有特別限制。在某些實施例中,每100份組分A)、組分B)、及組分C)之總質量,反應抑制劑之含量係約0.0001至約5質量份。所屬技術領域中具有通常知識者可輕易決定特定類型之反應抑制劑(或多種抑制劑)的量以使催化更具潛伏性。
組成物可包括一或多種填料。填料可係一或多種強化填料、非強化填料、或其混合物。細粒的強化填料的實例包括高表面積發煙二氧化矽及沉澱二氧化矽,包括稻殼灰及某種程度碳酸鈣。細粒的非強化填料的實例包括碎石英、矽藻土、硫酸鋇、氧化鐵、二氧化鈦、及碳黑、滑石、與矽灰石。可單獨使用或除以上者外再額外使用之其他填料包括奈米碳管(例如,多壁奈米碳管礬石)、中空玻璃球、硫酸鈣(硬石膏)、石膏、硫酸鈣、碳酸鎂、黏土(諸如高嶺土)、三氫氧化鋁、氫氧化鎂(氫氧鎂石)、石墨、碳酸銅(例如,孔雀石)、碳酸鎳(例如,翠鎳礦(zarachite))、碳酸鋇(例如,碳酸鋇礦)、及/或碳酸鍶(例如,菱鍶礦)。進一步之替代填料包括氧化鋁、來自由下列所組成之群組的矽酸鹽:橄欖石;石榴石;鋁矽酸鹽;環型矽酸鹽;鏈型矽酸鹽;及片型矽酸鹽。在某些實施例中,可使用一些填料以調整組成物之觸變特性。
填料(如果存在)可選地可用處理劑來進行表面處理。處理劑及處理方法在所屬技術領域中係已瞭解的。填料之表面處理一般係用例如脂肪酸或脂肪酸酯(諸如硬脂酸酯)、或用有機矽烷、有機矽氧烷、或有機矽氮烷(諸如六烷基二矽氮烷)、或短鏈矽氧烷二醇來執行。通常,表面處理使得填料具有疏水性,因此更易於處理並且獲得與組成物中其他組分之均勻混合物。諸如R5 e
Si(OR6
)4-e
之矽烷亦可用作為填料處理劑,其中R5
係6至20個碳原子之經取代或未經取代單價烴基,例如,烷基(諸如己基、辛基、十二基、十四基、十六基、及十八基)、及芳烷基(諸如苄基、及苯基乙基),R6
係1至6個碳原子之烷基,並且下標「e」係等於1、2、或3。
在某些實施例中,填料係二氧化矽填料或經表面處理之二氧化矽填料,該經表面處理之二氧化矽填料具有與組分A)、組分B)、或組分C)類似之官能性。如有使用,則此等填料可用於提供額外強化的彈性體,其允許更高的模數及斷裂伸長率,且可有利地有助於調整組成物之觸變特性。
在各種實施例中,組成物進一步包含觸變劑。合適的觸變劑包括流變劑,此等試劑之具體實例可見於美國專利公開案第2018/0066115 A1號及第2018/0208797 A1號中,其為此目的以引用方式併入。
合適的載劑媒劑(或稀釋劑)包括聚矽氧(直鏈的及環狀的兩者)、有機油、有機溶劑、及彼等之混合物。溶劑之具體實例可見於美國專利第6,200,581號,其為此目的特以引用方式併入本文中。
載劑媒劑亦可係在25℃下具有在1至1,000 mm2
/sec之範圍內的黏度之低黏度有機聚矽氧烷或揮發性甲基矽氧烷或揮發性乙基矽氧烷或揮發性甲基乙基矽氧烷,諸如六甲基環三矽氧烷、八甲基環四矽氧烷、十甲基環五矽氧烷、十二甲基環六矽氧烷、八甲基三矽氧烷、十甲基四矽氧烷、十二甲基五矽氧烷、十四甲基六矽氧烷、十六甲基七矽氧烷、七甲基-3-{(三甲基矽基)氧基)}三矽氧烷、六甲基-3,3,雙{(三甲基矽基)氧基}三矽氧烷、五甲基{(三甲基矽基)氧基}環三矽氧烷,以及聚二甲基矽氧烷、聚乙基矽氧烷、聚甲基乙基矽氧烷、聚甲基苯基矽氧烷、聚二苯基矽氧烷、辛醯基甲基矽氧烷(caprylyl methicone)、及任何其混合物。可選的組分S1)
在各種實施例中,組成物進一步包含組分S1)。組分S1)沒有限制並且可係具有至少兩個脂族不飽和基團之任何不飽和化合物。在各種實施例中,組分S1)每分子具有至少三個矽鍵結乙烯系不飽和基團。在某些實施例中,組分S1)包含矽氧烷。在其他實施例中,組分S1)包含聚矽氧有機混成物,或有機矽化合物。組分S1)之各種實施例及實例係描述於下。
組分S1)之脂族不飽和基團可位於組分S1)中的末端位置、側接位置、或同時位於兩者中。例如,脂族不飽和基團可係烯基及/或炔基。烯基之實例係但不限於乙烯基、烯丙基、丙烯基、及己烯基。炔基之實例係但不限於乙炔基、丙炔基、及丁炔基。
在某些實施例中,組分S1)包含具有下列平均式之有機聚矽氧烷:
R5 f
SiO(4-f)/2
其中各R5
係經獨立地選擇之經取代或未經取代烴基,限制條件是在各分子中,至少兩個R5
係脂族不飽和基團,並且其中f係經選擇以使得0 > f ≤ 3.2。
以上針對有機聚矽氧烷之平均式替代地可寫成(R5 3
SiO1/2
)w
(R5 2
SiO2/2
)x
(R5
SiO3/2
)y
(SiO4/2
)z
,其中R5
及其限制條件係定義於上,且w、x、y、及z獨立地係≥0至≤1,限制條件是w+x+y+z=1。所屬技術領域中具有通常知識者瞭解此等M、D、T、和Q單元及其莫耳分率會如何影響以上平均式中之下標f。T及Q單元(由下標y及z所標示)一般係存在於聚矽氧樹脂中,而D單元(由下標x所標示)一般係存在於聚矽氧聚合物中(且亦可存在於聚矽氧樹脂中)。
各R5
係經獨立地選擇(如以上所介紹)並且可係直鏈的、支鏈的、環狀的、或其組合。環狀烴基涵蓋芳基以及飽和或非共軛環狀基團。芳基可係單環或多環的。直鏈及支鏈烴基可獨立地係飽和或不飽和的。直鏈烴基與環狀烴基之組合的一個實例係芳烷基(aralkyl)。經取代及未經取代烴基之實例係以上關於R所介紹者。脂族不飽和基團之實例亦介紹於上。
在某些實施例中,有機聚矽氧烷係實質上直鏈的,及替代地係直鏈的。在這些實施例中,實質上直鏈的有機聚矽氧烷可具有下列平均式:
R5 fʹ
SiO(4-fʹ)/2
其中各R5
及其限制條件係定義於上,且其中f’係經選擇以使得1.9 ≤ f’ ≤ 2.2。
在這些實施例中,在25℃之溫度下,實質上直鏈的有機聚矽氧烷一般係可流動液體或呈未經固化橡膠之形式。通常,實質上直鏈的有機聚矽氧烷在25℃下具有10至30,000,000 mPa·s、替代地10至10,000,000 mPa·s、替代地100至1,000,000 mPa·s、及替代地100至100,000 mPa·s之黏度。黏度可在25℃下經由Brookfield LV DV-E黏度計來測量,如所屬技術領域中所瞭解。
在有機聚矽氧烷係實質上直鏈的或直鏈的之具體實施例中,有機聚矽氧烷可具有下列平均式:
(R5 3
SiO1/2
)mʹ
(R5 2
SiO2/2
)nʹ
(R5
SiO3/2
)o
其中各R5
係獨立地經選擇且定義於上(包括限制條件是在各分子中,至少兩個R5
基團係脂族不飽和基團),並且m'≥2,n'≥2,且o≥0。在具體實施例中,mʹ係2至10、替代地2至8、替代地2至6。在這些或其他實施例中,nʹ係2至1,000、替代地2至500、替代地2至200。在這些或其他實施例中,o係0至500、替代地0至200、及替代地0至100。
當有機聚矽氧烷係實質上直鏈的、及替代地係直鏈的時,矽鍵結脂族不飽和基團可位於側接位置、末端位置、或同時位於側接及末端位置。作為具有側接矽鍵結脂族不飽和基團的有機聚矽氧烷之具體實例,有機聚矽氧烷可具有下列平均式:
(CH3
)3
SiO[(CH3
)2
SiO]nʹ
[(CH3
)ViSiO]mʹ
Si(CH3
)3
其中nʹ及mʹ係定義於上,並且Vi表示乙烯基。關於此平均式,所屬技術領域中具有通常知識者知道任何甲基可經乙烯基或經取代或未經取代羥基所置換,並且任何乙烯基可經任何乙烯系不飽和基團所置換,只要每分子有至少兩個脂族不飽和基團存在。替代地,作為具有末端矽鍵結脂族不飽和基團之有機聚矽氧烷的具體實例,有機聚矽氧烷可具有下列平均式:
Vi(CH3
)2
SiO[(CH3
)2
SiO]nʹ
Si(CH3
)2
Vi
其中nʹ及Vi係定義於上。以矽鍵結乙烯基封端之二甲基聚矽氧烷可單獨使用或與以上所揭示之二甲基、甲基-乙烯基聚矽氧烷組合使用。關於此平均式,所屬技術領域中具有通常知識者知道任何甲基可經乙烯基或經取代或未經取代羥基所置換,並且任何乙烯基可經任何乙烯系不飽和基團所置換,只要每分子有至少兩個脂族不飽和基團存在。因為至少兩個矽鍵結脂族不飽和基團可同時位於側接及末端位置,所以組分S1)可具有下列平均式:
Vi(CH3
)2
SiO[(CH3
)2
SiO]nʹ
[(CH3
)ViSiO]mʹ
SiVi(CH3
)2
其中nʹ、mʹ、及Vi係定義於上。
