JP2015515503A - オルガニルオキシシラン末端を有する重合体を基剤とする組成物 - Google Patents

オルガニルオキシシラン末端を有する重合体を基剤とする組成物 Download PDF

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Abstract

オルガニルオキシシラン末端を有する重合体を基剤とする組成物本発明は、(A)式Y−[(CR12)b−SiRa(OR2)3−a]x(I)の、ラジカル及びインデックスが請求項1に記載する意味を有するシランで架橋した重合体、及び(B)高度に分散したケイ酸を、シランで架橋した重合体(A)の平均モル質量Mn(数平均)が少なくとも8000g/molであり、組成物(M)が、高度に分散したケイ酸を、組成物(M)の総重量に対して16〜50重量%の量で含む、組成物に関する。本発明は、さらにそのような組成物の製造方法及びその、接着剤及びシーラントとしての、特に基材を接着するための使用に関する。

Description

発明の背景
本発明は、シラン架橋性プレポリマーを基剤とする組成物、その製造方法及びそれらの接着剤及びシーラント材料、特に基材の接着剤結合用としての使用に関する。
反応性アルコキシシリル基を有する重合体系は良く知られている。水及び/又は大気中の湿分との接触により、これらのアルコキシシラン末端を有する重合体は、アルコキシ基を離脱することにより、室温でも、相互に縮合することができる。そのような材料の最も重要な用途の一つは、接着剤、特に弾性である接着剤系の製造である。
アルコキシシラン−架橋性重合体を基剤とする接着剤は、それらの硬化状態で、幾つかの基材に対する良好な接着特性だけではなく、破断点における引張強度を高い弾性と組み合わせているので、非常に良好な機械的特性も示す。数多くの他の接着剤及びシーラント技術に対するシラン−架橋系のさらなる決定的な優位性(例えば、イソシアナート−架橋系に対する)は、プレポリマーが、毒性学的に注意する必要が無いという事実である。
大気中の湿分と接触した時に硬化する一成分系(1K系)が好まれる、多くの用途がある。一成分系の決定的な優位性は、特に、ここでは使用者が接着剤の様々な成分を混合する必要が無いので、非常に簡単に使用できることである。作業/時間を節約し、配合誤差を安全に予防できることに加えて、一成分系は、多成分系の2成分を混合した後の場合におけるように、接着剤/シーラント材料を、通常、かなり厳しい時間の枠内で処理する必要が無い。
これらの系の欠点は、先行技術に代表されているように、対応するMS又はSPUR重合体の、湿分に対する反応性が特に低いことであり、このために攻撃的な触媒が必要である。従って、対応する混合物は、典型的には、かなりの量の毒性学的に注意を要するスズ触媒を含む。
いわゆるα−シラン末端を有するプレポリマーの使用が有利であるが、これは、メチレンスペーサーで隣接するウレタン単位に付加する、反応性アルコキシシリル基を有するためである。この区分の化合物は反応性が高く、空気との接触により高い硬化速度を与えるのに、スズ触媒も強酸又は強塩基も必要としない。市販のα−シラン末端を有するプレポリマーは、Wacker Chemie AGから市販のGENIOSIL(商標)STP−E10又は−E30である。
しかし、最も一般的に使用されるシラン−架橋系は、典型的には1〜4MPaのオーダーにある中程度の引張強度を達成するが、引張強度>5MPaを達成するのは、できるにしても、非常に困難なので、不利である。実際、そのような高い引張強度は、数多くの用途で、例えば多くの構造的接着剤、DIY又は家庭用改良剤用途向けの高性能接着剤、又は他の風防ガラスの接着剤結合で必要である。しかし、高レベルの引張強度と同様に、問題とする接着剤は、高い弾性、即ち破断点伸び>100%も示すべきである。
シラン−架橋系の引張強度を高める方法の一つは、国際公開第05/000931号パンフレットに記載された短鎖ジオールをシラン−架橋性ポリウレタンに配合することである。しかし、この処置でも、系に中程度の引張強度を与えるだけである。
引張強度>5MPaを達成するための幾つかの可能な方法の一つは、例えば国際公開第02/090411号パンフレットに記載されているように、充填剤としてカーボンブラックを使用することである。しかし、カーボンブラックの使用には、黒色の接着剤しか得られないという大きな欠点がある。これは、非常に数少ない接着剤用途における特別な使用者にしか受け入れられない。さらに、国際公開第02/090411号パンフレットに記載されているカーボンブラック含有処方でも、引張強度>6.5MPaを達成することはできない。
シラン−架橋系で非常に高い引張強度を達成するためのさらなる可能な方法の一つは、国際公開第2011/026658号パンフレットに記載されている。ここでは、高引張強度は、モル質量<1000g/molを有する極端な短鎖ポリオールを基剤とするシラン末端を有するポリウレタンの使用により達成される。この結果の一つは、得られたシラン−架橋性重合体が、水素結合が可能な非常に高い密度のウレタン及び/又は尿素単位のみならず、対応する多数の架橋性シラン末端基も有することである。しかし、この種の系は、必然的に、3つの系に固有の欠点を有する。第一に、高濃度のシラン−架橋性基を有するプレポリマーの製造が、対応して大量のシランを必要とすることである。これらは、一般的に最もコストのかかるプレポリマー成分であり、対応して、これらの製品の原料コストの増加を引き起こす。第二に、高い引張強度を達成するには、高濃度のウレタン及び/又は尿素基が同様に必要であり、非常に高いプレポリマー粘度につながる。従って、これらのプレポリマーを、即処方された接着剤に配合し、比較的高粘度の最終製品で作業することも、同様に困難である。最後に、対応する重合体の鎖長が短く、架橋密度が高いために、堅いが、破断点伸びが50%よりはるかに低い、非常に非弾性的な材料をもたらす。
これらの特性に関する欠点に加えて、国際公開第2011/026658号パンフレットに記載されている種類の重合体は、さらに、あるにしても、非常に限られた程度にしか市販されていないという欠点がある。
シラン−架橋系で非常に高い引張強度を達成する第三の可能な方法が欧州特許出願公開第1957553A号に記載されている。そこに記載されている接着剤処方物は、特殊な、平均鎖長約7000g/molのシラン末端を有するポリウレタン、BET表面積が低い焼成シリカ及び単量体状シランを含み、焼成シリカが7〜20重量%の量で使用され、単量体状シランが>10重量%の量で使用されている。
しかし、対応する接着剤の比較的低い破断点伸びも、ここでは欠点である。さらに、欧州特許出願公開第1957553A号に記載されている系には、市販されていない種類のシラン−架橋性重合体にのみ依存しているという欠点がある。
本発明は、
(A)下記式で表されるシラン−架橋性重合体:
Y−[(CR −SiR(OR3−a (I)
(式中、
Yは、窒素、酸素、硫黄又は炭素を経由して付加されたx−原子価の(x-valent)重合体残基を表し、
Rは、一価の置換されていてもよいヒドロカルビルラジカルを表し、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよく、
は、水素原子又は一価の置換されていてもよいヒドロカルビルラジカルを表し、窒素、リン、酸素、硫黄又はカルボニル基を経由して炭素原子に付加されていてもよく、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよく、
は、水素原子又は一価の置換されていてもよいヒドロカルビルラジカルを表し、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよく、
xは、1〜10、好ましくは1、2又は3、より好ましくは2または3、最も好ましくは2の整数を表し、
aは、0、1又は2、好ましくは0または1を表し、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよく、及び
bは、1〜10、好ましくは1、3又は4、より好ましくは1または3、特に1の整数を表し、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよい)及び
(B)微粉シリカ(finely divided silica)
を含んでなる組成物(M)を提供するが、ただし、シラン−架橋性重合体(A)の平均モル質量M(数平均)が少なくとも8000g/molであり、組成物(M)は、微粉シリカを、組成物(M)の総重量に対して、16〜50重量%の量で含んでなる。
数平均モル質量Mは、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)を使用し、ポリスチレン標準に対して、THF中、60℃で、流量1.2ml/min及びRI(屈折率検出器)で、Waters Corp. USAから入手したStyragel HR3−HR4−HR5−HR5カラムセットで、注入量100μlで測定した。
本発明は、本発明の処方物が、高弾性、即ち破断点伸び>100%を達成するのに必要な長鎖の、従って対応する高分子量の、シラン−架橋性重合体を使用することができ、非常に穏やかな引張強度、即ち5MPa未満の引張強度に自動的に導くことが無い、という驚くべき発見に基づいている。従って、本発明の系により、高い引張強度を、高い弾性率と組み合わせた接着剤を開発することができる。
