JP2005501165A - 湿分架橋性弾性組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、アルコキシシラン末端基を有するポリジメチルシロキサン−尿素/ウレタン−コポリマーをベースとする1成分反応性湿分架橋性組成物に関する。
【0002】
溶融接着剤は通常、室温において固体の、ほぼ溶剤不含の形で存在する物理的に硬化する1成分接着剤である。アングロサクソン語の言語慣用によれば、該接着剤は「ホットメルト」ともよばれている。
【0003】
このような溶融接着剤のポリマー成分またはバインダーは主として線状の鎖状構造を有しており、かつ室温で非晶質のガラス状または部分結晶質の状態で存在する。その他の特定の特性、たとえば凝集強度、粘度、軟化点または硬化速度を達成し、かつ調節するために接着剤調製物中で別の添加剤が必要となりうる。これには濡れ特性を改善し、かつ接着力を改善するための粘着付与樹脂、柔軟性を向上し、かつ溶融粘度を低下させるための可塑剤、酸素の影響下での溶融物の加工の際の酸化による変質を防止するため、ならびに接着した接着部の老化挙動を改善するための安定剤および酸化防止剤が属する。さらに強度の向上および場合によりコストの低下のために充填剤を使用することもできる。最も重要な溶融接着剤はポリウレタン、エポキシド樹脂、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル−コポリマー、スチレン−ブロックコポリマー、飽和ポリエステル、ポリオレフィン−コポリマー、合成ゴムおよびこれらの系の混合物のようなバインダー系をベースとしている。
【0004】
非晶質ポリマーは程度の差はあるものの広い温度範囲で軟化する一方で、結晶質または部分結晶質のポリマーは程度の差はあっても狭い融点を有する。コポリエステルの非晶質系はたとえばむしろ高い分子量であってもなお存在する低温流れを有しており、従って限定的に使用することができるにすぎないか、または極めて高分子のコポリマーと組み合わせて使用することができるのみである。
【0005】
溶融接着剤の凝集強度および熱成形安定性(比較的高い使用温度での接着性もまた)を向上するための1つの方法は、反応性接着剤の使用である。ホットメルトの特別な形として、物理的に硬化する系と化学的に反応する系とからなる組合せである反応性調製物が公知である。このために通常はヒドロキシ官能性のポリエステルを過剰量のジイソシアネートと反応させ、かつここからイソシアネート末端基を有するポリマーを製造する。該ポリマーは空気湿度が作用すると架橋して硬化する。ポリウレタン−ホットメルトは系の不可避的な条件により複数の欠点、たとえばイソシアネートモノマーの放出(モノマーの芳香族ジイソシアネート、たとえばMDIまたはTDIあるいはこれらの相応するアミンは発ガン性の疑いがもたれている)、気泡の形成につながるCO2の分離または芳香族イソシアネートの場合には黄変傾向を有するので、目下、シラン架橋性ポリマーをベースとする多数の系もまた開発され、該系は上記の欠点に関して有望な代替法である。この場合、プレポリマーをシラン官能性のモノマーと反応させ、ここから同様に湿分架橋性の溶融接着剤を製造することができる。
【0006】
加工を容易にするためには1成分系が有利である。というのも該系は容易に適用可能であり、かつ自動化可能だからである。反応性溶融接着剤の場合、十分な貯蔵安定性を保証するためにこのような1成分組成物の後硬化速度が多くの場合、中程度に調節されているので、特性プロファイルの変更は困難である。これに対して後架橋性ではない系における問題はここで多くの場合、熱成形安定性(低温流れ、再溶融可能)、機械的特性および下地への付着である。上記の湿分硬化性の系によりこれらの欠点はほぼ回避される。2成分組成物は多くの場合、明らかに改善された特性プロファイルを示すが、しかし、加工に関して問題がある。適用の際の、たとえばスタチックミキサーによる成分の混合は、一定の加工時間および最終品質を保証するために均一でなくてはならない。多くの場合、ここで硬化時間と加工時間との間で妥協しなくてはならない。2成分接着剤のために必要な装置コストは同様に明らかに高く、従って適用は多くの場合、高価である。
【0007】
オルガノシラン−コポリマー、特殊なポリジオルガノシロキサン−ウレタン−およびポリジオルガノシロキサン−尿素−コポリマーが公知である。種々の系がI. YilgoerおよびJ. E. McGrathによりAdv. Polym. Sci.、1988、86、第1〜86頁の概要に記載されている。その他の多数の刊行物および特許はこのようなブロックコポリマーの特別な適用に関する。ポリウレタンおよびシリコーンエラストマーは広い範囲で相補的である。従って両方の系を組み合わせることにより新規の、優れた特性を有する材料が得られる。ポリウレタンはその良好な機械的強度、弾性および極めて良好な接着性および耐摩耗性により優れている。これに対してシリコーンエラストマーは優れた温度安定性、UV安定性、耐候性および特殊な表面特性(低い表面張力)を有する。その際、該エラストマーは比較的低い温度でもその弾性を維持し、かつ従って脆化の傾向を有していない。
【0008】
