JP2022524781A - ポリ(メタ)アクリレート基を有するポリオルガノシロキサンならびにそれを調製および使用するための方法 - Google Patents

ポリ(メタ)アクリレート基を有するポリオルガノシロキサンならびにそれを調製および使用するための方法 Download PDF

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Abstract

【解決手段】 ケイ素結合脂肪族不飽和基とケイ素結合ポリ(メタ)アクリレートポリマーまたはコポリマーとの両方を有するポリジオルガノシロキサン、およびこのポリジオルガノシロキサンを調製するための方法が開示されている。方法は、ポリ(メタ)アクリレートをポリジオルガノシロキサンにグラフトするときに脂肪族不飽和基を保存する。このポリジオルガノシロキサンは、感圧接着剤組成物などのヒドロシリル化反応硬化性組成物に有用である。【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第119条(e)に基づき2019年3月14日に出願された米国仮特許出願62/818131号の利益を主張する。米国仮特許出願第62/818131号は、参照により本明細書に組み込まれる。
シリコーン結合ポリ(メタ)アクリレート基を有するポリオルガノシロキサン(以降、「ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサン」)を開示する。また、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを作製するための方法を開示する。
メルカプト官能性ポリジメチルシロキサンの存在下での重合を実施することによるフリーラジカル重合を使用して、ポリジメチルシロキサン骨格にアクリル鎖を組み込むことができる。メルカプト基は連鎖移動剤として作用し、アクリル鎖をペンダントおよび/または末端基としてポリジメチルシロキサン鎖にグラフトすることを可能にする。しかしながら、メルカプト官能性ポリジメチルシロキサンがビニルまたは他の脂肪族不飽和一価のヒドロカルビル官能基も含有する場合、フリーラジカル重合中の脂肪族不飽和基の反応に起因して、系が飽和または架橋する場合がある。さらに、連鎖移動は速度論的に制御されたプロセスであるので、メルカプト官能化のレベルの低さに起因して、グラフト効率が低くなり得る。
ポリ(メタ)アクリレート基を有するポリオルガノシロキサン(以降、「ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサン」)は、単位式
[R (R-S-R”)(OR(2-w)Si-O1/2[R (R-S-R”)(OR(1-v)Si-O2/2]q[(R-S-R”)Si-O3/2]k(R SiO1/2(R SiO2/2(RSiO2/2(R SiO1/2を含み、式中、各添字wが、独立して、0、1、または2であり、各添字vが、独立して、0、または1であり、各Rが、独立して選択された一価の炭化水素基であり、各Rが、独立して選択されたアルキル基であり、各Rが、独立して選択された二価の炭化水素基であり、各R”が、独立して、ポリ(メタ)アクリレートポリマーまたはコポリマーであり、各Rが、独立して選択された脂肪族不飽和一価の炭化水素基であり、各Rが、脂肪族不飽和を含まない、独立して選択された一価の炭化水素基であり、添字p≧0、添字q≧0、添字k≧0、量(p+q+k)≧1、添字r≧0、添字s≧0、添字t≧0、添字u≧0、量(r+t)≧2、かつ量(p+q+k+r+s+t+u)が、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンに少なくとも50kDaの分子量を提供するのに十分である。
ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物を作製するための方法は、
I)
アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマー、
分子あたり少なくとも1つのケイ素結合脂肪族不飽和基を有する、不飽和ポリジオルガノシロキサン、
ヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサン、および
不飽和ポリジオルガノシロキサンとヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサンとの両方の組み合わせ、からなる群から選択された、ポリジオルガノシロキサン、ならびに
縮合反応触媒、を含む出発材料を組み合わせ、
それによりポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物、ならびに水および/またはアルコールを含む副生成物を作製することと、
II)ステップI)の間および/または後に、副生成物のすべてまたは一部分を除去することと、を含む。
図1は、フリーラジカル開始剤の断片または成長鎖のいずれかから水素原子が引き抜かれた後、(メタ)アクリレートポリマーが、チオール官能基から成長するスキーム1の代表的な例を示す。次いで、(メタ)アクリレートオリゴマーは、異なるチオール分子からの水素原子で終端/末端キャップされ、それによりアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを形成する。これについては、以下の参考例Aで説明する。 図2は、以下の参考例Bに記載のポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを作製するためのスキーム2の代表的な例を示す。図2では、ビス-ビニル終端ポリジメチルシロキサン、ビス-ヒドロキシル終端ポリジメチルシロキサン、および図1のスキーム1で調製されたアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーは、ホスファゼン触媒および溶媒(トルエン)の存在下で反応して、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを形成する。 図3は、ビス-ビニル終端ポリジメチルシロキサン、ビス-シラノール終端ポリジメチルシロキサン、およびメルカプト-プロピルメチルジメトキシシランを、ホスファゼン触媒1およびトルエンの存在下で組み合わせ、それによりメルカプト-官能化ビス-ビニル終端ポリ(ジメチル/メチルメルカプトプロピル)シロキサンコポリマーを作製する、比較例27からのスキーム3を示す。 図4は、実施例17のポリアクリレート末端封鎖を有するポリ(ジメチル/メチルビニル)シロキサンコポリマーが合成される、スキーム4を示す。 図5は、実施例18のトリメチルシロキシ末端封鎖を有するポリ(ジメチル/メチル、ビニル/メチル、ポリアクリレート)シロキサンコポリマーが合成される、スキーム5を示す。
ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物を作製するための方法が開示される。この方法は、
I)
A)アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマー、
B)
B1)分子あたり少なくとも1つのケイ素結合脂肪族不飽和基を有する、不飽和ポリジオルガノシロキサン、
B2)分子あたり少なくとも2つのケイ素結合ヒドロキシル基を有する、ヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサン、および
B3)B1)とB2)との組み合わせ、からなる群から選択された、ポリジオルガノシロキサン、
C)縮合反応触媒、
任意選択的にD)ポリジアルキルシロキサン、ならびに
任意選択的にE)溶媒、を含む出発材料を組み合わせ、それによりポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物および副生成物を作製することと、
II)ステップI)の間および/または後に、副生成物のすべてまたは一部分を除去することと、
任意選択的にIII)生成物を中和させることと、
任意選択的にIV)ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを回収することと、を含む。
方法のステップI)は、混合などの任意の便利な手段によって実施され得る。ステップI)は、不活性条件下、例えば、窒素または他の不活性ガス下で実施され得る。
出発材料の組み合わせは、高温、例えば、80℃~120℃での加熱で実施され得る。例えば、出発材料の組み合わせを容易にするために、溶媒を任意選択的に添加してもよい。出発材料の組み合わせは、例えば、A)アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマー、B)ポリジオルガノシロキサン(例えば、B1のうちのいずれかまたは両方)不飽和ポリジオルガノシロキサン、およびB2)ヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサンのうちのいずれかまたは両方)、および/またはD)ポリジアルキルシロキサンを組み合わせる任意の添加順序で実施され得る。次いで、得られた混合物を加熱してもよく、その後C)縮合反応触媒を添加し、任意選択的にE)溶媒に溶解させてもよい。理論に束縛されることを望まないが、E)溶媒の添加は、高MWを有するポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを作製するのに有益あり得ると考えられる。出発材料が反応すると、副生成物が生成される。副生成物は、水および/またはアルコール(メタノールなど)を含み得る。副生成物のすべてまたは一部分は、ステップI)の間および/または後に除去され得る。理論に束縛されることを望まないが、副生成物の除去により、反応の完了を促進させる、および/またはMWの増加を促進させることができると考えられる。副生成物は、ストリッピングなどの任意の便利な手段によって除去され得る。
方法のステップIII)は、生成物を中和させることである。中和は、ステップII)の間または後に、F)中和剤を生成物に添加することによって実施され得る。中和は、周囲温度または高温で実施され得る。方法のステップIV)は、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを回収することである。ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンの回収は、濾過、ストリッピング、および/または蒸留などの任意の便利な手段によって実施され得る。上記の方法で使用される出発材料は、以下の通りである。
上記の方法で使用される出発材料A)アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーは、式A-1)
Figure 2022524781000001
を有し得、式中、各Rが、独立して選択された一価の炭化水素基であり、各Rが、独立して選択されたアルキル基であり、Rが、二価の炭化水素基であり、R”が、(メタ)アクリレートポリマーまたはコポリマーであり、添字aが、0、1、または2である。R”は、1~1,000、あるいは5~600のDPを有し得る。あるいは、アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーは、式A-2)
Figure 2022524781000002
を有し得、式中、各Rが、独立して、水素およびアルキル基からなる基から選択され、Rが、独立して、水素、アルキル基、アリール基、およびアラルキル基からなる基から選択され、添字nが、1~1,000であり、R、R、およびRが、上記の通りである。
あるいは、式A-2)の添字nは、5~600であり得る。Rに好適なアルキル基は、1~4個の炭素原子のアルキル基、あるいはメチルまたはエチルであり得る。あるいは、各Rは、メチルであってもよい。Rに好適なアルキル基は、1~18個の炭素原子、あるいは1~8個の炭素原子を有し得る。Rに好適なアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、およびブチルが挙げられる。Rに好適なアリール基は、6~18個の炭素原子を有し、フェニルが挙げられ、Rに好適なアラルキル基は、6~18個の炭素原子を有し、スチリルが挙げられる。あるいは、式A-2)の各Rは、独立して選択された1~18個の炭素原子、あるいは1~8個の炭素原子のアルキル基であり得る。
あるいは、式A-1)およびA-2)の添字aは、1または2、あるいは1、あるいは2であり得る。各Rは、独立して選択された1~18個の炭素原子の一価の炭化水素基であり得る。Rに好適な一価の炭化水素基としては、アルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、およびブチル)、ならびにアルケニル基(例えば、ビニル、アリル、およびヘキセニル)、フェニルなどのアリール基、ならびにベンジル、トリル、キシリル、およびフェニルエチルなどのアラルキル基が挙げられる。あるいは、各Rは、独立して、アルキルおよびアルケニルからなる群から選択され得る。あるいは、各Rは、1~8個の炭素原子のアルキル基であり得る。あるいは、各Rは、メチルおよびビニルからなる群から選択され得る。
各Rは、独立して選択された1~6個の炭素原子のアルキル基であり得る。Rに好適なアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、およびブチル、あるいはメチルが挙げられる。
各Rは、1~18個の炭素原子の二価の炭化水素基であり得る。
に好適な二価の炭化水素基としては、エチレン(-CH-CH-)などのアルキレン基、-CH-CH-CH-もしくは-CH(CH)CH-)などのプロピレン、ブチレン、もしくはヘキシレン、フェニレンなどのアリーレン基、または
Figure 2022524781000003
などのアルカリーレン(alkarylene)基が挙げられる。あるいは、Rは、プロピレンなどの2~6個の炭素原子のアルキレン基であり得る。
上記のポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物を作製するための方法で使用される出発材料A)の量は、様々な要因に依存するが、しかしながら、出発材料A)は、方法の出発材料A)およびB)の組み合わせた重量に基づいて、4%~11%の量で使用され得る。あるいは、出発材料A)の量は、同じ基準で、1%~50%、あるいは5%~10%、あるいは5%~9%であり得る。
出発材料A)としての使用に好適なアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートモノマーは、Brownの米国特許第6,733,884号に開示のものなどの既知の方法によって調製され得る。あるいは、アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートは、
1)
i)式
Figure 2022524781000004
(式中、RおよびRが上記の通りである)の(メタ)アクリレートモノマー、
ii)式
Figure 2022524781000005
(式中、R、R、R、および添字が、上記の通りである)のメルカプト官能性アルコキシシラン、
任意選択的にiii)フリーラジカル開始剤、および
任意選択的にiv)溶媒、を含む出発材料を組み合わせ、それによりアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを含む生成物を作製することと、
任意選択的に2)A)アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを回収することと、を含む方法によって調製され得る。