ラジカルRの例は、アルキルラジカル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、1−n−ブチル、2−n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチルラジカル、ヘキシルラジカル、例えばn−ヘキシル、ヘプチルラジカル、例えばn−ヘプチル、オクチルラジカル、例えばn−オクチル、イソオクチル及び2,2,4−トリメチルペンチル、ノニルラジカル、例えばn−ノニル、デシルラジカル、例えばn−デシル、ドデシルラジカル、例えばn−ドデシル、オクタデシルラジカル、例えばn−オクタデシル、シクロアルキルラジカル、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル及びメチルシクロヘキシル、アルケニルラジカル、例えばビニル、1−プロペニル及び2−プロペニル、アリールラジカル、例えばフェニル、ナフチル、アントリル及びフェナントリル、アルカリールラジカル、例えばo−、m−、p−トリル、キシリルラジカル及びエチルフェニルラジカル、アラルキルラジカル、例えばベンジル、α−フェニルエチル及びβ−フェニルエチルである。
置換されたラジカルRの例は、ハロアルキルラジカル、例えば3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル、2,2,2,2’,2’,2’−ヘキサフルオロイソプロピル及びヘプタフルオロイソプロピル、及びハロアリールラジカル、例えばo−、m−及びp−クロロフェニルである。
Rラジカルは、好ましくは一価の、1〜6個の炭素原子を有し、ハロゲン原子で置換されていてもよいヒドロカルビルラジカル、より好ましくは1又は2個の炭素原子を有するアルキルラジカル、特にメチルを表す。
ラジカルの例は、水素原子、Rに関して挙げたラジカル、及び置換されていてもよい、窒素、リン、酸素、硫黄、炭素又はカルボニル基を経由して炭素原子に付加した、ヒドロカルビルラジカルである。
ラジカルは、好ましくは水素原子及び1〜20個の炭素原子を有するヒドロカルビル基、特に水素原子を表す。
ラジカルの例は、水素原子又はRラジカルに関して挙げた例である。
ラジカルは、好ましくは水素原子又は1〜10個の炭素原子を有する、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキルラジカルであり、より好ましくは1〜4個の炭素原子を有するアルキルラジカル、特にメチル又はエチルである。
Yは、全ての重合体の残基を表し、本発明の目的には、主鎖中にある全ての結合の少なくとも50%、好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも90%が炭素−炭素、炭素−窒素又は炭素−酸素結合である。
Y重合体残基の例は、ポリエステル、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリアルキレン及びポリアクリラート残基である。
重合体残基Yは、好ましくは有機重合体残基を表し、その際、重合体鎖がポリオキシアルキレン、例えばポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシブチレン、ポリオキシテトラメチレン、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体及びポリオキシプロピレン−ポリオキシブチレン共重合体、炭化水素重合体、例えばポリイソブチレン及びポリイソブチレンとイソプレンの共重合体、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリラート、ポリメタクリラート、ビニル重合体及びポリカーボナートを含んでなり、その際、−[(CR −SiR(OR3−a]基(複数可)への付加は、好ましくは−O−C(=O)−NH−、−NH−C(=O)O−、−NH−C(=O)−NH−、−NR’−C(=O)−NH−、NH−C(=O)−NR’−、−NH−C(=O)−、−C(=O)−NH−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−、−O−C(=O)−O−、−S−C(=O)−NH−、−NH−C(=O)−S−、−C(=O)−S−、−S−C(=O)−、−S−C(=O)−S−、−C(=O)−、−S−、−O−、−NR’−を経由し、ここでR’は、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよく、Rに関して挙げた意味を有するか、又は−CH(COOR”)−CH−COOR”基を表し、式中、R”は、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよく、Rに関して挙げた意味を有する。
R’ラジカルは、好ましくは−CH(COOR”)−CH−COOR”基又は置換されていてもよい1〜20個の炭素原子を有するヒドロカルビルラジカル、より好ましくは1〜20個の炭素原子を有する直鎖状、分岐鎖状又は環状アルキル基、もしくはハロゲン原子により置換されていてもよい6〜20個の炭素原子を有するアリール基である。
R’ラジカルの例には、シクロヘキシル、シクロペンチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ペンチルラジカルの、ヘキシルラジカルの、又はヘプチルラジカルの各種立体異性体、及びフェニルも挙げられる。
R”ラジカルは、好ましくは1〜10個の炭素原子を有するアルキル基、より好ましくはメチル、エチル又はプロピルである。
記載するように付加した−[(CR −SiR(OR3−a]基は、成分(A)中に、重合体鎖の望ましいどの位置にでも、例えば内部に、及び/又は末端に、位置することができる。
重合体(A)は、公知の方法、例えば付加反応、例えばヒドロシリル化、Michael付加、Diels−Alder付加、又はイソシアナート官能性化合物とイソシアナート反応性基を有する化合物との間の反応により得られ、後者が好ましい。
式(I)におけるY残基は、ポリウレタン残基及びポリオキシアルキレン残基、特にポリオキシアルキレン残基を表すのが好ましい。
Yがポリウレタン残基を表す場合、好ましくは鎖の末端が−[(CR −SiR(OR3−a]基(複数可)に、−NH−C(=O)O−、−NH−C(=O)−NH−、−NR’−C(=O)−NH−、または−NH−C(=O)−NR’−を経由して、特に−O−C(=O)−NH−または−NH−C(=O)−NR’−を経由して付加したポリウレタン残基を表すが、全てのラジカル及びインデックスが上に記載した意味の一つを有する。ポリウレタン残基Yは、好ましくは直鎖状又は分岐鎖状ポリオキシアルキレン、特にポリプロピレングリコール、及びジ−又はポリイソシアナートから得られる。Y残基の平均モル質量Mは、好ましくは10000〜30000g/molの範囲内、より好ましくは11000〜20000g/molの範囲内である。対応する成分(A)の好適な製造方法及び成分(A)自体の例は、本願開示の一部を形成する欧州特許第1093482B1号(段落[0014]−[0023]、[0039]−[0055]及び例1及び比較例1)又は欧州特許第1641854B1号(段落[0014]−[0035]、例4及び6及び比較例1及び2)に記載されている。
Yがポリオキシアルキレン残基を表す場合、好ましくは直鎖状又は分岐鎖状のポリオキシアルキレン残基、より好ましくは鎖の末端が、好ましくは−[(CR −SiR(OR3−a]基(複数可)に、−O−C(=O)−NH−を経由して付加しているポリオキシアルキレン残基を表す。ポリオキシアルキレン残基Yの平均モル質量Mは、好ましくは10000〜30000g/molの範囲内、より好ましくは11000〜20000g/molの範囲内である。適切な成分(A)の好適な製造方法及び成分(A)自体の例は、本願開示の一部を形成する欧州特許第1535940B1号(段落[0005]−[0025]及び例1〜3及び比較例1〜4)又は欧州特許第1896523B1号(段落[0008]−[0047]に記載されている。
本発明の目的に使用する化合物(A)の末端基は、好ましくは一般式−NH−C(=O)−NR’−(CR −SiR(OR3−a(II)及び−O−C(=O)−NH−(CR −SiR(OR3−a(III)で表される化合物であり、該式中、ラジカル及びインデックスは、上に記載した意味のいずれかを有する。
本発明の目的に使用する化合物(A)で表される末端基は、より好ましくは式(III)で表される末端基である。
成分(A)は、好ましくはシラン末端を有するポリオキシアルキレン、より好ましくは式(III)の末端基の、Rが水素原子を表し、Rがメチルを表し、Rがメチル又はエチルを表し、bが1又は3を表し、aが0または1を表す、シラン末端を有するポリオキシプロピレンである。シラン末端を有するポリオキシアルキレンは、好ましくは末端基(III)に加えてポリエーテル単位だけを含む。本発明による重合体(A)の分子1個あたりの、式(III)の末端基の数は、好ましくは2または3、より好ましくは2である。
式(III)の末端基を有するシラン末端を有するポリオキシアルキレンの、異なった末端基を有するシラン末端を有するポリオキシアルキレンに対する、大きな利点は、一般的な、ヒドロキシル末端を有するポリオキシアルキレン及び式OCN−(CR −SiR(OR3−a(IV)(式中、全てのラジカル及びインデックスが上記のいずれかの意味を有する)のシランを経由する、製造が全く簡単なことである。これに関して決定的なことは、この反応が、存在する鎖末端を本質的に完全に停止させることであり、この方法を、他の方法、例えばα、ω−不飽和重合体のSiH官能性シランによるヒドロシリル化、とは著しく異なったものにしている。
この本質的に完全な停止により、驚くべきことに、重合体(A)を含んでなる組成物(M)は、末端基がいずれかの他の様式で、例えばヒドロシリル化を経由して合成された重合体より、明らかに優れた特性、特に明らかに優れた引張強度が得られる。
