專利名稱：金屬化硅橡膠基底的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬化硅橡膠基底的方法，和更特別地，涉及使用在基底表面上的鋁的底漆層來金屬化硅橡膠基底的方法。
背景技術(shù)：
韌性金屬例如金常常顯示出對玻璃或樹脂基底差的粘合性。改進粘合性的一種方法包括在沉積金之前，在基底上沉積金屬，例如鉻、鎳、鉑、鈀和鈦的底漆層到納米數(shù)量級的厚度。盡管這些金屬可改進金對熱膨脹低的硬質(zhì)材料例如環(huán)氧樹脂的粘合性，但它們常常太脆，以致于無法在熱膨脹高的材料例如硅橡膠上使用。結(jié)果，使用這些金屬作為硅橡膠上的底漆層常常導致在金層內(nèi)形成裂紋。
改進粘合性的另一方法的特征在于在沉積金屬層之前，通過蝕刻來糙化基底表面。然而，這種方法包括復雜的處理且基底材料的選擇受限。結(jié)果，這些方法可能降低產(chǎn)量并增加與制備金屬化制品相關(guān)的成本。
在前述方法當中，使用底漆層提供改進粘合性的比較簡單的方法。然而，與常規(guī)方法不同，所述常規(guī)方法使用太脆且導致金屬表面涂層裂紋的底漆如鉻，因此仍需要改進金屬對硅橡膠粘合性的方法，該方法可降低裂紋。
發(fā)明概述 本發(fā)明涉及金屬化硅橡膠基底的方法，該方法包括下述步驟(i)在硅橡膠基底的表面上沉積鋁的底漆層，和(ii)在鋁的底漆層上沉積韌性金屬層，其中韌性金屬選自金、鉑、鈀、銅、銀、鋁和銦。
與使用常規(guī)底漆層，例如鉻、鎳、鉑、鈀或鈦的類似方法相比，在硅橡膠基底上使用鋁的底漆層的本發(fā)明方法產(chǎn)生含有裂紋減少的韌性金屬層的金屬化硅橡膠制品。典型地，韌性金屬層不具有裂紋，這通過肉眼目測來確定。此外，該方法可按比例放大成高產(chǎn)量的制備工藝。重要的是，該方法使用常規(guī)技術(shù)和設(shè)備以及容易獲得的硅氧烷組合物。
可使用本發(fā)明的方法制備許多制品，其中包括電極、印刷電路、具有反射表面或界面的光電組件，和裝飾性飾品。
參考下述說明和所附權(quán)利要求書，將更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面以及優(yōu)點。
發(fā)明詳述 根據(jù)本發(fā)明，金屬化硅橡膠基底的方法包括下述步驟(i)在硅橡膠基底的表面上沉積鋁的底漆層，和(ii)在鋁的底漆層上沉積韌性金屬層，其中韌性金屬選自金、鉑、鈀、銅、銀、鋁和銦。
在本發(fā)明方法的步驟(i)中，在硅橡膠基底的表面上沉積鋁的底漆層。硅橡膠基底可包括本領(lǐng)域已知的填充或未填充的任何硅橡膠。此外，硅橡膠基底可具有任何所需的形狀。此處所使用的術(shù)語“硅橡膠”是指通過固化(硫化或交聯(lián))有機聚硅氧烷聚合物而制備的產(chǎn)物。硅橡膠基底的機械和化學性能取決于聚合物的類型、在配方中的其它組分的性質(zhì)與用量、加工技術(shù)和固化方法。例如，硅橡膠基底的硬度可以是5-90肖氏A，和稠度范圍為從軟凝膠到韌性彈性體。此外，硅橡膠基底的線性熱膨脹系數(shù)典型地為至少2×10-4℃-1。
可通過常規(guī)方法，例如壓塑、注塑、擠出和壓延；然后固化該組合物，將可固化的硅氧烷組合物轉(zhuǎn)化成所需的形狀，從而制備硅橡膠基底。此處所使用的術(shù)語“固化”是指將液體或半固體的組合物轉(zhuǎn)化成交聯(lián)產(chǎn)物?？晒袒墓柩跬榻M合物的實例包括但不限于可氫化硅烷化固化的硅氧烷組合物、可過氧化物固化的硅氧烷組合物、可縮合固化的硅氧烷組合物、可環(huán)氧固化的硅氧烷組合物；可紫外輻射固化的硅氧烷組合物，和可高能輻射固化的硅氧烷組合物。
