JP2020530505A - 湿気硬化性組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
(i)1分子当たり少なくとも2つのヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を有し、ポリエーテル、炭化水素、アクリレート、ポリウレタン又はポリ尿素から選択される有機ポリマーブロックを含む、ABA、(AB)n又は熊手型(rake type)シリコーン有機コポリマー又はそれらの混合物と、
(ii)式
(R4O)m(Y1)3−m−Si(CH2)x−((NHCH2CH2)t−Q(CH2)x)n−Si(OR4)m(Y1)3−m
[式中、R4は、C1〜10アルキル基であり、Y1は、炭素数1〜8のアルキル基であり、
Qは、孤立電子対を有するヘテロ原子を含有する化学基であり、各xは、1〜6の整数であり、tは0又は1であり、各mは独立して、1、2又は3であり、nは0又は1である]に従う1つ以上の二脚状シランと、
(iii)非二脚状接着促進剤と、
(iv)スズ系触媒と、任意選択的に
(v)架橋剤と、を含む。
任意の好適な基剤成分を利用してもよい。例えば、基剤成分は、
(a)25℃で粘度が1000〜200,000mPa.sである、少なくとも2つの末端ヒドロキシル基又は加水分解性基を有する、シロキサンポリマーと、
(b)1つ以上の補強性充填剤と、任意選択的に
(c)1つ以上の非補強性充填剤と、
を含み得る。
この基剤成分は、
(a)25℃で粘度が1000〜200,000mPa.s、あるいは2000〜150000mPa.sである、少なくとも2つの末端ヒドロキシル基又は加水分解性基を有する、シロキサンポリマーと、
(b)1つ以上の補強性充填剤と、任意選択的に
(c)1つ以上の非補強性充填剤と、
を含み、
及び
触媒パッケージは、
(i)1分子当たり少なくとも2つのヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を有し、ポリエーテル、炭化水素、アクリレート、ポリウレタン又はポリ尿素から選択される有機ポリマーブロックを含む、ABA、(AB)z又は熊手型シリコーン有機コポリマー又はそれらの混合物と、
(ii)式
(R4O)m(Y1)3−m−Si(CH2)x−(NHCH2CH2)t−Q(CH2)x−Si(OR4)m(Y1)3−m
[式中、R4は、C1〜10アルキル基であり、Y1は、炭素数1〜8のアルキル基であり、
Qは、孤立電子対を有するヘテロ原子を含有する化学基であり、各xは1〜6の整数であり、tは0又は1であり、各mは独立して、1、2又は3である]に従う1つ以上の二脚状シランと、
(iii)非二脚状接着促進剤と、
(iv)スズ系触媒と、任意選択的に
(v)架橋剤と、を含む。
X3−aRaSi−Zb−O−(R1 ySiO(4−y)/2)z−Zb−Si−RaX3−a(1)
[式中、
aは、0、1、2又は3であり、
bは0又は1であり、
zは、300〜5000の整数であり、
yは、0、1又は2、好ましくは2である。
R1 ySiO(4−y)/2の少なくとも97%(すなわち、97%〜100%)は、y=2で特徴付けられる。
xは、ヒドロキシル基又は任意の縮合性基若しくは任意の加水分解性基である]。
追加の一級アミン系接着促進剤、及び又はスズ触媒を導入することによって硬化速度を上げると、触媒パッケージ中の非反応性シロキサン担体が実に不安定になり、分解して触媒パッケージの粘度が低下し、貯蔵不安定性が生じることが判明した。しかし、本明細書に記載の触媒パッケージが開発され、分解せずに必要とされる硬化速度の改善がもたらされた。
MはR2 d(R1)d−3SiO1/2を表し、
Dは式(R3)2SiO2/2の単位のブロックを表し、
Z1は、ポリエーテル、炭化水素ポリマー、アクリレートポリマー、ポリウレタン又はポリ尿素から選択される単位から選択される二価有機基を表す]の形態をとることができる上記から選択される有機ブロックを有する。
