JP2014028924A - 硬化性組成物及び硬化触媒 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)架橋性珪素基含有有機重合体及び(B)液状錫系硬化触媒を含有する硬化性組成物であって、前記(B)液状錫系硬化触媒が、ジオクチル錫オキサイド及びジオクチル錫カルボキシレートからなる群から選択される1種以上の錫化合物と、特定のアルコキシシラン化合物とを、前記アルコキシシラン化合物のアルコキシシリル基1モルに対して前記錫化合物の錫原子を0.20〜1.40モルの範囲で反応させてなる反応生成物であり、前記(A)架橋性珪素基含有有機重合体100質量部に対して前記(B)液状錫系硬化触媒を0.01〜15質量部含有するようにした。
【選択図】なし
Description
前記(B)液状錫系硬化触媒が、ジオクチル錫オキサイド及びジオクチル錫カルボキシレートからなる群から選択される1種以上の錫化合物と、下記式(1)で示されるアルコキシシラン化合物とを、前記アルコキシシラン化合物のOR3基1モルに対して前記錫化合物の錫原子を0.20〜1.40モルの範囲で反応させてなる反応生成物であり、
前記(A)架橋性珪素基含有有機重合体100質量部に対して前記(B)液状錫系硬化触媒を0.01〜15質量部含有することを特徴とする。
前記式(1)において、R1はフェニル基、ビニル基、炭素数6〜20のアルキル基、グリシドキシアルキル基、エポキシシクロアルキル基、アミノアルキル基又はアミノアルキルアミノアルキル基であり、フェニル基、ビニル基、又は炭素数6〜20のアルキル基であることが好ましく、フェニル基又はビニル基であることがより好ましい。R2はメチル基又はフェニル基であり、aは0又は1であり(但しR1が炭素数6〜20のアルキル基の場合はaは0である)、R3は炭素数1〜4の1価の炭化水素基および1価のハロゲン化炭化水素基からなる群から選択される基であり、複数のR3は同じであっても異なっていても良い。
前記(B)液状錫系硬化触媒が、ジオクチル錫オキサイド及びジオクチル錫カルボキシレートからなる群から選択される1種以上の錫化合物と、下記式(1)で示されるアルコキシシラン化合物とを、前記アルコキシシラン化合物のOR3基1モルに対して前記錫化合物の錫原子を0.20〜1.40モルの範囲で反応させてなる反応生成物であることを特徴とする。
前記式(1)において、R1はフェニル基、ビニル基、炭素数6〜20のアルキル基、グリシドキシアルキル基、エポキシシクロアルキル基、アミノアルキル基又はアミノアルキルアミノアルキル基であり、R2はメチル基又はフェニル基であり、aは0又は1であり(但しR1が炭素数6〜20のアルキル基の場合はaは0である)、R3は炭素数1〜4の1価の炭化水素基および1価のハロゲン化炭化水素基からなる群から選択される基であり、複数のR3は同じであっても異なっていても良い。
前記式(1)において、R1はフェニル基、ビニル基、炭素数6〜20のアルキル基、グリシドキシアルキル基、エポキシシクロアルキル基、アミノアルキル基又はアミノアルキルアミノアルキル基であり、R2はメチル基又はフェニル基であり、aは0又は1であり(但しR1が炭素数6〜20のアルキル基の場合はaは0である)、R3は炭素数1〜4の1価の炭化水素基および1価のハロゲン化炭化水素基からなる群から選択される基であり、複数のR3は同じであっても異なっていても良い。
前記式(1)において、R1はフェニル基、ビニル基、炭素数6〜20のアルキル基、グリシドキシアルキル基、エポキシシクロアルキル基、アミノアルキル基又はアミノアルキルアミノアルキル基であり、R2はメチル基又はフェニル基であり、aは0又は1であり(但しR1が炭素数6〜20のアルキル基の場合はaは0である)、R3は炭素数1〜4の1価の炭化水素基および1価のハロゲン化炭化水素基からなる群から選択される基であり、複数のR3は同じであっても異なっていても良い。
