JP2015057475A - グアニジン基を有し、半有機ケイ素基を含有する化合物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 グアニジン基を有し、半有機ケイ素基を含有する化合物、アルコキシシリル基を含有する化合物の硬化のためのグアニジン基を有し、半有機ケイ素基を含有する化合物の使用、本発明の硬化触媒を含む組成物、ならびに接着剤およびシーラントとして、さらにはコーティング材料としての組成物の使用。
【選択図】 なし
Description
意外にも、この目的は、グアニジン基を有し、半有機ケイ素基を含有する化合物によって達成することができたことが分かった。
MaMG bDcDG dTeQf (I)
a=0〜10、好ましくは、0〜5、より好ましくは、0超〜4、特に好ましくは、1超〜3未満であり、
b=0〜10、好ましくは、0〜5、より好ましくは、0超〜4、特に好ましくは、1超〜3未満であり、
c=0〜350、好ましくは、1〜150、より好ましくは、1超〜15、非常に好ましくは、2〜10、特に好ましくは、2超〜5であり、
d=0〜50、好ましくは、1〜25、より好ましくは、1超〜10、非常に好ましくは、2〜8、特に好ましくは、2超〜5であり、
e=0〜50、好ましくは、0超〜30、より好ましくは、0〜10、非常に好ましくは、1超〜5、特に好ましくは、2〜4未満であり、
f=0〜10、好ましくは、0超〜5、より好ましくは、0〜5未満、特に好ましくは、1超〜3未満であり、
ここで、指数bおよびdの合計が、1以上〜20、好ましくは、1超〜15、特に好ましくは、2〜10であり、
ただし、指数aが2であると同時に、指数b、c、eおよびfの合計が0である場合、指数dは1以外であり、
またはただし、指数a、c、d、eおよびfの合計が0である場合、指数bは、1を超え、好ましくは、2、特に好ましくは、2を超え、
M=[R3SiO1/2]であり、
MG=[RGR2SiO1/2]であり、
D=[R2SiO2/2]であり、
DG=[RGRSiO2/2]であり、
T=[RSiO3/2]であり、
Q=[SiO4/2]であり、
Rが、互いに独立して、同一であるかまたは異なり、ORa基および/または直鎖状または分枝鎖状の、飽和または一価不飽和もしくは多価不飽和炭化水素基であり、この炭化水素基は、ヘテロ原子によって介在されていてもよく、および/またはヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基またはアリール基で1回以上置換されていてもよく、好ましくは、アミノ基で置換され、ヒドロキシル基およびアミノ基で任意に置換され得る好ましい炭化水素基が、ポリエーテル、アルキル基またはアリール基、より好ましくは、アルキル基またはアリール基、さらにより好ましくは、アルキル基、特に、メチル基またはプロピル基であり、アリール基が、C1〜C8アルキル基で置換されることも可能であり、
Raが、同一であるかまたは異なり、水素および/または1〜12個の炭素原子を有するアルキル基、より特定的には、メチルまたはエチルであり、
RGが、グアニジン基を含有する、式(IIa)、(IIb)または(IIc)の基、それらの互変異性体および/または塩であり、
R3が、二価基であり、この二価基は、互いに独立して、1〜50個の炭素原子、好ましくは、2〜20個、より好ましくは、3〜10個、特に好ましくは、3超〜8個を含有する、同一であるかまたは異なる、直鎖状または分枝鎖状の炭化水素基であり、酸素、窒素、または硫黄であるのが好ましいヘテロ原子によって介在されていてもよく、および/またはヒドロキシル基またはアミノ基で1回以上置換されていてもよく、より好ましくは、この炭化水素基は、プロピレン基であり;
R11、R12、R21、R22およびR31が、互いに独立して、同一であるかまたは異なり、水素、1〜15個の炭素原子、好ましくは、1超〜10個、特に、2〜7個を含有する直鎖状または分枝鎖状または環状の炭化水素基であり、この炭化水素基は、1個または2個のヘテロ原子を含有することも可能であり、好ましいヘテロ原子は、窒素、酸素およびケイ素である。
例えば、“Organische Chemie:Grundlagen,Stoffklassen,Reaktionen,Konzepte,Molekuelstruktur”(Eberhard Breitmaier,Guenther Jung;Thieme Verlag,2009,6th.Edn.,section 25.7.1)に記載されるように、全てのメソメリー型(mesomeric)および互変異性型の種、さらにはラジカル種が特に含まれる。
P(SiXwY(3−w))p (III)
(式中、
Pが、任意の所望のポリマー、好ましくは、アルキド樹脂、油変性アルキド樹脂、飽和または不飽和ポリエステル、天然油、エポキシド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、エチレン−プロピレンコポリマー、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミドおよびその塩、フェノール樹脂、ポリオキシメチレンホモポリマーおよびコポリマー、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリスルフィドゴム、ニトロセルロース、酪酸ビニル、ビニルポリマー、エチルセルロース、酢酸セルロースおよび/または酪酸セルロース、レーヨン、シェラック、ワックス、エチレンコポリマー、有機ゴム、ポリシロキサン、ポリエーテルシロキサン、シリコーン樹脂、ポリエーテル、ポリエーテルエステルおよび/またはポリエーテルカーボネートからなる群から選択されるポリマーラジカルであってもよく、
Xが、それぞれ独立して、同一であるかまたは異なり、1〜8個の炭素原子を有するアルコキシ基、好ましくは、エトキシおよび/またはメトキシであり、
Yが、それぞれ独立して、同一であるかまたは異なり、アルキル基、好ましくは、1〜20個の炭素原子、より好ましくは、1超〜10個の炭素原子、特に好ましくは、2〜5個の炭素原子を有するアルキル基であり、
wが、それぞれ独立して、同一であるかまたは異なり、1〜3、好ましくは、1超〜3以下、より好ましくは、1超〜3未満の指数であり、
pが、1〜100、好ましくは、1超〜50、より好ましくは、2〜25、さらにより好ましくは、2超〜10である)
のポリマーである。