シラン末端を有する重合体(A)における式(III)の末端基で停止された鎖末端の比は、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、特に少なくとも95%である。好ましくは、成分(A)として使用するには、特に直鎖状ポリオキシプロピレンであり、その鎖は、式(III)の末端基で、少なくとも85%の程度に、より好ましくは少なくとも90%の程度に、特に少なくとも95%の程度に停止されている。
化合物(A)の平均分子量Mは、好ましくは少なくとも10000g/mol、より好ましくは少なくとも11000g/molで、好ましくは最大30000g/mol、より好ましくは最大24000g/mol、特に最大22000g/molである。
化合物(A)の粘度は、全て20℃で測定して、好ましくは少なくとも0.2Pas、より好ましくは少なくとも1Pas、さらに好ましくは少なくとも5Pasで、最大700Pas、より好ましくは最大100Pasである。
本発明の目的に使用する成分(A)は、式(I)の化合物のただ一種、並びに式(I)の化合物の異なった種類の混合物を含むことができる。実際、成分(A)は、式(I)の化合物だけを含むことができ、その際A残基に付加した全てのシリル基の90%強、好ましくは95%強、より好ましくは98%強が同一である。しかし、少なくとも部分的に式(I)の化合物を含んでなり、異なったシリル基がA残基に付加している、成分(A)を使用することもできる。最後に、成分(A)は、A残基に付加した少なくとも2つの異なった種類のシリル基を、全て含んでなる様々な式(I)の化合物の混合物も含むことができるが、ただし、どの一つのA残基に付加したシリル基も全て同一である。
成分(A)が、様々な種類の式(I)の化合物を含んでなる場合、式(II)又は(III)の、それぞれb=1、R=H、及びa=0または1である末端基を有する化合物(A1)のみならず、式(II)又は(III)の、それぞれb=3、R=H、及びa=0である末端基を有する化合物(A2)も含んでなる混合物が好ましく、(A1)と(A2)の重量比が0.1〜10、好ましくは0.2〜5である混合物が特に好ましい。
本発明の目的に使用する化合物(A)は、市販の製品であるか、又は一般的な化学的方法により得ることができる。市販化合物(A)の例は、Wacker Chemie AGから市販の製品GENIOSIL(商標)STP−E 10、STP−E 15、STP−E 30又はSTP−E 35である。
本発明の組成物(M)は化合物(A)を、全て組成物(M)の総重量に対して、好ましくは最大75重量%、より好ましくは最大65重量%、及び好ましくは少なくとも10重量%、より好ましくは少なくとも15重量%の濃度で含んでなる。
本発明の目的に使用する微粉シリカ(B)は、好ましくは焼成シリカを含んでなる。この場合、親水性のみならず、疎水性シリカも使用できる。
本発明の目的に使用するシリカ(B)のBET表面積は、好ましくは35〜400m/g、より好ましくは50〜200m/gである。
本発明の目的に使用するシリカ(B)の平均粒子径は、好ましくは1〜40μm、より好ましくは5〜25μmである。
成分(B)の例は、Wacker Chemie AG, D−Munichから市販の商品名HDK(商標)2000、HDK(商標)D 05又はHDK(商標)C 10で入手できる微粉焼成シリカである。
本発明の目的に使用するシリカ(B)は、市販製品であるか、又は一般的な化学的方法により得られる。
本発明の目的に使用するシリカ(B)は、含水量が好ましくは1重量%未満、より好ましくは0.5重量%未満である。
本発明の好ましい一実施態様では、微粉シリカ(B)は、本発明の組成物(M)中に、組成物(M)の総重量に対して、いずれも、少なくとも19重量%、より好ましくは少なくとも24重量%の濃度で存在する。微粉シリカ(B)は、本発明の組成物(M)中に、組成物(M)の総重量に対して、いずれも、好ましくは最大40重量%、より好ましくは最大35重量%の量で存在する。
本発明の組成物は、重合体(A)及び微粉シリカ(B)に加えて、さらに他の成分、例えば非反応性可塑剤(C)、塩基性窒素オルガノシリコン化合物(D)、さらなる充填剤(filler)(E)、シリコーン樹脂(F)、触媒(G)、密着促進剤(H)、水捕そく剤(water scavenger)(I)、添加剤(J)及び混合剤(K)を含むことができる。
本発明のさらなる好ましい実施態様では、本発明の組成物(M)は、組成物(M)中に少なくとも19重量%、より好ましくは少なくとも24重量%の量で存在する重合体(A)及びシリカ(B)に加えて、さらに少なくとも一種の非反応性可塑剤(C)を含んでなるが、全ての重量%は、特に組成物(M)の総重量に対する。
本発明の組成物(M)は、可塑剤(C)を、組成物(M)の総重量に対して、いずれも、好ましくは少なくとも5重量%、より好ましくは少なくとも10重量%の濃度で含んでなる。本発明の組成物(M)は、好ましくは可塑剤(C)を、全て組成物(M)の総重量に対して、最大50重量%の量で、より好ましくは最大40重量%の量で、特に最大30重量%含んでなる。
本発明のこの好ましい実施態様は、好ましいとして、及び特に好ましいとして挙げた量で可塑剤を加えることにより、硬化した組成物(M)の引張せん断強度に好ましい影響を及ぼし、予期したようには、好ましくない影響を及ぼさないという、極めて驚くべき発見に基づいている。
可塑剤(C)は、好ましくはフタル酸エステル、アジピン酸エステル、安息香酸エステル、グリコールエステル、飽和アルカンジオールのエステル、リン酸エステル、スルホン酸エステル、ポリエステル、ポリエーテル、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、パラフィン系炭化水素及び高分子量分岐鎖状炭化水素を含んでなる。
所望により本発明の目的に使用する可塑剤(C)の例は、フタル酸エステル、例えばジオクチルフタラート、ジイソオクチルフタラート及びジウンデシルフタラート、過水素化フタル酸エステル、例えばジイソノニル1,2−シクロヘキサンジカルボキシレート、オクチル1,2−シクロヘキサンジカルボキシレート、アジピン酸エステル、例えばジオクチルアジパート、安息香酸エステル、グリコールエステル、飽和アルカンジオールのエステル、例えば2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチラート及び2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチラート、リン酸エステル、スルホン酸エステル、ポリエステル、ポリエーテル、例えばポリエチレングリコール、ポリテトラヒドロフラン及びモル質量が好ましくは200〜22000g/molのポリプロピレングリコール、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、パラフィン系炭化水素、及び高分子量分岐鎖状炭化水素である。
可塑剤(C)は、好ましくはモル質量−又は重合体状可塑剤の場合、平均モル質量Mが200g/molを超える、より好ましくは500g/molを超える、特に900g/molを超える。好ましくは可塑剤(C)は、モル質量、又はモル質量M、が、最大20000g/mol未満、より好ましくは10000g/mol以下、特に8000g/mol以下である。
特に好ましくは可塑剤(C)が、ポリエーテル、特にポリエチレングリコール、ポリテトラヒドロフラン及びポリプロピレングリコール、最も好ましくはポリプロピレングリコールを含んでなる。好ましいポリエーテル(C)は、モル質量が好ましくは400〜22000g/mol、より好ましくは800〜12000g/mol、特に1000〜8000g/molである。
本発明の組成物(M)は、塩基性窒素オルガノシリコン化合物(D)を含んでいてもよい。好ましくは、成分(D)は、下記の単位を含んでなるオルガノシリコン化合物を含んでなる:
Si(OR (4−c−d−e)/2 (V)
(式中、
は、水素原子又は置換されていてもよいヒドロカルビルラジカルを表し、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよい、
Dは、一価の、SiC結合した、塩基性窒素を有するラジカルであり、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよい、
は、一価の、置換されていてもよい、SiC結合した塩基性窒素を含まない有機ラジカルであり、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよい、
cは、0、1、2、3又は4、好ましくは1を表し、
dは、0、1、2又は3、好ましくは1、2又は3、より好ましくは2又は3を表し、
eは、0、1、2又は3、好ましくは1または0を表すが、
ただし、c+d+eの総計は4以下であり、少なくとも一個のDラジカルが分子1個あたり存在する)。
本発明の目的に所望により使用するオルガノシリコン化合物(D)は、シラン、即ち式(V)のc+d+e=4の化合物のみならず、シロキサン、即ち式(V)のc+d+e≦3の化合物も含んでなるが、好ましくはシランを含んでなる。
置換されていてもよいヒドロカルビルラジカルRの例は、ラジカルRに関して挙げた例である。
ラジカルは、好ましくは水素原子及び1〜18個の炭素原子を有する、ハロゲン原子で置換されていてもよいヒドロカルビルラジカル、より好ましくは水素原子及び1〜10個の炭素原子を有するヒドロカルビルラジカル、特にメチル及びエチルである。
の例は、Rに関して挙げた例である。
は、好ましくは1〜18個の炭素原子を有する、ハロゲン原子で置換されていてもよいヒドロカルビルラジカル、より好ましくは1〜5個の炭素原子を有するヒドロカルビルラジカル、特にメチルを表す。
