JP2017538849A - シリコーン組成物を架橋させる新規の触媒 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコーン組成物の架橋によって得られる材料の分野に関し、当該架橋では、以下の式に対応する錯体である触媒Cの存在下で、少なくとも2つの不飽和結合を有する試薬と、少なくとも2つのハイドロジェンシリル化単位(≡SiH)を有するオルガノシリコン化合物とを接触させる:
[Ni(L1)2]
(式中、記号Niは、酸化度IIのニッケルを表し、記号L1は同一であっても、異なっていてもよく、β−ジカルボニラートアニオンまたはβ−ジカルボニル化化合物のエノラートアニオンである配位子を表す)。
シリコーン組成物の分野では、架橋、ヒドロシリル化(重付加とも呼ばれる)は、主要な反応である。
‐1分子当たり、ケイ素原子に結合しているC2〜C6のアルケニルラジカルを少なくとも2つ含む、少なくとも1つのオルガノポリシロキサン化合物A、
‐1分子当たり、同一または異なるケイ素原子に結合している水素原子を少なくとも2つ含む、少なくとも1つのオルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物B、
‐以下の式に対応する錯体である、少なくとも1つの触媒C:
[Ni(L1)2]
(式中、
‐記号Niは、酸化度IIのニッケルを表し、
‐記号L1は、同一であっても、異なっていてもよく、β−ジカルボニラートアニオンまたはβ−ジカルボニル化化合物のエノラートアニオンである配位子を表す)、
‐任意に、少なくとも1つの接着促進剤D、および、
‐任意に、少なくとも1つの充填材E。
(i)同一であっても、異なっていてもよい、以下の式の、少なくとも2つのシロキシル単位(A.1):
‐aは、1または2であり、bは、0、1または2であり、およびa+bは、1、2または3であり;
‐記号Wは、同一であっても、異なっていてもよく、C2〜C6の直鎖状または分枝状のアルケニル基を表し、
‐および、記号Zは、同一であっても、異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、好ましくは、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基および6〜12個の炭素原子を含むアリール基からなる群より選択され、より好ましくは、メチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリルおよびフェニルラジカルからなる群より選択される。)、
(ii)および、任意に、以下の式の、少なくとも1つのシロキシル単位:
‐aは、0、1、2または3であり、
‐記号Z1は、同一であっても、異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、好ましくは、1から8個までの炭素原子を有するアルキル基および6〜12個の炭素原子を含むアリール基からなる群より選択され、より好ましくは、メチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリルおよびフェニルラジカルからなる群より選択される)。
(i)少なくとも2つのシロキシル単位、好ましくは、少なくとも3つの、以下の式のシロキシル単位:
‐dは、1または2であり、eは、0、1または2であり、およびd+eは、1、2または3あり;
‐記号Z3は、同一であっても、異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、好ましくは、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基および6〜12個の炭素原子を有するアリール基からなる群より選択され、より好ましくは、メチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリルおよびフェニルラジカルからなる群より選択される)および、
(ii)任意に、少なくとも1つの、以下の式のシロキシル単位:
‐cは、0、1、2または3であり、
‐記号Z2は、同一であっても、異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、好ましくは、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基および6〜12個の炭素原子を含むアリール基からなる群より選択され、より好ましくは、メチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリルおよびフェニルラジカルからなる群より選択される)。
‐以下の式Z2 2SiO2/2またはZ3HSiO2/2の単位から選択されるシロキシル「D」単位、および、
‐以下の式Z2 3SiO1/2またはZ3 2HSiO1/2の単位から選択されるシロキシル単位「M」。
‐xおよびyは、0〜200の範囲の整数であり、
‐記号R1は、同一であっても、異なっていてもよく、互いに独立に以下を表す:
‐‐任意に、少なくとも1つのハロゲン、好ましくは、フッ素によって置換されれ、上記アルキルラジカルは、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、オクチル、および3,3,3−トリフルオロプロピルである、1〜8個の炭素原子を含む、直鎖状または分枝状のアルキルラジカル、
‐‐5〜8個の環状炭素原子を含むシクロアルキルラジカル、
‐‐6〜12個の炭素原子を含むアリールラジカル、または、
‐‐5〜14個の炭素原子を含むアルキル部分および6〜12個の炭素原子を含むアリール部分を含むアラルキルラジカル)。
‐式S1のポリマーにおいて:
‐‐0≦a≦150、好ましくは、0≦a≦100、より好ましくは、0≦a≦20、および、
‐‐1≦b≦90、好ましくは、10≦b≦80、より好ましくは、30≦b≦70、
‐式S2のポリマーにおいて:0≦c≦15、
‐式S3のポリマーにおいて:5≦d≦200、好ましくは、20≦d≦100、2≦e≦90、好ましくは、10≦e≦70)。
[Ni(L1)2]
(式中、
‐記号Niは、酸化度IIのニッケルを表し、
‐記号L1は、同一であっても、異なっていてもよく、β−ジカルボニラートアニオンまたはβ−ジカルボニル化化合物のエノラートアニオンである配位子を表す)。
(式中、
‐R1およびR3は、同一であっても、異なっていてもよく、C1〜C30の直鎖状、環状、もしくは分枝状の炭化水素ラジカル、6〜12個の炭素原子を含むアリール、またはC1〜C30の直鎖状、環状、もしくは分枝状の炭化水素ラジカルを表すR4を有する−OR4を表し、
‐R2は、水素原子または1〜4個の炭素原子を含む炭化水素ラジカル、好ましくは、アルキルであり、
‐R1およびR2は、結合してC5〜C6の環を形成してもよく、
‐R2およびR4は、結合してC5〜C6の環を形成してもよい)。
(D.1)1分子当たり少なくとも1つのC2〜C6のアルケニル基を含む、少なくとも1つのアルコキシオルガノシラン、または、
(D.2)少なくとも1つのエポキシラジカルを含む、少なくとも1つのオルガノシリコン化合物、または、
(D.3)少なくとも1つの金属キレートMおよび/または一般式:M(OJ)nの金属アルコキシド(式中、n=Mの価数、およびJは、C1〜C8の直鎖状または分枝状のアルキルであり、Mは、以下からなる群より選択される:Ti、Zr、Ge、Li、Mn、Fe、AlおよびMgまたはこれらの混合物)
本発明の好ましい実施形態において、上記接着促進剤Dの上記アルコキシオルガノシラン(D.1)は、下記一般式の生成物から選択される:
‐R1、R2、R3は、互いに同一または異なっており、また、水素原子、任意に、少なくとも1つのC1〜C3のアルキルによって置換される、C1〜C4の直鎖状もしくは分枝状のアルキルまたはフェニルを表す水素化もしくは炭化水素ラジカルであり、
‐Uは、C1〜C4の直鎖状または分枝状のアルキレンであり、
‐Wは原子価結合であり、
‐R4およびR5は、互いに同一または異なっており、また、C1〜C4の直鎖状または分枝状のアルキルを表すラジカルであり、
‐x’は、0または1であり、および、
‐xは、0〜2である)。
a)以下の一般式を有する生成物(D.2a):
‐R6は、C1〜C4の直鎖状または分枝状のアルキルラジカルであり、
‐R7は、直鎖状または分枝状のアルキルラジカルであり、
‐yは、0、1、2または3に等しく、また、
‐以下の式で定義されるX:
‐C1〜C4の直鎖状または分枝状のアルキルから選択される、同一または異なるラジカルであるEおよびD、
‐0または1に等しいz、
‐水素原子またはC1〜C4の直鎖状もしくは分枝状のアルキルを表す、同一または異なるラジカルであるR8、R9、R10、かつ、
‐一緒に、また2つのエポキシを有する炭素と共に5〜7員環を有するアルキル環を代わりに形成していてもよい、R8およびR9またはR10))または、
b)または、以下を含む、エポキシ機能化ポリジオルガノシロキサンからなる生成物(D.2b):
(i)式:
(式中、
‐Xは、式(D.2a)として上記に定義されているラジカルであり、
‐Gは、一価の炭化水素基であり、上記触媒の活性に不都合な作用を含まず、任意に、少なくとも1つの水素原子によって置換される、1から8個までの炭素原子を有するアルキル基、および6〜12個の炭素原子を含むアリール基から選択され、
‐pは、1または2であり、
‐qは、0、1または2であり、
‐p+qは、1、2または3である)
および、(ii)任意に、式:
(式中、Gは、上記と同じ意味を有し、rは0、1、2または3と等しい)。
‐(D.1)のみ
‐(D.2)のみ
‐(D.1)+(D.2)
または、2つの好ましい実施形態によると、以下から:
‐(D.1)+(D.3)
‐(D.2)+(D.3)
最後に、最も好ましい実施形態によると、(D.1)+(D.2)+(D.3)から形成されてもよい。
ビニルトリメトキシシラン(VTMO)、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GLYMO)およびブチルチタネート。
(D.1)、(D.2)および(D.3)におけるこれらの割合の合計が100%に等しいとの理解の元、
‐(D.1)≧10、好ましくは、15〜70、より好ましくは、25〜65
‐(D.2)≦90、好ましくは、70〜15、より好ましくは、65〜25、かつ、
‐(D.3)≧1、好ましくは、5〜25、より好ましくは、8〜18。