可固化的硅氧烷組合物及其制備方法是本領(lǐng)域已知的。例如，合適的可氫化硅烷化固化的硅氧烷組合物典型地包括(i)每一分子平均含有至少兩個與硅鍵合的鏈烯基的有機聚硅氧烷，(ii)用量足以固化該組合物的每一分子平均含有至少兩個與硅鍵合的氫原子的有機氫硅氧烷，和(iii)氫化硅烷化催化劑。氫化硅烷化催化劑可以是眾所周知的氫化硅烷化催化劑中的任何一種，其包括鉑族金屬、含鉑族金屬的化合物，或者微膠囊化的含鉑族金屬的催化劑。鉑族金屬包括鉑、銠、釕、鈀、鋨和銥?；阢K在氫化硅烷化反應(yīng)中的高活性，因此優(yōu)選鉑族金屬是鉑。
可氫化硅烷化固化的硅氧烷組合物可以是單份組合物或含兩份或多份組分的多份組合物。室溫可硫化(RTV)的組合物典型地包括兩份，其中一份含有有機聚硅氧烷和催化劑，而另一份含有有機氫硅氧烷和任何任選的成分。在升溫下固化的可氫化硅烷化固化的硅氧烷組合物可配制為單份或者多份組合物。例如，液體硅橡膠(LSR)組合物典型地配制為兩份體系。單份組合物典型地含有鉑催化劑抑制劑以確保充足的貨架壽命。
合適的可過氧化物固化的硅氧烷組合物典型地包括(i)有機聚硅氧烷和(ii)有機過氧化物。有機過氧化物的實例包括但不限于過氧化二芳酰，例如過氧化二苯甲酰、過氧化二對氯苯甲酰，和過氧化雙-2，4-二氯苯甲酰；過氧化二烷基，例如過氧化二叔丁基和2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧基)己烷；過氧化二芳烷基，例如過氧化二枯基；過氧化烷基芳烷基，例如過氧化叔丁基枯基和1，4-雙(過氧叔丁基異丙基)苯；和過氧化烷基芳酰，例如過苯甲酸叔丁酯、過乙酸叔丁酯和過辛酸叔丁酯。
可縮合固化的硅氧烷組合物典型地包括(i)每一分子平均含有至少兩個羥基的有機聚硅氧烷；和(ii)含有可水解的Si-O或Si-N鍵的三或四官能的硅烷。硅烷的實例包括烷氧基硅烷，例如CH3Si(OCH3)3、CH3Si(OCH2CH3)3、CH3Si(OCH2CH2CH3)3、CH3Si[O(CH2)3CH3]3、CH3CH2Si(OCH2CH3)3、C6H5Si(OCH3)3、C6H5CH2Si(OCH3)3、C6H5Si(OCH2CH3)3、CH2＝CHSi(OCH3)3、CH2＝CHCH2Si(OCH3)3、CF3CH2CH2Si(OCH3)3、CH3Si(OCH2CH2OCH3)3、CF3CH2CH2Si(OCH2CH2OCH3)3、CH2＝CHSi(OCH2CH2OCH3)3、CH2＝CHCH2Si(OCH2CH2OCH3)3、C6H5Si(OCH2CH2OCH3)3、Si(OCH3)4、Si(OC2H5)4和Si(OC3H7)4；有機基乙酰氧基硅烷，例如CH3Si(OCOCH3)3、CH3CH2Si(OCOCH3)3和CH2＝CHSi(OCOCH3)3；有機基亞氨基氧基硅烷，例如CH3Si[O-N＝C(CH3)CH2CH3]3、Si[O-N＝C(CH3)CH2CH3]4和CH2＝CHSi[O-N＝C(CH3)CH2CH3]3；有機基乙酰氨基硅烷，例如CH3Si[NHC(＝O)CH3]3和C6H5Si[NHC(＝O)CH3]3；氨基硅烷，例如CH3Si[NH(s-C4H9)]3和CH3Si(NHC6H11)3；和有機基氨基氧基硅烷。