方法のi)(メタ)アクリレートモノマーは、ステップ1)の前に、存在する場合、iv)溶媒と組み合わせられ得る。溶媒は、出発材料i)および/または任意の他の出発材料と組み合わせる前に、任意選択的に乾燥させてもよい。あるいは、i)(メタ)アクリレートモノマー)、ii)メルカプト官能性アルコキシシラン、および存在する場合、iv)溶媒をステップ1)の前に組み合わせてもよい。得られた組み合わせは、例えば、反応器で50℃~150℃に加熱され得る。出発材料i)およびii)の反応は、フリーラジカルを生成するのに十分な加熱によって進行し得る。あるいは、任意選択的にiv)溶媒に溶解させたiii)フリーラジカル開始剤を反応容器に添加してもよい。ステップ1)は、例えば、反応器を窒素でパージすることによる不活性条件下で実施され得る。ステップ1)の出発材料は、混合、加熱、または両方を用いて組み合わせることができる。例えば、混合および加熱は、出発材料の50℃~還流温度、あるいは50℃~150℃、あるいは50℃~110℃、あるいは50℃~100℃、あるいは75℃~85℃で1~6時間、加熱しながら混合することによって実施され得る。出発材料は任意の順序で添加してもよいが、しかしながら、iii)フリーラジカル開始剤をiv)溶媒に溶解させ、任意選択的にi)(メタ)アクリレートモノマーと組み合わせてもよく、次いで得られた組み合わせをii)メルカプト官能性アルコキシシランを含有する反応器に添加してもよい。あるいは、i)(メタ)アクリレートモノマーおよびii)メルカプト官能性アルコキシシランを組み合わせて混合物を形成してもよく、その後iii)フリーラジカル開始剤を混合物に添加してもよい。理論に束縛されることを望まないが、得られたアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマー(この添加順序で作製される)は、異なる添加順序が使用される場合とは異なる分子量分布を有するであろうと考えられる。
ステップ2)のアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーの回収は、ステップ1)で調製された反応生成物をRTに冷却すること、およびアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを沈殿させるであろう(ヘキサンなどのアルカンまたはメタノールなどのアルコールなどの)非溶媒中での沈殿などの、任意の便利な手段によって実施することができる。回収は、任意選択的に、周囲圧力または減圧で熱、例えば、80℃~100℃に加熱して残留モノマー、溶媒、または両方を除去することによるなど、沈殿物の乾燥をさらに含み得る。
アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを調製するための方法の出発材料i)は、(メタ)アクリレートモノマーである。好適な(メタ)アクリレートモノマーは、式i-1)
Figure 2022524781000006
を有し、式中、RおよびRが上記の通りである。好適な(メタ)アクリレートモノマーは、当技術分野で既知であり、市販されており、いくつかの例を表1に示す。出発材料i)の量は、出発材料i)、ii)、iii)、およびiv)の組み合わせた重量に基づいて、20%~99.8%、あるいは30%~90%、あるいは70%~75%であり得る。
Figure 2022524781000007
アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを調製するための方法の出発材料ii)は、メルカプト官能性アルコキシシランである。メルカプト官能性アルコキシシランは、式ii-1)
Figure 2022524781000008
を有し得、式中、添字a、およびR、R、およびRが、上記の通りである。好適なメルカプト官能性アルコキシシランは、当技術分野で既知であり、市販されている。これらとしては、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、11-メルカプトウンデシルトリメトキシシラン、(メルカプトメチル)メチルジエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシランが上げられ、これらはすべて、Gelest,Inc(Morrisville,Pennsylvania,USA)から市販されている。あるいは、上記のものなどのメルカプト官能性アルコキシシラン、ならびにメルカプト官能性モノアルコキシシラン、例えば、3-メルカプトプロピルジメチルメトキシシランおよび3-メルカプトプロピルジメチルエトキシシランは、米国特許出願第2005/0124821号およびAgina,E.V.,ACS Applied Materials & Interfaces,2015,22,11755-11764に開示のものなどの既知の方法によって合成することができる。出発材料ii)の量は、出発材料i)、ii)、iii)、およびiv)の組み合わせた重量に基づいて、0.1%~50%、あるいは1%~10%、あるいは1%~8%であり得る。
アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを調製するための出発材料iii)は、フリーラジカル開始剤である。フリーラジカル開始剤は、iii-1)アゾ化合物、iii-2)過酸化物(例えば、ヒドロキシ過酸化物、過酸、およびtert-アルキルペルオキシピバレートなどの過エステル)、およびiii-3)それらの組み合わせからなる群から選択され得る。好適なフリーラジカル開始剤は、当技術分野で既知であり、例えば、米国特許第8,258,243号、段落2、9~34行を参照されたい。あるいは、好適なフリーラジカル開始剤は、市販されている。例えば、tert-アルキルペルオキシピバレートは、Akzo Nobelから市販されており、例えば、tert-アミルペルオキシピバレートは、Trigonox 125-C75として入手可能であり、tert-ブチルペルオキシピバレートは、Trigonox 25-C75として入手可能である。出発材料iii)の量は、出発材料i)、ii)、iii)、およびiv)の組み合わせた重量に基づいて、0~5%、あるいは0.1%~2%、あるいは1%~2%であり得る。
上記の方法では、溶媒を使用することができる。アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを作製するのに使用するための出発材料のうちの1つ以上を、他の出発材料と組み合わせる前に、iv)溶媒に溶解させてもよい。例えば、フリーラジカル開始剤を、ミネラルスピリットに溶解させてもよい。あるいは、溶媒は、iv-1)100℃超の沸点を有する炭化水素(例えば、トルエンまたはキシレンなどの芳香族炭化水素)、iv-2)極性溶媒(アセトン、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトニトリル、メタノール、イソプロパノール、またはtert-ブタノールなど)、iv-3)シリコーンオイル(例えば、シリコーンオイルは、以下に記載のポリジアルキルシロキサンであり得る)、およびiv-4)aそれらの2つ以上の組み合わせ、からなる群から選択され得る。あるいは、溶媒は、例えば、出発材料A)と他の出発材料との組み合わせを容易にして、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを作製するためのトルエンであり得る。溶媒としてポリジアルキルシロキサンが使用される場合、ポリジアルキルシロキサンは、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物を作製するための方法における出発材料として作用し得る。トルエンが使用される場合、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物を作製するための方法に、溶媒交換を含めなくてもよい。出発材料の量iv)は、出発材料i)、ii)、iii)、およびiv)の組み合わせた重量に基づいて、0~70%、あるいは0~25%であり得る。
ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物を作製するための方法の出発材料B)は、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、B1)分子あたり少なくとも1つのケイ素結合脂肪族不飽和基を有する不飽和ポリジオルガノシロキサン、B2)分子あたり少なくとも2つのケイ素結合ヒドロキシル基を有するヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサン、およびB3)B1)とB2)との両方の組み合わせ、からなる群から選択される。出発材料B1)が使用される場合、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンは、ケイ素結合脂肪族不飽和基とケイ素結合ポリ(メタ)アクリレート基との両方を有する。
出発材料B1)は、分子あたり少なくとも1つのケイ素結合脂肪族不飽和基を有する不飽和ポリジオルガノシロキサンである。脂肪族不飽和基は、終端位置、ペンダント位置、または終端位置とペンダント位置との両方にあり得る。
出発材料B1)不飽和ポリジオルガノシロキサンは、単位式B1-1)(R SiO1/2)b(R SiO2/2(RSiO2/2(R SiO1/2(R’OR SiO1/2(R’ORSiO2/2を含み得、式中、各Rが、独立して選択された脂肪族不飽和炭化水素基であり、各Rが、脂肪族不飽和を含まない、独立して選択された一価の炭化水素基であり、各R’が、HおよびRからなる群から独立して選択され、添字bが、0、1、または2であり、添字c≧1、添字d≧0、添字eが、0、1、または2であり、添字fが、0、1、または2であり、添字g≧0、ただし、量(b+d)≧1、量(b+e+f)=2、かつ量(b+c+d+e+f+g)が、少なくとも3、あるいは3~250であることを条件とする。
の脂肪族不飽和炭化水素基は、2~18個の炭素原子を有し得、ビニル、アリル、またはヘキセニルなどのアルケニル、およびプロピニル、ブチニル、またはヘキシニルなどのアルキニルによって例示される。あるいは、各Rは、アルケニル基であってもよい。あるいは、各Rは、ビニル基であってもよい。
の脂肪族不飽和を含まない一価の炭化水素基は、1~18個の炭素原子を有し得、アルキル基、アリール基、およびアラルキル基、あるいはアルキル基およびアリール基によって例示される。好適なアルキル基としては、メチル、エチル、およびプロピル、あるいはメチルが挙げられる。好適なアリール基としては、フェニルが挙げられる。あるいは、各Rは、メチルなどのアルキル基であり得る。
あるいは、単位式B1-1)の添字bは、0または2であり得、添字eは、0または2であり得、添字gは、0であり得る。あるいは、添字cは、1~250であり得、添字dは、0~1であり得、添字gは、0~1であり得、かつ量(c+d+g)は、1~250であり得る。あるいは、量(b+e)は、2であり得る。あるいは、添字cは、1~100、あるいは10~75、あるいは25~75、あるいは30~60であり得る。あるいは、添字dは、0~50、あるいは0~25、あるいは0~10、あるいは0~5であり得る。あるいは、添字gは、0~50、あるいは0~25、あるいは0~10、あるいは0~5であり得る。添字bは、0~2であり、あるいは添字bは、0であり得、あるいは添字bは、2であり得る。添字eは、0~2であり、あるいは添字eは、0であり得、あるいは添字eは、2であり得る。添字fは、0~2であり、あるいは添字fは、0であり得、あるいは添字fは、2であり得る。
出発材料B1)は、ケイ素結合脂肪族不飽和炭化水素基とケイ素結合ヒドロキシル基との両方を含有し得る。ケイ素結合脂肪族不飽和基とケイ素結合ヒドロキシル基との両方を含有する出発材料B1)の例としては、OH終端ポリメチルビニルシロキサンおよびOH終端ポリ(ジメチル/メチルビニル)シロキサンコポリマーが挙げられ、これはGelestから市販されている。例えば、“Gelest Reactive Silicones:Forging New Polymer Links”,2016,https://www.gelest.com/wp-content/uploads/Reactive-SIlicones-No-Price-2016.pdf,at page 11を参照されたい。あるいは、出発材料B1)は、ケイ素結合脂肪族不飽和炭化水素基、ケイ素結合ヒドロキシル基、およびケイ素結合アルコキシ基を有し得る。そのような材料の例としては、Dow Silicones Corporation(Midland,Michigan,USA)から市販のヒドロキシ終端ポリ(ジメチル、メチルビニルシロキサン)、およびアルファ-ヒドロキシ終端、オメガ-メトキシ終端、ポリ(ジメチル、メチルビニルシロキサン)の混合物である、DOWSIL(商標)4-7042が挙げられる。出発材料B1)が、ケイ素結合脂肪族不飽和炭化水素基と十分なケイ素結合ヒドロキシル基との両方を含有する場合、出発材料B2)ヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサンは、任意選択である。
あるいは、(出発材料B1)が分子あたり2未満のケイ素結合ヒドロキシル基を有し得るように)上の単位式B1-1)の量(f+g)は、2未満であり得る。好適な不飽和ポリジオルガノシロキサンの例としては、
B-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、
B-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/メチルヘキセニルシロキサン)、
B-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、
B-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)、
B-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、
B-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)、
B-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)、
B-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)、
B-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、
B-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、
B-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)、
B-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、
B-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)、
B-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
B-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)、
B-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)
B-xvii)それらの組み合わせ、が挙げられる。ビニル官能性ポリジオルガノシロキサンは、入手可能であり、例えば、“Gelest Reactive Silicones:Forging New Polymer Links”,2016,https://www.gelest.com/wp-content/uploads/Reactive-SIlicones-No-Price-2016.pdf,at page 8-11 and 15-16を参照されたい。出発材料B1)が、十分なケイ素結合ヒドロキシル基を含有しない場合、出発材料B2)が上記の方法で使用される。方法で使用される出発材料B1)の量は、B1)が終端、ペンダント、または終端とペンダントとの両方の脂肪族不飽和基を有するかどうかを含む様々な要因に依存するが、しかしながら、出発材料B1)の量は、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物を作製するための方法のステップI)のすべての出発材料に対して0.1%~10%、あるいは0.1%~2%の脂肪族不飽和基を提供するのに十分である。あるいは、出発材料B1)の量は、出発材料A)およびB)の組み合わせた重量に基づいて、0.5%~5%、あるいは1%~4%、あるいは1%~3%であり得る。
あるいは、B1)がヒドロキシル官能基を有し、出発材料B2)が使用されない場合、出発材料B1)は、より多い量、例えば最大90%存在することができる。
ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物を作製するための方法の出発材料B2)は、分子あたり少なくとも2つのケイ素結合ヒドロキシル基を有するヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサンである。ヒドロキシル基は、終端位置、ペンダント位置、または両方にあってもよい。出発材料B2)は、単位式B2-1)(R SiO2/2(R SiO1/2(HOR SiO1/2を含み得、式中、各Rが、脂肪族不飽和を含まない、独立して選択された一価の炭化水素基であり、添字jが、1または2であり、添字iが、0または1であり、量(j+i)=2、添字h≧1、かつ量(h+i+j)が、少なくとも3、あるいは3~250、あるいは3~100である。あるいは、添字hは、1~250、あるいは1~100であり得る。あるいは、iは、0であり得、jは、2であり得る。Rの一価の炭化水素基としては、アルキル基、アリール基、およびアラルキル基、あるいはアルキル基およびアリール基が挙げられる。好適なアルキル基としては、メチル、エチル、およびプロピル、あるいはメチルが挙げられる。好適なアリール基としては、フェニルが挙げられる。あるいは、各Rは、メチルなどのアルキル基であり得る。出発材料B2)の例としては、ヒドロキシル終端ポリジメチルシロキサン、ヒドロキシル終端ポリ(ジメチル/ジフェニル)シロキサンコポリマー、ヒドロキシル終端ポリ(ジメチル/メチルフェニル)シロキサンコポリマーが挙げられる。あるいは、好適なビス-ヒドロキシル終端ポリジメチルシロキサンは、Dow Silicones Corporation(Midland,Michigan,USA)から市販されている。例示的なヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサンは市販されており、“Gelest Reactive Silicones:Forging New Polymer Links”,2016,https://www.gelest.com/wp-content/uploads/Reactive-SIlicones-No-Price-2016.pdf,at pages 22 and 24-25のシラノール官能性ポリマーが挙げられる。出発材料B2)は、出発材料A)およびB)の組み合わせた重量に基づいて、80%~95%、あるいは85%~95%、あるいは同じ基準で、87%~94%、あるいは89%~94%の量で使用され得る。
ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物を作製するための方法の出発材料C)は、ハロゲン化ホスホニトリルなどのホスファゼン縮合反応触媒である。理論に束縛されることを望まないが、ホスファゼン縮合反応触媒が方法で使用される場合、(オクタメチルシクロテトラシロキサンなどの)環状シロキサン副生成物の形成を最小限に抑えることができると考えられる。
ホスファゼン縮合反応触媒は、米国特許第9,051,428号に開示のものによって例示される。例示的なホスファゼン縮合反応触媒は、分子あたり少なくとも1つの-(N=P<)-単位を含有し得、例えば平均1.5~5のホスファゼン単位を有する最大10のそのようなホスファゼン単位を有するオリゴマーであり得る。ホスファゼン縮合反応触媒は、例えば、クロロホスファゼン(塩化ホスホニトリル)などのハロホスファゼン、酸素含有ハロホスファゼン、またはハロゲン化ホスホニトリルのイオン性誘導体などのホスファゼニウム塩などのホスファゼンのイオン性誘導体、例えばペルクロロオリゴホスファゼニウム塩であり得る。
ホスファゼン縮合反応触媒の1つの好適なタイプは、酸素含有クロロホスファゼンなどの酸素含有ハロホスファゼンである。そのような酸素含有クロロホスファゼンは、例えば、式C-1)
Figure 2022524781000009
またはC-2)
Figure 2022524781000010
を有し得る。式C-1)およびC-2)の添字pは、1~10、あるいは1~5の平均値を有し得る。触媒はまた、式C-2)の触媒の互変異性体を含み得る好適な酸素含有クロロホスファゼンの別のタイプは、式C-3)
Figure 2022524781000011
(式中、Rが、酸素を介してリンに結合したオルガノケイ素部分を表す)、例えば、式C-4)
Figure 2022524781000012
(式中、各R10が、1~18個の炭素原子を有する一価の炭化水素基、または1~18個の炭素原子を有する一価のハロゲン化炭化水素基を表し、添字qが、1~10、あるいは1~5の平均値を有する)のホスファゼン触媒を有する。触媒はまた、そのようなオルガノケイ素含有ホスファゼンの縮合生成物を含み得る。上の酸素含有ホスファゼンのうちのいずれかの塩素原子のすべてまたは一部は、ラジカルQで置き換えることができ、Qが、ヒドロキシル基、アルコキシまたはアリールオキシなどの一価の有機基、塩素以外のハロゲン原子、オルガノケイ素基、およびリン含有基、からなる基から選択された部分を表す。
別の好適なタイプのホスファゼン触媒は、式C-5)
Figure 2022524781000013
(式中、添字oが、1~10の平均値を有し、Zが、アニオンを表す)のペルクロロオリゴホスファゼニウム塩である。あるいは、添字oは、1~6の平均値を有し得、あるいは添字oは、2の平均値を有し得る。アニオンは、錯アニオンであり得、例えば、式MX(v+1)(式中、Mが、ポーリングのスケールで1.0~2.0の電気陰性度および原子価vを有する元素であり、Xが、ハロゲン原子である)のものであり得る。元素Mは、例えば、リンまたはアンチモン、あるいはリンであり得る。Xのハロゲン原子は、Clであってもよい。あるいは、アニオンZは、式[MX(v-y+1) 11 (式中、各R11が、1~12個の炭素数を有する独立して選択されたアルキル基であり、添字yが、米国特許第5,457,220号に記載されているように、0~vの値を有する)の錯アニオンであり得る。あるいは、式C-5)の添字oは、2の平均値を有し得、アニオンZは、PCl であり得る。
ホスファゼン縮合反応触媒は、出発材料A)およびB)の組み合わせた重量に基づいて、1~200、あるいは2~200パーツパーミリオン、例えば5~50パーツパーミリオンの量で存在し得る。
出発材料D)は、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物を作製するための方法のステップI)で添加され得る、任意選択なポリジアルキルシロキサンである。ポリジアルキルシロキサンは、単位式D-1)(R12 SiO2/2(R12 SiO1/2を含み得、式中、各R12が、独立して選択されたアルキル基であり、添字mが、1~250、あるいは1~50である。R12に好適なアルキル基としては、メチル、エチル、およびプロピル、あるいはメチルが挙げられる。出発材料D)の例としては、Di)トリメチルシロキシ終端ポリジメチルシロキサン、Dii)トリエチルシロキシ終端ポリジエチルシロキサン、およびDiii)Di)とDii)との組み合わせ、が挙げられる。ポリジアルキルシロキサンンは、当技術分野で既知であり、市販されている。例えば、トリメチルシロキシ終端ポリジメチルシロキサンなどのメチルシリコーン流体は、Gelestから(例えば、“Gelest:Silicone Fluids”、https://www.gelest.com/themencode-pdf-viewer/?file=https://www.gelest.com:443/wp-content/uploads/Inert_Silicones.pdf,2012,at pages 8-9を参照されたい)、およびDOWSIL(商標)200流体の商品名でDow Silicones Corporation(Midland,Michigan USA)から市販されている。トリメチルシロキシ終端ポリジメチルシロキサンおよびトリエチルシロキシ終端ポリジエチルシロキサンは、Power Chemical Corporation(Jiangsu,China)から入手可能である。出発材料D)の量は、選択したポリジアルキルシロキサンの分子量を含む様々な要因に依存するが、しかしながら、使用される場合、その量は、方法で使用される出発材料A)~D)の重量に基づいて1%~10%であり得る。
出発材料E)は、上記の方法で使用され得る溶媒である。溶媒は、トルエンもしくはキシレンなどの芳香族炭化水素、または酢酸エチルであり得る。溶媒の量およびタイプは、ポリオルガノシロキサンと(メタ)アクリレートポリマーもしくはコポリマーとの両方を可溶化するように選択される。しかしながら、存在する場合、溶媒は、出発材料A)、B)、C)、D)、およびE)の組み合わせた重量に基づいて、30%~80%、あるいは40%~70%の量で使用され得る。
出発材料F)は、上記のポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物を作製するための方法のステップIII)で任意選択的に使用され得る中和剤である。出発材料F)は、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンが形成された後、生成物を中和させるために使用され得る。中和剤を使用する場合、選択した触媒に好適な任意の中和剤を使用することができ、例えば、米国特許第8,580,862号に開示の中和剤を参照されたい。理論に束縛されることを望まないが、中和剤の選択は、pKaおよび溶解度に依存すると考えられる。ホスファゼン系縮合触媒に好適な中和剤としては、限定されないが、トリオクチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリヘキシルアミン、およびトリイソノニルアミンなどのアルキルアミンが挙げられる。
中和剤は、当技術分野で既知であり、例えば、Millipore Sigma(St.Louis,Missouri,USA)から市販されている。中和剤の量は、出発材料C)凝縮触媒の量を含む様々な要因に依存するが、しかしながら、出発材料F)は、1:1~100:1、あるいは1:1~30:1、あるいは1:1~20:1の中和剤対触媒のモル比(F:C比)を提供するのに十分な量で存在し得る。
上記の方法は、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを生成する。出発材料B-1)が使用される場合、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンは、単位式
[R (R-S-R”)(OR(2-w)Si-O1/2[R (R-S-R”)(OR)(1-v)Si-O2/2]q[(R-S-R”)Si-O3/2]k(R SiO1/2(R SiO2/2(RSiO2/2(R SiO1/2を含み、式中、各添字wが、独立して、0、1、または2であり、各添字vが、独立して、0、または1であり、各Rが、独立して選択された一価の炭化水素基であり、各Rが、独立して選択されたアルキル基であり、各Rが、独立して選択された二価の炭化水素基であり、各R”が、独立して、(メタ)アクリレートポリマーまたはコポリマーであり、各Rが、独立して選択された脂肪族不飽和一価の炭化水素基であり、各Rが、脂肪族不飽和を含まない、独立して選択された一価の炭化水素基であり、添字p≧0、添字q≧0、添字k≧0、量(p+q+k)≧1、添字r≧0、添字s≧0、添字t≧0、添字u≧0、量(r+t)≧2、かつ量(p+q+k+r+s+t+u)が、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンに少なくとも50kDaの分子量を提供するのに十分である。
あるいは、添字wは、1または2である。あるいは、添字pは、0~2、あるいは1または2である。あるいは、添字qは、0~100である。あるいは、添字k<5、あるいは、kは、0、1、または2、あるいは、k=0であり得る。あるいは、量(p+q+k)は、1~100である。あるいは、添字rは、0~2である。あるいは、添字sは、0~100である。あるいは、添字tは、0~100である。あるいは、添字uは、0~2である。あるいは、量(p+q+r+s+t+u)は、50kDa~1,000kDa、あるいは60kDa~1,000kDa、あるいは50kDa~600kDa、あるいは60kDa~300kDaの分子量をポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンに提供するのに十分である。
あるいは、上のポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンの式では、各Rは、1~6個の炭素原子のアルキル基である。あるいは、各Rは、1~6個の炭素原子のアルキル基である。あるいは、各Rは、2~8個の炭素原子のアルキレン基である。あるいは、各Rは、ビニル、アリル、およびヘキセニルから選択されたアルケニル基である。あるいは、各Rは、1~6個の炭素原子のアルキル基である。
ケイ素結合ポリ(メタ)アクリレート基とケイ素結合脂肪族不飽和基との両方を有するポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンは、ヒドロシリル化反応硬化性組成物に有用である。理論に束縛されることを望まないが、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンのケイ素結合脂肪族不飽和基の一部またはすべてが、ケイ素結合水素原子と反応することができると考えられる。ヒドロシリル化反応硬化性組成物は、
I)ケイ素結合ポリ(メタ)アクリレート基とケイ素結合脂肪族不飽和基との両方を有する(上記の)ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンと、
II)分子あたり少なくとも3つのケイ素結合水素原子を有するオルガノ水素ケイ素架橋剤と、
III)ヒドロシリル化反応触媒と、を含む。ヒドロシリル化反応硬化性組成物は、任意選択的に、IV)ヒドロシリル化反応触媒阻害剤、V)ポリオルガノシリケート樹脂、VI)スペーサ、VII)増量剤、可塑剤、またはそれらの組み合わせ、VIII)充填剤、IX)充填剤処理剤、X)殺生物剤、XI)難燃剤、XII)表面改質剤、XIII)鎖延長剤、XIV)末端封鎖剤、XV)フラックス剤、XVI)抗劣化添加剤、XVII)顔料、XVIII)酸受容体、XIX)レオロジー添加剤、XX)ビヒクル(例えば、溶媒または希釈剤)、XXI)界面活性剤、XXII)腐食阻害剤、およびそれらの組み合わせなどの、1つ以上の追加の成分をさらに含み得る。好適なオルガノ水素ケイ素架橋剤、ヒドロシリル化反応触媒、および追加の出発材料は、当技術分野で既知であり、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第2014/0228570号、段落[0096]~[0173]を参照されたい。
ヒドロシリル化反応組成物の出発材料II)は、オルガノ水素ケイ素架橋剤、すなわち、分子あたり平均3つ以上のケイ素結合水素原子を有する化合物である。出発材料II)は、シランおよび/またはポリオルガノ水素シロキサン化合物を含み得る。組成物中の出発材料II)の量は、出発材料II)のSiH含有量、I)ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンの不飽和基含有量、および所望の組成物の反応生成物の特性を含む様々な要因に依存するが、しかしながら、出発材料II)の量は、0.3:1~40:1、あるいは0.1:1~35:1、あるいは0.1:10~10:1の範囲の、出発材料II)中のSiH基対出発材料I)中の脂肪族不飽和基のモル比(通常、SiH:Vi比と称される)を提供するのに十分であり得る。出発材料II)は、線状、分岐状、環状、または樹脂構造を有し得る。出発材料II)が、ポリマーである場合、出発材料II)は、ホモポリマーまたはコポリマーであり得る。出発材料II)中のケイ素結合水素原子は、終端位置、ペンダント位置、または終端位置とペンダント位置との両方に位置し得る。出発材料II)は、1つのSiH官能性化合物であり得る。あるいは、出発材料II)は、2つ以上のSiH官能性化合物の組み合わせを含み得る。出発材料II)は、以下の特性:構造、平均分子量、粘度、シロキサン単位、および配列のうちの少なくとも1つが異なる、2つ以上のオルガノ水素ポリシロキサンであり得る。