實質上直鏈的有機聚矽氧烷之實例可係在兩個分子末端以二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷、在兩個分子末端以二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基苯基聚矽氧烷、在兩個分子末端以二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基苯基矽氧烷與二甲基矽氧烷的共聚物、在兩個分子末端以二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基乙烯基矽氧烷與甲基苯基矽氧烷的共聚物、在兩個分子末端以二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基乙烯基矽氧烷與二苯基矽氧烷的共聚物、在兩個分子末端以二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基乙烯基矽氧烷、甲基苯基矽氧烷、與二甲基矽氧烷的共聚物、在兩個分子末端以三甲基矽氧基封端之甲基乙烯基矽氧烷與甲基苯基矽氧烷的共聚物、在兩個分子末端以三甲基矽氧基封端之甲基乙烯基矽氧烷與二苯基矽氧烷的共聚物、及在兩個分子末端以三甲基矽氧基封端之甲基乙烯基矽氧烷、甲基苯基矽氧烷、與二甲基矽氧烷的共聚物。
在這些或其他實施例中,組分S1)可係樹脂質有機聚矽氧烷。在這些實施例中,樹脂質有機聚矽氧烷可具有下列平均式:
R5 fʹʹ
SiO(4-fʹʹ)/2
其中各R及其限制條件係定義於上,並且其中fʹʹ係經選擇以使得0.5 ≤ fʹʹ ≤ 1.7。
樹脂質有機聚矽氧烷具有支鏈或三維網絡分子結構。在25℃下,樹脂質有機聚矽氧烷可呈液體或呈固體形式,可選地分散於載劑中,該載劑可將樹脂質有機聚矽氧烷溶解及/或分散於其中。
在具體實施例中,樹脂質有機聚矽氧烷之實例可係僅包含T單元的有機聚矽氧烷、包含T單元與其他矽氧基單元(例如,M、D及/或Q矽氧基單元)之組合的有機聚矽氧烷、或包含Q單元與其他矽氧基單元(亦即,M、D、及/或T矽氧基單元)之組合的有機聚矽氧烷。一般而言,樹脂質有機聚矽氧烷包含T單元及/或Q單元。樹脂質有機聚矽氧烷之具體實例係乙烯基封端之矽倍半氧烷。
有機聚矽氧烷可包含不同有機聚矽氧烷(包括不同結構者)之組合或混合物。在某些實施例中,組分S1)包含一或多種直鏈有機聚矽氧烷作為主要組分。可選的組分S2)
在各種實施例中,組成物進一步包含組分S2)。組分S2)每分子包括至少兩個矽鍵結氫原子。在各種實施例中,組分S2)每分子具有至少三個矽鍵結氫原子。組分S2)可係直鏈的、支鏈的、環狀的、樹脂質的、或具有此等結構之組合。在非環狀聚矽烷及聚矽氧烷中,矽鍵結氫原子可位於末端、側接位置、或同時位於末端及側接位置。環矽烷及環矽氧烷一般具有3至12個矽原子、替代地3至10個矽原子、及替代地3至4個矽原子。
在某些實施例中,組分S2)係具有式R8 4-s
SiHs
,其中R8
係經獨立地選擇且可係任何矽鍵結基團,並且s係經選擇以使得1 ≤ s ≤ 4。一般而言,s係1、2、或3,及替代地係1或2。各R8
一般獨立地係經取代或未經取代之烴基。然而,R8
可係任何矽鍵結基團,只要組分S2)仍能夠經由其矽鍵結氫原子來經歷矽氫化。例如,R8
可係鹵素。當組分S2)係矽烷化合物時,組分S2)可係單矽烷、二矽烷、三矽烷、或聚矽烷。
在這些或其他實施例中,組分S2)可係式:Hgʹ
R9 3-gʹ
Si-R10
-SiR9 2
H之有機矽化合物,其中各R9
係經獨立地選擇之經取代或未經取代烴基,gʹ係0或1,且R10
係二價鍵聯基。R10
可係矽氧烷鏈(包括例如-R9 2
SiO-、-R9
HSiO-、及/或-H2
SiO- D矽氧基單元)或可係二價烴基。一般而言,二價烴基不含脂族不飽和。二價烴基可係直鏈的、環狀的、支鏈的、芳族的等,或可具有此類結構之組合。
在這些或其他實施例中,組分S2)包含有機氫矽氧烷,其可係二矽氧烷、三矽氧烷、或聚矽氧烷。合適用於作為組分S2)之有機氫矽氧烷之實例包括但不限於具有下列式之矽氧烷:PhSi(OSiMe2
H)3
、Si(OSiMe2
H)4
、MeSi(OSiMe2
H)3
、及Ph2
Si(OSiMe2
H)2
,其中Me係甲基,且Ph係苯基。合適用於組分S2)之目的的有機氫矽氧烷之額外實例包括1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,1,3,3-四苯基二矽氧烷、苯基參(二甲基矽氧基)矽烷、1,3,5-三甲基環三矽氧烷、三甲基矽氧基封端之聚(甲基氫矽氧烷)、三甲基矽氧基封端之聚(二甲基矽氧烷/甲基氫矽氧烷)、及二甲基氫矽氧基封端之聚(甲基氫矽氧烷)。
當組分S2)包含有機氫矽氧烷時,組分S2)可包含M、D、T及/或Q矽氧基單元之任何組合,只要組分S2)包括至少兩個矽鍵結氫原子。這些矽氧基單元可用各種方式來組合,以形成環狀、直鏈、支鏈及/或樹脂質(三維網狀)結構。組分S2)可係單體的、聚合的、寡聚的、直鏈的、支鏈的、環狀的、及/或樹脂質的,視M、D、T、及/或Q單元之選擇而定。
因為組分S2)包括至少兩個矽鍵結氫原子(參照以上闡述之矽氧基單元),所以組分S2)可包含下列包括矽鍵結氫原子之矽氧基單元之任一者,可選地與不包括任何矽鍵結氫原子之矽氧基單元組合:(R9 2
HSiO1/2
)、(R9
H2
SiO1/2
)、(H3
SiO1/2
)、(R9
HSiO2/2
)、(H2
SiO2/2
)、及/或(HSiO3/2
),其中R9
係經獨立地選擇且定義於上。
在具體實施例中,例如當組分S2)係直鏈的時,組分S2)可具有下列平均式:
(R11 3
SiO1/2
)eʹʹ
(R9 2
SiO2/2
)fʹʹʹ
(R9
HSiO2/2
)gʹʹ
,
其中各R11
獨立地係氫或R9
,各R9
獨立地係經獨立地選擇且定義於上,並且eʹʹ≥2,fʹʹʹ≥0,且gʹʹ≥2。在具體實施例中,eʹʹ係2至10、替代地2至8、及替代地2至6。在這些或其他實施例中,fʹʹʹ係0至1,000、替代地1至500、及替代地1至200。在這些或其他實施例中,gʹʹ係2至500、替代地2至200、及替代地2至100。
在一個實施例中,組分S2)係直鏈的且包括二或更多個側接矽鍵結氫原子。在這些實施例中,組分S2)可係具有下列平均式之二甲基、甲基-氫聚矽氧烷;
(CH3
)3
SiO[(CH3
)2
SiO]fʹʹʹ
[(CH3
)HSiO]gʹʹ
Si(CH3
)3
其中fʹʹʹ及gʹʹ係定義於上。
在這些或其他實施例中,組分S2)係直鏈的且包括末端矽鍵結氫原子。在這些實施例中,組分S2)可係具有下列平均式之SiH末端二甲基聚矽氧烷:
H(CH3
)2
SiO[(CH3
)2
SiO]fʹʹʹ
Si(CH3
)2
H
其中fʹʹʹ係如上所定義。SiH末端二甲基聚矽氧烷可單獨使用或與以上所揭示之二甲基,甲基-氫聚矽氧烷組合使用。此外,SiH末端二甲基聚矽氧烷可具有一個三甲基矽氧基末端,使得SiH末端二甲基聚矽氧烷可僅具有一個矽鍵結氫原子。替代地再者,組分S2)可同時包括側接及末端矽鍵結氫原子。
在這些實施例中,在25℃之溫度下,實質上直鏈的有機氫聚矽氧烷一般係可流動液體或呈未經固化橡膠之形式。通常,實質上直鏈的有機氫聚矽氧烷在25℃下具有10至30,000,000 mPa·s、替代地10至10,000,000 mPa·s、替代地100至1,000,000 mPa·s、及替代地100至100,000 mPa·s之黏度。黏度可在25℃下經由Brookfield LV DV-E黏度計來測量,如所屬技術領域中所瞭解。
在某些實施例中,組分S2)可具有下列平均式中之一者:
(R11 3
SiO1/2
)eʹʹ
(R9 2
SiO2/2
)fʹʹʹ
(R9
HSiO2/2
)gʹʹ
(R9
SiO3/2
)h
、
(R11 3
SiO1/2
)eʹʹ
(R9 2
SiO2/2
)fʹʹʹ
(R9
HSiO2/2
)g
(SiO4/2
)i
、
(R11 3
SiO1/2
)eʹʹ
(R9 2
SiO2/2
)fʹʹʹ
(R9
HSiO2/2
)gʹʹ
(R9
SiO3/2
)h
(SiO4/2
)i
、
其中各R11
及R9
係經獨立地選擇且定義於上,eʺ、fʺʹ、及gʺ係定義於上,並且h≥0,且i係≥0。
當組分S2)包括T矽氧基單元(由下標h所指示)及/或Q矽氧基單元(由下標i所指示)時,以上針對組分S2)的平均式中之一些係樹脂質的。當組分S2)係樹脂質的時,組分S2)一般係包括T矽氧基單元及/或Q矽氧基單元,並與M矽氧基單元及/或D矽氧基單元組合之共聚物。例如,有機氫聚矽氧烷樹脂可係DT樹脂、MT樹脂、MDT樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂、MDTQ樹脂、DQ樹脂、MQ樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂、或MDQ樹脂。
