JP2008508396A - 結合組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
(式中、
Zは水素、アルキル、またはアミノ置換アルキルをはじめとする置換アルキルであり、
Lは二価のアルキレンまたは置換アルキレン結合基であり、Lは1つ以上の二価の芳香族基またはヘテロ原子基で中断されていてもよく、
Pは1つ以上のポリマー鎖を表し、
aは1〜3であり、
a+bは1〜3であり、
各Xは加水分解的に安定した基であり、
各Yは不安定基であり、
XまたはYは複数である場合、独立して選択されてもよい)を含む。
(式中、
Zは水素、アルキル、またはアミノ置換アルキルをはじめとする置換アルキルであり、
Lは二価のアルキレンまたは置換アルキレン結合基であり、Lは1つ以上の二価の芳香族基またはヘテロ原子基で中断されていてもよく、
Pは1つ以上のポリマー鎖を表し、
aは1〜3であり、
a+bは1〜3であり、
各Xは加水分解的に安定した基であり、
各Yは不安定基であり、
XまたはYは複数である場合、独立して選択されてもよい)を含む。
(式中、
Zは水素、アルキル、またはアミノ置換アルキルをはじめとする置換アルキルであり、
Lは二価のアルキレンまたは置換アルキレン結合基であり、Lは1つ以上の二価の芳香族基またはヘテロ原子基で中断されていてもよく、
Pは1つ以上のポリマー鎖を表し、
aは1〜3であり、
a+bは1〜3であり、
各Xは加水分解的に安定した基であり、
各Yは不安定基であり、
XまたはYは複数である場合、独立して選択されてもよい)を含む。本発明の別の態様は、発明の結合組成物層をフルオロポリマー層と同時押し出し加工するまたはそれにラミネート加工するステップを含む、多層結合製品を製造する方法を特徴とする。
(式中、
Zは水素、アルキル、またはアミノ置換アルキルをはじめとする置換アルキルであり、
Lは二価のアルキレンまたは置換アルキレン結合基であり、Lは1つ以上二価の芳香族基またはヘテロ原子基によって中断されていてもよく、
Pは1つ以上ポリマー鎖を表し、
aは1〜3であり、
a+b=1〜3であり、
各Xは加水分解的に安定した基であり、
各Yは不安定基であり、
XまたはYは、複数である場合、独立して選択されてもよい)を含有するポリマー鎖を意味する。
ZNH−L−SiX’X’’X’’’
を有してもよく、式中、Zは水素、アルキル、またはアミノ置換アルキルをはじめとする置換アルキルであり、Lは二価の直鎖C1〜12アルキレンであり、またはC3〜8シクロアルキレン、3〜8員環ヘテロシクロアルキレン、C2〜12アルケニレン、C4〜8シクロアルケニレン、3〜8員環ヘテロシクロアルケニレンまたはヘテロアリーレン単位を含んでもよい。Lは、1つ以上の二価の芳香族基またはヘテロ原子基で中断されていてもよい。芳香族基としては複素環式芳香族が挙げられる。ヘテロ原子は好ましくは窒素、イオウまたは酸素である。Lは、任意にC1〜4アルキル、C2〜4アルケニル、C2〜4アルキニル、C1〜4アルコキシ、アミノ、C3〜6シクロアルキル、3〜6員環ヘテロシクロアルキル、単環式アリール、5〜6員環ヘテロアリール、C1〜4アルキルカルボニルオキシ、C1〜4アルキルオキシカルボニル、C1〜4アルキルカルボニル、ホルミル、C1〜4アルキルカルボニルアミノ、またはC1〜4アミノカルボニルで置換される。Lは、−O−、−S−、−N(Rc)−、−N(Rc)−C(O)−、−N(Rc)−C(O)−O−、−O−C(O)−N(Rc)−、−N(Rc)−C(O)−N(Rd)−、−O−C(O)−、−C(O)−O−、または−O−C(O)−O−でさらに任意に中断される。RcおよびRdはそれぞれ独立して、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシアルキル、アミノアルキル(一級、二級または三級)、またはハロアルキルであり、X’、X’’、およびX’’’のそれぞれは、C1〜18アルキル、ハロゲン、C1〜8アルコキシ、C1〜8アルキルカルボニルオキシ、またはアミノ基であるが、ただしX’、X’’、およびX’’’の少なくとも1つは不安定基である。さらにX’、X’’、およびX’’’のいずれか2つまたは全ては、共有結合を介して結合してもよい。アミノ基は、アルキルアミノ基であってもよい。