JP2012530175A - 金属触媒の存在下において脱水素縮合によって架橋可能なシリコーン組成物 - Google Patents

金属触媒の存在下において脱水素縮合によって架橋可能なシリコーン組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、SiH/SiOH基を有する成分を含むシリコーン組成物であって、必要な活性化温度が低い亜鉛触媒の存在下で脱水素縮合反応によって重合/架橋させることができる前記シリコーン組成物に関する。

Description

本発明は、シリコーン重合/架橋を可能にする脱水素縮合反応の触媒作用の分野に関する。伴われる反応性種は、ポリオルガノシロキサン(POS)性状のモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーである。
これらの種中の関係反応性単位は、≡SiH単位及び≡SiOH単位である。これらのシリコーン反応性単位間の脱水素縮合は、≡Si−O−Si≡結合の形成及び水素ガスの放出をもたらす。
この脱水素縮合は、シリコーンの分野において周知の重合/架橋ルート{即ち≡SiH単位と≡Si−アルケニル(ビニル)単位との間の反応による重付加ルート及び≡SiOR単位と≡SiOR単位(R=アルキル)との間の反応による重縮合ルート}の代替法である。これらすべての重合/架橋ルートは、多かれ少なかれ重合し且つ多かれ少なかれ架橋したシリコーン生成物をもたらし、この生成物は、接着剤、漏れ防止製品、目地仕上げ製品、接着仕上げ剤、剥離性コーティング、フォーム(発泡体)等の多くの用途において用いることができる製品を構成することができる。
仏国特許第1209131B号明細書によれば、シラノールPh2Si(OH)2とオルガノシロキサン[(Me2HSi)2O](Me=メチル、Ph=フェニル)との間の脱水素縮合による反応は、クロロ白金酸(H2PtCl6・6H2O)によって触媒され得るということが知られてる。
また、ロジウム錯体(RhCl3[(C817)2S]3)、例えば米国特許第4262107号明細書に記載されたもの、白金錯体、例えばKarstedt触媒、又は白金ベース、ロジウムベース、パラジウムベース若しくはイリジウムベースの金属触媒を用いることも知られている。イリジウムベース触媒としては、次の化合物を挙げることができる:IrCl(CO)(TPP)2、Ir(CO)2(acac)、IrH(Cl)2(TPP)3、[IrCl(シクロオクテン)2]2、IrI(CO)(TPP)2及びIrH(CO)(TPP)3(これらの式中、TPPはトリフェニルホスフィン基を表わし、acacはアセチルアセトネート基を表わす)。
その他の例には、アミン、コロイドニッケル又はジブチルスズジラウレート(Nollの著書「Chemistry and Technology of Silicones」、第205頁、Academic Press社、1968年、第2版)のような触媒がある。しかしながら、アルキルスズベース触媒は、非常に有効であり、大抵は無色であり、液状であり且つシリコーンオイル中に可溶ではあるものの、毒性であるという欠点を有する(CMR生殖毒性2)。
仏国特許第2806930A号明細書には、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランタイプのホウ素誘導体等のその他の触媒が記載されている。
米国特許第4262107号明細書には、シラノール末端を有するポリジメチルジシロキサン、鎖中に≡SiH単位を有し且つトリメチルシリル末端を有するポリオルガノシロキサンから成る架橋剤及びロジウム錯体(RhCl3[(C817)2]3)から成る触媒を含むシリコーン組成物が記載されている。このシリコーン組成物はロジウムの存在下で脱水素縮合によって架橋させることができ、紙及びプラスチックのような可撓性支持体や金属フィルム上に剥離性コーティングを製造するために用いることができる。架橋は150℃の温度において実施される。
欧州特許公開第1167424A号公報には、金属触媒の存在下でのシラノール末端を有するポリジメチルシロキサンと芳香族基を含み且つ≡SiH末端を有するポリオルガノシロキサンとの脱水素縮合による線状ブロックシリコーンコポリマーの製造が記載されており、前記金属触媒は、白金ベース、ロジウムベース、パラジウムベース又はイリジウムベースであることができ、白金であるのが特に好ましい。
仏国特許第2806930号明細書には、≡SiH単位を有するポリオルガノシロキサンと≡SiOH末端単位を有するポリオルガノシロキサンとの間の脱水素縮合用の熱活性化可能触媒として、トリ(ペンタフルオロフェニル)ボランタイプのホウ素誘導体を使用することが記載されている。かかるシリコーン組成物はホウ素誘導体タイプのルイス酸の存在下で脱水素縮合によって架橋させることができ、可撓性支持体、特に紙上で剥離性コーティングを製造するために用いることができ、また、水素の放出及び架橋網状構造の品質が制御される架橋シリコーンフォームの製造にも用いることができる。
仏国特許第1209131B号明細書 米国特許第4262107号明細書 仏国特許第2806930A号明細書 欧州特許公開第1167424A号公報
Noll著、「Chemistry and Technology of Silicones」、第205頁、Academic Press社、1968年、第2版
≡SiOHシロキシル単位を有するポリオルガノシロキサンと≡SiHシロキシル単位を有するポリオルガノシロキサンとの間の脱水素縮合の触媒作用に関する先行技術のこの検討から、
(1)スズを含有しない新たな触媒を見出すこと、
(2)触媒の活性化温度を下げること、及び
(3)副反応を抑制すること
に対するかなりの要望が存在することがわかった。
従って、本発明の1つの本質的な目的は、≡SiH/≡SiOH基を有する成分を含むシリコーン組成物であって、スズを含有せず且つ低い活性化温度を必要としない無毒性触媒の存在下で脱水素縮合反応によって重合/架橋させることができる前記シリコーン組成物を提供することにある。
本発明の別の本質的な目的は、上記のタイプの組成物の重合及び/又は架橋方法を提供することにもあり、この方法は、迅速であり、経済的であり且つ得られる最終製品の品質に関して効果的であるものでなければならない。
本発明の別の本質的な目的は、支持体(好ましくは可撓性支持体)上に少なくとも1つの剥離性コーティングを製造するための方法であって、上記の架橋/重合方法又は上記の組成物を用いて成る、前記方法を提供することにもある。
