JP2021518460A - ポリオレフィン−ポリジオルガノシロキサンコポリマーを含有するホットメルト接着剤組成物ならびにその調製方法および使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、米国特許法第119条(e)に基づき、共に2018年3月19日に出願された、米国仮特許出願第62/644826号および米国仮特許出願第62/644852号の利益を主張する。米国仮特許出願第62/644826号および米国仮特許出願第62/644852号は、共に参照により本明細書に組み入れられる。
出発材料(A)は、ポリオレフィン−ポリジオルガノシロキサンブロックコポリマーである。ポリオレフィン−ポリジオルガノシロキサンブロックコポリマーは、参照により本明細書に組み込まれる、2018年3月19日に出願された同時係属中の米国特許出願第62/644826号に記載のように調製することができる。ポリオレフィン−ポリジオルガノシロキサンブロックコポリマーは:
1)
A)1分子当たり1〜2個の終端シリル基を有するポリオレフィンであって、終端シリル基は、式
B)ケイ素結合水素原子と反応することができる(R2について本明細書に記載される)1〜2個の加水分解性置換基を有する実質的に線状のポリジオルガノシロキサンと、
C)ルイス酸触媒と、を含む出発材料を組み合わせることを含む方法によって、調製され得る。
出発材料A)は、1分子当たり1〜2個の終端シリル基を有するポリオレフィン(シリル終端ポリオレフィン)である。終端シリル基は、式(A1):
MAは、Zn、Mg、およびCaからなる群から選択される二価金属であり;
MBは、Al、B、およびGaからなる文から選択される三価金属であり;
各Zは、独立して選択された1〜20個の炭素原子の二価ヒドロカルビル基であり、
mは、1〜100,000の数であり、
各Jは、独立して、水素原子または1〜20個の炭素原子の一価ヒドロカルビル基であり、
各RA、RB、およびRCは、独立して、水素原子、1〜10個の炭素原子の一価ヒドロカルビル基、ビニル基、アルコキシ基、またはM、DおよびT単位:
RA、RB、およびRCの2つまたは3つ全てが、それぞれ独立してDおよびT単位から選択される1つ以上のシロキシ単位である場合、RA、RB、およびRCの2つまたは3つ全てが、任意選択で互いに結合して環構造を形成してもよい。
コポリマーを作製するための方法において、出発材料B)は、1分子当たり、出発材料A)のケイ素結合水素原子と反応することができる1〜2個の加水分解性置換基を有するポリジオルガノシロキサンである。ポリジオルガノシロキサンは、実質的に線形であるか、代替として線形である。
i)α,ω−ジメチルヒドロキシルシロキシ終端、ポリジメチルシロキサン;
ii)α−ジメチルヒドロキシルシロキシ終端、ω−トリメチルシロキシ終端、ポリジメチルシロキサン;
iii)α,ω−ジメチルヒドロキシルシロキシ終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチルフェニルシロキサン);
iv)α−ジメチルヒドロキシルシロキシ終端、ω−トリメチルシロキシ終端、ポリ(ジメチルシロキサン/メチルフェニルシロキサン);
v)α,ω−(フェニル、メチル、ヒドロキシル−シロキシ)終端、ポリジメチルシロキサン;
vi)α,ω−ジメチルメトキシシロキシ終端ポリジメチルシロキサン;
vii)α−ジメチルメトキシシロキシ終端、ω−トリメチルシロキシ終端、ポリジメチルシロキサン;
viii)i)、ii)、iii)、iv)、v)、vi)、およびvii)の2つ以上の組み合わせなどのポリジオルガノシロキサンを含んでもよい。
コポリマーを作製するための方法において、出発材料C)、触媒は、ルイス酸触媒であってもよい。ルイス酸触媒は、例えば、ホウ素を含有するものが好適である。代替として、ルイス酸触媒は、少なくとも1つのペルフルオロアリール基、代替として1分子当たり1〜3つのペルフルオロアリール基、代替として1分子当たり2〜3つのペルフルオロアリール基、および代替として1分子当たり3つのペルフルオロアリール基を有する三価ホウ素化合物であってもよい。ペルフルオロアリール基は、6〜12個の炭素原子、代替として6〜10個の炭素原子、および代替として6個の炭素原子を有していてもよい。例えば、ルイス酸触媒は、(C5F4)(C6F5)2B;(C5F4)3B;(C6F5)BF2;BF(C6F5)2;B(C6F5)3;BCl2(C6F5);BCl(C6F5)2;B(C6H5)(C6F5)2;B(C6H5)2(C6F5);[C6H4(mCF3)]3B;[C6H4(pOCF3)]3B;(C6F5)B(OH)2;(C6F5)2BOH;(C6F5)2BH;(C6F5)BH2;(C7H11)B(C6F5)2;(C8H14)B(C6F5);(C6F5)2B(OC2H5);または(C6F5)2B−CH2CH2Si(CH3)から選択してもよい。代替として、出発材料C)は、式B(C6F5)3、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランのPiers−Rubinsztajn反応触媒であってもよい。