在組分S2)係樹脂質的,或包含有機聚矽氧烷樹脂之各種實施例中,組分S2)一般具有下式:
(R12 3
SiO1/2
)jʹ
(R12 2
SiO2/2
)kʹ
(R12
SiO3/2
)lʹ
(SiO4/2
)mʺ
其中各R12
獨立地係H或經取代或未經取代烴基,限制條件是在一個分子中,至少一個R12
係H;並且其中0≤jʹ≤1;0≤kʹ≤1;0≤lʹ≤1;且0≤mʹʹ≤1;限制條件是jʹ+kʹ+lʹ+mʹʹ=1。
在某些實施例中,組分S2)可包含烷基氫環矽氧烷或烷基氫二烷基環矽氧烷共聚物,通常由式(R12 2
SiO)rʹ
(R12
HSiO)sʹ
所代表,其中R12
係經獨立地選擇且定義於上,並且其中rʹ係0至7之整數且sʹ係3至10之整數。此類合適的有機氫矽氧烷之具體實例包括(OSiMeH)4
、(OSiMeH)3
(OSiMeC6
H13
)、(OSiMeH)2
(OSiMeC6
H13
)2
、及(OSiMeH)(OSiMeC6
H13
)3
,其中Me代表甲基(—CH3
)。組分S2)可係單一氫化矽化合物或包含二或更多種不同氫化矽化合物之組合。
在各種實施例中,組成物進一步包含有機聚矽氧烷樹脂(「樹脂」)。合適的樹脂係如上所述。在某些實施例中,樹脂包含MQ樹脂。樹脂可用於提供額外交聯點來源以供形成彈性體網絡。
形成組成物及彈性體之方法
本揭露亦關於一種形成組成物及彈性體之方法。組成物可藉由組合組分A)、組分B)、組分C)、及組分D),及可選地連同任何其他組分(例如一或多種添加劑)來形成。組分可以任何添加順序來組合,可選地與母料(master batch)且可選地在剪切下組合。通常,彈性體在組分C)反應時開始形成。
組成物包含組分A)、組分B)、及組分C)之各者之數量或比率可所有變化,視組成物及形成自其的彈性體之所欲特性而定。在各種實施例中,組成物包含之組分A)及組分B)量所提供的矽鍵結氫原子對矽鍵結乙烯系不飽和基團之莫耳比率係0.3至5、替代地0.6至3。在某些實施例中,在莫耳基礎上為0.005 ≥ (A/B) ≥ 0.995。在進一步實施例中,0.5 > [(A+B)/C] > 2.0。
組成物可係單一部分組成物或多部分組成物。某些組成物係高度反應性的,使得多部分組成物能預防該等組分之過早混合及過早固化。多部分組成物可係例如兩部分系統、三部分系統等,視組成物及其組分之選擇而定。組成物之任何組分可相對於其餘組分分開並個別地控制。然而,在許多實施例中,組成物可呈單一部分組成物之形式。
在某些實施例中,組成物係剪切稀化的。具有剪切稀化特性之組成物可稱為偽塑膠(pseudo-plastic)。如所屬技術領域中所瞭解,具有剪切稀化特性的組成物的特徵在於其具有之黏度在剪切應變速率增加時降低。換言之,對於剪切稀化組成物,黏度及剪切應變係成反比的。當組成物係剪切稀化的時,該組成物係特別適用於列印,尤其是當使用噴嘴或其他施配機構(諸如噴墨頭)時。
當第一次形成時,組成物可具有廣泛之黏度範圍。在各種實施例中,組成物在25℃下具有之黏度小於100 Pa‧s、替代地在25℃下小於100 mPa‧s、替代地在25℃下小於40 mPa‧s、替代地在25℃下小於20 mPa‧s、替代地在25℃下小於15 mPa‧s、替代地在25℃下小於10 mPa‧s、替代地在25℃下在10-1
1/s之剪切速率下小於100 Pa‧s且在≥103
之剪切速率下小於1 Pa‧s、替代地在25℃下在10-1
1/s之剪切速率下小於100 Pa‧s且在≥103
1/s之剪切速率下小於1 Pa‧s、替代地在>25℃下在10-1
1/s之剪切速率下小於100 Pa‧s且在≥103
1/s之剪切速率下小於1 Pa‧s、替代地在≥25℃下在10-1
1/s之剪切速率下小於100 Pa‧s且替代地在≥103
1/s之剪切速率下小於100 mPa‧s。
黏度可經由所屬技術領域中已瞭解之方法來判定。如所屬技術領域中所輕易瞭解,動態黏度可根據標題為「Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids(及Calculation of Dynamic Viscosity)」之ASTM D-445 (2011)來測量。
組成物之黏度可藉由改變其一或多種組分的量及/或分子量來改變。黏度可經調整以配合3D印表機之組件,特別是任何噴嘴或施配機構,以控制與列印相關聯之熱、速度或其他參數。
在某些實施例中,組成物係觸變的。通常,具有觸變特性的組成物在施加機械力至其上以克服引起流動所需之初始降伏應力以前不會流動。此類行為對於在固化反應發生之前維持列印的3D形狀可係非常有利。
列印方法
3D物品可針對無數的終端用途應用及產業進行客製化。例如,3D物品可用於緩衝及支撐應用中。替代地或額外地,3D物品可用於建築應用中。此外,鑑於聚矽氧與生物系統之間的優異相容性,3D物品可用於生物及/或健康照護應用中。
本揭露通常將ASTM Designation F2792 – 12a,「Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies.」以引用方式全文併入。在此ASTM標準下,「3D印表機(3D printer)」經定義為「用於3D列印的機器」而「3D列印(3D printing)」經定義為「通過使用列印頭、噴嘴、或另一印表機技術沉積材料來製造物體」。「積層製造(additive manufacturing, AM)」經定義為「從3D模型數據(通常為逐層的)將材料接合以製造物體之製程,而不是減去性製造方法」。與3D列印相關聯並涵蓋在其中之同義詞包括積層製造(additive fabrication)、積層製程、積層技術、加層製造、層製造、及自由成形製造(freeform fabrication)。AM亦可稱為快速原型(rapid prototyping, RP)。如本文中所使用,「3D列印」通常與「積層製造」係可互換的,並且反之亦然。
本揭露之方法可模仿前述3D列印製程中之任一者,或在所屬技術領域中所瞭解的其他3D列印製程。合適的3D列印製程之具體實例係亦描述於美國專利第5,204,055及5,387,380中,該等專利之揭露係以引用方式各自全文併入本文中。
3D列印通常與用於從電腦生成數據源製造物理性物體的許多相關技術相關聯。上文參考的特定3D印表機包括這些特定製程中之一些。此外,這些製程及其他製程中之一些係更詳細描述於下。
通常,3D列印製程具有共同起點,該共同起點係可描繪物體的電腦生成數據源或程式。電腦生成數據源或程式可基於實際或虛擬物體。例如,可使用3D掃描器掃描實際物體,並且可將掃描數據用於製成電腦生成數據源或程式。替代地,電腦生成數據源或程式可從程式語言(scratch)開始設計。
電腦生成數據源或程式一般係轉換成標準鑲嵌式語言(standard tessellation language, STL)檔案格式;然而,亦可或額外地使用其他檔案格式。檔案通常經讀入3D列印軟體中,該軟體採取檔案輸入及可選地使用者輸入以將其分成數百、數千、或甚至數百萬個「片層(slice)」。3D列印軟體一般輸出機器指令,該機器指令可呈G碼之形式,其由3D印表機讀取以建構每個片層。將機器指令轉移至3D印表機,然後3D印表機基於呈機械指令之形式的此片層資訊逐層建構該物體。這些片層之厚度可有所變化。
噴嘴、列印頭、及/或建構平台通常在X-Y(水平)平面上移動,一旦每層完成才在Z軸(垂直)平面上移動。以此方式,成為3D物品的物體係從底部向上一次一層地建構。此製程可使用針對兩種不同目的材料來建構物體及支撐懸垂部(overhang),以避免將材料擠出至半空(thin air)中。
在各種實施例中,本揭露之方法模仿習知材料噴射製程。材料噴射印表機通常類似於傳統的紙張印表機,諸如噴墨印表機。在材料噴射中,列印頭圍繞噴射特定組成物的列印區域移動。此製程不斷重複,一次一層地建構物體。噴射系統之某些態樣係描述於論文標題為「HIGH VISCOSITY JETTING SYSTEM FOR 3D REACTIVE INKJET PRINTING」中(H. Yang et al.; Additive Manufacturing and 3D printing group, University of Nottingham, NG7 2RD, UK),其係以引用方式併入本文中。
本揭露之組成物基於其相對於習知組成物之低黏度,在固化之早期階段前或期間係尤其適用於噴墨列印,習知組成物可能具有較高黏度而因此太黏稠以致於不能使用習知噴墨印表機及方法來列印。如所指的,在某些實施例中,3D印表機係噴墨印表機。
