JP2004217850A - オルガノポリシロキサン組成物および硬化性オルガノポリシロキサン組成物 - Google Patents
オルガノポリシロキサン組成物および硬化性オルガノポリシロキサン組成物 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】保存安定性に優れたオルガノポリシロキサン組成物および、硬化性や硬化後の剥離特性の経時変化が小さい硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供する。
【課題手段】(A)アルケニル基含有オルガノシロキサンオリゴマーを強アルカリ性触媒存在下に重合することにより調製された、一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン、(B)一分子中に少なくとも3個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン、 (C)トリメチルシリルフォスフェートのような特定のリン化合物、必要に応じて、(D)付加反応抑制剤および(E)有機溶剤からなることを特徴とするオルガノポリシロキサン組成物、および、該オルガノポリシロキサン組成物に(F)付加反応用触媒を配合してなる硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
【選択図】 なし
【課題手段】(A)アルケニル基含有オルガノシロキサンオリゴマーを強アルカリ性触媒存在下に重合することにより調製された、一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン、(B)一分子中に少なくとも3個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン、 (C)トリメチルシリルフォスフェートのような特定のリン化合物、必要に応じて、(D)付加反応抑制剤および(E)有機溶剤からなることを特徴とするオルガノポリシロキサン組成物、および、該オルガノポリシロキサン組成物に(F)付加反応用触媒を配合してなる硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はオルガノポリシロキサン組成物および硬化性オルガノポリシロキサン組成物に関する。詳しくは、保存安定性に優れたオルガノポリシロキサン組成物および、硬化性や剥離特性の経時変化が小さい硬化性オルガノポリシロキサン組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
生ゴム状のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン、オルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金系触媒および有機溶剤からなる溶液型の付加反応硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、硬化後に粘着物に対する剥離性に優れた皮膜を形成することから、ペーパーコーティング剤やフィルムコーティング剤として使用されている。この組成物の主剤である生ゴム状のアルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、通常、強アルカリ性触媒の存在下にオルガノシロキサン環状体を重合後、中和する方法により製造される。中和方法としては、クロロシランなどの強酸を使用する方法、緩衝塩を加える方法、炭酸ガスなどの弱酸による方法があるが、強酸による中和は中和当量が非常に狭く、大量生産には不適である。さらに、余剰の酸や中和塩を完全に取り除くことが難しく、残存した酸や中和塩によって経時変化が起こるという欠点がある。また、緩衝塩を使用すると、緩衝塩が固体であるために組成物の外観が濁るという問題点がある。
このため、アルケニル基含有オルガノポリシロキサンの生産には、従来、炭酸ガスなどの弱酸による中和が行われている。しかしながら、弱酸では強アルカリ性触媒を完全に中和できず、強アルカリ性触媒が系中に残存するという欠点があった。そして、このような中和が不十分であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサンを付加反応硬化性組成物に使用すると、硬化後の剥離特性が経時的に著しく低下するという問題点や、架橋剤であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンの脱水素縮重合反応が徐々に進行することにより水素ガスが発生して、長期間保存中にパッケージ容器が膨れて破損するという安全上の問題点があることに、本発明者らは気付いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、特定のリン化合物を特定量添加することにより、水素ガスの発生量が著しく低減して保存安定性に優れたオルガノポリシロキサン組成物および、硬化性や剥離特性の経時変化が小さい硬化性オルガノポリシロキサン組成物が得られることを見出し、本発明に到達した。
【0004】
すなわち、本発明の目的は、保存安定性に優れたオルガノポリシロキサン組成物および、硬化性や硬化後の剥離特性の経時変化が小さい硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
【化3】
【化4】
【0006】
【発明の実施の形態】
