JP2023525559A - 硬化性オキサミン酸エステル及びそれから作製された製剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本開示は、オキサミン酸エステル及びそれから作製される製剤、並びにオキサミン酸エステル及び製剤の両方を製造する方法に関する。【選択図】 なし
Description
本開示は、オキサミン酸エステル及びそれから作製される製剤、並びにオキサミン酸エステル及び製剤の両方を製造する方法に関する。
室温硬化樹脂系は、接着及び/又はシーリング特性を必要とする多くの商業用途に有用である。室温で硬化する接着剤及びシーラント用途向けの市販の化学族がいくつか存在する。これらの族としては、エポキシ、ポリウレタン(PU)、RTVシリコーン、嫌気性薬品、及びシアノアクリレートが挙げられる。通常、これらの接着剤又はシーラント製品は、大気中の水分の存在、空気の排除、又は硬化の引き金となる基材表面との接触によって硬化する。嫌気性の接着剤又はシーラントを使用すると、基材同士を合わせたときに接着剤アセンブリの接合部に酸素が不足すると、室温で接着剤の硬化が開始する。あるいは、下塗りされた基材表面に接着剤又はシーラントを塗布した後、硬化を引き起こす開始剤又は触媒を付着させるために、基材表面を下塗りしてもよい。典型的な表面下塗り液としては、接着剤又はシーラント組成物中の過酸化物又はヒドロペルオキシドと相互作用して室温硬化を開始する酸化還元活性試薬が挙げられる。前述のように、接着剤及びシーラントの用途に使用される室温硬化型の二液型エポキシ、二液型PU、及びヒドロシリル化硬化型シリコーンも存在する。
室温硬化樹脂系には多くの利点があるが、こうした樹脂系に使用される化学物質の種類にはいくつかの欠点がある。たとえば、湿気にさらされると硬化するPU及びシリコーンは、完全に硬化するまでに数時間から数日かかり得る。したがって、湿気硬化系の硬化の速度及び程度は、湿気の利用可能性と、塗布後の接着剤又はシーラントを通る湿気の透過率と程度の両方に依存する。下塗り液開始硬化樹脂系は、基材に下塗り液を塗布する追加の工程(いわゆる二段階樹脂系)を必要とし、これは多くの用途にとって望ましくない場合がある。嫌気性接着剤の場合、完全硬化に到達するためには、接着剤又はシーラントの厚さが重要であり得、塗布プロセスに細心の注意を払う必要がある。
したがって、接着剤又はシーラントが塗布される基材の表面に、水分への曝露又は下塗り液の塗布を必要とせずに、室温で迅速に硬化する新しい硬化系が必要とされている。
本開示は、オキサミン酸エステルとアミンとの反応によって数分から数時間以内に硬化する硬化性組成物を提供する。望ましくは、硬化性組成物は、二液型又は二段階組成物であり、組成物の2つの部分が互いに分離されており、使用時に組み合わされるか、又は1つの部分が結合される基材の表面上に配置され、他方の部分が、基材を塗布した一方の部分の上に配置されるか及び/若しくは結合される基材の第2の表面上に配置される。これらの代替案では、室温硬化が起こり、急速形成接着剤又はシーラントが形成される。
1つの態様では、本開示は、
(a)構造I:
(a)構造I:
(式中、R1は、ポリマー、プレポリマー又はモノマーのシリコーン、脂肪族、芳香族、複素環式、脂環式、エーテル及びエステルからなる群から選択され、
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3は、アルキル、ハロアルキル(フルオロアルキル等)、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20である)
で表されるオキサミン酸エステルと、
(b)構造II:
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3は、アルキル、ハロアルキル(フルオロアルキル等)、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20である)
で表されるオキサミン酸エステルと、
(b)構造II:
(式中、R4は、ポリマー、プレポリマー又はモノマーのシリコーン、脂肪族、芳香族、複素環式、脂環式、エーテル及びエステルから成る群から選択され、
R5は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
L2は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
n2は2~20である)
で表されるアミンと、
を含む、硬化性組成物を提供する。
R5は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
L2は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
n2は2~20である)
で表されるアミンと、
を含む、硬化性組成物を提供する。
別の態様では、本開示は、
構造I:
構造I:
(式中、R1は、ポリマー、プレポリマー又はモノマーのシリコーン、脂肪族、芳香族、複素環式、脂環式、エーテル及びエステルからなる群から選択され、
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3は、アルキル、ハロアルキル(フルオロアルキル等)、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20である)
