專利名稱：包括表面改性的納米顆粒的泡沫體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括表面改性的納米顆粒的發(fā)泡組合物。
背景技術(shù)：
純液體通常不能起泡，除非該液體中存在表面活性劑。表面活性劑通過減小液體的表面張力來起作用，使得在液體表面下方引入的氣泡能保持在液體中。表面活性劑還能在泡沫消除后穩(wěn)定之。這種表面活性劑包括，例如離子、非離子和聚合物表面活性劑。
在某些用途中，表面活性劑可遷移到組合物的表面，這樣可能會導(dǎo)致不好的結(jié)果。例如，在壓敏粘合劑組合物中，表面活性劑會影響組合物的粘合性能，而在醫(yī)療用途中，在物品，例如繃帶的表面存在表面活性劑會導(dǎo)致對衛(wèi)生的不利影響。
由于各種原因，在許多泡沫組合物中存在無機顆粒。這些顆粒中有些用作成核劑。其它顆粒用作改變組合物的物理性能的填料，包括例如改變組合物的流變學(xué)。還有其它一些顆粒，例如疏水的熱解法二氧化硅被發(fā)現(xiàn)用作消泡劑。熱解法二氧化硅，也稱為火成二氧化硅，由許多初級粒子構(gòu)成，以聚合體的形態(tài)不可逆地鍵合在一起，其平均尺寸為200-300nm。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明的特征在于一種泡沫組合物，其包括一種載體以及置于所述載體中的表面改性的納米顆粒，單個納米顆粒的粒徑小于約100納米。在一個實施方式中，該泡沫體基本上不含表面活性劑。在另一個實施方式中，該泡沫組合物還包括表面活性劑。在不同的實施方式中，該泡沫組合物包括至少約0.5重量％、至少約1重量％、至少約2重量％、至少約5重量％或者至少約10重量％的表面改性的納米顆粒。
在不同的實施方式中，單個納米顆粒的粒徑為不大于約50納米、3-50納米、不大于約20納米、3-20納米、以及3-10納米。
在一個實施方式中，納米顆粒選自二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、氧化釩、氧化鈰、氧化鐵、氧化銻、氧化錫、氧化鋁/二氧化硅、以及它們的組合。
在某些實施方式中，納米顆粒包括選自疏水基團、親水基團以及它們的組合的表面基團。在其它實施方式中，納米顆粒包括衍生自一種試劑的表面基團，該試劑選自硅烷、有機酸、有機堿以及它們的組合。在其它實施方式中，納米顆粒包括衍生自一種試劑的有機硅烷基表面基團，該試劑選自烷基硅烷、芳基硅烷、烷氧基硅烷、以及它們的組合。
在一個實施方式中，納米顆粒包括衍生自一種試劑的表面基團，該試劑選自羧酸、磺酸、膦酸、以及它們的組合。
在某些實施方式中，載體包括單體、低聚物、聚合物或它們的組合。在其它實施方式中，載體包括聚合物，該聚合物選自熱塑性聚合物、熱固性聚合物、彈性體以及它們的混合物。在另一個實施方式中，載體包括聚合物，該聚合物選自天然橡膠、合成橡膠、丁腈橡膠、聚異戊二烯橡膠、氯丁橡膠、聚丁二烯橡膠、丁基橡膠、三元乙丙單體橡膠、乙丙橡膠、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡膠、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯橡膠、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯橡膠、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯橡膠、聚異丁烯橡膠、乙烯乙酸乙烯酯橡膠、硅橡膠、聚乙烯醚、以及它們的組合。在一個實施方式中，載體包括聚合物，該聚合物選自聚酯、聚氨酯、氨基樹脂、醇酸樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、異氰酸酯樹脂、異氰脲酸酯樹脂、聚硅氧烷樹脂、以及它們的混合物。在其它實施方式中，載體包括聚合物，所述聚合物選自聚丙烯腈、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、纖維素聚合物、氯化聚醚、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚酰胺、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚烯烴、聚對苯二甲酸乙二酯、聚苯醚、聚苯乙烯、聚氨酯、聚異氰脲酸酯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏二氯乙烯、以及它們的混合物。
在一個實施方式中，載體包括丙烯酸樹脂。在某些實施方式中，丙烯酸樹脂包括具有1-20個碳原子的一元醇的丙烯酸或甲基丙烯酸酯。
在某些實施方式中，載體是不可聚合的。在其它實施方式中，載體基本上不含聚合物。在一個實施方式中，載體包括聚烯烴。在某些實施方式中，載體包括茂金屬聚合的聚烯烴。
在其它實施方式中，載體包括選自熱塑性酚醛樹脂、酚醛樹脂、聚脲樹脂以及它們的混合物。
在一個實施方式中，載體選自水、醇、醛、酮、酯、醚、胺、酰胺、烴、鹵代烴、以及它們的混合物。
在另一個實施方式中，泡沫組合物還包括起泡劑。
在一個實施方式中，表面改性的納米顆粒包括統(tǒng)計學(xué)平均的隨機表面改性的納米顆粒。
在一個實施方式中，表面改性的納米顆粒包括表面基團，其溶解度參數(shù)與載體的溶解度參數(shù)相似。
在一個實施方式中，表面改性的納米顆粒看上去溶解在載體中。
在另一個實施方式中，載體包括粘合劑組合物。在其它實施方式中，載體包括壓敏粘合劑組合物。在一個實施方式中，壓敏粘合劑組合物包括丙烯酸樹脂。在某些實施方式中，丙烯酸樹脂包括具有1-20個碳原子的一元醇的丙烯酸或甲基丙烯酸酯。在一個實施方式中，壓敏粘合劑組合物包括丙烯酸異辛醇和丙烯酸共聚物。
在另一個實施方式中，載體包括熱融熔粘合劑組合物。
在另一個實施方式中，本發(fā)明的特征在于包括上述泡沫組合物的粘合劑膠帶(例如壓敏粘合劑膠帶)。在其它實施方式中，粘合劑膠帶還包括基材和置于該基材上的泡沫組合物。在某些實施方式中，泡沫組合物包括丙烯酸樹脂。在一個實施方式中，丙烯酸樹脂包括具有1-20個碳原子的一元醇的丙烯酸或甲基丙烯酸酯。
另一方面，本發(fā)明以包括上述泡沫組合物的制品為特征。在一個實施方式中，該制品是墊圈。在其它實施方式中，該制品是汽車車體造型。
在其它方面，本發(fā)明的特征在于制造泡沫體的方法，它包括以足以在組合物中形成空穴的量向組合物中引入起泡劑，其中該組合物包括載體和置于該載體中的表面改性的納米顆粒，并且該表面改性的納米顆粒的粒徑不超過100納米。在某些實施方式中，引入起泡劑的步驟包括機械地攪拌該組合物。在某些實施方式中，引入起泡劑的步驟包括該組合物的至少一種組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
在一個實施方式中，起泡劑選自液體、氣體和固體起泡劑。在其它實施方式中，起泡劑包括選自空氣、氮氣、氧氣、二氧化碳、氦氣、氬氣、氧化亞氮、以及它們的混合物的氣體。在其它實施方式中，起泡劑包括載體組分的降解產(chǎn)物。
另一方面，本發(fā)明的特征在于制造膠帶的方法，該方法包括基本上同時a)使包括載體和許多粒徑小于約100納米的表面改性的納米顆粒的組合物起泡，以及b)在基材上涂布該組合物。
一方面，本發(fā)明的特征在于確定預(yù)定的載體和表面改性的納米顆粒之間的相容性的方法，該方法包括a)選擇表面改性的納米顆粒，b)使表面改性的納米顆粒與載體結(jié)合形成組合物，以及c)向組合物中引入起泡劑，其中如果該組合物形成了持久的泡沫，則表面改性的納米顆粒與載體相容。
在其它方面，本發(fā)明的特征在于確定預(yù)定的載體和表面改性的納米顆粒之間的相容性的方法，該方法包括a)選擇表面改性的納米顆粒，b)使表面改性的納米顆粒與載體結(jié)合形成組合物，其中，如果該表面改性的納米顆?？瓷先ト芙庠谳d體中，則該表面改性的納米顆粒與載體相容。