‐1分子当たり、ケイ素原子に結合しているC2〜C6のアルケニルラジカルを少なくとも2つ含む、少なくとも1つのオルガノポリシロキサン化合物A、
‐1分子当たり、同一または異なるケイ素原子に結合している水素原子を少なくとも2つ含む、少なくとも1つのオルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物B、
‐以下の式に対応する錯体である、少なくとも1つの触媒C:
[Ni(L1)2]
(式中、
‐記号Niは、酸化度IIのニッケルを表し、
‐記号L1は、同一であっても、異なっていてもよく、β−ジカルボニラートアニオンまたはβ−ジカルボニル化化合物のエノラートアニオンである配位子を表す)、
‐任意に、少なくとも1つの接着促進剤D、および、
‐任意に、少なくとも1つの充填材E。
‐シリコーン樹脂、
‐接着調節剤、
‐粘度を高めるための添加剤、
‐色素、および、
‐耐熱性、耐油性、または耐火性添加剤、例えば、金属酸化物。
I)構成成分
1)オルガノポリシロキサンA:ジビニルテトラメチルシロキサン(dvtms)(100gの油に対して、ケイ素に結合している水素原子1.073モル)
2)式:MD’50MのオルガノハイドロジェンポリシロキサンB(100gの油に対して、ケイ素に結合している水素原子1.58モル)(式中、M:(CH3)3SiO1/2;およびD’:(CH3)HSiO2/2)
3)触媒(A)、(B)、(C)、(D)、(E)および(F):
(B)=[Ni(acac)2](R=メチルのとき)
(F)=[Ni(Rhodiastab50)2](R1=フェニルおよびR2=C17H35またはC15H31のとき)。
それぞれの調製物の試験のため、上記触媒の重さを量り、錯体が空気に反応しやすいとき(特に、Ni(0)を有する場合)はシュレンクへ、錯体が空気中で安定であるときはガラスフラスコへ、大気温度、不活性雰囲気下において触媒を導入した。
I)構成成分
1)式:MviD70MviのオルガノポリシロキサンA(100gの油に対して、ケイ素に結合しているビニルラジカル0.038モル)(式中、Vi=ビニル;Mvi:(CH3)2ViSiO1/2;およびD:(CH3)2SiO2/2)
2)式:MD’50MのオルガノハイドロジェンポリシロキサンB(100gの油に対して、ケイ素に結合している水素原子1.58モル)(式中、M:(CH3)3SiO1/2;およびD’:(CH3)HSiO2/2)
3)実施例1に定義されているような、触媒(A)、(B)、(C)、(D)、(E)および(F)。
それぞれの調製物の試験のため、上記触媒の重さを量り、錯体が空気に反応しやすいとき(Ni(0)を有する場合)はシュレンクへ、錯体が空気中で安定であるときはガラスフラスコへ、大気温度、不活性雰囲気下において触媒を導入した。
最後に、1.6:1の比率Rで、上記触媒(A)、(B)、(E)および(F)についての架橋を試験した。結果を表8に示す。
I)構成成分
1)式:MviD350MviのオルガノポリシロキサンA(式中、Vi=ビニル;Mvi:(CH3)2ViSiO1/2;およびD:(CH3)2SiO2/2)
2)式:MD’50MのオルガノハイドロジェンポリシロキサンB(100gの油に対して、ケイ素に結合している水素原子1.58モル)(式中、M:(CH3)3SiO1/2;およびD’:(CH3)HSiO2/2)
3)実施例1に定義されているような触媒(A)。
12.4gのMviD350Mvi(式中:Vi=ビニル;Mvi:(CH3)2ViSiO1/2;およびD:(CH3)2SiO2/2)および0.6gのMD’50M(100gの油に対して、ケイ素に結合している水素原子1.58モル)(式中:M:(CH3)3SiO1/2;およびD’:(CH3)HSiO2/2)を量り取った。
Claims (15)
- 架橋可能な組成物Xを、70〜200℃、好ましくは80〜150℃、より好ましくは80〜130℃の温度に加熱することによって得られる架橋シリコーン材料Y:
上記架橋可能な組成物Xは、
‐1分子当たり、ケイ素原子に結合しているC2〜C6のアルケニルラジカルを少なくとも2つ含む、少なくとも1つのオルガノポリシロキサン化合物A、
‐1分子当たり、同一または異なるケイ素原子に結合している水素原子を少なくとも2つ含む、少なくとも1つのオルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物B、
‐以下の式に対応する錯体である、少なくとも1つの触媒C:
[Ni(L1)2]
(式中、
‐記号Niは、酸化度IIのニッケルを表し、
‐記号L1は、同一であっても、異なっていてもよく、β−ジカルボニラートアニオンまたはβ−ジカルボニル化化合物のエノラートアニオンである配位子を表す)、
‐任意に、少なくとも1つの接着促進剤D、および、
‐任意に、少なくとも1つの充填材Eを含む。 - 上記触媒Cが、上記オルガノポリシロキサン化合物Aのケイ素原子に結合しているC2〜C6のアルケニルラジカルのモル数当たり0.001〜10モル%、好ましくは0.01〜7%、より好ましくは0.1〜5%の範囲のニッケルの含有量で存在することを特徴とする、請求項1に記載の架橋シリコーン材料Y。