示される場合、Brookfield LV-DV-I+スピンドル粘度計によって、粘度を測定した。Brookfield粘度計は、回転体として規定のスピンドルセットを有する回転式粘度計である。使用される回転体は、LVスピンドルセットのものであった。粘度の温度依存性のため、粘度計および測定液体の温度を、±0.5℃の精度で、測定の間、一定に保った。LVスピンドルセットに加えて使用されるさらなる材料は、熱安定性の水浴、0〜100℃の温度計(1℃以下の目盛り分割)およびタイマー(0.1秒以下の目盛り)であった。測定を行うために、100mlの試料を、広口瓶中に導入し、校正後、気泡の非存在下で、温度制御された条件下で測定した。粘度を測定するために、スピンドルがマークまで生成物中に浸漬するように、粘度計を試料に対して位置決めした。開始ボタンの作動によって、測定を開始する一方、最大の測定可能トルクの50%(±20%)の最も好ましい範囲内で測定が確実に行われるように注意した。測定の結果が、mPasで粘度計によって示された一方、密度(g/ml)で除算して、粘度(mm2/s)を求める。
NMRスペクトルの記録および解釈は、当業者に公知である。参照文献としては、書籍“NMR Spectra of Polymers and Polymer Additives”,A.Brandolini and D.Hills,2000,Marcel Dekker,Inc.が挙げられる。399.9MHzの陽子スペクトルを記録するとき、100.6MHzの13Cスペクトルを記録するときおよび79.5MHzの29Siスペクトルを記録するときの測定周波数で、Bruker Spectrospin分光計を用いて、室温でスペクトルを記録した。調製されたグアニジノシロキサンの塩基性度を考慮して、塩素を含有する重水素化溶媒の使用を止め、その代わりに、アセトン−d6またはメタノール−d4(Sigma-Aldrich)を使用した。13C NMRで生成物の形成を監視することによって、グアニジンを確認した。ここで、例えば、カルボジイミド炭素(RN=C=NR)のシグナルはδ=140ppmであり、グアニジン基のシグナルは、グアニジンHRN−C(=NR)−NRHの置換パターンに応じて、δ=150〜160ppmにおけるシグナルである。また、Xuehua Zhu、Zhu Du、Fan XuおよびQi Shenによる刊行物(J.Org.Chem.2009,74,6347-6349)およびFrederick Kurzer、K.Douragh-Zaderによるテキスト−“Advances in the Chemistry of Carbodiimides”(Chemical Reviews,Vol.67,No.2,1967,p.99以降)およびHenri Ulrich - “Chemistry and Technology of Carbodiimides”(John Wiley & Sons Ltd.,ISBN 978-0-470-06510-5,2007)が現時点で参照され得る。
非水性媒体中の過塩素酸を用いた電位差滴定によって、塩基性窒素を測定した。
SDVカラムの組合せ(1000/10000Å、それぞれ65cm、内径0.8cm、温度30℃)、1ml/分の流量で移動相としてのTHFおよびRI検出器(Hewlett-Packard)を用いて、Hewlett-Packard 1100機器を用いて、ゲル浸透クロマトグラフィー分析(GPC)を行った。このシステムを、162〜2520000g/モルの範囲でポリスチレン標準に対して校正した。
「不活性」条件下で、装置中のガス空間を、不活性ガス、例えば、窒素またはアルゴンで充填することを意味する。これは、装置のフラッディングによって行われ、継続的な不活性化は、不活性ガスの持続的な穏やかな流れを加えることによって確実にされる。
S1(E6):アミノプロピルメチルジメトキシシラン縮合物の調製
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサーおよび加熱フードを備えた250mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、100g(520ミリモル)のアミノプロピルメチルジエトキシシラン(Dynasylan(登録商標)1505)を充填し、この初期充填物を80℃まで加熱した。次に、18.8g(1.04モル)の脱イオン水を何回かに分けて加え、混合物を、75〜85℃で2時間維持した。加水分解の終了後、80℃および10〜25ミリバールで、ロータリーエバポレータで濃縮を行った。これにより、一般式HO−[Si(CH2)3NH2Me]n−OH(n=11〜16)の、反応剤の粘度よりはるかに高い粘度を有する透明の生成物が得られた。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサーおよび加熱フードを備えた250mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、Ntot.=11.5重量%の窒素値および807mPasの粘度(Brookfield)を有する、75.08gのS1に係る縮合物を充填し、74.9gのヘキサメチルジシロキサンを加えた。反応混合物を撹拌しながら、次に、0.08g(=0.05重量%)の水酸化テトラメチルアンモニウムを加え、90℃まで加熱を行った。濁った相および無色の相の2相の反応混合物は、1時間の反応時間の後、均一で透明になったが、6.5時間の全反応時間にわたって再度わずかに濁った。反応時間の終了後、150℃および1ミリバールで3時間、ロータリーエバポレータで触媒を破壊した。31.8重量%の揮発性成分の画分が確認された。最終生成物の29Si NMR分析により、M−[D(CH2)3NH2]3.3−Mの構造を確認し、Ntot=8.5重量%の窒素値が見られた。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサー、滴下漏斗および加熱フードを備えた1000mlの複数口フラスコに、不活性条件下で、95.4g(0.84モル)のアリルグリシジルエーテルを充填し、この初期充填物を70℃まで加熱した。その後、窒素の向流流れ中で、198mgのカールシュテット触媒調製物(5ppmのPt0に相当する)を加えた。次に、30分間かけて、300gのペンダント水素シロキサン(2.23モルのSiH/kg)を滴下漏斗から加えた。90℃以下の反応温度が得られるように、滴下速度を調節した。3時間後、ガスの容積測定によって、SiH転化率が82%であることが分かった。反応を完了させるために、さらに20g(0.18モル)のアリルグリシジルエーテルおよび99mgのカールシュテット触媒調製物(2.5ppmのPt0に相当する)を加え、ここで、反応を、さらに7時間以内で、70℃で99%を超えるSiH転化率になるようにした。得られた生成物を、130℃および1ミリバール未満の圧力で、数時間にわたってロータリーエバポレータで蒸留した。これにより、エポキシ官能性シロキサンが透明の淡黄色の液体として得られた。29Si NMRによる検査により、目的とする構造を確認した。