前記式(1)において、R1はフェニル基、ビニル基、炭素数6〜20のアルキル基、グリシドキシアルキル基、エポキシシクロアルキル基、アミノアルキル基又はアミノアルキルアミノアルキル基であり、液状錫系硬化触媒の安定性が向上する点から、フェニル基、ビニル基、又は炭素数6〜20のアルキル基であることが好ましく、フェニル基又はビニル基であることがより好ましい。R2はメチル基又はフェニル基であり、aは0又は1である(但しR1が炭素数6〜20のアルキル基の場合はaは0である)。R3は炭素数1〜4の1価の炭化水素基および1価のハロゲン化炭化水素基からなる群から選択される基であり、メチル基又はエチル基が好ましく、複数のR3は同じであっても異なっていても良い。
架橋性珪素基を形成する珪素原子は1個でもよく、2個以上であってもよいが、シロキサン結合等により連結された珪素原子の場合には、20個程度あってもよい。
−R22−O− ・・・(6)
前記一般式(6)中、R22は炭素数1〜14の直鎖状もしくは分岐アルキレン基であり、炭素数1〜14の、さらには2〜4の、直鎖状もしくは分岐アルキレン基が好ましい。
−CH2O−、−CH2CH2O−、−CH2CH(CH3)O−、−CH2CH(C2H5)O−、−CH2C(CH3)2O−、−CH2CH2CH2CH2O−
等が挙げられる。ポリオキシアルキレン系重合体の主鎖骨格は、1種類だけの繰り返し単位からなってもよいし、2種類以上の繰り返し単位からなってもよい。特にシーリング材等に使用される場合には、プロピレンオキシド重合体を主成分とする重合体から成るものが非晶質であることや比較的低粘度である点から好ましい。
好ましい具体例は、架橋性珪素基を有し分子鎖が実質的に、下記一般式(7):
−CH2−C(R25)(COOR26)− ・・・(7)
(式中、R25は水素原子またはメチル基、R26は炭素数1〜5のアルキル基を示す)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と、下記一般式(8):
−CH2−C(R25)(COOR27)− ・・・(8)
(式中、R25は前記に同じ、R27は炭素数6以上のアルキル基を示す)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位からなる共重合体に、架橋性珪素基を有するポリオキシアルキレン系重合体をブレンドして製造する方法である。
また式(7)の単量体単位と式(8)の単量体単位の存在比は、質量比で95:5〜40:60が好ましく、90:10〜60:40がさらに好ましい。
前記架橋性珪素基を有するポリオキシアルキレン系重合体と前記架橋性珪素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体との配合比には特に制限はないが、前記(メタ)アクリル酸エステル系重合体と前記ポリオキシアルキレン系重合体との合計100質量部に対して、前記(メタ)アクリル酸エステル系重合体を10〜60質量部の範囲内であることが好ましく、より好ましくは20〜50質量部の範囲内であり、さらに好ましくは25〜45質量部の範囲内である。前記(メタ)アクリル酸エステル系重合体が60質量部より多いと粘度が高くなり、作業性が悪化するため好ましくない。
(C)希釈剤としては、公知の希釈剤を広く用いることができ、特に制限はないが、例えば、ノルマルパラフィン、イソパラフィン等の飽和炭化水素系溶剤,リニアレンダイマー(出光興産株式会社商品名)等のα−オレフィン誘導体,トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤,エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、デカノール、ダイアセトンアルコール等のアルコール系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル、酢酸セロソルブ等のエステル系溶剤,クエン酸アセチルトリエチル等のクエン酸エステル系溶剤,メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤等の各種溶剤が挙げられる。