出発材料D)は、上記のコポリマーを作製するための方法の間に任意選択で添加されてもよい。溶媒は、有機溶媒であってもよく、例示としては、D1)アセトン、メチルエチルケトン、もしくはメチルイソブチルケトンなどのケトン;D2)ベンゼン、トルエン、もしくはキシレンなどの芳香族炭化水素;D3)ヘプタン、ヘキサン、もしくはオクタンなどの脂肪族炭化水素;D4)プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールn−ブチルエーテル、プロピレングリコールn−プロピルエーテル、もしくはエチレングリコールn−ブチルエーテルなどのグリコールエーテル;D5)ジクロロメタン、1,1,1−トリクロロエタン、もしくは塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素;D6)クロロホルム;D7)ジメチルスルホキシド;D8)ジメチルホルムアミド;D9)アセトニトリル;D10)テトラヒドロフラン;D11)ホワイトスピリット;D12)ミネラルスピリット;D13)ナフサ;D14)ExxonMobil Chemical Companyから市販されているIsopar(商標)Eなどのイソパラフィン、または、D1)、D2)、D3)、D4)、D5)、D6)、D7)、D8)、D9)、D10)、D11)、D12)、D13)、およびD14)の2つ以上の組み合わせが挙げられる。
出発材料E)は、少なくとも1個のケイ素結合水素原子を有するアルコキシシリル官能性有機ケイ素化合物である。好適なアルコキシシリル官能性有機ケイ素化合物の例は、単位式(E1):
ホットメルト接着剤組成物において出発材料(B)として有用なポリジオルガノシロキサンは、実質的に線状であってもよく、代替として線状であってもよい。ポリジオルガノシロキサンは、式X3 kkR3 (2−kk)SiO2/2の二官能性単位(「D」単位)と、式X3 mmRM (3−mm)SiRL1の終端を含み、式中、各RMは、独立して選択された一価の有機基、例えばR3について上記したもの、各X3は、独立して選択された加水分解性置換基であり、下付き文字kkは、0または1であり、下付き文字mmは、0、1、または2であり、RL1は、酸素原子、または終端単位のケイ素原子を別のケイ素原子に結合する二価のヒドロカルビル基である。ポリジオルガノシロキサンは、式RMSiO3/2の三官能性単位(「T」単位)の合計に基づいて最大20%を任意選択で含有することができ、式中、RMは上記の通りである。
X3RM 2SiO−(RM 2SiO)pp−SiRM 2X3を有していてもよく、式中、X3およびRMは、上記の通りであり、下付き文字ppは、式(B2)のポリジオルガノシロキサンに対して上記の粘度を付与するのに十分な値を有する整数である。代替として、下付き文字ppは、100〜10,000、代替として150〜500、代替として300〜900の範囲の値であってもよい。
式(B3):RM1 2RM2SiO(RM1 2SiO)qq(RM1RM2SiO)rrSiRM1 2RM2、
式(B4):RM1 3SiO(RM1 2SiO)ss(RM1RM2SiO)ttSiRM1 3、
またはそれらの組み合わせのポリジオルガノシロキサンを含み得る。
i)ジメチルビニルシロキシ終端ポリジメチルシロキサン、
ii)ジメチルビニルシロキシ終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチルビニルシロキサン)、
iii)ジメチルビニルシロキシ終端ポリメチルビニルシロキサン、
iv)トリメチルシロキシ終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチルビニルシロキサン)、
v)トリメチルシロキシ終端ポリメチルビニルシロキサン、
vi)ジメチルビニルシロキシ終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチルビニルシロキサン)、
vii)ジメチルビニルシロキシ終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチルフェニルシロキサン)、
viii)ジメチルビニルシロキシ終端ポリ(ジメチルシロキサン/ジフェニルシロキサン)、
ix)フェニル、メチル、ビニル−シロキシ終端ポリジメチルシロキサン、
x)ジメチルヘキセニルシロキシ終端ポリジメチルシロキサン、
xi)ジメチルヘキセニルシロキシ終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチルヘキセニルシロキサン)、
xii)ジメチルヘキセニルシロキシ終端ポリメチルヘキセニルシロキサン、
xiii)トリメチルシロキシ終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチルヘキセニルシロキサン)、
xiv)トリメチルシロキシ終端ポリメチルヘキセニルシロキサン
xv)ジメチルヘキセニル−シロキシ終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチルヘキセニルシロキサン)、
xvi)ジメチルビニルシロキシ終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチルヘキセニルシロキサン)
xvii)それらの組み合わせなどのポリジオルガノシロキサンを含み得る。
代替の実施形態において、ポリジオルガノシロキサンは、式(B5):RM3 3SiO(RM3 2SiO)ssSiRM3 3を有することができ、式中、下付き文字ssは、上記の通りであり、各RM3は、脂肪族不飽和を含まない独立して選択された一価ヒドロカルビル基である。各RM3は、アルキル基、またはフェニルなどのアリール基であり得る。代替として、各RM3は、メチルなどのアルキル基であり得る。
出発材料として有用なポリオルガノシリケート樹脂(C)は、式RM 3SiO1/2の単官能性単位(「M」単位)と、式SiO4/2の四官能性シリケート単位(「Q」単位)とを含み、式中、各RMは、出発物質(B)について上記したように、独立して選択された一価有機基である。代替として、ポリオルガノシリケート樹脂において、各RMは、独立して、アルキル、アルケニル、およびアリールからなる群から選択してもよい。代替として、各RMは、メチル、ビニル、およびフェニルから選択してもよい。代替として、RM基の少なくとも3分の1、代替として少なくとも3分の2は、メチル基である。代替として、M単位は、(Me3SiO1/2)、(Me2PhSiO1/2)、および(Me2ViSiO1/2)によって例示することができる。ポリオルガノシリケート樹脂は、ベンゼン、トルエン、キシレン、およびヘプタンなどの液体炭化水素によって例示される、上記の溶媒などの溶媒中に可溶性であるか、または低粘度の線状および環状ポリジオルガノシロキサンなどの液体有機ケイ素化合物中で可溶性である。