アミノ置換オルガノシランの例としては、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(シルクエスト(SILQUEST)A−1110)、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(シルクエスト(SILQUEST)A−1100)、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン(シルクエスト(SILQUEST)A−1120)、シルクエスト(SILQUEST)A−1130、(アミノエチルアミノメチル)フェネチルトリメトキシシラン、(アミノエチルアミノメチル)フェネチルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(シルクエスト(SILQUEST)A−2120)、ビス−(γ−トリエトキシシリルプロピル)アミン(シルクエスト(SILQUEST)A−1170)、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリブトキシシラン、6−(アミノヘキシルアミノプロピル)トリメトキシシラン、4−アミノブチルトリメトキシシラン、4−アミノブチルトリエトキシシラン、p−(2−アミノエチル)フェニルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリス(メトキシエトキシエトキシ)シラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、ダイナシラン(DYNASYLAN)1146などのオリゴマーアミノシラン、3−(N−メチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、
剥離強さを使用して結合の程度を判定した。実施例33〜36を除く全実施例で、ASTMD−1876(T−剥離試験)に従って剥離強さを判定した。ミネソタ州イーデンプレーリーのMTS社(MTS Corporation(Eden Prairie,MN))からのシンテック(SinTech)20試験機を分速100mmのクロスヘッド速度で使用した。剥離強さを剥離試験中に測定される平均負荷として計算した。測定された剥離強さを表2に列挙する。220℃、3分間で得られたナイロンシートの剥離結果以外は、シートを200℃で2分間フルオロポリマーシートに押しつけて剥離強さの結果を得た。
TAインストゥルメンツ(Instruments)Q1000標準アルミニウムサンプル皿に材料を挿入し秤量して標本を調製し、続いてデラウェア州ニューカッスルのTAインストゥルメンツ社(TA Instruments Inc.(New Castle,DE))からのTAインストゥルメンツ(Instruments)Q1000を使用して標準DSCモードで分析した。10℃/分の線加熱速度を適用して、標本を−90℃〜200℃の範囲の加熱−冷却−加熱プロファイルに曝した。熱流量曲線を使用して、ピーク積分を評価した。ピーク積分結果をサンプル重量について正規化しJ/gで報告する。
ASTM D2765−01ノート2(「エチレンプラスチックのゲル含量および膨張率の判定(Determination of Gel Content and Swell Ratio of Ethylene Plastics)」に以下のバリエーションを加えた。デザインが、ニュージャージー州バインランドのケムグラス・サイエンティフィック・アパラタス(Chemglass Scientific Apparatus(Vineland,NJ))からのCG−1371に相当する、被覆付きソックスレー抽出器使用を使用し、溶剤としてアルドリッチ(Aldrich)からのp−キシレン(沸点138℃/99%)を使用した。装置のデザインによって抽出温度を138℃で一定に維持した。抗酸化剤はソックスレー抽出によってサンプルから即座に洗い流されるため、省いた。
一般手順:
サンプルのために非反応性の溶剤または溶剤混合物を選択する。溶剤は適切な温度において、ポリマーに少なくとも顕著な膨潤を生じさせなくてはならない。溶剤は完全に乾燥される。乾燥条件を維持しながら、水を完全除去するのに効果的な時間、ポリマーサンプルを溶剤中の過剰な標識ベンズアルデヒドに特定温度で曝す。過剰な試薬をソックスレー抽出または複数の沈殿によって除去する。適切な空試料と比べた追跡用添加物含量の増大について、回収サンプルを分析する。増大を遊離一級アミン含量の測定量とする。分析化学者によって良く理解されるように、意図される条件下でベンズアルデヒドと縮合できる「活性化メチレン」基などの明らかな干渉は、回避し、ブロックしまたは除去しなくてはならない。
EVA−9、EVA−12、ASEV−9/.3、およびASEV−12/.3では、メチル三級ブチルエーテル(MTBE)がその沸点55℃において、相当量の膨潤を引き起こすのでこの溶剤を選択した。
表1および2に記録された所望の比率で、ポリマー樹脂とアミノアルコキシシランとを混合して、実施例1〜33および比較例A〜Hの組成物を調製した。混合物をローラーブレードを装着した内部ボールミキサーである、ニュージャージー州のサウス・ハッケンサックのC.W.ブラベンダーインストゥルメント(C.W.Brabender Instrument,Inc.(South Hackensack,N.J.))から入手できるプラスチコーダー(PLASTICORDER)内で、140〜180℃において10〜20分、分あたり70〜80回転/分(rpm)の混合速度で配合した。混合後、インディアナポリスワバッシュのワバッシュMPI(Wabash MPI(Wabash,IN))からのワバッシュ(Wabash)加熱油圧プレス内で、化合した材料の一部をデラウェア州ウィルミントンのデュポン(DuPont(Wilmington,DE))から入手できるテフロン(登録商標)(TEFLON)布帛間で、200℃においておよそ30Kpaの圧力でおよそ30秒間加圧して0.20mm厚さのフィルムにプレスした。引き続く剥離試験標本への転換のために、結合する材料フィルム(群)としてフィルムを1.25cm×5.08cmのクーポンに切断した。