本発明の別の本質的な目的は、架橋シリコーンフォーム製の少なくとも1種の物品の製造方法であって、上記の架橋/重合方法及び/又は上記の組成物を用いることから成り、水素発生容量及び生成するエラストマーの品質を制御することが可能な前記方法を提供することにもある。
これらの及び他の目的は、本発明によって達成される。本発明は、まず最初に、脱水素縮合によって重合及び/又は架橋させることができるシロキサン組成物Xに関するものであり、このシロキサン組成物Xは、以下のものを含む:
・1分子当たり少なくとも1個の反応性≡SiH単位を有する少なくとも1種のオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーB;
・1分子当たり少なくとも1個の反応性≡SiOH単位を有する少なくとも1種のオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーC;
・触媒として有効量の、式(I)の金属錯体又は塩である少なくとも1種の脱水素縮合触媒A:
[Zn(L1)r1(L2)r2] (1)
{ここで、
r1は1以上であり、r2は0以上であり、r1+r2は2であり、
記号L1はβ−ジカルボニラート(dicarbonylato)アニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオン又はβ−ケトエステルから誘導されるアセチルアセタート(acetylacetato)アニオンであるリガンドを表わし、
記号L2はL1とは異なるアニオン性リガンドを表わす};
・随意としての、1種以上のポリオルガノシロキサン樹脂D;及び
・随意としての、1種以上のフィラーE。
本発明の1つの好ましい実施形態に従えば、前記β−ジカルボニラートリガンドL1は、次式のβ−ジケトンから誘導されたβ−ジケトナート(dicetonato)アニオン又は次式のβ−ケトエステルから誘導されたβ−ケトエステラート(cetoesterato)アニオンである。
1COCHR2COR3 (2)
{ここで、
1は置換若しくは非置換の直鎖状若しくは分岐鎖状C1〜C30炭化水素ベース基又は置換若しくは非置換芳香族基を表わし、
2は水素又は炭化水素ベース基、一般的にアルキル基、有利には最大4個の炭素原子を有するものであり、
3は置換若しくは非置換の直鎖状、環状若しくは分岐鎖状C1〜C30炭化水素ベース基、置換若しくは非置換芳香族基、又は−OR4基(ここで、R4は置換若しくは非置換の直鎖状、環状若しくは分岐鎖状C1〜C30炭化水素ベース基を表わす)を表わし、
1及びR2は結合して環を形成することもでき、そして
2及びR4は結合して環を形成することもできる。}
本発明に従う組成物にとって特に有利な式(2)のβ−ジケトンの中でも、次のβ−ジケトン類より成る群から選択されるものが挙げられる:2,4−ペンタンジオン(acac);2,4−ヘキサンジオン;2,4−ヘプタンジオン;3,5−ヘプタンジオン;3−エチル−2,4−ペンタンジオン;5−メチル−2,4−ヘキサンジオン;2,4−オクタンジオン;3,5−オクタンジオン;5,5−ジメチル−2,4−ヘキサンジオン;6−メチル−2,4−ヘプタンジオン;2,2−ジメチル−3,5−ノナンジオン;2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオン;2−アセチルシクロヘキサノン(Cy-acac);2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン(t-Bu-acac);1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロ−2,4−ペンタンジオン(F-acac);ベンゾイルアセトン;ジベンゾイルメタン;3−メチル−2,4−ペンタンジオン;3−アセチルペンタン−2−オン;3−アセチル−2−ヘキサノン;3−アセチル−2−ヘプタノン;3−アセチル−5−メチル−2−ヘキサノン;ステアロイルベンゾイルメタン;オクタノイルベンゾイルメタン;4−(t−ブチル)−4'−メトキシジベンゾイルメタン;4,4’−ジメトキシジベンゾイルメタン及び4,4’−ジ−(t−ブチル)ジベンゾイルメタン。
本発明の別の好ましい実施形態に従えば、β−ジカルボニラートリガンドL1は、次の化合物から誘導されたアニオンより成る群から選択されるβ−ケトエステラートアニオン:アセチル酢酸のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチル、t−ブチル、イソペンチル、n−ヘキシル、n−オクチル、1−メチルヘプチル、n−ノニル、n−デシル若しくはn−ドデシルエステル、又は仏国特許第1435882号明細書に記載されたもの:である。
本発明に従う金属錯体Aの構成成分の性状をもう少し詳しく説明するために、L2が次のアニオンより成る群から選択できるアニオン性リガンドであることを明確にするのが重要である:フルオロ(F-)、クロロ(Cl-)、トリヨード(1-)(I3-、ジフルオロクロラト(1-)[ClF2-、ヘキサフルオロヨーダト(1-)[IF6-、オキソクロラト(1-)(ClO)-、ジオキソクロラト(1-)(ClO2-、トリオキソクロラト(1-)(ClO3-、テトラオキソクロラト(1-)(ClO4-、ヒドロキソ(OH)-、メルカプト(SH)-、セラニド(SeH)-、ハイパーオキソ(O2-、オゾニド(O3-、ヒドロキソ(OH-)、ヒドロジスルフィド(HS2-、メトキソ(CH3O)-、エトキソ(C25O)-、プロポキシド(C37O)-、メチルチオ(CH3S)-、エタンチオラト(C25S)-、2−クロロエタノラト(C24ClO)-、フェノキシド(C65O)-、フェニルチオ(C65S)-、4−ニトロフェノラト[C64(NO2)O]-、ホルマト(HCO2-、アセタート(CH3CO2-、プロピオナート(CH3CH2CO2-、アジド(N3-、シアノ(CN)-、シアナト(NCO)-、チオシアナト(NCS)-、セレノシアナト(NCSe)-、アミド(NH2-、ホスフィノ(PH2-、クロロアザニド(ClHN)-、ジクロロアザニド(Cl2N)-、[メタンアミナート(1-)](CH3NH)-、ジアゼニド(HN=N)-、ジアザニド(H2N−NH)-、ジホスフェニド(HP=P)-、ホスホニト(H2PO)-、ホスフィナト(H2PO2-、カルボキシラト、エノラト、アミド、アルキラト及びアリーラト。