で表されるオキサミン酸エステルを含む部分Aと、
構造II:
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3は、アルキル、ハロアルキル(フルオロアルキル等)、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20である)
で表されるオキサミン酸エステルを含む部分Aと、
構造II:
(式中、R4は、ポリマー、プレポリマー又はモノマーのシリコーン、脂肪族、芳香族、複素環式、脂環式、エーテル及びエステルから成る群から選択され、
R5は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
L2は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
n2は2~20である)
で表されるアミンを含む部分Bと、
を含む、二液型硬化性組成物を提供する。
R5は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
L2は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
n2は2~20である)
で表されるアミンを含む部分Bと、
を含む、二液型硬化性組成物を提供する。
この態様では、二液型組成物の第1の部分と第2の部分は、互いに分離された状態に保たれ、使用時に組み合わされる。
本開示のさらに別の態様では、構造Iで表されるオキサミン酸エステル(式中、R1、R2、R3、L1及びn1は上記で定義したとおりである)を製造する方法が提供され、これは、構造IIで表されるアミン(式中、R4、R5、L2及びn2は上記で定義したとおりである)と、構造VI:
(式中、R9は、アルキル、ハロアルキル(フルオロアルキル等)、分枝アルキル、シクロアルキル、分枝シクロアルキル、アリール、アラルキル、複素環及び複素芳香族から選択される)、
で表されるシュウ酸エステルと、をほぼ等モル比で、溶媒中、-40℃~35℃の温度範囲で30分~7日間混合し、減圧下で溶媒と形成されたアルコール副生成物を蒸発させることを含む。
で表されるシュウ酸エステルと、をほぼ等モル比で、溶媒中、-40℃~35℃の温度範囲で30分~7日間混合し、減圧下で溶媒と形成されたアルコール副生成物を蒸発させることを含む。
本開示のさらに別の実施形態では、2つのチャンバーを有する容器が提供され、一方のチャンバーは構造Iで表されるオキサミン酸エステルを含有し、もう一方のチャンバーは構造IIで表されるアミンを含有し、容器は、構造Iのオキサミン酸エステルと構造IIのアミンとを貯蔵中は互いに分離しておくように構成されているが、使用時に構造Iのオキサミン酸エステルと構造IIのアミンを混合できるように構成されている。
1つの態様では、上記のように、本開示は、
(a)構造I:
(a)構造I:
(式中、R1は、ポリマー、プレポリマー又はモノマーのシリコーン、脂肪族、芳香族、複素環式、脂環式、エーテル及びエステルからなる群から選択され、
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3はアルキル、ハロアルキル(フルオロアルキル等)、シクロアルキル、アリール、アラルキル、及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20である)
で表されるオキサミン酸エステルと、
(b)構造II:
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3はアルキル、ハロアルキル(フルオロアルキル等)、シクロアルキル、アリール、アラルキル、及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20である)
で表されるオキサミン酸エステルと、
(b)構造II:
(式中、R4は、ポリマー、プレポリマー又はモノマーのシリコーン、脂肪族、芳香族、複素環式、脂環式、エーテル及びエステルから成る群から選択され、
R5は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
L2は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
n2は2~20である)
で表されるアミンと、
を含む、硬化性組成物を提供する。
R5は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
L2は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
n2は2~20である)
で表されるアミンと、
を含む、硬化性組成物を提供する。
別の態様では、上記のように、本開示は、
構造I:
構造I:
(式中、R1は、ポリマー、プレポリマー又はモノマーのシリコーン、脂肪族、芳香族、複素環式、脂環式、エーテル及びエステルからなる群から選択され、
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3は、アルキル、ハロアルキル(フルオロアルキル等)、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20である)