Dの例は、式HN(CH−、HN(CHNH(CH−、HN(CHNH(CHNH(CH−、HCNH(CH−、CNH(CH−、CNH(CH−、CNH(CH−、C11NH(CH−、C13NH(CH−、C15NH(CH−、HN(CH−、HN−CH−CH(CH3)−CH−、HN(CH−、シクロ−CNH(CH−、シクロ−C11NH(CH−、フェニル−NH(CH−、(CHN(CH−、(CN(CH−、(CNH(CH−、(CNH(CH−、(C11NH(CH−、(C13NH(CH−、(C15NH(CH−、HN(CH)−、HN(CHNH(CH)−、HN(CHNH(CHNH(CH)−、HCNH(CH)−、CNH(CH)−、CNH(CH)−、CNH(CH)−、C11NH(CH)−、C13NH(CH)−、C15NH(CH)−、シクロ−CNH(CH)−、シクロ−C11NH(CH)−、フェニル−NH(CH)−、(CHN(CH)−、(CN(CH)−、(CNH(CH)−、(CNH(CH)−、(C11NH(CH)−、(C13NH(CH)−、(C15NH(CH)−、(CHO)Si(CHNH(CH−、(CO)Si(CHNH(CH−、(CHO)(CH)Si(CHNH(CH−、及び(CO)(CH)Si(CHNH(CH−のラジカル、及び上記の第一級アミノ基と、第一級アミノ基に対して反応性であるエポキシ基又は二重結合を含んでなる化合物との反応生成物である。
ラジカルDは、好ましくはHN(CH−、HN(CHNH(CH−、及びシクロ−C11NH(CH−のラジカルを表す。
本発明の目的に所望により使用する式(V)シランの例は、HN(CH−Si(OCH、HN(CH−Si(OC、HN(CH−Si(OCHCH、HN(CH−Si(OCCH、HN(CHNH(CH−Si(OCH、HN(CHNH(CH−Si(OC、HN(CHNH(CH−Si(OCHCH、HN(CHNH(CH−Si(OCCH、HN(CHNH(CH−Si(OH)、HN(CHNH(CH−Si(OH)CH、HN(CHNH(CHNH(CH−Si(OCH、HN(CHNH(CHNH(CH−Si(OC、シクロ−C11NH(CH−Si(OCH、シクロ−C11NH(CH−Si(OC、シクロ−C11NH(CH−Si(OCHCH、シクロ−C11NH(CH−Si(OCCH、シクロ−C11NH(CH−Si(OH)、シクロ−C11NH(CH−Si(OH)CH、フェニル−NH(CH−Si(OCH、フェニル−NH(CH−Si(OC、フェニル−NH(CH−Si(OCHCH、フェニル−NH(CH−Si(OCCH、フェニル−NH(CH−Si(OH)、フェニル−NH(CH−Si(OH)CH、HN((CH−Si(OCH、HN((CH−Si(OC、HN((CH−Si(OCHCH、HN((CH−Si(OCCH、シクロ−C11NH(CH)−Si(OCH、シクロ−C11NH(CH)−Si(OC、シクロ−C11NH(CH)−Si(OCHCH、シクロ−C11NH(CH)−Si(OCCH、シクロ−C11NH(CH)−Si(OH)、シクロ−C11NH(CH)−Si(OH)CH、フェニル−NH(CH)−Si(OCH、フェニル−NH(CH)−Si(OC、フェニル−NH(CH)−Si(OCHCH、フェニル−NH(CH)−Si(OCCH、フェニル−NH(CH)−Si(OH)、およびフェニル−NH(CH)−Si(OH)CH及びそれらの部分的水解物であり、一方HN(CHNH(CH−Si(OCH、HN(CHNH(CH−Si(OC、HN(CHNH(CH−Si(OCHCH、シクロ−C11NH(CH−Si(OCH、シクロ−C11NH(CH−Si(OC、及びシクロ−C11NH(CH−Si(OCHCH及びそれらのそれぞれの水解物が好ましく、HN(CHNH(CH−Si(OCH、HN(CHNH(CH−Si(OCHCH、シクロ−C11NH(CH−Si(OCH、シクロ−C11NH(CH−Si(OCHCH及びそれらのそれぞれの部分的水解物も特に好ましい。
本発明の目的に所望により使用するオルガノシリコン化合物(D)は、本発明の組成物(M)における硬化触媒又は共触媒の機能も果たすことができる。
本発明の目的に所望により使用するオルガノシリコン化合物(D)は、さらに密着促進剤として、及び/又は水捕そく剤として作用することができる。
本発明の目的に所望により使用するオルガノシリコン化合物(D)は、市販の製品及び/又は一般的な化学的方法により得ることができる。
本発明の組成物(M)が成分(D)を含む場合、その量は、全て混合物(A)100重量部に対して、好ましくは0.01〜25重量部、より好ましくは0.1〜10重量部、特に0.5〜5重量部である。本発明の組成物(M)は、好ましくは成分(D)を含んでなる。
本発明の組成物(M)に所望により使用する充填剤(E)は、成分(B)以外の、以前から公知の、どのような望ましい充填剤でも含むことができる。
充填剤(E)の例は、非補強性充填剤、即ちBET表面積が好ましくは50m/gまでである充填剤、例えば石英、けいそう土、ケイ酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、タルク、カオリン、ゼオライト、金属酸化物粉体、例えばアルミニウム、チタン、鉄又は亜鉛の酸化物又は混合酸化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、セッコウ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ガラス粉体及びプラスチック粉体、例えばポリアクリロニトリル粉体、補強性充填剤、即ちBET表面積が50m/gを超える充填剤、例えば沈殿チョーク、カーボンブラック、例えばファーネスブラック及びアセチレンブラック及び大きなBET表面積のケイ素−アルミニウム混合酸化物、三水酸化アルミニウム、中空ビーズの形態にある充填剤、例えばセラミックマイクロビーズ、例えば3M Deutschland GmbH in D−Neussから市販の商品名Zeeospheres(商品名)で入手可能なビーズ、弾性重合体状ビーズ、例えばAKZO NOBEL, Expancel in Sundsvall, Swedenから商品名EXPANCEL(商標)で市販のビーズ、又はガラスビーズ、繊維状充填剤、例えばアスベスト及び重合体状繊維である。上に挙げた充填剤は、疎水性付与した状態、例えばオルガノシラン/オルガノシロキサン又はステアリン酸で処理、もしくはエーテル化により、ヒドロキシル基をアルコキシ基に処理することもできる。
本発明の組成物(M)が充填剤(E)を含んでなる場合、炭酸カルシウム、タルク及び三水酸化アルミニウムが好ましい。
所望により使用する充填剤(E)は、含水量が好ましくは1重量%未満、より好ましくは0.5重量%未満である。
本発明の組成物(M)が充填剤(E)を含んでなる場合、その量は、全て成分(A)100重量部に対して、好ましくは10〜1000重量部、より好ましくは50〜500重量部、特に70〜200重量部である。好ましくは、本発明の組成物(M)は、充填剤を含まない。
本発明の組成物(M)は、好ましくは実質的に透明である。
本発明の組成物(M)に所望により使用するシリコーン樹脂(F)は、好ましくは成分(A)及び(D)の他に、下記式の単位を含んでなる化合物を含んでなる:
(RO)SiO(4−f−g)/2(VI)
(式中、
は、水素原子、一価の、SiC結合した、置換されていてもよいヒドロカルビルラジカルを表し、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよく、
は、水素原子又は一価の、置換されていてもよいヒドロカルビルラジカルを表し、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよく、
fは、0、1、2又は3を表し、
gは、0、1、2又は3、好ましくは0、1又は2、より好ましくは0または1を表すが、
ただし、f+gの総計は3以下であり、fは、式(VI)の単位の少なくとも50%で、好ましくは少なくとも60%で0または1を表す)。
成分(F)は、好ましくは少なくとも90重量%の式(VI)の単位を含んでなる。特に好ましくは、成分(F)が、式(VI)の単位だけからなる。
ラジカルRの例は、Rに関して上に挙げた例である。
ラジカルRは、好ましくは一価の、SiC結合した脂肪族又は芳香族の、1〜18個の炭素原子を有する、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、より好ましくはメチル又はフェニルを表す。好ましくは式(VI)の単位の少なくとも40%、より好ましくは少なくとも50%でRがフェニルである。
ラジカルRの例は、水素原子又はRに関して挙げた例である。ラジカルRは、好ましくは水素原子又は1〜10個の炭素原子を有する、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキルラジカル、より好ましくはメチル又はエチルを表す。
成分(F)として有用なシリコーン樹脂の例は、式SiO4/2、Si(OR)O3/2、Si(OR2/2、およびSi(OR1/2の(Q)単位、式PhSiO3/2、PhSi(OR)O2/2、及びPhSi(OR1/2の(T)単位、式MeSiO2/2およびMeSi(OR)O1/2の(D)単位、及び式MeSiO1/2の(M)単位から実質的に、好ましくはそれらのみからなるオルガノポリシロキサン樹脂であり、式中、Meはメチルを表し、Phはフェニルを表し、Rは、水素原子又は1〜10個の炭素原子を有する、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキルラジカルを表し、より好ましくは水素原子又は1〜4個の炭素原子を有するアルキルラジカルを表すが、樹脂は、好ましくは1モルの(T)単位あたり、0〜2モルの(Q)単位、0〜2モルの(D)単位及び0〜2モルの(M)単位を含んでなる。