合適的可縮合固化的硅氧烷組合物也可含有縮合催化劑以引發(fā)并促進縮合反應(yīng)。縮合催化劑的實例包括但不限于胺；和鉛、錫、鋅和鐵與羧酸的絡(luò)合物。辛酸、月桂酸和草酸的亞錫(II)鹽以及二丁錫鹽是尤其有用的?？煽s合固化的硅氧烷組合物可以是單份組合物或含兩份或多份形式組分的多份組合物。例如，室溫可硫化(RTV)的組合物可配制成單份或兩份組合物。在兩份組合物中，其中的一份典型地包括小量的水。
合適的可環(huán)氧固化的硅氧烷組合物典型地包括(i)每一分子平均含有至少兩個環(huán)氧官能團的有機聚硅氧烷和(ii)固化劑。環(huán)氧官能團的實例包括2-環(huán)氧丙氧乙基、3-環(huán)氧丙氧丙基、4-環(huán)氧丙氧丁基、2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基、3-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)丙基、2，3-環(huán)氧基丙基、3，4-環(huán)氧基丁基和4，5-環(huán)氧基戊基。固化劑的實例包括酸酐，例如鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐和十二碳烯基琥珀酸酐；多胺，例如二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、二亞乙基丙胺、N-(2-羥乙基)二亞乙基三胺、N，N′-二(2-羥乙基)二亞乙基三胺、間苯二胺、亞甲基二苯胺、氨基乙基哌嗪、4，4-二氨基二苯砜、芐基二甲胺、雙氰胺和2-甲基咪唑和三乙胺；路易斯酸如三氟化硼單乙胺；多羧酸；聚硫醇、聚酰胺；和酰氨基胺。
合適的可紫外輻射固化的硅氧烷組合物典型地包括(i)含有輻射敏感的官能團的有機聚硅氧烷和(ii)光引發(fā)劑。輻射敏感的官能團的實例包括丙烯?；⒓谆；?、巰基、環(huán)氧基和鏈烯基醚基。光引發(fā)劑的類型取決于有機聚硅氧烷內(nèi)的輻射敏感基團的性質(zhì)。光引發(fā)劑的實例包括二芳基碘鎓鹽、锍鹽、苯乙酮、二苯甲酮和苯偶姻及其衍生物。
合適的可高能輻射固化的硅氧烷組合物包括有機聚硅氧烷聚合物。有機聚硅氧烷聚合物的實例包括聚二甲基硅氧烷、聚(甲基乙烯基硅氧烷)和有機氫聚硅氧烷。高能輻射的實例包括γ-射線和電子束。
本發(fā)明可固化的硅氧烷組合物可包括額外的成分，條件是這些成分沒有負面影響底漆層對硅橡膠的粘合或者韌性金屬對底漆層的粘合。額外的成分的實例包括但不限于粘合促進劑、溶劑、無機填料、光敏劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑、顏料和表面活性劑。無機填料的實例包括但不限于天然氧化硅例如結(jié)晶氧化硅、粉碎的結(jié)晶氧化硅和硅藻土；合成氧化硅，例如煅制氧化硅、硅膠、熱解法氧化硅和沉淀氧化硅；硅酸鹽，例如云母、硅灰石、長石和霞石正長巖；金屬氧化物，例如氧化鋁、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鐵、氧化鈹、氧化鉻和氧化鋅；金屬氮化物，例如氮化硼、氮化硅和氮化鋁；金屬碳化物，例如碳化硼、碳化鈦和碳化硅；炭黑；石墨；堿土金屬碳酸鹽，例如碳酸鈣；堿土金屬硫酸鹽，例如硫酸鈣、硫酸鎂和硫酸鋇；二硫化鉬；硫酸鋅；高嶺土；滑石；玻璃纖維；玻璃珠，例如中空玻璃微球和實心玻璃微球；三水合鋁；石棉；和金屬粉末，例如鋁、銅、鎳、鐵和銀粉。