I. Yilgoer等のPolymer、1984(25)、第1800〜1816の概要ではポリジオルガノシロキサン−尿素−コポリマーの特性が詳細に試験されている。シリコーンおよびイソシアネートのポリマー構成成分は広い範囲で問題なく混合可能である。機械的特性は異なったポリマーブロックの比率により決定される。この場合、ポリジオルガノシロキサンはいわゆる軟質セグメントであり、弾性にとって決定的であり、ジイソシアネートは硬質セグメントを形成し、かつ機械的特性のために重要である。水素架橋結合をウレタンまたは尿素結合基の間に形成することにより機械的特性を決定することができる。尿素単位の間での水素架橋の著しい相互作用により、これらの組成物は多くの場合、極めて高粘度であるか、または室温で固体である。
【0009】
上記の概要には多数の適用および適用可能性が記載され、かつ議論されている。EP−A−250248には非粘着性被覆および感圧接着剤のためのこれらのコポリマーの製造および可能な適用が記載されている。WO96/34030にはさらに、反応性および非反応性末端基を有するポリシロキサン−尿素−コポリマーの可能な製造が記載されている。この場合、反応性末端基として特にアルコキシシランをポリマーの末端基として使用する。
【0010】
本発明の対象は、
(A)一般式1
【0011】
【化1】
[式中、
Rは1〜20個の炭素原子を有し、フッ素または塩素により置換されていてもよい1価の炭化水素基を表し、
Xは1〜20個の炭素原子を有するアルキレン基を表し、該基中で相互に隣接していないメチレン単位は基−O−により置換されていてもよく、
Aは酸素原子またはアミノ基−NR′−を表し、
R′は水素を表すか、または1〜10個の炭素原子を有するアルキル基を表し、
Yは1〜20個の炭素原子を有し、フッ素または塩素により置換されていてもよい炭化水素基を表し、
Dは1〜700個の炭素原子を有し、フッ素、塩素、C1〜C6−アルキルまたはC1〜C6−アルキルエステルにより置換されていてもよいアルキレン基を表し、該基中で相互に隣接していないメチレン単位は基−O−、−COO−、−OCO−または−OCOO−により置換されていてもよく、
Bは一般式2
−Z−Si(R1)m(R″)3−m (2)
の基を表し、その際、
Zは1〜10個の炭素原子を有するアルキレン基を表し、
R1は1〜12個の炭素原子を有し、フッ素または塩素により置換されていてもよい1価の炭化水素基を表し、
R″は、C1〜C4−アルコキシ基、C1〜C20−アシル基、C1〜C6−アルキルアミノオキシ基およびC1〜C6−アルキルオキシモ基から選択される湿分と反応性の基を表し、
Wは基Bまたは水素を表し、
mは0、1または2の値を表し、
nは1〜300の整数を表し、
aは少なくとも1の整数を表し、
bは0または1〜30の整数を表し、
cは1〜30の整数を表し、かつ
dは0または1の値を表し、ただしその際、単位の組成は、コポリマーが30〜200℃の範囲の融点を有するように選択されている]のシラン末端基を有するポリジオルガノシロキサン−尿素/ウレタン−コポリマー100質量部および
(B)一般式3
Ω−(CH2)e−Si(R2)3−f(CH3)f (3)
[式中、
Ωは−NHR3、−NR3−(CH2)g−NHR3、アクリル基、メタクリル基、OCN−基、−SH、グリシドキシ基または塩素基から選択される基を表し、
R3は水素を表すか、またはハロゲンにより置換されていてもよいC1〜C18−炭化水素基を表し、
R2はメトキシ基またはエトキシ基を表し、
eは1または3の値を表し、
fは0または1の値を表し、かつ
gは1〜10の値を表す]のシラン0.1〜20質量部
を含有する湿分架橋性組成物である。
【0012】
ポリジメチルシロキサン−尿素/ウレタン−コポリマーをベースとする組成物は、シラン末端基により湿分架橋性の1成分反応性溶融接着剤として極めて良好に使用することができる。コポリマー(A)は溶融接着剤中でバインダーとして、およびシラン(B)は接着促進剤として作用する。シラン末端基を有するコポリマーを製造する際のポリマー成分の適切な選択により、優れた機械的特性および極めて良好な付着特性により優れている溶融接着剤が得られる。さらに適用特性、たとえば塗布温度、溶融粘度および加工特性は広い範囲で調節することができる。
【0013】
溶融接着剤は1成分の固体組成物の形で加工され、従って適用前に付加的に比較的高い温度で別の成分と混合する必要はない。熱塗布の後に溶融接着剤は冷却後、弾性の前硬化した材料を形成する。空気湿分の作用により該接着剤はシラン縮合により硬化して網状構造を形成する。シラン末端基による高い機械的強度および良好な接着性に基づいて溶融接着剤は成形部材の弾性結合の広い範囲のために使用することができる。
【0014】
この場合、有利にはRは1価の炭化水素基、有利には1〜6個の炭素原子を有するアルキル基、特に非置換の基を表す。特に有利には基Rはメチルおよびフェニルである。
【0015】
有利にはXは2〜10個の炭素原子を有するアルキレン基を表す。有利にはアルキレン基Xは中断されていない。特に有利にはXはn−プロピル基である。
【0016】
有利にはAはアミノ基を表す、つまりポリシロキサン−尿素−コポリマーが有利である。
【0017】
有利にはR′は水素を表すか、または1〜3個の炭素原子を有するアルキル基、特に水素を表す。
【0018】
有利にはYは3〜13個、特に6個の炭素原子を有する炭化水素基を表し、有利には非置換である。
【0019】
有利にはDは2〜20個、特に10個の炭素原子を有するアルキレン基を表し、特に有利には4個の炭素原子を有する基である。同様に有利にはDはポリオキシアルキレン基、特に少なくとも10個、最大で200個の炭素原子を有するポリオキシエチレン基またはポリオキシプロピレン基を表す。