得られた生成物S3を、国際公開第2011095261号(米国特許出願公開第2012/282210号)と同様に、アンモニアによるエポキシドの開環にかけた。50gのエポキシシロキサンを100gのイソプロパノールに取り込み、混合物をオートクレーブ管に移すことによって、これを行った。エタノールとドライアイスとの混合物を用いて、30分間にわたるガラスフリットを用いた簡単な導入によって、10.9gのアンモニアを凝縮するように、オートクレーブ管の外壁を冷却した。この管を閉鎖し、100℃で4時間加熱した。次に、イソプロパノールおよび過剰なアンモニアを、60℃および1ミリバール未満で、1時間以内で、ロータリーエバポレータで蒸留して取り除いた。初期窒素値の湿式化学測定により2.8重量%が示され、これは、理論値と一致している。
KPG撹拌器、真空アタッチメント付きの蒸留ブリッジ、窒素ブランケット、温度センサーおよび加熱フードを備えた250mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、前の段階からの71.13g(147.34ミリモル/−NH2)のアミノ官能性シロキサン、および28.87g(139.92ミリモル)のN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミドを充填し、これらの成分を、90℃で10時間、互いに反応させた。反応時間の終了後、揮発性成分の全てを、ダイヤフラムポンプ真空下で、90℃および20ミリバールで、1時間以内で、蒸留して取り除いた。29Siおよび13C NMRによる検査により、透明の淡黄色の生成物の目的とする構造を確認した。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサー、滴下漏斗および加熱フードを備えた1000mlの複数口フラスコに、不活性条件下で、93.3g(0.82モル)のアリルグリシジルエーテルを充填し、この初期充填物を70℃まで加熱した。その後、窒素の向流流れ中で、197mgのカールシュテット触媒調製物(5ppmのPt0に相当する)を加えた。次に、30分間かけて、300gの環状水素シロキサン(2.18モルのSiH/kg)を滴下漏斗から加えた。90℃以下の反応温度が得られるように、滴下速度を調節した。3.5時間後、ガスの容積測定によって、SiH転化率が74%であることが分かった。反応を完了させるために、さらに19g(0.17モル)のアリルグリシジルエーテルおよび197mgのカールシュテット触媒調製物(5ppmのPt0に相当する)を加え、次に、反応を、さらに7時間以内で、70℃で99%を超えるSiH転化率になるようにした。得られた生成物を、100℃および15ミリバールの圧力で、数時間にわたってロータリーエバポレータで蒸留した。これにより、エポキシ官能性シロキサンが透明の淡黄色の液体として得られた。29Si NMRによる検査により、2.79%のエポキシの理論値を有する目的とする構造を確認した。
得られた生成物(S6)を、国際公開第2011095261号(米国特許出願公開第2012/282210号)と同様に、アンモニアによるエポキシドの開環にさらにかけた。このために、250gのエポキシシロキサン(エポキシの理論値2.79%)を500gのイソプロパノールに取り込み、オートクレーブ管に移した。エタノールとドライアイスとの混合物を用いて、30分間にわたるガラスフリットを用いた簡単な導入によって、60g(710%過剰)のアンモニアを凝縮するように、オートクレーブ管の外壁を冷却した。この管を閉鎖し、100℃で4時間加熱し、その間、22バールまでの圧力上昇を記録した。反応時間の終了後、混合物を室温に冷却し、圧力容器を解放した。次に、イソプロパノールおよび過剰なアンモニアを、60℃および1ミリバール未満で、1時間以内で、ロータリーエバポレータで蒸留して取り除いた。初期窒素値の湿式化学測定により2.8重量%が示され、これは、理論値と一致している。
KPG撹拌器、真空アタッチメント付きの蒸留ブリッジ、窒素ブランケット、温度センサーおよび加熱フードを備えた250mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、前の段階S7からの75.72g(156.84ミリモル/−NH2)のアミノ官能性シロキサンおよび24.28g(117.67ミリモル)のN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミドを充填し、これらの成分を、90℃で10時間、反応させた。反応時間の終了後、揮発性成分の全てを、ダイヤフラムポンプ真空下で、90℃および20ミリバールで、1時間以内で、蒸留して取り除いた。29Siおよび13C NMRによる検査により、透明の薄いオレンジ色の生成物の目的とする構造を確認した。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサー、滴下漏斗および加熱フードを備えた1000mlの複数口フラスコに、不活性条件下で、61.2g(522ミリモル/−NH2)のS1にしたがって調製された縮合物、および38.8g(522ミリモル/D)のオクタメチルシクロテトラシロキサンを充填し、400gのキシレンおよび2.5gの水酸化テトラメチルアンモニウム*五水和物(TMAH*5H2O)を加えた。反応混合物を、90℃で6時間加熱し、次に、8時間にわたって還流状態で加熱して、触媒を破壊した。この手順中のアミンレベルの連続的な減少を、窒素流れ中で、pH試験紙を用いて測定した。触媒の破壊が終了したとき、溶媒をロータリーエバポレータで除去し、100℃および1ミリバール未満で1時間、ロータリーエバポレータで徹底的な蒸留を行った。わずかに濁った生成物を、最後に、ひだ付きろ紙に通してろ過したところ、無色透明の生成物が得られた。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサー、滴下漏斗および加熱フードを備えた250mlの複数口フラスコに、不活性条件下で、80gの環状アミノプロピルシロキサンS9を充填し、82.6g(400ミリモル)のN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)と混合した。混合物を、90℃で6時間反応させ、その後、揮発性成分を、15ミリバール未満で1時間、蒸留によって除去した。生成物が、透明のわずかに黄色がかった生成物として得られ、これは、室温で固体であった。13C NMR分光法による分析により、カルボジイミドの完全な転化が示された。