50mlのボールを装着したマサチューセッツ州ウォルサムのサーモ・エレクトロン社(Thermo Electron Corporation(Waltham,MA))から入手できるハーク(Haake)HBIシステム90ミキサー内で、39.52gのアクアテン(AQUATHENE)AQ120−000を180℃で5分間混合した。トルクが安定化した後、0.48gのシラン−2(純度80%)を添加した。混合物を80〜100rpmで混合し、5分後に混合を停止して、ボールミキサーから材料を除去した。
50mlのボールを装着したマサチューセッツ州ウォルサムのサーモ・エレクトロン社(Thermo Electron Corporation(Waltham,MA))から入手できるハーク(Haake)HBIシステム90ミキサー内で、酢酸ビニル含量33重量%でメルトフローインデックス43のアルドリッチ(Aldrich)から購入した40gのEVA(ポリ(エチレン−コ−酢酸ビニル))を180℃で5分間混合した。トルクが安定化した後、0.20gのシラン−2(純度80%)、すなわち0.50重量%のシランを添加した。混合物を80〜100rpmで混合し、5分後に混合を停止して、ボールミキサーから材料を除去した。
0.80gのシラン−2を使用したこと以外は、実施例35と同一であった。
この実施例では、3層を有する複合材チューブを製造した。第1層はVFEPX 6815Gであり、つなぎ層はエルバックス(ELVAX)3170+1重量%A−1120 DLCであり、第3層はフォーティフレックス(FORTIFLEX)B53−35H−100であった。これはウェッジリング(中央口径0.72インチ(1.8cm))、内側開口部0.866インチ(2.20cm)のダイ、および外径0.642インチ(1.63cm)のストレートピンを装着した、ロードアイランド州ウェスト・ウォリックのギル・ツール&エンジニアリング社(Guill Tool and Engineering Co.,Inc.(West Warwick,RhodeIsland))からのギル(Guill)523型3層インライン押し出しヘッドを使用して調製した。
試験する名目上0.5インチ(1.3cm)幅のサンプルストリップ(少なくとも1インチ(2.54cm)長さ)を調製する前に、ストリップを調製するのに先だってチューブをその長さに沿ってほぼ半分に細長く切る。「始動クラック」(最小長さ1.27cm)を開始して、長さ方向で剥離測定する。
この実施例では、2層を有する多層フィルムを製造した。基層はミネソタ州オークデールのダイネオン社(Dyneon LLC(Oakdale,MN))から入手できるTHV 500Gであった。キャップ層はアテバ(ATEVA)EVA 1240Aであった。34’’マルチ−マニホルドダイを装着した、コネチカット州ポーカタックのクロンプトン・デイビス・スタンダード・キリオン(Crompton Davis−Standard Killion(Pawcatuck,CT))からの2 1/2’’単軸HPM押し出し機、およびコネチカット州ポーカタックのクロンプトン・デイビス・スタンダード・キリオン(Crompton Davis−Standard Killion(Pawcatuck,CT))からの1 3/4’’単軸キリオン(Killion)押し出し機を使用して、フィルムを調製した。
現行の発明の結合組成物を生じるアミノシランと極性官能基があるポリマーとの間の反応の性質を研究するために、一連の抽出および結合実験を実施した。これらは混合物が単なる配合物でなく、新しいポリマーであることを示す。シランのアルコキシ基は失われ(蒸発し)、ポリマーはSi−O−C結合によってアミノシランに付着する。EVAと反応するエトキシシランの場合、EVOHエタノールが放出される間に酢酸エチルが放出されることが予期される。あらゆるアミノ官能性ポリマーが直接結合可能かもしれないと論争することもできるが、本発明の顕著な利点は、容易に入手できるポリマーを出発ポリマーの貴重な特性を保持しながら、THVおよびETFEフルオロポリマーなどの結合困難な基材への結合を許す新しいアミノ官能性類似体に原位置(in−situ)で転換する能力である。
Claims (18)
- ポリマー100gあたり約3ミリ当量を超える内在化非三級アミンを含むポリマーであって、
複数の内在化ポリマー結合したZNHLSi(OP)a(X)3-a-b(Y)b単位
(式中、
Zは水素またはアルキルから選択され、
Lは二価のアルキレンから選択され、Lは1つ以上の二価の芳香族基またはヘテロ原子基で中断されていてもよく、
