JP2014517084A - 硬化時にアルコールを遊離する構成成分を有する硬化性組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
指数はそれぞれ欧州特許出願公開第2093244号の開示の定義に従う)。
R1は、酸素原子を介して結合している、好ましくは、アルコキシ、アリールアルコキシ若しくはアルキルアリールアルコキシ基の形態の、単〜六官能性の飽和若しくは不飽和の直鎖若しくは分岐有機基であり、その炭素鎖は、酸素原子が挿入されていてもよいし、更にアルコキシシリル基を含むペンダント置換基を有していてもよいし、若しくはアルコキシシリル基で直接置換されており、ポリオキシアルキレン基、ポリエーテル基、ポリエーテルアルコキシ基の群から選択されるか、又は単一のフェノール基若しくは複数個が縮合したフェノール基であるか、又は1価若しくは多価アルコール、ポリエーテルオール、ポリエステルオール、シロキサン、パーフルオロポリエーテルオール、(ポリ)ウレタン若しくは糖から誘導されたものであってもよく、
R2は、1〜2個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R3は、2個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R4は、独立に、水素基又は1〜8個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R5は、独立に、水素基、1〜20個の炭素原子を有するアルキル基、アリール又はアルカリール基であり、
R6及びR7は、独立に、R5と同義であり、
R8は、末端アルコール基とR8基を含むヒドロキシル反応性化合物との反応に由来する、トリアルキルシリル末端ブロック、ウレタン末端ブロック又はエステル末端ブロック、特に式(IV)の末端基:
R10は、独立に、1〜30個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐の飽和若しくは不飽和の、場合により更に置換されたアルキル基、アリール若しくはアルカリール基、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、オクチル、デシル、ドデシル、フェニル、トリル、ベンジル、イソプロピルフェニル若しくはステアリル基、より好ましくは、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、フェニル、トリル、イソプロピルフェニル若しくはステアリル基であるか、又は−A(T)x基(式中、Aは、好ましくは、2〜16個の炭素原子を有し、場合によりハロゲン原子で置換されていてもよいヒドロカルビル基であり、xは、1〜4、好ましくは1又は2、より好ましくは1であり、Tは、同一であっても異なっていてもよい、N=C=O、NH−C(O)−X(式中、Xは、O−R12又はNH−R12(式中、R12は、同一であっても異なっていてもよく、ヘテロ原子が挿入されていてもよいヒドロカルビル基、好ましくは、飽和又は不飽和のヒドロカルビル基、好ましくはヘテロ原子を有しない飽和ヒドロカルビル基であり、ヒドロカルビル基は、好ましくは1〜30個、より好ましくは2〜18個、特に好ましくは3〜10個の炭素原子を有し、特に、メチル、エチル、プロピル又はブチル基、好ましくはブチル基である)であるか、又はXはポリエーテル基、好ましくは、モル質量が49g/mol〜1999g/mol、より好ましくは99g/mol〜1199g/molであるポリエーテル基、より好ましくはモル質量が300〜500g/molであるブタノール開始プロピレンオキシドポリエーテル基であるか、又はXは、式(IIIa)の基:
aは、0〜1000、好ましくは0〜50、より好ましくは0超〜10であり、但し、R1がアルコキシシリル基を有する置換基を有しないか又はそれ自身がアルコキシシリル基、特にエトキシシリル、より好ましくはトリエトキシシリル基で直接置換されていない場合は、aは2以上でなければならず、
bは、0〜1000、好ましくは1〜800、より好ましくは30〜500、特に80〜300であり、
cは、独立に、bと同義であり、
dは、独立に、bと同義であり、
但し、a、b、c及びdの合計は少なくとも3であり、
但し、指数a、b、c及びdを有する基は、分子鎖全体の中で自由に順序を変えることができ、但し、少なくとも1個を超える指数aを有する基はポリマー鎖の末端に位置しておらず、