【0020】
有利にはZは1〜6個の炭素原子を有するアルキレン基、特にメチレン基およびプロピレン基を表す。
【0021】
R1は有利には1〜4個の炭素原子を有する非置換の炭化水素基、特にメチルを表す。
【0022】
有利にはR″はメトキシ基、エトキシ基またはアセトキシ基を表す。
【0023】
nは有利には少なくとも3、特に少なくとも10および有利には最大で200、特に最大で50の整数を表す。
【0024】
aは有利には少なくとも2、特に少なくとも5および有利には最大で50、特に最大で20の整数を表す。
【0025】
bは有利には最大で10の整数を表す。
【0026】
cは有利には少なくとも2および有利には最大で10の整数を表す。
【0027】
コポリマー(A)中のポリジオルガノシロキサン断片は有利には500〜30000、特に1000〜8000、特に有利には2000〜4000の分子量Mwを有する。
【0028】
一般式1のコポリマー(A)は一般式4
【0029】
【化2】
のアミノアルキル末端基またはヒドロキシアルキル末端基を有するポリジオルガノシロキサンを、一般式5
OCN−Y−NCO (5)
のジイソシアネートおよび一般式6
E[−Z−Si(R1)m(R″)3−m]p (6)
のシランおよびbが少なくとも1である場合、さらに一般式7
HO−D−OH (7)
のα,ω−OH−末端のアルキレンと反応させることにより製造することができ、その際、R、X、A、R′、Y、D、B、Z、R1、R″、W、m、n、a、b、cおよびdは一般式1および2に記載されているものを表し、かつ
pは値1を表し、
Eはイソシアネート基またはアミノ基−NHR″′を表し、その際、R″′は水素を表すか、または1〜12個の炭素原子を有し、フッ素または塩素により置換されていてもよい1価の炭化水素基を表すか、または
pは値2を表し、かつ
Eは−NH−基を表す。
【0030】
一般式4のポリジオルガノシロキサンは有利には多官能性および1官能性成分からなる不純物をほぼ含有していない。1官能性成分はポリマーへの反応の際に非反応性の末端基を生じ、該基は末端においてシランによりもはや反応することができない。非反応性の末端基は反応の際のポリマー構成の際に問題を生じ、かつ部分的に加硫物からの不所望のブリーディングを生じうる生成物を生じる。多官能性ポリジオルガノシロキサンは同様に望ましくない。というのも、これらはジイソシアネートと反応する際に、架橋点の形成につながるからであり、これはすでに重付加反応の際のポリマー鎖の分岐につながる。このような前架橋した材料は多くの場合、加工のために使用することができない。
【0031】
適切なアミノアルキルポリジオルガノシロキサンの製造は公知であり、かつたとえばJ. J. Hoffmann, C. M. LeirによりPolymer Int. 1991(24)、第131〜138頁に記載されているように実施することができる。同様に、たとえばα,ω−ヒドロキシアルキレンを用いたα,ω−ジヒドリドポリジオルガノシロキサンのヒドロシリル化により行われるヒドロキシアルキルポリジオルガノシロキサンの製造は公知である。このような生成物は市販されている。
【0032】
一般式4のポリジオルガノシロキサンは有利には500〜30000、特に1000〜8000、特に有利には2000〜4000の分子量Mwを有する。
【0033】
一般式7のα,ω−OH末端アルキレンは有利にはポリアルキレンまたはポリオキシアルキレンである。これらはポリジオルガノシロキサンにおいて記載したものと同じ理由から、1官能性、3官能性または多官能性のポリオキシアルキレンからの不純物をほぼ含有していないほうがよい。この場合、ポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンジオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンジオールあるいはまたα,ω−OH末端アルキルまたは2〜10個の炭素原子を有するか、またはポリビニルアセテート、ポリビニルアセテートエチレンコポリマー、ポリビニルクロリドコポリマー、ポリイソブチルジオールをベースとするポリアルキレンを使用することができる。これらは有利にはα,ω−ジオール、たとえばエタンジオール、ブタンジオールまたはヘキサンジオールである。このような化合物は同様に市販されている。
【0034】
一般式1のコポリマー(A)を製造する際に、Aがアミノ基−NR′−を表す一般式4のアミノアルキルポリジオルガノシロキサン、またはAがヒドロキシ基−OHを表す一般式4のヒドロキシアルキルポリジオルガノシロキサンまたはアミノアルキルポリジオルガノシロキサンとヒドロキシアルキルポリジオルガノシロキサンとからなる混合物を、一般式7のα,ω−OH−末端アルキレンと共に、または該アルキレンを用いずに使用することができる。特に有利にはアミノアルキルポリジオルガノシロキサンのみを使用し、その際、α,ω−OH末端アルキレン、特に1,4−ブタンジオールの添加により加硫物の機械的特性をさらに改善することができる。
【0035】