上記オルガノポリシロキサン組成物および硬化性オルガノポリシロキサン組成物において、(A)成分は主剤であり、一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する。このアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基が例示され、特に、ビニル基、ヘキセニル基が好ましい。アルケニル基の結合位置としては、分子鎖末端、分子鎖側鎖、分子鎖末端と分子鎖側鎖が挙げられ、分子鎖末端が好ましい。アルケニル基以外のケイ素原子に結合する基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基;3,3,3−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等の非置換もしくは置換一価炭化水素基の他、水酸基やアルコキシ基が例示される。これらの中でも、メチル基のみ、あるいはメチル基とフェニル基の組合せが好ましい。分子構造としては、直鎖状、一部分枝を有する直鎖状、分枝鎖状が挙げられ、硬化後の剥離性の点で直鎖状が好ましい。本成分の25℃における粘度は、40mPa・s以上であることが好ましく、10000mPa・s以上の高粘度がより好ましい。特に、生ゴム状であることが好ましく、30重量%トルエン溶液の粘度が10mPa・s以上であることが好ましい。このような(A)成分は、アルケニル基含有オルガノシロキサンオリゴマーを強アルカリ性触媒存在下に重合することにより得られる。具体的には、環状ジメチルシロキサンオリゴマーと、低粘度のジメチルアルケニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサンオリゴマーを、強アルカリ性触媒の存在下に平衡化重合させる方法、環状メチルアルケニルシロキサンオリゴマーと環状ジメチルシロキサンオリゴマーと、低粘度のトリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサンオリゴマーやジメチルアルケニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサンオリゴマーを、強アルカリ性触媒の存在下に平衡化重合させる方法が挙げられる。本発明でいうオルガノシロキサンオリゴマーとは、25℃における動粘度が500mm2/s以下の低粘度物、もしくはシロキサン重合度が100以下の低重合物である。使用される強アルカリ性触媒としては、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物やカリウムシラノレートのようなアルカリ金属系化合物が挙げられる。強アルカリ性触媒の使用量は、原料のオルガノシロキサンオリゴマーの合計重量に対してアルカリ金属重量が1〜500ppmの範囲となる量であることが好ましく、10〜100ppmとなる量がより好ましい。重合後に、炭酸ガスなどの弱酸を用いて中和したものが好適である。このような(A)成分としては、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルヘキセニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・メチルヘキセニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルヘキセニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルヘキセニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルヘキセニルシロキサン共重合体が例示される。
【0007】
(B)成分は(A)成分の架橋剤であり、一分子中に少なくとも3個のケイ素原子結合水素原子を有する。この水素原子の結合位置としては、分子鎖末端、分子鎖側鎖、分子鎖末端と分子鎖側鎖が挙げられる。水素原子以外のケイ素原子に結合する基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基;3,3,3−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等の非置換もしくは置換一価炭化水素基が例示される。これらの中でも、メチル基のみ、あるいはメチル基とフェニル基の組合せが好ましい。分子構造としては、直鎖状、一部分枝を有する直鎖状、分枝鎖状、環状が挙げられる。本成分の25℃における粘度は、1〜1,000mPa・sの範囲内であることが好ましく、5〜500mPa・sの範囲内がより好ましい。このような(B)成分としては、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状メチルハイドロジェンポリシロキサン、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位からなる共重合体、(CH3)3SiO1/2単位と(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位からなる共重合体が例示される。
【0008】
(B)成分の配合量は(A)成分100重量部に対して0.5〜20重量部の範囲内であり、1〜10重量部の範囲内が好ましい。これは、(B)成分の配合量が、この範囲未満であると硬化性が低下して皮膜の形成速度が遅くなり、一方、この範囲を越えると硬化皮膜の剥離性が低下するためである。
【0009】
(C)成分は(A)成分中に残存している強アルカリ性触媒やその炭酸塩の中和剤として作用する成分であり、一般式:
【化5】
で示される。式中、R1およびR2は水酸基または炭素原子数1〜11の一価炭化水素基であり、一価炭化水素基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基が例示される。これらの中でもアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。aは0〜2の整数であり、xは1〜20の整数である。このような(C)成分としては、R1とR2がメチル基であり、a=0である化合物が好ましく、特には、式:((CH3)3SiO)3P=O
で表されるトリメチルシリルフォスフェートが好ましい。
【0010】
(C)成分の添加量は、(A)成分中の残存強アルカリ性触媒やその炭酸塩を中和するのに十分な量である。具体的には、(A)成分100重量部に対して0.001〜0.1重量部の範囲内であり、0.01〜0.05重量部の範囲内が好ましく、0.01〜0.02重量部の範囲内がより好ましい。これは、(C)成分の添加量がこの範囲より少なくても多くても、経時安定性が低下する傾向があるためである。
【0011】
(D)付加反応抑制剤としては、3−メチル−1−ブチル−3−オール,3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール,3−メチル−1−ペンテン−3−オール,フェニルブチノールなどのアルキルアルコール;3−メチル−3−ペンテン−1−イン,3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−イン,ベンゾトリアゾール,環状メチルビニルシロキサンオリゴマーが例示される。(D)成分は添加しなくてもよいが、保存安定性をより向上させるために、(A)成分100重量部に対して0.01〜10.0重量部の範囲で使用することが好ましい。