1つの特に好ましい実施形態に従えば、L2は次のアニオンより成る群から選択されるアニオン性リガンドである:アセテート、オキサレート、プロピオネート、ブチレート、イソブチレート、ジエチルアセテート、ベンゾエート、2−エチルヘキサノエート、ステアレート、メトキシド、エトキシド、イソプロポキシド、t−ブトキシド、t−ペントキシド、8−ヒドロキシキノリネート、ナフテネート、トロポロネート及びオキソO2-アニオン。
1つの好ましい実施形態に従えば、脱水素縮合触媒Aは、次の錯体より成る群から選択される。
(3):Zn(DPM)2又は[Zn(t-Bu-acac)2](ここで、DPM=(t-Bu-acac)=2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナートアニオン又は2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオンのエノラートアニオンである)、
(4):[Zn(EAA)2](ここで、EAA=エチルアセトアセタートアニオン又はアセト酢酸エチルのエノラートアニオンである);
(5)[Zn(iPr−AA)2](ここで、iPr−AA=イソプロピルアセトアセタートアニオン又はアセト酢酸イソプロピルのエノラートアニオンである)、及び
(6):[Zn(TMOD)2](ここで、TMOD=2,2,7−トリメチル−3,5−オクタンジオナートアニオン又は2,2,7−トリメチル−3,5−オクタンジオンのエノラートアニオンである)
Figure 2012530175
この触媒(6)は、周囲温度(25℃)において液状であるという利点を有する。
かかる化合物をたとえ少量でも使用することにより、温和な条件下で≡SiH単位を含むシロキサン種と≡SiOH単位を含むシロキサン種との間のこの脱水素縮合反応を触媒することが可能となる。こうして、様々な≡SiH/≡SiOH比について、周囲温度において数分でシリコーンポリマー又は網状構造が得られる。
本発明に従う重縮合触媒は、効果的であり且つ経済的である(特に白金触媒と比較して。
これらはまた、低濃度で、脱水素縮合を活性化させるために限られた量のエネルギーを必要とするだけであるという点でも、有利である。特にこれらは実際、周囲温度からすでに効果的である。
これらは特に、温和で経済的な条件下でエラストマー状シリコーン網状構造を製造するのに有利である。この場合に目指される用途は特に、従来のシステムをもっと費用がかからないシステムに置き換えることが望まれている紙の耐粘着性、並びに水素の発生及び網状構造の品質を制御することが望まれているシリコーンフォームに関する。この第1の用途については、泡の形成を防ぐために水素の拡散を制御するのが好ましい。第2の用途については、最終フォームの特性を最適化するために泡の寸法を管理することが必要である。
脱水素縮合におけるヒドロシラン及びアルコールの反応性と比較してシロキサン種の反応性、特に非線状(架橋)物質の生成における反応性はそんなに高くないだけに、これらの結果はより一層有意義なことである。
量的には、本発明に従う触媒Aは、反応させるべきオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーの乾物重に対して0.01〜3重量%の範囲、好ましくは0.1〜1重量%の範囲の量で存在させるのが有利である。
好ましくは、反応性≡SiH単位を有するオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーBは、下記の式(II)の単位少なくとも1個を有し且つ式(III)の単位を末端とするか、又は式(II)の単位から成る環状種であるかのいずれかである:
Figure 2012530175
(ここで、
記号R1は同一であっても異なっていてもよく、
・1〜8個の炭素原子を有し且つ随意に1個以上のハロゲン、好ましくはフッ素で置換された直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基(このアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、オクチル若しくは3,3,3−トリフルオロプロピルであるのが好ましい)、
・5〜8個の環炭素原子を有し且つ随意に置換されたシクロアルキル基、
・6〜12個の炭素原子を有し且つ随意に置換されたアリール基、又は
・5〜14個の炭素原子を有するアルキル部分及び6〜12個の炭素原子を有するアリール部分を有し且つ随意にアリール部分上をハロゲン、1〜3個の炭素原子を有するアルキル及び/若しくは1〜3個の炭素原子を有するアルコキシルで置換されたアラルキル基
を表わし、
記号Zは同一であっても異なっていてもよく、
・水素基、又は
・基R1
を表わし、但し、1分子当たり少なくとも2個の記号Zが水素原子を表わすものとする)。
1つの好ましい実施形態に従えば、反応性≡SiOH単位を有するオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーCは、下記の式(IV)の単位少なくとも1個を有し且つ式(V)の単位を末端とするか、又は式(IV)の単位から成る環状種であるかのいずれかである:
Figure 2012530175
(ここで、
記号R2は同一であっても異なっていてもよく、
・1〜8個の炭素原子を有し且つ随意に1個以上のハロゲン、好ましくはフッ素で置換された直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基(このアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、オクチル若しくは3,3,3−トリフルオロプロピルであるのが好ましい)、
・5〜8個の環炭素原子を有し且つ随意に置換されたシクロアルキル基、
・6〜12個の炭素原子を有し且つ随意に置換されたアリール基、又は
・5〜14個の炭素原子を有するアルキル部分及び6〜12個の炭素原子を有するアリール部分を有し且つ随意にアリール部分上をハロゲン、1〜3個の炭素原子を有するアルキル及び/若しくは1〜3個の炭素原子を有するアルコキシルで置換されたアラルキル基
を表わし、
記号Z'は同一であっても異なっていてもよく、
・ヒドロキシル基、又は
・基R2
を表わし、但し、1分子当たり少なくとも2個の記号Z'がヒドロキシル基−OHを表わすものとする)。
B及びCタイプの種はまた、それらの構造中に下に示したように規定される「(Q)」又は「(T)」単位を含むこともできる。
Figure 2012530175
(ここで、R3はR1又はR2について上記した置換基の内の1つを表わすことができる。)