一般式5のジイソシアネートのための例は、脂肪族化合物、たとえばイソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート、テトラメチレン−1,4−ジイソシアネートおよびメチレンジシクロヘキシ−4,4′−ジイソシアネートまたは芳香族化合物、たとえばメチレンジフェニル−4,4′−ジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネート、2,5−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネート、テトラメチル−m−キシレンジイソシアネートまたはこれらのイソシアネートの混合物である。
【0036】
コポリマー(A)の融点は使用されるジイソシアネートによってほぼ決定される。有利にはコポリマー(A)の融点は50〜200℃、特に60〜150℃、特に有利には70〜120℃である。コポリマー(A)の融点は純粋なポリジオルガノシロキサン−尿素−コポリマー(A)では、ポリマー構造のために脂肪族ジイソシアネートを使用する場合には50〜80℃の範囲であり、かつ芳香族ジイソシアネートの場合は200℃の値が達成される。ウレタン単位の、たとえばヒドロキシアルキルポリジメチルシロキサンまたはα,ω−OH末端アルキレンによる組み込みは通常、融点の低下または融点範囲の拡大につながる。
【0037】
一般式6のシランはイソシアネート基と反応する反応性の基を有していてもよい。ここで相応するアミノシランが有利である。さらに相応してプレポリマーのOH官能基およびNH官能基と反応することができるイソシアナトシランもまた使用することができる。湿分の作用下で反応性の基として特にアルコキシ基を使用する。
【0038】
さらに有利な実施態様ではコポリマー(A)は一般式8
−CH2−Si(R1)m(R″)3−m (8)
のシラン末端基を有する。これらは一般式5のジイソシアネートを含有する一般式4のポリジオルガノシロキサンと一般式9
Z−CH2−Si(R1)m(R″)3−m (9)
のシランとの反応により得られる。一般式8および9中で、E、R1、R″およびmは上記のものを表す。有利にはEはイソシアナト基、R1はメチル、R″はメトキシ基またはエトキシ基およびmは0または1である。
【0039】
一般式8のシラン末端基は一般式(2)の末端基に対して100倍までの極めて高い反応性を有しており、従って空気湿分の作用下での溶融接着剤の優れた、および迅速な硬化特性を示す。
【0040】
適切なシランの例はアミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルメチルジエトキシシラン、アミノプロピルメチルジメトキシシラン、アミノプロピルジメチルメトキシシラン、アミノプロピルジメチルエトキシシラン、アミノプロピルトリ(メチルエチルケトキシモ)シラン、アミノプロピルメチルジ(メチルケトキシモ)シラン、ビス−(トリエトキシシリルプロイル)アミン、ビス−(トリメトキシシリルプロイル)アミン、アミノメチルトリエトキシシラン、アミノメチルトリメトキシシラン、アミノメチルメチルジエトキシシラン、アミノメチルメチルジメトキシシラン、フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ビス−(トリメトキシシリルプロピル)アミン、イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン、イソシアナトプロピルメチルジメトキシシラン、イソシアナトメチルトリメトキシシラン、イソシアナトメチルトリエトキシシラン、イソシアナトメチルメチルジエトキシシラン、イソシアナトメチルメチルジメトキシシラン、イソシアナトメチルジメチルメトキシシラン、イソシアナトメチルジメチルエトキシシランである。
【0041】
末端基として特に好適なイソシアナトアルキルシランまたは第二アミノシランを使用するコポリマー(A)の製造が特に有利である。というのも、OH/NH末端基を有するプレポリマー(一般式4のポリジオルガノシロキサンもしくはα,ω−OH末端アルキルまたは一般式7のポリアルキレンと、一般式5のジイソシアネートとの反応から得られる)の反応の後で、第一アミノシランから生じるNH基との架橋反応はそれ以上不可能だからである。このようなシラン末端基を有するコポリマーは通常、明らかに再現可能に製造することができる。
【0042】
コポリマー(A)の製造およびその後の末端基の導入は溶液中でも押出機中でも行うことができる。その際に重要なことは、成分の最適かつ均質な混合を行うことである。シロキサンとポリエーテルとの間の相の非相容性は場合により可溶化剤により防止することができる。
【0043】
有利にはコポリマー(A)の製造のために反応押出機中で成分を相応するモル比で反応させる。
【0044】
コポリマー(A)を製造する際に、有利には一般式5のジイソシアネートおよび一般式4のOH/NH末端ポリジメチルシロキサンおよび場合により一般式7のアルキレンの化学量論比によりNCO/OH(NH)比を選択し、これは0.75〜1.25、有利には0.9〜1.1、特に有利には0.95〜1.05である。必要とされる一般式6のシランの濃度は完成したコポリマー中でイソシアネートがもはや検出不可能であるように選択する(標準法、たとえばIR分光分析により測定可能)。
【0045】
製造はより良好な再現性のために、シラン基の加水分解による早すぎる硬化を回避するために、有利には湿分を排除し、かつ保護ガス、通常は窒素またはアルゴン下で行うべきである。さらに使用されるポリマー構成成分は有利には予め低分子不純物および痕跡量の水を除去するために予熱すべきである。