可選地,所得物體可經受不同的後加工方案,諸如進一步加熱、凝固、滲濾、烘烤、及/或燒製。此可例如加速彈性體之固化、強化3D物品、消去任何固化/經固化之彈性體(例如藉由分解)、固結核心材料(例如藉由燒結/熔化)、及/或形成摻合粉末及彈性體之特性的複合材料。
如以上所介紹,在某些實施例中,該方法包含步驟:I)用3D印表機列印第一組成物以形成來自第一組成物的第一層。可使用各種類型的3D印表機及/或3D列印方法(亦即「3D列印製程」),如以下詳細描述。亦如下所述,在該方法中可使用各種類型的組成物,其等可彼此相同或不同且係經獨立地選擇的。第一組成物可係可固化的或在施加凝固條件時能夠凝固,如以下關於用於本方法中的合適組成物所述。
在其他實施例中,該方法可包含:1) I)固化在一定體積的聚矽氧組成物中之第一層;及II)固化在一定體積的聚矽氧組成物中之第二層;III)可選地,針對任何(多個)額外層用經獨立地選擇之(多種)聚矽氧組成物重複步驟II)以形成3D物品;或2)藉由諸如雙光子聚合的製程在一定體積的液體組成物中直接形成經固化3D物品。或3) I)將聚矽氧組成物直接沉積至支撐介質中以直接形式3D物品;及II)在施加或未施加熱、電磁輻射、電場及振盪、及/或磁場及振盪的情況下固化該3D物品。可將這些步驟的組合用於進一步實施例中。
在各種實施例中,本揭露之方法模仿習知材料之擠出製程。材料擠出通常藉由將材料(在此情況中,為第一組成物)通過噴嘴擠出以列印物體之一個橫截面來操作,其可針對每個後續層重複。噴嘴在列印期間可經加熱、冷卻或用其他方式操控,其可有助於分配及/或控制特定組成物之固化。
考慮到本揭露之組成物通常係低初始黏度,可允許本揭露之組成物增濃(thicken)或增稠(body)一點(經由反應/固化)以有助於用習知擠出印表機及方法來列印。所屬技術領域中具有通常知識者可輕易為特定類型的印表機或列印方法判定組成物之最佳黏度範圍。組成物之令人驚訝的效益係其低初始黏度,就這一點而言提供了更多的列印選項。在各種實施例中,組成物亦可用填料及/或其他觸變劑調整,以使得低初始黏度優點與剪切稀化行為(shear thinning behavior)及/或觸變性(thixotropy)結合以達成最佳配方,例如針對特定3D列印方法。
通常將第一組成物列印在基材上,使得第一層係形成在基材上。基材沒有限制並且可係任何基材。基材一般可在其形成方法期間支撐3D物品。然而,基材本身可例如由桌支撐,使得基材其本身不需要具有剛性。基材可係硬的或可撓的,且在厚度及組成之至少一者中可係不連續的或連續的。基材可包括設置於其上的塗層或其他膜,且基材可係可移除的,例如從3D物品剝離。替代地,3D物品可物理地及/或化學地鍵結至基材,使得3D物品與基材係整體在一起。在某些實施例中,基材可包含聚矽氧基材,例如已經經固化之聚矽氧,使得基材與3D物品成為一體。基材可係模具或任何其他物體或物品。然而,視第一組成物之選擇而定,基材係可選的。例如,第一層可具有足夠的黏度或剛性使得第一層在由3D印表機施配第一組成物時在原位形成懸空(suspended),在這種情況下,第一層與任何基材分開且不與任何基材接觸。
在列印期間可操控或控制環境條件。例如,若有需要,基材可在列印步驟之前、期間及/或之後經加熱、冷卻、機械振動、或以其他方式來操控,以幫助凝固及/或固化。此外,在任何列印步驟期間,基材都可以移動,例如旋轉。同樣地,施配器可在施配第一組成物之前、期間、及之後經加熱或冷卻。可使用多於一個施配器,其中每個施配器具有經獨立地選擇之特性或參數。該方法可在加熱環境中進行,使得在每個列印步驟之後起始固化及/或加速固化。
藉由列印第一組成物所形成之第一層可具有任何形狀及尺寸。例如,第一層不需要像在習知層中一樣連續。第一層不需要具有一致的厚度。視藉由該方法所形成之3D物品的所欲形狀而定,第一層可採取任何形式。
例如,第一層可包含膜,該膜在其尺寸(包括厚度)上可係連續的或不連續的。
替代地或額外地,第一層可包含第一細絲(first filament),及替代地複數條細絲(a plurality of filaments)。為清晰之目的,本文中第一層之第一細絲或複數條細絲皆僅稱為第一細絲,該第一細絲延伸並涵蓋單一細絲或複數條細絲,其可係經獨立地選擇並形成於第一層中。第一細絲可係隨機化的、圖案化的、線性的、非線性的、織造的、非織造的、連續的、不連續的、或可具有任何其他形式或形式之組合。例如,第一細絲可係方塊組織(mat)、網狀、或具有其他定向。第一細絲可經圖案化使得第一層以非相交方式包含第一細絲。例如,第一細絲可包含複數條線性及平行的細絲或股束。替代地,第一細絲可與其本身相交,使得第一層本身包含圖案化或網格狀(cross-hatched)的細絲。第一細絲之圖案或網格線在第一細絲之每個相交點處可能呈現垂直角、或銳角/鈍角、或其組合,在每個相交點處,其定向可係經獨立地選擇的。在某些實施例中,第一細絲可與其本身熔合以界定在第一層中的空隙,及替代地複數個空隙。
替代地或額外地,第一層可包含由第一組成物所形成之熔融液滴。熔融液滴可係經獨立地定大小及選擇且可具有任何所欲沉積圖案,例如熔融液滴可彼此接觸、可係彼此間隔開、可係至少部分重疊等。由第一組成物所形成之另一形式的第一層包括熔融粉末。熔融粉末可係經獨立地定大小及選擇且可具有任何所欲沉積圖案。
該方法進一步包含II)用3D印表機在第一層上列印第二組成物以在第一層上由第二組成物形成第二層。第二層可僅接觸第一層之曝露表面的一部分。例如,視3D物品的所欲形狀而定,第二層可選擇性地建構在第一層上。
第二組成物可與用於形成第一層的第一組成物相同或不同。第一組成物及第二組成物之至少一者包含本揭露之組成物。以上關於I)列印第一組成物以形成第一層的任何描述係亦適用於II)在第一層上列印第二組成物以形成第二層,且每個列印步驟的每個態樣係經獨立地選擇的。
如以上介紹並更詳細描述於下,該方法可選地包含用針對任何(多個)額外層的經獨立地選擇之(多種)組成物重複步驟II)。第一層、第二層(或後續層或後一層)、及可選地包括如下所述之任何(多個)額外層在本文中係統稱為「該等層(the layers)」。如本文中以複數形式所使用的「該等層」可關於該方法在任何階段的層,例如在未經凝固及/或未經固化之狀態、在經部分凝固及/或經部分固化之狀態、在經凝固或最終固化之狀態等。通常,以下相對於特定層之任何描述亦適用於任何其他層,因該等層係經獨立地形成及選擇的。
可選地,該方法進一步包含IV)將該等層曝露於凝固條件下。凝固條件可係促成該等層凝固的任何條件。例如,凝固可係該等層固化或增加該等層的交聯密度之結果。替代地,凝固可係在層內物理變化之結果,例如將在任何(多種)組成物及/或(多個)對應層中可能存在的任何媒劑乾燥或移除。因為每個層係經獨立地選擇的,所以每個層的凝固條件可有所變化。
視特定組成物之選擇而定,凝固條件可選自下列條件:(i)曝露於濕氣;(ii)曝露於熱;(iii)曝露於輻照;(iv)降低環境溫度;(v)曝露於溶劑;(vi)曝露於機械振動;或(vii) (i)至(vi)之任何組合。凝固條件一般係至少部分凝固,及替代地凝固該等層。在某些實施例中,凝固條件包含曝露於熱。加熱係可用於促進本揭露之組成物之固化。
在該方法中,該等層可在任何時候曝露於凝固條件,且在該方法中形成二或更多層之前不需要拖延凝固條件的曝露。例如,該等層可個別地及/或共同地曝露於凝固條件。具體而言,可將第一層曝露於凝固條件以在其上形成第二層之前至少部分固化第一層。在這些實施例中,將第一層曝露於凝固條件形成至少經部分凝固之第一層,使得II)進一步經定義為II)在至少經部分凝固之第一層上列印第二組成物。同樣地,第二層可在針對額外層重複任何列印步驟之前係至少經部分凝固。當彼此接觸時,也可使該等層經受或曝露於凝固條件,即使這些層在先前每個列印步驟係反覆地至少經部分固化。
層之至少部分凝固通常係指示固化;然而,固化可以其他方式指示,且凝固可能與固化無關。例如,固化可藉由黏度增加(例如層之變稠)、層之溫度增加、層的透明性/不透明性改變、表面或主體硬度增加等來指示。大致上,在層至少經部分凝固以各別提供至少經部分凝固之層時,該層之物理及/或化學特性經改變(modified)。