【0012】
(E)有機溶剤としては、トルエン,キシレンのような芳香族炭化水素;ヘプタン,ヘキサン,ペンタンのような脂肪族炭化水素;ハロゲン化炭化水素,酢酸エチル,メチルエチルケトンが例示される。(E)成分は、(A)成分が低粘度〜中粘度の液状である場合は配合しなくてもよいが、高粘度の液状や生ゴム状である場合は(A)成分100重量部に対して10〜10000重量部の範囲で使用することが好ましく、10〜5000重量部の範囲がより好ましい。
【0013】
本発明のオルガノポリシロキサン組成物の製造方法は特に限定されないが、(A)成分が高粘度の液状や生ゴム状である場合は、予め(E)成分に溶解しておくことが好ましい。次いでこれに、(C)成分、(B)成分、必要に応じて(D)成分を配合することが好ましく、(B)成分を最後に添加することが特に好ましい。
【0014】
次に、本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、上記したオルガノポリシロキサン組成物に(F)付加反応用触媒を添加配合したものである。(F)成分として具体的には、塩化白金酸,アルコール変性塩化白金酸,塩化白金酸のオレフィン錯体,塩化白金酸とジケトン類との錯体,塩化白金酸とビニルシロキサンとの錯体,アルミナまたはシリカの担体に固体状白金を担持させたもの,白金黒,パラジウム触媒,ロジウム触媒が挙げられる。これらの中でも白金系触媒が好ましい。本成分の添加量は触媒量であればよく、通常、(A)成分と(B)成分の合計量に対して白金金属量が1〜1,000ppm(重量)となるような量が好ましく、5〜500ppm(重量)となる量がより好ましい。(F)成分は予め(A)成分の一部に溶解または分散させた後、他成分と配合してもよい。
【0015】
さらに本発明組成物には、任意の成分として、剥離性調整剤、増粘剤、顔料、染料等を配合することができる。
【0016】
本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物を硬化させるには、基材表面に塗布後、50〜200℃の温度条件下に加熱すればよく、100〜140℃で加熱することが好ましい。本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物が適用される基材としては、紙、ポリエチレンラミネート紙、プラスチックフィルム、織布、不織布が挙げられる。
【0017】
以上のような本発明のオルガノポリシロキサン組成物は、長期間経過後も水素ガスがほとんど発生せず、極めて優れた保存安定性を有する。また、(A)成分中の残存強アルカリ性触媒に対する(C)成分の中和当量の幅が広いので、工業生産に好適であるという利点を有する。
また、本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、上記オルガノポリシロキサン組成物を長期間放置後に(F)成分を加えた場合にも優れた硬化性、剥離特性を示し、また、100〜120℃といった比較的低温下でも速やかに硬化するという特徴を有する。さらに本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、長期安定性および塗工ロール上での薄膜安定性に優れるという利点を有する。このような本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物は剥離性硬化皮膜形成用途に好適に使用され、特に、粘着物質に対する剥離紙や剥離性フィルムを作るためのコーティング剤として有用である。
【0018】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。実施例中、粘度は25℃において測定した値である。尚、オルガノポリシロキサン組成物の保存安定性、硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化性および剥離性は、下記の方法に従って測定した。
○保存安定性
オルガノポリシロキサン組成物をガラス瓶に密封して、50℃で2週間エージングした。2週間後、ガスクロマトグラフィーにて水素ガス発生量を測定した。
○硬化性
硬化性オルガノポリシロキサン組成物を、ポリエチレンラミネート上質紙の表面に約1.0g/m2となるように塗布した後、これを120℃の熱風循環式オーブン中で30秒間加熱した。加熱後の硬化状態を指触により以下のように測定した。
○:指でこすっても曇らなかった。
×:指でこすると曇りが発生した。
○剥離性
硬化性オルガノポリシロキサン組成物を、ポリエチレンラミネート上質紙の表面に約1.0g/m2となるように塗布した後、これを140℃の熱風循環式オーブン中で1分間加熱して硬化させた。これを室温で2時間放置後その上に、アクリル系粘着剤(商品名BPS5127)を70μm厚になるよう塗布し、これを70℃の熱風循環式オーブン中で2分間加熱した。これにアートコート紙を貼り合わせた後、20g/cm2の錘を載せて室温で24時間放置した。これを5cm幅に切り取り、引張り速度0.3m/分における180度剥離強さを測定した。
【0019】
[参考例1]
1リットルの攪拌装置付き3つ口フラスコに、環状ジメチルシロキサン4量体100部、環状メチルビニルシロキサン4量体3部、両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサンオリゴマー(シロキサン重合度:約12)0.3部を投入した。次いでこれに、式:KO−((CH3)2SiO)n−Kで示される動粘度20000mm2/sのカリウムシラノレート0.1部を添加して、145〜155℃の温度で5時間攪拌して重合させた。炭酸ガスを吹き込んで中和した後、150℃、30mmHgの条件で揮発物を留去して、生ゴム状の分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体を得た。この共重合体の30重量%トルエン溶液の粘度は300mPa・sであった。
【0020】
[参考例2]
1リットルの攪拌装置付き3つ口フラスコに、環状ジメチルシロキサン4量体100部、メチルヘキセニルジクロロシランの加水分解縮合物(動粘度30mm2/s)4部、動粘度5mm2/sの両末端トリメチルシロキシ封鎖ジメチルシロキサンオリゴマー0.2部を投入した。次いでこれに、