eは、1〜10であり、
g+fは、3であり、かつgは、少なくとも2であり、
hは、2、3、4であり、但し、
指数a、b、c及びdを有するセグメントの異なるモノマー単位も、R1置換基のポリオキシアルキレン鎖も、互いにブロック状構造を有していてもよいし、或いはランダムに分布していてもよいし、更に互いの順序を自由に変えることもできる)。
R1−H (II)
(式中、R1は、RX−O−であり、RXは、結合している、単〜六官能性の飽和若しくは不飽和の直鎖若しくは分岐の、好ましくはアルコキシ、アリールアルコキシ若しくはアルキルアリールアルコキシ基の形態の有機基であり、その炭素鎖は、酸素原子が挿入されていてもよいし、更にアルコキシシリル基を含むペンダント置換基を有していてもよいし、若しくはアルコキシシリル基で直接置換されており(但し、アルコキシシリル基は末端の位置にあってはならない)、ポリオキシアルキレン基、ポリエーテル基、ポリエーテルアルコキシ基の群から選択されるか、又は単一のフェノール基若しくは複数個が縮合したフェノール基であるか、又は1価若しくは多価アルコール、ポリエーテルオール、ポリエステルオール、シロキサン、パーフルオロポリエーテルオール、(ポリ)ウレタン若しくはソルビトールから誘導されたものであってもよい)の水酸基を含む化合物に由来する。
次に、硬化の過程においてエタノールのみを脱離する本発明の硬化性組成物の実施例について説明する。
組成物の成分(アルコキシル化物、可塑剤、フィラー及びレオロジー調整剤)をミキサー(Speedmixer FVS 600、Hausschild)で激しく混合した。次いで、残りの成分を加えて激しく混合した。接着促進剤を添加した後の温度が65℃を確実に超えないようにすべきである。最終処方をEuroカートリッジに移し替え、適用時まで室温で最短でも24時間保管した。
カートリッジ内に気密封止した組成物を実験室用乾燥キャビネットに60℃の温度で保管した。2週間後も、依然としてカートリッジ内に存在する材料は、従来のシーリング剤用スケルトンガン(カートリッジガン(cartridge press)とも称される)を用いてカートリッジ内から手作業で十分に押し出すことができ、貯蔵安定性は良好であると評価された。
Teflonブロックから作製した楔形の塗工バーを用いて硬化速度を測定した。ブロックに楔形に皿取り加工された部分に硬化性組成物を充填してブロック面に合わせて平らにならした。こうすることにより、硬化性組成物は、ブロックの長手方向に沿って厚みが0〜10mmに分布する層となった。充填後の楔を23℃、相対湿度50%で保管した。24時間後、硬化した組成物を楔の薄肉側から持ち上げて、硬化した層の厚みを測定した。硬化した厚みとは、硬化表面と直接機械的な一体性がそのまま存在している液体やゼリー状の成分を含んでいない厚みとみなした。
金属製の裏材に調製直後の未硬化の組成物4gを塗布し、1LのPEボトルに挿入して中で傾くようにした。ボトルの底に、水約5mlを、水と組成物が直接接触しないように導入した。ボトルを封止して23℃で48時間保管した。この後、蓋に2個の穴を穿孔してボトル内に存在する内容物を、窒素(ボトルの体積の6倍量に相当)を用いてシリカゲルを含む吸着材管に移送した。吸着材管に捕集した内容物をヘッドスペースガスクロマトグラフィーで分析した。較正、試料採取及び分析は空気の分析に関し知られている方法により実施した(DFG- Analytische Methoden zur Pruefung gesundheitsschaedlicher Arbeitsstoffe [German Research Foundation - Analytical Methods for Testing of Working Materials Harmful to Health], Method No. 6, 11th edition, 1997, Verlag Chemie (現在はWiley-VCH))。
試験に供する組成物をギャップ幅が2mmのバーコーターに導入し、ポリエチレンフィルム上に製膜した。バーで塗工したシートが硬化してから、23℃、相対湿度50%で7日間経過した後、DIN 53504−S2に従う引張試験片を打ち抜き型及びトグルプレスを用いて打ち抜いた。