出発材料II)のオルガノ水素ケイ素化合物は、限定されないが、HR13 SiO1/2、R13 SiO1/2、HR13SiO2/2、R13 SiO2/2、R13SiO3/2、HSiO3/2、およびSiO4/2を含むシロキサン単位を含む、ポリオルガノ水素シロキサンを含み得る。前述の式の各R13は、独立して選択された一価の炭化水素基である。R13に好適な一価の炭化水素基としては、Rについて上記の脂肪族不飽和を含まない基が挙げられる。
出発材料II)は、
式II-1)R13 SiO(R13 SiO)aa(R13HSiO)bbSiR13
式II-2)R13 HSiO(R13 SiO)cc(R13HSiO)ddSiR13 H、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。
上の式II-1)およびII-2)の添字aaは、0~2000の範囲の平均値を有し、添字bbは、2~2000の範囲の平均値を有し、添字ccは、0~2000の範囲の平均値を有し、添字ddは、0~2000の範囲の平均値を有する。各R13は、独立して、Rについて上記のものなどの、脂肪族不飽和を含まない一価の炭化水素基などの一価の炭化水素基である。R13は、1~18個の炭素原子を有し得る。R13は、アルキルまたはアリールであり得る。好適なアルキル基としては、メチルおよびエチル、あるいはメチルが挙げられる。好適なアリール基としては、フェニルが挙げられる。
出発材料II)のポリオルガノ水素シロキサンは、
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)H(CHSiO1/2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、によって例示される。
オルガノハロシランの加水分解および縮合などの、出発材料II)としての使用に好適な線状、分岐状、および環状オルガノ水素ポリシロキサンを作製する方法は、当技術分野において周知である。出発材料II)としての使用に好適なオルガノ水素ポリシロキサン樹脂を作製する方法はまた、米国特許第5,310,843号、同第4,370,358号、および同第4,707,531号に例示されているように周知である。
そのようなオルガノ水素ケイ素化合物は、市販されており、SYL-OFF(商標)SL2 CROSSLINKERおよびSYL-OFF(商標)SL12 CROSSLINKERが挙げられ、それらは両方とも、Dow Silicones Corporation(Midland,Michigan,U.S.A)から市販されている。
組成物中の出発材料II)の正確な量は、I)ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンの反応性、出発材料II)のタイプおよび量、ならびに存在する場合、(出発材料II)以外の)任意の追加の出発材料のタイプおよび量を含む、様々な要因に依存する。しかしながら、組成物中の出発材料II)の量は、組成物中のすべての出発材料の総重量に基づいて、>0%~25%、あるいは0.1%~15%、あるいは1%~5%の範囲であり得る。
出発材料III)のヒドロシリル化反応触媒は、当技術分野で既知であり、市販されている。ヒドロシリル化反応触媒としては、白金族金属触媒が挙げられる。そのようなヒドロシリル化触媒は、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、およびイリジウムから選択された金属であってもよい。あるいは、ヒドロシリル化触媒は、そのような金属の化合物、例えば、クロリドトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)(Wilkinsonの触媒)、[1,2-ビス-(ジフェニルホスフィノ)エタン]ジクロロジロジウムもしくは[1,2-ビス-(ジエチルホスフィノ)エタン]ジクロロジロジウムなどのロジウムジホスフィンキレート、塩化白金酸(Speierの触媒)、塩化白金酸六水和物、二塩化白金、および当該化合物の低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体またはマトリックスもしくはコアシェル型構造にマイクロカプセル化した白金化合物であってもよい。白金と低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体としては、白金との1,3-ジエテニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体(Karstedtの触媒)が挙げられる。これらの錯体は樹脂マトリックス中にマイクロカプセル化することができる。あるいは、ヒドロシリル化触媒は、白金との1,3-ジエテニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体を含んでもよい。例示的なヒドロシリル化触媒は、米国特許第3,159,601号、同第3,220,972号、同第3,296,291号、同第3,419,593号、同第3,516,946号、同第3,814,730号、同第3,989,668号、同第4,784,879号、同第5,036,117号、および同第5,175,325号、ならびにEP 0 347 895 Bに記載されている。マイクロカプセル化ヒドロシリル化触媒およびそれらを作製する方法は、米国特許第4,766,176号および同第5,017,654号に例示されているように、当技術分野において既知である。
本明細書で使用される触媒の量は、出発材料A)およびB)の選択、ならびにケイ素結合水素原子および脂肪族不飽和基の出発材料A)およびB)のそれぞれの含有量、ならびに阻害剤が存在するかどうかを含む様々な要因に依存するが、しかしながら、触媒の量は、SiHと脂肪族不飽和基とのヒドロシリル化を触媒するのに十分であり、あるいは、触媒の量は、すべての出発材料の組み合わせた重量に基づいて1ppm~1000ppm、あるいは同じ基準で5ppm~100ppmの白金族金属を提供するのに十分である。
出発材料IVのヒドロシリル化反応硬化性組成物の阻害剤は、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、およびそれらの組み合わせなどのアセチレンアルコール、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、およびそれらの組み合わせによって例示されるメチルビニルシクロシロキサンなどのシクロアルケニルシロキサン、3-メチル-3-ペンテン-1-イン、3,5-ジメチル-3-ヘキセン-1-インなどのエン-イン化合物、ベンゾトリアゾールなどのトリアゾール、ホスフィン、メルカプタン、ヒドラジン、テトラメチルエチレンジアミンなどのアミン、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などのフマル酸塩、マレイン酸ジアリルなどのマレイン酸塩、ニトリル、エーテル、一酸化炭素、シクロ-オクタジエン、ジビニルテトラメチルジシロキサンなどのアルケン、ベンジルアルコールなどのアルコール、ならびにそれらの組み合わせによって例示される。
あるいは、阻害剤は、シリル化アセチレン化合物であり得る。理論に束縛されることを望まないが、シリル化アセチレン化合物を添加することにより、シリル化アセチレン化合物を含有しないか、または上記のものなどのオルガノアセチレンアルコール安定剤を含有する組成物のヒドロシリル化からの反応生成物と比較して、組成物のヒドロシリル化反応から調製される反応生成物の黄変が低減されると考えられる。
シリル化アセチレン化合物は、(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)トリメチルシラン、((1,1-ジメチル-2-プロピニル)オキシ)トリメチルシラン、ビス-(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)ジメチルシラン、ビス-(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)シランメチルビニルシラン、ビス-((1,1-ジメチル-2-プロピニル)オキシ)ジメチルシラン、メチル(トリス(1,1-ジメチル-2-プロピニルオキシ))シラン、メチル(トリス(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ))シラン、(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)ジメチルフェニルシラン、(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)ジメチルヘキセニルシラン、(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)トリエチルシラン、ビス-(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)メチルトリフルオロプロピルシラン、(3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オキシ)トリメチルシラン、(3-フェニル-1-ブチン-3-オキシ)ジフェニルメチルシラン、(3-フェニル-1-ブチン-3-オキシ)ジメチルフェニルシラン、(3-フェニル-1-ブチン-3-オキシ)ジメチルビニルシラン、(3-フェニル-1-ブチン-3-オキシ)ジメチルヘキセニルシラン、(シクロヘキシル-1-エチン-1-オキシ)ジメチルヘキセニルシラン、(シクロヘキシル-1-エチン-1-オキシ)ジメチルビニルシラン、(シクロヘキシル-1-エチン-1-オキシ)ジフェニルメチルシラン、(シクロヘキシル-1-エチン-1-オキシ)トリメチルシラン、およびそれらの組み合わせによって例示される。あるいは、成分(IV)は、メチル(トリス(1,1-ジメチル-2-プロピニルオキシ))シラン、((1,1-ジメチル-2-プロピニル)オキシ)トリメチルシラン、またはそれらの組み合わせによって例示される。シリル化アセチレン化合物は、酸受容体の存在下でそれをクロロシランと反応させることによって上記のアセチレンアルコールをシリル化するなどの当技術分野で既知の方法によって調製することができる。
ヒドロシリル化反応硬化性組成物に添加される阻害剤の量は、組成物の所望の可使時間、組成物が一成分組成物であるかまたは多成分組成物であるか、使用される特定の阻害剤、を含む、様々な要因に依存するであろう。しかしながら、存在する場合、阻害剤の量は、ヒドロシリル化反応硬化性組成物中のすべての出発材料の重量基づいて、0%~1%、あるいは0%~5%、あるいは0.001%~1%、あるいは0.01%~0.5%、あるいは0.0025%~0.025%の範囲であり得る。
ヒドロシリル化反応硬化性組成物は、任意選択的に、出発材料V)ポリオルガノシリケート樹脂をさらに含み得る。ポリオルガノシリケート樹脂は、R14 SiO1/2単位およびSiO4/2単位から本質的になるMQ樹脂であり、式中、各R14が独立して、ヒドロキシル基および一価の炭化水素基からなる群から選択される。R14の一価の炭化水素基は、1~18個の炭素原子のアルキル基、2~18個の炭素原子のアルケニル基、および6~18個の炭素原子のアリール基またはアラルキル基からなる群から選択され得る。好適なアルキル基、アルケニル基、アリール基、およびアラルキル基は、以下に定義される通りである。あるいは、各R14は、ヒドロキシル基またはメチルなどのアルキル基であり得る。
あるいは、ポリオルガノシリケート樹脂は、単位式(II)(R15 16SiO1/2)x(R15 SiO1/2(SiO4/2を含み得、式中、R15が、アルキル基、アリール基、またはアラルキル基であり、R16が、ビニル、アリル、またはヘキセニルなどの2~18個の炭素原子のアルケニル基であり、添字x≧0、添字y≧0、添字z>0、量(x+y)>0、かつ添字x、y、zが、0.9≦(x+y)/z≦1.3のような値を有する。
樹脂は、平均で3~30モルパーセント、あるいは0.1~30モルパーセント、あるいは0.1~5モルパーセント、あるいは3~10モルパーセントのアルケニル基を含有し得る。樹脂中のアルケニル基のモルパーセントは、樹脂中のアルケニル基含有シロキサン単位のモル数対樹脂中のシロキサン単位の総モル数の比に100を乗算したものである。
ポリオルガノシリケート樹脂のMnは、典型的には3,000Da超、あるいは>3,000Da~8,000Da、あるいは4,500~7,500Daである。Mnは、以下に説明する方法でGPCによって測定することができる。
樹脂を作製する方法は、当技術分野で周知である。例えば、樹脂は、Daudtらのシリカヒドロゾルキャッピングプロセスにより生成された樹脂コポリマーを、少なくともアルケニル含有末端封鎖試薬で処理することにより調製され得る。Daudtらの方法は、米国特許第2,676,182号に開示されている。
Daudtらの方法は、酸性条件下でシリカヒドロゾルを、トリメチルクロロシランなどの加水分解性トリオルガノシラン、ヘキサメチルジシロキサンなどのシロキサン、またはそれらの混合物と反応させ、M単位およびQ単位を有するコポリマーを回収することを伴う。得られたコポリマーは、一般に2~5重量パーセントのヒドロキシル基を含有する。
典型的には、2%未満のケイ素結合ヒドロキシル基を含有する樹脂は、最終生成物中3~30モルパーセントの不飽和有機基を提供するのに十分な量で、Daudtらの生成物を、アルケニル基含有末端封鎖剤および/または脂肪族不飽和を含まない末端封鎖剤と反応させることによって調製され得る。末端封鎖剤の例としては、限定されないが、シラザン、シロキサン、およびシランが挙げられる。好適な末端封鎖剤は、当技術分野で既知であり、米国特許第4,584,355号、同第4,591,622号、および同第4,585,836号に例示されている。単一の末端封鎖剤またはそのような薬剤の混合物を使用して、樹脂を調製し得る。
様々な好適なポリオルガノシリケート樹脂は、Dow Silicones Corporation(Midland,MI,U.S.A.)、Momentive Performance Materials(Albany,N.Y.,U.S.A.)、およびBluestar Silicones USA Corp.(East Brunswick,N.J.,U.S.A.)などの供給元から市販されている。例えば、DOWSIL(商標)MQ-1600固体樹脂、DOWSIL(商標)MQ-1601固体樹脂、およびDOWSIL(商標)1250界面活性剤、DOWSIL(商標)7466樹脂、およびDOWSIL(商標)7366樹脂は、すべてDow Silicones Corporation(Midland,Michigan,USA)から市販されており、本明細書での使用に好適である。そのような樹脂は、有機溶媒中で供給され得る。
これらの実施例は、本発明を例示することを意図しており、特許請求の範囲に記載の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。実施例に使用される出発材料を、以下の表2に示す。
Figure 2022524781000014
Figure 2022524781000015
Figure 2022524781000016
これでは、参考例Aは、モノマーに基づいて1.9重量パーセントの(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシランを含むマクロモノマー例1(37BMA/63MMA、命名法は重量パーセントを指し、BMA=ブチルメタクリレートおよびMMA=メチルメタクリレート)を生成するために使用されるプロセスの説明を提供する。プロセスを使用して、以下の表3に示されるように適切な出発材料およびそれらの量を変動させることによって、実施例MM-2~MM-5で他のアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを調製した。酢酸エチル(EtOAc)をモレキュラーシーブで乾燥させ、他の成分を供給されたまま使用した。EtOAc(75g)、MMA(233g)、BMA(136.9g)、および(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシラン(7g)を含有するモノマー混合物を調製した。EtOAc(100g)および12.5%のモノマー混合物(56.5g)を、凝縮器およびオーバーヘッドミキサを備えた1リットルの4つ口ガラス反応器に添加した。混合物を77℃に加熱し、窒素を30分間スパージした。EtOAc(10g)中のTrigonox 125-C75(tAPPiv、1g)を反応器に添加し、5分間保持した。温度をゆっくりと85℃に上げ、次いでモノマー混合物を0.1mL/分で180分間供給し、開始剤溶液(20gのEtOAc、2gのTrigonox 125-C75)を240分かけて供給した(180分プラスモノマー供給終了後60分の追加供給)。開始剤供給終了に続いて、反応を85℃で180分間保持し、次いで得られた混合物を室温に冷却した。得られた混合物を大量に過剰なヘキサン中で3回沈殿させ、各沈殿ステップ後に真空オーブンで乾燥させた。最終的な真空乾燥を少なくとも24時間行い、80~100℃に加熱して、残留モノマーおよび溶媒を除去した。実施例4は、BMAオリゴマーがヘキサンに可溶性であるのでロータリーエバポレータを使用して乾燥させたので、この精製スキームから外した。表3は、各実施例でこの方法を使用して調製したアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーの組成および特徴を要約している。