式:KO−((CH3)2SiO)n−Kで示される動粘度20000mm2/sのカリウムシラノレートを0.2部添加して、145〜155℃で5時間攪拌して重合させた。炭酸ガスを吹き込んで中和した後、150℃、30mmHgの条件で揮発物を留去して、生ゴム状の分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルヘキセニルシロキサン共重合体を得た。この共重合体の30重量%トルエン溶液の粘度は30mPa・sであった。
【0021】
[実施例1]
参考例1で得た、30重量%トルエン溶液の粘度が300mPa・sである分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体100重量部、20mPa・sの分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体(ジメチルシロキサン単位とメチルハイドロジェンシロキサン単位のモル比は3:7である。)2重量部、メチルブチノール0.1重量部、式:((CH3)3SiO)3P=O
で示されるトリメチルシリルフォスフェート0.016重量部、トルエン230重量部を混合してオルガノポリシロキサン組成物を調製した。このオルガノポリシロキサン組成物の保存安定性を測定した。その結果を表1に示した。
また、上記で得られたオルガノポリシロキサン組成物に、塩化白金酸の3重量%イソプロピルアルコール溶液を白金金属量が200ppmとなるような量添加配合して、硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。この硬化性オルガノポリシロキサン組成物の剥離性を測定した。その結果を、エージング前の剥離性として、表1に示した。
さらに、上記で得られたオルガノポリシロキサン組成物を50℃で1週間エージングした後、塩化白金酸の3重量%イソプロピルアルコール溶液を白金金属量が200ppmとなるような量添加配合して、硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。このようにして得られた硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化性(エージング後の硬化性)および剥離性(エージング後の剥離性)を測定した。それらの結果を表1に示した。
【0022】
[比較例1]
実施例1において、トリメチルシリルフォスフェートを配合しなかった以外は実施例1と同様にして、オルガノポリシロキサン組成物および硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。このオルガノポリシロキサン組成物の保存安定性および、硬化性オルガノポリシロキサン組成物のエージング後の硬化性、エージング前後の剥離性を測定した。それらの結果を表1に示した。
【0023】
[比較例2]
実施例1において、トリメチルシリルフォスフェートの代わりに、1m3/hrで30分間炭酸ガスで中和した以外は実施例1と同様にして、オルガノポリシロキサン組成物および硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。このオルガノポリシロキサン組成物の保存安定性および、硬化性オルガノポリシロキサン組成物のエージング後の硬化性、エージング前後の剥離性を測定した。それらの結果を表1に示した。
【0024】
[比較例3]
実施例1において、分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体100重量部に対して、トリメチルシリルフォスフェートを0.2部投入した以外は実施例1と同様にして、オルガノポリシロキサン組成物および硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。このオルガノポリシロキサン組成物の保存安定性および、硬化性オルガノポリシロキサン組成物のエージング後の硬化性、エージング前後の剥離性を測定した。それらの結果を表1に示した。
【0025】
[実施例2]
参考例2で得た、30重量%トルエン溶液の粘度が30mPa・sである分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルヘキセニルシロキサン共重合体100重量部、20mPa・sの分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体(ジメチルシロキサン単位とメチルハイドロジェンシロキサン単位のモル比は3:7である。)3重量部、メチルブチノール0.3重量部、
式:((CH3)3SiO)3P=O
で示されるトリメチルシリルフォスフェート0.017重量部、トルエン230重量部を混合して、オルガノポリシロキサン組成物を調製した。このオルガノポリシロキサン組成物の保存安定性を測定した。その結果を表1に示した。
また、上記で得られたオルガノポリシロキサン組成物に、塩化白金酸の3重量%イソプロピルアルコール溶液を白金金属量が200ppmとなるような量添加配合して、硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。この硬化性オルガノポリシロキサン組成物の剥離性を測定した。その結果を、エージング前の剥離性として、表1に示した。
さらに、上記で得られたオルガノポリシロキサン組成物を50℃で1週間エージングした後、塩化白金酸の3重量%イソプロピルアルコール溶液を白金金属量が200ppmとなるような量添加配合して、硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。このようにして得られた硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化性(エージング後の硬化性)および剥離性(エージング後の剥離性)を測定した。それらの結果を表1に示した。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】
本発明のオルガノポリシロキサン組成物は上記(A)成分〜(C)成分、必要に応じてさらに(D)成分、(E)成分からなり、特に(C)成分を含有しているが故に水素ガスの発生量が抑制され、保存安定性に優れるという特徴を有する。また、本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物は硬化性および硬化後の剥離特性の経時変化が小さいという特徴を有する。
