JP2015521211A - 湿気硬化性オルガノポリシロキサン組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、湿気硬化性シリコーン/非シリコーンの縮合硬化を加速する非スズ金属触媒を含む硬化性組成物を提供する。特に、本組成物は、触媒としてジアザ二環式化合物を含み金属を含まない触媒系を用いる。ジアザ二環式化合物は、DBTDLなどの有機スズに匹敵するまたは優る触媒活性を示し、本組成物の硬化特性の調整または調節を可能にする接着促進剤などの成分の存在下で特定の挙動を示し、良好な接着および貯蔵安定性を提供する。
Description
本出願は、「湿気硬化性オルガノポリシロキサン組成物」と題する2012年4月17日に出願された、米国特許仮出願第61/625,402号明細書の利益を主張し、これはその全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
本発明は、反応性末端シリル基を含む硬化性ポリマー、およびスズ、金属を含まない触媒を含む硬化性組成物に関する。特に、本発明は、有機スズ触媒の代替としてジアザ二環式化合物を含む硬化性組成物を提供する。
反応性末端シリル基を有するポリマーまたはそのようなポリマーを含む組成物は、水および金属の触媒の存在下で加水分解し縮合することができる。硬化性組成物に適する公知の触媒は、Sn、Ti、ZnまたはCaなどの金属の化合物を用いる化合物を含む。例えば、ジブチルスズジラウラート(DBTDL)などの有機スズ化合物は、RTV−1およびRTV−2調合物を含む室温加硫(RTV)調合物などの幾つかの種々のポリオルガノシロキサンおよび反応性末端シリル基を有する非シリコーンポリマーの湿気支援硬化を加速する縮合硬化触媒として広く使用されている。しかし、環境規制当局および指令は、調合された製品中の有機スズ化合物の使用上の制限を高めてきたか、または高めると予想される。例えば、0.5重量%を超えるジブチルスズを含む調合物は、現在、生殖1B類の毒性表示を必要とするが、ジブチルスズ含有調合物は、消費者用途において次の4から6年間で段階的に完全になくすことが提案されている。
ジオクチルスズ化合物およびジメチルスズ化合物などの代替有機スズ化合物の使用のみが、短期の矯正的計画として考慮することができるが、これらの有機スズ化合物も将来規制される可能性がある。湿気硬化性シリコーンおよび非シリコーンの縮合硬化を加速する非スズ金属触媒を特定することは有益であろう。望ましくは、有機スズ触媒の代替品は、硬化、貯蔵および外観の点で有機スズ化合物に類似した特性を示すべきである。非スズ触媒もまた、望ましくは、選択されたポリマーの縮合反応を開始させ、表面のこの反応を完了し、バルク中には所望の時間計画中にあってもよい。そのため、他の金属系化合物による有機金属スズ化合物の置き換えについて多くの提案がある。これらの化合物は、Ca、Ce、Bi、Fe、Mo、Mn、Pb、Ti、V、ZnおよびYなどの金属を含む。これらの他の金属は、スズ化合物の完全な置き換えの点で、特定の利点および欠点を有する。そのため、縮合硬化反応に適する触媒として可能な金属化合物の限界に取り組む必要性がなお存在する。特に数種の基材の表面に接着する能力を維持するには、未硬化および硬化組成物の物理的性質も検討を正当化する。
本発明は、シリル末端ポリマー、およびジアザ二環式化合物系の無毒な縮合触媒を含み、スズを含まない硬化性組成物を提供する。一態様において、本発明は金属を含まない硬化性組成物を提供する。本出願人は、他の触媒物質がなくフルオロシラン化合物がない状態で、ジアザ二環式化合物が硬化触媒として機能することを見いだした。さらに、ジアザ二環式触媒物質は広範囲の接着促進剤と共に働き、一般に、接着促進剤が金属系触媒錯体を用いる硬化性組成物に対して有し得る毒性作用を示さない。
一実施形態において、本発明は、硬化ポリマー組成物を形成するための組成物であって、(A)少なくとも反応性シリル基を有するポリマー;(B)架橋剤または鎖伸長剤;(C)ジアザ二環式化合物を含む触媒;(D)任意選択の接着促進剤;(E)任意選択の充填剤成分および(F)任意選択の酸性化合物を含む組成物を提供する。一実施形態において、ジアザ二環式化合物はアミジン連結を含む。一実施形態において、ジアザ二環式化合物は、ポリマー(A)の100重量部当たり約0.01から約7重量部の量で存在する。
一実施形態において、ポリマー(A)は、式:[R1 aR2 3-aSi−Z−]n−X−Z−SiR1 aR2 3-aを有する。別の実施形態において、Xは、ポリウレタン;ポリエステル;ポリエーテル;ポリカルボナート;ポリオレフィン;ポリエステルエーテル;およびR3SiO1/2、R2SiO、RSiO3/2および/またはSiO2の単位を有するポリオルガノシロキサンから選択され、nは0から100であり、aは0から2であり、RおよびR1は同一のシリコン原子で同一でも異なっていてもよく、C1−C10アルキル;1個または複数のCl、F、N、OまたはSで置換されたC1−C10アルキル;フェニル;C7−C16アルキルアリール;C7−C16アリールアルキル;C2−C20ポリアルキレンエーテル;またはその2種以上の組み合わせから選択することができる。また別の態様において、R2は、OH、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアリール、オキシモアルキル、オキシモアリール、エノキシアルキル、エノキシアリール、アミノアルキル、アミノアリール、カルボキシアルキル、カルボキシアリール、アミドアルキル、アミドアリール、カルバマトアルキル、カルバマトアリール、またはその2種以上の組み合わせから選択され、Zは、C1−C14アルキレンまたはOの群から選択される二価単位の結合である。
一実施形態によると、架橋剤成分(B)は、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)、TEOSの重縮合物、メチルトリメトキシシラン(MTMS)、ビニルトリメトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、オルトケイ酸テトラ−n−プロピル、トリス(メチルエチルケトオキシモ)ビニルシラン、トリス(メチルエチルケトオキシモ)メチルシラン、トリス(アセトアミド)メチルシラン、ビス(アセトアミド)ジメチルシラン、トリス(N−メチルアセトアミド)メチルシラン、ビス(N−メチルアセトアミド)ジメチルシラン、(N−メチルアセトアミド)メチルジアルコキシシラン、トリス(ベンズアミド)メチルシラン、トリス(プロペンオキシ)メチルシラン、アルキルジアルコキシアミドシラン、アルキルアルコキシビスアミドシラン、メチルエトキシビス(N−メチルベンズアミド)シラン、メチルエトキシジベンズアミドシラン、メチルジメトキシ(エチルメチルケトオキシモ)シラン;ビス(エチルメチルケトオキシモ)メチルメトキシシラン;(アセトアルドキシモ)メチルジメトキシシラン;(N−メチルカルバマト)メチルジメトキシシラン;(N−メチルカルバマト)エチルジメトキシシラン;(イソプロペンオキシ)メチルジメトキシシラン;(イソプロペンオキシ)トリメトキシシラン;トリス(イソプロペンオキシ)メチルシラン;(ブタ−2−エン−2−オキシ)メチルジメトキシシラン;(1−フェニルエテンオキシ)メチルジメトキシシラン;)2−((1−カルボエトキシ)プロペンオキシ(メチルジメトキシシラン);ビス(N−メチルアミノ)メチルメトキシシラン;(N−メチルアミノ)ビニルジメトキシシラン;テトラキス(N,N−ジエチルアミノ)シラン;メチルジメトキシ(N−メチルアミノ)シラン;メチルトリス(シクロヘキシルアミノ)シラン;メチルジメトキシ(N−エチルアミノ)シラン;ジメチルビス(N,N−ジメチルアミノ)シラン;メチルジメトキシ(N−イソプロピルアミノ)シラン(ジメチルビス(N,N−ジエチルアミノ)シラン);エチルジメトキシ(N−エチルプロピオンアミド)シラン;メチルジメトキシ(N−メチルアセトアミド)シラン;メチルトリス(N−メチルアセトアミド)シラン;エチルジメトキシ(N−メチルアセトアミド)シラン;メチルトリス(N−メチルベンズアミド)シラン;メチルメトキシビス(N−メチルアセトアミド)シラン;メチルジメトキシ(ε−カプロラクタモ)シラン;トリメトキシ(N−メチルアセトアミド)シラン;メチルジメトキシ(O−エチルアセトイミダト)シラン;メチルジメトキシ(O−プロピルアセトイミダト)シラン;メチルジメトキシ(N,N’,N’−トリメチルウレイド)シラン;メチルジメトキシ(N−アリル−N’,N’−ジメチルウレイド)シラン;メチルジメトキシ(N−フェニル−N’,N’−ジメチルウレイド)シラン;メチルジメトキシ(イソシアナト)シラン;ジメトキシジイソシアナトシラン;メチルジメトキシ−イソチオシアナトシラン;メチルメトキシジイソチオシアナトシラン;メチルトリアセトキシシラン;メチルメトキシジアセトキシシラン;メチルエトキシジアセトキシシラン;メチルイソプロポキシジアセトキシシラン;メチル(n−プロポキシ)ジアセトキシシラン;メチルジメトキシアセトキシシラン;メチルジエトキシアセトキシシラン;メチルジイソプロポキシアセトキシシラン;メチルジ(n−プロポキシ)アセトキシシラン;またはその2種以上の組み合わせから選択される。
一実施形態によると、接着促進剤成分(D)は、(アミノアルキル)トリアルコキシシラン、(アミノアルキル)アルキルジアルコキシシラン、ビス(トリアルコキシシリルアルキル)アミン、トリス(トリアルコキシシリルアルキル)アミン、トリス(トリアルコキシシリルアルキル)シアヌラート、トリス(トリアルコキシシリルアルキル)イソシアヌラート、(エポキシアルキル)トリアルコキシシラン、(エポキシアルキルエーテル)トリアルコキシシラン、またはその2種以上の組み合わせから選択される。
一実施形態によると、成分(F)は、式:(R3O)PO(OH)2のリン酸エステル;式(R3O)P(OH)2の亜リン酸エステル;または式R3P(O)(OH)2のホスホン酸:から選択される。別の態様において、R3は、C1−C18アルキル、C2−C20アルコキシアルキル、フェニル、C7−C12アルキルアリール、C2−C4ポリアルキレンオキシドエステルまたはジエステルとのその混合物;分岐C4−C14アルキルカルボン酸;またはその2種以上の組み合わせから選択される。
一実施形態によると、組成物は、ポリマー成分(A)100重量%に対して約1から約10重量%の架橋剤成分(B)を含む。
一実施形態によると、架橋剤成分(B)は、水および成分(F)の存在下で加水分解および/またはポリマー(A)またはそれ自体と縮合反応を受けることができる2個以上の反応基を有するシランまたはシロキサンから選択される。
一実施形態によると、ポリマー成分(A)は、骨格中の式[R2SiO]の二価単位を含むポリオルガノシロキサンから選択され、ここで、Rは、C1−C10−アルキル;1個もしくは複数のCl、F、N、OまたはSで置換されたC1−C10アルキル;フェニル;C7−C16アルキルアリール;C7−C16アリールアルキル;C2−C20ポリアルキレンエーテル;またはその2種以上の組み合わせから選択される。
一実施形態によると、触媒(C)は、成分(A)100重量部当たり約0.01から約7重量部の量で存在する。
一実施形態によると、成分(F)は、成分(A)100重量部当たり約0.02から約7重量部の量で存在する。
一実施形態によると、ポリマー成分(A)は式:R2 3-aR1 aSi−Z−[R2SiO]x−[R1 2SiO]y−Z−SiR1 aR2 3-aを有し、ここで、xは0から10000であり;yは0から1000であり;aは0から2であり;Rはメチルである。別の態様において、R1は、C1−C10−アルキル;1個もしくは複数のCl、F、N、OまたはSで置換されたC1−C10アルキル;フェニル;C7−C16アルキルアリール;C7−C16アリールアルキル;C2−C20ポリアルキレンエーテル;またはその2種以上の組み合わせから選択され、好ましくはメチル、ビニル、フェニルである、他のシロキサン単位が、10モル%未満の量で存在してもよい。また別の実施形態において、R2は、OH、C1−C8アルコキシ、C2−C18アルコキシアルキル、オキシモアルキル、エノキシアルキル、アミノアルキル、カルボキシアルキル、アミドアルキル、アミドアリール、カルバマトアルキル、またはその2種以上の組み合わせから選択され、Zは、−O−、結合または−C2H4−である。