【0046】
コポリマー(A)を製造するために有利には触媒を使用する。製造のために適切な触媒はジアルキルスズ化合物、たとえばジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテートまたは第三アミン、たとえばN,N−ジメチルシクロヘキサンアミン、2−ジメチルアミノエタノール、4−ジメチルアミノピリジンである。これらの触媒は同時に適用後の架橋のためのシラン縮合のための触媒である。純粋な尿素コポリマーの場合、ポリマーの製造は触媒を用いずに行うこともできる。というのも、アミン基は自発的に、かつ極めて迅速にイソシアネート基と反応するからである。あるいはまた硬化の促進のためにここでも、組成物中に触媒を導入しなくてはならない。しかしこれはまた、極めて良好な貯蔵安定性により優れている触媒不含の組成物を製造するためにも興味深い。極めて反応性のシランの場合、または急速架橋性組成物を製造するために、適用の直前の反応性触媒の混入が同様に考えられる。
【0047】
コポリマー(A)の反応の追跡は種々の分析法により実施することができる。反応はNCOバンドが赤外線スペクトル中でもはや検出されない場合に終了したものと見なされる。
【0048】
コポリマー(A)の製造は有利には適切な溶剤中で行う。その際、有利な実施態様では一般式4のポリジオルガノシロキサンおよび場合により一般式7のアルキレンを一般式5のジイソシアネートおよび一般式6のアルコキシシランと反応させ、かつ場合によりその後、別の成分を添加し、次いで溶剤を除去する。
【0049】
同様に組成物中に含有されているシラン(B)の場合、Ωは有利には基−NHR3、−NR3−(CH2)g−NHR3およびグリシドキシ基から選択される基である。
【0050】
R3は有利にはC1〜C8−環式、線状または分枝鎖状アルキル基であるか、またはC6〜C18−アリール基、特にC1〜C6−アルキル基である。
【0051】
gは有利には2、3、4または5の値である。
【0052】
有利なアミノ官能性シラン(B)はアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルメチルジメトキシシラン、アミノプロピルメチルジエトキシシラン、アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエチルアミノプロピルトリエトキシシラン、ビス−(トリメトキシシリルプロピル)アミンまたはエポキシ官能性シラン、たとえばグリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、グリシジルオキシプロピルトリエトキシシランである。
【0053】
さらに有利な実施態様ではコポリマー(A)の製造を押出機中、別の溶剤を添加しないで行う。次いで組成物を製造する際に、第二工程で押出機中、シラン(B)および場合により別の添加剤をコポリマー(A)中に混入する。押し出した組成物を有利には空気の遮断下に冷却することによって固化させ、かつ粉砕し、たとえば造粒する。
【0054】
接着性および表面濡れ性を改善するために組成物は、特に溶融接着剤としての使用のためにさらに別の粘着付与樹脂を含有し、特にシリコーン樹脂は遊離OH基または反応性のアルコキシ基を含有していてもよい。有利には該組成物は粘着付与シリコーン樹脂を5〜20質量部含有している。
【0055】
場合によりさらに別のシラン、たとえばメチルトリメトキシシランまたはビニルトリメトキシシランまたはその他の通例の水捕捉剤が含有されていてもよい。
【0056】
その他に、別の通例の添加剤が含有されていてもよい。充填剤、たとえば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛または金属酸化物、たとえば二酸化チタンまたは酸化アルミニウム。さらに補強充填剤、たとえば熱分解法シリカまたは沈降シリカおよびさらにUV吸収剤。さらに該組成物中には加工特性の調節のために、通例の可塑剤、酸化防止剤および顔料が含有されていてもよい。有利には該組成物は可塑剤を5〜20質量部含有している。
【0057】
前記の式の全ての前記の符号はそれぞれ相互に無関係にその意味を表す。全ての式中でケイ素原子は4価である。
【0058】
以下の実施例では、そのつどその他の記載がない限り、全て質量に対する量およびパーセントの記載であり、かつ全ての圧力は0.10MPa(絶対)である。粘度の測定は空気中でコーンプレート形レオメーター(CVO 75、Bohlin社)により実施した。使用される測定コーンは1cmまたは2cmの直径を有し、テーパ角は1゜であった。振動周波数0〜10Hzで測定した。規定の温度における粘度は剪断応力および剪断速度のグラフにおける勾配から決定した。粘度の温度依存性を5000Paの一定のせん断応力で測定した。分子量の測定はGPC(HP1090)によりトルエン(0.5ml/分)中、23℃で測定した。カラム:PLgel Mixed C + PLgel 100 A、検出器:RI ERC7515。
【0059】
実施例
イソシアナトメチル−トリメトキシシランの製造