で表されるオキサミン酸エステルを含む部分Aと、
構造II:
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3は、アルキル、ハロアルキル(フルオロアルキル等)、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20である)
で表されるオキサミン酸エステルを含む部分Aと、
構造II:
(式中、R4は、ポリマー、プレポリマー又はモノマーのシリコーン、脂肪族、芳香族、複素環式、脂環式、エーテル及びエステルから成る群から選択され、
R5は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
L2は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
n2は2~20である)
で表されるアミンを含む部分Bと、
を含む、二液型硬化性組成物を提供する。
R5は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
L2は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
n2は2~20である)
で表されるアミンを含む部分Bと、
を含む、二液型硬化性組成物を提供する。
ここで、L1は、直鎖又は分岐アルキレン、シクロアルキレン、ビシクロアルキレン、直鎖又は分岐アルケニレン、アリーレン、アラルキレン、ビフェニレン、ビスフェニレン、ポリオキシアルキレン、ポリオキシアルケニレン、及びそれらの混合物からなる群から選択されてよい。例えば、L1は、アルキレン、シクロアルキレン及びポリエーテルから成る群から選択されてよい。望ましくは、L1はプロピレンである。
L2は、直鎖又は分岐アルキレン、シクロアルキレン、ビシクロアルキレン、直鎖又は分岐アルケニレン、アリーレン、アラルキレン、ビフェニレン、ビスフェニレン、ポリオキシアルキレン、ポリオキシアルケニレン、及びそれらの混合物から成る群から選択されてよい。例えば、L2は、アルキレン、シクロアルキレン及びポリエーテルから成る群から選択されてよい。
構造Iに戻ると、R1はポリジメチルシロキサン又はポリエーテルであってもよい。同様に、構造IIの場合、R4はポリジメチルシロキサン又はポリエーテルでもあってもよい。ただし、R1とR4は互いに独立している。
ポリジメチルシロキサンは、ジェネシーポリマーズ社から市販されているGP-6と呼ばれるアミン官能性ポリジメチルシロキサン、又はそれぞれ信越化学株式会社(日本)から市販されているKF-864と呼ばれるアミン官能性シリコーン、若しくはKF-865と呼ばれるアミン官能性ポリジメチルシロキサンである。本明細書で使用できるアミン官能性及びポリアミン官能性シリコーンの例としては、信越から入手可能なKF864、KF865、KF868、KF861、KF869、KF8021、KF867、KF8005、KF8002、KF8004、KF880、KF863、KF393、KF859、X22-3939A、KF877、KF889;ジェネシーポリマーズから入手可能なGP-6、GP-4、GP581、GP988-1、GP344、GP997、GP316、GP342、GP967、GP965、GP966及びGP654;シルテック社から入手可能なシルアミンA0EDA、シルアミンD2 EDA、シルアミンDG-50、シルアミンDi-AEAP、シルアミンMUE、シルアミンSTD-50、シルアミンSTD-100、シルアミンT-SA、シルアミンT-97、シルアミン2972、シルアミン3372、シルアミンAS、シルアミンC-50、シルアミンC-100、シルアミンC-300、シルアミンD208-EDA、及びシルアミンPD;ワッカーから入手可能な社L656及びベルシル(登録商標)ADM1370;並びにアドバンスドポリマー社から入手可能なAPS327及びAPS328が挙げられる。https://www.gpcsilicones.com/products/silicone-fluids/amine-functional、https://www.siltech.com/products/silicone-amines-silamine/、及びhttps://www.shinetsusilicone-global.com/catalog/pdf/modified_e.pdfを参照されたい。
ポリエーテルは、ハンツマン社(テキサス州ヒューストン)によって商品名JEFFAMINEで販売されているもののような、市販のものであってもよい。ポリエーテルの多くは、ジェファミンD-230、ジェファミンD-400、ジェファミンD-2000、ジェファミンT-403、ジェファミンED-600、ジェファミンED-900、ジェファミンED-2001、ジェファミンEDR-148、ジェファミンXTJ-509、ジェファミンT-3000、ジェファミンT-5000、及びそれらの組合せのようなアミン官能性ポリエーテルである。
ジェファミンDシリーズは、ジアミン系製品であり、
(式中、xはそれぞれ、約2.6(ジェファミンD-230)、5.6(ジェファミンD-400)及び33.1(ジェファミンD-2000)である)
で表される。
で表される。
ジェファミンTシリーズは、酸化プロピレンをベースとした三官能アミン製品であり、