触媒は、ホットメルト接着剤組成物が反応性である場合、他の出発材料上の反応性置換基を触媒することができる任意の触媒であってもよい。ホットメルト接着剤組成物がヒドロシリル化反応を介して反応性である場合、触媒はヒドロシリル化反応触媒である。ホットメルト接着剤組成物が縮合反応を介して反応性である場合、触媒は縮合反応触媒である。二重硬化ホットメルト接着剤組成物では、ヒドロシリル化反応触媒および縮合反応触媒の両方を、ホットメルト接着剤組成物に添加し得る。
出発材料(E)は、架橋剤であり、それが反応性であるとき、ホットメルト接着剤組成物に添加してもよい。架橋剤の選択は、反応性の種類、例えば、ヒドロシリル化または縮合、または二重硬化によって決まる。
式(III):RM5 3SiO(RM5 2SiO)ww(RM5HSiO)xxSiRM5 3、
式(IV):RM5 2HSiO(RM5 2SiO)yy(RM5HSiO)zzSiRM5 2H、または
それらの組み合わせのポリオルガノ水素シロキサンを含み得る。
a)ジメチル水素シロキシ終端ポリジメチルシロキサン、
b)ジメチル水素シロキシ終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチル水素シロキサン)、
c)ジメチル水素シロキシ終端ポリメチル水素シロキサン、
d)トリメチルシロキシ終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチル水素シロキサン)、
e)トリメチルシロキシ終端ポリメチル水素シロキサン、
f)(CH3)2SiO1/2単位およびSiO4/2単位から本質的になる樹脂、ならびに
g)それらの組み合わせなどのポリジオルガノシロキサン。
例えば、ヒドロシリル化反応を介して組成物がより反応性である場合、同じ開始材料を含有しているが、阻害剤は除外されているホットメルト接着剤組成物と比較して、出発材料の反応速度を変更するために、出発材料(F)阻害剤を、ホットメルト接着剤組成物に添加してもよい。ヒドロシリル化反応の阻害剤は、(F1)アセチレンアルコール、例えばメチルブチノール、エチニルシクロヘキサノール、ジメチルヘキシノールおよび3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、1−ブチン−3−オール、1−プロピン−3−オール、2−メチル−3−ブチン−2−オール、3−メチル−1−ブチン−3−オール、3−メチル−1−ペンチン−3−オール、3−フェニル−1−ブチン−3−オール、4−エチル−1−オクチン−3−オール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オールおよび1−エチニル−1−シクロヘキサノール、ならびにそれらの2つ以上の組み合わせ;(F2)シクロアルケニルシロキサン、例えば1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラヘキセニルシクロテトラシロキサン、およびそれらの2つ以上の組み合わせにより例示されるメチルビニルシクロシロキサン;(F3)エン−イン化合物、例えば3−メチル−3−ペンテン−1−イン、3,5−ジメチル−3−ヘキセン−1−イン、およびそれらの2つ以上の組み合わせ;(E4)トリアゾール、例えばベンゾトリアゾール;(F5)ホスフィン;(F6)メルカプタン;(F7)ヒドラジン;(F8)アミン、例えばテトラメチルエチレンジアミン;(F9)フマレート、例えばフマル酸ジアルキル、フマル酸ジアルケニル、フマル酸ジアルコキシアルキル、およびそれらの2つ以上の組み合わせ;(F10)マレエート、例えばマレイン酸ジアリル;(F11)ニトリル;(F23)エーテル;(F13)一酸化炭素;(F14)アルコール、例えばベンジルアルコール;(F15)シリル化アセチレン系化合物;ならびに(F1)〜(F15)の2つ以上の組み合わせにより例示される。
ビヒクル(例えば、溶媒および/または希釈剤)は、ホットメルト接着剤組成物に任意選択で添加してもよい。ビヒクルは、ホットメルト接着剤組成物の流れと、ポリオルガノシリケート樹脂などのある特定の出発材料の導入とを促進することができ、かつ/またはビヒクルは、ホットメルト接着剤組成物においてレオロジー助剤として作用することができる。本明細書で使用されるビヒクルは、ホットメルト接着剤組成物で使用される出発材料の流動化を助けるが、本質的にこれらの出発材料のいずれとも反応しないビヒクルである。ビヒクルは、ホットメルト接着剤組成物中の出発材料の溶解度および揮発性に基づいて選択することができる。その溶解度は、ビヒクルがホットメルト接着剤組成物の出発材料を溶解および/または分散させるのに十分であることを指す。揮発性とは、そのビヒクルの蒸気圧を指す。ビヒクルの揮発性が十分でない場合(蒸気圧が低すぎる場合)、ビヒクルは、ホットメルト接着剤中に可塑剤として残留することがあり、または反応性ホットメルト接着剤が物理的特性を発現するための時間量は、所望よりも長いことがある。
成分(H)は、ホットメルト接着剤組成物に任意選択で添加してもよい水分捕捉剤である。水分捕捉剤を添加して、ホットメルト接着剤組成物の貯蔵寿命を低下させる可能性がある様々な供給源由来の水を結合させることができる。例えば、ホットメルト接着剤組成物が縮合反応性である場合、水分捕捉剤は、水および/またはアルコールなどの縮合反応の副産物を結合することができる。