表1〜3に示す配合割合にて、ジオクチル錫オキサイド、アルコキシシラン化合物、及び(C)希釈剤を所定量ずつ、冷却管を取り付けたフラスコ内に仕込み、窒素雰囲気化、100℃で2時間攪拌し、23℃で液状である錫系硬化触媒B1〜B27を得た。
U−800P:ジオクチル錫オキサイド、商品名:ネオスタンU−800P、日東化成(株)製。
KBM−1003:ビニルトリメトキシシラン、商品名:信越シリコーンKBM−1003、信越化学工業(株)製。
KBM−202SS:ジフェニルジメトキシシラン、商品名:信越シリコーンKBM−202SS、信越化学工業(株)製。
KBM−103:フェニルトリメトキシシラン、商品名:信越シリコーンKBM−103、信越化学工業(株)製。
KBM−3103C:デシルトリメトキシシラン、商品名:信越シリコーンKBM−3103C、信越化学工業(株)製。
KBM−403:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、商品名:信越シリコーンKBM−403、信越化学工業(株)製。
KBM−903:3−アミノプロピルトリメトキシシラン、商品名:信越シリコーンKBM−903、信越化学工業(株)製。
KBE−1003:ビニルトリエトキシシラン、商品名:信越シリコーンKBE−1003、信越化学工業(株)製。
N−11:パラフィン系希釈剤、商品名:カクタスノルマルパラフィンN−11、(株)ジャパンエナジー製。
1)外観試験
各錫系硬化触媒を、透明なガラス瓶に入れ、室温(23℃)にて、濁りの確認を目視にて行った。評価基準は下記の通りである。
○:透明、△:少し濁り、×:濁り又は分離。
各錫系硬化触媒を、透明なガラス瓶に入れ、50℃1ヶ月間放置後、外観上の変化を目視にて確認した。評価基準は下記の通りである。
○:変化なし、△:一部析出有り、×:凝固。
温度計、還流冷却器および攪拌機を備えた四つ口フラスコにジオクチル錫オキサイド(U−800P)30.0g(0.08mol)、無水酢酸4.1g(0.04mol)およびトルエン200gを仕込み、112℃で2時間反応させジオクチル錫カルボキシレートとした後、減圧下でトルエンを留去した。ついでビニルトリメトキシシラン(KBM−1003)10.0g(0.07mol)を仕込み120℃で3時間撹拌、反応させた後、生成した酢酸メチルを留去し、室温まで冷却した後、N−11を20g加え黄色透明でSn/OR3=0.41の錫系硬化触媒B28を得た。
得られた錫系硬化触媒B28に対して、外観試験、及び安定性試験を行った所、外観、安定性とも評価は○であった。
表4に示した如く、各材料を変更した以外は製造例1と同様の方法により錫系硬化触媒X1〜X12を得た。得られた錫系硬化触媒に対し、製造例1と同様の方法により外観及び安定性を評価した。結果を表4に示した。
エチルシリケート28:エチルシリケート、コルコート(株)製の商品名。
フラスコに溶剤である酢酸エチル40質量部、メチルメタクリレート59質量部、2−エチルヘキシルメタクリレート25質量部、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン22質量部、及び金属触媒としてルテノセンジクロライド0.1質量部を仕込み、窒素ガスを導入しながら80℃に加熱した。ついで、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン8質量部をフラスコ内に添加し80℃で6時間反応を行った。室温に冷却後、ベンゾキノン溶液(95%THF溶液)を20質量部添加して重合を停止した。溶剤および未反応物を留去し、ポリスチレン換算の質量平均分子量が約6000であり、Mw/Mnが1.6であり、Tgが61.2℃であるトリメトキシシリル基を有するアクリル酸エステル系重合体A1を得た。
表5及び6に示すように、(A)架橋性珪素基含有有機重合体、及び充填材を所定量ずつ仕込み、混合撹拌した。該混合物を100℃に加熱し、減圧混合撹拌を2時間することによって混練及び脱水をした。室温に冷却後、(B)液状錫系硬化触媒、(C)希釈剤、接着付与剤、及び脱水処理剤をそれぞれ所定量ずつ仕込み、混合攪拌することにより硬化性組成物を調整した。得られた硬化性組成物に対して下記測定を行った。結果を表5〜8に示した。