一実施形態によると、本組成物は、アルキルベンゼン、リン酸トリアルキル、リン酸トリアリール、フタル酸エステル、アリールスルホン酸エステルから選択され、少なくとも0.86の粘度密度定数(VDC)を有し、ポリオルガノシロキサンおよび触媒成分(C)と混和性である溶媒、反応基がなく25℃で2000mPa.s未満の粘度を有するポリオルガノシロキサン、またはその2種以上の組み合わせをさらに含む。
一実施形態によると、本組成物は一液型組成物として提供される。
一実施形態によると、本組成物は、100重量部の成分(A);0.1から約10重量部の少なくとも1種の架橋剤(B);0.01から約7重量部の触媒(C);0.1から約5重量部の接着促進剤(D);0から約300重量部の充填剤成分(E);0から約8重量部の成分(F)を含み、この組成物は、湿分のない状態で貯蔵することができ、環境空気への曝露で湿分の存在下で硬化性である。
一実施形態によると、本組成物は、(i)ポリマー成分(A)、場合によって充填剤成分(E)、および場合によって酸性化合物(F)を含む第1の部分;ならびに(ii)架橋剤(B)、触媒成分(C)、接着促進剤(D)および場合によって酸性化合物(F)を含む第2の部分を含む二液型組成物であり、成分(i)および(ii)の混合による硬化に適用されるまで、(i)および(ii)は別々に貯蔵される。
一実施形態によると、部分(i)は、100重量%の成分(A)、および0から70重量部の成分(E)を含み、部分(ii)は、少なくとも1種の0.1から10重量部の架橋剤(B)、0.01から7重量部の触媒(C)、0から5重量部の接着促進剤(D)、および0から3重量部の成分(F)を含む。
別の態様において、本発明は、環境空気への組成物の曝露を含む、硬化物を提供する方法を提供する。
一実施形態によると、硬化物を提供する方法は第1の部分および第2の部分を混ぜ合わせて混合物を硬化させるステップを含む。
一実施形態によると、本組成物は、硬化前の未硬化組成物の押出しおよび/または成形のための出口ノズルを有する密封したカートリッジまたは柔軟な袋に貯蔵される。
なお別の態様において、本発明は、本組成物から形成された硬化ポリマー材料を提供する。
一実施形態によると、硬化ポリマー材料は、エラストマーまたは熱硬化性樹脂のシール、接着剤、被膜、封止剤、成形物品、型または印象材の形態をしている。
本組成物は、良好な貯蔵安定性を示し、様々な表面に接着することがわかった。一実施形態において、硬化性組成物は、ポリアクリラートおよびポリメチルメタクリラート(PMMA)表面を含む熱可塑性の表面に対する優れた接着を示す。
本発明は、縮合触媒としてスズを含まず、金属を含まない触媒を用いる硬化性ポリマーを提供する。金属を含まない触媒は、ジアザ二環式化合物を含み、DBTDLなどの有機スズ化合物を用いる組成物と比べて、シリコーンの湿気支援縮合硬化の加速という点で、同様のまたはより優れた硬化特性を示し、その結果、シーラントおよびRTV(室温加硫ゴム)として使用することができる架橋シリコーンをもたらす。有機スズ触媒に対して厳しい規制が次に来れば、これらの化合物の無毒な性質によって、これらは有機スズ触媒より魅力的で実用的になる。
一実施形態において、本発明は、反応性末端シリル基を含むポリマー成分(A);架橋剤成分(B);ジアザ二環式化合物を含む触媒成分(C);場合によって接着促進剤成分(D);任意選択の充填剤成分(E);場合によって酸性化合物(F)、および場合によって補助成分(G)を含む硬化性組成物を提供する。
ポリマー成分(A)は、反応性末端シリル基を有する液体または固体系のポリマーであってもよい。ポリマー成分(A)は特に限定されず、特定の目的または意図した使用として所望されてよい任意のシリル架橋性ポリマーから選択されてもよい。ポリマー成分(A)に適するポリマーの非限定的な例は、ポリオルガノシロキサン(A1)またはシロキサン結合を含まない有機ポリマー(A2)を含み、ここで、ポリマー(A1)および(A2)は反応性末端シリル基を含む。一実施形態において、ポリマー成分(A)は、硬化性組成物の約10から約90重量%の量で存在してもよい。一実施形態において、本硬化性組成物は、約100重量部のポリマー成分(A)を含む。
上記のように、ポリマー成分(A)は、広範囲のポリオルガノシロキサンを含んでもよい。一実施形態において、ポリマー成分は、式(2):
[R1 cR2 3-cSi−Z−]n−X−Z−SiR1 cR2 3-c (2)
の1種または複数のポリシロキサンおよびコポリマーを含んでもよい。R1は、直鎖もしくは分岐アルキル、直鎖もしくは分岐ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、直鎖もしくは分岐アラルキル、直鎖もしくは分岐ヘテロアラルキル、またはその2種以上の組み合わせから選択されてもよい。一実施形態において、R1は、C1−C10アルキル;1個もしくは複数のCl、F、N、OまたはSで置換されたC1−C10アルキル;フェニル;C7−C16アルキルアリール;C7−C16アリールアルキル;C2−C20ポリアルキレンエーテル、またはその2種以上の組み合わせから選択されてもよい。例示の好ましい基は、メチル、トリフルオロプロピルおよび/またはフェニル基である。
[R1 cR2 3-cSi−Z−]n−X−Z−SiR1 cR2 3-c (2)
の1種または複数のポリシロキサンおよびコポリマーを含んでもよい。R1は、直鎖もしくは分岐アルキル、直鎖もしくは分岐ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、直鎖もしくは分岐アラルキル、直鎖もしくは分岐ヘテロアラルキル、またはその2種以上の組み合わせから選択されてもよい。一実施形態において、R1は、C1−C10アルキル;1個もしくは複数のCl、F、N、OまたはSで置換されたC1−C10アルキル;フェニル;C7−C16アルキルアリール;C7−C16アリールアルキル;C2−C20ポリアルキレンエーテル、またはその2種以上の組み合わせから選択されてもよい。例示の好ましい基は、メチル、トリフルオロプロピルおよび/またはフェニル基である。
R2は水などのプロトン性剤に対して反応性の基であってもよい。R2の例示の基は、OH、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケニルオキシ、アルキルオキシモ、アルキルカルボキシ、アリールカルボキシ、アルキルアミド、アリールアミド、またはその2種以上の組み合わせを含む。一実施形態において、R2は、OH、C1−C8アルコキシ、C2−C18アルコキシアルキル、アミノ、アルケニルオキシ、アルキルオキシモ、アルキルアミノ、アリールアミノ、アルキルカルボキシ、アリールカルボキシ、アルキルアミド、アリールアミド、アルキルカルバマト、アリールカルバマトまたはその2種以上の組み合わせから選択される。
Zは、O、1個または複数のO、SまたはN原子を含むことができる炭化水素、アミド、ウレタン、エーテル、エステル、ウレア単位またはその2種以上の組み合わせの群から選択される二価連結単位の結合であってもよい。連結基Zが炭化水素基である場合、Zはシリコン−炭素結合を越してシリコン原子に連結している。一実施形態において、ZはC1−C14アルキレンから選択される。
Xは、ポリウレタン;ポリエステル;ポリエーテル;ポリカルボナート;ポリオレフィン;ポリエステルエーテル;ならびにR1 3SiO1/2、R1 2SiO、R1SiO3/2および/またはSiO2の単位を有するポリオルガノシロキサンから選択され、ここで、R1は上で定義されている。Xは、酸素または炭化水素基を越して、上記の反応基R2を含む末端シリル基に連結したシロキシ単位、炭化水素基を越して、上記の1個もしくは複数の反応基R2を含むシリコン原子に連結したポリエーテル、ポリアルキレン、ポリイソアルキレン、ポリエステルまたはポリウレタン単位の群から選択される二価または多価のポリマー単位であってもよい。炭化水素基Xは、アミド、エステル、エーテル、ウレタン、エステルおよび/またはウレアを形成するN、S、OまたはPなどの1個もしくは複数のヘテロ原子を含むことができる。一実施形態において、Xの平均重合度(Pn)は、6を超える、例えばR1 3SiO1/2、R1 2SiO、R1SiO3/2および/またはSiO2のポリオルガノシロキサン単位でなければならない。式(2)において、nは0から100であり;望ましくは1であり、cは0から2、望ましくは0から1である。
単位Xの成分の非限定的な例は、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、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンコポリマー、ポリオキシテトラメチレン、またはポリオキシプロピレン−ポリオキシブチレンコポリマーなどのポリオキシアルキレンポリマー;エチレン−プロピレンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、イソブチレンとイソプレンのコポリマー、イソプレンもしくはブタジエンとアクリロニトリルおよび/またはスチレンのコポリマー、またはこれらのポリオレフィンポリマーの水素化により製造された水素化ポリオレフィンポリマーなどの炭化水素ポリマー;二塩基酸(アジピン酸またはフタル酸など)とグリコールの縮合によって製造されたポリエステルポリマーまたはラクトンの開環重合;アクリル酸C2−C8−アルキルなどのモノマーのラジカル重合によって製造されたポリアクリル酸エステル、ビニルポリマー、例えばアクリル酸エステル(アクリル酸エチルまたはアクリル酸ブチルなど)と、酢酸ビニル、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、アクリルアミドまたはスチレンのアクリル酸エステルコポリマー;上記有機ポリマーのビニルモノマーとの重合により製造されたグラフトポリマー;ポリカルボナート;ポリスルフィドポリマー;ポリアミドポリマー、ε−カプロラクタムの開環重合によって製造されたナイロン6、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸などの重縮合によって製造されたナイロン6.6、ε−ラウロラクタムの開環重合によって製造されたナイロン12、コポリマーのポリアミド、ポリウレタンまたはポリ尿素を含む。
特に適切なポリマーは、ポリシロキサン、ポリオキシアルキレン、飽和炭化水素ポリマー(ポリイソブチレン、水素化ポリブタジエンおよび水素化ポリイソプレン、またはポリエチレン、ポリプロピレンなど)、ポリエステル、ポリカルボナート、ポリウレタン、ポリ尿素ポリマーなどを含むがこれらに限定されない。さらに、飽和炭化水素ポリマー、ポリオキシアルキレンポリマーおよびビニルコポリマーは、そのガラス転移温度が低く、低温、すなわち0℃未満で高い可撓性を提供するので特に適切である。
式(2)中の反応性シリル基は、公知の方法によってヒドロシリル化による不飽和炭化水素と反応する能力を有する官能基を含むシラン、または縮合または開環反応によって反応性シリル基と連結するプレポリマー中のSiOH、アミノアルキルまたは−アリール、HOOC−アルキルまたは−アリール、HO−アルキルまたは−アリール、HS−アルキルまたは−アリール、Cl(O)C−アルキルまたは−アリール、エポキシアルキルまたはエポキシシクロアルキル基の反応を用いることによって導入することができる。主要な実施形態の例は以下を含む:(i)脱離基(LG)および水素の付加生成物(LG−H)が放出される間にシロキシ結合≡Si−O−SiR1 cR2 3-cが形成される、シラン(LG)SiR1 cR2 3-cとの縮合反応を受けることができるSiOH基を有するシロキサンプレポリマー;(ii)ヒドロシリル化またはラジカル反応によってシラン(SiHなど)もしくは不飽和基のSiH基またはラジカル活性基と反応することができる不飽和基を有するシラン;および(iii)シリル機能性高分子を得るために反応性プレポリマーを有機官能性シランと連結すべく、エポキシ、イソシアナト、OH、SH、シアナト、カルボン酸ハロゲニド、反応性アルキルハロゲニド、ラクトン、ラクタムまたはアミンと相補的に反応することができる、OH、SH、アミノ、エポキシ、−COCl、−COOH基を有する有機または無機のプレポリマーを含むシラン。