(式中、x、y、及びzは、以下の表Aに記載されている)
で表される。
で表される。
より具体的には、ジェファミンT-403生成物は三官能性アミンであり、
(式中、x+y+zは5.3である)(CAS登録番号39423-51-3)
で表される。
で表される。
ジェファミンEDシリーズは、ポリエーテルジアミン系製品であり、
(式中、a、b及びcは、以下の表Bに記載されている)
で表される。
で表される。
部分B中のアミンは、ジアミン又はポリアミンであってよい。例えば、上記のアミン官能化ポリエーテルは望ましい選択である。さらに、クローダのプリミネ1074等の他のポリアミン、多官能性脂肪族アミン、脂環式ジアミン又はポリアミン(芳香族ジアミン又はポリアミンの水素化生成物)も同様に使用してよい。
オキサミン酸エステルは、約20~約80モル%の量で使用すべきである。
アミンは、約80~約20モル%の量で使用すべきである。
硬化性組成物は、アミノ官能性トリアルコキシシラン(メトキシ、エトキシ、プロポキシ若しくはそれらの組合せ等)又はアミノ官能性トリアセトキシシラン等のアミノ官能性シランをさらに含んでよい。こうしたアミノ官能性シランの添加は、アミノ官能性シランが部分A又は部分Bの少なくとも1つに存在してよい、本開示の二液型構成において特に有用である。この場合、本発明の組成物は、湿気硬化触媒の添加により増強されてよい湿気硬化性の特徴を追加する。湿気硬化性は、例えば、大気中の水分への暴露又は高湿度条件への暴露によって引き起こされる。適切な湿気硬化触媒としては、スズ及び白金の化合物又は錯体が挙げられる。
使用する場合、アミノ官能性シランは、約0.1~約20重量%の量で使用すべきである。
さらに、硬化性組成物は、特に本開示の二液型構成において、UV硬化成分及び光開始剤をさらに含んでもよい。
UV硬化成分は、構造III~Vで表されてよい。
(式中、R及びR'は、それぞれ独立して、1~30個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント及び1~30個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、それらの各々は、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子の1つ又は複数によって任意に中断されてよく、
P1及びP2は、それぞれ独立して、H、並びにヒドロキシル基を有する化合物及びイソシアネート基と(メタ)アクリレート基の両方を有する化合物との反応から誘導される重合性基から成る群から選択され、ただし、P1及びP2の1つだけがHであることができ、
n及びmはそれぞれ独立して1~10,000である)、
P1及びP2は、それぞれ独立して、H、並びにヒドロキシル基を有する化合物及びイソシアネート基と(メタ)アクリレート基の両方を有する化合物との反応から誘導される重合性基から成る群から選択され、ただし、P1及びP2の1つだけがHであることができ、
n及びmはそれぞれ独立して1~10,000である)、
(式中、R6は、ポリマー、プレポリマー又はモノマーのシリコーン、脂肪族、芳香族、複素環式、脂環式、エーテル、エステル又はウレタンから成る群から選択される、
L3は、共有結合、1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、それらの各々は、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子の1つ又は複数によって任意に中断されてよく、
R7はH又はメチルであり、
n3は1-20である)、あるいは
L3は、共有結合、1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、それらの各々は、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子の1つ又は複数によって任意に中断されてよく、
R7はH又はメチルであり、
n3は1-20である)、あるいは
(式中、R8は、ポリマー、プレポリマー又はモノマーのシリコーン、脂肪族、芳香族、複素環式、脂環式、エーテル、エステル又はウレタンから成る群から独立して選択され、
n4及びn5はそれぞれ独立して2~20である)
n4及びn5はそれぞれ独立して2~20である)
構造II~Vのいずれか1つで表されるUV硬化成分の例としては、国際特許公開番号WO2019104317及びWO2019104310に記載されるシリコーン-有機ハイブリッドアクリレート;単官能及び多官能シリコーンアクリレート、例えば、シルテック社から提供されるシルマーACR D208、ACR Di-50、ACR Di-1508、ACR Di-2510、ACR Di 4515-O、ACR Di-10;信越から提供されるX-22-164、X-22-164A、X-22-164AS、X-22-164B、X-22-164C、X-22-164E、X-22-174ASX、X-22-174BX、KF2012、X-22-2426、X-22-2404;並びにゲレストから販売されるいくつかのシリコーンアクリレートが挙げられる。チオール-エンUV硬化に使用できるビニル官能性樹脂としては、メルカプタン官能性シリコーン、例えばジェネシーポリマーズから入手可能なGP-367、GP-71SS、GP-800、GP-710;信越から入手可能なKF2001、KF2004、X-22-167B、X-22167Cメルカプタン官能性シリコーン;ゲレスト社から入手可能な他のメルカプタン官能化シリコーン;シルテック社から入手可能なシルマーSH J10、シルマーSH Q20、及びシルマーSH Q208-30メルカプト官能性シリコーン;ペンタエリスリトール及びトリメチロールプロパンのメルカプトアセテート及びメルカプトプロピオネート、並びに昭和電工から入手可能な他のメルカプト官能性モノマーが挙げられる。