硬化性組成物配合直後の硬化性組成物の粘度をJIS K6833に準拠しBH型回転粘度計を用いて測定した。
JIS A1439 5.19により硬化性組成物配合直後の硬化性組成物の指触乾燥時間を測定した(測定条件:5℃又は23℃50%RH)。
各硬化性組成物をガラス瓶に充填し、50℃に調整した熱風循環式乾燥機内に放置した。50℃で所定時間(1、2又は4週間)経過後、室温まで冷ました後、前述と同様に粘度およびタックフリータイム(測定条件23℃50%RH)を測定した。また、貯蔵後の粘度と硬化性組成物配合直後の粘度から増粘率を算出した。
各硬化性組成物を、直径40mm、深さ20mmのポリエチレン製容器に充填し、表面を平滑にならした後、23℃、50%相対湿度の環境下に24時間置いた。24時間経過後、硬化した部分を取り出し、表面からの厚さをマイクロゲージで測定した。
IPAおよびMEKにて脱脂した各基材に、各硬化性組成物を、ガラス棒を用いて片面100μmになるように塗布し、23℃,50%RH下で2分放置した。1インチラップで貼り合わせ、ピンチ2個を用いて圧締し23℃,50%RH下で7日間養生した。JIS K6850 剛性被着材の引張りせん断接着強さ試験方法に準拠し、試験速度50mm/minで測定した。また、接着面の破壊状態について、下記評価基準にて評価した。
CF:凝集破壊、AF:接着破壊、C10A90〜C90A10:CF及びAFの破壊状態の面積をおおよその百分率で表したものであり、CnA(100−n)はCFn%、AF(100−n)%の破壊状態を意味する。
厚さ2mmのスペーサーを用いて各硬化性組成物を伸延し、23℃,50%RH下で7日間養生した。養生後の皮膜から2号ダンベルを打ち抜き、JIS K6251加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方により50%伸び時の応力(50%モジュラス、表では50%Moと表記)、破断強度、破断時伸びの皮膜物性を測定した。試験速度は200mm/minとした。
硬度はJIS K6253加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―硬さの求め方によりショアーA硬度計を用い硬度を測定した。
MA440:主鎖がポリオキシプロピレンで分子末端にジメトキシシリル基を有するポリマーと、主鎖がポリメタクリル酸エステルの共重合体で分子中にジメトキシシリル基を有するポリマーとの混合物、(株)カネカ製、商品名サイリルMA440。
ライトンA−5:重質炭酸カルシウム、備北粉化工業(株)製の商品名。
カルファイン500:表面脂肪酸処理コロイダル炭酸カルシウム、丸尾カルシウム(株)製の商品名。
KBM−603: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、信越化学工業(株)製、商品名:信越シリコーンKBM−603。
表9に示した如く配合物質を変更した以外は実施例1と同様の方法により硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物に対し、実施例1と同様の方法により各測定を行った。結果を表9〜11に示した。
ネオスタンU−220H:ジブチル錫ジアセチルアセトナート、日東化成(株)製の商品名。
表12に示した如く配合物質を変更した以外は実施例1と同様の方法により硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物に対し、実施例1と同様の方法により各測定を行った。結果を表13に示した。なお実施例21,22及び比較例14,15では50%伸び時の応力に加えて100%伸び時の応力(100%モジュラス、表では100%Moと表記)も測定した。
S303H:メチルジメトキシシリル基を有するポリオキシアルキレン重合体、(株)カネカ製、商品名MSポリマーS303H。
表14に示した如く配合物質を変更した以外は実施例1と同様の方法により硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物に対し、実施例1と同様の方法により各測定を行った。結果を表15に示した。