成分(I)は充填剤である。充填剤は、無機充填剤、例えば、ヒュームシリカ、シリカエーロゲル、シリカキセロゲル、または沈降シリカ、熱分解法シリカ、珪藻土シリカ、石英粉末、粉砕石英、ケイ酸アルミニウム、混合ケイ酸アルミニウムおよびケイ酸マグネシウム、ケイ酸ジルコニウム、雲母粉末、炭酸カルシウム、例えば、沈降炭酸カルシウムまたは粉砕炭酸カルシウム、ガラス粉末および繊維、熱分解酸化物およびルチル型の酸化チタン、ジルコン酸バリウム、硫酸バリウム、メタホウ酸バリウム、窒化ホウ素、リトポン、鉄、亜鉛、クロム、ジルコニウム、およびマグネシウムの酸化物、様々な形態のアルミナ(水和または無水)、グラファイト、タルク、珪藻土、チョークサンド、カーボンブラック、およびクレー、例えば、焼成クレー、および有機材料、例えば、フタロシアニン、コルク粉末、おがくず、合成繊維および合成ポリマー(ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、およびポリ塩化ビニル)を含み得る。充填剤は、当技術分野で知られており、市販されている。例えば、ヒュームドシリカは当技術分野で知られており、例えば、Cabot Corporation of Massachusetts,U.S.AによってCAB−O−SILの名称で市販されている。粉砕シリカは、U.S.Silica of Berkeley Springs,WVによって、MIN−U−SILという名称で販売されている。好適な沈降炭酸カルシウムとしては、Solvay S.A.of Brussels,BelgiumからのWinnofil(商標)SPMおよびSpecialty Minerals Inc.of New York,U.S.AからのUltra−pflex(商標)ならびにUltra−pflex(商標)100が挙げられる。充填剤は、ホットメルト接着剤組成物中の全ての出発材料の合計重量に基づいて、最大30%、代替として5%〜15%の量で添加してもよい。
出発材料(J)は、ホットメルト接着剤組成物に任意選択で添加され得る着色剤(例えば、染料および/または顔料)である。好適な着色剤の例としては、インジゴ、二酸化チタン、Stan−Tone 50SP01 GreenまたはStan−Tone 40SP03 Blue(PolyOneから市販されている)およびカーボンブラックが挙げられる。カーボンブラックの代表的な非限定的な例としては、Chevron Phillips Chemical Company LPから市販されているShawiniganアセチレンブラック;Elementis Pigments Inc.,of Fairview Heights,IL U.S.A.によって供給されるSUPERJET(商標)カーボンブラック(LB−1011);Sid Richardson Carbon Co,of Akron,OH U.S.Aによって供給されるSR 511;着色剤 BA 33酸化鉄着色剤(Cathay Pigments(USA),Inc.Valparaiso,IN 46383 USAから市販されている);およびN330、N550、N762、N990 (Degussa Engineered Carbons of Parsippany,NJ,U.S.A.から)が挙げられる。着色剤の例は、当技術分野で知られており、米国特許第4,962,076号;同第5,051,455号;および同第5,053,442号;および米国特許公開第2015/0376482号の段落[0070]において開示されており、それらは参照により本明細書に組み込まれる。
出発材料(K)は、例えば、ホットメルト接着剤組成物が基材上に分配されるときに良好な分配を保証するのを助けるために、ホットメルト接着剤組成物に添加され得る蛍光増白剤である。蛍光増白剤は、電磁スペクトルの紫外領域と紫色領域(通常は340〜370nm)の光を吸収し、青色領域(通常は420〜470nm)の光を蛍光によって再放出する任意の化学化合物であることができ、耐熱性にも優れている。例示的な蛍光増白剤としては、スチルベン、例えば、4,4’−ジアミノ−2,2’−スチルベンジスルホン酸、クマリン、イミダゾリン、ジアゾール、トリアゾール、およびベンゾオキサゾリンが挙げられる。BASF Corporation of Southfield,Michigan,U.S.AからTINOPAL(商標)OBとして市販されている2,5−チオフェンジイルビス(5−tert−ブチル−1,3−ベンゾオキサゾール)などの蛍光増白剤は市販されている。存在する場合、蛍光増白剤の量は、ホットメルト接着剤組成物中の全ての出発材料の合計重量に基づいて、1ppm〜1%であってもよく、代替として0.01%〜0.05%であってもよい。
出発材料(L)は、ホットメルト接着剤組成物に任意選択で添加してよい腐食防止剤である。好適な腐食防止剤の例としては、ベンゾトリアゾール、メルカプタベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾチアゾール、および市販の腐食防止剤、例えば、R.T.Vanderbilt of Norwalk,Connecticut,U.S.A.からの2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール誘導体(CUVAN(商標)826)およびアルキルチアジアゾール(CUVAN(商標)484)が挙げられる。存在する場合、腐食防止剤の量は、ホットメルト接着剤組成物中の全ての出発材料の合計重量に基づいて、0.05%〜0.5%であり得る。