- 上記組成物Xが、プラチナ、パラジウム、ルテニウムまたはロジウムを基とした触媒を含んでいないことを特徴とする、請求項1または2に記載の架橋シリコーン材料Y。
- 上記配位子であるL1が、式(1)の化合物に由来するアニオンであることを特徴とする、請求項1に記載の架橋シリコーン材料Y:
R1COCHR2COR3 (1)
(式中、
‐R1およびR3は、同一であっても、異なっていてもよく、C1〜C30の直鎖状、環状もしくは分枝状の炭化水素ラジカル、6〜12個の炭素原子を含むアリール、またはC1〜C30の直鎖状、環状もしくは分枝状の炭化水素ラジカルを表すR4を有する−OR4を表し、
‐R2は、水素原子または1〜4個の炭素原子を含む炭化水素ラジカル、好ましくはアルキルであり、
‐R1およびR2は、結合してC5〜C6の環を形成してもよく、
‐R2およびR4は、結合してC5〜C6の環を形成してもよい。) - 式(1)の上記化合物が、β−ジケトン類:2,4−ペンタンジオン(acac);ヘキサンジオン−2,4;ヘプタンジオン−2,4;ヘプタンジオン−3,5;エチル−3 ペンタンジオン−2,4;メチル−5 ヘキサンジオン−2,4;オクタンジオン−2,4;オクタンジオン−3,5;ジメチル−5,5 ヘキサンジオン−2,4;メチル−6 ヘプタンジオン−2,4;ジメチル−2,2 ノナンジオン−3,5;ジメチル−2,6 ヘプタンジオン−3,5;2−アセチルシクロヘキサノン(Cy−acac);2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン(TMHD);1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロ−2,4−ペンタンジオン(F−acac);ベンゾイルアセトン;ジベンゾイル−メタン;3−メチル−2,4−ペンタジオン;3−アセチル−ペンタン−2−オン;3−アセチル−2−ヘキサノン;3−アセチル−2−ヘプタノン;3−アセチル−5−メチル−2−ヘキサノン;ベンゾイルステアロイルメタン;ベンゾイルパルミトイルメタン;オクタノイルベンゾイルメタン;4−t−ブチル−4’−メトキシ−ジベンゾイルメタン;4,4’−ジメトキシ−ジベンゾイルメタンおよび4,4’−ジ−tert−ブチル−ジベンゾイルメタンからなる群より選択され、好ましくは、β−ジケトン類である2,4−ペンタンジオン(acac)、および2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン(TMHD)を含む群から選択される、請求項4に記載の架橋シリコーン材料Y。
- 上記触媒Cが、錯体である[Ni(acac)2]、[Ni(TMHD)2]、[Ni(ketoester)2]および[Ni(Rhodiastab 50)2]から選択される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の架橋シリコーン材料Y。
(ここで、「acac」は、化合物2,4−ペンタンジオンに由来するアニオンを意味し、「TMHD」は、化合物2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオンに由来するアニオンを意味し、「ketoester」は、アセト酢酸のメチルエステルに由来するアニオンを意味し、「Rhodiastab 50」は、化合物ベンゾイルステアロイルメタンに由来するアニオンの混合物および化合物ベンゾイルパルミトイルメタンに由来するアニオンの混合物を意味する。) - 上記オルガノポリシロキサン化合物Aが、以下を含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の架橋シリコーン材料Y:
(i)同一であっても、異なっていてもよい、以下の式で表される、少なくとも2つのシロキシル単位(A.1):
‐‐aは、1または2であり、bは、0、1または2であり、およびa+bは、1、2または3であり;
‐‐‐記号Wは、同一であっても、異なっていてもよく、C2〜C6の直鎖状もしくは分枝状のアルケニル基を表し、
‐‐‐および、記号Zは、同一であっても、異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、好ましくは、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基および6〜12個の炭素原子を有するアリール基からなる群より選択され、より好ましくは、メチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリルおよびフェニルラジカルからなる群より選択される)、
(ii)および、任意に、以下の式で表される、少なくとも1つのシロキシル単位:
‐aは、0、1、2または3であり、
‐記号Z1は、同一であっても、異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、好ましくは、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基および6〜12個の炭素原子を有するアリール基からなる群より選択され、より好ましくは、メチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリルおよびフェニルラジカルからなる群より選択される)。 - 上記オルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物Bが、同一または異なるケイ素原子に直接結合している水素原子を1分子当たり少なくとも3つ含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の架橋シリコーン材料Y。