在某些方面，本發(fā)明的特征在于選擇用于預(yù)定的載體的合適的表面改性的納米顆粒的方法，該方法包括選擇粒徑小于約100納米并且包括其溶解度參數(shù)與預(yù)定的載體的溶解度參數(shù)相似的附著的表面基團的表面改性的納米顆粒，在載體中分散該表面改性的納米顆粒，以及使載體起泡，其中，持久泡沫的存在表明該表面改性的納米顆粒與載體相容。
另一方面，本發(fā)明的特征在于使組合物起泡的方法，該方法包括a)將通過上述方法確定的表面改性的納米顆粒加入預(yù)定的載體中，以及b)使載體起泡。
具體實施例方式
術(shù)語“表面改性的納米顆?！笔侵赴ǜ街谒鲱w粒表面上的表面基團的顆粒。這些表面基團改變了顆粒的特性。
術(shù)語“持久的泡沫”是指組合物起泡后組合物中的氣體空穴存在超過1分鐘的時間。
術(shù)語“粒徑”和“顆粒尺寸”是指顆粒的最大截面尺寸。如果顆粒以聚集物的形式存在，術(shù)語“粒徑”和“顆粒尺寸”指聚集物的最大截面尺寸。
本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，包括表面改性的納米顆粒的組合物能形成持久的泡沫。令人吃驚的是這些組合物能在沒有表面活性劑的情況下形成持久的泡沫。由于一旦適宜的表面改性的納米顆粒分布在整個組合物中能夠起泡的組合物的種類很多，本發(fā)明具有較廣的用途。
也可以配制含有表面改性的納米顆粒的組合物來提供相對于不含表面改性的納米顆粒的組合物改善的起泡效應(yīng)，例如空穴數(shù)目增加、空穴的大小更加均勻、以及它們的組合。
這些泡沫組合物還可配制成不含揮發(fā)性的有機化合物和可燃溶劑。
本發(fā)明的其它特征可從以下對較佳實施方式的描述以及權(quán)利要求書中明顯地得出。
泡沫組合物包括表面改性的納米顆粒，例如置于載體中的粒徑小于100納米的無機納米顆粒。泡沫組合物包括氣體空穴，即氣泡，它可以存在于組合物表面上、分布在組合物中、或者兩者兼有。對某些用途而言，氣體空穴均勻地分布在組合物中。該泡沫持久并且最好包括呈封閉小室形式的氣體空穴的小室狀結(jié)構(gòu)。
該表面改性的納米顆粒最好是分布在整個載體中的單個的、未締合(即未聚集)的納米顆粒，并且最好相互沒有不可逆地締合。術(shù)語“締合”包括，例如共價鍵合、氫鍵鍵合、靜電吸引、倫敦力、以及疏水性相互作用。
選擇表面改性的納米顆粒使得由其形成的組合物沒有顆粒的凝聚或聚集，這種凝聚或聚集將影響組合物所需的性能，包括起泡性能。選擇與要起泡的載體相容的表面改性的納米顆粒。對包括多種組分的載體而言，可選擇表面改性的納米顆粒使之與至少一種載體的組分相容。
表面改性的納米顆粒具有能改變納米顆粒的溶解度特性的表面基團。選擇表面基團使得顆粒與載體，包括例如載體的組分相容，其中，放置顆粒使得所得的組合物在起泡后形成持久的泡沫。例如，當(dāng)組合物是可聚合的時，可選擇表面基團與至少一種載體組分締合或反應(yīng)，以變成該組合物的聚合物網(wǎng)絡(luò)的一部分。
一種評價表面改性的納米顆粒與載體的相容性的方法包括確定當(dāng)起泡劑引入組合物中時所得的組合物是否形成了持久的泡沫。對透明的載體而言，一種評價表面改性的納米顆粒與透明載體的相容性的有用的方法包括使表面改性的納米顆粒與載體混合，并觀察表面改性的納米顆?？瓷先ナ欠袢芙庠谳d體中使得所得的組合物是透明的。該表面改性顆粒的無機顆粒組分的性質(zhì)使得表面改性顆粒實際上不能溶解在載體中，即該表面改性的納米顆粒將分布在載體中，但是表面基團與載體的相容性使得表面改性的納米顆?？瓷先ト芙庠谳d體中。隨著表面改性的納米顆粒的尺寸增加，通常載體的濁度增加。選擇較佳的表面改性的納米顆粒使得它們不從載體上沉積出來。進一步評價載體與表面改性的納米顆粒的相容性的步驟包括確定在隨后引入了起泡劑之后組合物是否起泡。
也可基于表面基團和載體的溶解度參數(shù)來選擇適當(dāng)?shù)谋砻婊鶊F。較佳地，該表面基團，或者產(chǎn)生該表面基團的試劑的溶解度參數(shù)與要起泡的載體的溶解度參數(shù)相似。例如，當(dāng)要起泡的載體是疏水的時，本領(lǐng)域技術(shù)人員可從各種疏水表面基團中選擇，得到與疏水載體相容的表面改性的顆粒。類似地，當(dāng)要起泡的載體是親水的時，本領(lǐng)域技術(shù)人員可從親水表面基團中選擇，并且當(dāng)要起泡的載體是氟碳化合物時，本領(lǐng)域技術(shù)人員可從各種氟碳表面基團中選擇。該顆粒還可包括至少兩種不同的表面基團，它們結(jié)合在一起以提供具有與載體的溶解度參數(shù)相似的溶解度參數(shù)的顆粒。
可選擇表面基團以提供統(tǒng)計學(xué)平均的隨機表面改性顆粒。
這些表面基團以足以提供隨后分散在載體中而不聚集的表面改性的納米顆粒的量存在于顆粒表面上。較佳地，表面基團以足以在顆粒表面上形成單層，最好是連續(xù)的單層的量存在。
表面改性基團可由表面改性劑產(chǎn)生。示意性地，表面改性劑可用通式A-B表示，其中，基團A能附著在顆粒的表面上，基團B是可以與組合物的組分發(fā)生反應(yīng)或者不發(fā)生反應(yīng)的相容化基團。可選擇相容化基團以使顆粒的極性較大、較小或沒有極性。
適合種類的表面改性劑包括，例如硅烷、有機酸、有機堿和醇。
特別有用的表面改性劑包括硅烷。有用的硅烷的例子包括有機硅烷，例如烷基氯硅烷、烷氧基硅烷，例如甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、異丙基三甲氧基硅烷、異丙基三乙氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、聚三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙酰氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三異丙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三苯氧基硅烷、乙烯基三(叔丁氧基)硅烷、乙烯基三(異丁氧基)硅烷、乙烯基三(異丙氧基)硅烷和乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷；三烷氧基芳基硅烷；異辛基三甲氧基硅烷；N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)甲氧基乙氧基乙氧基氨基甲酸乙酯；氨基甲酸N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)甲氧基乙氧基乙氧基乙酯；硅烷功能性(甲基)丙烯酸酯包括，例如3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(丙烯酰氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲基乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)甲基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)甲基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲基乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙烯基三甲氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷；聚二烷基硅氧烷包括，例如聚二甲基硅氧烷，芳基硅烷包括，例如取代及未取代的芳基硅烷，烷基硅烷包括，例如取代及未取代的烷基硅烷包括，例如甲氧基和羥基取代的烷基硅烷，以及它們的組合。