これでは、参考例Bは、モノマーに基づいて0.2重量パーセントの(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシランを含むマクロモノマー実施例MM-6(100BMA)を生成するために使用したプロセスの説明として提供される。プロセスを使用して、以下の表3に示されるように適切な出発材料およびそれらの量を変動させることによって、別のアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマー(実施例MM-7)を調製した。溶媒(5g)、BMA(400g)、および(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシラン(0.7g)のモノマー混合物を調製した。凝縮器およびオーバーヘッドミキサを備えた1リットルの4つ口ガラス反応器に溶媒(80g)を添加した。溶媒を85℃に加熱し、次いでモノマー混合物(400.7g)を2時間の期間をかけて供給し、5分後に開始剤溶液(20gの溶媒および11gのTrigonex 25-C75 tBPPiv)を開始し、4時間の期間をかけて供給した。3時間で、BA(ブチルアクリレート、4g)ショットを添加した。開始剤供給終了に続いて、反応を85℃で80分間保持し、次いで混合物を室温に冷却し、収集した。反応混合物を50gのトルエンで希釈し、その後収集した。
これでは、参考例Cは、モノマーに基づいて8.2重量パーセントの(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシランを含む実施例MM-8(37BMA/63MMA)を生成するために使用したプロセスの説明として提供される。プロセスを使用して、以下の表3に示されるように適切な出発材料およびそれらの量を変動させることによって、別のアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマー(実施例MM-9)を調製した。トルエン(5g)、MMA(252g)、BMA(148g)、および(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシラン(36g)のモノマー混合物を調製した。凝縮器とオーバーヘッドミキサを備えた1リットルの4つ口ガラス反応器にトルエン(80g)を添加した。溶媒を85℃に加熱し、次いでモノマー混合物(441g)を1時間の期間をかけて供給し、開始剤溶液(30gのトルエンおよび16.5gのTrigonex 25-C75 tBPPiv)を3時間の期間をかけて供給した。2時間で、BA(ブチルアクリレート、10g)チェイスを30分の期間をかけて添加した。開始剤供給終了に続いて、反応を85℃で80分間保持し、次いで混合物を室温に冷却し、収集した。X1では、反応混合物を160gのトルエンで希釈しその後収集し、X2では、追加の希釈は必要なかった。
Figure 2022524781000017
プロセスを使用して、モノマーに基づいて8.3重量パーセントの(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシランを含む実施例MM-10(90BMA/10AA)を生成した。トルエン(10g)、BMA(350g)、および(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシラン(0.7g)のモノマー混合物を調製した。凝縮器およびオーバーヘッドミキサを備えた1リットルの4つ口ガラス反応器に溶媒(80g)を添加した。溶媒を85℃に加熱した。次いで、その温度になったら、BMA(10g)、AA(10g)、および(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシラン(1.8g)を初期充填物としてモノマー混合物(384.2g)を反応器に添加した。5分後、モノマー混合物を2時間の期間をかけて供給し、開始剤溶液(20gの溶媒および11gのTrigonex 25-C75 tBPPiv)およびを4時間の期間をかけて供給した。開始剤供給終了に続いて、反応を85℃で80分間保持し、次いで混合物を室温に冷却し、収集した。反応混合物を100gのトルエンで希釈し、その後収集した。
プロセスを使用して、モノマーに基づいて10.1重量パーセントの(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシランを含む実施例MM-11(100EHA)を生成した。トルエン(5g)、EHA(350)、および(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシラン(34.2g)のモノマー混合物を調製した。凝縮器およびオーバーヘッドミキサを備えた1リットルの4つ口ガラス反応器に溶媒(80g)を添加した。溶媒を85℃に加熱した。次いで、その温度になったら、EHA(20g)および(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシラン(1.8g)を初期充填物としてモノマー混合物(384.2g)を反応器に添加した。5分後、モノマー混合物を2時間の期間をかけて供給し、開始剤溶液(20gの溶媒および11gのTrigonex 25-C75 tBPPiv)およびを4時間の期間をかけて供給した。開始剤供給終了に続いて、反応を85℃で80分間保持し、次いで混合物を室温に冷却し、収集した。
プロセスを使用して、モノマーに基づいて8.3重量パーセントの(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシランを含む実施例MM-12(90EHA/10AA)を生成した。EHA(360g)、AA(40g)、および(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシラン(36g)のモノマー混合物を調製した。凝縮器およびオーバーヘッドミキサを備えた1リットルの4つ口ガラス反応器に溶媒(80g)を添加した。溶媒を85℃に加熱した。その温度に達したら、モノマー混合物を2時間の期間をかけて供給し、開始剤溶液(20gの溶媒および11gのTrigonex 25-C75 tBPPiv)およびを4時間の期間をかけて供給した。開始剤供給終了に続いて、反応を85℃で80分間保持し、次いで混合物を室温に冷却し、収集した。
Figure 2022524781000018
Figure 2022524781000019
この参考例Dでは、上の実施例MM-1~MM-12のアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを使用して、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを調製した。手順は以下の通りであった。実験開始前に、撹拌棒およびブレードを備えた1リットルの4つ口丸底フラスコを事前に計量し記録した。このフラスコに、181.0グラムのOH終端PDMS1、5.65グラムのVi終端PDMS1、11.41グラムの実施例MM-5(Mn=7.9kDaおよびBMA=70%を有した)を添加し、オーバーヘッド機械撹拌器、熱電対、および窒素バブラーに取り付けた水冷凝縮器を備えたDean Stark装置を備えた丸底フラスコに、238.5グラムのトルエンを充填した。反応混合物が120℃超の温度に加熱されるのを防止するために、加熱マントルを温度制御器に差し込んだ。ポット温度が80℃に達したときに、0.47mLのホスファゼン触媒1を添加した。反応混合物を加熱し続けると、水、メタノール、およびトルエンの蒸留液がDean Stark装置に収集された。典型的には、100gの蒸留液を除去することにより、固溶体の60%の最終濃度を得るのに十分なトルエンを蒸留した後、加熱を中止した。60%の固体最終濃度に達したら、0.20mLのトリオクチルアミンを撹拌下で反応フラスコに添加して反応混合物を中和させ、得られた混合物を室温に冷却した。室温に冷却した後、撹拌棒およびブレードを備えた丸底フラスコを計量し記録した。次いで、すべてのポリマー含有量がフラスコ内に残っていると仮定して、質量収支(前重量と最終重量との差)に基づいて、NVCを計算した。加えて、溶液のビニル含有量を計算した。
実施例5で調製したアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを異なるアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーと交換し、アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーの重量%を変化させたことを除いて、上記の参考例Dの手順を使用して、実施例GP-2~GP-20を繰り返した。これらの実施例を表6に列挙する。
Figure 2022524781000020
上のポリアクリレートグラフト化PDMSの実施例に加えて、様々な構造変動を伴うさらにいくつかの実施例を以下に示す。
実施例GP-24-ポリアクリレート末端を有するポリ(ジメチル、メチルビニル)シロキサンコポリマーの合成
ブチルメタクリレート(200g)およびHSPrMeSiOMe(5g)のモノマー混合物をジャーに添加した。tBPPiv(5.5g)およびトルエン(10g)で、開始剤溶液を作製した。四つ口丸底フラスコに40グラムのトルエンを充填した。トルエンを85℃に加熱し、その時点で、モノマーおよび開始剤混合物をそれぞれ2時間および4時間かけて供給した。モノマー混合物供給の開始3時間後に、ブチルアクリレート(2g)をフラスコに添加した。開始剤供給終了後、反応を85℃で80分間維持した。これにより、6.6kDaを有する100BMAアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーが生成された。
実験前に、撹拌棒およびブレードを備えた1Lの4つ口丸底フラスコを計量した(571.50g)。図4のスキーム4に示される典型的な合成では、181.0gのOH終端PDMS1、2.46gの4-7042、10.098gの上で生成した100BMAを含むアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマー、および238gのトルエンを、熱電対、および窒素バブラーに適合させた水冷凝縮器を備えたDean Stark装置を備えたフラスコに充填した。窒素ブランケット下でポット温度を80~100℃に加熱し、0.47mLのホスファゼン触媒1を添加した。次いで、ポット温度が103℃に上がると、水、メタノール、およびトルエンがDean Stark装置に収集された。ポット温度を113℃に上げて合計67.0gの蒸留液を蒸留除去した後、加熱を停止した。触媒を80℃で添加してから反応をクエンチするまで、反応を1時間14分行った。ポリマーの粘度に起因して、わずか67.0グラムの蒸留後に反応を停止させた。次に、0.2mLのトリオクチルアミン(中和剤)を撹拌下でフラスコに添加し、得られた混合物を室温に冷却した。ポット温度が室温に冷却された後、撹拌棒およびブレードを備えたフラスコを再度計量した(930.0g)。質量収支に基づいて計算した不揮発性含有量(NVC)は、すべてのポリマー含有量がフラスコ内に残っていると仮定して、54.0%であった。得られたポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンのビニル含有量は、0.069%であった。
実施例GP-25-メチル末端を有するポリアクリレートグラフト化ペンダントビニルPDMS。
実験前に、撹拌棒およびブレードを備えた1Lの4つ口丸底フラスコを計量した(571.49g)。図5のスキーム5に示される典型的な合成では、181.0gのOH終端PDMS1、2.46gの4-7042、2.70gのMD22M、18.62gの実施例4で調製したアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマー、および238gのトルエンを、また熱電対、および窒素バブラーに適合させた水冷凝縮器を備えたDean Stark装置を装備したフラスコに充填した。窒素ブランケット下でポット温度を80~100℃に加熱し0.47mLのホスファゼン触媒1を添加した。次いで、ポット温度が103℃に上がると、水、メタノール、およびトルエンがDean Stark装置に収集された。ポット温度を113℃に上げて合計96.8gの蒸留液を蒸留除去した後、加熱を停止した。触媒を80℃で添加してから反応をクエンチするまで、反応を1時間20分行った。次に、0.2mLのトリオクチルアミン(中和剤)を撹拌下でフラスコに添加し、混合物を室温に冷却した。ポット温度が室温に冷却された後、撹拌棒およびブレードを備えたフラスコを再度計量した(929.3g)。質量収支に基づいて計算した不揮発性含有量(NVC)は、すべてのポリマー含有量がフラスコ内に残っていると仮定して、57.2%であった。広口ボトルに試料を収集した。得られたポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンのビニル含有量は、0.069%であった。
実施例GP-26
この実施例GP-26では、ペンダントポリブチルメタクリレート基を有するビス-ヒドロキシル終端ポリジメチルシロキサンを、以下のように合成した。実験開始前に、撹拌棒およびブレードを備えた1リットルの4つ口丸底フラスコを事前に計量し記録した。このフラスコに、181.3グラムのOH終端PDMS1、18.17グラムの実施例MM-3のマクロモノマー(Mn=8,000g/molおよびBMA=100%を有した)を添加し、オーバーヘッド機械撹拌器、熱電対、および窒素バブラーに取り付けた水冷凝縮器を備えたDean Stark装置を備えた丸底フラスコに、239.61グラムのトルエンを充填した。窒素ブランケット下でポット温度が80~100℃に達したときに、0.47mLのホスファゼン触媒1を添加した。反応混合物を加熱し続けると、水、メタノール、およびトルエンの蒸留液がDean Stark装置に収集された。固溶体の50%の最終濃度を得るのに十分なトルエンを蒸留した後、加熱を中止した。50%の固体最終濃度に達したら、0.20mLのトリオクチルアミンを撹拌下で反応フラスコに添加して反応混合物を中和させ、得られた混合物を室温に冷却した。室温に冷却した後、撹拌棒およびブレードを備えた丸底フラスコを計量し記録した。次いで、すべてのポリマー含有量がフラスコ内に残っていると仮定して、質量収支(前重量と最終重量との差)に基づいて、NVCを計算した。
参考例E-GPC実験の詳細
Waters 2695モデルGPCでの分析によって、分子量データを決定した。ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを5mg固体/mLの濃度でTHFに溶解させ、0.45μm PTFEシリンジフィルターに通して濾過し、その後試料の100μLアリコートを注入した。GPCは、2つのPolymer Laboratories PLgel 5μm Mixed-Cカラム(300mmx7.5mm)、その前に35℃、1.0mL/分の流速のPLgel 5μmガードカラム(50mmx7.5mm)を装備していた。Waters 2410示差屈折率検出器を使用して、検出を実施した。580g/モル~2,300,000g/モルの範囲を網羅し3次多項式曲線に適合する、16個の狭いポリスチレン標準の従来の較正。
参考例-DSC