SA120S:メチルジメトキシシリル基を有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(株)カネカ製、商品名XMAP SA120S。
表16に示した如く配合物質を変更した以外は実施例1と同様の方法により硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物に対し、実施例1と同様の方法により各測定を行った。結果を表16〜18に示した。
表19に示した如く配合物質を変更した以外は実施例1と同様の方法により硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物に対し、実施例1と同様の方法により各測定を行った。結果を表19及び20に示した。
エピオンEP−505S:プロセスオイルを33重量%含有する、主鎖がポリイソブチレンで分子末端にメチルジメトキシシリル基を有するポリマー、(株)カネカ製の商品名。
トップサイザー3号:N−エチル−o/p−トルエンスルホンアミド、富士アミドケミカル(株)製の商品名。
Claims (16)
- (A)架橋性珪素基含有有機重合体及び(B)液状錫系硬化触媒を含有する硬化性組成物であって、
前記(B)液状錫系硬化触媒が、ジオクチル錫オキサイド及びジオクチル錫カルボキシレートからなる群から選択される1種以上の錫化合物と、下記式(1)で示されるアルコキシシラン化合物とを、前記アルコキシシラン化合物のOR3基1モルに対して前記錫化合物の錫原子を0.20〜1.40モルの範囲で反応させてなる反応生成物であり、
前記(A)架橋性珪素基含有有機重合体100質量部に対して前記(B)液状錫系硬化触媒を0.01〜15質量部含有することを特徴とする硬化性組成物。
R1R2 aSi(OR3)3−a ・・・(1)
(前記式(1)において、R1はフェニル基、ビニル基、炭素数6〜20のアルキル基、グリシドキシアルキル基、エポキシシクロアルキル基、アミノアルキル基又はアミノアルキルアミノアルキル基であり、R2はメチル基又はフェニル基であり、aは0又は1であり(但しR1が炭素数6〜20のアルキル基の場合はaは0である)、R3は炭素数1〜4の1価の炭化水素基および1価のハロゲン化炭化水素基からなる群から選択される基であり、複数のR3は同じであっても異なっていても良い。) - 前記(A)架橋性珪素基含有有機重合体が、架橋性珪素基を有するポリオキシアルキレン系重合体、架橋性珪素基を有する(メタ)アクリル系重合体、及び架橋性珪素基を有する飽和炭化水素系重合体からなる群から選択される1種以上であることを特徴とする請求項1記載の硬化性組成物。
- 前記式(1)のR1が、フェニル基、ビニル基、又は炭素数6〜20のアルキル基であることを特徴とする請求項1又は2記載の硬化性組成物。
- 前記式(1)のR1が、フェニル基又はビニル基であることを特徴とする請求項1又は2記載の硬化性組成物。
- 前記(A)架橋性珪素基含有有機重合体が、架橋性珪素基を有するポリオキシアルキレン系重合体及び架橋性珪素基を有する(メタ)アクリル系重合体からなる群から選択される1種以上であり、前記式(1)のR1が、ビニル基であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の硬化性組成物。
- 前記(A)架橋性珪素基含有有機重合体が、架橋性珪素基を有するポリオキシアルキレン系重合体、又は架橋性珪素基を有するポリオキシアルキレン系重合体と架橋性珪素基を有する(メタ)アクリル系重合体との混合物であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の硬化性組成物。
- 前記(A)架橋性珪素基含有有機重合体が、架橋性珪素基を有する飽和炭化水素系重合体であり、前記式(1)のR1が、フェニル基であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の硬化性組成物。