本発明の1つの有利な別態様に従えば、用いられるポリオルガノシロキサンBは、1分子当たり1〜50個の≡SiHシロキシル単位を含む。
本発明の1つの有利な別態様に従えば、用いられるポリオルガノシロキサンCは、1分子当たり1〜50個の≡SiOHシロキシル単位を含む。
反応性≡SiH単位を有するオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーBとしては、下記の一般式(VI)に相当する誘導体Bが特に好ましい。
Figure 2012530175
(ここで、
x及びyは0〜200の範囲の整数又は分数を表わし、
R'1及びR''1は互いに独立して、
・1〜8個の炭素原子を有し且つ随意に1個以上のハロゲン、好ましくはフッ素で置換された直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基(このアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、オクチル若しくは3,3,3−トリフルオロプロピルであるのが好ましい)、
・5〜8個の環炭素原子を有し且つ随意に置換されたシクロアルキル基、
・6〜12個の炭素原子を有し且つ随意に置換されたアリール基、又は
・5〜14個の炭素原子を有するアルキル部分及び6〜12個の炭素原子を有するアリール部分を有し且つ随意にアリール部分上を置換されたアラルキル基
を表わし、そして
R''1は水素に相当することもでき、但し、x=0の場合に基R''1が水素に相当するものとする。)
反応性≡SiOH単位を有するオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーCとしては、下記の一般式(VII)に相当する誘導体Cが特に好ましい。
Figure 2012530175
(ここで、
x'及びy'はそれぞれ0〜1200の範囲の整数又は分数を表わし、
R'2及びR''2は互いに独立して、
・1〜8個の炭素原子を有し且つ随意に1個以上のハロゲン、好ましくはフッ素で置換された直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基(このアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、オクチル及び3,3,3−トリフルオロプロピルであるのが好ましい)、
・5〜8個の環炭素原子を有し且つ随意に置換されたシクロアルキル基、
・6〜12個の炭素原子を有し且つ随意に置換されたアリール基、又は
・5〜14個の炭素原子を有するアルキル部分及び6〜12個の炭素原子を有するアリール部分を有し且つ随意にアリール部分上を置換されたアラルキル基
を表わし、
R''2はOHに相当することもでき、但し、x'=0の場合に基R''2がOHに相当するものとする。)
シリコーン誘導体Bとしては、次の化合物が本発明にとって特に好適である。
Figure 2012530175
(ここで、a、b、c、d及びeは、
・式S1のポリマー中、
0≦a≦150、好ましくは0≦a≦100、好ましくは0≦a≦20
且つ
1≦b≦55、好ましくは10≦b≦55、好ましくは30≦b≦55、
・式S2のポリマー中、
0≦c≦15、
・式S3のポリマー中、
5≦d≦200、好ましくは20≦d≦50
且つ
2≦e≦50、好ましくは10≦e≦30
の範囲の数を表わす。)
シリコーン誘導体Cとしては、次の式S4の化合物が本発明にとって特に好適である。
Figure 2012530175
(ここで、1≦f≦1200、好ましくは50≦f≦400、さらにより一層好ましくは150≦f≦250である。)
シロキサン種B及びCがオリゴマー又はポリマーである場合には、さらに以下のような説明ができる。
ポリオルガノシロキサンBは、直鎖状(例えば(VI))、分岐鎖状又は環状であることができる。経済上の理由で、その粘度は100mPa・s未満であるのが好ましい:同一の又は異なる有機基は、メチル、エチル及び/又はフェニルであるのが好ましい。ポリオルガノシロキサンが直鎖状である場合、≡SiH官能基の水素原子は、鎖の末端及び/又は鎖中に位置するケイ素原子に直接結合する。
直鎖状成分Bの例としては、トリメチルシロキシル及び/又はヒドロジメチルシロキシ末端を有するポリメチルヒドロシロキサンを挙げることができる。
環状ポリマーの中では、次の式に相当するものを挙げることができる:
[OSi(CH3)H]4;[OSi(CH3)H]5;[OSi(CH3)H]3
[OSi(CH3)H]8;[OSi(C25)H]3
成分Cは、200000mPa・sに達し得る粘度を示すことができる。経済上の理由で、一般的に粘度が約20〜10000mPa・sである成分が選択される。
成分Cのα,ω−ヒドロキシル化オイル又はガム中に一般的に存在する同一の又は異なる有機基は、メチル、エチル、フェニル又はトリフルオロプロピル基である。好ましくは、この有機基の少なくとも80%(数基準)がケイ素原子に直接結合したメチル基である。本発明において、α,ω−ビス(ヒドロキシ)ポリジメチルシロキサンが特に好ましい。
ポリオルガノシロキサンCは、樹脂であることもできる。シラノール官能基を有する樹脂Cは、1分子当たりに、少なくとも1個のR'SiO1/2単位(M単位)及びR'2SiO2/2単位(D単位)を、少なくとも1個のR'SiO3/2単位(T単位)及びSiO4/2単位(Q単位)と組み合わせて有する。一般的に存在するR'基は、メチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル及びn−ヘキシルである。樹脂の例としては、MQ(OH)、MDQ(OH)、TD(OH)及びMDT(OH)樹脂を挙げることができる。
組成物の粘度を調節するためにポリオルガノシロキサンB又はCに対して溶剤を用いることが可能である。斯かる慣用のシリコーンポリマー用溶剤の例としては、芳香族タイプの溶剤、例えばキシレン及びトルエン、飽和脂肪族溶剤、例えばヘキサン、ヘプタン、ホワイトスピリット(登録商標)、テトラヒドロフラン及びジエチルエーテル、並びに塩素化溶剤、例えば塩化メチレン及びペルクロロエチレンを挙げることができる。しかしながら、本発明においては溶剤を用いないのが好ましいだろう。
≡SiH/≡SiOHのモル比は、有利には1〜100の範囲、好ましくは10〜50の範囲、さらにより一層好ましくは15〜45の範囲とする。