各R1及び各R3は、同一でも異なっていてもよく、1〜18個の炭素原子を有する炭化水素基、1〜18個の炭素原子を有する置換炭化水素基、又は最大18個の炭素原子を有する炭化水素オキシ基から選択され、平均して、1〜3、好ましくは1.8〜2.2の値を有する。
R2は1〜6個の炭素原子を有するアルコキシ基、あるいはメトキシ基又はエトキシ基、あるいはメトキシ基である。
M(DZ1)zM
[式中、M、D及びZ1は上記のとおりであり、zは≧2の整数である]として示され得るコポリマーである。
[式中、Mは上記で定義されたとおりであり、D1は、式(R3)2SiO2/2の単位を表し、D2は式(R3)(Z2)SiO2/2の単位を表し、ここで、Z2は末端−OH基又はR2基、あるいは末端−OH基を有する、ポリエーテル、炭化水素ポリマー、アクリレートポリマー、ポリウレタン及びポリ尿素の単位から選択される、一価の有機ブロックを表し、R3は上記のとおりである]として示され得る熊手を形成するペンダント有機ブロックを有するコポリマー構造の「主鎖」をもたらす、「熊手」コポリマーの形態をとることができる。
−[Re−O−(−Rf−O−)h−Pn−CRg 2−Pn−O−(−Rf−O−)q1−Re]−
[式中、Pnは、1,4−フェニレン基、Reは、各々、同一又は異なり、2〜8個の炭素原子を有する、二価の炭化水素基であり、Rfは、各々、同一又は異なり、エチレン基又はプロピレン基であり、Rgは、各々、同一又は異なり、水素原子又はメチル基であり、下付文字h及びq1の各々は、3〜30の範囲の正の整数である。]の単位を含んでもよい。
(R4O)m(Y1)3−m−Si(CH2)x−(NHCH2CH2)t−Q(CH2)x−Si(OR4)m(Y1)3−m
[式中、R4はC1〜10アルキル基であり、Y1は炭素数1〜8のアルキル基であり、Qは孤立電子対を有するヘテロ原子を含有する化学基、あるいはアミン又は尿素であり、各xは、1〜6の整数であり、tは0又は1であり、各mは、独立して、1、2又は3、あるいは2又は3であり、更なる代替例では、m=3である]。
ビス(トリアルコキシシリルアルキル)N−アルキルアミン、ビス(ジアルコキシアルキルシリルアルキル)N−アルキルアミン並びに
ビス(トリアルコキシシリルアルキル)尿素及びビス(ジアルコキシアルキルシリルアルキル)尿素が挙げられる。
(R4O)3−Si(CH2)x−(NHCH2CH2)t−NH(CH2)x−Si(OR4)3
本明細書に記載の2成分型湿気硬化シリコーン組成物のために触媒パッケージに任意選択的に組み込まれ得る非二脚状接着促進剤(v)の例としては、(エチレンジアミンプロピル)トリメトキシシラン、アミノアルキルアルコキシシラン(例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン又はγ−アミノプロピルトリメトキシシラン)などのアルコシキシラン、エポキシアルキルアルコキシシラン(例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及びグリシドキシプロピルトリエトキシシラン)、メルカプト−アルキルアルコキシシラン、及びエチレンジアミンとシリルアクリレートとの反応生成物が挙げられる。ケイ素基を含むイソシアヌレート(1,3,5−トリス(トリアルコキシシリアルキル)イソシヌレートなど)を、更に用いてもよい。更に好適な接着促進剤(v)には、エポキシアルキルアルコキシシラン(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなど)の、アミノ置換アルコキシシラン(3−アミノプロピルトリメトキシシランなど)との、及び任意選択的にアルキルアルコキシシラン(メチルトリメトキシシランなど)との反応生成物がある。典型的には、これらは、二脚状シラン(ii)と組み合わせて接着性を向上させるために、非二脚状接着促進剤(iii)の1〜25重量%の、あるいは触媒パッケージの2〜20重量%の範囲で存在する。