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサー、滴下漏斗および加熱フードを備えた250mlの複数口フラスコに、不活性条件下で、11.6g(99ミリモル/−NH2)のS1にしたがって調製された縮合物、および13.5g(99ミリモル/DPhMe)のフェニルメチルシクロテトラシロキサン(CAS 546−45−2)を充填し、100gのキシレンおよび0.6gの水酸化テトラメチルアンモニウム五水和物(TMAH*5H2O)を加えた。反応混合物を、90℃で6時間加熱し、次に、8時間にわたって還流状態で加熱して、触媒を破壊した。この手順中のアミンレベルの連続的な減少を、窒素流れ中で、pH試験紙を用いて測定した。触媒の破壊が終了したとき、溶媒をロータリーエバポレータで除去し、100℃および1ミリバール未満で1時間、ロータリーエバポレータで徹底的な蒸留を行った。わずかに濁った生成物を、最後に、ひだ付きろ紙に通してろ過したところ、無色透明の生成物が得られた。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサーおよび加熱フードを備えた100mlの複数口フラスコに、不活性条件下で、21.4g(84.5ミリモル/−NH2)の環状アミノプロピルフェニルメチルシロキサン(S11)を充填し、16.6g(80.5モル)のN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)と混合した。混合物を、90℃で6時間反応させ、その後、揮発性成分を、15ミリバール未満で1時間、蒸留によって除去した。生成物が、透明のわずかに黄色がかった生成物として得られ、これは、室温で固体であった。13C NMR分光法による分析により、カルボジイミドの完全な転化が示された。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサーおよび加熱フードを備えた500mlの複数口フラスコに、不活性条件下で、クロロプロピルジクロロメチルシランの先行する水性加水分解/縮合によって得られた、50g(0.37モル)のテトラ(クロロプロピル)テトラメチルシクロシロキサンD4 (CH2)3Clを充填し、この初期充填物を60℃まで加熱し、126.4g(1.1モル)の量のテトラメチルグアニジンを30分間かけて加えた。反応温度を130℃まで上昇させ、6時間維持したところ;反応時間が進行するにつれて、塩の多量の形成が観察された。反応時間の終了後、生成物を室温に冷却し、100mlのトルエンで希釈した。次に、生成物を、フィルタプレス(Seitz K300)で塩から取り出し、その後、100℃で、1ミリバール未満の圧力下で、1時間にわたって、ロータリーエバポレータで、それを未反応のテトラメチルグアニジンから取り出した。蒸留により、環状テトラグアニジノプロピルテトラシロキサンが濁ったわずかに黄色がかった生成物として得られた。1Hおよび29Si NMRによる分析により、構造を確認した。
KPG撹拌器、滴下漏斗、内部温度測定センサーおよび不活性ガス供給ラインを備えた500mlの複数口フラスコを、窒素を用いて大いに不活性化し、次に、それに、100g(183ミリモル=732ミリモル/−C3H6Cl)の2,4,6,8−テトラキス(3−クロロプロピル)−2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシロキサン[CAS 96322−87−1]を充填し、それを60℃まで加熱した。次に、252.8g(2.2モル)のテトラメチルグアニジンを計り入れ、混合物を130℃で6時間加熱した。塩の大量の沈殿が発生した後、バッチを撹拌可能に保つように、200mlのトルエンを加えた。反応の終了後、Seitz K300フィルタ上でフィルタプレスを用いて、塩を分離した。その後、未反応のテトラメチルグアニジンを、高強度の油ポンプ真空(1ミリバール未満)下で、100℃で1時間にわたる蒸留によって、ろ液から除去した。粘性のわずかに黄色がかった濁った生成物が得られ、これを不活性ガス下で排出した。
KPG撹拌器、滴下漏斗、内部温度測定センサーおよび不活性ガス供給ラインを備えた250mlの複数口フラスコを、窒素を用いて大いに不活性化し、次に、それに、20g(147ミリモル)のフェニルメチルシクロシロキサン(CAS 546−45−2)を充填した。次に、20g(36.6ミリモル=147ミリモル/−C3H6Cl)のテトラキス(3−クロロプロピル)−2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシロキサン、160gのトルエンおよび12gのLewatit(登録商標)K2621を加えた。次に、60℃で6時間、平衡化を行い、Lewatit(登録商標)触媒をひだ付きろ紙で分離して取り除いた。ろ液を、ロータリーエバポレータで、トルエンから取り出し、次に、70℃で、1ミリバール未満で、1時間にわたって完全に蒸留した。このように得られた無色透明の生成物を、不活性ガス下で排出した。
KPG撹拌器、滴下漏斗、内部温度測定センサーおよび不活性ガス供給ラインを備えた500mlの複数口フラスコを、窒素を用いて大いに不活性化し、次に、それに、30g(55ミリモル=110ミリモル/−C3H6Cl)の平衡化されたS15を充填し、38g(330ミリモル)のテトラメチルグアニジンおよび40gのキシレンを加えた。反応混合物を加熱し、130℃の反応温度で6時間保持した。反応の終了後、フィルタプレス中のSeitz K300フィルタを用いて、沈殿したテトラメチル塩酸塩を分離して取り除いた。その後、未反応のテトラメチルグアニジンおよび溶媒を、高強度の油ポンプ真空(1ミリバール未満)下で、100℃で1時間にわたる蒸留によって、ろ液から除去した。得られた高度に粘性のわずかに黄色がかった透明の生成物を、不活性ガス下で排出した。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素ブランケット、温度センサーおよび加熱フードを備えた250mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、24.85g(100ミリモル)の1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンを充填し、40.44g(196ミリモル)のN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミドを加えた。連続して撹拌しながら、反応混合物を、90℃で6時間反応させ、その後、揮発性成分の全てを、ダイヤフラムポンプ真空下で、30分間にわたって蒸留して取り除いた。これにより、透明の粘性の生成物が得られ、これは、13C NMRによる分析後、カルボジイミドの完全な転化を示した。