例如，在美國專利Nos.4,491,508和4,455,205(Olsen等人)、美國專利Nos.4,478,876和4,486,504(Chung)和美國專利No.5,258,225(Katsamberis)中描述了使用硅烷功能性(甲基)丙烯酸酯對二氧化硅進行表面改性的方法。
有用的有機酸表面改性劑包括，例如碳的含氧酸(例如羧酸)、硫和磷的含氧酸、以及它們的組合。
具有羧酸官能團的極性表面改性劑的有代表性的例子包括CH3O(CH2CH2O)2CH2COOH(以下稱MEEAA)和具有化學(xué)結(jié)構(gòu)CH3OCH2CH2OCH2COOH的2-(2-甲氧基乙氧基)乙酸(以下稱MEAA)和琥珀酸一(聚乙二醇)酯。
具有羧酸官能團的非極性表面改性劑的有代表性的例子包括辛酸、十二烷酸和油酸。
適宜的含磷的酸的例子包括膦酸包括，例如辛基膦酸、月桂基膦酸、癸基膦酸、十二烷基膦酸和十八烷基膦酸。
有用的有機堿表面改性劑包括，例如烷基胺包括，例如辛基胺、癸基胺、十二烷基胺和十八烷基胺。
其它有用的非硅烷表面改性劑的例子包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸β-羧乙酯、琥珀酸單-2-(甲基丙烯酰氧基乙基)酯、以及它們的組合。一種賦予納米顆粒極性性能和反應(yīng)性的有用的表面改性劑是琥珀酸單(甲基丙烯酰氧基聚乙二醇)酯。
適宜的表面改性醇的例子包括，例如脂肪醇包括，例如十八醇、十二醇、月桂醇和糠醇，脂環(huán)醇包括，例如環(huán)己醇，以及芳香醇包括，例如苯酚和芐醇，以及它們的組合。
當(dāng)載體包括含芳香環(huán)的環(huán)氧樹脂時，有用的表面改性基團可包括芳香環(huán)。特別適合于環(huán)氧樹脂組合物的表面改性基團的例子公開于美國專利No.5,648,407(Goetz等人)。
用于對納米顆粒的表面進行改性的各種方法包括，例如向納米顆粒(例如，呈粉末或膠體分散液的形式)中加入表面改性劑，并使表面改性劑與納米顆粒發(fā)生反應(yīng)。其它有用的表面改性方法描述在例如美國專利Nos.2,801,185(Iler)和4,522,958(Das等人)中。
較佳地，納米顆粒是無機的。適宜的無機納米顆粒的例子包括二氧化硅和金屬氧化物納米顆粒，包括氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰、氧化鋁、氧化鐵、氧化釩、氧化銻、氧化錫、氧化鋁/二氧化硅、以及它們的組合。納米顆粒的平均粒徑小于約100nm、較好是不超過約50nm、更好是3-50nm、再好是3-20nm、最好是5-10nm。如果納米顆粒發(fā)生聚集，聚集顆粒的最大截面尺寸在這些較佳范圍中的任一個之內(nèi)。
有用的表面改性的氧化鋯納米顆粒包括吸附在顆粒表面的油酸和丙烯酸的組合。
有用的表面改性的二氧化硅納米顆粒包括用硅烷表面改性劑進行了表面改性的二氧化硅納米顆粒，硅烷表面改性劑包括例如丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、異辛基三甲氧基硅烷、以及它們的組合。二氧化硅納米顆?？捎枚喾N表面改性劑處理，這些表面改性劑包括例如醇、有機硅烷包括，例如烷基三氯硅烷、三烷氧基芳基硅烷、三烷氧基(烷基)硅烷、以及它們的組合和有機鈦酸酯及它們的混合物。
納米顆?？沙誓z體分散液的形式。有用的市售未改性二氧化硅初始材料包括納米尺寸級的膠體二氧化硅，其以商品名NALCO 1040、1050、1060、2326、2327和2329膠體二氧化硅購自IL州Naperville的Nalco化學(xué)品公司。
有用的金屬氧化物膠體分散液包括膠體氧化鋯，其適宜的例子描述在美國專利No.5,037,579中，以及膠體氧化鈦，其有用的例子描述在提交于1998年7月30日的名稱為“用來制造透明的金屬氧化物膠體和陶瓷的納米尺寸的金屬氧化物顆粒”的PCT公開文本No.WO 00/06495中。
可使用各種方法混合表面改性的納米顆粒和載體。在一種方法中，使表面改性的納米顆粒的膠體分散液與載體混合。然后除去組合物中存在的溶劑，留下分散在載體中的表面改性的納米顆粒。溶劑可通過蒸發(fā)包括，例如蒸餾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)或烘箱干燥來除去。任選地，對某些膠體分散液，例如水性膠體分散液而言，在加入載體之前可向膠體分散液中加入共溶劑(例如，甲氧基-2-丙醇或N-甲基吡咯烷酮)以幫助除去水。在載體加入后，除去水和共溶劑。
另一種將表面改性的納米顆粒的膠體分散液加入載體中的方法包括將表面改性的納米顆粒的膠體分散液干燥成粉末，接著向要分散的納米顆粒中加入載體或至少一種載體組分。干燥步驟可用常規(guī)手段如烘箱干燥或噴霧干燥來進行。表面改性的納米顆粒最好具有足量的表面基團以防止干燥時的不可逆凝聚或不可逆聚集。對表面覆蓋率小于100％的納米顆粒而言，干燥時間和干燥溫度宜最小化。
表面改性的納米顆粒的膠體分散液可以以足以提供能起泡的組合物的量，最好是足以提供能形成持久泡沫的組合物的量加入載體中。表面改性的納米顆?？梢砸愿鞣N含量，包括例如占組合物總重量的0.1-70干重％、較好是0.5-30干重％、更好是0.8-30干重％、再好是1-10干重％、最好是2-10干重％存在于組合物中。表面改性的納米顆粒宜分散在整個載體中，更好是均勻地分散在整個載體中。
可向組合物中加入共溶劑來增加表面改性劑和表面改性顆粒與其它組合物組分之間的相容性(例如溶解度或互溶性)。
泡沫組合物的載體可包括各種組分并且可呈固體、液體以及它們的混合物的形式。在起泡之前，載體最好是液體包括，例如溶液、乳化液、懸浮液、分散液、漿液和熔融液?；谂菽M合物所需的性能包括，例如粘性、剛性、硬度、密度、體積、透明度、撓性、順應(yīng)性、彈性、蠕變性、強度模量的伸長率、耐化學(xué)性、耐溫度性、耐環(huán)境性和可壓縮性來選擇載體。
載體的例子包括無機液體如水，以及有機液體包括，例如酸、醇、酮、醛、胺、醚、烴、鹵代烴、單體、低聚物和聚合物。
有用的有機載體的例子包括天然和合成橡膠樹脂，包括熱固性橡膠以及熱塑性橡膠和彈性體包括，例如丁腈橡膠(即丙烯腈-丁二烯)、聚異戊二烯橡膠、氯丁橡膠、聚丁二烯橡膠、丁基橡膠、三元乙丙單體橡膠(EPDM)、Santoprene聚丙烯-EPDM彈性體、乙丙橡膠、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡膠、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯橡膠、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯橡膠、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯橡膠、聚異丁烯橡膠、乙烯乙酸乙烯酯橡膠、硅橡膠包括例如聚硅氧烷、甲基丙烯酸酯橡膠、聚丙烯酸酯橡膠包括例如丙烯酸異辛酯和丙烯酸的共聚物、聚酯、聚醚酯、聚乙烯基醚、聚氨酯、以及它們的混合物及組合物包括，例如線型、輻射型、星型和錐形的嵌段共聚物。
其它有用的彈性體包括，例如氟彈性體包括例如聚三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、六氟丙烯和氟化的乙烯-丙烯共聚物、氟硅酮和氯彈性體包括例如氯化的聚乙烯、以及它們的組合。
有用的熱塑性樹脂的例子包括聚丙烯腈、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、纖維素、氯化的聚醚、乙烯乙酸乙烯酯、氟碳樹脂包括聚氯三氟乙烯、聚四氟乙烯、氟化的乙烯-丙烯和聚偏二氟乙烯、聚酰胺包括例如聚己內(nèi)酰胺、聚己二酰己二胺、聚亞己基癸二酰胺、聚十一烷酸酰胺(polyundecanoamide)、聚十二烷酸酰胺(polyauroamide)和聚丙烯酰胺、聚酰亞胺包括聚醚酰亞胺、聚碳酸酯、聚烯烴包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚-4-甲基戊烯、聚對苯二甲酸烷二醇酯包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚氧化烯包括聚苯醚、聚苯乙烯、聚氨酯、聚異氰脲酸酯、乙烯基聚合物包括聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏二氯乙烯以及它們的組合。