DIN 53504−S2に従い作製した引張試験片の厚みを、断面積の影響を考慮に入れるため、試験開始前に試験片毎に測定した。引張試験片を万能試験機のローラーチャックで把持し、引張速度200mm/分で試験した。
組成物をカートリッジから直接塗布した。2枚のステンレス鋼基板(種類:V2A)(1.4301(Key to Steelに従う呼称))及び各場合において2枚のアルミニウム基材(AlMgSi7)を用いて、これを未使用のエタノールに24時間浸漬した後、吸着紙で拭き取ってから乾燥させることにより予め清浄化してから使用した。幅25mm、厚さ2mm、長さ100mmの基材を使用した。どの場合も、接着させた面積は500mm2とした。
標準的な環境条件下(23℃、相対湿度50%)で10日間硬化させた後、引張剪断接着試験片を万能試験機のつかみ歯付きチャック(jaw clamp)で把持し、破壊するまで10mm/分で引っ張った。接着が破壊した時点で試験片に印加していた応力を記録した。
アルコキシル化物1の製造:
5リットルのオートクレーブにまずDesmophen(登録商標)2061 BD(Bayer MaterialScience)を437g及び亜鉛ヘキサシアノコバルテート複合金属シアン化物触媒100ppm(混合物全体を基準とする)を装入した。反応器内を不活性化するために窒素を3バールになるまで装入した後、標準圧力まで減圧した。この操作を更に2回繰り返した。反応器の内容物を撹拌しながら130℃に加熱し、揮発性成分を除去するために約20ミリバールまで真空引きした。30分後、プロピレンオキシド60gを真空引きした反応器に計量添加することにより触媒を活性化した。まず内圧を約0.6バールまで上昇させた。約15分後、反応が開始した。これは反応器圧の降下により判断した。次いで、プロピレンオキシド790gを30分以内に連続的に計量添加した。反応を1時間継続し、その間、温度を85℃に低下させた。この温度で冷却能力を最大にして、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン(Evonik Degussa GmbHからのDynasylan(登録商標)GLYEO(登録商標))238g及びプロピレンオキシド1476gの混合物を、温度が一定に維持されるように連続的に添加した。更に1時間反応を継続した後、未転化の残留アルキレンオキシドを除去するために真空引きにより(圧力<100ミリバール)脱臭し、Irganox(登録商標)1135(BASFから)500ppmを酸化防止剤として15分間撹拌することによって導入した。こうすることにより、粘度が7〜9Pa・s(25℃)(MCR 301レーメータ、Anton Paar)、剪断速度10 1/sの高粘度の無色生成物を得た。得られた生成物をビスマス触媒(TIB(登録商標)KAT 720、TIB Chemicals)0.1重量%と混合し、70℃に加熱した。この温度に到達したら、n−ブチルイソシアナートを上述のアルコキシル化の生成物を基準として0.7重量%を加え、反応混合物を更に4時間激しく撹拌した後、冷却した。
アルコキシル化物2の調製:
5リットルのオートクレーブにまずAcclaim(登録商標) 8200(Bayer MaterialScience)102gを装入し、亜鉛ヘキサシアノコバルテート複合金属シアン化物触媒150ppm(混合物全体を基準とする)を加えた。反応器を不活性化するために窒素を3バールになるまで装入し、次いで標準圧力まで減圧した。この操作を更に2回繰り返した。反応器の内容物を撹拌しながら130℃に加熱し、揮発性成分を除去するために約20ミリバールまで真空引きした。30分後、プロピレンオキシド60gを真空引きした反応器に計量添加することにより触媒を活性化した。まず内圧を約0.6バールに上昇させた。約15分後に反応が開始した。これは、反応器圧が降下することにより判断することができる。次いで、プロピレンオキシド835gを30分以内で連続的に計量添加した。反応を1時間継続し、その間、温度を85℃まで低下させた。この温度で、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン(Evonik Degussa GmbHからのDynasylan(登録商標)GLYEO)142g及びプロピレンオキシド1008gの混合物を、温度が一定に維持されるように連続的に添加した。更に1時間反応を継続した後、未転化のアルキレンオキシドの残留物を除去するために真空引きすることによって(圧力<100ミリバール)脱臭し、Irganox(登録商標)1135(BASFから)500ppmを酸化防止剤として15分間撹拌しながら添加した。こうすることにより、粘度が16〜19Pa・s(25℃)(MCR 301レオメータ、Anton Paar)であり剪断速度が10 1/sである高粘度の無色生成物を得た。得られたアルコキシル化物をビスマス触媒(TIB(登録商標)KAT 720、TIB Chemicals)0.1重量%と混合し、70℃に加熱した。この温度に到達したら、n−ブチルイソシアナートを上述のアルコキシル化物を基準として0.7重量%を加えて反応混合物を更に4時間激しく混合した後、冷却した。