【発明の属する技術分野】
本発明はオルガノポリシロキサン組成物および硬化性オルガノポリシロキサン組成物に関する。詳しくは、保存安定性に優れたオルガノポリシロキサン組成物および、硬化性や剥離特性の経時変化が小さい硬化性オルガノポリシロキサン組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
生ゴム状のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン、オルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金系触媒および有機溶剤からなる溶液型の付加反応硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、硬化後に粘着物に対する剥離性に優れた皮膜を形成することから、ペーパーコーティング剤やフィルムコーティング剤として使用されている。この組成物の主剤である生ゴム状のアルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、通常、強アルカリ性触媒の存在下にオルガノシロキサン環状体を重合後、中和する方法により製造される。中和方法としては、クロロシランなどの強酸を使用する方法、緩衝塩を加える方法、炭酸ガスなどの弱酸による方法があるが、強酸による中和は中和当量が非常に狭く、大量生産には不適である。さらに、余剰の酸や中和塩を完全に取り除くことが難しく、残存した酸や中和塩によって経時変化が起こるという欠点がある。また、緩衝塩を使用すると、緩衝塩が固体であるために組成物の外観が濁るという問題点がある。
このため、アルケニル基含有オルガノポリシロキサンの生産には、従来、炭酸ガスなどの弱酸による中和が行われている。しかしながら、弱酸では強アルカリ性触媒を完全に中和できず、強アルカリ性触媒が系中に残存するという欠点があった。そして、このような中和が不十分であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサンを付加反応硬化性組成物に使用すると、硬化後の剥離特性が経時的に著しく低下するという問題点や、架橋剤であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンの脱水素縮重合反応が徐々に進行することにより水素ガスが発生して、長期間保存中にパッケージ容器が膨れて破損するという安全上の問題点があることに、本発明者らは気付いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、特定のリン化合物を特定量添加することにより、水素ガスの発生量が著しく低減して保存安定性に優れたオルガノポリシロキサン組成物および、硬化性や剥離特性の経時変化が小さい硬化性オルガノポリシロキサン組成物が得られることを見出し、本発明に到達した。
【0004】
すなわち、本発明の目的は、保存安定性に優れたオルガノポリシロキサン組成物および、硬化性や硬化後の剥離特性の経時変化が小さい硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
【化3】
【化4】
【0006】
【発明の実施の形態】
上記オルガノポリシロキサン組成物および硬化性オルガノポリシロキサン組成物において、(A)成分は主剤であり、一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する。このアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基が例示され、特に、ビニル基、ヘキセニル基が好ましい。アルケニル基の結合位置としては、分子鎖末端、分子鎖側鎖、分子鎖末端と分子鎖側鎖が挙げられ、分子鎖末端が好ましい。アルケニル基以外のケイ素原子に結合する基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基;3,3,3−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等の非置換もしくは置換一価炭化水素基の他、水酸基やアルコキシ基が例示される。これらの中でも、メチル基のみ、あるいはメチル基とフェニル基の組合せが好ましい。分子構造としては、直鎖状、一部分枝を有する直鎖状、分枝鎖状が挙げられ、硬化後の剥離性の点で直鎖状が好ましい。本成分の25℃における粘度は、40mPa・s以上であることが好ましく、10000mPa・s以上の高粘度がより好ましい。特に、生ゴム状であることが好ましく、30重量%トルエン溶液の粘度が10mPa・s以上であることが好ましい。このような(A)成分は、アルケニル基含有オルガノシロキサンオリゴマーを強アルカリ性触媒存在下に重合することにより得られる。具体的には、環状ジメチルシロキサンオリゴマーと、低粘度のジメチルアルケニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサンオリゴマーを、強アルカリ性触媒の存在下に平衡化重合させる方法、環状メチルアルケニルシロキサンオリゴマーと環状ジメチルシロキサンオリゴマーと、低粘度のトリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサンオリゴマーやジメチルアルケニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサンオリゴマーを、強アルカリ性触媒の存在下に平衡化重合させる方法が挙げられる。本発明でいうオルガノシロキサンオリゴマーとは、25℃における動粘度が500mm2/s以下の低粘度物、もしくはシロキサン重合度が100以下の低重合物である。使用される強アルカリ性触媒としては、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物やカリウムシラノレートのようなアルカリ金属系化合物が挙げられる。強アルカリ性触媒の使用量は、原料のオルガノシロキサンオリゴマーの合計重量に対してアルカリ金属重量が1〜500ppmの範囲となる量であることが好ましく、10〜100ppmとなる量がより好ましい。重合後に、炭酸ガスなどの弱酸を用いて中和したものが好適である。このような(A)成分としては、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルヘキセニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・メチルヘキセニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルヘキセニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルヘキセニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルヘキセニルシロキサン共重合体が例示される。