本発明で使用できるビニル官能性モノマー及びポリマーとしては、ゲレスト社から入手可能なビニル官能性シリコーン;シルテック社から入手可能なシルマーVIN C50、VIN J10、VIN70、VIN100、VIN500、VIN1000、VIN5000、VIN10,000、VIN20000及びVIN60,000;エボニック社から入手可能なニビル官能性シリコーン変性剤705、715;ジェネシーポリマーズから入手可能なGP-977、GP-907及びGP-908;ABスペシャルティーシリコーンズから入手可能なアンドシル(登録商標)グレードのビニルポリマー;ポリブタジエン、ポリイソプレン及びそれらのブロック共重合体及び三元共重合体のようなビニル及びアリル官能性ポリマー;ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン及び他の脂肪族及び脂環式ポリオールのジアリルエーテル及び多官能性アリルエーテルが挙げられる。
UV硬化性成分を使用する場合、全組成物の約10~約80重量%の量で使用すべきである。
構造Vに関して、エン及びチオール化合物は、当技術分野で周知かつ記載されているもの等、チオール-エン反応で使用される周知の化合物のいずれかから選択されてよい。例えば、これらの化合物の例示的な選択については、国際特許公開WO2006055409及び欧州特許第0338616号を参照されたい。
二液型硬化性組成物は、組成物が使用されるまで、部分Aと部分Bとが互いに分離されているように構成されるべきである。このようにして、二液型硬化性組成物は、二つのチャンバーを含む容器に収容されてよく、一方のチャンバーは二液型硬化性組成物の部分Aを封入し、他方のチャンバーは二液型硬化性組成物の部分Bを封入し、容器は、貯蔵中は2つのチャンバーの内容物を別々に保つように構成されているが、室温硬化性組成物の使用時に2つの部分を混合できるように構成されている。
1つの実施形態では、部分Aの構造Iは、構造VII:
(式中、R、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立して、アルキル、アリール又はアラルキルから成る群から選択され、
Lはアルキレンであり、1つ又は複数のO原子によって中断されているか、又は中断されておらず、
nは2以上であり、mは2~1000である)
で表されるオキサミン酸エステルを含む。
Lはアルキレンであり、1つ又は複数のO原子によって中断されているか、又は中断されておらず、
nは2以上であり、mは2~1000である)
で表されるオキサミン酸エステルを含む。
別の態様では、本開示は、構造I:
(式中、R1は、ポリマー、プレポリマー又はモノマーのシリコーン、脂肪族、芳香族、複素環式、脂環式、エーテル及びエステルから成る群から選択され、
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3は、アルキル、ハロアルキル(フルオロアルキル等)、シクロアルキル、アリール、アラルキル、及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20である、
ただし、L1はポリマー又はプレポリマーのR1の末端に結合しない)
で表される化合物を提供する。
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3は、アルキル、ハロアルキル(フルオロアルキル等)、シクロアルキル、アリール、アラルキル、及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20である、
ただし、L1はポリマー又はプレポリマーのR1の末端に結合しない)
で表される化合物を提供する。
別の実施形態では、本開示は、構造VII:
(式中、R、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立して、アルキル、アリール及びアラルキルから成る群から選択され、
Lはアルキレンであり、1つ又は複数のO原子によって中断されているか、又は中断されておらず、
nは2以上であり、mは2~1000である。)
で表される、本発明の硬化性組成物において有用な化合物を提供する。
Lはアルキレンであり、1つ又は複数のO原子によって中断されているか、又は中断されておらず、
nは2以上であり、mは2~1000である。)
で表される、本発明の硬化性組成物において有用な化合物を提供する。
本開示の別の態様では、構造Iで表されるオキサミン酸エステル(式中、R1、R2、R3、L1、及びn1は上記で定義したとおりである)を製造する方法が提示される。該方法は、約等モル比の構造IIで表されるアミンと構造VIで表されるシュウ酸エステル(以下に示す)とを溶媒中で、約-40℃から約35℃の温度範囲で約3分から約7日の期間、混合する工程、並びに溶媒及び形成されたアルコール副生成物を減圧下で蒸発させる工程を包含する。