本発明に従う組成物はまた、1種以上のポリオルガノシロキサン樹脂Dをも含むことができる。これらの樹脂は、よく知られていて商品として入手できる分岐鎖状ポリオルガノシロキサンオリゴマー又はポリマーである。これらは、溶液の形、好ましくはシロキサン溶液の形で存在させる。これらは、その構造中に次式:
R'3SiO1/2(M単位)、R'2SiO2/2(D単位)、
R'SiO3/2(T単位)及びSiO4/2(Q単位)
のものから選択される少なくとも2つの異なる単位を有し、これらの単位の内の少なくとも1つはT又はQ単位である。
R'基は同一であっても異なっていてもよく、直鎖状若しくは分岐鎖状C1〜C6アルキル基、C2〜C4アルケニル基、フェニル又は3,3,3−トリフルオロプロピルから選択される。
例えば、アルキル基R'としてはメチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル及びn−ヘキシル基を挙げることができ、アルケニル基R'としてはビニル基を挙げることができる。
上記のタイプのポリオルガノシロキサン樹脂Dにおいて、R'基の一部はアルケニル基であることを理解されたい。
分岐鎖状オルガノポリシロキサンオリゴマー又はポリマーDの例としては、MQ樹脂、MDQ樹脂、TD樹脂及びMDT樹脂を挙げることができ、M、D及び/又はT単位がアルケニル官能基を有することができる。特に好適な樹脂−E−の例としては、ビニル基重量含有率が0.2〜10重量%であるビニル化MDQ又はMQ樹脂を挙げることができ、これらのビニル基はM及び/又はD単位が有する。
この樹脂Dは、組成物の成分全体に対して5〜70重量%の範囲、好ましくは10〜60重量%の範囲、さらにより一層好ましくは20〜60重量%の範囲の濃度で存在させるのが有利である。
本発明に従う組成物はまた、フィラーE、好ましくはケイ質又は非ケイ質材料から選択される無機フィラーをも含有することができる。ケイ質材料を用いる場合、これらは補強用又は半補強用フィラーとしての働きをすることができる。補強用ケイ質フィラーは、コロイドシリカ、ヒュームド及び沈降シリカ粉体、又はそれらの混合物から選択される。
これらの粉体は、一般的に0.1μm未満の平均粒子寸法及び50m2/g超、好ましくは100〜300m2/gの範囲のBET比表面積を有する。
また、ケイ藻土や石英粉末のような半補強用ケイ質フィラーを用いることもできる。
非ケイ質無機材料に関しては、これらは半補強用又は増量用無機フィラーとしての働きをすることができる。単独で又は混合物として用いることができるこれらの非ケイ質フィラーの例には、カーボンブラック、二酸化チタン、酸化アルミニウム、水和アルミナ、膨張バーミキュライト、ジルコニア、ジルコネート、非膨張バーミキュライト、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、マイカ、タルク、酸化鉄、硫酸バリウム及び消石灰がある。これらのフィラーは、一般的に0.001〜300μmの範囲の粒子寸法及び100m2/g未満のBET表面積を有する。
実施に当たっては、用いられるフィラーはシリカであるが、これに限定されるわけではない。
フィラーは、任意の好適な相溶化剤、特にヘキサメチルジシラザンを用いて、処理することができる。この点に関するさらなる詳細については、仏国特許第2764894B号明細書を参照することができる。
重量に関しては、調製物の成分全体に対して5〜30重量%の範囲、好ましくは7〜20重量%の範囲の量のフィラーを用いるのが好ましい。
当然、前記組成物は、予定される最終用途に応じてあらゆる種類の添加剤を用いて強化をすることができる。
可撓性支持体(紙やポリマーフィルム)上の耐粘着性用途においては、組成物は既知のシステムから選択される粘着性調節システムを含むことができる。これは、仏国特許第2450642号明細書、米国特許第3772247号明細書及び欧州特許公開第0601938A号公報に記載されたものを含むことができる。
この組成物のその他の機能性添加剤は、殺菌剤や光増感剤、殺真菌剤、腐蝕防止剤、凍結防止剤、湿潤剤、消泡剤、合成ラテックス、着色剤、酸性化剤であることができる。
慣用の添加剤の中では、接着促進剤、例えば少なくとも1種のアルコキシル化オルガノシラン、少なくとも1種のエポキシ化有機ケイ素化合物並びに少なくとも1種の金属キレート及び/又は金属アルコキシドを含むもの、例えば
・ビニルトリメトキシシラン(VTMO)、
・グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GLYMO)、及び
・チタン酸t−ブチル(TBOT)
等を挙げることができる。
この組成物は、溶液又はエマルションであることができる。後者の場合、これは少なくとも1種の界面活性剤並びに随意としての少なくとも1種のpH安定剤、例えばHCO3 -/CO3 2-及び/又はH2PO4 -/HPO4 2-を含むことができる。
本発明はまた、上で規定した本発明に従う少なくとも1種の触媒Aを、1分子当たり少なくとも1個の反応性≡SiH単位を有する少なくとも1種のオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーBと1分子当たり少なくとも1個の反応性≡SiOH単位を有する少なくとも1種のオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーCとの間の脱水素縮合用に用いることにも関する。
別の局面に従えば、本発明は、上で規定した本発明に従うシロキサン組成物Xを重合及び/又は架橋させる方法であって、前記化合物B及びCの間の脱水素縮合反応を実施すること、並びに上で規定した本発明に従う触媒Aによって前記脱水素縮合を開始させることを特徴とする、前記方法に関する。
本発明に従う触媒の添加については、2つの実施形態が可能である。
即ち、化合物B及びCの混合物(例えばS1、S2又はS3タイプのポリマーとS4タイプのポリマーとの混合物)に前記触媒を加えることもでき、また、好ましくは化合物B(例えばS1又はS2又はS3ポリマー)の存在下に置く前に前記触媒を化合物C(例えばS4タイプのポリマー)と予混合することもできる。
対象とする実施形態に拘わらず、触媒はそのままで用いることもでき、溶剤中の溶液状で用いることもできる。
混合は、一般的に周囲温度において撹拌することによって実施される。
例えば、脱水素縮合によって重合及び/又は架橋させるべきモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーと共に浴を調製するために、触媒の溶液を、存在する触媒の濃度が該浴中で0.01〜5重量%の範囲、好ましくは0.05〜0.5重量%の範囲となるように、用いることができる。