成分(F)として有用なシリコーン樹脂の好ましい例は、式PhSiO3/2、PhSi(OR)O2/2、及びPhSi(OR1/2のT単位、所望により式MeSiO3/2、MeSi(OR)O2/2、及びMeSi(OR1/2のT単位、及び所望により式MeSiO2/2及びMeSi(OR)O1/2のD単位から実質的に、好ましくはそれらのみからなるオルガノポリシロキサン樹脂である:(式中、Meはメチルを表し、Phはフェニルを表し、Rは、水素原子又は1〜10個の炭素原子を有する、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキルラジカルを表し、より好ましくは水素原子又は1〜4個の炭素原子を有するアルキルラジカルを表すが、フェニルシリコーンとメチルシリコーン単位のモル比は、0.5〜2.0である)。これらのシリコーン樹脂におけるD単位のレベルは、好ましくは10重量%未満である。
成分(F)として有用なシリコーン樹脂のさらなる好ましい例は、式PhSiO3/2、PhSi(OR)O2/2、およびPhSi(OR1/2のT単位から実質的に、好ましくはそれらのみからなるオルガノポリシロキサン樹脂であり、式中、Phはフェニルを表し、Rは、水素原子又は1〜10個の炭素原子を有する、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキルラジカルを表し、より好ましくは水素原子又は1〜4個の炭素原子を有するアルキルラジカルを表す。
成分(F)として有用なシリコーン樹脂は、好ましくは平均モル質量(数平均) Mが、少なくとも400g/mol、より好ましくは少なくとも600g/molである。平均モル質量Mは、好ましくは最大400000g/mol、より好ましくは最大100000g/mol、特に最大50000g/molである。シリコーン樹脂は、23℃で1000hPaで固体及び液体の両方でよく、その場合、液体シリコーン樹脂が好ましい。
成分(F)として有用なシリコーン樹脂は、市販製品、例えばWacker Chemie AGから市販の各種SILRES(商標)タイプ、例えばSILRES(商標)IC 368、SILRES(商標)IC 678又はSILRES(商標)SY231、及び/又は一般的な化学的方法により得られる。
本発明の組成物(M)がシリコーン樹脂(F)を含んでなる場合、その量は、全て成分(A)の100重量部に対して、好ましくは5〜1000重量部、より好ましくは10〜500重量部、特に少なくとも50〜300重量部である。
本発明の組成物(M)で所望により使用する触媒(G)は、成分(D)以外の、シラン縮合により硬化する組成物に関して以前から公知であるどのような望ましい触媒でも含むことができる。
金属を含む硬化触媒(G)の例は、チタン及びスズの有機化合物、例えばチタン酸エステル、例えばチタン酸テトラブチル、チタン酸テトラプロピル、チタン酸テトライソプロピル及びチタンテトラアセチルアセトナート、スズ化合物、例えばジブチルスズジラウラート、ジブチルスズマレアート、ジブチルスズジアセタート、ジブチルスズジオクタノアート、ジブチルスズアセチルアセトナート、酸化ジブチルスズ、及び対応するジオクチルスズ化合物である。
金属を含まない硬化触媒(G)の例は、塩基性化合物、例えばトリエチルアミン、トリブチルアミン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、N,N−ビス(N,N−ジメチル−2−アミノエチル)メチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジメチルフェニルアミン及びN−エチルモルホリニンである。
有用な触媒(G)は、さらに酸性化合物、例えばリン酸及びそのエステル、トルエンスルホン酸、硫酸、硝酸又は有機カルボン酸、例えば酢酸及び安息香酸を包含する。
本発明の一様式では、所望により使用する触媒(G)は、金属含有硬化触媒、好ましくはスズ含有触媒である。本発明のこの実施態様は、特に成分(A)が完全に、又は少なくとも部分的に、即ち少なくとも90重量%の程度に、好ましくは少なくとも95重量%の程度に、式(I)のbが1以外である化合物からなる場合に好ましい。
本発明の組成物(M)が触媒(G)を含んでなる場合、その量は、成分(A)100重量部に対して、好ましくは0.01〜20重量部、より好ましくは0.05〜5重量部である。
本発明の組成物(M)に、所望により使用する密着促進剤(H)は、シラン縮合により硬化する系にこれまで記載されている、全ての望ましい密着促進剤を含むことができる。
密着促進剤(H)は、好ましくは少なくとも一個のSiC結合した反応性有機官能基を有するアルコキシシラン、例えばグリシドキシアルキル−、カルバマートアルキル−及びメタクリロイルオキシアルキル−アルコキシシラン、及びそれらの、成分(D)以外の部分的水解物を含んでなる。
密着促進剤(H)の例は、エポキシシラン、例えばグリシドキシプロピルトリメトキシシラン、グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン又はグリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2−(3−トリエトキシシリルプロピル)無水マレイン酸、N−(3−トリメトキシシリルプロピル)尿素、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)尿素、N−(トリメトキシシリルメチル)尿素、N−(メチルジメトキシシリルメチル)尿素、N−(3−トリエトキシシリルメチル)尿素、N−(3−メチルジエトキシシリルメチル)尿素、O−メチルカルバマートメチルメチルジメトキシシラン、O−メチルカルバマートメチルトリメトキシシラン、O−エチルカルバマートメチルメチルジエトキシシラン、O−エチルカルバマートメチルトリエトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルメチルジメトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルトリエトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルメチルジエトキシシラン、3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、アクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン、アクリロイルオキシメチルメチルジメトキシシラン、アクリロイルオキシメチルトリエトキシシラン及びアクリロイルオキシメチルメチルジエトキシシラン及びそれらの部分的縮合物である。
本発明の組成物(M)が密着促進剤(H)を含む場合、その量は、全て成分(A)の100重量部に対して、好ましくは0.5〜30重量部、より好ましくは1〜10重量部である。
本発明の組成物(M)に所望により使用する水捕そく剤(I)は、シラン縮合により硬化する系に記載されているどのような水捕そく剤でも含んでいてもよい。
水捕そく剤(I)は、好ましくはアルコキシシラン及びそれらの、成分(D)以外の部分的水解物を含んでなる。
水捕そく剤(I)の例は、シラン、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、O−メチルカルバマートメチルメチルジメトキシシラン、O−メチルカルバマートメチルトリメトキシシラン、O−エチルカルバマートメチルメチルジエトキシシラン、O−エチルカルバマートメチルトリエトキシシラン、及び/又はそれらの部分的縮合物及びオルトエステル、例えば1,1,1−トリメトキシエタン、1,1,1−トリエトキシエタン、トリメトキシメタン及びトリエトキシメタンである。
本発明の組成物(M)が水捕そく剤(I)を含んでなる場合、その量は、全て成分(A)の100重量部に対して、好ましくは0.5〜30重量部、より好ましくは1〜20重量部である。本発明の組成物は、成分(I)を含んでなるのが好ましい。
本発明の組成物(M)に所望により使用する添加剤(J)は、シラン−架橋系に以前から公知の、典型的などのような添加剤でも含むことができる。
本発明の目的に所望により使用する添加剤(J)は、好ましくは酸化防止剤、UV安定剤、例えばいわゆるHALS化合物、殺真菌剤及び顔料を含んでなる。
本発明の組成物(M)が添加剤(J)を含んでなる場合、その量は、全て成分(A)の100重量部に対して、好ましくは0.01〜30重量部、より好ましくは0.1〜10重量部である。
本発明の目的に所望により使用する混合剤(K)は、好ましくはテトラアルコキシシラン、例えばテトラアセトキシシラン、及び/又はそれらの部分的縮合物、反応性可塑剤、レオロジー添加剤、難燃剤及び有機溶剤を含んでなる。
好ましい反応性可塑剤(K)は、6〜40個の炭素原子を有するアルキル鎖を含んでなり、化合物(A)に対して反応性である基を有する化合物である。例としては、イソオクチルトリメトキシシラン、イソオクチルトリエトキシシラン、N−オクチルトリメトキシシラン、N−オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン及びヘキサデシルトリエトキシシランがある。
レオロジー添加剤(K)は、好ましくはポリアミドワックス、水素化ひまし油又はステアラートを含んでなる。
有機溶剤(K)の例は、低分子量エーテル、エステル、ケトン、芳香族及び脂肪族及び所望によりハロゲン含有炭化水素及びアルコールであり、後者が好ましい。
本発明の組成物(M)は、好ましくは有機溶剤と混合しない。