- 前記式(1)で示されるアルコキシシラン化合物がジフェニルアルコキシシランであることを特徴とする請求項7記載の硬化性組成物。
- 前記(B)液状錫系硬化触媒が、(C)希釈剤をさらに含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の硬化性組成物。
- (A)架橋性珪素基含有有機重合体100質量部に対して(B)液状錫系硬化触媒を0.01〜15質量部配合し、前記(A)架橋性珪素基含有有機重合体及び前記(B)液状錫系硬化触媒を含有する硬化性組成物を得る工程を含む硬化性組成物の製造方法であって、
前記(B)液状錫系硬化触媒が、ジオクチル錫オキサイド及びジオクチル錫カルボキシレートからなる群から選択される1種以上の錫化合物と、下記式(1)で示されるアルコキシシラン化合物とを、前記アルコキシシラン化合物のOR3基1モルに対して前記錫化合物の錫原子を0.20〜1.40モルの範囲で反応させてなる反応生成物であることを特徴とする硬化性組成物の製造方法。
R1R2 aSi(OR3)3−a ・・・(1)
(前記式(1)において、R1はフェニル基、ビニル基、炭素数6〜20のアルキル基、グリシドキシアルキル基、エポキシシクロアルキル基、アミノアルキル基又はアミノアルキルアミノアルキル基であり、R2はメチル基又はフェニル基であり、aは0又は1であり(但しR1が炭素数6〜20のアルキル基の場合はaは0である)、R3は炭素数1〜4の1価の炭化水素基および1価のハロゲン化炭化水素基からなる群から選択される基であり、複数のR3は同じであっても異なっていても良い。) - 前記(B)液状錫系硬化触媒が、(C)希釈剤をさらに含有することを特徴とする請求項10記載の硬化性組成物の製造方法。
- ジオクチル錫オキサイド及びジオクチル錫カルボキシレートからなる群から選択される1種以上の錫化合物と、下記式(1)で示されるアルコキシシラン化合物とを、前記アルコキシシラン化合物のOR3基1モルに対して前記錫化合物の錫原子を0.20〜1.40モルの範囲で反応させてなる反応生成物からなることを特徴とする液状錫系硬化触媒。
R1R2 aSi(OR3)3−a ・・・(1)
(前記式(1)において、R1はフェニル基、ビニル基、炭素数6〜20のアルキル基、グリシドキシアルキル基、エポキシシクロアルキル基、アミノアルキル基又はアミノアルキルアミノアルキル基であり、R2はメチル基又はフェニル基であり、aは0又は1であり(但しR1が炭素数6〜20のアルキル基の場合はaは0である)、R3は炭素数1〜4の1価の炭化水素基および1価のハロゲン化炭化水素基からなる群から選択される基であり、複数のR3は同じであっても異なっていても良い。) - (C)希釈剤をさらに含有することを特徴とする請求項12記載の液状錫系硬化触媒。
- ジオクチル錫オキサイド及びジオクチル錫カルボキシレートからなる群から選択される1種以上の錫化合物と、下記式(1)で示されるアルコキシシラン化合物とを、前記アルコキシシラン化合物のOR3基1モルに対して前記錫化合物の錫原子を0.20〜1.40モルの範囲で反応させ、反応生成物を得る工程を含むことを特徴とする液状錫系硬化触媒の製造方法。
R1R2 aSi(OR3)3−a ・・・(1)
(前記式(1)において、R1はフェニル基、ビニル基、炭素数6〜20のアルキル基、グリシドキシアルキル基、エポキシシクロアルキル基、アミノアルキル基又はアミノアルキルアミノアルキル基であり、R2はメチル基又はフェニル基であり、aは0又は1であり(但しR1が炭素数6〜20のアルキル基の場合はaは0である)、R3は炭素数1〜4の1価の炭化水素基および1価のハロゲン化炭化水素基からなる群から選択される基であり、複数のR3は同じであっても異なっていても良い。) - 前記液状錫系硬化触媒が(C)希釈剤をさらに含有することを特徴とする請求項14記載の液状錫系硬化触媒の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項記載の硬化性組成物を硬化させてなることを特徴とする硬化物。
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