方法(i)に適するシランは、アルコキシシラン、特にテトラアルコキシシラン、ジ−およびトリアルコキシシラン、ジ−およびトリアセトキシシラン、ジ−およびトリケトオキシモシラン、ジ−およびトリアルケニルオキシシラン、ジ−およびトリカルボンアミドシランを含み、ここで、シランのシリコン原子の位置での残基は置換または非置換の炭化水素である。方法(i)のための他の非限定的なシランは、ビニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、アミノアルキルトリメトキシシラン、エチルトリアセトキシシラン、メチル−もしくはプロピルトリアセトキシシラン、メチルトリブタノンオキシモシラン、メチルトリプロペニルオキシシラン、メチルトリベンズアミドシラン、またはメチルトリアセトアミドシランなどのアルキルトリアルコキシシランを含む。方法(i)の下での反応に適するプレポリマーは、シリコン原子に結合した加水分解性基を有するシランとの縮合反応を受けることができるSiOH末端ポリアルキルシロキサンである。例示のSiOH末端ポリアルキルジシロキサンは、ポリジメチルシロキサンを含む。
方法(ii)に適するシランは、アルコキシシラン、特にトリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、およびフェニルジメトキシシランなどのトリアルコキシシラン(HSi(OR)3)を含む。ハイドロジェンクロロシランは原理的に可能であるが、しかし、アルコキシ、アセトキシ基などによるハロゲンの追加の置き換えによりそれほど望ましくない。他の適切なシランは、ビニル、アリル、メルカプトアルキルまたはアクリル基などのラジカルによって活性化することができる不飽和基を有する有機官能性シランを含む。非限定的な例は、ビニルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを含む。方法(ii)の下での反応に適するプレポリマーは、ビニル末端ポリアルキルシロキサン、好ましくはポリジメチルシロキサン、ヒドロシリル化を受けることができる、または例えば、不飽和炭化水素もしくは−SiH基を含むシランの対応する有機官能基とラジカル誘発されるグラフト反応を受けることができる不飽和基を有する炭化水素を含む。
炭化水素ポリマーにシリル基を導入する別の方法は、不飽和炭化水素モノマーのシランの不飽和基との共重合であってもよい。炭化水素プレポリマーへの不飽和基の導入は、シリコンを含まない炭化水素部分の重合後の、例えば、鎖停止剤としてのアルケニルハロゲニドの使用を含んでもよい。
シランとプレポリマーとの間の望ましい反応生成物は以下の構造を含む:
−SiR1 2O−SiR1 2−CH2−CH2−SiR1 cR2 3-c、または(炭化水素)−[Z−SiR1 cR2 3-c]n
−SiR1 2O−SiR1 2−CH2−CH2−SiR1 cR2 3-c、または(炭化水素)−[Z−SiR1 cR2 3-c]n
方法(iii)に適するシランは、アルコキシシラン、特に−OH、−SH、アミノ、エポキシ、−COClまたは−COOHと反応する有機官能基を有するシランを含むがこれらに限定されない。
一実施形態において、これらのシランは、例えばガンマ−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−イソシアナトプロピルメチルジメトキシシラン、ガンマ−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、ガンマ−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、ガンマ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ベータ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ベータ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、エポキシリモニルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−アミノプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ガンマ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、ガンマ−アミノプロピルメチルジエトキシシランなどのイソシアナトアルキル基を有する。
一実施形態において、まず完全混合および次いで次のカップリング反応を行うためのブロック化したアミンまたはイソシアナート(Ζ’−Χ)n−Ζ’のいずれかを選択することが望ましい。ブロック剤の例は、欧州特許出願公開第0947531号明細書に開示され、複素環窒素化合物(カプロラクタムまたはブタノンオキシムまたは環式ケトンなど)を用いる他のブロック手順は、米国特許第6,827,875号明細書中に言及され、その両方が参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
方法(iii)の下での反応に適するプレポリマーの例は、好ましくは高分子量(Mw、重量平均分子量>6000g/モル)および1.6未満の多分散性Mw/Mnを有する、OH基を有するポリアルキレンオキシド;残存NCO基(NCO官能化ポリアルキレンオキシド、特にブロック化イソシアナートなど)を有するウレタンを含むがこれらに限定されない。プレポリマーは、最終硬化に有用なさらなる反応基を有する、対応するシランのエポキシ、イソシアナート、アミノ、カルボキシハロゲニドまたはハロゲンアルキル基と相補的に反応することができる−OH、−COOH、アミノ、エポキシ基を有する炭化水素の群から選択される。
ポリエーテルへのNCO基の導入に適するイソシアナートは、トルエンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、またはキシレンジイソシアナート、またはイソフォロンジイソシアナートもしくはヘキサメチレンジイソシアナートなどの脂肪族ポリイソシアナートを含むことができる。
単位Xの重合度は、硬化生成物の粘度および機械的性質の要件に依存する。Xがポリジメチルシロキサン単位である場合、数平均分子量Mnに基づく平均重合度は、好ましくは7から5000のシロキシ単位、好ましくは、200から2000単位である。>5MPaの十分な引張強度を達成するためには、ポリジメチルシロキサンが25℃で300mPa.sを超える粘度を有する>250の平均重合度Pnが適切である。Xがポリシロキサン単位以外の炭化水素単位である場合、重合度に対する粘度ははるかに高い。
ポリオキシアルキレンポリマーを合成する方法の例は、KOHなどのアルカリ触媒を使用する重合方法、有機アルミニウム化合物を反応させることにより得られる錯体などの金属−ポルフィリン錯体触媒を使用する重合方法、複合金属シアニド錯体触媒を使用する重合方法(例えば、米国特許第3,427,256号明細書;第3,427,334号明細書;第3,278,457号明細書;第3,278,458号明細書;第3,278,459号明細書;第3,427,335号明細書;第6,696,383号明細書;および第6,919,293号明細書に開示されている)を含むがこれらに限定されない。
基Xが炭化水素ポリマーから選択される場合、イソブチレン単位を有するポリマーまたはコポリマーは、優れた耐候性、優れた耐熱性、ならびに低い気体および湿気透過性などのその物理的性質により特に望ましい。
モノマーの例は、4から12の炭素原子を有するオレフィン、ビニルエーテル、芳香族ビニル化合物、ビニルシランおよびアリルシランを含む。コポリマー成分の例は、1−ブテン、2−ブテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、ヘキセン、ビニルシクロヘキセン、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、スチレン、アルファメチルスチレン、ジメチルスチレン、ベータピネン、インデン、および、例えば、ビニルトリアルコキシシラン、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ジビニルジクロロシラン、ジビニルジメトキシシラン、アリルトリクロロシラン、アリルメチルジクロロシラン、アリルジメチルメトキシシラン、ジアリルジクロロシラン、ジアリルジメトキシシラン、ガンマ−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、およびガンマ−メタクリロイロキシプロピルメチルジメトキシシランを含むがこれらに限定されない。
適切なシロキサンを含まない有機ポリマーの例は、シリル化ポリウレタン(SPUR)、シリル化ポリエステル、シリル化ポリエーテル、シリル化ポリカルボナート、シリル化ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレンのような)、シリル化ポリエステルエーテルおよびその2種以上の組み合わせを含むがこれらに限定されない。シロキサンを含まない有機ポリマーは、組成物約100重量部の約10から約90重量%の量で存在してもよい。
一実施形態において、ポリマー成分(A)はシリル化ポリウレタン(SPUR)であってもよい。そのような湿気硬化性化合物は、一般に当業界で公知であり、(i)イソシアナート末端ポリウレタン(PUR)プレポリマーを適切なシラン、例えば、シリコン原子に、アルコキシなどの加水分解可能な官能基を有し、かつ第2に例えばメルカプタン、第一級または第二級アミン(好ましくは後者)などの活性水素含有官能基を有するシランと反応させる、または(ii)ヒドロキシル末端PUR(ポリウレタン)プレポリマーを、例えば1から3個のアルコキシ基を有する適切なイソシアナート末端シランと反応させることを含む様々な方法によって得ることができる。これらの反応の詳細、およびその中に用いられるイソシアナート末端およびヒドロキシル末端PURプレポリマーの調製についての詳細は、とりわけ米国特許第4,985,491号明細書;第5,919,888号明細書;第6,207,794号明細書;第6,303,731号明細書;第6,359,101号明細書;および第6,515,164号明細書;ならびに米国特許出願公開第2004/0122253号明細書および米国特許出願公開第2005/0020706号明細書(イソシアナート末端PURプレポリマー);米国特許第3,786,081号明細書および第4,481,367号明細書(ヒドロキシル末端PURプレポリマー);米国特許第3,627,722号明細書;第3,632,557号明細書;第3,971,751号明細書;第5,623,044号明細書;第5,852,137号明細書;第6,197,912号明細書;および第6,310,170号明細書(イソシアナート末端PURプレポリマーと反応性シラン(例えば、アミノアルコキシシラン)の反応から得られた湿気硬化性SPUR(シラン修飾/末端ポリウレタン);および、米国特許第4,345,053号明細書;第4,625,012号明細書;第6,833,423号明細書;ならびに米国特許出願公開第2002/0198352号明細書(ヒドロキシル末端PURプレポリマーとイソシアナトシランの反応から得られた湿気硬化性SPUR)に見いだすことができる。前述の米国特許文書の全体内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。湿気硬化性SPUR材料の他の例は、米国特許第7,569,653号明細書に記載されたものを含み、その開示は全体が参照によって組み込まれる。
一実施形態において、ポリマー成分(A)は、式(3):
R2 3-cR1 cSi−Z−[R2SiO]x[R1 2SiO]y−Z−SiR1 cR2 3-c (3)
のポリマーであってもよく、ここで、R1、R2、Zおよびcは式(3)に関して上に定義され;RはC1−C6−アルキル(例示としてはメチルであるアルキル)であり;xは0から約10,000、一実施形態において11から約2500であり;yは0から約10,000;好ましくは0から500である。一実施形態において、式(3)の化合物中のZは、結合または二価C1−C14−アルキレン基であり、特に−C2H4−が好ましい。
R2 3-cR1 cSi−Z−[R2SiO]x[R1 2SiO]y−Z−SiR1 cR2 3-c (3)