有用的熱固性樹脂包括，例如聚酯和聚氨酯以及它們的雜合物和共聚物，包括例如?；哪蛲楹王；木埘ァ被鶚渲?例如氨基塑料樹脂)包括例如烷基化的脲甲醛樹脂、三聚氰氨-甲醛樹脂、丙烯酸酯樹脂包括例如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸化的環(huán)氧樹脂、丙烯酸化的尿烷、丙烯酸化的聚酯、丙烯酸化的丙烯酸類樹脂、丙烯酸化的聚醚、乙烯基醚、丙烯酸化的油劑和丙烯酸化的硅樹脂、醇酸樹脂如尿烷醇酸樹脂、聚酯樹脂、活性尿烷樹脂、酚醛樹脂包括例如甲階酚醛樹脂、酚醛清漆樹脂和苯酚-甲醛樹脂、苯酚/乳膠樹脂、環(huán)氧樹脂包括例如雙酚環(huán)氧樹脂、脂肪族和環(huán)脂族環(huán)氧樹脂、環(huán)氧/尿烷樹脂、環(huán)氧/丙烯酸酯樹脂和環(huán)氧/聚硅酮樹脂、異氰酸酯樹脂、異氰脲酸酯樹脂、聚硅氧烷樹脂包括烷基烷氧基硅烷樹脂、活性乙烯基樹脂以及它們的混合物。
可選擇載體來提供粘合劑組合物，該粘合劑組合物包括，例如壓敏、熱融熔、熱固性和熱塑性粘合劑組合物。載體可包括任意壓敏粘合劑組合物包括，例如溶劑可涂布的、熱融熔可涂布的、輻射可固化的(電子束、光化的包括，例如可見的和UV、以及熱的)、水系乳劑型粘合劑以及它們的組合。適宜的壓敏粘合劑組合物包括，例如粘性橡膠粘合劑，例如天然橡膠、烯烴、聚硅酮、聚異戊二烯、聚丁二烯、聚氨酯、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和其它彈性體，以及粘性和非粘性丙烯酸粘合劑組合物，包括丙烯酸異辛酯和丙烯酸的共聚物。
丙烯酸酯壓敏粘合劑在現(xiàn)有技術(shù)中為人熟知。這些粘合劑中有許多是丙烯酸的烷基酯，以及任選地，少部分的低聚物的共聚物。有用的丙烯酸酯包括具有1-20個碳原子的一元醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，包括例如丙烯酸異辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸異壬酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸己酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸十八烷酯以及它們的組合。用于丙烯酸酯系粘合劑組合物的其它有用的單體包括烯鍵式不飽和單體，包括例如丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸異冰片酯、N-辛基丙烯酰胺、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丙酯以及它們的組合。其它有用的烯鍵式不飽和單體包括，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、取代的丙烯酰胺包括，例如N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基己內(nèi)酰胺、丙烯腈、丙烯酸四氫糠酯、丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯和丙烯酸芐酯、以及它們的組合。
載體還可包括其它成分，包括例如引發(fā)劑、固化劑、固化促進劑、催化劑、交聯(lián)劑、增粘劑、增塑劑、染料、阻燃劑、偶聯(lián)劑、顏料、沖擊改性劑、流動控制劑、起泡劑、填料、玻璃以及聚合物微球體和微粒，其它顆粒包括導(dǎo)電顆粒、導(dǎo)熱顆粒、纖維、抗靜電劑、抗氧化劑和UV吸收劑。
當(dāng)載體包括單體時，聚合可通過各種常規(guī)的自由基聚合方法來進行，它可以是化學(xué)或輻射引發(fā)的，包括例如溶劑聚合、乳液聚合、懸浮聚合、本體聚合和輻射聚合包括，例如使用光輻射的方法包括，例如可見和紫外光、電子束輻射以及它們的組合。
有用的自由基引發(fā)劑包括熱引發(fā)劑和光敏引發(fā)劑。所使用的引發(fā)劑的類型取決于聚合方法。光引發(fā)劑的例子包括苯偶姻醚如苯偶姻甲醚和苯偶姻異丙醚、取代的苯偶姻醚如茴香偶姻甲酯、取代的乙酰苯如2，2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯、以及取代的α-酮醇如2-甲基-2-羥基丙酰苯。
載體還可包括共聚合光引發(fā)劑包括，例如2-[4-(2-羥基-2-甲基丙烯?；?苯氧基]乙基-2-甲基-N-丙烯?；被狨ズ唾徸訡iba-Geigy公司的商品名為DAROCURZLJ 3331的可聚合光引發(fā)劑，以及產(chǎn)生光酸(photoacid)的引發(fā)劑包括，例如Sartomer公司(Exton，PA)的商品名為SarCat CD-1012的二芳基碘鎓六氟銻酸鹽和Sartomer公司的商品名為SarCat CD-1011的三芳基锍六氟磷酸鹽。
適宜的熱引發(fā)劑的例子包括過氧化物如過氧化苯甲酰、過氧化二苯甲酰、過氧化二月桂酰、過氧化環(huán)己烷、過氧化甲基乙基酮、氫過氧化物包括，例如丁基氫過氧化物和枯烯基氫過氧化物、過氧二碳酸二環(huán)己酯、過苯甲酸叔丁酯、以及偶氮化合物，例如2，2-偶氮-二(異丁腈)(AJBN)以及它們的組合。市售的熱引發(fā)劑的例子包括購自DuPont Specialty Chemical公司(Wilmington，DE)的商品名為“VAZO”的引發(fā)劑，包括VAZO 64(2，2′-偶氮二(異丁腈))、VAZO 52、VAZO65和VAZO 68，以及購自ElfAtochem North America公司(費城，PA)的商品名為“Lucidol”的熱引發(fā)劑、和購自Uniroyal Chemical公司(Middlebury，CT)的商品名為“Celogen”的引發(fā)劑。
引發(fā)劑以有效促進組合物中單體聚合的量使用，并且用量的改變?nèi)Q于，例如引發(fā)劑的種類、引發(fā)劑的分子量、所得的粘合劑組合物的預(yù)期用途、以及聚合方法包括，例如該方法的溫度。
組合物可進行交聯(lián)以改變組合物的性能。交聯(lián)可通過使用高能輻射如γ-或電子束輻射在有或沒有交聯(lián)劑的情況下進行?？梢韵蚩删酆蠁误w的混合物中加入一種交聯(lián)劑或者幾種交聯(lián)劑的組合來促進交聯(lián)。
有用的輻射固化交聯(lián)劑包括多官能丙烯酸酯，比如公開于美國專利No.4,379,201(Heilmann等人)的二丙烯酸1，6-己二醇酯、三丙烯酸三羥甲基丙酯、二丙烯酸1，2-乙二醇酯、四丙烯酸季戊四醇酯、二丙烯酸1，12-十二烷醇酯及它們的組合，以及公開于美國專利No.4,737,559(Kellen等人)的可共聚合的芳香酮共聚單體。適宜的紫外光源包括，例如中壓汞燈和紫外黑光。
可聚合單體組合物還可以包括鏈轉(zhuǎn)移劑。鏈轉(zhuǎn)移劑宜在聚合之前溶于單體混合物中。適宜的鏈轉(zhuǎn)移劑的例子包括三乙基硅烷和硫醇。
組合物宜在表面改性的納米顆粒分散在整個載體中后起泡，更好是在表面改性的納米顆粒均勻分散在整個載體中后起泡。組合物可以根據(jù)各種起泡方法，包括描述在例如美國專利Nos.5,024,880、4,895,745和4,748,061(Vesley等人)中方法來起泡。
組合物通過使用各種機制，包括例如機械機制、化學(xué)機制及它們的組合在組合物中形成氣體空穴來起泡。