本発明に従うシリコーン組成物であって、特に撥水性を有する剥離性コーティングの製造用のコーティングベースとして用いることができるものは、溶剤を含む組成物も含まない組成物も、そしてエマルション状の組成物も、当業者によく知られた混合手段又は混合方法を用いて調製される。
本発明はまた、支持体、好ましくは可撓性支持体上に少なくとも1つの剥離性コーティングを製造する方法であって、上で規定した本発明に従うシロキサン組成物Xを前記支持体に適用し、次いでこのシロキサン組成物Xを、随意に110℃までの温度における熱活性化の後に、架橋させることから本質的に成ることを特徴とする、前記方法にも関する。
この方法に従えば、5本ロールコーティングヘッド又はエアーナイフ若しくは均し棒システム等のような工業用の紙コーティング機について用いられる装置によって、可撓性支持体又は材料上に前記組成物を塗布し、次いで100〜110℃に加熱されたトンネル炉中を通すことによって硬化させることができる。
前記組成物は、様々なタイプの紙(スーパーカレンダー仕上げ紙、コート紙若しくはグラシン紙)、ボール紙、セルロースシート、金属シート又はプラスチックフィルム(ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等)のような任意の可撓性材料又は基材上に付着させることができる。
付着させる組成物の量は、被処理表面1m2当たり約0.5〜2gであり、これは約0.5〜2μmの層の付着に相当する。
こうしてコーティングされた支持体又は材料は、次いで任意の粘着性材料、ゴム、アクリルその他の感圧性材料と接触させることができる。粘着性材料は次いで支持体又は材料から容易に着脱可能である。
剥離性シリコーンフィルムでコーティングされる可撓性支持体は、例えば次のものであることができる:
・内側面が感圧粘着剤の層でコーティングされ且つ外側面が剥離性シリコーンコーティングを含む粘着テープ;又は
・自己粘着性若しくは感圧粘着性成分の粘着面を保護するための紙若しくはポリマーフィルム;又は
・ポリ(塩化ビニル)(PVC)、ポリプロピレン、ポリエチレン若しくはポリエチレンテレフタレートタイプのポリマーフィルム。
本発明の別の主題は、架橋したシリコーンのフォームから作られた少なくとも1種の物品の製造方法であって、生成する水素ガスの少なくとも一部を反応媒体から追い出さないようにしながら、上で規定した組成物、好ましくは上で規定したPOS−A及びBを用いて、上で規定した組成物を架橋させることから本質的に成ることを特徴とする前記方法に関する。
本発明に従う組成物は、塗料上の剥離性コーティング、電気及び電子部品の包封、又はテキスタイルのコーティングの分野において有用であり、そしてさらに光学ファイバーの外装の分野においても有用である。
本発明の主題はまた、上で規定した本発明に従うシロキサン組成物Xを架橋及び/又は重合させることによって得られた任意のコーティングにもある。これらのコーティングは、ワニス、粘着性コーティング、剥離性コーティング及び/又はインクタイプのものであることができる。
本発明はまた、
・上記の熱架橋及び/又は重合させたシロキサン組成物Xで少なくとも1つの表面がコーティングされた固体材料から成る物品;並びに
・上記のシロキサン組成物Xを架橋させることによって得られた架橋したシリコーンのフォーム
にも関する。
(I)本発明に従う触媒の調製
(a)触媒(5)の合成:[Zn(イソプロピルアセトアセタート) 2 ]又は[Zn(iPr−AA) 2 ](ここで、iPr−AA=イソプロピルアセトアセタートアニオン又はアセト酢酸イソプロピルのエノラートアニオンである)
イソプロパノール100ミリリットル中に97%ナトリウムメトキシド100ミリモル(6.12g)を含有させた溶液を蒸留によって20%濃縮し、次いで95%アセト酢酸イソプロピル100ミリモル(15.93g)を加え、この溶液を80℃に1時間加熱して均質オレンジ色溶液を得る。次いでイソプロパノール50ミリリットル中の塩化亜鉛(50ミリモル、7g)の溶液を70℃において1時間かけて加える。80〜90℃の範囲で3時間30分間加熱を続け、次いで冷却後に生成した塩化ナトリウムを濾過する。アルコール性溶液を蒸発乾固させて、ペースト25.3gを得て、これをエタノール200ミリリットル中に再溶解させる。熱濾過し、蒸発乾固させた後に、白色固体17.2gが得られた(収率98%)。
計算したZn含有率18.59%、測定したZn含有率(ICP)18.57%
IR(nm):2989、1617、1514、1246、1170。
(b)式(6)の触媒亜鉛ビス(2,2,7−トリメチル−3,5−オクタンジオナート)の合成
Figure 2012530175
50℃において無水エタノール175ミリリットル中にナトリウムメトキシド32.4g(0.6モル)を溶解させ、次いで得られた溶液に2,2,7−トリメチル−3,5−オクタンジオン112.8g(0.6モル)を加える。ナトリウムエノラートの淡黄色溶液に68℃において、無水エタノール62ミリリットル中に塩化亜鉛41.7g(0.3モル)を含有させた溶液を30分かけて加える。この混合物を68℃において3時間撹拌し、次いで0℃に冷却した後にヘプタン200ミリリットルを加える。塩化ナトリウム懸濁液を濾過する。固体をヘプタンですすぎ、次いで濾液を真空下で蒸発させて、透明濃厚オイル130gを得た(収率100%)。
ジメチルスルホキシド(DMSO)中でのプロトンNMR分析は、こうして生成した錯体の構造が唯一の異性体の形にあることを示した:化学シフト:0.87(12H、ダブレット)、1.05(18H、シングレット)、1.95(6H、未分解ピーク)、5.33(2H、シングレット)。
計算したZn含有率15.1%、測定したZn含有率(ICP)14.9%
(II)本発明に従う触媒の反応性の実証
用いたポリオルガノシロキサンポリマーは、次のものである:
Figure 2012530175
(0≦a≦20及び30≦b≦55)
Figure 2012530175
(150≦f≦250)