出発物質(M)は、任意選択でホットメルト接着剤組成物に添加され得る老化防止添加剤である。老化防止添加剤は、(M1)酸化防止剤、(M2)UV吸収剤、(M3)UV安定剤、(M4)熱安定剤、または(M1)、(M2)、(M3)、および(M4)のうちの2つ以上の組み合わせを含み得る。好適な抗酸化剤は、当技術分野で知られており、市販されている。好適な酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、およびフェノール系酸化防止剤と安定剤との組み合わせが挙げられる。フェノール系酸化防止剤は、完全に立体障害のあるフェノール類および部分的に立体障害のあるフェノール類を含む。代替として、安定剤は、テトラメチルピペリジン誘導体などの立体障害アミンであってもよい。好適なフェノール系酸化防止剤としては、ビタミンE、およびCiba Specialty Chemicals,U.S.A.からのIRGANOX(商標)1010が挙げられる。IRGANOX(商標)1010は、ペンタエリスリトールテトラキス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)を含む。UV吸収剤の例としては、フェノール,2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−ドデシル−4−メチル−,分岐状および線状(TINUVIN(商標)571)が挙げられる。UV安定剤の例としては、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート;メチル1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル/セバケート;およびそれらの組み合わせ(TINUVIN(商標)272)が挙げられる。これらおよび他のTINUVIN(商標)添加剤、例えば、TINUVIN(商標)765は、Ciba Specialty Chemicals of Tarrytown,NY,U.S.A.から市販されている。他のUVおよび光安定剤は市販されており、ChemturaからのLowLite、PolyOneからのOnCap、およびE.I.du Pont de Nemours and Company of Delaware,U.S.A.からの光安定剤210がその例である。オリゴマー(高分子量)安定剤は、代替として、例えば、安定剤が組成物またはその硬化生成物から移行する可能性を最小限にするために使用され得る。オリゴマー抗酸化安定剤(具体的には、ヒンダードアミン光安定剤(HALS))の例は、Ciba TINUVIN(商標)622であり、それは、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−l−ピペリジンエタノールと共重合したブタン二酸のジメチルエステルである。熱安定剤としては、Ce、Cu、Zr、Mg、Fe、またはZnの金属塩、例えば、酸化鉄、カーボンブラック、カルボン酸鉄塩、水和セリウム、ジルコン酸バリウム、オクタン酸セリウムおよびオクタン酸ジルコニウム、ならびにポルフィリンを挙げることができる。老化防止添加剤の量は、選択される特定の老化防止添加剤および所望の老化防止の利益を含む様々な因子に左右される。しかしながら、老化防止添加剤の量は、ホットメルト接着剤組成物中の全ての出発材料の合計重量に基づいて、0〜5%、代替として0.001%〜1%、代替として0.1%〜4%、代替として0.5%〜3%であってもよい。
ホットメルト接着剤組成物は、出発材料(A)、(B)、および(C)、および任意選択で1つ以上の追加の出発材料(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)、(K)、(L)、および(M)を組み合わせることを含む方法によって、調製し得る。組み合わせは、出発材料を押出装置に供給して出発材料を混合するなどの任意の簡便な手段によって行うことができ、任意選択で、揮発性物質、例えば、ビヒクルが存在している場合、これを除去し、ホットメルト接着剤組成物を回収する。ホットメルト接着剤組成物は、97.5%〜100%、あるいは98.5%〜100%、あるいは99%〜100%の不揮発性含有量を有し得る。
本明細書に記載のホットメルト接着剤組成物は、1)基材上に溶融したホットメルト接着剤組成物を分配することと、2)その基材を、ステップ1)の後、およびステップ3)と同時に、シリコーンホットメルト接着剤組成物と、1つ以上の追加の基材とを用いて組み立てることと、3)そのホットメルト接着剤を冷却することと、を含む組立工程において使用することができる。ホットメルト接着剤組成物は、冷却すると、凝固して、接着剤および/またはシーラントとなる。組立工程は、任意選択でさらに:4)ステップ3)の間および/またはステップ3)の後に、ホットメルト接着剤組成物を硬化させることを含み得る。本明細書に記載のホットメルト接着剤組成物およびプロセスは、電子デバイスの組み立てに有用である。ホットメルトの分配は、制御されタイミングがはかられた圧縮空気、容積式排気(positive displacement)、噴射、および当技術分野で知られている任意の他の簡便な手段によるものでよい。
ジポリエチレン亜鉛およびIsopar(Mw=1580Da、10mM)をバイアルに入れた。その内容物を透明で均質になるまでバイアルを120℃で加熱した。ジメチル水素クロロシランおよびNMIをバイアルに加えた。バイアルを90℃で3時間加熱した。次いで、ヨウ素(I2)を添加し、未反応のジポリエチレン亜鉛をクエンチした。得られた生成物を1H NMRで評価した。HMe2SiClのモル当量および生成物への変換の結果を、以下に示す。
HMe2SiClの代わりにHPh2SiClを使用したことを除いて、参考例Aを繰り返した。その結果を以下に示す。