:TA Instruments Q1000 DSCを、ガラス転移温度(T)と硬化研究との両方に使用した。試料を密閉DSCパン(各5~15mg)で計量し、最初にパンの重量、次いで試料の重量を記録した。次いで、90℃の真空オーブンに8時間入れた。オーブンから取り出したら、試料を再度計量して、実際の試料重量を得、次いでTA Instruments Q1000 DSCに入れた。T測定では、試料に10℃/分で-90℃~150℃の2サイクルを行い、2回目の加熱勾配からからTを決定した。
参考例F-ヒドロシリル化反応硬化性組成物を作製および硬化させるための一般的な手順
実施例GP-1~GP-4およびGP-8~GP-10で調製した試料を、44.1:2.7:53.2:0.4:0.05の典型的な重量比に基づいて、SiH架橋剤、樹脂1、Karstedtの触媒、およびETCHと混合し、次いで10mgの混合物を密閉DSCパンに入れ、密封した。試料の重量を記録した。DSCは、RT~200℃まで10℃/分で行う。シランを用いるビニル基のヒドロシリル化では、典型的には100~120℃の発熱ピークが観察された。
ベンチマークでは、実験開始前に、撹拌棒およびブレードを備えた1リットルの4つ口丸底フラスコを使用して、ビニル終端ビニルシロキサンを調製し、事前に計量し記録した。169.4グラムのOH終端PDMS1、5.56グラムのVi終端PDMS1、および219.5グラムのトルエンを、オーバーヘッド機械撹拌器、熱電対、および窒素バブラーに取り付けた水冷凝縮器を備えたDean Stark装置を備えたフラスコに充填した。反応混合物が120℃超の温度に加熱されるのを防止するために、加熱マントルを温度制御器に差し込んだ。ポット温度が84℃に達したときに、0.47mLのホスファゼン触媒1を添加した。反応混合物を加熱し続けると、水、メタノール、およびトルエンの蒸留液がDean Stark装置に収集された。96.1gの共沸混合物を蒸留した後、加熱を中止した。次いで、0.20mLのトリオクチルアミンを撹拌下で反応フラスコに添加して反応混合物を中和させ、得られた混合物を室温に冷却した。撹拌棒およびブレードを備えた丸底フラスコを計量し記録した。次いで、すべてのポリマー含有量がフラスコ内に残っていると仮定して、質量収支(前重量と最終重量との差)に基づいて、NVCが59%であると計算した。得られたポリマーのMは、153kDaであり、PDIは、1.98であった。PSAは、参考例Fに概説されている方法に従って調製した。
参考例G-フィルム試料の調製
フィルムを作製する:1枚の紙を真空をかけた状態で真空プレートに置き、次いで1枚の剥離ライナーを紙の上に置いた。参考例Fについて上記のように調製した所望の組成物を剥離ライナー上に注ぎ、4ミルのバードバーを使用してフィルムを作製した。フィルムを150℃のDespatch(商標)オーブンに5分間入れた。試料冷却の後、2インチx8の1/2のストリップを切り出し、約5ポンドのローラーを使用することによってガラス基材上に転写した。
参考例H-曇り度および透明度
参考例Fに従って調製したフィルム試料の光学特性(曇り度および透明度)は、曇り止めプラスBYK Gardnerからの機器を用いてガラス基材上で測定した。
参考例I-NMR
16mmのケイ素を含まないAutoXプローブを備えたAgilent 500 MHz DD2(mi-MR-06)システムで、29Si NMRスペクトルを取得した。Siを含まないテフロンNMRチューブ内でCDCl+0.02M Cr(acac)を用いて、試料を調製した。nt=1024を除いて、標準パラメータを適用した。5mmのTCI H C/Siクライオプローブ(mi-MR-07)を備えたBruker Avance III HD NMR分光計で、H NMRスペクトルを取得した。5mmのNMRチューブ中でCDClを用いて、試料を調製した。標準パラメータを適用した。
参考例J-HSPrMe2SiOMeの合成
温度を0~10℃に保持しながら、ジエチルエーテル中3MのCHMgBr溶液(50mL、0.15mol)を、THF50mL中の3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(8.5g、0.043mol)の溶液に滴加した。反応混合物を0℃で1時間撹拌し、次いでCHOH(40mL)で滴下処理した。固体を濾過した。粗材料を直接次の反応に使用した。5.4gを収集して、75%の収率の純粋な生成物を得た。NMRは、参考文献、Agina,E.V.,ACS Applied Materials & Interfaces,2015,22,11755-11764と一致している。
この参考例Dでは、上の実施例MM-1~MM-12のアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを使用して、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを調製した。手順は以下の通りであった。実験開始前に、撹拌棒およびブレードを備えた1リットルの4つ口丸底フラスコを事前に計量し記録した。このフラスコに、181.0グラムのOH終端PDMS1、5.65グラムのVi終端PDMS1、11.41グラムの実施例MM-5(Mn=7.9kDaおよびBMA=70%を有した)を添加し、オーバーヘッド機械撹拌器、熱電対、および窒素バブラーに取り付けた水冷凝縮器を備えたDean Stark装置を備えた丸底フラスコに、238.5グラムのトルエンを充填した。反応混合物が120℃超の温度に加熱されるのを防止するために、加熱マントルを温度制御器に差し込んだ。ポット温度が80℃に達したときに、0.47mLのホスファゼン触媒1を添加した。反応混合物を加熱し続けると、水、メタノール、およびトルエンの蒸留液がDean Stark装置に収集された。典型的には、100gの蒸留液を除去することにより、固溶体の60%の最終濃度を得るのに十分なトルエンを蒸留した後、加熱を中止した。60%の固体最終濃度に達したら、0.20mLのトリオクチルアミンを撹拌下で反応フラスコに添加して反応混合物を中和させ、得られた混合物を室温に冷却した。室温に冷却した後、撹拌棒およびブレードを備えた丸底フラスコを計量し記録した。次いで、すべてのポリマー含有量がフラスコ内に残っていると仮定して、質量収支(前重量と最終重量との差)に基づいて、NVCを計算した。加えて、溶液のビニル含有量を計算した。
実施例5で調製したアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを異なるアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーと交換し、アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーの重量%を変化させたことを除いて、上記の参考例Dの手順を使用して、実施例GP-2~GP-20を繰り返した。これらの実施例を表6に列挙する。
Figure 2022524781000021
上のポリアクリレートグラフト化PDMSの実施例に加えて、様々な構造変動を伴うさらにいくつかの実施例を以下に示す。
実施例GP-24-ポリアクリレート末端を有するポリ(ジメチル、メチルビニル)シロキサンコポリマーの合成
ブチルメタクリレート(200g)およびHSPrMeSiOMe(5g)のモノマー混合物をジャーに添加した。tBPPiv(5.5g)およびトルエン(10g)で、開始剤溶液を作製した。四つ口丸底フラスコに40グラムのトルエンを充填した。トルエンを85℃に加熱し、その時点で、モノマーおよび開始剤混合物をそれぞれ2時間および4時間かけて供給した。モノマー混合物供給の開始3時間後に、ブチルアクリレート(2g)をフラスコに添加した。開始剤供給終了後、反応を85℃で80分間維持した。これにより、6.6kDaおよび100BMAを有するアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーが生成された。
実験前に、撹拌棒およびブレードを備えた1Lの4つ口丸底フラスコを計量した(571.50g)。図4のスキーム4に示される典型的な合成では、181.0gのOH終端PDMS 1、2.46gの4-7042、10.098gの上で生成した100BMAを含むアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマー、および238gのトルエンを、熱電対、および窒素バブラーに適合させた水冷凝縮器を備えたDean Stark装置を備えたフラスコに充填した。窒素ブランケット下でポット温度を80~100℃に加熱し、0.47mLのホスファゼン触媒1を添加した。次いで、ポット温度が103℃に上がると、水、メタノール、およびトルエンがDean Stark装置に収集された。ポット温度を113℃に上げて合計67.0gの蒸留液を蒸留除去した後、加熱を停止した。触媒を80℃で添加してから反応をクエンチするまで、反応を1時間14分行った。ポリマーの粘度に起因して、わずか67.0グラムの蒸留後に反応を停止させた。次に、0.2mLのトリオクチルアミン(中和剤)を撹拌下でフラスコに添加し、得られた混合物を室温に冷却した。ポット温度が室温に冷却された後、撹拌棒およびブレードを備えたフラスコを再度計量した(930.0g)。質量収支に基づいて計算した不揮発性含有量(NVC)は、すべてのポリマー含有量がフラスコ内に残っていると仮定して、54.0%であった。得られたポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンのビニル含有量は、0.069%であった。
実施例GP-25-メチル末端を有するポリアクリレートグラフト化ペンダントビニルPDMS。
実験前に、撹拌棒およびブレードを備えた1Lの4つ口丸底フラスコを計量した(571.49g)。図5のスキーム5に示される典型的な合成では、181.0gのOH終端PDMS1、2.46gの4-7042、2.70gのMD22M、18.62gの実施例4で調製したアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマー、および238gのトルエンを、また熱電対、および窒素バブラーに適合させた水冷凝縮器を備えたDean Stark装置を装備したフラスコに充填した。窒素ブランケット下でポット温度を80~100℃に加熱し0.47mLのホスファゼン触媒1を添加した。次いで、ポット温度が103℃に上がると、水、メタノール、およびトルエンがDean Stark装置に収集された。ポット温度を113℃に上げて合計96.8gの蒸留液を蒸留除去した後、加熱を停止した。触媒を80℃で添加してから反応をクエンチするまで、反応を1時間20分行った。次に、0.2mLのトリオクチルアミン(中和剤)を撹拌下でフラスコに添加し、混合物を室温に冷却した。ポット温度が室温に冷却された後、撹拌棒およびブレードを備えたフラスコを再度計量した(929.3g)。質量収支に基づいて計算した不揮発性含有量(NVC)は、すべてのポリマー含有量がフラスコ内に残っていると仮定して、57.2%であった。広口ボトルに試料を収集した。得られたポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンのビニル含有量は、0.069%であった。
実施例GP-26
この実施例GP-26では、ペンダントポリブチルメタクリレート基を有するビス-ヒドロキシル終端ポリジメチルシロキサンを、以下のように合成した。実験開始前に、撹拌棒およびブレードを備えた1リットルの4つ口丸底フラスコを事前に計量し記録した。このフラスコに、181.3グラムのOH終端PDMS1、18.17グラムの実施例MM-3のマクロモノマー(Mn=8,000g/molおよびBMA=100%を有した)を添加し、オーバーヘッド機械撹拌器、熱電対、および窒素バブラーに取り付けた水冷凝縮器を備えたDean Stark装置を備えた丸底フラスコに、239.61グラムのトルエンを充填した。窒素ブランケット下でポット温度が80~100℃に達したときに、0.47mLのホスファゼン触媒1を添加した。反応混合物を加熱し続けると、水、メタノール、およびトルエンの蒸留液がDean Stark装置に収集された。固溶体の50%の最終濃度を得るのに十分なトルエンを蒸留した後、加熱を中止した。50%の固体最終濃度に達したら、0.20mLのトリオクチルアミンを撹拌下で反応フラスコに添加して反応混合物を中和させ、得られた混合物を室温に冷却した。室温に冷却した後、撹拌棒およびブレードを備えた丸底フラスコを計量し記録した。次いで、すべてのポリマー含有量がフラスコ内に残っていると仮定して、質量収支(前重量と最終重量との差)に基づいて、NVCを計算した。
比較例27-メルカプト官能化ビニルPDMSを通じたポリアクリレートのグラフト化。
スキーム3:以下の図3に示されるスキーム3に従って、実験前に撹拌棒およびブレードを備えた1Lの4つ口丸底フラスコを計量した(571.49g)。典型的な合成では、181.0gのOH終端PDMS 1、5.65gのVi終端PDMS1、0.132mLの(3-メルカプトプロピル)メチルジメトキシシラン、および238gのトルエンを、機械撹拌器、熱電対、および窒素バブラーに適合させた水冷凝縮器を備えたDean Stark装置を備えたフラスコに充填した。窒素ブランケット下でポット温度を80~100℃に加熱し、0.47mLのホスファゼン触媒1を添加し、次いでポット温度が103℃に上がると、水、メタノール、およびトルエンがDean Stark装置に収集された。(ポット温度を113℃に上げて)合計100.0gの蒸留液を蒸留除去した後、加熱を停止した。(触媒を80℃で添加してから反応混合物のクエンチまで、反応を1時間6分行った。)次に、0.2mLのトリオクチルアミン(中和剤)を撹拌下でフラスコに添加し、得られた混合物を室温に冷却した。ポット温度が室温に冷却された後、撹拌棒およびブレードを備えたフラスコを再度計量した(901.10g)。質量収支に基づいて計算したNVCは、すべてのポリマー含有量がフラスコ内に残っていると仮定して、56.7%であった。ポリマーのビニル含有量は、0.024%であった。チオール含有量は、0.00732%であると計算した。このポリマーは、ビス-ビニル終端メルカプトプロピル官能化ポリジメチルシロキサン、PDMS(SH)であった。
グラフト化BMA:上記のように調製したPDMS(SH)のトルエン溶液(30.04gのPDMS(SH)、22.66gのトルエン)を4つ口丸底フラスコに添加した。ブチルメタクリレート(10g)を添加した。溶液を85℃に加熱した。開始剤tBPPivのトルエン溶液(5gのトルエン中0.6gのtBPPiv)を60分かけて反応混合物に供給した。開始剤供給の4分後、溶液は曇った混合物になった。10分後、反応混合物は乳白色に見えた。反応が進行するにつれて、反応混合物の粘度が増加した。開始剤供給の終了に続いて、反応混合物を85℃で80分間維持した。反応の最後に30gのトルエンを添加して、得られた混合物を希釈した。
上記のように、スキーム3は、Mw/Mn 229KDa/133KDaおよびPDI1.72を有するPDMS(SH)を生成した。しかしながら、その後のBMAのグラフト化の試みおよび開始剤の存在下で得られた生成物中では、低減したMw/Mn 76KDa/6.5KDaおよびPDI 11.82が生じた。
比較例28-メルカプト官能化ビニルPDMSを通じたポリアクリレートのグラフト化の試み
この実施例では、異なる反応条件を介してアクリレートをグラフト化するために、比較例27に記載のスキーム3を介して調製した同じPDMS(SH)を使用した。PDMS(SH)のトルエン溶液(114gのPDMS(SH)、86gのトルエン)を4つ口丸底フラスコに添加した。ブチルメタクリレート(4.5g)およびトルエン(50g)を添加した。溶液を85℃に加熱した。開始剤tBPPivのトルエン溶液(10gのトルエン中0.125gのtBPPiv)を、60分かけて反応混合物に供給した。開始剤供給終了に続いて、反応を85℃で80分間維持した。反応の最後に60gのトルエンを添加して、ポリマー混合物を希釈した。H NMR分光分析は、わずか19%のBMAの変換を示した。GPC分析は、グラフト化の証拠をほとんど示さなかった。表6は、比較例27と28との間の比較を示す。
Figure 2022524781000022
参考例E-GPC実験の詳細