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素ブランケット、温度センサーおよび加熱フードを備えた500mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、128.09gのS1に係る縮合物(N値=11.3重量%、122.5g/当量−NH2、=1.05モル−NH2)を充填し、71.91g(348.52ミリモル)のN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミドを加えた。連続して撹拌しながら、反応混合物を、90℃で6時間反応させ、その後、揮発性成分の全てを、ダイヤフラムポンプ真空下で、30分間にわたって蒸留して取り除いた。これにより、透明の粘性の生成物(S18)が得られ、これは、13C NMRによる分析後、カルボジイミドの完全な転化を示した。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素ブランケット、温度センサーおよび加熱フードを備えた500mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、94.21gのS1に係る縮合物(N値=11.3重量%、122.5g/当量−NH2、=769.1ミルモル)を充填し、105.79g(512.72ミリモル)のN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミドを加えた。連続して撹拌しながら、反応混合物を、90℃で6時間反応させ、その後、揮発性成分の全てを、ダイヤフラムポンプ真空下で、30分間にわたって蒸留して取り除いた。これにより、高温状態で非常に粘性の透明の生成物が得られ、これは、13C NMRによる分析後、カルボジイミドの完全な転化を示した。室温に冷却した後、生成物が固化して、透明の塊が形成されたが、これは、可逆的に溶融可能であった。
250mlの一つ口フラスコに、39.3g(288ミリモル/DC3H6Cl)のクロロプロピルジクロロメチルシラン加水分解縮合物、64g(863ミリモル/D)のデカメチルシクロペンタシロキサンおよび46.7g(288ミリモル/MM)のヘキサメチルジシロキサンを充填した。磁気撹拌しながら、0.15gのトリフルオロメタンスルホン酸を加え、バッチを一晩撹拌した。翌日、90℃で4時間、ロータリーエバポレータで、平衡化を完成させ、その後、8gの炭酸水素ナトリウムの添加によって、酸を不活性化した。ひだ付きろ紙におけるろ過により、158gの無色透明の液体が得られた。29Si NMR分光法による分析により、構造[MD3DC3H6ClM]を確認した。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサーおよび加熱フードを備えた250mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、80g(153ミリモル/DC3H6Cl)のS20を充填し、この初期充填物を100℃まで加熱した。次に、53g(460ミリモル)のテトラメチルグアニジンを、1時間かけて滴下漏斗を介して計り入れ、混合物を130℃でさらに8時間保持した。反応の終了後、沈殿したテトラメチルグアニジン塩酸塩をろ過して取り除き、生成物を、6ミリバールおよび130℃で1時間、油ポンプ真空下で蒸留した。さらなるろ過により、55gの透明の生成物が得られた。29Siおよび13C NMR分析により、構造を確認した。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサー、滴下漏斗および加熱フードを備えた250mlの複数口フラスコに、不活性条件下で、Ntot.=11.5重量%の窒素値および807mPasの粘度(Brookfield)を有する、35g(300ミリモル/−NH2)のS1に係る縮合物、および66.58g(900ミリモル/D)のオクタメチルシクロテトラシロキサンを充填し、48.5g(300ミリモル/MM)のヘキサメチルジシロキサンおよび60mgの水酸化テトラメチルアンモニウム*五水和物(TMAH*5H2O)を加えた。反応混合物を、90℃で6時間加熱し、次に、触媒を破壊するために、130℃で3時間、ロータリーエバポレータで加熱した。触媒の破壊が終了したとき、溶媒をロータリーエバポレータで除去し、100℃および1ミリバール未満で1時間、ロータリーエバポレータで徹底的な蒸留を行った。最後に、わずかに濁った生成物を、ひだ付きろ紙に通してろ過したところ、無色透明の生成物が得られ、これは、29Si NMRにより、M(DDC3H6NH2)7.4Mの適切な構造を有していた。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサーおよび加熱フードを備えた100mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、50g(135ミリモル/−NH2)の上で調製された直鎖状アミノシロキサン(S22)(Ntheor.=3.787%)を充填し、この初期充填物を、26.5g(128ミリモル)のN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミドと混合した。得られた反応混合物を、90℃で6時間反応させたところ、無色のわずかに濁った生成物が得られた。13C NMR分光法による分析により、カルボジイミドの完全な転化が示された。その後、29Si NMR分光法により、N=5.6のシロキサン鎖長が判明し、これは、M(DDC3H6GUA)3.6Mの構造を示している。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサーおよび加熱フードを備えた250mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、Ntot.=11.5重量%の窒素値および807mPasの粘度(Brookfield)を有する、90gのS1に係る縮合物を充填し、60gのヘキサメチルジシロキサンを加えた。次に、撹拌しながら、反応混合物を、0.08g(=0.05重量%)の水酸化テトラメチルアンモニウムと混合し、90℃まで加熱した。1時間の反応時間の後、濁った相および無色の相の2相の反応混合物は、均一で透明になった。反応時間の終了後、150℃および1ミリバールで3時間、ロータリーエバポレータで触媒を破壊した。揮発性成分の画分が20重量%であることが分かった。最終生成物の29Si NMR分析により、M−[D(CH2)3NH2]3.5−Mの構造を確認し、Ntot=8.7重量%の窒素値が見られた。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサーおよび加熱フードを備えた250mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、104.05g(646ミリモル/−NH2)の上記のS24−調製された直鎖状アミノシロキサン(Ntheor.