有用的機械起泡機制包括，例如攪拌，如搖動、攪動、或攪打組合物及它們的組合，向組合物中注射氣體，如在組合物的表面下插入注口和將氣體吹入組合物中，以及它們的組合。
有用的化學(xué)起泡機制包括，例如通過化學(xué)反應(yīng)當(dāng)場產(chǎn)生氣體、分解組合物的組分包括，例如在熱分解時產(chǎn)生氣體的組分、蒸發(fā)組合物的組分包括，例如液化氣、通過減小對組合物的壓力或加熱組合物來揮發(fā)組合物中的氣體、以及它們的組合。
原則上，任何可以用來使組合物起泡的起泡劑包括，例如化學(xué)起泡劑和物理起泡劑包括，例如無機和有機起泡劑。
化學(xué)起泡劑的例子包括水和偶氮系、碳酸酯系和酰肼系分子包括，例如4，4′-氧二(苯磺酰)肼、4，4′-氧苯磺酰氨基脲、偶氮二碳酰胺、對甲苯磺酰氨基脲、偶氮二羧酸鋇、偶氮二異丁腈、苯磺酰肼、三肼基三嗪、偶氮二羧酸的金屬鹽、草酸酰肼、1，2-亞肼基羧化物、二苯醚-4，4′-二磺基酰肼、四唑化合物、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、碳酸鹽化合物和多碳酸的制品、以及檸檬酸和碳酸氫鈉的混合物、N，N′-二甲基-N，N′-二亞硝基-對苯二酰胺、N，N′-二亞硝基五亞甲基四胺和它們的組合。
適宜的無機物理起泡劑包括，例如氮、氬、氧、水、空氣、氦、六氟化硫和它們的組合。
有用的有機物理起泡劑包括二氧化碳、脂肪烴、脂肪醇、全部和部分鹵化的脂肪烴包括，例如二氯甲烷，及它們的組合。適宜的脂肪烴起泡劑的例子包括鏈烷系列的烴組分包括，例如甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷及它們的混合物。有用的脂肪醇包括，例如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇和它們的組合。適宜的全部及部分鹵化的脂肪烴包括，例如氟碳、氯碳、氯氟碳及它們的組合。
氟碳起泡劑的例子包括氟甲烷、全氟甲烷、氟乙烷、1，1-二氟乙烷(HFC-152a)、氟乙烷(HFC-161)、1，1，1-三氟乙烷(HFC-134a)、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)、1，1，2，2-四氟乙烷(HFC-134)、1，1，1，3，3-五氟丙烷、五氟乙烷(HFC-125)、二氟甲烷(HFC-32)、全氟乙烷、2，2-二氟丙烷、1，1，1-三氟丙烷、全氟丙烷、二氯丙烷、二氟丙烷、全氟丁烷、全氟環(huán)丁烷、以及它們的組合。
有用的部分鹵化的氯碳和氯氟碳起泡劑包括氯甲烷、二氯甲烷、氯乙烷、1，1，1-三氟乙烷、二氯-1-氟乙烷(HCFC-141b)、1-氯-1，1-二氟乙烷(HCFC-142b)、氯二氟甲烷(HCFC-22)、1，1-二氯-2，2，2-三氟乙烷(HCFC-123)和1-氯-1，1，2，2-四氟乙烷(HCFC-124)、以及它們的組合。
有用的全部鹵化的氯氟碳的例子包括三氯單氟甲烷(CFC-11)、二氯二氟甲烷(CFC-12)、三氯-三氟乙烷(CFC-113)、二氯四氟乙烷(CFC-114)、氯七氟丙烷、二氯六氟丙烷、以及它們的組合。
起泡劑可以以單個組分、其混合物及組合物使用，也可與其它共起泡劑的混合物一起使用。起泡劑以足以達(dá)到所需泡沫密度的量加入組合物中。
載體還可包括成核劑。成核劑可以是任何常規(guī)成核劑。要加入的成核劑的量取決于所需的孔度、所選擇的起泡劑和載體的密度。呈微粒形式的無機成核劑的例子包括粘土、滑石、氧化硅和硅藻土。有機成核劑可在給定的溫度下分解或反應(yīng)。
一個有機成核劑的例子是多羧酸的堿金屬鹽與碳酸鹽或碳酸氫鹽的組合。有用的多羧酸的堿金屬鹽的例子包括2，3-二羥基-丁二酸的單鈉鹽(即酒石酸氫鈉)、丁二酸的單鉀鹽(即琥珀酸氫鉀)、2-羥基-1，2，3-丙烷三羧酸的三鈉和三鉀鹽(即分別為檸檬酸鈉和檸檬酸鉀)、乙二酸的二鈉鹽(即草酸鈉)和多羧酸如2-羥基-1，2，3-丙烷三羧酸的二鈉鹽、及它們的組合。碳酸鹽和碳酸氫鹽的例子包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸鈣、及它們的組合。一種預(yù)期的組合是多羧酸的單堿金屬鹽，如檸檬酸單鈉或酒石酸單鈉與碳酸鹽或碳酸氫鹽的組合。預(yù)期可以將不同成核劑的混合物加入載體中。其它有用的成核劑包括檸檬酸和碳酸氫鈉的化學(xué)劑量混合物。
可選擇泡沫組合物的組分以提供適用于各種用途的泡沫組合物。泡沫體用途的有代表性的例子包括粘合劑、浮選劑、汽車工業(yè)中的應(yīng)用包括，例如車體模塑、與汽車施釉有關(guān)的應(yīng)用包括，例如墊圈和密封劑、建筑工業(yè)中的應(yīng)用包括，例如結(jié)構(gòu)部件如各種尺寸的木材、成形的密封面、樁、梁和成形的部件、輕質(zhì)陶瓷包括，例如預(yù)制和當(dāng)場制作的建筑材料包括，例如膠結(jié)材料和生石膏材料如塊、板、盤、屋頂蓋和地板、垃圾蓋、氣味阻擋物、灰塵蓋、滅火和防水泡沫、液體密閉柵(例如油溢出密閉柵)、和用于空穴的填料如油井和隧道及土壤中存在的空穴。泡沫體的其它用途包括包裝、商業(yè)的清潔產(chǎn)品包括，例如用于豎向清潔用途的凈化器、墨水、脫墨組合物、表面涂層包括，例如用于紙和織物處理的起泡涂層。
還可配制用于以下用途的泡沫組合物起泡的個人護理產(chǎn)品包括，例如頭發(fā)護理組合物、剃須組合物和皮膚護理組合物；醫(yī)學(xué)用途包括，例如繃帶和創(chuàng)傷敷料；以及家庭和工業(yè)用途包括，例如杯、盤、耳塞、墊子、枕頭、絕緣材料、阻尼器包括，例如用來抑制聲音、吸收振動(包括，例如減輕機器蓋的振動)及它們的組合、以及擋板。
在另一個實施方式中，配制泡沫組合物用作墊圈或封條來密封出隔絕灰塵、濕氣、有機蒸氣及它們的組合的區(qū)域。密封應(yīng)用的例子包括密封計算機打印機中部件之間的間隙、密封電子設(shè)備以及密封天窗設(shè)備。
可配制泡沫組合物來提供柔性的、順應(yīng)的并適用于填塞間隙及粘結(jié)不規(guī)則表面的泡沫體。當(dāng)粘結(jié)粗糙的或不規(guī)則的表面時，宜進一步選擇泡沫帶的性能和配方，提供在粘結(jié)的區(qū)域中壓力分布均勻的泡沫帶。還可配制泡沫體來提供密封、減輕振動、阻尼振動、抗沖擊、承受較廣的溫度范圍的粘結(jié)線，或者提供良好的絕緣性能或提供這些性能的組合。
泡沫組合物可以呈帶子的形式，包括例如壓敏粘合劑膠帶。有用的泡沫帶結(jié)構(gòu)包括置于基材(例如襯背或防粘襯里)上的泡沫組合物，并且任選地以卷繞的形式繞起。在某些實施方式中，泡沫帶的結(jié)構(gòu)包括置于泡沫帶表面上的粘合劑組合物，其形成了具有位于泡沫帶一面上的粘合劑層的帶子，即單面涂布的粘合劑泡沫帶。在另一個實施方式中，泡沫組合物可以呈具有位于泡沫帶兩個主表面上的粘合劑層的帶子的形式，它被稱為雙面涂布的泡沫帶。
粘合劑泡沫體具有各種有用的用途，包括例如將兩片基材粘結(jié)在一起；用于安裝的使用物品包括，例如鉤子、衣架和托架的安裝用途；連接用途包括，例如為隨后的分開而將兩個或兩個以上的容器如箱子接在一起；將物品粘合在表面包括，例如墻、地板、天花板和柜臺上；以及替代機械接合件、膠泥或液體膠。粘合泡沫體的其它用途包括，例如作為結(jié)構(gòu)粘合劑和當(dāng)場起泡的粘合劑。
在其它實施方式中，泡沫組合物包括其它組分，包括例如纖維織品、膜、薄的紗織品及它們的組合，它們分布在泡沫體中或者以層結(jié)構(gòu)與泡沫組合物放置，例如呈交替層、交叉層及它們的組合形式。其它有用的泡沫體結(jié)構(gòu)包括多層泡沫體結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)包括泡沫層，各層之間至少有一種性能，如密度和組成不同。
泡沫組合物還可用于后加工，包括例如沖切、交聯(lián)和滅菌。
本發(fā)明將通過以下實施例作進一步的描述。實施例中所述的所有的份、比例、百分比和含量都是重量的，除非另有規(guī)定。