触媒パッケージ中の第4の必須成分は、基剤成分と触媒パッケージ成分とを一緒に混合した後の硬化反応の触媒として使用するのに好適なスズ系縮合触媒(iv)である。例としては、スズトリフレート、有機スズ金属触媒、例えば、トリエチルスズタートレート、スズオクトエート、スズオレエート、スズナフテート、ブチルスズトリ−2−エチルヘキソエート、スズブチレート、カルボメトキシフェニルスズトリスベレート、イソブチルスズトリセロエート、及びジオルガノスズ塩、特に、ジオルガノスズジカルボキシレート化合物、例えば、ジブチルスズジラウレート、ジメチルスズジブチレート、ジブチルスズジメトキシド、ジブチルスズジアセテート、ジメチルスズビスネオデカノエート、ジブチルスズジベンゾエート、第一スズオクトエート、ジメチルスズジネオデカノエート(DMTDN)及びジブチルスズジオクトエートが挙げられる。スズ触媒は、触媒パッケージの0.01〜3重量%、あるいは、0.1〜0.5重量%の量で存在してもよい。
必要に応じて、任意の好適な架橋剤を架橋剤(v)として使用してもよい。前述の硬化性組成物中に架橋剤(v)が存在する場合、ケイ素結合加水分解性基、例えばアシルオキシ基(例えば、アセトキシ基、オクタノイルオキシ基、及びベンゾイルオキシ基);ケトキシミノ基(例えば、ジメチルケトキシモ(ketoximo)基及びイソブチルケトキシミノ(isobutylketoximino)基);アルコキシ基(例えばメトキシ基、エトキシ基、イソブトキシ基及びプロポキシ基)、並びにアルケニルオキシ基(例えば、イソプロペニルオキシ基及び1−エチル−2−メチルビニルオキシ基)を含む、1つ以上のシラン又はシロキサンであり得る。
顔料を、必要に応じて組成物を着色するため用いる。組成物と相溶性である限り、任意の好適な顔料を用いてもよい。2部型組成物では、顔料及び/又は着色された(非白色)充填剤、例えばカーボンブラックを触媒パッケージに利用して、最終のシーラント製品を着色してもよい。存在する場合、カーボンブラックは、充填剤及び着色剤の両方として機能する。
基剤成分に使用される充填剤のうちの1つは、適切であると判断された時/場合、触媒パッケージに使用されてもよい。シリカ、例えば、ヒュームドシリカ及び/又は炭酸カルシウムが好ましい。充填剤(vii)は、組成物の2つの部の混合比に応じて、0〜50重量%の量で触媒パッケージ中に存在してもよい。必要に応じて他の添加剤を使用してもよい。これらとしては、熱安定剤、難燃剤、UV安定剤、硬化調整剤、電気伝導性充填剤、熱伝導性充填剤、並びに、殺真菌剤及び/又は殺生物剤などが挙げられるが、これらに限定されない。
必要な場合、殺生物剤を組成物中で更に用いてもよい。用語「殺生物剤」は、殺菌剤、殺真菌剤、及び殺藻剤などを包含するものである。本明細書に記載の組成物中で用いてもよい有用な殺生物剤の好適な例としては、例えば、
10〜90重量%のシロキサンポリマー(a)と、
10〜80重量%の補強性充填剤(b)と、
0〜20重量%の非補強性充填剤(c)と、
を含み、
触媒パッケージにおいて、触媒パッケージの総重量%を100重量%として、
30〜80重量%のアルコキシシリル末端有機ポリマー(i)が、担体として触媒パッケージ中に存在し、触媒パッケージの総重量の30〜80重量%あるいは40〜65重量%の量で触媒パッケージ中に存在し、5〜50重量%の二脚状シラン(ii)、あるいは10〜30重量%の二脚状シラン(ii)と、
5〜25重量%、あるいは2〜20重量%の非二脚状接着促進剤(iii)と、
3重量%までのスズ系触媒と、あるいは、0.1〜0.5重量%のスズ系触媒(iv)と、
0〜25重量%、あるいは2〜20重量%の架橋剤(v)と、
を含む。