ジポリエチレン亜鉛およびIsopar(Mw=1580Da、10mM)をバイアルに入れた。その内容物を透明で均質になるまでバイアルを120℃で加熱した。NMI、またはNMIとTMEDAとのブレンドから選択された添加物と、フェニル、二水素、クロロシランとを、バイアルに加えた。バイアルを一定時間加熱した。次いで、ヨウ素(I2)を添加し、未反応のジポリエチレン亜鉛をクエンチした。得られた生成物を1H NMRで評価した。クロロシランのモル当量、添加剤のモル当量、加熱時間および温度、ならびに生成物への変換の結果を、以下に示す。
ジポリエチレン亜鉛およびIsopar(Mw=1080Da、10mM)をバイアルに入れた。内容物が透明で均質になるまでバイアルを120℃で加熱した。フェニル、二水素、クロロシランおよび添加剤をバイアルに加えた。バイアルを100℃で1時間加熱した。次いで、I2を添加し、未反応のジ−ポリエチレン亜鉛をクエンチした。得られた生成物を1H NMRで評価した。添加剤および生成物への変換の結果を、以下に示す。
HMe2SiClの代わりにフェニル水素ジクロロシラン(HPhSiCl2)を使用して、また添加剤として2当量の代わりに1.2当量のNMIを使用して、参考例Aを繰り返した。その結果を以下に示す。
ジポリエチレン亜鉛およびIsopar(Mw=1205Da、10mM)をバイアルに入れた。内容物が透明で均質になるまでバイアルを120℃で加熱した。ジメチル水素ヨードシラン(HMe2Sil)およびNMIをバイアルに加えた。バイアルを110℃で3時間加熱した。次いで、I2を添加し、未反応のジ−ポリエチレン亜鉛をクエンチした。得られた生成物を1H NMRで評価した。HMe2Silのモル当量および生成物への変換の結果を、以下に示す。
H2PhSiClによるエチレン/オクテンポリメリル亜鉛のシリル化を、以下のように行った。グローブボックス内で、20mLのバイアルにコポリメリル亜鉛(Mn=1940Da、30.66%オクテン、Isopar(商標)E中の3.10%ポリマー、14.95g、0.117mmol、0.500当量)を投入した。混合物を攪拌し、混合物が透明で均質になるまで110℃に加熱した。NMI(22.5μL、0.282mmol、1.20当量)を添加し、続いてクロロフェニルシラン(37.6μL、0.282mmol、1.20当量)を添加した。混合物を1時間攪拌した。溶液の一部を除去し、変換分析のために過剰のヨウ素でクエンチした。ポリマー溶液を過剰のメタノールに注ぎ込むと、ポリマーが沈殿した。ポリマーを濾過により単離し、真空オーブン内で乾燥させた。
2LのPARR回分反応器内で重合を行った。反応器を電気加熱マントルで加熱し、冷却水を含有する内部蛇行冷却コイルにより冷却した。反応器および加熱/冷却システムの両方を、CAMILE TGプロセスコンピューターによって制御および監視した。反応器の底部には、反応器の内容物をステンレス鋼のダンプポット内に排出するダンプ弁が取り付けられていた。ポットとタンクの両方を窒素でパージして、ダンプポットを30ガロンのブロータンクと通気させた。重合または触媒補給のために使用した全ての溶媒は、重合に影響を及ぼし得るあらゆる不純物を除去するために溶媒精製カラムを通した。1−オクテン、Isopar(商標)Eおよびトルエンを、A2アルミナを含む第1のカラム、Q5を含む第2のカラムの2つのカラムに通過させた。エチレンを、A204アルミナおよび4Åモレキュラーシーブを含む第1のカラム、Q5反応物を含む第2のカラムの2つのカラムに通過させた。移動に使用した窒素を、A204アルミナ、4Åモレキュラーシーブ、およびQ5を含む単一のカラムに通過させた。
ホモポリエチレン試料を、参考例Hの一般的手順に従って、次の条件を使用して調製した:120℃、23gの最初のエチレン添加、600gのトルエン、10μmolのMMAO−3A、プロ触媒に対し1.2当量の活性剤。使用するプロ触媒の量は、所望の効率に達するように調整した。重合中にエチレンを供給し、必要に応じて反応器を冷却することによって、反応器圧力および温度を一定に保った。重合は、活性剤としてビス(水素化獣脂アルキル)メチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、プロ触媒としてビス(N−イソブチル−6−メシチルピリジン−2−アミン)ジメチルハフニウム、およびチェーンシャトリング剤としてビス(8−(ジメチルシリル)オクチル)亜鉛を用いて行った。1H−NMR Mn:鎖当たり1586、GPC Mn:鎖当たり1310。
この参考例Jは、モノ−SiH終端ポリエチレンを精製するために使用される水洗浄方法を示す。上記のように調製された0.90gのモノ−SiHポリエチレンを、磁気攪拌棒を含む100mL丸底フラスコ内でトルエン中10%に希釈した。フラスコを85℃のアルミブロックに入れることで溶液を加熱した。モノ−SiH終端ポリエチレンは溶解した。脱イオン水(6g)を添加し、5分間混合した。次いで攪拌を停止し、プラスチックピペットを使用して水層(底部)を除去した。優れた分離が達成された。どちらの相も透明であり、洗浄水のpHはアルカリ性であった。
この参考例1では、(AB)n構造を有するポリエチレン−ポリジメチルシロキサンブロックコポリマーを以下のように調製した:63%テレケリックMe2HSi終端ポリエチレン(Mn:1700Da)1.44g(1モル当量)を、攪拌棒付きの100mLジャー中の窒素充填グローブボックスの中に入れた。NMR(Gelest,Inc.of Morrisville,Pennsylvania,U.S.A.から市販されている:DMS−S21)で測定された4860のMnを有するビスシラノール終端ポリジメチルシロキサン3.3361g(1.234当量、化学量論は前以て経験的にデッドチェーンエンドを考慮に入れて決定した)を、グローブボックス内のバイアルに直接量り入れた。7.3mLのトルエンを加え、ポリエチレンを溶かすためにジャーを103℃に加熱し、そのジャーを側壁にぶつからないように穏やかに攪拌した。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランの20mg/mLのトルエン溶液350μLを加えると、すぐにバブリングが観察された。ジャーに緩く栓をし、H2ガスを発生させ、ジャーを100℃で一晩加熱した。