在某些實施例中,「至少經部分凝固」意指在曝露於環境條件時,該特定的至少經部分凝固之層實質上保持其形狀。環境條件係指至少溫度、壓力、相對濕度、及任何其他可影響至少經部分凝固之層之形狀或尺寸的條件。例如,環境溫度係室溫。環境條件係有別於施加熱(或升高的溫度)的凝固條件。所謂「實質上保持其形狀(substantially retains its shape)」,其意指至少經部分凝固之層之大部分保持其形狀,例如至少經部分凝固之層在曝露於環境條件時不會流動或變形。實質上可意指至少經部分凝固之層之體積的至少約50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.99%、或至少約99.999%、或更多,在一段時間(例如在1分鐘、5分鐘、10分鐘、30分鐘、1小時、4小時、8小時、12小時、1天、1週、1個月等之後)內係保持相同的形狀及尺寸。換言之,實質上保持形狀意指在曝露於環境條件時重力實質上不會影響至少經部分凝固之層之形狀。至少經部分凝固之層之形狀亦可影響至少經部分凝固之層是否實質上保持其形狀。例如,當至少經部分凝固之層係矩形或具有另一簡單形狀時,該至少經部分凝固之層可在甚至更低的凝固水平下比具有更複雜形狀的至少經部分凝固之層更能抵抗變形。
更具體而言,在將一或多個層曝露於凝固條件之前,第一組成物(以及第二組成物及任何後續組成物)通常係可流動的且可呈液體、漿液、或凝膠,替代地液體或漿液,及替代地液體之形式。每個組成物之黏度可視3D印表機之類型及其施配技術或其他考量來獨立地調整。調整黏度可例如藉由以下方式達成:藉由加熱或冷卻任何組成物,藉由調整其一或多種組分之分子量,藉由添加或移除溶劑、載劑、及/或稀釋劑,藉由添加填料或觸變劑,藉由延緩或促進反應/固化等。
在某些實施例中,當第一層在列印第二組成物之前係至少經部分凝固時,列印第二組成物以形成第二層發生在至少經部分凝固之第一層達到最終凝固狀態之前,亦即當至少經部分凝固之第一層仍係「生坯(green)」時。如本文中所使用,「生坯」涵蓋經部分凝固及/或部分固化但不是最終凝固及/或固化之狀態。部分凝固及/或固化狀態與最終凝固及/或固化狀態之間的區別係經部分凝固及/或固化之層是否可進一步經歷凝固、固化、及/或交聯。第一組成物之組分的官能基甚至可存在於最終凝固及/或固化之狀態中,但可能由於立體障礙(steric hindrance)或其他因素而保持未反應。
在這些實施例中,該等層之列印可被視為「濕疊濕(wet-on-wet)」,使得相鄰層至少彼此物理地結合,並且亦可彼此化學地結合。例如,在某些實施例中,視組成物之選擇而定,該等層之各者中的組分可跨越列印行(print line)化學交聯/固化。在3D物品之壽命、耐久性、及外觀方面,使交聯網絡延伸跨越列印行可能具有某些優點。該等層亦可圍繞一或多個子結構來形成,該一或多個子結構可提供3D物品之支撐或另一功能。在其他實施例中,組成物係不可固化的,使得該等層在3D物品中僅物理地彼此結合。
當該等層經濕疊濕施加時,及/或當該等層係僅經部分凝固及/或經部分固化時,將該等層曝露於固化及/或凝固條件之任何反覆步驟可能影響著不僅僅是先前列印層之固化。如上所述,因為固化可能延伸超過或跨越列印行,且因為包括該等層的複合物一般係經受凝固條件,所以任何其他經部分固化及/或凝固之層亦可在將該等層曝露於固化及/或凝固條件之後續步驟時進一步,及替代地完全固化及/或凝固。舉例而言,該方法可包含在至少經部分凝固之第一層上列印第二組成物以形成第二層。在第二層上列印另一組成物以形成另一層之前,可將第二層曝露於凝固條件,使得在第二層上列印另一組成物以形成另一層包含在至少經部分凝固之第二層上列印另一組成物以形成另一層。然而,在此一實施例中,視第一及第二組成物之選擇而定,將第二層曝露於凝固條件亦可進一步固化及/或凝固至少經部分凝固之第一層。對於任何額外層或後續層同樣如此。
該等層可各自具有各種尺寸,其包括厚度及寬度。該等層之厚度及/或寬度公差可視所使用之3D列印製程而定,其中某些列印製程具有高解析度而其他列印製程具有低解析度。該等層之厚度可係均勻的或可有所變化,且該等層之平均厚度可係相同或不同。平均厚度通常與剛列印之後的層之厚度相關聯。在各種實施例中,該等層獨立地具有約1至約10,000 µm、約2至約1,000 µm、約5至約750 µm、約10至約500 µm、約25至約250 µm、或約50至100 µm之平均厚度。亦設想更薄及更厚的厚度。本揭露係不限於任何該等層之任何特定尺寸。
替代地或額外地,如以上介紹,該等層,或任一層可具有除傳統層或膜以外的構形。例如,在某些實施例中,第一層包含第一細絲且第二層包含第二細絲,或僅第一層及第二層中之一者包含細絲。第一及第二絲之各者可包含單一細絲或複數條細絲。本文中第一及第二細絲分別稱為第一細絲及第二細絲,第一細絲及第二細絲延伸至並涵蓋第一及第二非線性細絲之各者,其獨立地包含單一細絲或複數條細絲,該等細絲可係經獨立地選擇並形成。第一及第二細絲之各者可獨立地係隨機化的、線性的、非線性的、圖案化的、織造的、非織造的、連續的、不連續的、或可具有任何其他形式或形式之組合。例如,第一及第二細絲之各者可獨立地係方塊組織、網狀、或具有其他定向。第一及第二細絲之各者可獨立地例如以非相交方式或經由彼此間隔開的平行細絲或股束進行圖案化。替代地,第一及/或第二細絲可與其本身或與彼此相交。第一及/或第二細絲之圖案或網格線在第一細絲與其本身或第一細絲與第二細絲之每個交叉點處可能呈現垂直角、或銳角/鈍角、或其組合,在每個交叉點處,其定向可係經獨立地選擇的。在某些實施例中,第一層或第一細絲包含第一非線性細絲而第二層或第二層包含第二非線性細絲。第一及第二非線性細絲可經隨機化。在其他實施例中,第一及第二非線性細絲彼此相同且彼此連續。例如,在此實施例中,3D物品可包含單一細絲或股束,該單一細絲或股束可經圖案化或隨機化。在這些實施例中,第一及第二層係彼此不分開或離散的。
此外,且如上所介紹,第一層可包含由第一組成物所形成之熔融液滴。在這些或其他實施例中,第二層可包含由第二組成物所形成之熔融液滴。
此外,且如上所介紹,第一層可包含由第一組成物所形成之熔融粉末。在這些或其他實施例中,第二層可包含由第二組成物所形成之熔融粉末。
無論該等層之形式為何(例如無論該等層係膜、細絲、熔融液滴、熔融粉末、其組合、或其他形式),該等層之各者可具有隨機化及/或經選擇性凝固之圖案。隨機化及/或經選擇性凝固之圖案可採取任何形式並可界定在3D物品中的複數個空隙。以上就第一層闡述與細絲相關聯的經選擇性凝固之圖案之實例。在此類經選擇性凝固之圖案中,熔融液滴可彼此接觸、可係彼此間隔開、可係至少部分重疊等。同樣地,熔融粉末可係經獨立地定大小及選擇。該等層亦可變化,使得第一層包含該第一細絲且第二層包含熔融粉末等。再者,單一層(例如第一層)可包含不同形式之組合,例如可包含第一細絲及熔融液滴兩者,其等可彼此接觸或彼此間隔開。
如有需要,在該方法期間,可將具有不同形狀、尺寸,並可包含任何合適的材料之插入物設置或放置在任何層上或至少部分地在任何層中。例如,插入物可在後續列印步驟之間使用,並且插入物可在3D物品形成時與該3D物品成為一體。替代地,插入物可在該方法期間的任何步驟移除,例如為留下空腔或出於其他功能性或美觀性目的。使用此等插入物可提供比單獨依靠列印更好的美觀性。
此外,如有需要,可將包括所有層或一些層的複合物經受最終凝固步驟,該最終凝固步驟可係最終固化步驟。例如,為了確保3D物品處於所欲凝固狀態,可將藉由列印所形成之複合物及至少部分凝固之該等層經受進一步的凝固步驟或多個進一步的凝固步驟,其中多個層(layers)可在不同類型的凝固條件下凝固。如有需要,最終凝固步驟可與任何先前凝固步驟(例如與每個層或任何層相關聯的反覆凝固步驟)相同或不同。
所需層的總數將視例如3D物品之大小及形狀,以及個別層及集體層(collective layer)之尺寸而定。具有通常知識者可輕易使用習知技術來判定多少層係必要的或所欲的,該等習知技術諸如3D掃描、繪製(rendering)、建模(例如基於參數及/或向量之建模)、雕塑、設計、分層(slicing)、製造及/或列印軟體。在某些實施例中,一旦3D物品係處於最終凝固或固化之狀態,個別層可係不可識別的。
在其他實施例中,該等層可在一定體積的樹脂中形成,其藉由施加一或多個觸發器(諸如UV光)來誘發各個別層之固化而無需物理地施配該層。替代地,3D物品可在一定體積的聚矽氧組成物中直接形成,或直接沉積至一定體積的支撐材料上以直接形成淨3D形狀(net 3D shape)而無需一次一層地列印。