クロロメチルトリメトキシシランから出発して公知の方法(US3,494,951)によりメチルカルバマトメチル−トリメトキシシランを合成した。該シランをアルゴンガス流中で、石英ウールを充てんした石英の熱分解管中にポンプで送入した。熱分解管中の温度は420〜470℃である。粗生成物を加熱された帯域の終端で冷却器により凝縮させ、かつ回収した。無色の液体を減圧下で蒸留により精製する。塔頂を介して約88〜90℃(82ミリバール)で、所望の生成物を99%以上の純度にし、その一方で塔底において未反応のカルバメートを再度単離することができる。これは熱分解へ直接再度供給される。
【0060】
メチルカルバマトメチルトリメトキシシラン56.9g(273ミリモル)から出発して所望の生成物であるイソシアナトメチル−トリメトキシシラン33.9g(191ミリモル)が>97%の純度で得られる。これは理論値の70%の収率に相応する。
【0061】
例1a:
3800の平均分子量を有するα,ω−ビスアミノプロピルポリジメチルシロキサン250g(66ミリモル)を80℃で0.5時間、真空下に加熱し、60℃に冷却し、かつ引き続き無水THF250mlを添加する。該溶液にイソホロンジイソシアネート11.2g(52ミリモル)およびイソシアナトプロピルトリメトキシシラン(CK−WitcoからSilquest (R) Y−5187で市販)6.0g(3.1ミリモル)を計量供給する。反応は溶液の粘度の増加により、およびFT−IRにより追跡することができる。該溶液をさらに60℃で1時間撹拌する。反応はFI−IR中でNCOのバンドがもはや見られなくなれば終了している。
【0062】
引き続きTHFを真空下で留去する。85〜95℃の軟化範囲および90℃で70Pasの粘度を有する無色のポリマーが得られる。
【0063】
硬化挙動の試験:
硬化の特性決定のために実質的に2つの試験を実施する。THF中のポリマー溶液にジブチルスズジラウレート200ppmを添加し、かつ真空下で蒸発させる。
【0064】
a)融点範囲を測定するための定性試験
蒸発させたポリマー溶液から、物質50〜100mgをガラスプレート(76×26mm)上に載せ、かつ第二のガラスプレートにより(90゜の角度で)覆いをする。このサンドイッチ状のものを加熱板上で毎分2℃で加熱する。両方のプレートを互いに剪断させることにより異なった温度で溶融を追跡する。溶融工程は両方のプレートを互いにわずかにずらすことができる時点で終了する。軟化温度は2時間後に約105℃から、5時間後に150℃へ、および24時間後に240℃へと連続的に上昇する。48時間後に溶融は250℃を上回る温度で部分的に分解しながら可能であるのみである。硬化は異なったアルコキシシランおよび触媒量を使用することによって明らかに促進するか、または遅延させることができる。シランのイソシアナトプロピル−トリメトキシシランに関して、硬化は全ての実施例において比較的迅速であり、粘度および融点がポリマー組成に依存して異なるのみである。従ってその他の例のより正確な評価は省略した。シランのイソシアナトメチル−トリメトキシシランの場合、試料はすでに2時間後にもはや溶融することができない。
【0065】
b)溶融粘度の測定
蒸発させ、かつ触媒を添加した試料(上記のとおり)を粘度計により同様に硬化において試験することができる。その際、空気中での硬化時間に依存して粘度を温度に依存して試験する。本例では粘度は110℃で2時間後に15kPasに上昇する。
【0066】
引張試験のための試験体の製造:
THF中のポリマー溶液にジブチルスズジラウレート200ppmを添加し、かつテフロン皿に流し(10×10cm、層厚さ5mm)、かつ真空下に25〜60℃でゆっくり蒸発させた。こうして得られた試験板を室温で14日間、空気中で貯蔵し、かつ引き続き試験体を打ち抜く。引張試験(引張強さ、破断点伸びおよび弾性率)の結果は第1表にまとめられている。
【0067】
接着試験のための試験体の製造:
上記の蒸発させ、かつ200ppm添加した生成物を溶融物からなる清浄化した試験体(ガラス、アルミニウムおよびPVC、90×30mm)上に塗布し、かつ冷却後に室温で14日間貯蔵する。金属スパチュラを用いた剥離試験によって接着性を定性的に試験する。評価は次の段階付けにより定性的に行う:接着(+)、部分的な接着(0)、接着せず(−)。結果は同様に第1表にまとめられている。
【0068】
例1b:
3800の平均分子量を有するα,ω−ビスアミンプロピルポリジメチルシロキサン250g(66ミリモル)を真空下に80℃で0.5時間加熱し、60℃に冷却し、かつ引き続き無水THF250mlを添加する。該溶液にイソホロンジイソシアネート11.2g(52ミリモル)およびイソシアナトメチル−トリメトキシシラン5.5g(31ミリモル)からなる混合物を迅速に計量供給する。溶液の粘度の上昇により、およびFT−IRを用いて反応を追跡することができる。該溶液をさらに60℃で1時間撹拌する。反応はFI−IR中でNCOバンドがもはや見られなくなれば終了している。引き続き真空下でTHFを留去する。90〜100℃の軟化範囲および90℃で80Pasの粘度を有する無色のポリマーが得られる。
【0069】
例2:
3800の平均分子量を有するα,ω−ビスアミノプロピルポリジメチルシロキサン400g(110ミリモル)を真空下に80℃で0.5時間加熱し、60℃に冷却し、かつ引き続き無水THF550mlを添加する。該溶液にジフェニルメチル−4,4′−ジイソシアネート24.0g(96ミリモル)およびイソシアナトプロピルトリメトキシシラン6.4g(31ミリモル)からなる混合物を迅速に計量供給する。溶液の粘度の上昇により、およびFT−IRを用いて反応を追跡することができる。該溶液をさらに60℃で1時間撹拌する。反応はFI−IR中でNCOバンドがもはや見られなくなれば終了している。引き続き真空下でTHFを留去する。145〜155℃の軟化範囲および150℃で45Pasの粘度を有する無色から帯黄色のポリマーが得られる。接着試験および破断点伸びの試験を例1に記載したとおりに実施する。