≡SiOH末端を有するポリジメチルシロキサンガムのトルエン中の30%溶液にトルエンを加えることによって再希釈してから、残りの成分(トルエン200g中に50g)を加えて、シリコーンベースを調製する。次いで、式S1の≡SiH単位を有する分岐鎖状ポリ(ジメチル)(ヒドロ)(メチル)シロキサンオイルを前記シリコーンベースに加える(SiH12.6ミリモルに相当する0.8g、即ち標準条件下で280ミリリットルの放出水素理論容量)。次いで粘着剤及び助触媒としてのシリルオキシエチルジメチルアミノ単位を含有するポリジメチルシロキサンオイル(2g)を加える。最後に触媒テトラブトキシジスタノキサンジアセテートを加える(スズベース触媒の場合に2g)。この混合物を撹拌しながら、脱水素縮合反応の間に放出される水素の容量を測定するために、ガスメーターに連結する。比較例触媒の活性を、式(6)の亜鉛ビス2,2,7−トリメチル−3,5−オクタンジオナート)触媒[Zn(TMOD)2](2モル当量、0.4モル当量及び0.2モル当量)の活性と比較した。
下記の表Iに、各触媒について水素100ミリリットルが放出されるのに要した時間及び含有量を示す。
Figure 2012530175
10分の1の含有量でさえ、本発明に従う触媒は、比較例触媒より反応性が高い。
従って、本発明に従う触媒は非常に低い含有量で脱水素縮合反応においてスズをベースとする触媒及び非常に高価な白金ベースの触媒に代えて有利に用いることができる。
分岐鎖状オルガノポリシロキサンオリゴマー又はポリマーDの例としては、MQ樹脂、MDQ樹脂、TD樹脂及びMDT樹脂を挙げることができ、M、D及び/又はT単位がアルケニル官能基を有することができる。特に好適な樹脂の例としては、ビニル基重量含有率が0.2〜10重量%であるビニル化MDQ又はMQ樹脂を挙げることができ、これらのビニル基はM及び/又はD単位が有する。
本発明の別の主題は、架橋したシリコーンのフォームから作られた少なくとも1種の物品の製造方法であって、生成する水素ガスの少なくとも一部を反応媒体から追い出さないようにしながら、上で規定した組成物、好ましくは上で規定したポリオルガノシロキサンB及びCを用いて、上で規定した組成物を架橋させることから本質的に成ることを特徴とする前記方法に関する。

Claims (13)

  1. 金属触媒を含有せず、脱水素縮合によって重合及び/又は架橋させることができるシロキサン組成物Xであって、
    ・1分子当たり少なくとも1個の反応性≡SiH単位を有する少なくとも1種のオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーB;
    ・1分子当たり少なくとも1個の反応性≡SiOH単位を有する少なくとも1種のオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーC;
    ・触媒として有効量の、式(I)の金属錯体又は塩である少なくとも1種の脱水素縮合触媒A:
    [Zn(L1)r1(L2)r2] (1)
    (ここで、
    r1は1以上であり、r2は0以上であり、r1+r2は2であり、
    記号L1はβ−ジカルボニラートアニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオン又はβ−ケトエステルから誘導されるアセチルアセタートアニオンであるリガンドを表わし、
    記号L2はL1とは異なるアニオン性リガンドを表わす);
    ・随意としての、1種以上のポリオルガノシロキサン樹脂D;並びに
    ・随意としての、1種以上のフィラーE:
    を含む、前記シロキサン組成物X。
  2. 前記脱水素縮合触媒Aが下記の錯体:
    (3):[Zn(t-Bu-acac)2](ここで、(t-Bu-acac)=2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナートアニオン又は2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオンのエノラートアニオンである)、
    (4):[Zn(EAA)2](ここで、EAA=エチルアセトアセタートアニオン又はアセト酢酸エチルのエノラートアニオンである);
    (5)[Zn(iPr−AA)2](ここで、iPr−AA=イソプロピルアセトアセタートアニオン又はアセト酢酸イソプロピルのエノラートアニオンである)、及び
    (6):[Zn (TMOD)2](ここで、TMOD=2,2,7−トリメチル−3,5−オクタンジオナートアニオン又は2,2,7−トリメチル−3,5−オクタンジオンのエノラートアニオンである)
    Figure 2012530175
    より成る群から選択される、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記の反応性≡SiH単位を有するオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーBが、下記の式(II)の単位少なくとも1個を有し且つ式(III)の単位を末端とするか、又は式(II)の単位から成る環状種であるかのいずれかであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の組成物。
    Figure 2012530175
    (ここで、
    記号R1は同一であっても異なっていてもよく、
    ・1〜8個の炭素原子を有し且つ随意に1個以上のハロゲン、好ましくはフッ素で置換された直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基(このアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、オクチル若しくは3,3,3−トリフルオロプロピルであるのが好ましい)、
    ・5〜8個の環炭素原子を有し且つ随意に置換されたシクロアルキル基、
    ・6〜12個の炭素原子を有し且つ随意に置換されたアリール基、又は
    ・5〜14個の炭素原子を有するアルキル部分及び6〜12個の炭素原子を有するアリール部分を有し且つ随意にアリール部分上をハロゲン、1〜3個の炭素原子を有するアルキル及び/若しくは1〜3個の炭素原子を有するアルコキシルで置換されたアラルキル基
    を表わし、
    記号Zは同一であっても異なっていてもよく、
    ・水素基、又は
    ・基R1
    を表わし、但し、1分子当たり少なくとも2個の記号Zが水素原子を表わすものとする。)
  4. 反応性≡SiOH単位を有するオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーCが下記の式(IV)の単位少なくとも1個を有し且つ式(V)の単位を末端とするか、又は式(IV)の単位から成る環状種であるかのいずれかであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。