本発明の組成物(M)が一種以上の成分(K)を含んでなる場合、その量は、それぞれの場合に、全て成分(A)の100重量部に対して、好ましくは0.5〜200重量部、より好ましくは1〜100重量部、特に2〜70重量部である。
組成物(M)の成分は、全て、常に合計100重量部になる。
本発明の組成物は、好ましくは
(A)式(I)で表される化合物、
(B)微粉シリカ、
所望により
(C)非反応性可塑剤、
所望により
(D)塩基性窒素化合物、
所望により
(E)充填剤、
所望により
(F)触媒、
所望により
(H)接着性促進剤、
所望により
(I)水捕そく剤、
所望により
(J)添加剤、
所望により
(K)混合剤
を含んでなる。
本発明の組成物は、より好ましくは
(A)式(I)で表される化合物、
(B)微粉シリカ、
(C)非反応性可塑剤、
(D)塩基性窒素化合物、
所望により
(E)充填剤、
所望により
(F)触媒、
所望により
(H)接着性促進剤、
所望により
(I)水捕そく剤、
所望により
(J)添加剤、及び
所望により
(K)混合剤
を含んでなる。
成分(A)〜(K)とは別に、本発明の組成物(M)は、好ましくはさらなる成分を含まない。
本発明の目的に使用する成分は、そのような成分の一品種を、並びに特定成分の2種以上の混合物をそれぞれ含むことができる。
本発明の組成物(M)は、好ましくは接着剤又はシーラント材料を、より好ましくは接着剤材料を含んでなる。
本発明の組成物(M)は、粘度が、全て25℃で、好ましくは500〜1000000mPas、より好ましくは1000〜500000mPasである。
本発明の組成物(M)は、それ自体公知のどのような望ましい様式においても、例えば湿分硬化組成物の製造に一般的な種類の手順及び混合方法により得ることができる。
本発明は、個々の成分をいずれかの望ましい順序で混合することにより、本発明の組成物(M)を製造する方法をさらに提供する。
この混合は、室温で、外界大気圧、即ち約900〜1100hPaで行うことができる。しかし、所望により、この混合は、高温で、例えば30〜130℃の温度で行うこともできる。揮発性成分及び/又は空気を除去するために、混合を、減圧下、例えば30〜500hPa絶対気圧で、一時的に又は一定して行うことも可能である。
本発明の混合は、好ましくは湿分の非存在下で行う。
本発明の方法は、連続的な操作として、又はバッチ操作として行うことができる。
本発明の組成物(M)は、好ましくは湿分の非存在下で貯蔵可能であり、水の進入により室温で架橋し得る、一成分組成物を含んでなる。しかし、本発明の組成物(M)は、OH含有化合物、例えば水が第二成分として加えられる、2成分架橋系の一部でもよい。
本発明の組成物(M)を架橋させるには、空気の通常の含水量で十分である。本発明による組成物(M)の架橋は、好ましくは室温で行われる。所望により、室温より低いか、又は高い温度で、例えば−5℃〜15℃、又は30℃〜50℃で、及び/又は空気の通常の含水量を超えるか、又はそれより僅かに低い水の濃度でも、架橋は行うことができる。
架橋は、好ましくは100〜1100hPaの圧力で、特に周囲大気圧、即ち約900〜1100hPaで行われる。
本発明は、本発明の組成物(M)を架橋させることにより得られる成形製品(shaped article)を提供する。
本発明の成形製品は、どのような所望の成形製品、例えばガスケット、プレス成形品、押出形材、コーティング、含浸物、カプセル封入物、レンズ、プリズム、多角形構造物、ラミネート層又は接着層を含んでいてもよい。
本発明の組成物(M)は、硬化後の引張強度が>5MPa、好ましくは>7MPa、より好ましくは>8MPaである。
本発明の硬化した組成物(M)は、破断点伸びが好ましくは>100%、より好ましくは>150%、特に>200%である。
本発明の硬化した組成物(M)は、好ましくは引張強度>5MPaを、破断点伸び>100%との組合せで、より好ましくは引張強度>5MPaを、破断点伸び>150%との組合せで、特に破断点伸び>2000%との組合せで示す。
本発明は、本発明の組成物を、少なくとも一個の基材の表面上に塗布し、次いでこの表面を、第二の被着体基材(adherend substrate)と接触させ、続いて架橋させることを含んでなる、基材を接着結合する方法を提供する。
本発明により接着結合し得る基材の例は、特に木材であるが、PVCを含むプラスチック、コンクリート、鉱物基材、金属、ガラス、セラミック及び塗料を塗布した表面も含む。同様の、並びに異なった材料を、接着剤で一つに結合させることができる。本発明の接着剤に好ましい使用の例は、過酷な振動にさらすことになる接着剤結合、例えば風防ガラスの接着剤結合である。
本発明は、本発明の組成物を、少なくとも一個の基材上に塗布し、次いで架橋させる、複合材料(composite)を形成する方法をさらに提供する。複合材料の例は、コーティング、カプセル封入、例えばLED又は他の電子部品用の化合物のカプセル封入、成形製品、複合材料及び複合材料成形物の製造である。ここで複合材料成形物とは、複合材料から形成された統一された製品を意味し、本発明の組成物(M)の架橋生成物、及び少なくとも一個の基材からなり、二つの部分間に堅い、耐久性のある結合がある。
本発明の組成物(M)には、容易に、商業的に直接入手できる安価な材料から、特に市販のシラン架橋性重合体から、例えばWacker Chemie AGから各種GENIOSIL(商標)STP−Eタイプから得られるという利点がある。
本発明の架橋性組成物(M)には、貯蔵安定性が非常に高く、高速で架橋するという利点がある。
本発明の架橋性組成物(M)には、接着プロファイルが非常にすぐれているというさらなる利点がある。
本発明の組成物(M)には、加工し易いというさらなる利点がある。
本発明の組成物(M)のさらなる利点は、引張強度が高く、弾性が高い、即ち破断点伸びが高い接着剤が、その組成物から得られることである。
本発明による組成物の利点は、長鎖を、従ってこれに対応する高分子量のシラン架橋性重合体を使用して、高い弾性、即ち破断点伸び>100%を達成することができることであり、長鎖を使用しても、自動的に非常に控えめな引張強度、即ち5MPa未満の引張強度にはならない。従って、本発明の系は、高い引張強度を高い弾性と組み合わせた接着剤を開発することができる。
ここで例を説明するが、そこに記載する粘度は全て温度25℃に関連する。他に指示が無い限り、下記の例は、大気圧、即ち例えば1000hPaで、室温、即ち約23℃で、又は反応物を室温で混合した時に、追加の加熱又は冷却を行わずに、生じた温度で、約50%の相対湿度で行った。部数及び百分率は、他に指示が無い限り、全て重量で表す。
例1
例1は、架橋可能な組成物中にある焼成シリカの割合に対する、硬化した接着剤処方物の機械的特性の依存性、特にそれらの引張強度の依存性を示す。
接着剤処方物1a
平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−(CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール(Wacker Chemie AGから、GENIOSIL(商標)STP−E35の名称で市販)111.6gを、25℃で、ビニルトリメトキシシラン5.6g及び平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール27.4gと共に、PC−Laborsystemから市販の2本のビームミキサーを備えた実験室プラネタリーミキサーで、200rpmで2分間撹拌することにより、均質化する。その後、BET表面積約140m/gの疎水性焼成シリカ(HDK(商標)H 2000、Wacker Chemie AGから市販)50.0gを、600rpmで1分間撹拌することにより崩壊させた。最後に、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5.0g及びジオクチルスズジラウラート0.4gを、200rpmで1分間混合した。最終的に、600rpmで2分間及び200rpmで1分間、圧力100mbarで撹拌し、均質化し、気泡を除去した。
このようにして得られた組成物は、310mlのPEカートリッジに詰め、20℃で24時間貯蔵してから試験した。
接着剤処方物1b
接着剤処方物1aに記載した手順を繰り返したが、平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−(CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール119.6g、ビニルトリメトキシシラン5.6g、平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール29.4g、BET表面積約140m/gの疎水性焼成シリカ40.0gを600rpmで1分間撹拌、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5.0g及びジオクチルスズジラウラート0.4gを使用した。
比較例1(VI)
接着剤処方物1c
例1aに記載した手順を繰り返したが、平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−(CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール127.6g、ビニルトリメトキシシラン5.6g、平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール31.4g、BET表面積約140m/gの疎水性焼成シリカ30.0g、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5.0g及びジオクチルスズジラウラート0.4gを使用した。