【0070】
例3:
1600の平均分子量を有するα,ω−ビスアミノプロピルポリジメチルシロキサン500g(300ミリモル)を真空下に80℃で0.5時間加熱し、60℃に冷却し、かつ引き続き無水THF400mlを添加する。該溶液にイソホロンジイソシアネート55.6g(260ミリモル)およびイソシアナトプロピルトリメトキシシラン18.0g(88ミリモル)からなる混合物を迅速に計量供給する。溶液の粘度の上昇により、およびFT−IRを用いて反応を追跡することができる。該溶液をさらに60℃で1時間撹拌する。反応はFI−IR中でNCOバンドがもはや見られなくなれば終了している。引き続き真空下でTHFを留去する。80〜90℃の軟化範囲および90℃で85Pasの粘度を有する無色のポリマーが得られる。接着試験および破断点伸びの試験は例1に記載したとおりに実施する。
【0071】
接着性:ガラス(+)、アルミニウム(0)、PVC(−)、
引裂強さ:3.10MPas、破断点伸び:178%、
100%弾性率:1.46MPas、硬度:48ショアーA。
【0072】
例4:
6860の平均分子量を有するα,ω−ビスアミノプロピルポリジメチルシロキサン600g(85ミリモル)を真空下に80℃で0.5時間加熱し、60℃に冷却し、かつ引き続き無水THF600mlを添加する。該溶液にイソホロンジイソシアネート15.0g(70ミリモル)およびイソシアナトプロピルトリメトキシシラン6.8g(33ミリモル)からなる混合物を迅速に計量供給する。溶液の粘度の上昇により、およびFT−IRを用いて反応を追跡することができる。該溶液をさらに60℃で1時間撹拌する。反応はFI−IR中でNCOバンドがもはや見られなくなれば終了している。引き続き真空下でTHFを留去する。75〜85℃の軟化範囲および80℃で55Pasの粘度を有する無色のポリマーが得られる。接着試験および破断点伸びの試験は例1に記載したとおりに実施する。
【0073】
接着性:ガラス(+)、アルミニウム(0)、PVC(−)、
引裂強さ:1.68MPas、破断点伸び:263%、
100%弾性率:0.86MPas、硬度:21ショアーA。
【0074】
例5:
3800の平均分子量を有するα,ω−ビスアミノプロピルポリジメチルシロキサン400g(110ミリモル)を真空下に80℃で0.5時間加熱し、60℃に冷却し、かつ引き続き無水THF600mlおよび1,4−ブタンジオール2.0g(22ミリモル)およびジブチルスズジラウレート200ppmを添加する。該溶液にイソホロンジイソシアネート24.5g(115ミリモル)およびイソシアナトプロピルトリメトキシシラン7.8g(38ミリモル)からなる混合物を迅速に計量供給する。溶液の粘度の上昇により、およびFT−IRを用いて反応を追跡することができる。該溶液をさらに60℃で1時間撹拌する。反応はFI−IR中でNCOバンドがもはや見られなくなれば終了している。引き続き真空下でTHFを留去する。90〜100℃の軟化範囲および95℃で65Pasの粘度を有する室温で固体の無色のポリマーが得られる。接着試験および破断点伸びの試験は例1に記載したとおりに実施する。
【0075】
接着性:ガラス(+)、アルミニウム(+)、PVC(−)、
引裂強さ:3.43MPas、破断点伸び:473%、
100%弾性率:1.21MPas、硬度:45ショアーA。
【0076】
例6:
Ebersberg在、Collin社の、4つの加熱帯域を有する二軸スクリュー混練機中に、窒素雰囲気下に第一の加熱帯域中でアミノプロピル末端基を有するシリコーン油を供給した。加熱帯域の温度プロファイルを次のとおりにプログラミングした:帯域1 30℃、帯域2 90℃、帯域3 150℃および帯域4 140℃。
【0077】
回転数:90分−1、
エダクト供給:
α,ω−ビスアミノプロピルポリジメチルシロキサン(Mn=3800)7.6g/分(2ミリモル/分)、
イソホロンジイソシアネート356mg/分(1.6ミリモル/分)、
イソシアナトプロピルトリメトキシシラン100mg/分(0.5ミリモル/分)。
【0078】
イソホロンジイソシアネートおよびイソシアナトプロピル−トリメトキシシランからなる混合物を、予め窒素により飽和させ、40℃で供給ポンプにより押出機のスクリューの開始部分に添加する。次いでイソシアネート混合物を第二の加熱帯域で90℃に加熱し、かつ上記で調整した温度を有する反応押出機を両方のイソシアネートにより数分間、パージする。90℃で予め真空下に80℃で0.5時間加熱し、かつ窒素で飽和させたα,ω−ビスアミノプロピルポリジメチルシロキサンを供給ポンプにより計量供給し、かつ該混合物を押出機中で150℃に加熱し、これにより完全に反応させる。生成物を排出ノズルを介して140℃で押し出し、かつ引き続き窒素流中で冷却する。約30分後に反応および生成物品質は均一に調整された。得られた前駆物質を排出する。80〜90℃の軟化範囲および90℃で75Pasの粘度を有する無色のポリマーが得られる。より容易なハンドリングのために該生成物を造粒する。