=8.7%)を充填し、126.8g(614ミリモル)のN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミドを加えた。得られた反応混合物を、90℃で6時間反応させたところ、高温状態で無色の、わずかに黄色がかった生成物が得られ、これは、冷却すると固体になったが、可逆的に溶融可能であった。13C NMR分光法による分析により、カルボジイミドの完全な転化が示された。さらに、29Si NMR分光法により、N=5.5のシロキサン鎖長が判明し、これは、M(DC3H6GUA)3.5Mの構造を示唆している。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサーおよび加熱フードを備えた100mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、Ntheor.=8.5重量%の窒素値を有する、S24と類似の48.19g(299ミリモル/−NH2)の直鎖状アミノシロキサンを充填し、30.8g(149ミリモル)のN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミドを加えた。このように得られた反応混合物を、90℃で6時間反応させたところ、無色透明の生成物が得られた。13C NMR分光法による分析により、カルボジイミドの完全な転化が示された。さらに、29Si NMR分光法により、N=5.6のシロキサン鎖長が判明し、これは、M(DC3H6NH2)〜1.8(DC3H6−GUA)〜1.8Mの構造を示唆している。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサーおよび加熱フードを備えた100mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、S24と同様に上で調製された37.7g(215ミリモル/−NH2)の直鎖状アミノシロキサン(N=8.7重量%)を充填し、42.2g(204ミリモル)のN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミドを加えた。このように得られた反応混合物を、90℃で8時間反応させたところ、わずかに黄色がかった透明で粘性の生成物が得られた。13C NMR分光法による分析により、カルボジイミドの完全な転化が示された。さらに、29Si NMR分光法により、N=4.7のシロキサン鎖長が判明し、これは、M(DDC3H6GUA)2.7Mの構造を示唆している。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素ブランケット、温度センサーおよび加熱フードを備えた250mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、プロピル基およびアミノプロピル基を有し、ヒドロキシ末端である、102.08g(232.24ミリモル−NH2)の直鎖状シロキサン縮合物(Nprim.=3.64重量%、Mw=約730g/モル)を充填し、47.92g(232.24ミリモル)のN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミドを加えた。連続して撹拌しながら、反応混合物を、90℃で6時間反応させ、その後、揮発性成分の全てを、ダイヤフラムポンプ真空下で、30分間にわたって蒸留して取り除いた。これにより、透明の粘性の生成物が得られ、これは、13C NMRによる分析により、カルボジイミドの完全な転化を示した。
KPG撹拌器、還流凝縮器、窒素入口、温度センサー、滴下漏斗および加熱フードを備えた2000mlの複数口フラスコに、不活性条件下で、756.3gの環状水素シロキサン(0.1332重量%、756.3g/当量のSiHに相当する)を充填し、4.43gの炭酸ナトリウムを加え、混合物を、130℃の反応温度まで加熱した。反応温度に達する直前に、48gのジ−μ−クロロジクロロビス(シクロヘキセン)二白金(II)触媒を加え、次に、反応温度が145℃を超えないように、何回かに分けて、885.25gのN−エチルメタアリルアミン(NEMALA)を、滴下漏斗を介して加えた。反応を、130℃で7時間にわたって、SiH転化率が99%を超えるまで行い、この反応を、ガスの容積測定による測定によって1時間ごとに監視した。得られた反応混合物を室温に冷却し、一晩ろ過したところ、881.50g(理論値885.25g)が得られた。130℃および1ミリバール未満における油ポンプ真空下でのその後の複数時間の蒸留により、403.5g(理論値406.24g)の生成物が得られ、液体窒素で冷却しながら、474g(理論値478.96g)の揮発性化合物を凝縮した。アミノ官能性環状シロキサンが、透明のわずかに黄色がかった液体として得られた。1H、13Cおよび29Si NMRによる分析により、目的とする構造を確認した。
KPG撹拌器、真空アタッチメント付きの蒸留ブリッジ、窒素ブランケット、温度センサーおよび加熱フードを備えた500mlの四つ口フラスコに、不活性条件下で、前の段階S29からの203.12g(500mミリモル/−NH−)のアミノ官能性シロキサン、および59.95g(475ミリモル)のN,N−ジイソプロピルカルボジイミドを充填し、この混合物を、90℃で10時間反応させた。反応時間の終了後、揮発性成分の全てを、ダイヤフラムポンプ真空下で、100℃および20ミリバールで、さらに1時間にわたって蒸留して取り除いた。29Siおよび13C NMRによる分析により、透明のわずかに黄色がかった生成物の目的とする構造を確認した。
以下の組成物において、「部」の単位の量データは、任意の単位の質量部を基準にしており、合計して100にならない。
アルコキシシリル基を有する25.9部のポリマーを、18.1〜18.6部のフタル酸ジイソウンデシル、50.5部の沈降炭酸カルシウム(Socal(登録商標)U1S2,Solvay)および0.5部の二酸化チタン顔料(Kronos(登録商標)2310,Kronos)と混合し、この混合物を、Speedmixer(Speedmixer(登録商標)FVS 600,Hausschild)(2300rpm、4分間)を用いて均質化した。この後、混合物を約30℃に冷却し、1.4部の接着促進剤(Dynasylan(登録商標)AMMO,Evonik)、1.1部の乾燥剤(Dynasylan(登録商標)VTMO,Evonik)、1.5部の酸化防止剤/安定剤混合物(Irganox(登録商標)1135:Tinuvin(登録商標)1130:Tinuvin(登録商標)292=1:2:2の比率)および0.5〜2.0部の硬化触媒を加えた。混合物を、Speedmixer(2300rpm、1分間)を用いて再度均質化した。