在各種實施例中,3D印表機係選自下列印表機:熔融細絲製造印表機、熔融沉積成型印表機、直接油墨沉積印表機、選擇性雷射燒結印表機、選擇性雷射熔化印表機、立體光固化印表機(stereo-lithography printer)、粉床(黏合劑噴射)印表機、材料噴射印表機、直接金屬雷射燒結印表機、電子束熔化印表機、分層物體製造沉積印表機、引導能量沉積印表機(directed energy deposition printer)、雷射粉末成形印表機、聚合物噴射印表機(polyjet printer)、噴墨印表機、材料噴射印表機、及注射擠出印表機。在組成物之黏度係相對低的某些實施例中,3D印表機係受益於較低黏度組成物之類型,諸如噴墨印表機。
3D印表機在與該方法相關聯之每個列印步驟期間可係經獨立地選擇的。換言之,如有需要,每個列印步驟可使用不同的3D印表機。可使用不同的3D印表機以賦予關於該等層的不同特性,且針對不同類型的組成物,不同的3D印表機可能特別適合。
第一及第二組成物、及用於列印後續或額外層之任何後續或額外組成物係經獨立地選擇且可彼此相同或不同。因此,為清晰之目的,本文中提及「組成物(composition/compositions)」係適用於第一及/或第二組成物,及使用於列印後續或額外層之任何後續或額外組成物,並且不應解讀為要求組成物彼此相同。
在某些實施例中,在該方法中所使用之聚矽氧組成物之各者係經由相同固化機制在施加固化條件時固化。如有需要,這些實施例容易允許跨越列印行固化,因為聚矽氧組成物之各者中的組分在施加固化條件時鑑於其等具有相同固化機制而可輕易地與彼此反應。在這些實施例中,即使在聚矽氧組成物之各者中的固化機制係相同的,但聚矽氧組成物之各者在所使用之實際組分及其相對量方面仍可彼此不同。相比之下,儘管當該等層之各者經由不同機制(例如矽氫化對縮合)固化時可能有一些固化會跨越列印行,但是這些層中之組分在施加固化條件時可能不能夠彼此反應,這在其他應用中可為所欲的。
如以上介紹,聚矽氧組成物之至少一者包含本揭露之組成物,亦即係可矽氫化固化聚矽氧組成物。此等可矽氫化固化聚矽氧組成物的凝固條件可有所變化。例如,可矽氫化固化聚矽氧組成物可在曝露於輻照及/或熱時經凝固或經固化。所屬技術領域中具有通常知識者瞭解矽氫化催化劑D)之選擇如何影響凝固及固化的技術。具體而言,當需要經由輻照固化時,一般使用光可活化矽氫化催化劑。
當凝固條件包含加熱時,曝露於凝固條件一般包含在升高的溫度下將(多個)層加熱一段時間。升高的溫度及時間基於許多因素可有所變化,包括特定組成物之選擇、至少經部分凝固之層之所欲交聯密度、(多個)層之尺寸等。在某些實施例中,升高的溫度係高於室溫至300℃、替代地30至250℃、替代地40至200℃、替代地50至150℃。在這些或其他實施例中,時間為0.001至600分鐘、替代地0.04至60分鐘、替代地0.1至10分鐘、替代地0.1至5分鐘、及替代地0.2至2分鐘。
可使用任何熱源以供將(多個)層曝露於熱。例如,熱源可係對流烘箱、快速熱處理、熱浴、熱板、或輻射熱。此外,如有需要,可使用熱遮罩或其他類似裝置以供選擇性固化(多個)層,如以上介紹。
在某些實施例中,加熱係選自(i)經由其上列印層的基材傳導加熱;(ii)將組成物經由3D印表機或其組件加熱;(iii)紅外線加熱;(iv)射頻或微波加熱;(v)具有熱傳流體的加熱浴;(vi)由組成物之放熱反應加熱;(vii)磁加熱;(viii)振盪電場加熱;及(ix)其組合。當該方法包括多於一個加熱步驟(例如與各個別層相關)時,每個加熱步驟係經獨立地選擇的。
此等加熱技術在所屬技術領域中係已瞭解的。例如,傳熱流體通常係惰性流體,例如,在列印組成物時,水可環繞並接觸該層,從而起始該層至少部分固化。就(ii)將組成物經由3D印表機或其組件加熱而言,組成物之任何部分可經加熱並與其餘部分組合,或組成物可以其整體來加熱。例如,組成物之部分(例如一組分)可經加熱,並且一旦與其餘部分組合,組成物才起始固化。加熱部分與其餘部分可在列印組成物之步驟之前、期間、及/或之後組合。組分可分開地列印。
替代地或額外地,凝固條件可係曝露於幅照。獨立地用於輻照的能量源可發射跨越電磁光譜的各種波長。在各種實施例中,能量源發射紫外線(ultraviolet, UV)輻射、紅外線(infrared, IR)輻射、可見光、X射線、γ射線、或電子束(電子束(e-beam))之至少一者。可使用一或多種能量源。
在某些實施例中,能量源至少發射UV輻射。在物理學中,UV輻射傳統上係分成四個區域:近(400 nm至300 nm)、中(300 nm至200 nm)、遠(200 nm至100 nm)、及極(低於100 nm)。在生物學中,已觀察到UV輻射的三個習知分區:近(400 nm至315 nm);光化(315至200 nm);及真空(小於200 nm)。在特定實施例中,能量源發射UV輻射,及替代地光化輻射。用語UVA、UVB、及UVC在產業上亦是常見的,以描述UV輻射的不同波長範圍。
在某些實施例中,用於固化(多個)層的輻射可具有在UV範圍之外的波長。例如,可使用具有波長為400 nm至800 nm之可見光。作為另一實例,可使用具有波長超過800 nm之IR輻射。
在其他實施例中,可將電子束用於固化(多個)層。在這些實施例中,加速電壓可係約0.1至約10 MeV,真空可係約10至約10-3
Pa,電流可係約0.0001至約1安培,且功率可從約0.1瓦變化之至約1千瓦。劑量(dose)一般係約100微庫倫/cm2
至100庫倫/cm2
,及替代地約1至約10庫倫/cm2
。視電壓而定,曝露的時間一般係約10秒至1小時;然而,亦可使用更短或更長的曝露時間。
工業應用性
本揭露提供了具有所欲的較低黏度的未經固化之材料用於改善加工性,同時在固化之後維持所欲的高伸長率、韌性、及較低的模數特性。具體而言,本揭露藉由使用包含矽氧烷與不同不飽和碳物種之混合物的組成物來解決現有問題,該等不飽和碳物種可經由Pt催化矽氫化反應來反應。此溶液利用了不同不飽和物種之差異反應性來促成低分子量矽氧烷之鏈延長(例如經由組分A)與B)),在反應早期階段期間,分子量生長,然後再使該系統顯著交聯(例如經由組分C))成彈性體。此解決方案之優點在於,其產生的彈性體網絡在最終特性方面與由較高分子量聚合物所形成者類似,同時在未經固化之狀態中維持的初始低黏度。替代地,本揭露可視為使用單一反應機構控制彈性體之網絡結構以操控機械特性的一般技術。
再者,本揭露之選擇性鏈延長矽氫化固化聚矽氧使用低分子的起始材料以保持黏度下降,並且利用一個優先反應(preferential reaction)在固化期間延長鏈長度,然後再發生第二反應以交聯材料。此種方法成功地結合了基於噴射之3D列印所需要的特徵:低起始黏度及固化之後高機械特性。
下列實例說明組成物及組成物之組分、彈性體、及方法,該等實例意欲用來說明而非限制本發明。
實例
設計並測試實例彈性體系統。結果證實,優先反應性使乙烯基官能性組分之鏈延長得以實行,接著通過使用己烯基官能性組分來有效的交聯。因此,配製具有較低分子量前驅物(因此黏度顯著地較低)的彈性體系統同時維持與含有高分子量聚合物的傳統配方類似的伸長率、強度、及韌性係可行的。在本文中所示之實例中,未經固化之系統之黏度降低多於兩個(2)量級,但該等經固化之產物展現出類似的模數及伸長率。
使用己烯基及乙烯基矽基官能基之差異反應性以建構具有高伸長率%及斷裂應力的聚矽氧彈性體。將末端乙烯基(Mvi
Dn
Mvi
)及末端矽基氫化物(MH
Dm
MH
)線性聚合物用於經由共聚合反應來延長線性聚合物鏈而支鏈己烯基官能性聚合物(MDx
D己烯基 y
M;其中y>2)用於交聯該等共聚物。雖然此新配方之黏度顯著低於一般聚矽氧彈性體配方,但所得材料展現出可相比的機械強度。
圖1繪示了在己烯基與乙烯基矽基之間有或沒有選擇性之情況下網絡形成之可能結果。本文中之本發明組成物有利於較多反應性基團對較少反應性基團之選擇性(亦即vi對hex)。為了比較,合成支鏈聚合物組分C1) No. 1 (MD3.3
Dhex 5.3
M)及組分C1) No. 2 (MD3.3
Dvi 5.3
M)作為交聯劑(參見圖2)。
鏈伸長劑組分A) No. 1 (Mvi
D250
Mvi
)及組分B) No. 1 (MH
D100
MH
)與50 wt.%填料No. 1及組分C1) No. 1或組分C1)No. 2混合,然後經固化以分別給出樣本 1
及樣本 2
(參見圖3)。此外,為確認乙烯基官能基對己烯基官能基之優先反應,將組分B) No. 1及組分A) No. 1聚合物先反應以預形成(pre-form)延長的直鏈,再與組分C1) No. 1或組分C1) No. 2固化(分別為樣本 3
及樣本 4
)。在這些樣本之各者中,化學計量經精確地控制以從理論上形成完整的網絡。
平均Mc
及ρc
(交聯密度)係由溶脹凝膠來計算(參見以下進一步的計算)。下表1顯示了四個樣本的比較。樣本 1