のポリマーであってもよく、ここで、R1、R2、Zおよびcは式(3)に関して上に定義され;RはC1−C6−アルキル(例示としてはメチルであるアルキル)であり;xは0から約10,000、一実施形態において11から約2500であり;yは0から約10,000;好ましくは0から500である。一実施形態において、式(3)の化合物中のZは、結合または二価C1−C14−アルキレン基であり、特に−C2H4−が好ましい。
一実施形態において、ポリマー成分(A)は、式(4):
R2 3-c-dSiR3 cR4 d−[OSiR3R4]x−[OSiR3R4]y−OSiR3 eR4 fR2 3-e-f (4)
のポリオルガノシロキサンであってもよい。R3およびR4は、同一のシリコン原子で同じでも異なっていてもよく、水素;C1−C10アルキル;C1−C10ヘテロアルキル、C3−C12シクロアルキル;C2−C30ヘテロシクロアルキル;C6−C13アリール;C7−C30アルキルアリール;C7−C30アリールアルキル;C4−C12ヘテロアリール;C5−C30ヘテロアリールアルキル;C5−C30ヘテロアルキルアリール;C2−C100ポリアルキレンエーテル;またはその2種以上の組み合わせから選択される。R2、c、xおよびyは上に定義した通りであり;dは0、1または2であり;eは0、1または2であり;fは0、1または2である。
R2 3-c-dSiR3 cR4 d−[OSiR3R4]x−[OSiR3R4]y−OSiR3 eR4 fR2 3-e-f (4)
のポリオルガノシロキサンであってもよい。R3およびR4は、同一のシリコン原子で同じでも異なっていてもよく、水素;C1−C10アルキル;C1−C10ヘテロアルキル、C3−C12シクロアルキル;C2−C30ヘテロシクロアルキル;C6−C13アリール;C7−C30アルキルアリール;C7−C30アリールアルキル;C4−C12ヘテロアリール;C5−C30ヘテロアリールアルキル;C5−C30ヘテロアルキルアリール;C2−C100ポリアルキレンエーテル;またはその2種以上の組み合わせから選択される。R2、c、xおよびyは上に定義した通りであり;dは0、1または2であり;eは0、1または2であり;fは0、1または2である。
適切なポリシロキサン含有ポリマー(A1)の非限定的な例は、例えば、シラノール停止ポリジメチルシロキサン、シラノールまたはアルコキシ停止ポリオルガノシロキサン、例えば、メトキシ停止ポリジメチルシロキサン、アルコキシ停止ポリジメチルシロキサン−ポリジフェニルシロキサンコポリマー、およびシラノールまたはアルコキシ停止フルオロアルキル置換シロキサン(ポリ(メチル3,3,3−トリフルオロプロピル)シロキサンおよびポリ(メチル3,3,3−トリフルオロプロピル)シロキサン−ポリジメチルシロキサンコポリマーなど)を含む。ポリオルガノシロキサン成分(A1)は、組成物100重量部の約10から約90重量%の量で存在してもよい。好ましい一実施形態において、ポリオルガノシロキサン成分は、約10から約2500のシロキシ単位の範囲の平均鎖長を有し、粘度は、25℃で約10から約500,000mPa・sの範囲にある。
代替として、本組成物は、シロキサン単位を含まず、シロキサン含有ポリマー(A1)のそれに匹敵する縮合反応によって硬化を受けるシリル末端有機ポリマー(A2)を含んでもよい。ポリオルガノシロキサンポリマー(A1)と同様に、ポリマー成分(A)として適切である有機ポリマー(A2)は、末端シリル基を含む。実施形態において、末端シリル基は式(5):
−SiR1 dR2 3-d (5)
であってもよく、ここで、R1、R2およびdは上に定義した通りである。
−SiR1 dR2 3-d (5)
であってもよく、ここで、R1、R2およびdは上に定義した通りである。
ポリシロキサン組成物は、成分(B)として架橋剤または鎖伸長剤をさらに含んでもよい。一実施形態において、架橋剤は、式(6):
R1 dSiR2 4-d (6)
であり、ここで、R1、R2およびdは上に定義した通りである。代替として、架橋剤成分は、式(6)の縮合生成物であってもよく、ここで、水の存在下で1個または複数のR2基は加水分解され放出されるがすべてとは限らず、次いで中間のシラノールは縮合反応を受けてSi−O−Si結合および水を与える。平均重合度は、2から10のSi単位を有する化合物を結果として得ることができる。
一実施形態において、架橋剤は、式R3 d(R1O)4-dSiを有するアルコキシシランであり、ここで、R1、R3およびdは上に定義される。別の実施形態において、架橋剤は式(R3 d(R1CO2)4-dSiを有するアセトキシシランであり、ここで、R1、R3およびdは上のように定義される。なお別の実施形態において、架橋剤は式R3 d(R1R4C=N−O)4-dSiを有するオキシモシランであり、ここで、R1、R3、R4およびdは上のように定義される。
R1 dSiR2 4-d (6)
であり、ここで、R1、R2およびdは上に定義した通りである。代替として、架橋剤成分は、式(6)の縮合生成物であってもよく、ここで、水の存在下で1個または複数のR2基は加水分解され放出されるがすべてとは限らず、次いで中間のシラノールは縮合反応を受けてSi−O−Si結合および水を与える。平均重合度は、2から10のSi単位を有する化合物を結果として得ることができる。
一実施形態において、架橋剤は、式R3 d(R1O)4-dSiを有するアルコキシシランであり、ここで、R1、R3およびdは上に定義される。別の実施形態において、架橋剤は式(R3 d(R1CO2)4-dSiを有するアセトキシシランであり、ここで、R1、R3およびdは上のように定義される。なお別の実施形態において、架橋剤は式R3 d(R1R4C=N−O)4-dSiを有するオキシモシランであり、ここで、R1、R3、R4およびdは上のように定義される。
本明細書において使用される場合、架橋剤という用語は、(A)で定義していない1分子当たり少なくとも2個の加水分解性基および3個未満のシリコン原子を有する追加の反応性成分を含む化合物を含む。一実施形態において、架橋剤または鎖伸長剤は、アルコキシシラン、アルコキシシロキサン、オキシモシラン、オキシモシロキサン、エノキシシラン、エノキシシロキサン、アミノシラン、アミノシロキサン、カルボキシシラン、カルボキシシロキサン、アルキルアミドシラン、アルキルアミドシロキサン、アリールアミドシラン、アリールアミドシロキサン、アルコキシアミノシラン、アルキルアリールアミノシロキサン、アルコキシカルバマトシラン、アルコキシカルバマトシロキサン、イミダトシラン、ウレイドシラン、イソシアナトシラン、イソチオシアナトシラン、およびその2種以上の組み合わせから選択されてもよい。適切な架橋剤の例は、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS);メチルトリメトキシシラン(MTMS);メチルトリエトキシシラン;ビニルトリメトキシシラン;ビニルトリエトキシシラン;メチルフェニルジメトキシシラン;3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン;メチルトリアセトキシシラン;ビニルトリアセトキシシラン;エチルトリアセトキシシラン;ジ−ブトキシジアセトキシシラン;フェニルトリプロピオノキシシラン;メチルトリス(メチルエチルケトキシム)シラン;ビニルトリス(メチルエチルケトキシム)シラン;3,3,3−トリフルオロプロピルトリス(メチルエチルケトキシム)シラン;メチルトリス(イソプロペノキシ)シラン;ビニルトリス(イソプロペノキシ)シラン;ポリケイ酸エチル;ジメチルテトラアセトキシジシロキサン;オルトケイ酸テトラ−n−プロピル;メチルジメトキシ(エチルメチルケトオキシモ)シラン;メチルメトキシビス−(エチルメチルケトオキシモ)シラン;メチルジメトキシ(アセトアルドキシモ)シラン;メチルジメトキシ(N−メチルカルバマト)シラン;エチルジメトキシ(N−メチルカルバマト)シラン;メチルジメトキシイソプロペノキシシラン;トリメトキシイソプロペノキシシラン;メチルトリ−イソ−プロペノキシシラン;メチルジメトキシ(ブタ−2−エン−2−オキシ)シラン;メチルジメトキシ(1−フェニルエテノキシ)シラン;メチルジメトキシ−2−(1−カルボエトキシプロペノキシ)シラン;メチルメトキシジ(N−メチルアミノ)シラン;ビニルジメトキシ(メチルアミノ)シラン;テトラ−N,N−ジエチルアミノシラン;メチルジメトキシ(メチルアミノ)シラン;メチルトリ(シクロヘキシルアミノ)シラン;メチルジメトキシ(エチルアミノ)シラン;ジメチルジ(N,N−ジメチルアミノ)シラン;メチルジメトキシ(イソプロピルアミノ)シラン;ジメチルジ(N,N−ジエチルアミノ)シラン;エチルジメトキシ(N−エチルプロピオンアミド)シラン;メチルジメトキシ(N−メチルアセトアミド)シラン;メチルトリス(N−メチルアセトアミド)シラン;エチルジメトキシ(N−メチルアセトアミド)シラン;メチルトリス(N−メチルベンズアミド)シラン;メチルメトキシビス(N−メチルアセトアミド)シラン;メチルジメトキシ(カプロラクタモ)シラン;トリメトキシ(N−メチルアセトアミド)シラン;メチルジメトキシ(エチルアセトイミダト)シラン;メチルジメトキシ(プロピルアセトイミダト)シラン;メチルジメトキシ(N,N’,N’−トリメチルウレイド)シラン;メチルジメトキシ(N−アリル−N’,N’−ジメチルウレイド)シラン;メチルジメトキシ(N−フェニル−N’,N’−ジメチルウレイド)シラン;メチルジメトキシイソシアナトシラン;ジメトキシジイソシアナトシラン;メチルジメトキシイソチオシアナトシラン;メチルメトキシジイソチオシアナトシラン、またはその2種以上の組み合わせから選択されてもよい。一実施形態において、架橋剤は、組成物の約1から約10重量%の、またはポリマー成分(A)100重量部当たり約0.1から約10重量部の量で存在してもよい。別の実施形態において、架橋剤は、ポリマー成分(A)100重量部当たり約0.1から約5重量部の量で存在してもよい。なお別の実施形態において、架橋剤は、ポリマー成分(A)の100重量部当たり約0.5から約3重量部の量で存在してもよい。本明細書および特許請求の範囲中のどこか他のところのように、ここでも、数値を組み合わせて新規または未開示の範囲を形成してもよい。
プレポリマーZ’−X−Z’間の反応によって消費されず、R5から選択される追加の官能基を含む成分(A)の0.1重量%を超える量の追加のアルコキシシランはまた、接着促進剤として働くこともでき、成分(D)の下に定義され、数えられる。
硬化性組成物は、ジアザ二環式化合物から選ばれる、金属を含まない触媒(C)をさらに含む。本発明者らは、予想外にも、ジアザ二環式化合物が、それ自体で優れた触媒活性を示すことを見いだし、ほとんどの組成物、例えば、追加で他の成分を含んでいてもよい反応性末端基を有するポリマーを含む典型的なシーラントRTV−1またはRTV−2調合物において申し分なく作用することを見いだした。DBTDLと同様に、ジアザ二環式化合物は、本来、液体であるので、物質の取扱が容易であり、分散溶媒の助けを必要としない。さらに、ジアザ二環式化合物は無色である。そのため、透明な物質の製造が可能になり、選択される顔料の添加によって対象とする色を提供するための硬化性組成物の色の微調整もまた可能になる。着色組成物の微調整または提供においてさえ、無色の液体は、所望の色を達成するのに必要な補色または濃度を決める必要がなく色選択を遂行することができるので、何らかの色を呈する触媒より有利である。
硬化触媒として使用されるジアザ二環式化合物は、様々なジアザ二環式(diazabicylcic)化合物から選ぶことができ、特に限定されない。二環式化合物中の2個の環は、化学結合または連結基によって結合された別個の環構造によって提供することができ、その環構造の少なくとも1つは、ジアザ官能基;縮合環;または橋かけ構造を含む。窒素原子は、環内のどこかに置くことができる。一実施形態において、構造中の各環は窒素原子を含む。縮合環または橋かけ構造の一実施形態において、各環は少なくとも1個の窒素原子を共有する。一実施形態において、窒素原子は同一の炭素原子に結合することができる。一実施形態において、ジアザ二環式化合物はアミジン(N−C=N)連結を含む。