實施例試驗步驟實施例中使用的試驗步驟如下L值的確定使用Hunter Lab D25A光學(xué)傳感器比色計(得自VA州Reston的HunterAssociates實驗室)確定試樣的L值。所述L值是在1-100的量度(其中值為1時是黑色，值為100時是白色)上試樣的亮度或暗度。將試樣置于比色計中并將用來校準(zhǔn)比色計的‘黑色’控制盤置于試樣背后。從儀器上讀出‘L’值。根據(jù)該試驗方法，試樣中氮含量較高將使得起泡更為分散，相應(yīng)地使散射更小，得到較高的‘L’值。
五甲基(2-[三(2-甲氧基乙氧基)甲硅烷基]乙基)二硅氧烷偶聯(lián)劑的制備通過在145g庚烷中混合143.86g三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷(得自WI州Milwaukee市Aldrich Chemical公司)和76.14g五甲基二硅氧烷(得自PA州Tullytown的Gelest公司)，并來制備五甲基(2-[三(2-甲氧基乙氧基)甲硅烷基]乙基)二硅氧烷偶聯(lián)劑(“硅烷偶聯(lián)劑A”)。向0.3g庚烷中加入一滴鉑(0)二乙烯基四甲基二硅氧烷催化劑(根據(jù)美國專利No.3,814,730的步驟來制備)以形成溶液。將0.1g該溶液加入上述反應(yīng)混合物中，然后在氮氣氛中攪拌過夜但不加熱。反應(yīng)持續(xù)進行直到確定使用紅外光譜(IR)觀測的Si-H峰消失作為反應(yīng)結(jié)束。在減壓下通過蒸發(fā)將庚烷從組合物中除去以給出硅烷偶聯(lián)劑A。
用硅烷偶聯(lián)劑A進行表面改性的氧化硅納米顆粒的制備用硅烷偶聯(lián)劑A進行表面改性的氧化硅納米顆粒的制備按下述進行在1加侖的玻璃罐中混合525g平均粒徑為5nm且表面積約為600m2/g的NALCO 2326 15固體重量％的氨穩(wěn)定化的膠體氧化硅(據(jù)制造商，IL州Naperville的Nalco Chemical公司報道)、83.7g硅烷偶聯(lián)劑A和1010g 1-甲氧基-2-丙醇(得自Aldrich公司)。將裝有混合物的罐密封，置于通風(fēng)爐中并在80℃加熱過夜。然后將混合物轉(zhuǎn)移到干燥用的蒸發(fā)碟中，并在150℃的通風(fēng)爐中干燥，產(chǎn)生118.8g的白色固體顆粒。
用硅烷偶聯(lián)劑A/γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷進行表面改性的氧化硅納米顆粒的制備用硅烷偶聯(lián)劑A和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷進行表面改性的氧化硅納米顆粒的制備按下述進行在1加侖的玻璃罐中混合106.93g硅烷偶聯(lián)劑A、3.25gSILQUEST A-174γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(得自NY州Endicott的OsiSpecialties公司)、1940g 1-甲氧基-2-丙醇和1000g NALCO 2326膠體氧化硅。將裝有混合物的罐密封。然后搖動混合物以確?；旌?，置于爐子中于80℃加熱過夜。然后，將混合物置于150℃的通風(fēng)爐中干燥，產(chǎn)生白色固體顆粒。
用異辛基硅烷進行表面改性的氧化硅納米顆粒的制備用異辛基三甲氧基硅烷進行表面改性的氧化硅納米顆粒的制備按下述進行在1加侖的玻璃罐中混合61.42g BS1316異辛基三甲氧基硅烷(得自MI州Adrian的Wacker Silicones公司)、1940g 1-甲氧基-2-丙醇和1000g NALCO 2326膠體氧化硅。搖動混合物以確保混合，然后置于爐子中于80℃加熱過夜。然后，將混合物置于150℃的通風(fēng)爐中干燥，產(chǎn)生白色固體顆粒。
甲氧基乙氧基乙氧基乙氧基脲基丙基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑的制備甲氧基乙氧基乙氧基乙氧基脲基丙基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑(“硅烷偶聯(lián)劑B”)通過將50.02g三乙二醇單甲酯(得自Aldrich公司)和46g甲基乙基酮加入配備有磁力攪拌棒的250ml圓底燒瓶中來制備。大部分甲基乙基酮通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去。將76.03g 3-異氰酸基丙基三乙氧基硅烷(得自PA州Bristol的United ChemicalTechnologies公司)和約3mg二月桂酸二丁錫(得自Aldrich公司)加入燒瓶中并攪拌混合物。該反應(yīng)是低放熱反應(yīng)。反應(yīng)進行約16個小時，在此后紅外光譜顯示小的異氰酸酯峰。另將0.1g三乙二醇單甲酯加入該組合物中，并且在減壓及70℃下，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去剩余的甲基乙基酮，得到硅烷偶聯(lián)劑B。使用紅外光譜測得沒有可觀察的異氰酸酯峰。
用硅烷偶聯(lián)劑B進行表面改性的氧化硅納米顆粒的制備用硅烷偶聯(lián)劑B進行表面改性的氧化硅納米顆粒通過向1夸脫的玻璃罐中加入200g平均粒徑為20nm且表面積約為150m2/g的Nalco 2327 40固體重量％的氨穩(wěn)定化的膠體氧化硅(據(jù)制造商，Nalco Chemical公司報道)來制備。于攪拌下，將226g去離子水和8.47g硅烷偶聯(lián)劑B加入膠體分散液中。將罐密封，并在80℃加熱18小時，生成在水中18重量％的用硅烷偶聯(lián)劑B進行表面改性的氧化硅納米顆粒的澄清的藍(lán)色膠體分散液。
丙烯酸異辛酯/丙烯酸(81.5/18.5)中的用硅烷偶聯(lián)劑A/硅烷偶聯(lián)劑B改性的氧化硅納米顆粒的制備用硅烷偶聯(lián)劑A/硅烷偶聯(lián)劑B進行表面改性的氧化硅納米顆粒通過向1夸脫的玻璃罐中加入400.43g Nalco 2326膠體氧化硅來制備。將452.97g 1-甲氧基-2-丙醇、6.43g硅烷偶聯(lián)劑B和31.40g硅烷偶聯(lián)劑A混合在儀器，并在攪拌下加入膠體氧化硅中。將罐密封，并在80℃加熱18小時，生成用硅烷偶聯(lián)劑A/硅烷偶聯(lián)劑B進行表面改性的氧化硅納米顆粒的漿液(“漿液A”)。
將239.07g漿液A和30.03g丙烯酸異辛酯加入1升的圓底燒瓶中。在減壓下通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)從組合物中除去水和醇。將燒瓶從旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中移開，另加入266.56g漿液A和30.17g丙烯酸異辛酯。在減壓下通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去剩余的醇和水。在此從旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中移去燒瓶，另加入323.28g漿液A和30.04g丙烯酸異辛酯。在減壓下通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去剩余的醇和水。
得到147.03g含有約38.4％的氧化硅的粘性膠體分散液。將20.56g丙烯酸加到144g粘性膠體分散液中并充分地混合。
實施例1實施例1通過向0.9g去離子水中加入在水中的18重量％的用硅烷偶聯(lián)劑B進行表面改性的氧化硅納米顆粒的膠體分散液來制備。然后手搖試樣以產(chǎn)生泡沫。觀察泡沫穩(wěn)定1分鐘以上。