【0007】
(B)成分は(A)成分の架橋剤であり、一分子中に少なくとも3個のケイ素原子結合水素原子を有する。この水素原子の結合位置としては、分子鎖末端、分子鎖側鎖、分子鎖末端と分子鎖側鎖が挙げられる。水素原子以外のケイ素原子に結合する基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基;3,3,3−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等の非置換もしくは置換一価炭化水素基が例示される。これらの中でも、メチル基のみ、あるいはメチル基とフェニル基の組合せが好ましい。分子構造としては、直鎖状、一部分枝を有する直鎖状、分枝鎖状、環状が挙げられる。本成分の25℃における粘度は、1〜1,000mPa・sの範囲内であることが好ましく、5〜500mPa・sの範囲内がより好ましい。このような(B)成分としては、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状メチルハイドロジェンポリシロキサン、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位からなる共重合体、(CH3)3SiO1/2単位と(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位からなる共重合体が例示される。
【0008】
(B)成分の配合量は(A)成分100重量部に対して0.5〜20重量部の範囲内であり、1〜10重量部の範囲内が好ましい。これは、(B)成分の配合量が、この範囲未満であると硬化性が低下して皮膜の形成速度が遅くなり、一方、この範囲を越えると硬化皮膜の剥離性が低下するためである。
【0009】
(C)成分は(A)成分中に残存している強アルカリ性触媒やその炭酸塩の中和剤として作用する成分であり、一般式:
【化5】
で示される。式中、R1およびR2は水酸基または炭素原子数1〜11の一価炭化水素基であり、一価炭化水素基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基が例示される。これらの中でもアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。aは0〜2の整数であり、xは1〜20の整数である。このような(C)成分としては、R1とR2がメチル基であり、a=0である化合物が好ましく、特には、式:((CH3)3SiO)3P=O
で表されるトリメチルシリルフォスフェートが好ましい。
【0010】
(C)成分の添加量は、(A)成分中の残存強アルカリ性触媒やその炭酸塩を中和するのに十分な量である。具体的には、(A)成分100重量部に対して0.001〜0.1重量部の範囲内であり、0.01〜0.05重量部の範囲内が好ましく、0.01〜0.02重量部の範囲内がより好ましい。これは、(C)成分の添加量がこの範囲より少なくても多くても、経時安定性が低下する傾向があるためである。
【0011】
(D)付加反応抑制剤としては、3−メチル−1−ブチル−3−オール,3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール,3−メチル−1−ペンテン−3−オール,フェニルブチノールなどのアルキルアルコール;3−メチル−3−ペンテン−1−イン,3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−イン,ベンゾトリアゾール,環状メチルビニルシロキサンオリゴマーが例示される。(D)成分は添加しなくてもよいが、保存安定性をより向上させるために、(A)成分100重量部に対して0.01〜10.0重量部の範囲で使用することが好ましい。
【0012】
(E)有機溶剤としては、トルエン,キシレンのような芳香族炭化水素;ヘプタン,ヘキサン,ペンタンのような脂肪族炭化水素;ハロゲン化炭化水素,酢酸エチル,メチルエチルケトンが例示される。(E)成分は、(A)成分が低粘度〜中粘度の液状である場合は配合しなくてもよいが、高粘度の液状や生ゴム状である場合は(A)成分100重量部に対して10〜10000重量部の範囲で使用することが好ましく、10〜5000重量部の範囲がより好ましい。
【0013】
本発明のオルガノポリシロキサン組成物の製造方法は特に限定されないが、(A)成分が高粘度の液状や生ゴム状である場合は、予め(E)成分に溶解しておくことが好ましい。次いでこれに、(C)成分、(B)成分、必要に応じて(D)成分を配合することが好ましく、(B)成分を最後に添加することが特に好ましい。
【0014】
次に、本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、上記したオルガノポリシロキサン組成物に(F)付加反応用触媒を添加配合したものである。(F)成分として具体的には、塩化白金酸,アルコール変性塩化白金酸,塩化白金酸のオレフィン錯体,塩化白金酸とジケトン類との錯体,塩化白金酸とビニルシロキサンとの錯体,アルミナまたはシリカの担体に固体状白金を担持させたもの,白金黒,パラジウム触媒,ロジウム触媒が挙げられる。これらの中でも白金系触媒が好ましい。本成分の添加量は触媒量であればよく、通常、(A)成分と(B)成分の合計量に対して白金金属量が1〜1,000ppm(重量)となるような量が好ましく、5〜500ppm(重量)となる量がより好ましい。(F)成分は予め(A)成分の一部に溶解または分散させた後、他成分と配合してもよい。
【0015】
さらに本発明組成物には、任意の成分として、剥離性調整剤、増粘剤、顔料、染料等を配合することができる。
【0016】