- 上記オルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物Bが、以下を含むオルガノポリシロキサンである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の架橋シリコーン材料Y:
(i)少なくとも2つのシロキシル単位、好ましくは、少なくとも3つの以下の式のシロキシル単位
‐dは、1または2であり、eは、0、1または2であり、およびd+eは、1、2または3であり、
‐記号Z3は、同一であっても、異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、好ましくは、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基および6〜12個の炭素原子を含むアリール基からなる群より選択され、より好ましくは、メチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリルおよびフェニルラジカルからなる群より選択される)および、
(ii)任意に、以下の式で表される少なくとも1つのシロキシル単位:
‐cは、0、1、2または3であり、
‐記号Z2は、同一であっても、異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、好ましくは、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基および6〜12個の炭素原子を含むアリール基からなる群より選択され、より好ましくは、メチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリルおよびフェニルラジカルからなる群より選択される)。 - 上記組成物Xが、1分子当たり、ケイ素原子に結合しているC2〜C6のアルケニルラジカルを少なくとも2つ含む、上記オルガノポリシロキサン化合物Aとは異なる第二のオルガノポリシロキサン化合物を含み、上記第二のオルガノポリシロキサン化合物が、好ましくはジビニルテトラメチルシロキサンであることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の架橋シリコーン材料Y。
- 上記オルガノポリシロキサン化合物Aの割合および上記オルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物Bの割合が、上記オルガノポリシロキサン化合物A内のケイ素に結合しているアルケニルラジカルに対する、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物B内のケイ素に結合している水素原子のモル比が、0.2〜20、好ましくは0.5〜15、より好ましくは0.5〜10、さらに好ましくは0.5〜5であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の架橋シリコーン材料Y。
- 上記組成物Xが、1つまたはいくつかの、以下から選択される機能添加剤を含むことを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の架橋シリコーン材料Y:
‐シリコーン樹脂、
‐接着調節剤、
‐粘度を高めるための添加剤、
‐色素、および、
‐耐熱性、耐油性もしくは耐火性添加剤、例えば、金属酸化物。 - シリコーン組成物を架橋させる触媒としての、請求項1〜12のいずれか1項に記載されているような上記触媒Cの使用。
- 以下を含む架橋可能な組成物X:
‐1分子当たり、ケイ素原子に結合しているC2〜C6のアルケニルラジカルを少なくとも2つ含む、少なくとも1つのオルガノポリシロキサン化合物A、
‐1分子当たり、同一または異なるケイ素原子に結合している水素原子を少なくとも2つ含む、少なくとも1つのオルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物B、
‐以下の式に対応する錯体である、少なくとも1つの触媒C:
[Ni(L1)2]
(式中、
‐記号Niは、酸化度IIのニッケルを表し、
‐記号L1は、同一であっても、異なっていてもよく、β−ジカルボニラートアニオンまたはβ−ジカルボニル化化合物のエノラートアニオンである配位子を表す)、
‐任意に、少なくとも1つの接着促進剤D、および、
‐任意に、少なくとも1つの充填材E。 - 請求項14に記載の組成物Xを、70〜200℃、好ましくは80〜150℃、より好ましくは80〜130℃の温度で加熱する工程を含むことを特徴とする、シリコーン組成物を架橋させるための方法。
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