一実施形態において、ジアザ二環式は、ジアザ官能基を含む第1の環式基、化学結合または連結基によって第1の環式基に結合した第2の環式基を含む。第2の環式基は、第1の環式基上の窒素原子に結合した結合または他の連結によって第1の環式基に結合することができる。ジアザ官能基を含む適切な環式基の例は、ジアジリジン、ジアゼチジン、イミダゾリジン、ペラジン、ジアゼパン、ジアゾシンなどを含むがこれらに限定されない。窒素原子の位置は重要ではなく、ジアザ官能基を含む環は、1,2;1,3;1,4;1,5などの位置に窒素原子を有することができる。一実施形態において、ジアザ官能基中の窒素原子は1,2位置にある。
第2の環式基は、特定の目的または意図した使用に望まれる任意の適切な環式基から選ぶことができる。一実施形態において、第2の環式基は、脂環式基、アリール、複素環、ヘテロアリールなどから選ぶことができる。一実施形態において、第2の環式基は、C3−C10脂環式基、C6−C10アリール基、三〜十員複素環、または六〜十員ヘテロアリールなどであってもよい。
「脂環式」(または「炭素環」または「カルボシクリル」または「炭素環式」)という用語は、3から14の環炭素原子を有する、飽和していてよい、または1個もしくは複数の不飽和単位を含む環系のみを含有する非芳香族炭素を指す。幾つかの実施形態において、炭素原子の数は3から10である。他の実施形態において、炭素原子の数は4から7である。また他の実施形態において、炭素原子の数は5または6である。この用語は、単環式、二環式または多環式の、縮合、スピロまたは橋かけ炭素環式環系を含む。この用語はまた、炭素環式環が、1個もしくは複数の非芳香族炭素環式または複素環式環または1個もしくは複数の芳香環またはその組み合わせに「縮合」することができる多環式環系を含み、ここで、結合部のラジカルまたは結合点は炭素環式環上にある。「縮合」二環式環系は、2個の隣接した環原子を共有する2個の環を含む。橋かけ二環式基は、3または4個の隣接する環原子を共有する2個の環を含む。スピロ二環式環系は1個の環原子を共有する。脂環式基の例は、シクロアルキルおよびシクロアルケニル基を含むがこれらに限定されない。特定の例は、シクロオクチル、シクロヘキシル、シクロプロペニルおよびシクロブチルを含むがこれらに限定されない。
本明細書において使用される「複素環」(または「ヘテロシクリル」または「複素環式」、「非芳香族複素環」)という用語は、1個または複数の環炭素がN、SまたはOなどのヘテロ原子と置き換えられ、系中の各環が三〜七員を含み、3から14個の環原子を有する、飽和していてもよく、または1個または複数の不飽和単位を含んでもよい非芳香族環系を指す。幾つかの実施形態において、非芳香族複素環式環は、環内のN、SおよびOから選択される3個までのヘテロ原子を含む。他の実施形態において、非芳香族複素環式環は、環系内のN、SおよびOから選択される2個までのヘテロ原子を含む。また他の実施形態において、非芳香族複素環式環は、環系内のNおよびOから選択される2個までのヘテロ原子を含む。この用語は、単環式、二環式または多環式の、縮合、スピロまたは橋かけ複素環式環系を含む。この用語はまた、複素環式環が、1個もしくは複数の非芳香族炭素環式または複素環式環または1個もしくは複数の芳香環またはその組み合わせに縮合してよい多環式環系を含み、ここで、結合部のラジカルまたは結合点は複素環式環上にある。複素環の例は、ピペリジニル、ピペリジニル、ピロリジニル、ピラゾリジニル、イミダゾリジニル、アゼパニル、ジアゼパニル、トリアゼパニル、アゾカニル、ジアゾカニル、トリアゾカニル、オキサゾリジニル、イソオキサゾリジニル、チアゾリジニル、イソチアゾリジニル、オキサゾカニル、オキサゼパニル、チアゼパニル、チアゾカニル、ベンズイミダゾロニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチオフェニル、テトラヒドロチオフェニル、例えば、3−モルホリノ、4−モルホリノ、2−チオモルホリノ、3−チオモルホリノ、4−チオモルホリノを含むモルホリノ、1−ピロリジニル、2−ピロリジニル、3−ピロリジニル、1−テトラヒドロピペラジニル、2−テトラヒドロピペラジニル、3−テトラヒドロピペラジニル、1−ピペリジニル、2−ピペリジニル、3−ピペリジニル、1−ピラゾリニル、3−ピラゾリニル、4−ピラゾリニル、5−ピラゾリニル、1−ピペリジニル、2−ピペリジニル、3−ピペリジニル、4−ピペリジニル、2−チアゾリジニル、3−チアゾリジニル、4−チアゾリジニル、1−イミダゾリジニル、2−イミダゾリジニル、4−イミダゾリジニル、5−イミダゾリジニル、インドリニル、テトラヒドロキノリニル、テトラヒドロイソキノリニル、ベンゾチオラニル、ベンゾジチアニル、3−(1−アルキル)−ベンズイミダゾール−2−オニルおよび1,3−ジヒドロ−イミダゾール−2−オニルを含むがこれらに限定されない。
単独で、または「アラルキル」、「アラルコキシ」、「アリールオキシアルキル」または「ヘテロアリール」中のようなより大きな部分の一部として使用される「アリール」(または「アリール環」または「アリール基」)という用語は、炭素環式芳香族環系を指す。「アリール」という用語は、「アリール環」または「アリール基」という用語と交換可能に使用されてもよい。「炭素環式芳香環」基は、炭素環原子(通常6から14)のみを有し、フェニルなどの単環式芳香環および2個以上の炭素環式芳香環が互いに縮合した縮合多環式芳香族環系を含む。例としては1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントラシルおよび2−アントラシルが含まれる。本明細書において使用される場合、「炭素環式芳香環」または「炭素環式芳香族」という用語の範囲内に含まれるものはまた、芳香環が、インダニル、フタリミジル、ナフチミジル、フェナントリジニルまたはテトラヒドロナフチル中などの1個または複数の非芳香環(炭素環式または複素環式)に「縮合」し、ここで、結合部のラジカルまたは結合点は芳香環上にある基である。
単独で、または「ヘテロアラルキル」、「ヘテロアラルコキシ」中のようなより大きな部分の一部として使用される「ヘテロアリール」、「ヘテロ芳香族」、「ヘテロアリール環」、「ヘテロアリール基」、「芳香族複素環」または「ヘテロ芳香族基」という用語は、1個または複数の環炭素がN、SまたはOなどのヘテロ原子と置き換えられた、五〜十四員を有するヘテロ芳香環基を指す。幾つかの実施形態において、ヘテロアリール環は、環内のN、SおよびOから選択される3個までのヘテロ原子を含む。他の実施形態において、ヘテロアリール環は、環系内のN、SおよびOから選択される2個までのヘテロ原子を含む。また他の実施形態において、ヘテロアリール環は、環系内のNおよびOから選択される2個までのヘテロ原子を含む。ヘテロアリール環は、単環式ヘテロ芳香環および単環式芳香環が1個または複数の他の芳香環と縮合した多環式芳香環を含む。本明細書において使用される場合、また「ヘテロアリール」という用語の範囲内に含まれるものはまた、芳香環が1個または複数の非芳香環(炭素環式または複素環式)に「縮合」した基であり、ここで、結合部のラジカルまたは結合点は芳香環上にある。本明細書において使用される場合、二環式6,5ヘテロ芳香環は、例えば、第2の五員環に縮合した六員ヘテロ芳香環であり、ここで、結合部のラジカルまたは結合点は六員環上にある。ヘテロアリール基の例には、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、イミダゾリル、ピロリル、ピラゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、オキサジアゾリル、チアゾリル、イソチアゾリルまたはチアジアゾリルが含まれ、例えば、2−フラニル、3−フラニル、N−イミダゾリル、2−イミダゾリル、4−イミダゾリル、5−イミダゾリル、3−イソオキサゾリル、4−イソオキサゾリル、5−イソオキサゾリル、2−オキサジアゾリル、5−オキサジアゾリル、2−オキサゾリル、4−オキサゾリル、5−オキサゾリル、3−ピラゾリル、4−ピラゾリル、1−ピロリル、2−ピロリル、3−ピロリル、2−ピリジル、3−ピリジル、4−ピリジル、2−ピリミジニル、4−ピリミジニル、5−ピリミジニル、3−ピリダジニル、2−チアゾリル、4−チアゾリル、5−チアゾリル、2−トリアゾリル、5−トリアゾリル、テトラゾリル、2−チエニル、3−チエニル、カルバゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチエニル、ベンゾフラニル、インドリル、ベンゾトリアゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾイミダゾリル、イソキノリニル、インドリル、イソインドリル、アクリジニル、ベンズイソオキサゾリル、イソチアゾリル、1,2,3−オキサジアゾリル、1,2,5−オキサジアゾリル、1,2,4−オキサジアゾリル、1,2,3−トリアゾリル、1,2,3−チアジアゾリル、1,3,4−チアジアゾリル、1,2,5−チアジアゾリル、プリニル、ピラジニル、1,3,5−トリアジニル、キノリニル(例えば、2−キノリニル、3−キノリニル、4−キノリニル)およびイソキノリニル(例えば、1−イソキノリニル、3−イソキノリニルまたは4−イソキノリニル)が含まれる。
一実施形態において、ジアザ二環式化合物は、式(7)の化合物:
[式中、sは1から8の整数であり、tは0または1から4の整数であり;Jは環式化合物であり;Lは連結基であり、vは0−10である。]から選ばれる。一実施形態において、Jは脂環式基、アリール、複素環、ヘテロアリールなどから選ぶことができる。一実施形態において、vは0である。
適切な連結基Lの例は、−O−、−COO−、−S−、−CONH−、−HN−CO−NH−、アルキル、アルケン、アリール、エポキシ、−O−、−COO−、−S−、−CONH−、−HN−CO−NH−、エポキシから選ばれるヘテロ原子基を含むアリール基などを含むがこれらに限定されない。
一実施形態において、二環式化合物は式:
である。
一実施形態において、ジアザ二環式化合物は式(8):
[式中、nは1−10の整数である。]の化合物から選ばれる。
一実施形態において、ジアザ二環式化合物は式(9):
[式中、nは1−10の整数である。]の化合物から選ばれる。
一実施形態において、ジアザ二環式化合物は式(10):
[式中、xは1−10の整数であり、yは0−10の整数であり、zは0−10の整数であり、ここで、yおよび/またはzの少なくとも1つは少なくとも1である。]の化合物から選ばれる。
触媒成分(C)は、単一のジアザ二環式化合物または2種以上のジアザ二環式化合物の混合物を含むことができる。触媒に適するジアザ二環式(diazabicylic)化合物の例は、1,5−ジアザビシクロ[4.2.0]オクタ−5−エン;1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン;1,5−ジアザ−3,メチルビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン;1,5−ジアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン;1,5−ジアザ−10−メチルビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(以下、DBUと称する);1,9−ジアザビシクロ[6.4.0]ドデカ−8−エン;1,10−ジアザビシクロ[7.4.0]トリデカ−9−エン;1,14−ジアザビシクロ[11.4.0]ヘプタデカ−13−エン;6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン;1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン;2,6−ジアザビシクロ[3.2.0]ヘプタン;3,6−ジアザビシクロ[3.2.0]ヘプタン;2,7−ジアザビシクロ[4.2.0]オクタン;3,7−ジアザビシクロ[4.2.0]オクタン;2,8−ジアザビシクロ[4.2.0]オクタン;2,6−ジアザビシクロ[3.3.0]オクタン;2,7−ジアザビシクロ[3.3.0]オクタン;2,7−ジアザビシクロ[4.3.0]オクタン;2,8−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナン;3,7−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナン;3,8−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナン;3,9−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナン;2,6−ジアザビシクロ[3.2.1]オクタン;3,6−ジアザビシクロ[3.2.1]オクタンなどを含むがこれらに限定されない。