本明細書の意図は、基材間の接着強度を改善するために、ヒドロシリル化硬化材料の代替として、LEDランプ基材用の縮合硬化接着剤/シーラントを提供することであった。2部型縮合硬化接着剤/シーラントは、速い深部硬化(24時間で90%超の強度)を提供し、20〜120分間の典型的なスナップ時間を有する)、ほとんどの基材に対して良好な接着性を有する。これらは、このような組成物を硬化させるために使用されるスズ触媒が、例えば硫黄及びリンを含む他の化学物質によって不活性化されないという付加的な利点を有する。LED照明用途に好適であるために、スナップ時間を3〜6分間に著しく低減する必要があり、接着性及び強度の増加は、30分以内に十分迅速である必要があった。
表1dで規定された各期間後、分析した触媒パッケージを、上記の表1bの基剤(1)と混合し、スナップ時間を測定した。以下の表1eに値を示す。
この実施例では、前述の2つの触媒パッケージ例1及び例2の安定性を、本発明による先行技術の非反応性シリコーン担体材料の安定性と比較する。使用した触媒パッケージの組成を表2aに示す。使用したシリコーンポリエーテルは、前述のトリメチルシロキシ末端ジメチルメチルポリエーテルシロキサンの形態の熊手型コポリマーであった。ポリエーテルの側鎖は−OH末端(プロピル(ポリ(EO)(PO))鎖であった。シリコーンポリエーテルは18重量%のシロキサン基、35重量%のオキシエチレン単位及び46重量%のオキシプロピレン基からなり、27900(GPC)の平均分子量(Mw)を有し、25℃で、ASTM D−445に基づいた「重力流」を使用して、一定量の試料が較正済みガラスキャピラリーを通過するのに必要な時間を測定することにより決定して、2305cStの粘度であった。
実施例1の触媒パッケージを、シリコーンポリエーテル及びシリカを混合して基剤配合物とし、次いで得られた基剤配合物を、減圧下で約1時間、約110℃まで加熱して湿気を除去することにより調製した。次いで、得られた「無水の」基剤を、約30℃まで冷却し、残りの成分を導入し、完全に混合した。
触媒パッケージを室温で7日間エージングした。基剤成分及び触媒パッケージを10:1比で混合し、所定量の組成物の試料を、積層装置中の予め洗浄された第1の基材表面上に塗布した。第2の基材を、第1の基材に塗布された組成物の上に配置して、予めサイズ決めされた重なりを得た。2つの基材を圧縮し、過剰な組成物を除去した。試料を80℃の温度で30分間硬化させた後、5.1cm/分の速度で剥離(180°引張)ではなく剪断力によって引き離すことによって、重ね剪断引張強度を測定した。
接着破壊(AF)は、試料が基材表面からきれいに分離している(剥がれている)状態を指す。凝集破壊(CF)は、コーティング自体が基材表面から分離せずに破断するときに観察される。ほとんどの場合、凝集破壊は、それの以前に引き離された積層体上で観察された。いくつかの場合では、混合された破壊型が観察された。すなわち、一部の領域は、はがれている(すなわちAF)が、一部はコーティングで覆われたまま(すなわちCF)である。このような場合、CF(CF%)を示す割合を記録する(CF%+AF%=100%を念頭に置く)。この実施例では、触媒パッケージを基剤1と混合した。
Claims (15)
- 基剤成分及び触媒パッケージ成分を有する2成分型湿気硬化シリコーン組成物であって、前記触媒パッケージが、
(i)1分子当たり少なくとも2つのヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を有し、ポリエーテル、炭化水素、アクリレート、ポリウレタン又はポリ尿素から選択される有機ポリマーブロックを含む、ABA、(AB)n又は熊手型シリコーン有機コポリマー又はそれらの混合物と、
(ii)式(R4O)m(Y1)3−m−Si(CH2)x−(NHCH2CH2)t−Q(CH2)x−Si(OR4)m(Y1)3−m
[式中、R4はC1〜10アルキル基であり、Y1は炭素数1〜8のアルキル基であり、Qは孤立電子対を有するヘテロ原子を含有する化学基であり、各xは1〜6の整数であり、tは0又は1であり、各mは独立して、1、2又は3である]に従う1つ以上の二脚状シランと、
(iii)非二脚状接着促進剤と、
(iv)スズ系触媒と、任意選択的に
(v)架橋剤と、を含む、2成分型湿気硬化シリコーン組成物。 - 前記基剤成分が、