Pは1つ以上のポリマー鎖を表し、
aは1〜3であり、
a+bは1〜3であり、
各Xは加水分解的に安定した基であり、
各Yは不安定基であり、
XまたはYは複数である場合、独立して選択されてもよい)
を含む、ポリマー。 - 各Xが、アルキル、シクロアルキル、置換アルキル、置換シクロアルキル、アリール、および置換アリール基から独立して選択されるが、ただし3−a−b=2である場合、Xが二価のアルキレン基を含むことによって環化する、請求項1に記載のポリマー。
- 各Yが、非置換または置換エステル、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルカルボニルオキシ、アリールカルボニルオキシ、ヒドロキシル、アルキルカルボキシアミノ、ハロゲン、アリールカルボキシアミド、アミノ、およびエステル同等基より成る群から独立して選択される、請求項1に記載のポリマー。
- ポリマー100gあたり約1ミリ当量を超える内在化一級アミンを含むポリマーであって、
複数の内在化ポリマー結合したZNHLSi(OP)a(X)3-a-b(Y)b単位
(式中、
Zは水素、アルキル、またはアミノ置換アルキルをはじめとする置換アルキルであり、
Lは二価のアルキレンまたは置換アルキレン結合基であり、Lは1つ以上の二価の芳香族基またはヘテロ原子基で中断されていてもよく、
Pは1つ以上のポリマー鎖を表し、
aは1〜3であり、
a+b=1〜3であり、
各Xは加水分解的に安定した基であり、
各Yは不安定基であり、
XまたはYは、複数である場合、独立して選択されてもよい)
を含む、ポリマー。 - ポリマーがゲル内容物を有するまたはポリマーの約10重量%未満である、請求項4に記載のポリマー。
- ポリマーが、T−タイプシロキシ構造、D−タイプシロキシ構造、またはM−タイプシロキシ構造を含む、請求項1に記載のポリマー。
- 請求項1に記載のポリマーおよび相活性剤を含む、結合組成物。
- 相活性剤が、ホスホニウム塩、アンモニウム塩、フルオロ脂肪族スルホニル化合物、およびアリールカルボン酸よりなる群から選択される、請求項7に記載の結合組成物。
- アミノ置換オルガノシランエステルまたはエステル同等物と、シランエステルまたはエステル同等物と結合性に反応性がありエステルまたはエステル同等基を置換する複数の極性官能基を有するポリマーとの反応生成物を含み、ポリマーがケイ素原子を介してシランに共有結合する、結合組成物。
- ポリマーが、エチレンビニルアルコールコポリマー、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、およびポリイミドよりなる群から選択される、請求項9に記載の組成物。
- アミノ置換オルガノシランエステルまたはエステル同等物が、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、(アミノエチルアミノメチル)フェネチルトリメトキシシラン、(アミノエチルアミノメチル)フェネチルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、4−アミノブチルトリメトキシシラン、4−アミノブチルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、
- アミノ置換オルガノシランエステルまたはエステル同等物と、ポリアミドまたは熱可塑性ポリウレタンとの反応生成物を含み、反応生成物が内在化Si−O−SiおよびNHR基を有する、結合組成物。
- アミノ置換オルガノシランエステルまたはエステル同等物と、酸無水物官能基を有するポリマーとの反応生成物を含み、アミノシランの量が顕著な架橋を防止するのに十分であり、反応生成物が内在化Si−O−SiおよびNHR基を有する、結合組成物。
- アミノ置換オルガノシランエステルまたはエステル同等物と、シランエステルまたはエステル同等物と結合性に反応性がある複数の極性官能基を有するポリマーとの混合物を押し出し加工するステップを含み、ポリマーがケイ素原子を介してシランに共有結合する、請求項1に記載の組成物を製造する方法。
- 請求項1に記載の組成物をフルオロポリマーと同時押し出し加工する、またはそれにラミネート加工するステップを含む、多層結合製品を製造する方法。
- 第2のポリマーに結合する請求項1に記載のポリマーを含み、第2のポリマーがフッ素化されていてもされていなくてもよい多層結合製品。
- フルオロポリマー層が、THV、HTE、PVDF、ETFE、およびそれらの組み合わせよりなる群から選択される、請求項16に記載の多層結合製品。
- 第2のポリマーが、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリ尿素、ポリアクリレート、およびポリメチルメタクリレートよりなる群から選択される、請求項16に記載の多層結合製品。
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