一実施形態において、触媒成分(C)はジアザ二環式化合物の塩を含むことができる。その塩形態において、ジアザ二環式化合物は、ジアザ二環式化合物の任意の適切な対イオンの混合物を含むことができる。一実施形態において、塩形態は、ジアザ二環式化合物およびスルホン酸の混合物を含む。
ジアザ二環式化合物を含む触媒成分(C)は、ポリマー(A)の100重量部当たり約0.01から約7重量部;ポリマー(A)の100重量部当たり約0.05から約5重量部;ポリマー(A)の100重量部当たり約0.1から約2重量部;ポリマー(A)の100重量部当たり約0.2から約1重量部の量で硬化性組成物中に存在することができる。本明細書および特許請求の範囲のどこか他のところのように、ここでも、数値を組み合わせて新しい非開示の範囲を形成してもよい。本出願人らは、ジアザ二環式化合物の装填の増減により、少なくとも指触乾燥時間(TFT)で測定して、硬化速度を増減することができることを見いだした。
本組成物は、場合によって、成分(A)または(B)とは異なる接着促進剤成分(D)を含む。一実施形態において、接着促進剤(D)は、成分(B)のシランと同一でないか、またはポリマー(A)を末端封鎖するのに必要なシランの量を超える量で存在する、基R5、例えば、アミノシランおよび他のシランを含む有機官能性シランであってもよい。(A)を作製する反応における未反応シラン(B)または(D)の量は、末端封鎖反応の後、200℃までのより高温および1mbarまでの真空で(A)の0.1重量%を超えて遊離シランを蒸発させることで明らかにすることができる。
ジアザ二環式触媒化合物は、スズ触媒と少なくとも同じくらい良好な硬化特性を示すことができるが、得られた硬化物の様々な基材に対する接着を促進するために接着促進剤を添加することができる。ジアザ二環式触媒物質は、幾つかの金属系の非スズ触媒について見られたように、触媒活性を失うことなく様々な接着促進剤と共に使用することができることがわかった。ジアザ二環式触媒との接着促進剤の組み合わせは、ジアザ二環式化合物単独と比較して、硬化特性が改善された組成物を提供することができる。したがって、有利には、所望の場合、反応性シリル基を含有するシリコーン/非シリコーンポリマーのジアザ二環式の触媒作用による縮合硬化の速度を微調整するために、幾つかの選択されるアミンを添加することができる。
一実施形態において、本組成物は、一般式(11):
R5 gR1 dSi(R2)4-d-g (11)
によって記載される基R5を含む接着促進剤(D)を含み、ここで、R5はE−(CR3 2)h−W−(CH2)h−であり;R1、R2およびdは上記の通りであり;gは1または2であり;d+g=1から2であり;hは0から8であり、同一でも異なっていてもよい。
適切な化合物の非限定的な例は、
E1−(CR3 2)h−W−(CH2)h−SiR1 d(R2)3-d (11a)または(11d)
E2−[(CR3 2)h−W−(CH2)h−SiR1 d(R2)3-d]j (11b)または(11f)
を含み、ここで、jは2から3である。
R5 gR1 dSi(R2)4-d-g (11)
によって記載される基R5を含む接着促進剤(D)を含み、ここで、R5はE−(CR3 2)h−W−(CH2)h−であり;R1、R2およびdは上記の通りであり;gは1または2であり;d+g=1から2であり;hは0から8であり、同一でも異なっていてもよい。
適切な化合物の非限定的な例は、
E1−(CR3 2)h−W−(CH2)h−SiR1 d(R2)3-d (11a)または(11d)
E2−[(CR3 2)h−W−(CH2)h−SiR1 d(R2)3-d]j (11b)または(11f)
を含み、ここで、jは2から3である。
基Eは、基E1またはE2のいずれかから選択されてもよい。E1は、アミン、−NH2、−NHR、−(NHC2H5)aNHR、NHC6H5、ハロゲン、擬ハロゲン、最大14個の炭素原子を有する不飽和脂肪族基、最大14個の炭素原子を有するエポキシ基含有脂肪族基、シアヌラート含有基およびイソシアヌラート含有基から選択されてもよい。
E2は、R5およびR2基を含むことができる、アミン、ポリアミン、シアヌラート含有基およびイソシアヌラート含有基、スルフィド、スルファート、ホスファート、ホスファイトおよびポリオルガノシロキサン基からなる二価または多価の基で構成される群から選択されてもよく;Wは、単結合、−COO−、−O−、エポキシ、−S−、−CONH−、−HN−CO−NH−単位から選択されるヘテロ原子基からなる群から選択され;R3は上で定義した通りであり、R1は上で定義した通りで、同一でも異なっていてもよく、R2は上で定義した通りであり、同一でも異なっていてもよい。
成分(D)の非限定的な例は次のものを含む:
ここで、R1、R2およびdは上で定義した通りである。成分(D)の例は、式(7a−7l)の化合物を含む。さらに、化合物(D)の式(7b)は、式(7m):
の化合物を含むものとする。ここで、R、R2、R5およびdは上で定義した通りであり;kは0から6であり(および一実施形態においては望ましくは0);bは上記の通りであり(一実施形態においては望ましくは0から5);l+b≦10である。一実施形態において、R5は次から選択される。
E1−(CR3 2)h−W−(CH2)h−
E1−(CR3 2)h−W−(CH2)h−
接着促進剤の例示の基は、アミノ基含有シランカップリング剤からなる群から選択される。アミノ基含有シラン接着促進薬剤(D)は、加水分解可能基に結合したシリコン原子を含有する基(以下、シリコン原子に結合した加水分解可能基と称する)およびアミノ基を有する酸性化合物である。その特定の例は、上記の加水分解可能基を有する同一のシリル基を含む。これらの基の中でも、メトキシ基およびエトキシ基が特に適切である。加水分解可能基の数は2以上であってもよく、3個以上の加水分解可能基を有する化合物が特に適切である。
他の適切な接着促進剤(D)の例は、N−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ガンマ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、N−フェニル−ガンマ−アミノプロピルトリメトキシシラン、トリアミノ官能性トリメトキシシラン、ガンマ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、ガンマ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、ガンマ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、ガンマ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、ガンマ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ベータ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ベータ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルメチル−ジメトキシシラン、ベータ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、ベータ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジエトキシシラン、エポキシリモニルトリメトキシシラン、イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、イソシアナトプロピルメチルジメトキシシラン、ベータ−シアノエチルトリメトキシシラン、ガンマ−アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、アルファ,オメガ−ビス(アミノアルキルジエトキシシリル)ポリジメチルシロキサン(Pn=1−7)、アルファ,オメガ−ビス(アミノアルキルジエトキシシリル)オクタメチルテトラシロキサン、4−アミノ−3,3−ジメチルブチルトリメトキシシラン、N−エチル−3−トリメトキシシリル−2−メチルプロパンアミン、および3−(N,N−ジエチルアミノプロピル)トリメトキシシランまたはその2種以上の組み合わせなどを含むがこれらに限定されない。
また、これらの修正により得られる誘導体、例えば、アミノ修飾シリルポリマー、シリル化アミノポリマー、不飽和アミノシラン錯体、フェニルアミノ長鎖アルキルシランおよびアミノシリル化シリコーンを使用することが可能である。これらのアミノ基含有シランカップリング剤は単独で使用されてもよいが、または2種類以上のこれらを組み合わせて使用されてもよい。
接着促進剤(D)は、ポリマー成分(A)100部に対して約0.1から約5.0重量部の量で存在してもよい。一実施形態において、接着促進剤は、ポリマー成分(A)100部に対して約0.15から約2.0重量部の量で存在してもよい。別の実施形態において、接着促進剤は、ポリマー成分(A)の約0.5から約1.5重量部の量で存在してもよい。このように(A)の組成物中の(D)の量を定義するが、ポリマー(A)の末端封鎖から来る遊離シランの含有率は、0.1重量%未満である。
本組成物は、充填剤成分(E)をさらに含んでよい。充填剤成分(複数可)(E)には、補強または半補強充填剤として使用する、すなわち硬化後、より高い引張強度を達成するなどの様々な機能があってもよい。充填剤成分には、また、粘度を上げ擬似塑性/剪断薄化を確立しチキソトロピー挙動を示す能力があってもよい。非補強充填剤は体積増量剤として働いてもよい。補強充填剤は、BET表面に関連する50m2/gを超える比表面積を有することを特徴とし、半補強充填剤は、10−50m2/gの範囲の比表面積を有する。いわゆる増量充填剤は、好ましくはBET法による10m2/g未満の比表面積および100μm未満の平均粒径を有する。一実施形態において、半補強充填剤は、炭酸カルシウム充填剤、シリカ充填剤またはその混合物である。適切な補強充填剤の例は、フュームドシリカまたは沈降シリカであり、オルガノシランまたはシロキサンで部分的にまたは完全に処理してそれほど親水性でなくし、水含有率を減らすか、または組成物の粘度および貯蔵安定性を制御することができる。これらの充填剤は疎水性充填剤と命名され、商品名は、アエロジル(Aerosil)(登録商標)、HDK(登録商標)、Cab−O−Sil(登録商標)などである。
適切な増量充填剤の例は、粉砕シリカ(セライト(Celite)(商標))、沈降性およびコロイド質炭酸カルシウム(これらはステアラートまたはステアリン酸などの化合物で場合によって処理される);フュームドシリカ、沈降シリカ、シリカゲルならびに疎水化シリカおよびシリカゲルなどの補強シリカ;砕き粉砕した石英、クリストバライト、アルミナ、水酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、珪藻土、酸化鉄、カーボンブラック、アクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレンなどの粉末化熱可塑性樹脂、およびグラファイトまたはカオリンなどの粘土、ベントナイトまたはモンモリロナイト(処理/未処理の)などを含むがこれらに限定されない。
添加される充填剤の種類および量は、硬化したシリコーン/非シリコーン組成物の所望の物理的性質に依存する。したがって、充填剤は、単一の種または2種以上の混合物であってもよい。増量充填剤は、100部の成分(A)に対して組成物の約0から約300重量%まで存在することができる。補強充填剤は、100部の成分(A)に対して、組成物の約5から約60重量%、好ましくは5から30重量%存在することができる。