比較のため、表6に従う成分の組成物を配合した。
同様に、現在の一般的な配合法と比較するため、比較例1に列挙した成分を、メタノール放出ポリマーであるDesmoseal(登録商標) S XP 2636(Bayer)と、エトキシ官能性アミノシランに替えて広く普及しているメタノール放出性構成成分であるDynasylan(登録商標)AMMO(メトキシ官能性アミノシラン、EVONIK)と、Dynasylan(登録商標)VTEOに替えてDynasylan(登録商標)VTMO(メトキシ官能性乾燥剤)と配合した。処方の残りの比率はそのままとした。
Claims (15)
- 末端が非排他的にアルコキシシリル化された少なくとも1種のアルコキシル化物と、少なくとも1種の硬化触媒とを含む硬化性組成物であって、前記末端が非排他的にアルコキシシリル化されたアルコキシル化物が、アルコキシシリル基としてエトキシシリル基のみを有し、かつプレポリマー1分子当たり平均2.0〜8.0個のエトキシシリル基を有するプレポリマーであって、湿気硬化の過程で放出されるエタノール及び他のアルコール、特にメタノールの重量比が、10:1超であるか又は放出されるアルコールがエタノールのみであることを特徴とする、硬化性組成物。
- エトキシシリル基がすべてトリエトキシシリル基であることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
- 前記末端が非排他的にアルコキシシリル化されたアルコキシル化物が、一般式(III):
R1は、アルコキシ、アリールアルコキシ若しくはアルキルアリールアルコキシ基の形態の単〜六官能性の飽和若しくは不飽和の直鎖若しくは分岐有機基であり、その炭素鎖は、酸素原子が挿入されていてもよいし、更にアルコキシシリル基を含むペンダント置換基を有していてもよいし、若しくはアルコキシシリル基で直接置換されており、ポリオキシアルキレン基、ポリエーテル基、ポリエーテルアルコキシ基の群から選択されるか、
又は、単一のフェノール基若しくは複数個が縮合したフェノール基であるか、
又は、1価若しくは多価アルコール、ポリエーテルオール、ポリエステルオール、シロキサン、パーフルオロポリエーテルオール、(ポリ)ウレタン若しくは糖から誘導されたものであってもよく、
R2は、1〜2個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R3は、2個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R4は、独立に、水素基又は1〜8個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R5は、独立に、水素基、1〜20個の炭素原子を有するアルキル基、アリール又はアルカリール基であり、
R6及びR7は、独立に、R5と同義であり、
R8は、末端アルコール基とR8基を含むヒドロキシル反応性化合物と反応させることにより得られるトリアルキルシリル末端ブロック又はウレタン末端ブロック又はエステル末端ブロック、特に、式(IV)の末端基:
R10は、独立に、1〜30個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐の、飽和若しくは不飽和の、場合により更に置換されたアルキル基、アリール若しくはアルカリール基であるか又は−A(T)x基(式中、Aは、場合によりハロゲン原子で置換されていてもよいヒドロカルビル基であり、xは、1〜4であり、Tは、同一であっても異なっていてもよい、−N=C=O、−NH−C(O)−X(式中、Xは、O−R12又はNH−R12(式中、R12は、同一であっても異なっていてもよく、ヘテロ原子が挿入されていてもよいヒドロカルビル基である)であるか又はXは、式(IIIa)の基:
aは、0〜1000であり、但し、R1がアルコキシシリル基を有する置換基を有しないか又はR1自身が直接アルコキシシリル基で置換されていない場合は、aは2以上でなければならず、
bは、0〜1000であり、
cは、独立に、bと同義であり、
dは、独立に、bと同義であり、
指数a、b、c及びdを有するセグメントの合計は少なくとも3であり、
但し、指数a、b、c及びdを有する基は分子鎖全体の中で自由に順序を変えることができ、但し、少なくとも1個を超える指数aを有する基はポリマー鎖の末端に位置しておらず、
eは、1〜10であり、
g+fは、3であり、かつgは少なくとも2と等しく、
hは、2、3、4であり、但し、
指数a、b、c及びdを有するセグメントの異なるモノマー単位も、R1置換基のポリオキシアルキレン鎖の異なるモノマー単位も、互いにブロック状構造を有していてもよいし、或いはランダムに分布していてもよいし、更に互いの順序を自由に変えることもできる)のプレポリマーであることを特徴とする、請求項1〜2の何れか一項に記載の組成物。 - R8が請求項4と同義である式(III)のプレポリマーのみを含み、R8が水素である式(III)のプレポリマーを含まないことを特徴とする、請求項3に記載の組成物。
- R8が請求項4と同義である式(III)のプレポリマーに加えて、R8が水素である式(III)のプレポリマーも更に含むことを特徴とする、請求項3に記載の組成物。
- R8が請求項4と同義である式(III)のプレポリマー対R8が水素である式(III)のプレポリマーの質量比が、100:>0〜10:90であることを特徴とする、請求項5に記載の組成物。
- 1種若しくは2種以上の接着促進剤及び/又は1種若しくは2種以上の化学的水分乾燥剤を含むことを特徴とする、請求項1〜6の何れか一項に記載の組成物。
- 接着促進剤として、3−アミノプロピルトリエトキシシラン及び/又は(3−アミノプロピル)メチルジエトキシシランを含むことを特徴とする、請求項1〜7の何れか一項に記載の組成物。
- 化学的水分乾燥剤として、ビニルトリエトキシシランを含むことを特徴とする、請求項1〜8の何れか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が、可塑剤、フィラー、溶剤及び流動特性を調整するための添加剤の群から選択される1種又は2種以上の添加剤を含むことを特徴とする、請求項1〜9の何れか一項に記載の組成物。
- 共架橋剤、難燃剤、脱泡剤、抗菌及び防腐物質、染料、着色剤及び顔料、凍結防止剤、抗真菌剤及び/又は反応性希釈剤並びに錯形成剤、噴霧助剤、湿潤剤、香料、光安定剤、フリーラジカル捕捉剤、UV吸収剤及び安定剤を含む群から選択される1種又は2種以上の物質を含むことを特徴とする、請求項1〜10の何れか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が、シーリング剤若しくは接着剤であるか又はシーリング剤若しくは接着剤の製造に使用されることを特徴とする、請求項1〜11の何れか一項に記載の組成物。
- プレポリマー1分子当たり平均2.0〜8.0個のエトキシシリル基を有するプレポリマーを、組成物全体を基準として10〜80重量%未満含むことを特徴とする、請求項1〜12の何れか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が、プレポリマー1分子当たりエトキシシリル基を平均2.0〜8.0個有するプレポリマーを、組成物全体を基準として10〜80重量%と、組成物全体を基準として0.3重量%〜3.0重量%の比率の接着促進剤と、組成物全体を基準として30重量%未満の比率の可塑剤と(より好ましくは、硬化性アルコキシル化物及び可塑剤の質量比は、前記アルコキシル化物の1.1倍未満である)、組成物全体を基準として18〜65重量%の比率のフィラーと、組成物全体を基準として0.2〜3.0重量%の比率の化学的水分乾燥剤と、組成物全体を基準として0.1〜5.00重量%の比率の硬化触媒とを含むことを特徴とする、請求項1〜13の何れか一項に記載の組成物。
- 請求項1〜14の何れか一項に記載の硬化性組成物の、基材を強化、レベリング、改質、接着結合、シーリング及び/又はコーティングするための使用。
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