比較例1比較例1通過用與實施例1相同的搖動時間搖動去離子水來制備。沒有觀察到泡沫。
實施例2實施例2通過向1.96g甲苯中加入0.04g用異辛基硅烷進行表面改性的氧化硅納米顆粒來制備。然后手搖試樣以產(chǎn)生泡沫。觀察泡沫穩(wěn)定1分鐘以上。
比較例2比較例2通過用與實施例2相同的搖動時間搖動2g甲苯來制備。沒有觀察到泡沫。
實施例3實施例3通過向1.96g乙酸乙酯中加入0.04g用硅烷偶聯(lián)劑A進行表面改性的氧化硅納米顆粒來制備。然后手搖試樣以產(chǎn)生泡沫。觀察泡沫穩(wěn)定1分鐘以上。
比較例3比較例3通過用與實施例3相同的搖動時間搖動2g乙酸乙酯來制備。沒有觀察到泡沫。
組合物A的制備通過混合87.5份丙烯酸異辛酯、12.5份丙烯酸和0.04份IRGACURE 651 2，2-二甲氧基-1，2-二苯乙烷-1-酮光引發(fā)劑(得自NY州Tarrytown的Ciba Specialty公司)來制備漿液，然后使用紫外輻射部分地聚合該混合物，提供粘度約3000cPs的漿液。組合物A通過向漿液中另加入0.19g IRGACURE651和0.55g 1，6-二丙烯酸己二醇酯來制備。參照物1-6和實施例4-11中使用30g組合物A。
參照物1-6參照物1是組合物A。
使用氮氣在低壓(即小于2psi)下通過其進入組合物中的燒結(jié)的玻璃管攪拌該組合物來使參照物1起泡。燒結(jié)的玻璃管約6英寸長，包括標(biāo)稱直徑為10mm、標(biāo)稱長度為16mm的燒結(jié)的注口端，并與氮氣源相連。攪拌該組合物約2分鐘，或者到觀察不到試樣另外起泡為止。
然后使用缺口試棒涂布器以厚度為40密耳涂布在3密耳厚的涂布了聚硅酮的透明聚對苯二甲酸乙二酯防粘襯里之間涂布起泡試樣，接著立即將涂布的試樣直接置于單個15瓦Blacklight F15T8-BL燈泡(通用電氣公司產(chǎn)品)雙燈泡容量電燈組件(型號XX-15L(CA州UVP San Gabriel公司產(chǎn)品))下面進行固化，使得燈泡與試樣的間隔約為6.3mm。然后對試樣進行輻射約3分鐘，將泡沫永久固定在位置上。
參照物2通過混合98重量％的組合物A和2重量％的Dow Corning 1250表面活性劑(MI州Midland的Dow Corning公司產(chǎn)品)來制備。然后如參照物1所述使該試樣組合物起泡并固化。
參照物3通過混合98重量％的組合物A和2重量％干燥的NALCO 2326氧化硅納米顆粒來制備。然后如參照物1所述使該試樣組合物起泡并固化。
參照物4通過混合98重量％的組合物A和2重量％的AEROSIL R-972二甲基甲硅烷基改性的熱解法二氧化硅(NJ州Ridgefield Park的Degussa公司產(chǎn)品)來制備。然后如參照物1所述使該試樣組合物起泡并固化。
參照物5通過混合98重量％的組合物A和2重量％的CABOSIL M-5疏水熱解法二氧化硅(IL州Naperville的Cabot公司產(chǎn)品)來制備。然后如參照物1所述使該試樣組合物起泡并固化。
參照物6通過混合98重量％的組合物A和2重量％的AEROSIL R805正辛基甲硅烷基改性的熱解法二氧化硅(Degussa公司產(chǎn)品)來制備。然后如參照物1所述使該試樣組合物起泡并固化。
實施例4-11實施例4通過混合98重量％的組合物A和2重量％的用異辛基硅烷進行表面改性的二氧化硅納米顆粒來制備。
然后，使用氮氣在低壓(即小于2psi)下通過其進入組合物中的燒結(jié)的玻璃管攪拌該組合物來使實施例4的組合物起泡。燒結(jié)的玻璃管約6英寸長，包括標(biāo)稱直徑為10mm、標(biāo)稱長度為16mm的燒結(jié)的注口端，并與氮氣源相連。攪拌該組合物約2分鐘，或者到觀察不到試樣另外起泡為止。
然后使用缺口試棒涂布器以厚度為40密耳涂布3密耳厚的涂布了聚硅酮的PET防粘襯里之間涂布起泡試樣，接著立即將涂布的試樣直接置于單個15瓦Blacklight F15T8-BL燈泡(通用電氣公司產(chǎn)品)雙燈泡容量電燈組件(型號XX-15L(CA州UVP San Gabriel公司產(chǎn)品))下面進行固化，使得燈泡與試樣的間隔約為6.3mm。然后對試樣進行輻射約3分鐘，將泡沫永久固定在位。
實施例5通過混合99.7重量％的組合物A和0.3重量％的用硅烷偶聯(lián)劑A/γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷進行表面改性的二氧化硅納米顆粒來制備。然后如實施例4所述使該試樣組合物起泡并固化。
實施例6通過混合99.3重量％的組合物A和0.7重量％的用硅烷偶聯(lián)劑A/γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷進行表面改性的二氧化硅納米顆粒來制備。然后如實施例4所述使該試樣組合物起泡并固化。
實施例7通過混合98.5重量％的組合物A和1.5重量％的用硅烷偶聯(lián)劑A/γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷進行表面改性的二氧化硅納米顆粒來制備。然后如實施例4所述使該試樣組合物起泡并固化。
實施例8通過混合98重量％的組合物A和2重量％的用硅烷偶聯(lián)劑A/γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷進行表面改性的二氧化硅納米顆粒來制備。然后如實施例4所述使該試樣組合物起泡并固化。
實施例9通過混合98重量％的組合物A和2重量％的用硅烷偶聯(lián)劑A/硅烷偶聯(lián)劑B進行表面改性的二氧化硅納米顆粒/丙烯酸異辛酯/丙烯酸的組合物來制備。然后如實施例4所述使該試樣組合物起泡并固化。
實施例10通過混合98重量％的組合物A和2重量％的用硅烷偶聯(lián)劑A進行表面改性的二氧化硅納米顆粒來制備。然后如實施例4所述使該試樣組合物起泡并固化。
實施例11通過混合97重量％的組合物A、2重量％的用硅烷偶聯(lián)劑A/硅烷偶聯(lián)劑B進行表面改性的二氧化硅納米顆粒和1重量％的Dow Corning 1250表面活性劑來制備。然后如實施例4所述使該試樣組合物起泡并固化。
參照物1-6和實施例4-11的起泡并固化的試樣的L值根據(jù)L值測試法來確定。結(jié)果示于表1。
表1

起泡熱塑性組合物參照物7-8和實施例12-13通過在PLASTI-CORDER雙轉(zhuǎn)子攪和機(NJ州South Hackensack的C.W.Brabender Instruments公司產(chǎn)品)中熔熔融約45g由ASTM D1238(DE州Wilmington的DuPont Dow Elastomers公司產(chǎn)品)測得熔點為60℃、熔體流速為5g/10min的ENGAGE 8200熱塑性聚烯烴彈性體來制備試樣。當(dāng)試樣熔化時，將2重量％的CELOGEN 754-A起泡劑(Uniroyal Chemical公司產(chǎn)品)混入該聚合物熔體中。對包括納米顆粒的組合物而言，在起泡劑全部混入聚合物之后，將2重量％的納米顆粒(表2中規(guī)定的類型)加入該聚合物混合物中。然后從攪和機中移去該混合物。
然后，將該聚合物混合物放置在兩塊聚酯膜之間并在液壓機中展平(在頂部和底部加熱至約135℃)至厚度約為0.1-1.3mm。
接著將試樣切割成約1英寸×1英寸的片。使用測徑規(guī)測量各試樣的厚度。然后將試樣置于約180℃的烘箱中來活化起泡劑并使試樣起泡。分別在2、5、10或15分鐘之后從烘箱中取出起泡的試樣并冷卻至室溫。再次使用測徑規(guī)測量試樣厚度。計算各時段厚度增加的平均百分比。增加的百分比較高表明起泡較多。結(jié)果示于表2。
表2