本発明の組成物は、接着促進剤およびジアザ二環式触媒と組み合わせて硬化を加速することができる(そのような化合物のない状態での硬化と比較して)酸性化合物(F)を場合によって含む。成分(F)は、組成物の約0.01から約5重量%の量で存在してもよい。別の実施形態において、成分(A)の100重量部当たり0.01から約8重量部が使用され、より好ましくは成分(A)の100重量部当たり0.02から3重量部、最も好ましくは成分(A)の100重量部当たり0.02から1重量部、使用される。
酸性化合物(F)は、様々なリン酸エステル、ホスホナート、ホスファイト、ホスホナイト、スルファイト、スルファート、擬似ハロゲニド、分岐アルキルカルボン酸、その2種以上の組み合わせなどから選択されてもよい。いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、一実施形態において、酸性化合物(F)は、環境空気に接する使用の前にカートリッジ中に密封される場合、より長い貯蔵期間を保証するための安定剤として有用である。特にアルコキシ末端ポリシロキサンは、カートリッジ中での貯蔵後、硬化能力を失う場合があり、硬化条件下で硬度の低下を示す。そのため、数か月にわたり貯蔵期間または硬化能力を延長することができる式(8)
O=P(OR6)3-c(OH)c (8)
の化合物を添加することは有用であり得る。ここで、cは上に定義した通りであり;R6は、直鎖または分岐、場合によって置換されたC1−C30アルキル基、直鎖もしくは分岐C5−C14シクロアルキル基、C6−C14アリール基、C6−C31アルキルアリール基、直鎖もしくは分岐C2−C30アルケニル基、または直鎖もしくは分岐C1−C30アルコキシアルキル基、C4−C300ポリアルケニレンオキシド基(ポリエーテル)、例えばマルロホール(Marlophor)(登録商標)N5酸、トリオルガニルシリル−およびジオルガニル(C1−C8)−アルコキシシリル基の群から選択される。ホスファートはまた、第1および第2のエステルの混合物を含むことができる。適切なホスホナートの非限定的な例は、1−ヒドロキシエタン−(1,1−ジホスホン酸)(HEDP)、アミノトリス(メチレンホスホン酸)(ATMP)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸(DTPMP)、1,2−ジアミノエタン−テトラ(メチレンホスホン酸)(EDTMP)、およびホスホノブタントリカルボン酸(PBTC)を含む。
O=P(OR6)3-c(OH)c (8)
の化合物を添加することは有用であり得る。ここで、cは上に定義した通りであり;R6は、直鎖または分岐、場合によって置換されたC1−C30アルキル基、直鎖もしくは分岐C5−C14シクロアルキル基、C6−C14アリール基、C6−C31アルキルアリール基、直鎖もしくは分岐C2−C30アルケニル基、または直鎖もしくは分岐C1−C30アルコキシアルキル基、C4−C300ポリアルケニレンオキシド基(ポリエーテル)、例えばマルロホール(Marlophor)(登録商標)N5酸、トリオルガニルシリル−およびジオルガニル(C1−C8)−アルコキシシリル基の群から選択される。ホスファートはまた、第1および第2のエステルの混合物を含むことができる。適切なホスホナートの非限定的な例は、1−ヒドロキシエタン−(1,1−ジホスホン酸)(HEDP)、アミノトリス(メチレンホスホン酸)(ATMP)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸(DTPMP)、1,2−ジアミノエタン−テトラ(メチレンホスホン酸)(EDTMP)、およびホスホノブタントリカルボン酸(PBTC)を含む。
別の実施形態において、式O=P(OR7)3-g(OH)gの化合物を添加してもよく、ここで、gは1または2であり、R7はR6として上に定義した通りであるか、または1個もしくは複数のアミノ基を有する二価もしくは多価の炭化水素である。
別の種類は、アルキルホスホン酸、好ましくはヘキシルまたはオクチルホスホン酸などの式R6P(O)(OH)2のホスホン酸化合物である。
一実施形態において、酸性化合物は、式(R8O)PO(OH)2のリン酸モノエステル;式R8P(O)(OH)2のホスホン酸;または式(R8O)P(OH)2の亜リン酸モノエステルから選択されてもよく、ここで、R8は、C1−C18アルキル、C2−C20アルコキシアルキル、フェニル、C7−C12アルキルアリール、C2−C4ポリアルキレンオキシドエステルまたはジエステルとのその混合物などである。
別の実施形態において、酸性化合物は、アルファ第三級炭素を有するC5−C19酸を含む分岐C4−C30アルキルカルボン酸またはその2種以上の組み合わせである。そのような適切な化合物の例は、Versatic(商標)Acid、ラウリン酸、およびステアリン酸を含むがこれらに限定されない。一実施形態において、酸性化合物は、分岐アルキルカルボン酸を含む混合物であってもよい。一実施形態において、酸性化合物は、主として第三級脂肪族C10カルボン酸の混合物である。
一般に、酸性成分(F)は、触媒(C)に関して1以下のモル比で添加される。実施形態において、酸性成分(F)は、(F):(C)が1:15から1:1のモル比で添加される。
硬化性組成物はまた、可塑剤、顔料、安定剤、抗菌剤もしくは殺菌剤、殺生剤および/または溶媒などの補助物質(G)を含んでもよい。反応性ポリオルガノシロキサン(A)用の好ましい可塑剤は、10から300シロキシ単位の鎖長を有するポリオルガノシロキサンの群から選択される。好ましいものは、25℃で100から1000mPa・sの粘度を有するトリメチルシリル末端ポリジメチルシロキサンである。任意選択の溶媒(分散媒体または増量剤)の選択には、触媒の一様な分散を確実にし、それによって硬化速度を変える役割があってもよい。そのような溶媒には、トルエン、ヘキサン、クロロホルム、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N−メチルピロリジノン(ΝΜΡ)および炭酸プロピレンなどの極性および無極性溶媒が含まれる。水は、高速硬化二液組成物RTV−2を加速する追加の成分(G)であってもよく、それによって水は、二種の組成物の一液中にあってもよい。溶媒を硬化および適用後に蒸発させなければならない場合、特に適切な無極性溶媒は、トルエン、ヘキサンを含むがこれらに限定されない。別の実施形態において、溶媒は、アルキルベンゼン、フタル酸エステル、アリールスルホン酸エステル、リン酸トリアルキルエステルまたはリン酸トリアリールエステルなどの高沸点炭化水素を含み、これらは低い蒸気圧を有しており、体積を増量して低コストを提供することができる。参照によって引用される例は、米国特許第6,599,633号明細書;米国特許第4,312,801号明細書のものであってもよい。溶媒は、触媒組成物の約20から約99重量%の量で存在することができる。
本出願人らは、本触媒が、スズ触媒を使用して作製された組成物に匹敵する指触乾燥時間、硬度および/または硬化時間を示す硬化ポリマーを提供するが、しかしスズまたは他の金属触媒を使用して作製された材料と比較してより良好な接着を提供する硬化性組成物を提供し得ることを見いだした。
一実施形態において、本発明による組成物は、100重量部のポリマー成分(A);約0.1から約10重量部の架橋剤成分(B);約0.01から約7重量部の触媒成分(C)を含む。一実施形態においては、約0.1から約5、一実施形態においては0.15から1重量部の接着促進剤成分(D);約0から約300重量部の充填剤成分(E);約0.01から約7重量部の酸性化合物(F);場合によって、0から約15重量部の成分(G)を含み、ここで成分(B)−(G)の重量部は、それぞれポリマー成分(A)100部に基づく。一実施形態において、本組成物は、成分(A)100重量部当たり約0.01から約1重量部の量の成分(F)を含む。なお別の実施形態において、本組成物は、成分(A)100重量部当たり約0.1から約0.8重量部の量の触媒(C)を含む。
本硬化性組成物が一液組成物、二液組成物いずれとしても提供され得ることは理解されよう。一液組成物は、上記の様々な成分の混合物を含む組成物を指す。二液組成物は、別々に貯蔵され、続いて、硬化の適用直前に一緒に混合される、第1の部分および第2の部分を含んでよい。一実施形態において、二液組成物は、ポリマー成分(A)および架橋剤成分(B)を含む第1の部分(P1)、ならびにジアザ二環式化合物を含む触媒成分(C)を含む第2の部分(P2)を含む。第1および第2の部分は、特定の目的または意図した使用に対する所望に応じて他の成分(D)および/または(E)および/または(F)および/または(G)を含んでもよい。例えば、一実施形態において、第1の部分(P1)は場合によって接着促進剤(D)および/または充填剤(E)を含んでもよく、第2の部分(P2)は場合によって補助物質(G)、硬化速度修正成分(F)および水(G)を含んでもよい。
一実施形態において、二液組成物は、(i)ポリマー成分(A)、場合によって充填剤成分(E)、および場合によって酸性化合物(F)を含む第1の部分;および(ii)架橋剤(B)、触媒成分(C)、接着性促進剤(D)および酸性化合物(F)を含む第2の部分を含み、ここで、成分(i)および(ii)の混合により硬化に適用されるまで、部分(i)および(ii)は別々に貯蔵される。
例示の二液組成物は、100重量部の成分(A)および0から70重量部の成分(E)を含む第1の部分(i);ならびに0.1から5重量部の少なくとも1種の架橋剤(B);0.01から4重量部の触媒(C);0.1から2重量部の接着促進剤(D);および場合によって0.02から1重量部の成分(F)を含む第2の部分(ii)を含む。
硬化性組成物は、シーリング、型作製、グレイジング、原型作製;接着剤として;被膜として;異なる材料間の継手シール(例えばセラミックまたは無機質表面と熱可塑性樹脂の間のシーラント)として;紙の離型として;含浸材料などの材料として含む広範囲の用途において使用されてもよい。触媒としてアミジン化合物を含む本発明による硬化性組成物は、例えば、一般目的および工業用のシーラント、ポッティング化合物、コーキング材、建築使用のための接着剤または被膜、板ガラスが金属枠に固定され密封される断熱ガラス、構造グレイジング;金属板、車体、車両、電子機器用のコーキング、接着剤などの種々様々の用途に適している可能性がある。さらに、本組成物は、広く様々な金属、無機質、セラミック、ゴムまたはプラスチック表面に接着することができる一液RTV−1または二液RTV−2調合物のいずれとしても使用されてもよい。
以下の実施例を参照して、アミジン触媒化合物を含む硬化性組成物をさらに理解することができる。
ポリケイ酸エチル(EPS)1g、接着促進剤0.5gおよび触媒(0.4g)の混合物に、OH末端封鎖PDMS、シリカ充填剤および低分子量OH末端封鎖PDMSの混合物99.66gを添加し、ハウシルト混合機を1.5分間使用して混合する。混合調合物をテフロン型(長さ×幅×深さ〜10cm×10cm×1cm)に注ぎ、換気フード内に置く。表面硬化(TFT)およびバルク硬化を時間(最大7日)の関数としてモニターする。
表面硬化は指触乾燥時間(TFT)によって示す。典型的なTFT測定では、ステンレス鋼(SS)のおもり(〜10gの重さ)をテフロン型に広げた調合物表面に置いて何らかの材料がSSのおもりの表面に接着するか否かで表面の粘着性を推量する。TFTは、非粘着性表面を得るのにかかる時間として定義される。バルク硬化は、厚さの全体(すなわち上部から底部まで)にわたる調合物の完全な硬化にかかる時間であり、時間の関数としてモニターする(目視検査)。
エージングの検討のために、ポリケイ酸エチル(EPS)、接着促進剤、触媒、硬化促進剤または貯蔵安定剤を含有する予備混合物を(1)50℃で4時間または(2)70℃で5日間、オーブンに維持し、その後、混合物をオーブンから取り出し室温に冷却する。次いで、ハウシルト混合機を1.5分間使用して混合物をOH末端封鎖PDMS、シリカ充填剤および低分子量OH末端封鎖PDMSの混合物と混合する。混合した調合物を、換気フード内に置いたテフロン型(長さ×幅×深さ〜10cm×10cm×1cm)に注ぐ。加速条件下で貯蔵した後、どの程度まで組成物が性能を維持したか判断するために、表面硬化(TFT)およびバルク硬化を、時間(最大7日)およびショアA硬度の関数としてモニターする。貯蔵試験のために高めた温度は、室温(25℃、50−60%相対湿度)での組成物の長期貯蔵安定性の指標となる。
表1は、接着促進剤を含む場合と含まない場合の、触媒としてジアザビシクロ化合物を用いる組成物のTFT、バルク硬化および硬度特性を説明する。表2は、種々の接着促進剤を含む場合のジアザ二環式化合物のTFT、バルク硬化、硬度および接着性を説明する。