    Figure 2012530175
    (ここで、
    記号R2は同一であっても異なっていてもよく、
    ・1〜8個の炭素原子を有し且つ随意に1個以上のハロゲン、好ましくはフッ素で置換された直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基(このアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、オクチル若しくは3,3,3−トリフルオロプロピルであるのが好ましい)、
    ・5〜8個の環炭素原子を有し且つ随意に置換されたシクロアルキル基、
    ・6〜12個の炭素原子を有し且つ随意に置換されたアリール基、又は
    ・5〜14個の炭素原子を有するアルキル部分及び6〜12個の炭素原子を有するアリール部分を有し且つ随意にアリール部分上をハロゲン、1〜3個の炭素原子を有するアルキル及び/若しくは1〜3個の炭素原子を有するアルコキシルで置換されたアラルキル基
    を表わし、
    記号Z'は同一であっても異なっていてもよく、
    ・ヒドロキシル基、又は
    ・基R2
    を表わし、但し、1分子当たり少なくとも2個の記号Z'がヒドロキシル基−OHを表わすものとする)。
  5. 反応性≡SiH単位を有するオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーBが次の一般式(VI):
    Figure 2012530175
    (ここで、
    x及びyは0〜200の範囲の整数又は分数を表わし、
    R'1及びR''1は互いに独立して、
    ・1〜8個の炭素原子を有し且つ随意に1個以上のハロゲン、好ましくはフッ素で置換された直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基(このアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、オクチル若しくは3,3,3−トリフルオロプロピルであるのが好ましい)、
    ・5〜8個の環炭素原子を有し且つ随意に置換されたシクロアルキル基、
    ・6〜12個の炭素原子を有し且つ随意に置換されたアリール基、又は
    ・5〜14個の炭素原子を有するアルキル部分及び6〜12個の炭素原子を有するアリール部分を有し且つ随意にアリール部分上を置換されたアラルキル基
    を表わし、そして
    R''1は水素に相当することもでき、但し、x=0の場合に基R''1が水素に相当するものとする)
    に相当することを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の組成物。
  6. 反応性≡SiOH単位を有するオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーCが次の一般式(VII):
    Figure 2012530175
    (ここで、
    x'及びy'はそれぞれ0〜1200の範囲の整数又は分数を表わし、
    R'2及びR''2は互いに独立して、
    ・1〜8個の炭素原子を有し且つ随意に1個以上のハロゲン、好ましくはフッ素で置換された直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基(このアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、オクチル若しくは3,3,3−トリフルオロプロピルであるのが好ましい)、
    ・5〜8個の環炭素原子を有し且つ随意に置換されたシクロアルキル基、
    ・6〜12個の炭素原子を有し且つ随意に置換されたアリール基、又は
    ・5〜14個の炭素原子を有するアルキル部分及び6〜12個の炭素原子を有するアリール部分を有し且つ随意にアリール部分上を置換されたアラルキル基
    を表わし、
    R''2はOHに相当することもでき、但し、x'=0の場合に基R''2がOHに相当するものとする)
    に相当することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の組成物。
  7. 1分子当たり少なくとも1個の反応性≡SiH単位を有する少なくとも1種のオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーBと、1分子当たり少なくとも1個の反応性≡SiOH単位を有する少なくとも1種のオルガノシロキサンモノマー、オリゴマー及び/又はポリマーCとの間の脱水素縮合のための、請求項1又は2に記載の少なくとも1種の触媒Aの使用。
  8. 請求項1〜6のいずれかに記載のシロキサン組成物Xを重合及び/又は架橋させる方法であって、
    前記化合物B及びCの間の脱水素縮合反応を実施すること、並びに
    請求項1又は2に記載の触媒Aによって前記脱水素縮合を開始させること
    を特徴とする、前記方法。
  9. 支持体、好ましくは可撓性支持体上に少なくとも1つの剥離性コーティングを製造する方法であって、
    前記支持体に請求項1〜6のいずれかに記載のシロキサン組成物Xを適用し、
    次いでこのシロキサン組成物Xを、随意に50℃までの温度における熱活性化の後に、架橋させる
    ことから本質的に成ることを特徴とする、前記方法。
  10. 架橋したシリコーンのフォームから作られた少なくとも1種の物品の製造方法であって、
    生成する水素ガスの少なくとも一部を反応媒体から追い出さないようにしながら、請求項1〜6のいずれかに記載のシロキサン組成物Xを架橋させる
    ことから本質的に成ることを特徴とする、前記方法。
  11. 請求項1〜6のいずれかに記載のシロキサン組成物Xを架橋及び/又は重合させることによって得られたコーティング。
  12. 熱架橋及び/又は重合させた請求項1〜6のいずれかに記載のシロキサン組成物Xで少なくとも1つの表面がコーティングされた固体材料から成る物品。
  13. 請求項1〜6のいずれかに記載のシロキサン組成物Xを架橋させることによって得られた架橋したシリコーンのフォーム。
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