(式中、R9は、アルキル、分枝アルキル、シクロアルキル、分枝シクロアルキル、アリール、アラルキル、複素環及び複素芳香族から選択される)
オキサミン酸エステルは、上記のように制御された条件下で、多官能性アミンとシュウ酸ジエチルとの間の選択的縮合反応によって製造されてよい。これまで、オキサミン酸エステル(線状ポリマー又はブロックコポリマー用)の既知の合成方法では、過剰量のシュウ酸ジアルキルが使用され、反応は金属触媒の存在下で、高温で行われていた。
以下に示されるような構造I内のオキサミン酸エステルは、この方法で製造されてよい。
(式中、R1、L1、R2、R3及びn1は、上で定義したとおりであり、同じただし書きが適用される)
同様に、以下の構造VII内のオキサミン酸エステルも、この方法で製造してよい。
(式中、R、R1、R2、R3、R4、L、並びにn及びmは、それぞれ上で定義したとおりである)
さらに別の態様では、本開示は、2つ以上の表面を接合する方法を提供する。該方法は、構造Iで表されるオキサミン酸エステルを、少なくとも1つの基材の少なくとも1つの表面上に配置する工程と、構造IIで表されるアミンを、少なくとも1つの基材の少なくとも1つの表面上に配置する工程と、オキサミン酸エステルとアミンが配置された基材の表面同士を、オキサミン酸エステルとアミンが反応して接着剤又はシーラントを形成するのに十分な時間合わせる工程と、を包含する。
任意で、オキサミン酸エステル又はアミンのいずれか又は両方を担体に分散又は溶解させてよい。担体は、適用を助けるのに適した液体溶媒から選択してよく、また、しばしばわずかな高温条件にさらされなくても、短時間で蒸発する。
以下の実施例は、本開示を複製することに関心を有する可能性のある当業者にとって有用である可能性がある追加の詳細及び例示を提供する。
制御された条件下で、アミンとシュウ酸ジエチルの化学量論比を約1:1に維持する反応でオキサミン酸エステルを生成し、オキサミン酸エステルのみが得られた。その代表的な例を以下に示す。
実施例1~5は、ポリシロキサン骨格又はポリエーテル骨格のいずれかを有するいくつかのオキサミン酸エステルの合成を示す。
実施例1:アミン官能性ポリジメチルシロキサンGP-6からのオキサミン酸エステルの合成
メカニカルスターラーと均圧添加漏斗を備えた500mLの三つ口フラスコに、酢酸エチル(100mL)中のシュウ酸ジエチル(7.27g、49mmol)の溶液を入れた。溶液を0℃に冷却し、ジェネシーポリマーズ(ミシガン州バートン)から入手したアミン官能性ポリジメチルシロキサンGP-6(アミンEW1931、96.06g、49mmol)を、均圧漏斗を通して約45分間かけて滴下した。混合物を0℃で2時間撹拌し、冷却浴を取り外し、室温まで温めながらさらに2時間撹拌した。溶媒を減圧下で蒸発させて、構造Aとして示されるオキサミン酸エステルを無色の液体(92g)として得た。
実施例2:アミン官能性シリコーンKF-864からのオキサミン酸エステルの合成
メカニカルスターラーと均圧添加漏斗を備えた500mLの三つ口フラスコに、酢酸エチル(30mL)中のシュウ酸ジエチル(3.64g、24mmol)の溶液を入れた。溶液を0℃に冷却し、シンエツアメリカ(カリフォルニア州ニューアーク)から入手したアミン官能性ポリジメチルシロキサンKF-864((アミンEW3710、92.4g、24mmol)の酢酸エチル(60mL)溶液を、均圧漏斗を通して約1時間かけて滴下した。混合物を0℃で2時間撹拌し、冷却浴を取り外し、室温まで温めながらさらに2時間撹拌した。溶媒を減圧下で蒸発させて、構造Bとして示されるオキサミン酸エステルを無色の液体(90g)として得た。
実施例3:アミン官能性ポリジメチルシロキサンKF-865からのオキサミン酸エステルの合成
メカニカルスターラーと均圧添加漏斗を備えた500mLの三つ口フラスコに、酢酸エチル(60mL)中のシュウ酸ジエチル(2.58g、17.6mmol)の溶液を入れた。溶液を氷水混合物で0℃に冷却し、シンエツアメリカから入手したアミン官能性ポリジメチルシロキサンKF-865(アミンEW5000、88.19g、17.6mmol)の酢酸エチル(20mL)溶液を、均圧漏斗を通して約45分間かけて滴下した。混合物を0℃で2時間撹拌し、冷却浴を取り外し、室温まで温めながらさらに2時間撹拌した。溶媒を減圧下で蒸発させて、構造Cとして示されるオキサミン酸エステルを無色の液体(85.4g)として得た。
実施例4:アミン官能性PPG(ジェファミンT-5000)からのオキサミン酸エステルの合成
メカニカルスターラーと均圧添加漏斗を備えた1Lの三つ口フラスコに、酢酸エチル(120mL)中のシュウ酸ジエチル(17g、116mmol)の溶液を入れた。溶液を氷水混合物で0℃に冷却し、ハンツマン社(テキサス州ウッドランズ)から入手したアミン官能性PPGであるジェファミンT-5000(アミンEW1904、221g、116mmol)の酢酸エチル(100mL)溶液を、均圧漏斗を通して約1時間かけて滴下した。混合物を0℃で2時間撹拌し、冷却浴を取り外し、室温まで温めながらさらに2時間撹拌した。溶媒を減圧下で蒸発させて、構造Dとして示されるオキサミン酸エステルを低粘度液体(231g)として得た。
実施例5:二液型硬化性製剤