、樣本3
、及樣本4
具有相當接近的Mc
及ρc
值;然而,大約為樣本 2
之一半量值,其支持選擇性鏈延長。此外,拉伸的結果進一步支持選擇性鏈延長(參見圖4)。表1
. 使用溶脹凝膠(Mc
及ρc
)、拉伸(斷裂應力及伸長率%)、及硬度數據進行物理特性比較。針對各樣本的三次運行之平均值。
值得注意的是,樣本 1
及樣本 3
在固化前之黏度係顯著地不同(分別為20 Pa·s及9000 Pa·s)(參見圖5),但一旦經固化,則給出類似的機械特性(參見表1)。此外,當比較樣本 1
及樣本 2
在100℃下之固化流變學時,與樣本 2
相比,樣本 1
在短時間內完全地接近其最終模數(參見圖6)。
為了瞭解過剩SiH對理想系統(諸如樣本 1
)之影響,用競爭SiH交聯劑(MD3.3
DH 5.3
M)製備樣本 5 & 樣本6
。在沒有SiH鏈伸長劑或己烯基交聯劑之情況下製備樣本 7
作為基線(參見表2)。表2
.樣本
1、樣本 5
、樣本 6
、及樣本 7
之配方及各別經固化之材料所觀察到的物理特性。物理特性係以三次重複來測量。
填料No. 1包含分散於乙烯基聚合物(~68 wt.%;Mvi
D250
Msh
)中之經表面處理之二氧化矽填料(~32 wt.%)。
雖然樣本 1
及樣本 5
之交聯密度在量值上係接近的,但樣本 5
的斷裂應力及伸長率%顯著較低。在樣本 5
&樣本6
中用與末端SiH競爭的額外SiH交聯劑,其等拉伸強度及伸長率%比樣本 1
更接近地類似樣本 7
(參見圖7及圖8)。 矽氫化的一般程序
將所有玻璃器皿在組裝前於150℃烘箱中乾燥並在N2
氣氛下進行反應。向三頸圓底燒瓶中添加烯烴並且該三頸圓底燒瓶配備有冷凝器、血清塞、攪拌棒及熱電偶。將反應加熱至40℃並在攪拌的同時添加少量的SiH聚合物(MD3.3
DH 5.3
M)(預期量的~5%),接著添加Pt催化劑。將剩餘的SiH聚合物經由注射泵以>1.000 mL/min添加。由於添加速率緩慢,觀察到反應溫度增加小於1℃。將反應保持在指定溫度下直到所有SiH聚合物消耗光(藉由1
H NMR定期監測4.7 ppm之共振消耗)。完成後,將反應冷卻,添加活性碳,並攪拌數分鐘,接著通過0.2微米針筒過濾器過濾以移除Pt催化劑。將粗製混合物經由旋轉蒸發器汽提出(stripped off)多餘的烯烴並且無需進一步純化即可使用。表3.
形成交聯劑C)
參見圖9 (MD3.3
DH 5.3
M)、圖10 (MD3.3
Dhex 5.3
M)、及圖11 (MD3.3
Dvi 5.3
M)。 樣本1 、樣本2 、及樣本5 至7 的一般製備(參見圖3 )
向牙科混合器中添加聚合物、填料、及抑制劑,然後使用快速混合器在3,500 rpm下混合1分鐘。最後,添加Pt催化劑,然後以3,500 rpm旋轉30秒。將樣本混合物倒在鋁盤上(直徑10 cm;每盤~15g樣本),然後置於真空下以除去氣泡。接著將樣本放置在100℃烘箱中24小時以供溶脹凝膠、拉伸、及硬度計測試。 樣本3 及4 的一般製備
向牙科混合器中添加乙烯基聚合物、SiH聚合物、填料、及Pt催化劑,然後使用快速混合器在3,500 rpm下混合2分鐘。使樣本反應24小時,然後取出等分試樣進行1
H NMR以確保反應完成。向此樣本中添加抑制劑,以3,500 rpm旋轉1分鐘,添加烯烴交聯劑(MD3.3
Dhex 5.3
M或MD3.3
Dvi 5.3
M),然後以3,500 rpm旋轉1分鐘。使用如上相同程序以製備用於溶脹凝膠、拉伸、及硬度計的樣本。 溶脹凝膠
將一片經固化樣本(約0.5 g)秤入玻璃罐中並允許其在約20 mL庚烷中溶脹達24小時。將鋁盤稱重,並使用一對鑷子將該膨脹樣本小心地從庚烷中取出並且至鋁盤上稱重。將樣本在通風櫥下留置乾燥整夜。記錄最終樣本+鋁盤重量。溶脹凝膠%、交聯點間分子量(Mc
)、及交聯密度(ρc
)係計算如下。
溶脹凝膠%:
交聯點間Mw:
交聯密度:
W0
=初始樣本重量;W∞
=溶脹重量;Wf
=最終乾燥重量(在溶脹之後);ρp
=聚合物密度;ρs
=溶劑密度;C=相對濃度;V∞
=最終體積;Vs
=溶劑莫耳體積;及χ = Flory-Huggins參數拉伸測試
將經固化材料使用具有1 in之標稱隔距長度(nominal gage length)的DIN S2模具沖壓成啞鈴型狀。拉伸特性係使用配備有100-N荷重元及氣動夾具的MTS Systems Corporation (Eden Prairie, MN) Alliance RT/5 Workstation (S/N 212990043099)以20.0 in/min的夾頭速度來測量。硬度計
壓痕硬度係使用蕭氏硬度計A型儀器來測量。將用於拉伸測試中的相同樣本堆疊到至少0.25 in之厚度。流變學
固化模數係使用TA Instrument ARES流變儀Discovery HR-3 (S/N 5333-0095)來測量。在25℃下零間隙之40 mm平行板(可拋棄式鋁),將樣本裝載在該等板之間,修整成1.0 mm間隙,然後允許在10℃/min之溫度斜坡(temperature ramp)下從25℃至100℃來固化。以1.0 Hz、1.0%應變來進行掃描。3D 列印
實例:聚矽氧組成物之噴墨列印
將下表中的成分混合以給出均質混合物。使用注射器將1.5 mL的混合物裝入FUJIFILM Dimatix, Inc.的列印頭匣DMC-11610之墨水儲存槽中。DMC-11610匣一排具有16噴射噴嘴,且每個噴嘴經設計以噴射每滴大約10 pL的墨水。將其安裝至Dimatix材料施配器DMP-2800上。整個系統係保持在室溫下。表A :
低黏度選擇性矽氫化配方之組成。
使用8.5 in × 11英吋標準紙作為基材以在其上列印混合物。將紙黏貼至印表機平台上,並且將列印頭噴嘴高度設定在1 mm。針對列印,在噴射循環期間,將藉由圖12中的波形圖所指定的電壓施加至各個別的噴射噴嘴。模型電路圖案經列印在紙上。
儘管因為低黏度混合物的毛細作用(wicking),列印圖案在沒有固化的情況下靜置一段時間後開始失去解析度,但觀察到混合物係容易列印的。將列印圖案在90℃下固化10分鐘固定圖案。重複五次列印,每次在新鮮紙基材上列印一層,其顯示出良好的可重複性。列印圖案之照片係顯示於圖13中。
用語「包含(comprising/comprise)」在本文中係以其最廣泛意義來使用,以意指並涵蓋「包括(including/include)」、「基本上由...所組成(consist(ing) essentially of)」、及「由...所組成(consist(ing) of)」之概念。使用「例如(for example)」、「例如(e.g.)」、「諸如(such as)」、及「包括(including)」來列示說明性實例不會只限於所列示之實例。因此,「例如」或「諸如」意指「例如,但不限於(for example, but not limited to)」或「諸如,但不限於(such as, but not limited to)」,且涵蓋類似或等效實例。本文中所使用之用語「約(about)」用來合理涵蓋或描述由儀器分析所測得之數值上的微小變化,或者由於樣本處理所致之數值上的微小變化。此等微小變化可在數值之±0至25、±0至10、±0至5、或±0至2.5%的量級內。此外,用語「約(about)」當與值之範圍相關聯時,即適用於範圍之兩個數值。再者,即使未明示陳述,用語「約(about)」仍可適用於數值。
大致上,本文中所使用之連字號「-」或破折號「–」在值之範圍中表示「至」或「到」;「>」表示「高於」或「大於」;「≥」表示「至少」或「大於或等於」;「>」表示「低於」或「小於」;而「≤」表示「至多」或「小於或等於」。在個別基礎上,前述各專利申請案、專利、及/或專利申請公開案係明確以引用方式全文併入本文之一或多個非限制性實施例中。
應當理解的是,所附申請專利範圍並不限於實施方式中所述之明確特定化合物、組成物、或方法,該等化合物、組成物、或方法可以在落入所附申請專利範圍之範疇內的特定實施例之間變化。關於本說明書中賴以描述各種實施例之特定特徵或態樣的馬庫西(Markush)群組,應瞭解到不同、特殊及/或非預期的結果可能自各別馬庫西群組的各成員獲得並且獨立於所有其他馬庫西成員。可個別或組合地憑藉馬庫西群組的各成員,並對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。