Waters 2695モデルGPCでの分析によって、分子量データを決定した。ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを5mg固体/mLの濃度でTHFに溶解させ、0.45μmPTFEシリンジフィルターに通して濾過し、その後試料の100μLアリコートを注入した。GPCは、2つのPolymer Laboratories PLgel 5μm Mixed-Cカラム(300mmx7.5mm)、その前に35℃、1.0mL/分の流速のPLgel 5μmガードカラム(50mmx7.5mm)を装備していた。Waters 2410示差屈折率検出器を使用して、検出を実施した。580g/モル~2,300,000g/モルの範囲を網羅し3次多項式曲線に適合する、16個の狭いポリスチレン標準の従来の較正。
参考例F-ヒドロシリル化反応硬化性組成物を作製および硬化させるための一般的な手順
実施例GP-1~GP-4およびGP-8~GP-10で調製した試料を、44.1:2.7:53.2:0.4:0.05の典型的な重量比に基づいて、SiH架橋剤、樹脂1、Karstedtの触媒、およびETCHと混合し、次いで10mgの混合物を密閉DSCパンに入れ、密封した。試料の重量を記録した。DSCは、RT~200℃まで10℃/分で行う。シランを用いるビニル基のヒドロシリル化では、典型的には100~120℃の発熱ピークが観察された。
ベンチマークでは、実験開始前に、撹拌棒およびブレードを備えた1リットルの4つ口丸底フラスコを使用して、ビニル終端ビニルシロキサンを調製し、事前に計量し記録した。169.4グラムのOH終端PDMS 1、5.56グラムのVi終端PDMS 1、および219.5グラムのトルエンを、オーバーヘッド機械撹拌器、熱電対、および窒素バブラーに取り付けた水冷凝縮器を備えたDean Stark装置を備えたフラスコに充填した。反応混合物が120℃超の温度に加熱されるのを防止するために、加熱マントルを温度制御器に差し込んだ。ポット温度が84℃に達したときに、0.47mLのホスファゼン触媒1を添加した。反応混合物を加熱し続けると、水、メタノール、およびトルエンの蒸留液がDean Stark装置に収集された。96.1gの共沸混合物を蒸留した後、加熱を中止した。次いで、0.20mLのトリオクチルアミンを撹拌下で反応フラスコに添加して反応混合物を中和させ、得られた混合物を室温に冷却した。撹拌棒およびブレードを備えた丸底フラスコを計量し記録した。次いで、すべてのポリマー含有量がフラスコ内に残っていると仮定して、質量収支(前重量と最終重量との差)に基づいて、NVCが59%であると計算した。得られたポリマーのMは、153kDaであり、PDIは、1.98であった。組成物は、参考例Fに概説されている方法に従って調製した。
参考例G-フィルム試料の調製
フィルムを作製する:1枚の紙を真空をかけた状態で真空プレートに置き、次いで1枚の剥離ライナーを紙の上に置いた。参考例Fについて上記のように調製した所望の組成物を剥離ライナー上に注ぎ、4ミルのバードバーを使用してフィルムを作製した。フィルムを150℃のDespatch(商標)オーブンに5分間入れた。試料冷却の後、2インチx8の1/2のストリップを切り出し、約5ポンドのローラーを使用することによってガラス基材上に転写した。
参考例H-曇り度および透明度
参考例Fに従って調製したフィルム試料の光学特性(曇り度および透明度)は、曇り止めプラスBYK Gardnerからの機器を用いてガラス基材上で測定した。
参考例I-NMR
16mmのケイ素を含まないAutoXプローブを備えたAgilent 500 MHz DD2(mi-MR-06)システムで、29Si NMRスペクトルを取得した。Siを含まないテフロンNMRチューブ内でCDCl+0.02M Cr(acac)を用いて、試料を調製した。nt=1024を除いて、標準パラメータを適用した。5mmのTCI H C/Siクライオプローブ(mi-MR-07)を備えたBruker Avance III HD NMR分光計で、H NMRスペクトルを取得した。5mmのNMRチューブ中でCDClを用いて、試料を調製した。標準パラメータを適用した。
参考例J-HSPrMe2SiOMeの合成
温度を0~10℃に保持しながら、ジエチルエーテル中3MのCHMgBr溶液(50mL、0.15mol)を、THF50mL中の3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(8.5g、0.043mol)の溶液に滴加した。反応混合物を0℃で1時間撹拌し、次いでCHOH(40mL)で滴下処理した。固体を濾過した。粗材料を直接次の反応に使用した。5.4gを収集して、75%の収率の純粋な生成物を得た。NMRは、参考文献、Agina,E.V.,ACS Applied Materials & Interfaces,2015,22,11755-11764と一致している。
(メタ)アクリルポリマーおよびコポリマーを(ポリジメチルシロキサンなどの)ポリジオルガノシロキサンに組み込んで、アクリルポリマーのポリジオルガノシロキサンへのフリーラジカル重合を介して破壊されるであろうポリジオルガノシロキサン上のビニルまたは他の脂肪族不飽和反応性官能基を保持しながら、基材表面との相互作用を増加させる必要がある業界が存在する。次いで、脂肪族不飽和官能基は、その後の反応(例えば、ヒドロシリル化硬化)に利用可能になるであろう。理論に束縛されることを望まないが、本明細書に記載のポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンは、シリコーン感圧接着剤組成物において有用であると考えられる。上記のヒドロシリル化反応硬化性組成物は、感圧接着剤組成物として有用であり得る。
用語の定義および用法
表7は、本明細書で使用される略語を示す。
Figure 2022524781000023
特に指定がない限り、すべての量、比および割合は、重量を基準とする。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つ以上を指す。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、2.0~4.0の範囲の開示は、2.0~4.0の範囲のみでなく、2.1、2.3、3.4、3.5、および4.0を個別に、ならびにその範囲に包含される任意の他の数を含む。さらに、例えば、2.0~4.0の範囲の開示は、例えば、2.1~3.5、2.3~3.4、2.6~3.7、および3.8~4.0の部分集合、ならびにその範囲内に包含される任意の他の部分集合を含む。同様に、マーカッシュ群の開示は、群全体、ならびにその中に包含される任意の個々の要素および下位群も含む。例えば、マーカッシュ群の、水素原子、アルキル基、アリール基、またはアラルキル基の開示は、要素のアルキルを個別に、下位群のアルキルおよびアリール、ならびにその群に包含される任意の他の個別の要素および下位群を含む。
「アルキル」は、非環式の分岐または非分岐の飽和一価の炭化水素基を意味する。アルキルは、限定されないが、メチル、エチル、プロピル(例えば、イソ-プロピルおよび/またはn-プロピル)、ブチル(例えば、イソブチル、n-ブチル、tert-ブチル、および/またはsec-ブチル)、ペンチル(例えば、イソペンチル、ネオペンチル、および/またはtert-ペンチル)、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、およびデシル、ならびに6個以上の炭素原子の分岐飽和一価の炭化水素基によって例示される。
「アルケニル」は、2つの炭素原子間に二重結合を有する非環式の分岐または非分岐の一価の炭化水素基を意味する。アルケニルは、限定されないが、分岐種および線状種を含むビニル、アリル、ブテニル、ペンテニル、およびヘキセニルによって例示される。
「アリール」は、環式の完全に不飽和の炭化水素基を意味する。アリールは、限定されないが、シクロペンタジエニル、フェニル、アントラセニル、およびナフチルによって例示される。単環式アリール基は、5~9個の炭素原子、あるいは6~7個の炭素原子、あるいは5~6個の炭素原子を有してもよい。多環式アリール基は、10~17個の炭素原子、あるいは10~14個の炭素原子、あるいは12~14個の炭素原子を有してもよい。
「アラルキル」とは、ペンダントアリール基および/もしくは終端アリール基を有するアルキル基、またはペンダントアルキル基を有するアリール基を意味する。例示的なアラルキル基としては、トリル、キシリル、ベンジル、フェニルエチル、フェニルプロピル、およびフェニルブチルが挙げられる。
「炭素環(carbocycle)」および「炭素環式(carbocyclic)」は、各々、炭化水素環を意味する。炭素環は、単環式であってもよく、またはあるいは融合、架橋、またはスピロ多環式環であってもよい。単環式炭素環は、3~9個の炭素原子、あるいは4~7個の炭素原子、あるいは5~6個の炭素原子を有し得る。多環式炭素環は、7~17個の炭素原子、あるいは7~14個の炭素原子、あるいは9~10個の炭素原子を有し得る。炭素環は、飽和または部分的に不飽和であり得る。
「シクロアルキル」は、飽和炭素環を意味する。単環式シクロアルキル基は、シクロブチル、シクロペンチル、およびシクロヘキシルによって例示される。
「ハロゲン化炭化水素」は、炭素原子に結合した1つ以上の水素原子が、形式的にハロゲン原子に置き換えられている炭化水素を意味する。ハロゲン化炭化水素基としては、ハロアルキル基、ハロゲン化炭素環式基、およびハロアルケニル基が挙げられる。ハロアルキル基としては、トリフルオロメチル(CF)、フルオロメチル、トリフルオロエチル、2-フルオロプロピル、3,3,3-トリフルオロプロピル、4,4,4-トリフルオロブチル、4,4,4,3,3-ペンタフルオロブチル、5,5,5,4,4,3,3-ヘプタフルオロペンチル、6,6,6,5,5,4,4,3,3-ノナフルオロヘキシル、および8,8,8,7,7-ペンタフルオロオクチルなどのフッ素化アルキル基;ならびにクロロメチルおよび3-クロロプロピルなどの塩素化アルキル基が挙げられる。ハロゲン化炭素環式基としては、2,2-ジフルオロシクロプロピル、2,3-ジフルオロシクロブチル、3,4-ジフルオロシクロヘキシル、および3,4-ジフルオロ-5-メチルシクロヘプチルなどのフッ素化シクロアルキル基、ならびに2,2-ジクロロシクロプロピル、2,3-ジクロロシクロペンチルなどの塩素化シクロアルキル基が挙げられる。ハロアルケニル基としては、クロロアリルが挙げられる。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される用語「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸およびメタクリル酸のうちのいずれかまたは両方を包含する一般的な表現として機能することを意図している。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される用語「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートのうちのいずれかまたは両方を包含する一般的な表現として機能することを意図している。
「M単位」は、式RSiO1/2を有するシロキサン単位を意味し、式中、各Rが、独立して一価の原子または有機基を表す。「D単位」は、式RSiO2/2を有するシロキサン単位を意味し、式中、各Rが、独立して一価の原子または基を表す。「T単位」は、式RSiO3/2を有するシロキサン単位を意味し、式中、各Rが、独立して一価の原子または基を表す。「Q単位」は、式SiO4/2を有するシロキサン単位を意味する。
発明の実施形態
第1の実施形態では、脂肪族不飽和基とポリ(メタ)アクリレート基との両方を有するポリオルガノシロキサンは、単位式
[R (R-S-R”)(OR(2-w)Si-O1/2[R (R5-S-R”)(OR)(1-v)Si-O2/2]q[(R-S-R”)Si-O3/2]k(R SiO1/2(R SiO2/2(RSiO2/2(R SiO1/2を含み、式中、各添字wが、独立して、0、1、または2であり、各添字vが、独立して、0、または1であり、各Rが、独立して選択された一価の炭化水素基であり、各Rが、独立して選択されたアルキル基であり、各Rが、独立して選択された二価の炭化水素基であり、各R”が、独立して、(メタ)アクリレートポリマーまたはコポリマーであり、各Rが、独立して選択された脂肪族不飽和一価の炭化水素基であり、各Rが、脂肪族不飽和を含まない、独立して選択された一価の炭化水素基であり、添字p≧0、添字q≧0、添字k≧0、量(p+q+k)≧1、添字r≧0、添字s≧0、添字t≧0、添字u≧0、量(r+t)≧1、かつ量(p+q+k+r+s+t+u)が、ポリオルガノシロキサンに少なくとも50kDaの分子量を提供するのに十分である。
第2の実施形態では、第1の実施形態に記載のポリオルガノシロキサンのRは、1~18個の炭素原子を有する。
第3の実施形態では、第1の実施形態または第2の実施形態に記載のポリオルガノシロキサンの各Rは、1~6個の炭素原子のアルキル基である。
第4の実施形態では、実施形態1~3のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンの各Rは、メチルである。
第5の実施形態では、実施形態1~4のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンのRは、1~6個の炭素原子を有する。
第6の実施形態では、実施形態1~5のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンの各Rは、メチルである。
第7の実施形態では、実施形態1~6のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンのRは、1~18個の炭素原子を有する。
第8の実施形態では、実施形態1~7のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンの各Rは、2~8個の炭素原子の独立して選択されたアルキレン基である。
第9の実施形態では、実施形態1~8のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンの各Rは、プロピレンである。
第10の実施形態では、実施形態1~9のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンの各Rは、2~18個の炭素原子を有する。
第11の実施形態では、実施形態1~10のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンの各Rは、ビニル、アリル、およびヘキセニルから選択されたアルケニル基である。
第12の実施形態では、実施形態1~11のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンの各Rは、ビニルである。
第13の実施形態では、実施形態1~12のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンのRは、1~18個の炭素原子を有する。
第14の実施形態では、実施形態1~13のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンの各Rは、1~6個の炭素原子のアルキル基である。
第15の実施形態では、実施形態1~14のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンの各Rは、メチルである。
第16の実施形態では、実施形態1~15のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンのR”は、1~1,000のDPを有する有する。
第17の実施形態では、実施形態1~16のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンのR”は、5kDa~600kDaのDPを有する。
第18の実施形態では、実施形態1~17のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンの添字(p+r+u)=2、添字k=0、量(p+q)は1~100、量(r+t)は1~100であり、量(p+q+r+s+t+u)は、ポリオルガノシロキサンに50kDa~1,000kDaの分子量を提供するのに十分である。
第19の実施形態では、実施形態1~18のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンの添字pは、1または2である。