接着剤処方物1a、1b及び1cの特性測定
例1a〜1cで得た組成物を、架橋させ、それらの皮形成及びそれらの機械的特性に関して試験した。結果を表1に示す。
皮形成時間(SFT)
それらの皮形成時間を測定するために、例で得た架橋性組成物を、PEフィルムの上に2mm厚の層に塗布し、標準条件(23℃及び50%相対湿度)下で貯蔵する。硬化する際に、皮の形成を5分間ごとに試験する。これには、乾燥した実験室用のへらを試料表面の上に注意深く載せ、上方向に引っ張る。試料が指に付着する場合、皮はまだ形成されていない。試料がへらに最早付着しない場合、皮が形成されているので、その時間を記録する。
機械的特性
組成物を、それぞれ研磨したテフロン板上に深さ2mmで塗り拡げ、23℃、50%相対湿度で2週間硬化させた。
引張強度は、DIN 53504−S1により測定した。破断点伸び伸びは、DIN 53504−S1により測定した。ショア硬度Aは、DIN 53505により測定した。
結果を表1に示す。
Figure 2015515503
例2
例2は、硬化した接着剤処方物の機械的特性の、架橋性組成物中にある可塑剤の割合に対する依存性である。
接着剤処方物2a
平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−(CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール(Wacker Chemie AGから、GENIOSIL(商標)STP−E35の名称で市販)66.0gを、25℃で、ビニルトリメトキシシラン5.6g及び平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール66.0gと共に、PC−Laborsystemから市販の2本のビームミキサーを備えた実験室プラネタリーミキサーで、200rpmで2分間撹拌することにより、均質化する。その後、BET表面積約140m/gの疎水性焼成シリカ(HDK(商標)H 2000、Wacker Chemie AGから市販)57.0gを、600rpmで1分間撹拌することにより崩壊させた。最後に、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5.0g及びジオクチルスズジラウラート0.4gを、200rpmで1分間混合した。最終的に、600rpmで2分間及び200rpmで1分間、圧力100mbarで撹拌し、均質化し、気泡を除去した。
このようにして得られた組成物は、310mlのPEカートリッジに詰め、20℃で24時間貯蔵してから試験した。
接着剤処方物2b
2aに記載した手順を繰り返したが、平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−(CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール86.0g、ビニルトリメトキシシラン5.6g、平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール46.0g、BET表面積約140m/gの疎水性焼成シリカ57.0g、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5.0g及びジオクチルスズジラウラート0.4gを使用した。
接着剤処方物2c
2aに記載した手順を繰り返したが、平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−(CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール106.0g、ビニルトリメトキシシラン5.6g、平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール26.0g、BET表面積約140m/gの疎水性焼成シリカ57.0g、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5.0g及びジオクチルスズジラウラート0.4gを使用した。
接着剤処方物2d
2aに記載した手順を繰り返したが、平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−(CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール126.0g、ビニルトリメトキシシラン5.6g、BET表面積約140m/gの疎水性焼成シリカ57.0g、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5.0g及びジオクチルスズジラウラート0.4gを使用した。可塑剤としてのポリプロピレングリコールの添加は、この接着剤処方物では控えた。
接着剤処方物2a、2b、2c及び2dの特性測定
皮形成時間及び機械的特性は、正確に例1に記載するようにして測定した。結果を表2に示す。
Figure 2015515503
例3
例3は、異なった重合体を含んでなる接着剤処方物を説明する。
接着剤処方物3a
平均モル質量(M)12000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−(CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール(Wacker Chemie AGから、GENIOSIL(商標)STP−E35の名称で市販)66.0gを、25℃で、ビニルトリメトキシシラン5.6g及び平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール66.0gと共に、PC−Laborsystemから市販の2本のビームミキサーを備えた実験室プラネタリーミキサーで、200rpmで2分間撹拌することにより、均質化する。その後、BET表面積約140m/gの疎水性焼成シリカ(HDK(商標)H 2000、Wacker Chemie AGから市販)57.0gを、600rpmで1分間撹拌することにより崩壊させた。最後に、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5.0g及びジオクチルスズジラウラート0.4gを、200rpmで1分間混合した。最終的に、600rpmで2分間及び200rpmで1分間、圧力100mbarで撹拌し、均質化し、気泡を除去した。
このようにして得られた組成物は、310mlのPEカートリッジに詰め、25℃で24時間貯蔵してから試験した。
接着剤処方物3b
接着剤処方物3aに記載した手順を繰り返したが、平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール(Wacker Chemie AGから、GENIOSIL(商標)STP−E30の名称で市販)106.0g、ビニルトリメトキシシラン6.0g、平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール26.0g、BET表面積約140m/gの疎水性焼成シリカ57.0g及び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を使用した。さらなる触媒の添加は、いわゆるα−シラン末端を有する重合体を基剤とするこの処方物では、控えることができる。
接着剤処方物3a及び3bの特性測定
皮形成時間及び機械的特性は、正確に例1に記載するようにして測定した。結果を表3に示す。
Figure 2015515503
例4
例4は、各種シリカを含んでなる接着剤処方物を説明する。
接着剤処方物4a
平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−(CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール(Wacker Chemie AGから、GENIOSIL(商標)STP−E35の名称で市販)103.0gを、25℃で、ビニルトリメトキシシラン3.0g及び平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール23.0gと共に、PC−Laborsystemから市販の2本のビームミキサーを備えた実験室プラネタリーミキサーで、200rpmで2分間撹拌することにより、均質化する。その後、BET表面積約50m/gの親水性焼成シリカ(HDK(商標)D 05、Wacker Chemie AGから市販)65.6gを、600rpmで1分間撹拌することにより崩壊させた。最後に、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5.0g及びジオクチルスズジラウラート0.4gを、200rpmで1分間混合した。最終的に、600rpmで2分間及び200rpmで1分間、圧力100mbarで撹拌し、均質化し、気泡を除去した。
このようにして得られた組成物は、310mlのPEカートリッジに詰め、25℃で24時間貯蔵してから試験した。
接着剤処方物4b
4aに記載した手順を繰り返したが、平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール(Wacker Chemie AGから、GENIOSIL(商標)STP−E30の名称で市販)113.0g、ビニルトリメトキシシラン6.0g、平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール33.0g、BET表面積約100m/gの親水性焼成シリカ(HDK(商標)C 10、Wacker Chemie AGから市販)43.0g及び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5.0gを使用した。さらなる触媒の添加は、いわゆるα−シラン末端を有する重合体を基剤とするこの処方物では、控えることができる。