実施例1−6および比較例C1は、接着促進剤(D1)を含むスズ触媒(0.1重量%)のそれに比較して接着促進剤(D1)を含む場合、含まない場合両方の、種々のアミジン触媒(0.5重量%の装填で)の硬化および硬度の特性を示す。実施例7−9において、スズ触媒の装填と同様の装填で種々のジアザビシクロ化合物を用いた結果が得られた。実施例10および11は、アミジン化合物の様々な装填水準での触媒活性の変動を示す。実施例12は、作業例5(versatic acidがない場合)と比較して、硬化時のジアザビシクロ化合物を合わせたversatic acidの相乗効果を示す。実施例12は、アミジン塩の硬化特性を示す。実施例14から18は、DBUを合わせた種々の接着促進剤を使用する効果を示し、種々の接着促進剤を合わせて使用した場合、DBUの硬化性能が同様のままであることを示す。種々の接着促進剤およびその組み合わせと合わせてDBUを使用した、様々な基材上での湿気硬化シリコーン組成物の改善された接着性もまた明白である。
本発明の実施形態を上に記載したが、本明細書を読んで理解すれば改変および変更を他の者は思い付くことができる。以下の特許請求の範囲は、改変および変更が特許請求の範囲またはその均等物の範囲内に含まれる限りそれらをすべて含むように意図される。
Claims (23)
- 硬化ポリマー組成物を形成するための組成物であって、
(A)少なくとも反応性シリル基を有するポリマー;
(B)架橋剤または鎖伸長剤;
(C)ジアザ二環式化合物またはその塩を含む触媒;
(D)任意選択の接着促進剤
を含む組成物。 - 該ジアザ二環式化合物がアミジン連結を含む、請求項1に記載の組成物。
- 該ジアザ二環式化合物が、式:
の化合物の1つまたはその2種以上の組み合わせから選ばれる、請求項1に記載の組成物。 - L基が、−O−;−COO−;−S−;−CONH−;−HN−CO−NH−;アルキル;アルケン;アリール;エポキシ;−O−、−COO−、−S−、−CONH−、−HN−CO−NH−、エポキシから選ばれるヘテロ原子基を含むアリール基またはその2種以上の組み合わせから選ばれる、請求項4の式(4)の化合物を含む組成物。
- 該触媒が、式:
- 該触媒が、(a)ジアザ官能性部分を含む第1の環式基を含む二環式化合物、および(b)第1の環式基に結合した第2の環式基を含む、請求項1に記載の組成物。
- 該第1の環式基が、ジアジリジン、ジアゼチジン、イミダゾリジン、ペラジン、ジアゼパンおよびジアゾシンから選ばれ、該第2の環式基が脂環式基、アリール、複素環、およびヘテロアリールから選ばれる、請求項6に記載の組成物。
- 該第2の環式基が、C3−C10脂環式基、C6−C10アリール基、三〜十員複素環または六〜十員ヘテロアリールから選ばれる、請求項6または7に記載の組成物。
- 該ジアザ二環式化合物が、1,5−ジアザビシクロ[4.2.0]オクタ−5−エン;1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン;1,5−ジアザ−3,メチルビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン;1,5−ジアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン;1,5−ジアザ−10−メチルビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(以下、DBUと称する);1,9−ジアザビシクロ[6.4.0]ドデカ−8−エン;1,10−ジアザビシクロ[7.4.0]トリデカ−9−エン;1,14−ジアザビシクロ[11.4.0]ヘプタデカ−13−エン;6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン;1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン;2,6−ジアザビシクロ[3.2.0]ヘプタン;3,6−ジアザビシクロ[3.2.0]ヘプタン;2,7−ジアザビシクロ[4.2.0]オクタン;3,7−ジアザビシクロ[4.2.0]オクタン;2,8−ジアザビシクロ[4.2.0]オクタン;2,6−ジアザビシクロ[3.3.0]オクタン;2,7−ジアザビシクロ[3.3.0]オクタン;2,7−ジアザビシクロ[4.3.0]オクタン;2,8−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナン;3,7−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナン;3,8−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナン;3,9−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナン;2,6−ジアザビシクロ[3.2.1]オクタン;3,6−ジアザビシクロ[3.2.1]オクタンまたはその2種以上の組み合わせから選ばれる、請求項1に記載の組成物。
- 該触媒組成物(C)が、ジアザ二環式化合物およびスルホン酸の塩の混合物を含む、請求項1から9のいずれかに記載の組成物。
- 該ポリマー(A)の100重量部当たり約0.01から約7重量部の触媒(C)を含む、請求項1から10のいずれかに記載の組成物。
- 該ポリマー(A)が、式(2)
nは0から100であり、
aは0から2であり、
RおよびR1は同一のSi原子で同一でも異なっていてもよく、C1−C10アルキル;1個または複数のCl、F、N、OまたはSで置換されたC1−C10アルキル;フェニル;C7−C16アルキルアリール;C7−C16アリールアルキル;C2−C4ポリアルキレンエーテル;またはその2種以上の組み合わせから選ぶことができ、
R2は、OH、C1−C8アルコキシ、C2−C18アルコキシアルキル、オキシモアルキル、エノキシアルキル、アミノアルキル、カルボキシアルキル、アミドアルキル、アミドアリール、カルバマトアルキルまたはその2種以上の組み合わせから選ばれ、
Zは、結合、C1−C8アルキレンまたはOの群から選択される二価の単位である。]
を有する、請求項1から11のいずれかに記載の組成物。 - 架橋剤成分(B)が、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS);メチルトリメトキシシラン(MTMS);メチルトリエトキシシラン;ビニルトリメトキシシラン;ビニルトリエトキシシラン;メチルフェニルジメトキシシラン;3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン;メチルトリアセトキシシラン;ビニルトリアセトキシシラン;エチルトリアセトキシシラン;ジ−ブトキシジアセトキシシラン;フェニルトリプロピオノキシシラン;メチルトリス(メチルエチルケトオキシモ)シラン;ビニルトリス(メチルエチルケトオキシモ)シラン;3,3,3−トリフルオロプロピルトリス(メチルエチルケトオキシモ)シラン;メチルトリス(イソプロペンオキシ)シラン;ビニルトリス(イソプロペンオキシ)シラン;ポリケイ酸エチル;ジメチルテトラアセトキシジシロキサン;オルトケイ酸テトラ−n−プロピル;メチルジメトキシ(エチルメチルケトオキシモ)シラン;メチルメトキシビス(エチルメチルケトオキシモ)シラン;メチルジメトキシ(アセトアルドキシモ)シラン;メチルジメトキシ(N−メチルカルバマト)シラン;エチルジメトキシ(N−メチルカルバマト)シラン;メチルジメトキシイソプロペンオキシシラン;トリメトキシイソプロペンオキシシラン;メチルトリイソプロペンオキシシラン;メチルジメトキシ(ブタ−2−エン−2−オキシ)シラン;メチルジメトキシ(1−フェニルエテンオキシ)シラン;メチルジメトキシ−2−(1−カルボエトキシプロペンオキシ)シラン;メチルメトキシジ(N−メチルアミノ)シラン;ビニルジメトキシ(メチルアミノ)シラン;テトラ−N,N−ジエチルアミノシラン;メチルジメトキシ(メチルアミノ)シラン;メチルトリ(シクロヘキシルアミノ)シラン;メチルジメトキシ(エチルアミノ)シラン;ジメチルジ(N,N−ジメチルアミノ)シラン;メチルジメトキシ(イソプロピルアミノ)シラン;ジメチルジ(N,N−ジエチルアミノ)シラン;エチルジメトキシ(N−エチルプロピオンアミド)シラン;メチルジメトキシ(N−メチルアセトアミド)シラン;メチルトリス(N−メチルアセトアミド)シラン;エチルジメトキシ(N−メチルアセトアミド)シラン;メチルトリス(N−メチルベンズアミド)シラン;メチルメトキシビス(N−メチルアセトアミド)シラン;メチルジメトキシ(カプロラクタモ)シラン;トリメトキシ(N−メチルアセトアミド)シラン;メチルジメトキシ(エチルアセトイミダト)シラン;メチルジメトキシ(プロピルアセトイミダト)シラン;メチルジメトキシ(N,N’,N’−トリメチルウレイド)シラン;メチルジメトキシ(N−アリル−N’,N’−ジメチルウレイド)シラン;メチルジメトキシ(N−フェニル−N’,N’−ジメチルウレイド)シラン;メチルジメトキシイソシアナトシラン;ジメトキシジイソシアナトシラン;メチルジメトキシイソチオシアナトシラン;メチルメトキシジイソチオシアナトシラン、またはその2種以上の組み合わせから選択される、請求項1から12のいずれかに記載の組成物。
- 2種以上の接着促進剤を含む、請求項1から13のいずれかに記載の組成物。
- 該接着促進剤成分(D)が、(アミノアルキル)トリアルコキシシラン、(アミノアルキル)アルキルジアルコキシシラン、ビス(トリアルコキシシリルアルキル)アミン、トリス(トリアルコキシシリルアルキル)アミン、トリス(トリアルコキシシリルアルキル)シアヌラート、およびトリス(トリアルコキシシリルアルキル)イソシアヌラート、(エポキシアルキル)アルキルジアルコキシシラン、(エポキシアルキル)トリアルコキシシランまたはその2種以上の組み合わせから選ばれる、請求項1から14のいずれかに記載の組成物。
- 該ポリマー成分(A)が式(4):
xは0から10000であり;
yは0から1000であり;
aは0から2であり;
Rはメチルであり;
R1は、C1−C10アルキル;1個または複数のCl、F、N、O、またはSで置換されたC1−C10アルキル;フェニル;C7−C16アルキルアリール;C7−C16アリールアルキル;C2−C4ポリアルキレンエーテル;またはその2種以上の組み合わせから選ばれ、他のシロキサン単位は10mol%未満の量で存在してもよく;
R2は、OH、C1−C8アルコキシ、C2−C18アルコキシアルキル、オキシモアルキル、オキシモアリール、エノキシアルキル、エノキシアリール、アミノアルキル、アミノアリール、カルボキシアルキル、カルボキシアリール、アミドアルキル、アミドアリール、カルバマトアルキル、カルバマトアリールまたはその2種以上の組み合わせから選ばれ、
Zは−O−、結合または−C2H4−である。]
を有する、請求項1から15のいずれかに記載のポリマー組成物。 - 一液組成物として提供される、請求項1から16のいずれかに記載の組成物。
- 第1の部分(P1)および第2の部分(P2)を含む二液組成物として提供される、請求項1から16のいずれかに記載の組成物。
- 100重量部の成分(A)、
0.1から約10重量部の少なくとも1種の架橋剤(B)、
0.01から約7重量部の触媒(C)、
0.1から約5重量部のアミノ含有接着促進剤(D)、
0から約300重量部の充填剤(E)、
0から約7重量部の酸性成分(F)、
0.01から約15重量部の成分(G)を含み、
湿分のない状態で貯蔵することができ、環境空気への曝露で湿分の存在下で硬化性である、請求項1から18のいずれかに記載の組成物。 - 請求項1から19のいずれに記載の組成物を環境空気へ曝露する工程を含む、硬化物を提供する方法。
- 請求項18に記載の該第1の部分および該第2の部分を合わせて混合物を硬化させる工程を含む、硬化物を提供する方法。
- 請求項1から21のいずれかに記載の組成物または方法から形成された硬化ポリマー。
- エラストマーシール、熱硬化性シール、接着剤、被膜、封止剤、成形物品、型、または印象材の形態の請求項22に記載の硬化ポリマー。
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