【0079】
接着試験および破断点伸び試験を例1に記載されているとおりに実施する。
【0080】
接着性:ガラス(+)、アルミニウム(0)、PVC(−)、
引裂強さ:2.75MPas、破断点伸び:243%、
100%弾性率:1.62MPas、硬度:42ショアーA。
【0081】
例7:
例1(例7a)、3(例7b)および4(例7c)により製造されるポリマーに反応後、アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン4.0質量%を添加し、かつ引き続きTHFを真空下に25℃でゆっくり蒸発させる。
7a)は80〜90℃の軟化範囲および90℃で60Pasの粘度を有する。
7b)は85〜95℃の軟化範囲および90℃で90Pasの粘度を有する。
7c)は75〜85℃の軟化範囲および90℃で35Pasの粘度を有する。
【0082】
接着試験および破断点伸び試験を例1に記載されているとおりに実施し、その結果は第1表にまとめられている。
【0083】
例8:
例4により製造されるポリマーに反応後、シリコーン樹脂(MQ)20質量%を添加し、かつ引き続きTHFを真空下に60〜90℃で留去する。無色の生成物は80〜90℃の軟化範囲および90℃で35Pasの粘度を有する。
【0084】
接着試験および破断点伸び試験を例1に記載されているとおりに実施し、その結果は第1表にまとめられている。
【0085】
例9:
例3により製造されるポリマーに反応後、粘度100mPasを有するトリメチルシリル末端基を有するシリコーン油20質量%を添加し、かつ引き続きTHFを真空下に60〜90℃で留去する。無色のわずかに濁った生成物は75〜85℃の軟化範囲および90℃で20Pasの粘度を有する。
【0086】
接着試験および破断点伸び試験を例1に記載されているとおりに実施し、その結果は第1表にまとめられている。
【0087】
【表1】
Claims (8)
- (A)一般式1
Rは1〜20個の炭素原子を有し、フッ素または塩素により置換されていてもよい1価の炭化水素基を表し、
Xは1〜20個の炭素原子を有するアルキレン基を表し、該基中で相互に隣接していないメチレン単位は基−O−により置換されていてもよく、
Aは酸素原子またはアミノ基−NR′−を表し、
R′は水素を表すか、または1〜10個の炭素原子を有するアルキル基を表し、
Yは1〜20個の炭素原子を有し、フッ素または塩素により置換されていてもよい炭化水素基を表し、
Dは1〜700個の炭素原子を有し、フッ素、塩素、C1〜C6−アルキルまたはC1〜C6−アルキルエステルにより置換されていてもよいアルキレン基を表し、該基中で相互に隣接していないメチレン単位は基−O−、−COO−、−OCO−または−OCOO−により置換されていてもよく、
Bは一般式2
−Z−Si(R1)m(R″)3−m (2)
の基を表し、その際、
Zは1〜10個の炭素原子を有するアルキレン基を表し、
R1は1〜12個の炭素原子を有し、フッ素または塩素により置換されていてもよい1価の炭化水素基を表し、
R″は、C1〜C4−アルコキシ基、C1〜C20−アシル基、C1〜C6−アルキルアミノオキシ基およびC1〜C6−アルキルオキシモ基から選択される湿分と反応性の基を表し、
Wは基Bまたは水素を表し、
mは0、1または2の値を表し、
nは1〜300の整数を表し、
aは少なくとも1の整数を表し、
bは0または1〜30の整数を表し、
cは1〜30の整数を表し、
dは0または1の値を表し、ただしその際、単位の組成はコポリマーが30〜200℃の範囲の融点を有するように選択されている]のシラン末端基を有するポリジオルガノシロキサン−尿素/ウレタン−コポリマー100質量部および
(B)一般式3
Ω−(CH2)e−Si(R2)3−f(CH3)f (3)
[式中、
Ωは−NHR3、−NR3−(CH2)g−NHR3、アクリル基、メタクリル基、OCN−基、−SH、グリシドキシ基または塩素基から選択される基を表し、
R3は水素を表すか、またはハロゲンにより置換されていてもよいC1〜C18−炭化水素基を表し、
R2はメトキシ基またはエトキシ基を表し、
eは1または3の値を表し、
fは0または1の値を表し、かつ
gは1〜10の値を表す]のシラン0.1〜20質量部
を含有する、湿分架橋性組成物。 - コポリマー(A)が一般式8
−CH2−Si(R1)m(R″)3−m (8)
[式中、R1、R″およびmは請求項1に記載したものを表す]の末端基を有する、請求項1記載の湿分架橋性組成物。 - コポリマー(A)中のポリジオルガノシロキサン断片が、500〜30000の分子量Mwを有する、請求項1または2記載の湿分架橋性組成物。
- Rがメチルまたはフェニルを表す、請求項1から3までのいずれか1項記載の湿分架橋性組成物。
- Aがアミノ基を表す、請求項1から4までのいずれか1項記載の湿分架橋性組成物。
- R″がメトキシ基またはエトキシ基を表す、請求項1から5までのいずれか1項記載の湿分架橋性組成物。
- Ωが基−NHR3、−NR3−(CH2)g−NHR3およびグリシドキシ基から選択される基を表す、請求項1から6までのいずれか1項記載の湿分架橋性組成物。
- シラン末端基によって湿分架橋性の1成分溶融接着剤としての請求項1から8までのいずれか1項記載の組成物の使用。
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