下表に示すように、製剤1は、別々の部分にオキサミン酸エステル及びアミン官能性ポリジメチルシロキサン(KF864)を含む二液型硬化性製剤を示す。
下表に示すように、製剤1は、別々の部分にオキサミン酸エステル及びアミン官能性ポリジメチルシロキサン(KF864)を含む二液型硬化性製剤を示す。
部分Aと部分Bを混合すると、製剤1は1時間30分でゲル化することが観察された。ショア00硬度は、室温で5時間静置後、5であることが観察され;室温で18時間静置後、15であることが観察され;室温で24時間静置後、20であることが観察され;室温で4日間静置後、25であることが観察された。得られたゲルは、室温で数日間放置後でも、トルエンにも、3:1のトルエン-IPA混合物にも溶解しなかった。
下表に示すように、製剤2及び3もまた、上記のような二液型構成で製剤化された。
部分Aと部分Bを混合すると、製剤2は30分間でゲル化することが観察された。ショア00硬度は、室温で1時間静置後、5であることが観察され;室温で16時間静置後、10であることが観察され;室温で4日間静置後、10であることが観察された。得られたゲルは、室温で数日間放置後でも、トルエンにも、3:1のトルエン-IPA混合物にも溶解しなかった。不溶性の観察は、一旦反応した製剤1が架橋したことを示している。
同様に、部分Aと部分Bを混合すると、製剤3は1時間でゲル化することが観察された。ショア00硬度は、室温で2時間静置後、5であることが観察され;室温で16時間静置後、12であることが観察され;室温で24時間静置後、18であることが観察され;室温で4日間静置後も28であることが観察された。得られたゲルは、室温で数日間放置後でも、トルエンにも、3:1のトルエン-IPA混合物にも溶解しなかった。不溶性の観察は、一旦反応した製剤1が架橋したことを示している。
製剤4は、構成成分(DMS-V22ビニル末端PDMS及びチオール官能性PDMS)を使用して、紫外線への曝露時のチオール-エン反応と、オキサミン酸エステルとアミンとの反応を引き起こす。
水銀蒸気ランプから放出された紫外線にさらされた後の製剤4のショア00硬度は、約15であることが観察された。ショア00硬度は、時間とともに増加し続けることが観察された。例えば、UV硬化後、ショア00硬度は、室温で90分間静置後、20であり、24時間静置後、28であり、4日静置後、36であった。これは、UV光源を取り除いても、室温でのオキサミン酸エステル-アミンによる硬化反応が続くことを示している。
また、同じ製剤を紫外線にさらさなかった結果、UV開始チオール-エン反応は発生しなかった。製剤は、室温で約4時間静置後、ゲルを形成することが観察された。
以下に示すように、UV硬化にはチオール-エン反応を使用し、影硬化(shadow cure)にはオキサミン酸エステル-アミン反応を使用して、製剤5を調製した。
前の場合のように、時間の経過とともにショア硬度が徐々に増加するのは、オキサミン酸エステル-アミン反応に基づく影硬化によるものである。
紫外線にさらされた後の製剤5のショア00硬度は、約6であることが観察された。ショア00硬度は、時間とともに増加し続けることが観察された。例えば、UV硬化後、ショア00硬度は、室温で4時間静置後、15であり、24時間静置後、25であり、4日静置後、36であった。また、同じ製剤を紫外線にさらさなかった結果、UV開始チオール-エン反応は発生しなかった。製剤は、室温で約4時間静置後、ゲルを形成することが観察された。
一液型系製剤としての製剤5の光学的エージングを以下の表に示す。
二液型系としての製剤5の光学的エージングを以下の表に示す。
製剤5の光学的エージング特性は、一液型又は二液型であるかにかかわらず、同様であった。ショア硬度測定値も同様であることが観察された。
Claims (23)
- (a)構造I:
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3は、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20である)
で表されるオキサミン酸エステルと、
(b)構造II:
R5は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
L2は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
n2は2~20である)
で表されるアミンと、
を含む、硬化性組成物。 - 構造I:
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3は、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20である)
で表されるオキサミン酸エステルを含む部分Aと、
構造II:
R5は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
L2は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
n2は2~20である)
で表されるアミンを含む部分Bと、
を含む、二液型硬化性組成物。 - L1が、直鎖又は分岐アルキレン、シクロアルキレン、ビシクロアルキレン、直鎖又は分岐アルケニレン、アリーレン、アラルキレン、ビフェニレン、ビスフェニレン、ポリオキシアルキレン、ポリオキシアルケニレン及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項2に記載の二液型硬化性組成物。