(a)25℃で粘度が1000〜200,000mPa.sである、少なくとも2つの末端ヒドロキシル基又は加水分解性基を有する、シロキサンポリマーと、
(b)1つ以上の補強性充填剤と、任意選択的に
(c)1つ以上の非補強性充填剤と、
を含み得る、請求項1に記載の2成分型湿気硬化シリコーン組成物。 - 基剤成分及び触媒パッケージ成分を有する2部型湿気硬化組成物であって、前記基剤成分が、
(a)25℃で粘度が1000〜200,000mPa.sである、少なくとも2つの末端ヒドロキシル基又は加水分解性基を有する、シロキサンポリマーと、
(b)1つ以上の補強性充填剤と、任意選択的に
(c)1つ以上の非補強性充填剤と、を含み、
前記触媒パッケージが、
(i)1分子当たり少なくとも2つのヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を有し、ポリエーテル、炭化水素、アクリレート、ポリウレタン又はポリ尿素から選択される有機ポリマーブロックを含む、ABA、(AB)n又は熊手型シリコーン有機コポリマー又はそれらの混合物と、
(ii)式(R4O)m(Y1)3−m−Si(CH2)x−(NHCH2CH2)t−Q(CH2)x−Si(OR4)m(Y1)3−m[式中、R4はC1〜10アルキル基であり、Y1は炭素数1〜8のアルキル基であり、Qは孤立電子対を有するヘテロ原子を含有する化学基であり、各xは1〜6の整数であり、tは0又は1であり、各mは独立して、1、2又は3である]に従う1つ以上の二脚状シランと、
(iii)非二脚状接着促進剤と、
(iv)スズ系触媒と、任意選択的に
(v)架橋剤と、を含む、2部型湿気硬化組成物。 - 二脚状シラン(ii)が、ビス(トリアルコキシシリルアルキル)アミン、ビス(ジアルコキシアルキルシリルアルキル)アミン、ビス(トリアルコキシシリルアルキル)N−アルキルアミン、ビス(ジアルコキシアルキルシリルアルキル)N−アルキルアミン及びビス(トリアルコキシシリルアルキル)尿素及びビス(ジアルコキシアルキルシリルアルキル)尿素から選択されることを特徴とする、請求項3に記載の2部型湿気硬化組成物。
- 二脚状シラン(ii)が、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)アミン、ビス(4−トリメトキシシリルブチル)アミン、ビス(4−トリエトキシシリルブチル)アミン、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)N−メチルアミン、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)N−メチルアミン、ビス(4−トリメトキシシリルブチル)N−メチルアミン、ビス(4−トリエトキシシリルブチル)N−メチルアミン、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)尿素、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)尿素、ビス(4−トリメトキシシリルブチル)尿素、ビス(4−トリエトキシシリルブチル)尿素、ビス(3−ジメトキシメチルシリルプロピル)アミン、ビス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)アミン、ビス(4−ジメトキシメチルシリルブチル)アミン、ビス(4−ジエトキシメチルシリルブチル)アミン、ビス(3−ジメトキシメチルシリルプロピル)N−メチルアミン、ビス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)N−メチルアミン、ビス(4−ジメトキシメチルシリルブチル)N−メチルアミン、ビス(4−ジエトキシメチルシリルブチル)N−メチルアミン、ビス(3−ジメトキシメチルシリルプロピル)尿素、ビス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)尿素、ビス(4−