上記の参考例で説明したようにして調製したコポリマーおよびシリル終端ポリオレフィンの試料を、160℃に維持したPolymerChar GPC−IRで分析した。各試料を、1x PLgel 20μm 50x7.5mmガードカラムおよび4x PLgel 20μm Mixed A LS 300x7.5mmカラムを通して、300ppmのブチル化ヒドロキシルトルエン(BHT)によって安定化された1,2,4−トリクロロベンゼン(TCB)を用いて、1mL/分の流速で溶出させた。16mgのコポリマー試料を量り取り、機器によって8mLのTCBで希釈した。分子量については、ポリスチレン(PS)標準(Agilent PS−1およびPS−2)の従来の較正を、この温度でTCB中のPSおよびPEについての既知のMark−Houwink係数を用いてホモポリエチレン(PE)に調整された見かけの単位と共に使用した。内部フローマーカーとしてデカンを使用し、保持時間をこのピークに調整した。コモノマーの組み込みについては、既知の組成のコポリマーを使用して、組み込みのための較正曲線を作成した。
ポリオレフィン−ポリジオルガノシロキサンブロックコポリマーは、ポリオレフィン−ポリジオルガノシロキサンブロックコポリマーの代わりに、ポリオレフィンホモポリマーを含有する比較のホットメルト接着剤組成物に比べて、ポリオルガノシロキサンホットメルト接着剤組成物に対して性能上の利益を提供することが見出された。理論に拘束されることを望むものではないが、ポリジオルガノシロキサンポリマーブロックにポリオレフィンをグラフトすることにより、得られたコポリマーは、ポリオルガノシリケート樹脂とポリジオルガノシロキサンポリマーとを含むポリジオルガノシロキサンホットメルト接着剤組成物中への優れた分散性を有することができ、それにより、剛性/弾性率の増加という所望の性能目標が向上すると考えられる。分散されたポリオレフィン相の結晶化は、サブミクロンの分散した粒子または相が複合材料を補強する方法と同様の補強を提供すると考えられる。
特に明細書の文脈による指定がない限り、すべての量、比、および百分率は、重量基準である。組成物中の全出発材料の量は、合計で100重量%になる。発明の簡単な概要および要約は、参照により本明細書に組み込まれる。特に明細書の文脈による指定がない限り、冠詞「a」、「an」、および「the」はそれぞれ1つまたは複数を指す。範囲の開示は、範囲自体およびその中に包含されるもの、ならびに終点も含む。例えば、1〜20の範囲の開示は、終点を含む1〜20の範囲だけでなく、1、2、3、4、6、10、および20を個別に含み、またその範囲に包含される任意の他の数も含む。さらに、例えば、1〜20の範囲の開示は、1〜3、2〜6、10〜20、および2〜10、ならびにその範囲に包含される任意の他の部分集合を含む。同様に、マーカッシュグループの開示には、グループ全体およびその中に包括される任意の個別のメンバーおよびサブグループも含まれる。例えば、マーカッシュグループの水素原子、アルキル基、アルケニル基、またはアリール基の開示には、個別に要素のアルキル;下位群の水素、アルキルおよびアリール;下位群の水素およびアルキル;ならびにその群に包含される任意の他の個々の要素および下位群が含まれる。
第1の実施形態において、ホットメルト接着剤組成物は非反応性であってもよく、ホットメルト接着剤組成物は、溶融分配温度からより低い温度へとホットメルト接着剤組成物を冷却することによって形成される。この実施形態において、出発材料は、上記の(A)、(B)、および(C)を含み、上記の出発材料上の置換基(R基)は、互いに反応せず、(D)触媒、(E)架橋剤、および(F)阻害剤は、典型的には非反応性ホットメルト接着剤組成物に添加されない。
(A)ポリオレフィン−ポリジオルガノシロキサンブロックコポリマーであって、そのポリオレフィン−ポリジオルガノシロキサンブロックコポリマーは、単位式(I):
(B)ポリジオルガノシロキサンと、
(C)ポリオルガノシリケート樹脂と、を含む。
式(VI):
式(VIII):
式中、各R1は、独立して選択された一価ヒドロカルビル基であり、各R3は、独立して、水素原子、および加水分解性官能性を含まない一価有機基から選択され、各R5は、独立して選択された水素終端ポリオレフィンブロックであり、各R6は、独立して選択された二価ポリオレフィンブロックであり、各R10は、独立して、R3およびアルコキシシリル官能性ヒドロカルビレン含有基から選択され、各下付き文字aは、独立して1または2であり、各下付き文字b≧0である。
条件(i)は、各R5が、単位式H[(CH2CH2)t(CHR7CH2)u]gを有することであり、
条件(ii)は、各R6が、単位式[(CH2CH2)t(CHR7CH2)u]gを有することであり、式中、
下付き文字tおよびuは、0<t≦1、0≦u≦1であるような相対値を有し、下付き文字g≧1であり、各R7は、独立して選択された、2〜20個の炭素原子の一価ヒドロカルビル基である。
Claims (17)
- ホットメルト接着剤組成物であって、
(A)ポリオレフィン−ポリジオルガノシロキサンブロックコポリマーであって、前記ポリオレフィン−ポリジオルガノシロキサンブロックコポリマーは、単位式(I):
(B)ポリジオルガノシロキサンと、
(C)ポリオルガノシリケート樹脂と、を含む、ホットメルト接着剤組成物。 - (i)各R5が、単位式H[(CH2CH2)t(CHR7CH2)u]gを有し、
(ii)各R6が、単位式[(CH2CH2)t(CHR7CH2)u]gを有し、または