- L1が、アルキレン、シクロアルキレン及びポリエーテルから成る群から選択される、請求項2に記載の二液型硬化性組成物。
- L2が、直鎖又は分岐アルキレン、シクロアルキレン、ビシクロアルキレン、直鎖又は分岐アルケニレン、アリーレン、アラルキレン、ビフェニレン、ビスフェニレン、ポリオキシアルキレン、ポリオキシアルケニレン及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項2に記載の二液型硬化性組成物。
- L2が、アルキレン、シクロアルキレン及びポリエーテルから成る群から選択される、請求項5に記載の二液型硬化性組成物。
- R1がポリジメチルシロキサンである、請求項2に記載の二液型硬化性組成物。
- R1がポリエーテルである、請求項2に記載の二液型硬化性組成物。
- R3がエチルである、請求項2に記載の二液型硬化性組成物。
- L1がプロピレンである、請求項2に記載の二液型硬化性組成物。
- 部分A及び部分Bが、組成物が使用されるまで互いに分離された状態に保たれる、請求項2に記載の二液型硬化性組成物。
- 部分Bのアミンがジアミン又はポリアミンである、請求項2に記載の二液型硬化性組成物。
- 部分A又は部分Bの少なくとも1つにアミノ官能性シランをさらに含む、請求項2に記載の二液型硬化性組成物。
- 前記組成物が湿気硬化性である、請求項13に記載の二液型硬化性組成物。
- 2つのチャンバーを含む容器であって、一方のチャンバーは二液型硬化性組成物の部分Aを封入し、他方のチャンバーは二液型硬化性組成物の部分Bを封入し、前記容器は、保管中は2つのチャンバーの内容物を別々に保つように構成されているが、室温硬化性組成物の使用時には2つの部分を混合できるように構成されており、前記二液型硬化性組成物が請求項2に記載の二液型硬化性組成物である、容器。
- UV硬化成分及び光開始剤をさらに含む、請求項2に記載の二液型硬化性組成物。
- UV硬化成分が、構造III~V:
P1及びP2は、それぞれ独立して、H、並びにヒドロキシル基を有する化合物及びイソシアネート基と(メタ)アクリレート基の両方を有する化合物との反応から誘導される重合性基から成る群から選択され、ただし、P1及びP2の1つだけがHであることができ、
n及びmはそれぞれ独立して1~10,000である)
L3は、共有結合、1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、それらの各々は、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子の1つ又は複数によって任意に中断されてよく、
R7はH又はメチルであり、
n3は1~20である)
又は
n4及びn5はそれぞれ独立して2~20である)
で表される化合物の少なくとも1つを含む、請求項16に記載の二液型硬化性組成物。 - アミノ官能性シランをさらに含む、請求項16に記載の二液型硬化性組成物。
- L1がポリマー又はプレポリマーのR1の末端に結合しない、請求項2に記載の二液型硬化性組成物。
- 構造I:
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3は、アルキル、フルオロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20であり、
ただし、L1はポリマー又はプレポリマーのR1の末端に結合しない)
で表される化合物。 - 構造Iで表されるオキサミン酸エステルを、少なくとも1つの基材の少なくとも1つの表面上に配置する工程と、
L1は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
R2は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
R3は、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
n1は2~20である)、
任意でオキサミン酸エステルは担体に分散又は溶解される、
構造IIで表されるアミンを、少なくとも1つの基材の少なくとも1つの表面上に配置する工程と、
R5は、H、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及び複素環から成る群から選択され、
L2は、(1)共有結合、(2)1~100個の炭素原子を有するヒドロカルビレンセグメント、及び(3)1~100個の炭素原子を有するヘテロカルビレンセグメントから成る群から選択され、後者の2つは任意に1つ又は複数の窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で中断されていてよく、
n2は2~20である)
任意でオキサミン酸エステルは担体に分散又は溶解される、
オキサミン酸エステルとアミンが配置された基材の表面同士を、オキサミン酸エステルとアミンが反応して接着剤又はシーラントを形成するのに十分な時間合わせる工程と、
を含む、2つ以上の表面を接合する方法:
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