アルコキシシリル基を有する25.9部のポリマーを、20.1部のフタル酸ジイソウンデシル、50.5部の沈降炭酸カルシウム(Socal(登録商標)U1S2,Solvay)および0.5部の二酸化チタン(Kronos(登録商標)2310,Kronos)と混合し、この混合物を、Speedmixer(Speedmixer(登録商標)FVS 600,Hausschild)(2300rpm、4分間)を用いて均質化した。この後、混合物を約30℃に冷却し、1.4部の接着促進剤(Dynasylan(登録商標)AMMO,Evonik)、1.1部の乾燥剤(Dynasylan(登録商標)VTMO,Evonik)、および0.5部の硬化触媒を加えた。混合物を、Speedmixer(2300rpm、1分間)を用いて再度均質化した。
アルコキシシリル基を有する25.9部のポリマーを、17.1〜18.1部の可塑剤(フタル酸ジイソウンデシル)および充填剤としての50.5部の沈降炭酸カルシウム(Socal(登録商標)U1S2,Solvay)と混合し、この混合物を、Speedmixer(Speedmixer(登録商標)FVS 600,Hausschild)(2300rpm、4分間)を用いて均質化した。この後、混合物を約30℃に冷却し、1.4部の接着促進剤(Dynasylan(登録商標)AMMO,Evonik)、1.1部の乾燥剤(Dynasylan(登録商標)VTMO,Evonik)、1.5部の酸化防止剤/安定剤混合物(Irganox(登録商標)1135:Tinuvin(登録商標)1130:Tinuvin(登録商標)292=1:2:2の比率)および0.5〜2.0部の硬化触媒を加えた。混合物を、Speedmixer(2300rpm、1分間)を用いて再度均質化した。
アルコキシシリル基を有する36.1部のアルコキシ化生成物を、11.0部のフタル酸ジイソウンデシル、44.8部の沈降炭酸カルシウム(Socal(登録商標)U1S2,Solvay)、3.5重量%のシリカ(Aerosil(登録商標)R 974,Evonik)および0.4部の二酸化チタン(Kronos(登録商標)2310,Kronos)と混合し、この混合物を、Speedmixer(Speedmixer(登録商標)FVS 600,Hausschild)(2300rpm、4分間)を用いて均質化した。この後、混合物を約30℃に冷却し、1.7部の接着促進剤(Dynasylan(登録商標)1146,Evonik)、1.5部の乾燥剤(Dynasylan(登録商標)VTMO,Evonik)、0.5部のIrganox(登録商標)1135および0.5部の硬化触媒を加えた。混合物を、Speedmixer(2300rpm、1分間)を用いて再度均質化した。
アルコキシシリル基を有する36.8部のポリマーを、44.2部の沈降炭酸カルシウム(Socal(登録商標)U1S2,Solvay)、11部のレオロジー添加剤(Vestinol 9(DINP),Evonik)、0.4部の二酸化チタン(Kronos(登録商標)2310,Kronos)および3.5部のレオロジー添加剤(Aerosil(登録商標)R202)と混合し、この混合物を、Speedmixer(Speedmixer(登録商標)FVS 600,Hausschild)(2300rpm、4分間)を用いて均質化した。この後、混合物を約30℃に冷却し、1.0部の乾燥剤(Dynasylan(登録商標)VTMO,Evonik)、1.7部の接着促進剤(Dynasylan(登録商標)AMMO,Evonik)、0.5部の安定剤(Irganox(登録商標)1135,BASF)および0.5〜2.0部の硬化触媒を加えた。混合物を、Speedmixer(2300rpm、1分間)を用いて再度均質化した。
完成した配合物の全てを、PEカートリッジに移し、適用前に、室温で少なくとも24時間貯蔵した。
配合物を、PE表面に2mmの塗膜厚でナイフ塗布した。塗膜を、23℃および50%の相対湿度で、7日間貯蔵した。次に、切断器およびトグルプレスを用いて、S2ダンベル状試験片を、塗膜から切り取った。このように形成したダンベル状試験片を、試験のために万能試験機(島津製)中に固定し、試験片が一定速度(200mm/分)で伸張したとき、破断応力および破断点伸びを測定した。DIN 53504に準拠して、この測定を行った。
調製した配合物を用いて、重なった結合を形成した。これらの結合のために、2つのステンレス鋼基材(V2A,1.4301)を使用した。重なった結合の領域は、500mm2になった。結合を、23℃および50%の相対湿度で硬化した。21日後、結合を、万能試験機(島津製)中に固定し、結合が破損するまで一定速度(10mm/分)で、接着結合に力を加えた。DIN EN 1465に準拠して、この測定を行った。
方法1:接着剤またはシーラントのビーズを、PE表面に適用した(高さ:10mm、幅:20mm)。23℃および50%の相対湿度で24時間貯蔵した後、ビーズから一部を切り取り、はさみ尺を用いて、硬化された塗膜の厚さを測定する。
欧州特許第2 415 797号(米国特許出願公開第2012/0029090号)にあるような調製および以下の配合にしたがった欧州特許第2 093 244号(米国特許出願公開第2010/004910号)によるアルコキシ化:
欧州特許第2 093 244号に開示されている方法による、DMC触媒によるアルコキシシリル基を有するアルコキシ化生成物の調製。最終生成物のエポキシド酸素含量を、水酸化ナトリウム水溶液を用いた逆滴定法の原理に基づいて、濃HClの存在下で測定した。5リットルのオートクレーブに、窒素下で、1412gのポリプロピレングリコール(平均モル質量8000g/モル)および0.38gの亜鉛ヘキサシアノコバルテート−DMC触媒を充填し、この初期充填物を、撹拌しながら130℃まで加熱する。存在する揮発性成分の蒸留除去を行うために、反応器を、30ミリバールの内圧になるまで排気する。DMC触媒を活性化するために、少量のプロピレンオキシドを加え、15分後に反応が開始した後、さらに、706gのプロピレンオキシドを、冷却しながら、50分以内に、130℃で供給する。続いて、同時に、123gの3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン(DYNASYLAN(登録商標)GLYEO)および760gのプロピレンオキシドを、100℃で1.5時間かけて、冷却しながら、連続して計量する。その後の100℃で90分間の反応の後、脱気段階が続く。完成したアルコキシ化生成物を、80℃未満に冷却し、反応器から排出する。