可通過暴露于環(huán)境溫度、升高的溫度、濕度或輻射下來固化硅氧烷組合物，這取決于特定的固化機理。例如，單份可氫化硅烷化固化的硅氧烷組合物典型地在升高的溫度下固化。兩份可氫化硅烷化固化的硅氧烷組合物典型地在室溫或升高的溫度下固化。典型地通過暴露于大氣濕度下在室溫下固化單份可縮合固化的硅氧烷組合物，但可通過施加熱和/或暴露于高濕度下來加速固化。兩份可縮合固化的硅氧烷組合物典型地在室溫下固化；然而，可通過施加熱來加速固化?？蛇^氧化物固化的硅氧烷組合物典型地在升高的溫度下固化?？森h(huán)氧固化的硅氧烷組合物典型地在室溫或升高的溫度下固化。取決于特定的配方，可輻射固化的硅氧烷組合物典型地通過暴露于輻射，例如紫外光、γ射線或電子束下來固化。
鋁的底漆層的厚度典型地為1-200nm，或者1-35nm，或者1-5nm。當?shù)灼釋有∮?nm時，韌性金屬可能對底漆層具有差的粘合性且還具有裂紋和/或皺褶。
沉積鋁的方法是本領(lǐng)域眾所周知的。例如，可通過物理氣相沉積(PVD)方法，其中包括熱蒸發(fā)、DC磁控管濺射和RF濺射，在硅橡膠基底的表面上沉積鋁的底漆層。
在本發(fā)明方法的步驟(ii)中，在鋁的底漆層上沉積韌性金屬層。韌性金屬選自金、鉑、鈀、銅、銀、鋁和銦。韌性金屬層的厚度典型地為20-500nm，或者50-500nm，或者150-500nm?？扇缫陨蠈τ诘灼釋铀龅囊粯?，通過常規(guī)的PVD方法，來沉積韌性金屬層。
與使用常規(guī)底漆層，例如鉻、鎳、鉑、鈀或鈦的類似方法相比，使用在硅橡膠基底上的鋁的底漆層的本發(fā)明方法產(chǎn)生含有裂紋性減少的韌性金屬層的金屬化硅橡膠制品。典型地，韌性金屬層不具有裂紋，這通過肉眼目測來確定。此外，該方法可按比例放大成高產(chǎn)量的制備工藝。重要的是，該方法使用常規(guī)技術(shù)和設(shè)備以及容易獲得的硅氧烷組合物。
可使用本發(fā)明的方法制備許多制品，其中包括電極、印刷電路、具有反射表面或界面的光電組件和裝飾性飾品。
權(quán)利要求
1.金屬化硅橡膠基底的方法，該方法包括下述步驟(i)在硅橡膠基底的表面上沉積鋁的底漆層，和(ii)在鋁的底漆層上沉積韌性金屬層，其中韌性金屬選自金、鉑、鈀、銅、銀、鋁和銦。
2.權(quán)利要求1的方法，其中通過固化選自可氫化硅烷化固化的硅氧烷組合物、可過氧化物固化的硅氧烷組合物、可縮合固化的硅氧烷組合物、可環(huán)氧固化的硅氧烷組合物、可紫外輻射固化的硅氧烷組合物和可高能輻射固化的硅氧烷組合物的可固化的硅氧烷組合物，從而制備硅橡膠基底。
3.權(quán)利要求2的方法，其中可固化的硅氧烷組合物進一步包括無機填料。
4.權(quán)利要求1、2或3的方法，其中鋁的底漆層的厚度為1-200nm。
5.權(quán)利要求1、2、3或4的方法，其中韌性金屬層的厚度為20-500nm。
6.權(quán)利要求1、2、3、4或5的方法，其中韌性金屬是金或鉑。
全文摘要
金屬化硅橡膠基底的方法，該方法包括下述步驟(i)在硅橡膠基底的表面上沉積鋁的底漆層，和(ii)在鋁的底漆層上沉積韌性金屬層，其中韌性金屬選自金、鉑、鈀、銅、銀、鋁和銦。
文檔編號C23C14/20GK1878884SQ200480033095
公開日2006年12月13日 申請日期2004年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月17日
發(fā)明者西田文人, T·勞爾, U·佩爾尼茨 申請人:陶氏康寧公司