ジメトキシメチルシリルブチル)尿素、ビス(4−ジエトキシメチルシリルブチル)尿素、ビス(3−ジメトキシエチルシリルプロピル)アミン、ビス(3−ジエトキシエチルシリルプロピル)アミン、ビス(4−ジメトキシエチルシリルブチル)アミン、ビス(4−ジエトキシエチルシリルブチル)アミン、ビス(3−ジメトキシエチルシリルプロピル)N−メチルアミン、ビス(3−ジエトキシエチルシリルプロピル)N−メチルアミン、ビス(4−ジメトキシエチルシリルブチル)N−メチルアミン、ビス(4−ジエトキシエチルシリルブチル)N−メチルアミン、ビス(3−ジメトキシエチルシリルプロピル)尿素、ビス(3−ジエトキシエチルシリルプロピル)尿素、ビス(4−ジメトキシエチルシリルブチル)尿素及び/又はビス(4−ジエトキシエチルシリルブチル)尿素から選択されることを特徴とする、請求項3又は4に記載の2部型湿気硬化組成物。
- 二脚状シラン(ii)が、一般構造(R4O)3−Si(CH2)x−(NHCH2CH2)t−NH(CH2)x−Si(OR4)3を有することを特徴とする、請求項3〜5のいずれか一項に記載の2部型湿気硬化組成物。
- 二脚状シラン(ii)が、ビス(3−トリプロピルオキシシリルプロピル)アミン、ビス(3−メチルジエトキシシリルプロピル)アミン、ビス(3−メチルジメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)アミン、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、及び/又はN,N’−ビス((3−トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミンから選択されることを特徴とする、請求項3〜6のいずれか一項に記載の2部型湿気硬化組成物。
- シロキサンポリマー(a)が、前記基剤成分の総重量に基づいて、10〜90重量%の量で、前記組成物中に存在することを特徴とする、請求項3〜7のいずれか一項に記載の2部型湿気硬化組成物。
- 前記補強性充填剤が、ヒュームドシリカ、沈降シリカ及び/又は沈降炭酸カルシウムから選択されることを特徴とする、請求項3〜8のいずれか一項に記載の2部型湿気硬化組成物。
- 混合する場合、前記基剤成分組成物:触媒パッケージ組成物の重量比が、15:1〜1:1であることを特徴とする、請求項3〜9のいずれか一項に記載の2部型湿気硬化組成物。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の基剤成分と触媒パッケージとの混合物を含む、1部型湿気硬化組成物。
- 前記基剤成分の総重量%を100重量%として、前記基剤成分が、
10〜90重量%のシロキサンポリマー(a)と、
10〜80重量%の補強性充填剤(b)と、
0〜20重量%の非補強性充填剤(c)と、
を含むことを特徴とする、請求項3〜10のいずれか一項に記載の2部型湿気硬化組成物。 - 前記触媒パッケージの総重量%を100重量%として、前記触媒パッケージが、
30〜80重量%のABA、(AB)n又は熊手型シリコーン有機コポリマー(i)と、
5〜50重量%の二脚状シラン(ii)と、
5〜25重量%の非二脚状接着促進剤(iii)と、
0.01〜3重量%のスズ系触媒(iv)と、
0〜25重量%の架橋剤(v)と、
を含む、請求項3〜10、又は12のいずれか一項に記載の2部型湿気硬化組成物。 - コーティング、コーキング、型製造、及びカプセル化用材料のための、請求項1〜10、12又は13のいずれか一項に記載の2部型湿気硬化組成物の、使用。
- 構造物並びに/又は構造体のガラス及び/若しくは遮断ガラス用途、並びに/又は建物の外装要素及び/又はガス充填遮断構造物パネル、ソーラ用途、自動車用途、電子機器用途、LED照明及び他の電気製品用途並びに産業用アセンブリ及び保全用途における、請求項14に記載の使用。
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