TP−1と同じであるが、以下の変更を含む:出発アルコールは、2000g/モルの平均モル質量Mnを有し、これを、同じ反応器中で同じ量で使用した。触媒活性化の後、8000g/モルのモル質量増加まで130℃で、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの等モル混合物の計量添加、続いて、5モル%の3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン(DYNASYLAN(登録商標)GLYEO)を含有するプロピレンオキシドの計量添加を行った。ポリエーテルは、15000g/モルの平均モル質量を有し、平均して、4つのトリアルコキシシリル単位を有していた。その後、80℃で60ppmのジオクチルスズジラウレートを加えながら、ポリエーテルを、(理論的官能性に基づいておよびポリエーテルの上に示される計量の量に基づいて)等モル量のイソホロンジイソシアネートと反応させた。30分後、モノヒドロキシ官能性ポリエーテル(ブタノールから出発して調製されたPPG、Mn400g/モル)の添加によって、反応を停止した。混合物を、80℃でさらに1時間撹拌した。
R12 基
RA 基
RB 基
S1 縮合物
S3 エポキシド
S4 合成生成物
S6 エポキシド
S7 段階
S9 環状アミノプロピルシロキサン
Z1 組成物
Z2 組成物
Z3 組成物
Z4 組成物
Z5 組成物
Claims (16)
- グアニジン基を有し、半有機ケイ素基を含有する式(I)
MaMG bDcDG dTeQf (I)
(式中
a=0〜10であり、
b=0〜10であり、
c=0〜350であり、
d=0〜50であり、
e=0〜50であり、
f=0〜10であり、
前記指数bおよびdの合計が、1以上〜20であり、
ただし、前記指数aが2であると同時に、前記指数b、c、eおよびfの合計が0である場合、前記指数dは1以外であるか、
または、前記指数a、c、d、eおよびfの合計が0である場合、指数bは、1超であり、
M=[R3SiO1/2]であり、
MG=[RGR2SiO1/2]であり、
D=[R2SiO2/2]であり、
DG=[RG 2RSiO2/2]であり、
T=[RSiO3/2]であり、
Q=[SiO4/2]であり、
Rは、互いに独立して、同一であるかまたは異なり、そしてORa基および/または直鎖状または分枝鎖状の、飽和または一価不飽和もしくは多価不飽和炭化水素基であり、前記炭化水素基は、ヘテロ原子によって介在されていてもよく、および/またはヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基またはアリール基で1回以上置換されていてもよく、好ましくは、アミノ基で置換され、
Raは、同一であるかまたは異なり、そして水素および/または1〜12個の炭素原子を有するアルキル基であり、
RGは、グアニジン基を含有する、式(IIa)、(IIb)または(IIc)の基、それらの互変異性体および/または塩であり、
R3は、二価基であり、前記二価基は、互いに独立して、1〜50個の炭素原子を含有する、同一であるかまたは異なる、直鎖状または分枝鎖状の炭化水素基であり、酸素、窒素、または硫黄であるのが好ましいヘテロ原子によって介在されていてもよく、および/またはヒドロキシル基またはアミノ基で1回以上置換されていてもよく、
R11、R12、R21、R22およびR31は、互いに独立して、同一であるかまたは異なり、そして水素、1〜15個の炭素原子を含有する直鎖状または分枝鎖状または環状の炭化水素基であり、前記炭化水素基は、1個または2個のヘテロ原子を含有することも可能であり、好ましいヘテロ原子は、窒素、酸素およびケイ素である)の化合物。 - 前記指数a、c、d、eおよびfの合計が0である場合、前記指数bは、2超であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
- 式(I)中、前記指数a、b、eおよびfが、0の値をとり、その場合、前記指数c+dの合計が、3〜8であることを特徴とする、請求項1または2に記載の化合物。
- 前記指数dが、1〜4、好ましくは、1超〜4未満であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物。
- アルコキシシリル基を含有する化合物を硬化するための、請求項1〜4のいずれか一項に記載の、グアニジン基を有し、半有機ケイ素基を含有する化合物の使用。
- アルコキシシリル基を含有する前記化合物が、式(III)
P(SiXwY(3−w))p (III)
(式中、
Pは、任意の所望のポリマーであってもよく、
Xは、1〜8個の炭素原子を有するアルコキシ基であり、
Yは、アルキル基であり、
wは、1〜3の指数であり、
pは、1〜100である)
のポリマーであることを特徴とする、請求項5に記載の使用。 - グアニジン基を有し、半有機ケイ素基を含有する少なくとも1つの化合物である成分(a)と、アルコキシシリル基を含有する少なくとも1つの化合物である成分(b)とを含む組成物。
- 成分(a)の前記化合物が、グアニジン基を有するシランおよび/またはシロキサンであり、成分(b)の前記化合物が、アルコキシシリル基を含有するポリマーであることを特徴とする、請求項7に記載の組成物。
- 成分(a)の前記シロキサンが、グアニジン基を有し、半有機ケイ素基を含有する式(I)の化合物であり、成分(b)のアルコキシシリル基を含有する前記ポリマーが、アルコキシシリル基を含有する式(III)のポリマーであることを特徴とする、請求項7または8に記載の組成物。
- アルコキシシリル基を含有する式(III)の前記ポリマーが、オキシプロピレン単位を含むことを特徴とする、請求項7〜9のいずれか一項に記載の組成物。
- さらなる添加剤ならびに前記成分(a)および前記成分(b)を含むことを特徴とする、請求項8〜10のいずれか一項に記載の組成物。
- アルコキシシリル基を含有する化合物を硬化して、Si−O−Si結合を形成するための方法であって、グアニジン基を有し、半有機ケイ素基を含有する少なくとも1つの化合物が使用されることを特徴とする方法。
- アルコキシシリル基を含有する化合物の前記硬化が、室温で行われることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- 前記硬化のために、金属触媒が加えられないことを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 接着剤およびシーラントとしての、請求項7〜11のいずれか一項に記載の組成物の使用。
- コーティング材料としての、請求項7〜11のいずれか一項に記載の組成物の使用。
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