亦應理解的是,描述本發明之各種實施例所依賴的任何範圍與次範圍皆獨立且共同落入隨附申請專利範圍之範疇中,並且將其理解為描述且預想到包括整體及/或其中部分值的所有範圍,即使此些值在本文中並未明白寫出。所屬技術領域中具有通常知識者可輕易認可的是,所列舉的範圍和子範圍充分描述並使本發明的各種實施例得以實行,並且這樣的範圍和子範圍可被進一步描述為相關的二等分、三等分、四等分、五等分等等。以下僅作為一個實例,「0.1至0.9」的範圍可進一步分述為下三分之一(亦即0.1至0.3)、中三分之一(亦即0.4至0.6)以及上三分之一(亦即0.7至0.9),其個別且共同落入隨附申請專利範圍之範疇中,並且可被個別及/或共同地憑藉,而且會對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。此外,關於界定或修飾一範圍的詞語,例如「至少」、「大於」、「小於」、「不超過」與類似者,應理解為此類詞語包括次範圍及/或上限或下限。以下作為另一個實例,一「至少10」的範圍自然包括至少10至35的子範圍、至少10至25的子範圍、25至35的子範圍等等,並且可個別及/或共同地憑藉各子範圍,而且會對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。最後,可憑藉落入所揭示範圍的個別數字,並且對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。舉例而言,「1至9」的範圍包括各種個別整數如3、以及包括小數點(或分數)的個別數字如4.1,其可被憑藉,並且對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。
本文中已用說明性之方式描述本發明,並且應理解的是所使用之用語皆意欲為說明詞語之性質而非限制。鑑於上述教示,本發明之許多修改和變化皆係可能的。在隨附申請專利範圍之範疇內,本發明可用不同於所具體描述者之其他方式實施。在本文中已明確預想到獨立及附屬(單一及多重附屬兩者)請求項之所有組合的標的。
無
圖1繪示基於官能基選擇性之可能的網絡構成之反應方案。
圖2說明合成不同實施例的交聯劑C)。
圖3說明四個對照實驗(樣本1、樣本2、樣本3、及樣本4)以判定在聚合物系統中乙烯基選擇性超過己烯基選擇性。
圖4說明樣本1至樣本4之應力應變曲線;其顯示每個樣本的選擇運行。
圖5說明樣本1及樣本3在固化之前的黏度比較。
圖6說明樣本1及樣本2以100℃斜坡(ramp)(10℃/min)的固化流變學比較。
圖7說明樣本1及額外實驗(樣本5、樣本6、及樣本7)之應力應變曲線。其顯示每個樣本的選擇運行。
圖8說明以100℃斜坡(10℃/min)之固化流變學比較。
圖9說明交聯劑C2)之實施例(實例中的No. 1)的1
H NMR (CDCl3
, 400 Mhz)。
圖10說明交聯劑C1)之實施例(實例中的No. 1)的1
H NMR (CDCl3
, 400 Mhz)。
圖11說明交聯劑C1)之另一實施例(實例中的No. 2)的1
H NMR (CDCl3
, 400 Mhz)。
圖12a及12b說明在列印方法之每個噴射循環期間施加至噴嘴的波形。
圖13係一張列印圖案的照片。
Claims (19)
- 一種用於形成聚矽氧彈性體之組成物,該組成物包含: A) 直鏈有機聚矽氧烷,其每分子具有至少兩個矽鍵結乙烯系不飽和基團; B) 直鏈有機氫矽氧烷,其每分子具有至少兩個矽鍵結氫原子; 至少一種交聯劑C),其係選自由下列所組成之群組; C1) 有機聚矽氧烷,其每分子具有至少三個矽鍵結乙烯系不飽和基團,及 C2) 有機聚矽氧烷,其每分子具有至少三個矽鍵結氫原子;及 D) 矽氫化催化劑,其以催化有效量存在; 其中組分C1)之該等矽鍵結乙烯系不飽和基團之至少一者相對於組分A)之該等矽鍵結乙烯系不飽和基團具有較低反應性;且 其中組分C2)之該等矽鍵結氫原子之至少一者相對於組分B)之該等矽鍵結氫原子具有較低反應性; 限制條件是若相對於組分A)存在莫耳過剩的組分B),則至少存在組分C1),並且若相對於組分B)存在莫耳過剩的組分A),則至少存在組分C2)。
- 如請求項1之組成物,其中組分A)每分子具有兩個矽鍵結乙烯系不飽和基團,可選地其中組分A)之該等矽鍵結乙烯系不飽和基團係末端基團。
- 如前述請求項中任一項之組成物,其中組分A)之該等矽鍵結乙烯系不飽和基團係乙烯基。
- 如前述請求項中任一項之組成物,其中組分A)係具有下列平均式I): R1 (R2 )2 SiO[(R3 R4 SiO]n Si(R2 )2 R1 I); 其中各R1 係乙烯系不飽和基團,可選地各R1 係乙烯基,R2 、R3 、及R4 中之各者係經獨立地選擇之經取代或未經取代烴基,且下標n係2至10,000、可選地2至1,000。
- 如前述請求項中任一項之組成物,其中組分B)每分子具有兩個矽鍵結氫原子,可選地其中組分B)之該等矽鍵結氫原子係末端基團。
- 如前述請求項中任一項之組成物,其中組分B)係具有下列平均式II): H(R2 )2 SiO[(R3 R4 SiO]m Si(R2 )2 H II); 其中R2 、R3 、及R4 中之各者係經獨立地選擇之經取代或未經取代烴基,且下標m係2至10,000、可選地2至1,000。
- 如前述請求項中任一項之組成物,其中組分C1)存在並具有至少一個己烯基。
- 如前述請求項中任一項之組成物,其中組分C1)存在且組分C1)之該等矽鍵結乙烯系不飽和基團係己烯基,可選地其中組分C1)之該等矽鍵結乙烯系不飽和基團係側接基團。
- 如前述請求項中任一項之組成物,其中組分C1)存在並具有下列平均式III): R5 (R2 )2 SiO[(R3 R4 SiO]p [(R3 R6 SiO]q Si(R2 )2 R5 III); 其中R2 、R3 、及R4 中之各者係經獨立地選擇之經取代或未經取代烴基,各R5 係經獨立地選擇之乙烯系不飽和基團或係R2 ,各R6 係經獨立地選擇之包含乙烯系不飽和基團的部分、可選地各R6 係己烯基,下標p係1至500,且下標q係1至500,限制條件是若各R5 係R2 ,則下標q係3至500。
- 如前述請求項中任一項之組成物,其中組分C2)存在並具有下列平均式IV): R7 (R2 )2 SiO[(R3 R4 SiO]y [(R3 HSiO]z Si(R2 )2 R7 IV); 其中R2 、R3 、及R4 中之各者係經獨立地選擇之經取代或未經取代烴基,各R7 係經獨立地選擇之氫原子或係R2 ,下標y係1至500,且下標z係1至500,限制條件是若各R7 係R2 ,則下標z係3至500。
- 如前述請求項中任一項之組成物,其進一步包含至少添加選自由下列所組成之群組:反應抑制劑、終止劑、填料、觸變劑、有機聚矽氧烷樹脂、不同於組分A)的有機聚矽氧烷、不同於組分B)的有機氫矽氧烷、不同於組分C)的有機聚矽氧烷、及其組合。
- 如前述請求項中任一項之組成物,其在25℃下具有之黏度小於100 Pa‧s。
- 如前述請求項中任一項之組成物,其係觸變的及/或剪切稀化的。
- 一種聚矽氧彈性體,該聚矽氧彈性體包含如請求項1至13中任一項之組成物的反應產物。
- 一種如請求項1至13中任一項之組成物用於形成三維(3D)物品之用途,可選地用於列印以形成該3D物品。
- 一種形成三維(3D)物品之方法,該方法包含: I) 用3D印表機列印第一聚矽氧組成物以形成層;及 II) 用該3D印表機在該層上列印第二聚矽氧組成物以形成後續層; III) 可選地,針對任何(多個)額外層用經獨立地選擇之(多種)聚矽氧組成物重複步驟II)以形成該3D物品; 其中該第一聚矽氧組成物與該第二聚矽氧組成物係彼此相同或不同;且 其中該等聚矽氧組成物之至少一者係如請求項1至13中任一項之組成物。
- 如請求項16之方法,其中該3D印表機係噴墨印表機。
- 一種形成三維(3D)物品之方法,該方法包含: 1) I) 固化在一定體積的聚矽氧組成物中之第一層;及 II) 固化在一定體積的聚矽氧組成物中之第二層; III) 可選地,針對任何(多個)額外層用經獨立地選擇之(多種)聚矽氧組成物重複步驟II)以形成該3D物品;或 2) 藉由施加電磁輻射在一定體積的液體組成物中直接形成經固化3D物品;或 3) I) 將聚矽氧組成物直接沉積至支撐介質中以直接形成3D物品;及 II) 將該3D物品在室溫下或藉由施加熱、電磁輻射、電場及振盪、及/或磁場及振盪固化; 其中該等聚矽氧組成物之至少一者係如請求項1至13中任一項之組成物。
- 一種3D物品,該3D物品藉由如請求項16至18中任一項之方法來形成。
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