接着剤処方物4a及び4bの特性測定
皮形成時間及び機械的特性は、正確に例1に記載するようにして測定した。結果を表4に示す。
Figure 2015515503
例5
例5は、さらなる添加の、形成された組成物の、硬化後の機械的特性に対する影響を示す。
接着剤処方物5a
平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−(CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール(Wacker Chemie AGから、GENIOSIL(商標)STP−E35の名称で市販)104.0gを、25℃で、ビニルトリメトキシシラン4.6g及び平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール24.0g及び無溶剤の、フェニル官能性T単位(50〜75mol%)及びジメチル官能性D単位(25〜50mol%)から構成され、アルコキシ基含有量が10〜30重量%の液体フェニルシリコン樹脂(Wacker Chemie AGから、SILRES(商標)SY 231の名称で市販)5gと共に、PC−Laborsystemから市販の2本のビームミキサーを備えた実験室プラネタリーミキサーで、200rpmで2分間撹拌することにより、均質化する。その後、BET表面積約140m/gの疎水性焼成シリカ(HDK(商標)H 2000、Wacker Chemie AGから市販)57.0gを、600rpmで1分間撹拌することにより崩壊させた。最後に、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5.0g及びジオクチルスズジラウラート0.4gを、200rpmで1分間混合した。最終的に、600rpmで2分間及び200rpmで1分間、圧力100mbarで撹拌し、均質化し、気泡を除去した。
このようにして得られた組成物は、310mlのPEカートリッジに詰め、25℃で24時間貯蔵してから試験した。
接着剤処方物5b
5aに記載した手順を繰り返したが、平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−(CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール104.0g、ビニルトリメトキシシラン4.6g、平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール24.0g、無溶剤の、フェニル官能性T単位(60〜65重量%)及びメチル官能性T単位(18〜22重量%)及びジメチル官能性D単位(2〜4重量%)から構成され、及びメトキシ基含有量が12〜16重量%及び平均モル質量800〜1300ダルトンの液体フェニルシリコン樹脂(Wacker Chemie AGから、SILRES(商標)IC 368の名称で市販)5g、BET表面積約140m/gの疎水性焼成シリカ57.0g、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5.0g及びジオクチルスズジラウラート0.4gを使用した。
接着剤処方物5c
5aに記載した手順を繰り返したが、平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−(CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール104.0g、ビニルトリメトキシシラン4.6g、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(Wacker Chemie AGから、GENIOSIL(商標)GF 80の名称で市販)5g、平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール24.0g、BET表面積約140m/gの疎水性焼成シリカ57.0g、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5.0g及びジオクチルスズジラウラート0.4gを使用した。
接着剤処方物5d
5aに記載した手順を繰り返したが、平均モル質量(M)18000g/molで、末端基の式が−O−C(=O)−NH−(CH−Si(OCHである、両側にシラン末端を有する直鎖状ポリプロピレングリコール106.0g、ビニルトリメトキシシラン5.6g、平均モル質量(M)2000g/molのポリプロピレングリコール26.0g、BET表面積約140m/gの疎水性焼成シリカ57.0g、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3.0g、N−シクロヘキシルアミノメチルメチルジエトキシシラン(Wacker Chemie AGから、GENIOSIL(商標)XL 924の名称で市販)2g及びジオクチルスズジラウラート0.4gを使用した。
接着剤処方物5a、5b、5c及び5dの特性測定
皮形成時間及び機械的特性は、正確に例1に記載するようにして測定した。結果を表5に示す。
Figure 2015515503

Claims (11)

  1. (A)下記式で表されるシラン−架橋性重合体:
    Y−[(CR −SiR(OR3−a(I)
    (式中、
    Yは、窒素、酸素、硫黄又は炭素を経由して付加されたx−原子価の重合体残基を表し、
    Rは、一価の置換されていてもよいヒドロカルビルラジカルを表し、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよい、
    は、水素原子又は、一価の置換されていてもよいヒドロカルビルラジカルを表し、窒素、リン、酸素、硫黄又はカルボニル基を経由して炭素原子に付加されていてもよく、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよく、
    は、水素原子又は、一価の置換されていてもよいヒドロカルビルラジカルを表し、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよく、
    xは、1〜10の整数を表し、
    aは、0、1又は2を表し、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよく、及び
    bは、1〜10の整数を表し、発生する毎に同一であるか、又は異なっていてよい)及び
    (B)微粉シリカ
    を含んでなる組成物(M)であって、シラン−架橋性重合体(A)の平均モル質量M(数平均)が少なくとも8000g/molであり、組成物(M)が、微粉シリカを、組成物(M)の総重量に対して、16〜50重量%の量で含んでなる、組成物。
  2. 式(I)における残基Yが、ポリウレタン残基及びポリオキシアルキレン残基を含んでなる、請求項1に記載の組成物。
  3. 成分(B)が、BET表面積35〜400m/gを有する焼成シリカを含んでなる、請求項1または2に記載の組成物。
  4. 微粉シリカ(B)を、組成物(M)の総重量に対して、いずれも少なくとも19重量%最大40重量%の濃度で含んでなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
  5. 少なくとも一種の非反応性可塑剤(C)を含んでなる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
  6. 可塑剤(C)を、組成物(M)の総重量に対して、いずれも少なくとも5重量%、最大50重量%の濃度で含んでなる、請求項5に記載の組成物。
  7. 以下を含んでなる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物:
    (A)式(I)で表される化合物、
    (B)微粉シリカ、
    (C)非反応性可塑剤、
    (D)塩基性窒素化合物、
    所望により
    (E)充填剤、
    所望により
    (F)触媒、
    所望により
    (H)接着性促進剤、
    所望により
    (I)水捕そく剤、
    所望により
    (J)添加剤、及び
    所望により
    (K)混合剤。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物を形成する方法であって、個々の成分をいずれかの望ましい順序で混合することによって形成する、方法。
  9. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物を架橋させることにより得られる、または請求項8により得られる、成形製品。
  10. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物、または請求項8により得られる組成物を、少なくとも一個の基材の表面上に塗布し、次いでこの表面を、第二の被着体基材と接触させ、続いて架橋させる、基材を接着結合する方法。
  11. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物、または請求項8により得られる組成物を、少なくとも一個の基材の表面上に塗布し、続いて架橋させる、複合材料の形成方法。
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