本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物を硬化させるには、基材表面に塗布後、50〜200℃の温度条件下に加熱すればよく、100〜140℃で加熱することが好ましい。本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物が適用される基材としては、紙、ポリエチレンラミネート紙、プラスチックフィルム、織布、不織布が挙げられる。
【0017】
以上のような本発明のオルガノポリシロキサン組成物は、長期間経過後も水素ガスがほとんど発生せず、極めて優れた保存安定性を有する。また、(A)成分中の残存強アルカリ性触媒に対する(C)成分の中和当量の幅が広いので、工業生産に好適であるという利点を有する。
また、本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、上記オルガノポリシロキサン組成物を長期間放置後に(F)成分を加えた場合にも優れた硬化性、剥離特性を示し、また、100〜120℃といった比較的低温下でも速やかに硬化するという特徴を有する。さらに本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、長期安定性および塗工ロール上での薄膜安定性に優れるという利点を有する。このような本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物は剥離性硬化皮膜形成用途に好適に使用され、特に、粘着物質に対する剥離紙や剥離性フィルムを作るためのコーティング剤として有用である。
【0018】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。実施例中、粘度は25℃において測定した値である。尚、オルガノポリシロキサン組成物の保存安定性、硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化性および剥離性は、下記の方法に従って測定した。
○保存安定性
オルガノポリシロキサン組成物をガラス瓶に密封して、50℃で2週間エージングした。2週間後、ガスクロマトグラフィーにて水素ガス発生量を測定した。
○硬化性
硬化性オルガノポリシロキサン組成物を、ポリエチレンラミネート上質紙の表面に約1.0g/m2となるように塗布した後、これを120℃の熱風循環式オーブン中で30秒間加熱した。加熱後の硬化状態を指触により以下のように測定した。
○:指でこすっても曇らなかった。
×:指でこすると曇りが発生した。
○剥離性
硬化性オルガノポリシロキサン組成物を、ポリエチレンラミネート上質紙の表面に約1.0g/m2となるように塗布した後、これを140℃の熱風循環式オーブン中で1分間加熱して硬化させた。これを室温で2時間放置後その上に、アクリル系粘着剤(商品名BPS5127)を70μm厚になるよう塗布し、これを70℃の熱風循環式オーブン中で2分間加熱した。これにアートコート紙を貼り合わせた後、20g/cm2の錘を載せて室温で24時間放置した。これを5cm幅に切り取り、引張り速度0.3m/分における180度剥離強さを測定した。
【0019】
[参考例1]
1リットルの攪拌装置付き3つ口フラスコに、環状ジメチルシロキサン4量体100部、環状メチルビニルシロキサン4量体3部、両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサンオリゴマー(シロキサン重合度:約12)0.3部を投入した。次いでこれに、式:KO−((CH3)2SiO)n−Kで示される動粘度20000mm2/sのカリウムシラノレート0.1部を添加して、145〜155℃の温度で5時間攪拌して重合させた。炭酸ガスを吹き込んで中和した後、150℃、30mmHgの条件で揮発物を留去して、生ゴム状の分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体を得た。この共重合体の30重量%トルエン溶液の粘度は300mPa・sであった。
【0020】
[参考例2]
1リットルの攪拌装置付き3つ口フラスコに、環状ジメチルシロキサン4量体100部、メチルヘキセニルジクロロシランの加水分解縮合物(動粘度30mm2/s)4部、動粘度5mm2/sの両末端トリメチルシロキシ封鎖ジメチルシロキサンオリゴマー0.2部を投入した。次いでこれに、
式:KO−((CH3)2SiO)n−Kで示される動粘度20000mm2/sのカリウムシラノレートを0.2部添加して、145〜155℃で5時間攪拌して重合させた。炭酸ガスを吹き込んで中和した後、150℃、30mmHgの条件で揮発物を留去して、生ゴム状の分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルヘキセニルシロキサン共重合体を得た。この共重合体の30重量%トルエン溶液の粘度は30mPa・sであった。
【0021】
[実施例1]
参考例1で得た、30重量%トルエン溶液の粘度が300mPa・sである分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体100重量部、20mPa・sの分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体(ジメチルシロキサン単位とメチルハイドロジェンシロキサン単位のモル比は3:7である。)2重量部、メチルブチノール0.1重量部、式:((CH3)3SiO)3P=O
で示されるトリメチルシリルフォスフェート0.016重量部、トルエン230重量部を混合してオルガノポリシロキサン組成物を調製した。このオルガノポリシロキサン組成物の保存安定性を測定した。その結果を表1に示した。
また、上記で得られたオルガノポリシロキサン組成物に、塩化白金酸の3重量%イソプロピルアルコール溶液を白金金属量が200ppmとなるような量添加配合して、硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。この硬化性オルガノポリシロキサン組成物の剥離性を測定した。その結果を、エージング前の剥離性として、表1に示した。
さらに、上記で得られたオルガノポリシロキサン組成物を50℃で1週間エージングした後、塩化白金酸の3重量%イソプロピルアルコール溶液を白金金属量が200ppmとなるような量添加配合して、硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。このようにして得られた硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化性(エージング後の硬化性)および剥離性(エージング後の剥離性)を測定した。それらの結果を表1に示した。