其它實施方式描述在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種泡沫組合物，它包括載體；配置于所述載體中的表面改性的納米顆粒，所述單個納米顆粒的粒徑小于約100納米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述泡沫體基本上不含表面活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于它還包含表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述表面改性的納米顆粒占所述組合物的至少約0.5重量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述單個納米顆粒的粒徑不超過約50納米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述納米顆粒選自二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、氧化釩、氧化鈰、氧化鐵、氧化銻、氧化錫、氧化鋁/二氧化硅、以及它們的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述納米顆粒包含選自疏水基團、親水基團、以及它們的組合的表面基團。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述納米顆粒包含衍生自一種試劑的表面基團，此種試劑選自硅烷、有機酸、有機堿、以及它們的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述納米顆粒包含衍生自一種試劑的有機硅烷基表面基團，此種試劑選自烷基硅烷、芳基硅烷、烷氧基硅烷、以及它們的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述納米顆粒包含衍生自一種試劑的表面基團，此種試劑選自羧酸、磺酸、膦酸、以及它們的組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體包含單體、低聚物或聚合物、或者它們的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體包含聚合物，此種聚合物選自熱塑性聚合物、熱固性聚合物、彈性體、以及它們的混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體包含聚合物，此種聚合物選自聚酯、聚氨酯、氨基樹脂、醇酸樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、異氰酸酯樹脂、異氰脲酸酯樹脂、聚硅氧烷樹脂、以及它們的混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體包含丙烯酸樹脂。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體是不可聚合的。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體基本上不含聚合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體包含聚烯烴。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體包含茂金屬聚合的聚烯烴。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體包含樹脂，此種樹脂選自酚醛清漆樹脂、甲階酚醛樹脂和聚脲樹脂、以及它們的混合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體包含丙烯酸異辛酯和丙烯酸。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體選自水、醇、醛、酮、酯、醚、胺、酰胺、烴、鹵代烴、以及它們的混合物。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于它還包含起泡劑。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述表面改性的納米顆粒包含具有與所述載體的溶解度參數(shù)相近的溶解度參數(shù)的表面基團。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述表面改性的納米顆?？瓷先ト芙庠谒鲚d體中。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體包含粘合劑組合物。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體包含壓敏粘合劑組合物。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的泡沫組合物，其特征在于所述壓敏粘合劑組合物包含丙烯酸樹脂。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫組合物，其特征在于所述載體包含熱熔性的粘合劑組合物。
29.一種粘合劑膠帶，它包含權(quán)利要求1的泡沫組合物。
30.一種壓敏粘合劑膠帶，它包含權(quán)利要求1的泡沫組合物。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的壓敏粘合劑膠帶，其特征在于所述泡沫組合物包含丙烯酸樹脂。
32.一種制品，它包含權(quán)利要求1的泡沫組合物。
33.一種制造泡沫組合物的方法，它包括以足夠在所述組合物中形成空穴的量將起泡劑加入權(quán)利要求1的組合物中。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于所述加入起泡劑的步驟包括攪拌所述組合物。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于所述加入起泡劑的步驟包括使所述組合物的至少一種組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于所述起泡劑選自液體、氣體和固體起泡劑。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于所述起泡劑包含一種氣體，此種氣體選自空氣、氮氣、氧氣、二氧化碳、氦氣、氬氣、氧化亞氮、以及它們的混合物。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于所述起泡劑包含所述組合物的組分的降解產(chǎn)物。
39.一種制造膠帶的方法，它包括基本上同時a)使權(quán)利要求1的組合物起泡；b)在基材上涂布所述組合物。
40.一種確定預(yù)定的載體和表面改性的納米顆粒之間的相容性的方法，它包括a)選擇表面改性的納米顆粒；b)使所述表面改性的納米顆粒與所述載體混合，形成組合物；c)向所述組合物中引入起泡劑，其特征在于，如果所述組合物形成了持久的泡沫或者看上去溶解在所述載體中，則所述表面改性的納米顆粒與所述載體相容。
41.一種使組合物起泡的方法，它包括a)將通過權(quán)利要求40的方法確定的表面改性的納米顆粒加入權(quán)利要求40的預(yù)定的載體中；b)使載體起泡。
全文摘要
一種泡沫組合物，它包括載體和配置于該載體中的表面改性的納米顆粒。單個納米顆粒的粒徑小于約100納米。
文檔編號C09J5/08GK1503819SQ01821789
公開日2004年6月9日 申請日期2001年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月8日
發(fā)明者B·U·科爾布, B U 科爾布, J·R·小巴蘭, 小巴蘭, M·A·約翰遜, 約翰遜, G·G·約翰遜, M·P·萊曼, 萊曼, J·S·索科斯基, 索科斯基 申請人:3M創(chuàng)新有限公司