(iii)(i)および(ii)の両方であり、式中、下付き文字tおよびuは、0<t≦1、0≦u≦1であるような相対値を有し、下付き文字g≧1であり、各R7は、独立して選択された、2〜20個の炭素原子の一価ヒドロカルビル基である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。 - 前記ポリオレフィン−ポリジオルガノシロキサンブロックコポリマーが、(B)反応性の前記ポリジオルガノシロキサン、(C)前記ポリオルガノシリケート樹脂、または(B)および(C)の両方と反応することができる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
- (D)触媒、(E)架橋剤、(F)阻害剤、(G)ビヒクル、(H)水分捕捉剤、(I)充填剤、(J)着色剤、(K)蛍光増白剤、(L)腐食防止剤、(M)熱安定剤、ならびに(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)、(K)、(L)、および(M)のうちの2つ以上の組み合わせからなる群から選択される追加の出発材料をさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 条件(I)および条件(II)のうちの1つまたは両方が、満たされ、
条件(I)は、(E)前記架橋剤が存在し、出発材料(A)の全てまたは一部が、(E)前記架橋剤と反応できることであり、
条件(II)は、(D)前記触媒が存在し、出発材料(A)、(B)、および(C)のうちの少なくとも2つが、反応性であることである、請求項7に記載の組成物。 - 出発材料(B)および出発材料(C)のうちの少なくとも1つが、ケイ素結合水素原子または終端脂肪族不飽和一価有機基を含み、出発材料(D)が、存在し、ヒドロシリル化反応触媒を含み、
ただし、出発材料(A)、(B)、および(C)の全てが、ケイ素結合水素原子を含まない場合、前記組成物は、架橋剤(E)として、1分子当たり2個以上のケイ素結合水素原子を有するSiH官能性ポリジオルガノシロキサンをさらに含み、
出発材料(A)、(B)、および(C)の全てが、終端脂肪族不飽和一価有機基を含まない場合、前記組成物は、架橋剤(E)として、1分子当たり2つ以上の終端脂肪族不飽和一価有機基を有するポリジオルガノシロキサンをさらに含む、請求項7または請求項8に記載の組成物。 - 出発材料(B)が、単位式:(RM aaRM1 (3−aa)Si−O1/2)2(RM 2SiO2/2)bbを含むポリジオルガノシロキサンであり、各RMが、独立して選択された、脂肪族不飽和を含まない一価ヒドロカルビル基であり、各RM1は、終端脂肪族不飽和を有する一価ヒドロカルビル基であり、下付き文字aaは、0、1、または2であり、下付き文字bb>1であり、代替として下付き文字bbは、20〜1,000であり、代替として下付き文字bbは、30〜400である、請求項9に記載の組成物。
- 出発材料(C)が、単位式(RM2SiO1/2)cc(SiO4/2)ddを含むポリオルガノシリケート樹脂であり、式中、各RM2は、独立して選択された一価ヒドロカルビル基であり、下付き文字cc>0であり、下付き文字dd>0であり、代替として0.3<cc<0.6であり、0.4<dd<0.7である、請求項9または請求項10に記載の組成物。
- 出発材料(B)が、加水分解性置換基を含み、出発材料(C)が、加水分解性置換基を含み、出発材料(D)が、存在し、かつ出発材料(B)の前記加水分解性置換基と、出発材料(C)の前記加水分解性置換基との反応を触媒することができる縮合反応触媒を含む、請求項7または請求項8に記載の組成物。
- 出発材料(B)上の前記加水分解性置換基が、ケイ素結合水素原子、ヒドロキシル基、およびヒドロカルビルオキシ基からなる群から選択され、出発材料(C)上の前記加水分解性置換基が、ケイ素結合水素原子、ヒドロキシル基、およびヒドロカルビルオキシ基からなる群から選択され、ただし、出発材料(A)、(B)、および(C)のうちの少なくとも1つが、加水分解性置換基として、ヒドロキシル基またはヒドロカルビルオキシ基、あるいはその両方を有する請求項12に記載の組成物。
- 出発材料(B)が、単位式:(RM3 eeX(3−ee)Si−RD1 1/2)2(RM3SiO2/2)ffを含むポリジオルガノシロキサンであり、式中、各RM3が、独立して選択された一価ヒドロカルビル基であり、各Xは、独立して選択された加水分解性置換基であり、各RD1が、独立して、酸素原子および二価ヒドロカルビル基から選択され、下付き文字eeは、0または1であり、下付き文字ff≧1であり、代替として下付き文字ffは、20〜1,000であり、代替として下付き文字ffは30〜400である、請求項12または請求項13に記載の組成物。
- 出発材料(C)が、単位式(RM4SiO1/2)gg(SiO4/2)hhを含むポリオルガノシリケート樹脂であり、式中、各RM4が、独立して、一価ヒドロカルビル基および加水分解性置換基からなる群から選択され、下付き文字gg>0であり、下付き文字hh>0であり、代替として0.3<gg<0.6および0.4<hh<0.7である、請求項12〜14のいずれか一項に記載の組成物。
- 出発材料(A)が、前記組成物中の全ての出発材料の合計重量に基づいて、少なくとも0.1重量%の量で存在し、代替として、出発材料(A)が、前記組成物中の全ての出発材料の合計重量に基づいて、0.1重量%〜30重量%の量で存在する、請求項1〜15のいずれか一項に記載の組成物。
- 電子デバイスの組立工程における、請求項1〜16のいずれか一項に記載のホットメルト接着剤組成物の使用。
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