【0022】
[比較例1]
実施例1において、トリメチルシリルフォスフェートを配合しなかった以外は実施例1と同様にして、オルガノポリシロキサン組成物および硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。このオルガノポリシロキサン組成物の保存安定性および、硬化性オルガノポリシロキサン組成物のエージング後の硬化性、エージング前後の剥離性を測定した。それらの結果を表1に示した。
【0023】
[比較例2]
実施例1において、トリメチルシリルフォスフェートの代わりに、1m3/hrで30分間炭酸ガスで中和した以外は実施例1と同様にして、オルガノポリシロキサン組成物および硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。このオルガノポリシロキサン組成物の保存安定性および、硬化性オルガノポリシロキサン組成物のエージング後の硬化性、エージング前後の剥離性を測定した。それらの結果を表1に示した。
【0024】
[比較例3]
実施例1において、分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体100重量部に対して、トリメチルシリルフォスフェートを0.2部投入した以外は実施例1と同様にして、オルガノポリシロキサン組成物および硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。このオルガノポリシロキサン組成物の保存安定性および、硬化性オルガノポリシロキサン組成物のエージング後の硬化性、エージング前後の剥離性を測定した。それらの結果を表1に示した。
【0025】
[実施例2]
参考例2で得た、30重量%トルエン溶液の粘度が30mPa・sである分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルヘキセニルシロキサン共重合体100重量部、20mPa・sの分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体(ジメチルシロキサン単位とメチルハイドロジェンシロキサン単位のモル比は3:7である。)3重量部、メチルブチノール0.3重量部、
式:((CH3)3SiO)3P=O
で示されるトリメチルシリルフォスフェート0.017重量部、トルエン230重量部を混合して、オルガノポリシロキサン組成物を調製した。このオルガノポリシロキサン組成物の保存安定性を測定した。その結果を表1に示した。
また、上記で得られたオルガノポリシロキサン組成物に、塩化白金酸の3重量%イソプロピルアルコール溶液を白金金属量が200ppmとなるような量添加配合して、硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。この硬化性オルガノポリシロキサン組成物の剥離性を測定した。その結果を、エージング前の剥離性として、表1に示した。
さらに、上記で得られたオルガノポリシロキサン組成物を50℃で1週間エージングした後、塩化白金酸の3重量%イソプロピルアルコール溶液を白金金属量が200ppmとなるような量添加配合して、硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。このようにして得られた硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化性(エージング後の硬化性)および剥離性(エージング後の剥離性)を測定した。それらの結果を表1に示した。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】
本発明のオルガノポリシロキサン組成物は上記(A)成分〜(C)成分、必要に応じてさらに(D)成分、(E)成分からなり、特に(C)成分を含有しているが故に水素ガスの発生量が抑制され、保存安定性に優れるという特徴を有する。また、本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物は硬化性および硬化後の剥離特性の経時変化が小さいという特徴を有する。
Claims (5)
- (A)アルケニル基含有オルガノシロキサンオリゴマーを強アルカリ性触媒存在下に重合することにより調製された、一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン 100重量部、
(B)一分子中に少なくとも3個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン 0.5〜20重量部、
(C)一般式:
(D)付加反応抑制剤 0〜10重量部、
(E)有機溶剤 0〜10000重量部
からなることを特徴とするオルガノポリシロキサン組成物。 - (C)成分が、式:((CH3)3SiO)3P=O
で示されるトリメチルシリルフォスフェートである、請求項1に記載のオルガノポリシロキサン組成物。 - (A)アルケニル基含有オルガノシロキサンオリゴマーを強アルカリ性触媒存在下に重合することにより調製された、一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン 100重量部、
(B)一分子中に少なくとも3個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン 0.5〜20重量部、
(C)一般式:
(D)付加反応抑制剤 0〜10重量部、
(E)有機溶剤 0〜10000重量部、
(F)付加反応用触媒 触媒量
からなることを特徴とする、硬化性オルガノポリシロキサン組成物。 - (C)成分が、式:((CH3)3SiO)3P=O
で示されるトリメチルシリルフォスフェートである、請求項3に記載の硬化性オルガノポリシロキサン組成物。 - 剥離性硬化皮膜形成用である、請求項3または請求項4に記載の硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
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