第20の実施形態では、実施形態1~18のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンの添字p=0、添字k=0、添字t=0、および添字u=0である。
第21の実施形態では、ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物を作製するための方法は、
I)
アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマー、
分子あたり少なくとも1つのケイ素結合脂肪族不飽和基を有する、不飽和ポリジオルガノシロキサン、
分子あたり少なくとも2つのケイ素結合ヒドロキシル基を有する、ヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサン、および
不飽和ポリジオルガノシロキサンとヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサンとの両方の組み合わせ、からなる群から選択された、ポリジオルガノシロキサン、
ホスファゼン縮合反応触媒、
任意選択的にポリジアルキルシロキサン、ならびに
任意選択的に溶媒、を含む出発材料を組み合わせ、
それによりポリオルガノシロキサンを含む生成物および副生成物を作製するステップと、
II)ステップI)の間および/または後に、副生成物のすべてまたは一部分を除去するステップと、
任意選択的にIII)生成物を中和させるステップと、
任意選択的にIV)ポリオルガノシロキサンを回収するステップと、を含む。
第22の実施形態では、第21の実施形態に記載の方法のアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーは、
1)
i)式
Figure 2022524781000024
(式中、Rが、水素またはメチル基であり、Rが、水素、アルキル基、アリール基、およびアラルキル基からなる基から選択される)の(メタ)アクリレートモノマー、
ii)式
Figure 2022524781000025
(式中、添字aが、0~2であり、各Rが、独立して選択された一価の炭化水素基であり、Rが、独立して選択されたアルキル基であり、Rが、二価の炭化水素基である)のメルカプト官能性アルコキシシラン、
任意選択的にiii)フリーラジカル開始剤、および
任意選択的にiv)溶媒、を含む出発材料を組み合わせ、それによりアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを含む生成物を作製することと、
任意選択的に2)A)アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを回収することと、を含む方法によって調製される。
第23の実施形態では、第22の実施形態に記載の方法において、以下の条件、
出発材料i)の各Rが、メチルであり、各Rが、水素または1~8個の炭素原子のアルキル基であること、
出発材料ii)の添字aが、1~2であり、各Rが、1~6個の炭素原子のアルキル基であり、各Rが、1~6個の炭素原子のアルキル基であり、各Rが、1~8個の炭素原子のアルキレン基であること、
iii)フリーラジカル開始剤が存在し、フリーラジカル開始剤が、iii-1)アゾ化合物、iii-2)過酸化物、およびiii-3)それらの組み合わせ、からなる群から選択されること、
iv)溶媒が存在し、溶媒が、iv-1)100℃超の沸点を有する炭化水素、iv-2)極性溶媒、iv-3)シリコーンオイル、ならびにiv-4)iv-1)、iv-2)、およびiv-3)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こと、のうちの少なくとも1つが存在する。
第24の実施形態では、第21の実施形態に記載の方法のアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーは、式
Figure 2022524781000026
を有し、式中、添字aが、0~2であり、各Rが、独立して選択された一価の炭化水素基であり、Rが、独立して選択されたアルキル基であり、Rが、二価の炭化水素基であり、R”が、1~1,000のDPを有する(メタ)アクリレートポリマーまたはコポリマーである。
第25の実施形態では、第21の実施形態に記載の方法の不飽和ポリジオルガノシロキサンが存在し、単位式(R SiO1/2)b(R SiO2/2(RSiO2/2(R SiO1/2[(R’O)R SiO1/2[(R’O)RSiO2/2を有し、式中、各Rが、独立して選択された脂肪族不飽和炭化水素基であり、各Rが、脂肪族不飽和を含まない、独立して選択された一価の炭化水素基であり、各R’が、HおよびRからなる群から独立して選択され、添字bが、0、1、または2であり、添字eが、0、1、または2であり、添字fが、0、1、または2であり、量(b+e+f)=2、添字c≧0、添字d≧0、添字g≧0、量(c+d+g)が、1~250であり、量(b+d)≧1、かつ量(b+c+d+e+f+g)が、少なくとも3である。
第26の実施形態では、第25の実施形態に記載の方法の各Rは、2~18個の炭素原子を有する。
第27の実施形態では、第25または第26の実施形態に記載の方法の各Rは、ビニル、アリル、およびヘキセニルから選択されたアルケニル基である。
第28の実施形態では、第25~第27の実施形態のいずれか一項に記載の方法の各Rは、ビニルである。
第29の実施形態では、第25~28の実施形態のいずれか一項に記載の方法のRは、1~18個の炭素原子を有する。
第30の実施形態では、第25~第29の実施形態のいずれか一項に記載の方法の各Rは、メチルである。
第31の実施形態では、第21の実施形態に記載の方法のヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサンが存在し、式(R SiO2/2(R SiO1/2(HOR SiO1/2を有し、式中、各Rが、脂肪族不飽和を含まない、独立して選択された一価の炭化水素基であり、添字jが、0、1、または2であり、添字iが、0、1、または2であり、量(j+i)=2、添字h≧1、かつ量(h+i+j)が、3~250である。
第32の実施形態では、第21の実施形態に記載の方法のホスファゼン縮合反応触媒は、ハロゲン化ホスホニトリルである。
第33の実施形態では、第21の実施形態に記載の方法のステップIII)が存在し、ステップIII)は、アルキルアミンを含む中和剤を添加することを含む。
第34の実施形態では、第21の実施形態に記載の方法のステップIV)が存在し、ステップIV)は、濾過、ストリッピング、および/または蒸留を含む。
第35の実施形態では、硬化性組成物は、
I)第1~第20の実施形態のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンと、
II)分子あたり少なくとも3つのケイ素結合水素原子を有するオルガノケイ素架橋剤と、
III)ヒドロシリル化反応触媒と、
任意選択的にIV)ヒドロシリル化反応阻害剤と、
任意選択的にV)ポリオルガノシリケート樹脂と、
任意選択的にXX)ビヒクルと、を含む。
第36の実施形態では、コーティングされた基材を作製するための方法は、
A)基材の表面上に第35の実施形態に記載の組成物のフィルムを形成することと、
B)組成物を硬化させてコーティングを形成することと、を含む。
第37の実施形態では、第36の実施形態に記載の方法によって調製されたコーティングされた基材は、感圧接着剤物品である。

Claims (15)

  1. 脂肪族不飽和基とポリ(メタ)アクリレート基との両方を有するポリオルガノシロキサンであって、前記ポリオルガノシロキサンが、単位式
    [R (R-S-R”)(OR(2-w)Si-O1/2[R (R-S-R”)(OR(1-v)Si-O2/2]q[(R-S-R”)Si-O3/2]k(R SiO1/2(R SiO2/2(RSiO2/2(R SiO1/2を含み、式中、各添字wが、独立して、0、1、または2であり、各添字vが、独立して、0、または1であり、各Rが、独立して選択された一価の炭化水素基であり、各Rが、独立して選択されたアルキル基であり、各Rが、独立して選択された二価の炭化水素基であり、各R”が、独立して、(メタ)アクリレートポリマーまたはコポリマーであり、各Rが、独立して選択された脂肪族不飽和一価の炭化水素基であり、各Rが、脂肪族不飽和を含まない、独立して選択された一価の炭化水素基であり、添字p≧0、添字q≧0、添字k≧0、量(p+q+k)≧1、添字r≧0、添字s≧0、添字t≧0、添字u≧0、量(r+t)≧1、かつ量(p+q+k+r+s+t+u)が、前記ポリオルガノシロキサンに少なくとも50kDaの分子量を提供するのに十分である、ポリオルガノシロキサン。
  2. が、1~18個の炭素原子を有し、Rが、1~6個の炭素原子を有し、Rが、1~18個の炭素原子を有し、Rが、2~18個の炭素原子を有し、Rが、1~18個の炭素原子を有し、R”が、1~1,000のDPを有し、添字(p+r+u)=2、添字k=0、量(p+q)が、1~100であり、量(r+t)が、1~100であり、量(p+q+r+s+t+u)が、前記ポリオルガノシロキサンに50kDa~1,000kDaの分子量を提供するのに十分である、請求項1に記載のポリオルガノシロキサン。
  3. 添字pが、1または2であり、各Rが、1~6個の炭素原子のアルキル基であり、各Rが、1~6個の炭素原子のアルキル基であり、各Rが、2~8個の炭素原子のアルキレン基であり、R”が、5kDa~600kDaのDPを有し、各Rが、ビニル、アリル、およびヘキセニルから選択されたアルケニル基であり、各Rが、1~6個の炭素原子のアルキル基である、請求項2に記載のポリオルガノシロキサン。
  4. ポリ(メタ)アクリレートグラフト化ポリオルガノシロキサンを含む生成物を作製するための方法であって、
    I)
    アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマー、
    分子あたり少なくとも1つのケイ素結合脂肪族不飽和基を有する、不飽和ポリジオルガノシロキサン、
    分子あたり少なくとも2つのケイ素結合ヒドロキシル基を有する、ヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサン、および
    前記不飽和ポリジオルガノシロキサンと前記ヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサンとの両方の組み合わせ、からなる群から選択された、ポリジオルガノシロキサン、
    ホスファゼン縮合反応触媒、
    任意選択的にポリジアルキルシロキサン、ならびに
    任意選択的に溶媒、を含む出発材料を組み合わせ、
    それにより前記ポリオルガノシロキサンを含む前記生成物および副生成物を作製することと、
    II)ステップI)の間および/または後に、前記副生成物のすべてまたは一部分を除去することと、
    任意選択的にIII)前記生成物を中和させることと、
    任意選択的にIV)前記ポリオルガノシロキサンを回収することと、を含む、方法。
  5. 前記アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーが、
    1)
    i)式
    Figure 2022524781000027
    (式中、Rが、水素またはメチル基であり、Rが、水素、アルキル基、アリール基、およびアラルキル基からなる基から選択される)の(メタ)アクリレートモノマー、
    ii)式
    Figure 2022524781000028
    (式中、添字aが、0~2であり、各Rが、独立して選択された一価の炭化水素基であり、Rが、独立して選択されたアルキル基であり、Rが、二価の炭化水素基である)のメルカプト官能性アルコキシシラン、
    任意選択的にiii)フリーラジカル開始剤、および
    任意選択的にiv)溶媒、を含む出発材料を組み合わせ、それによりアルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを含む生成物を作製することと、
    任意選択的に2)A)前記アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーを回収することと、を含む方法によって調製される、請求項4に記載の方法。
  6. 以下の条件、
    出発材料i)の各Rが、メチルであり、各Rが、水素または1~8個の炭素原子のアルキル基であること、
    出発材料ii)の添字aが、1~2であり、各Rが、1~6個の炭素原子のアルキル基であり、各Rが、1~6個の炭素原子のアルキル基であり、各Rが、1~8個の炭素原子のアルキレン基であること、
    iii)前記フリーラジカル開始剤が存在し、前記フリーラジカル開始剤が、iii-1)アゾ化合物、iii-2)過酸化物、およびiii-3)それらの組み合わせ、からなる群から選択されること、
    iv)前記溶媒が存在し、前記溶媒が、iv-1)100℃超の沸点を有する炭化水素、iv-2)極性溶媒、iv-3)シリコーンオイル、ならびにiv-4)iv-1)、iv-2)、およびiv-3)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こと、のうちの少なくとも1つが存在する、請求項5に記載の方法。
  7. 前記アルコキシシリル官能性(メタ)アクリレートマクロモノマーが、式
    Figure 2022524781000029
    を有し、式中、添字aが、0~2であり、各Rが、独立して選択された一価の炭化水素基であり、Rが、独立して選択されたアルキル基であり、Rが、二価の炭化水素基であり、R”が、1~1,000のDPを有する(メタ)アクリレートポリマーまたはコポリマーである、請求項4に記載の方法。
  8. 前記不飽和ポリジオルガノシロキサンが存在し、単位式(R SiO1/2)b(R SiO2/2(RSiO2/2(R SiO1/2[(R’O)R SiO1/2[(R’O)RSiO2/2を有し、式中、各Rが、独立して選択された脂肪族不飽和炭化水素基であり、各Rが、脂肪族不飽和を含まない、独立して選択された一価の炭化水素基であり、各R’が、HおよびRからなる群から独立して選択され、添字bが、0、1、または2であり、添字eが、0、1、または2であり、添字fが、0、1、または2であり、量(b+e+f)=2、添字c≧0、添字d≧0、添字g≧0、量(c+d+g)が、1~250であり、量(b+d)≧1、かつ量(b+c+d+e+f+g)が、少なくとも3である、請求項4に記載の方法。
  9. 前記ヒドロキシル官能性ポリジオルガノシロキサンが存在し、式(R SiO2/2(R SiO1/2(HOR SiO1/2を有し、式中、各Rが、脂肪族不飽和を含まない、独立して選択された一価の炭化水素基であり、添字jが、0、1、または2であり、添字iが、0、1、または2であり、量(j+i)=2、添字h≧1、かつ量(h+i+j)が、3~250である、請求項4に記載の方法。
  10. 前記ホスファゼン縮合反応触媒が、ハロゲン化ホスホニトリルである、請求項4に記載の方法。
  11. ステップIII)が存在し、ステップIII)が、アルキルアミンを含む中和剤を添加することを含む、請求項4に記載の方法。
  12. ステップIV)が存在し、ステップIV)が、濾過、ストリッピング、および/または蒸留を含む、請求項4に記載の方法。
  13. 硬化性組成物であって、
    I)請求項1~3のいずれか一項に記載のポリオルガノシロキサンと、
    II)分子あたり少なくとも3つのケイ素結合水素原子を有するオルガノケイ素架橋剤と、
    III)ヒドロシリル化反応触媒と、
    任意選択的にIV)ヒドロシリル化反応阻害剤と、
    任意選択的にV)ポリオルガノシリケート樹脂と、
    任意選択的にXX)ビヒクルと、を含む、硬化性組成物。
  14. コーティングされた基材を作製するための方法であって、
    A)前記基材の表面上に請求項13に記載の組成物のフィルムを形成することと、
    B)前記組成物を硬化させてコーティングを形成することと、を含む、方法。
  15. 前記コーティングされた基材が、感圧接着剤物品である、請求項14に記載の方法。

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