JP2023534284A - 感湿性の低減された水分硬化性シリル化ポリマー樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

本願においては、シリル化ポリウレタン組成物、シリル化ポリウレタンポリマーを調製するためのプロセス、およびそれにより作成されたシリル化ポリウレタンを含有する接着剤、シーラント、またはコーティングが提供される。

Description

関連出願に対するクロスリファレンス
この出願は2020年7月17日に出願された米国特許出願第16/931,796号の優先権を主張し、その全内容はこの参照によって本願に取り入れられる。
本発明はイットリウム含有触媒を使用して調製されたシリル化ポリウレタン組成物に関し、これは湿気に対する低減された感応性と、増大された貯蔵安定性を示す。このシリル化ポリウレタン組成物は、コーティング、接着剤およびシーラントを製造するのに使用することができ、これらは構築および建築の用途、並びに他の用途に使用可能である。
シリル化ポリマーは周知であり、一般には水分硬化性の配合物を作成するために使用されている。シリル化ポリマーの調製のための、数多くの方法が公知である。1つの方法は、イソシアネート反応性の末端基を含むポリマーと、イソシアネートシランとの反応を包含している。別の方法は、イソシアネート末端基を含むポリマーと、アミノシランまたはメルカプトシランとの反応を包含している。これらの反応は典型的には、ウレタン形成触媒、すなわち活性水素を含有する化合物とのイソシアネートの反応を促進する触媒を使用して行われる。
既知のウレタン形成触媒には、例えばジアルキルスズ化合物、ビスマスおよび亜鉛の金属錯体(キレートおよびカルボキシレート)、および三級アミン化合物が含まれる。
シラン架橋性のポリウレタンポリマーを調製するための多くの既知のウレタン形成触媒の欠点は、それらのポリマーは湿気を排除した条件の下で取り扱う必要があり、そうでない場合にはそれらのポリマーの粘度が増大したりゲルを形成したりする可能性があり、それによってポリマーが不安定になるということである。工業的な環境においては、湿気を排除するための複雑な手順を使用しなければならず、かくしてこれらのポリマーの製造および使用のためのコストが追加される。
さらに、多くのスズ含有化合物は毒性があり、そのため使用が制限されており、将来的には禁止されてしまう可能性もある。
したがって本発明の課題は、非スズ系のウレタン形成触媒を使用し、湿気に対する感応性が低減された、シリル化ポリウレタンポリマーの調製のためのプロセスを提供することである。
この発明はイットリウム含有触媒を用いることによって上記の欠点を克服するものであり、その結果として、非イットリウム含有触媒を使用して調製された同様のシリル化ポリウレタンポリマーと比較して、湿気に対する低減された感応性および増大された貯蔵安定性を有するシリル化ポリウレタンポリマーが得られる。
1つの形態において、本発明は式(I)のポリマー:
式中Pはポリマー、Xはウレタン、尿素またはチオ尿素、Rは12までの炭素原子の、任意選択的に1つまたはより多くのヘテロ原子を含む2価のアルキレン基、Rはそれぞれ同一のまたは異なる8までの炭素原子のアルキル基またはアリール基、Rはそれぞれ同一のまたは異なる6までの炭素原子のアルキル基、wは1に等しいかより大きく、そしてaは0、1または2であり;および
イットリウム含有触媒を含む、シリル化ポリウレタン組成物に関する。
やはり本願において提供されるのは、シリル化ポリウレタンポリマー(i)の調製をポリオール(ii)および/またはヒドロキシル基末端ポリウレタンプレポリマー(iii)とイソシアネートシランシリル化剤(iv)との反応から、またはポリイソシアネート(v)および/またはイソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマー(vi)と活性水素含有シリル化剤(vii)との反応から行うプロセスであり、このプロセスは:ヒドロキシル基末端ポリウレタンプレポリマー(iii)、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマー(vi)および/またはシリル化ポリウレタンポリマー(i)の調製のために少なくとも1つのイットリウム含有触媒(viii)を用いることを含んでいる。
図1は、25℃において50%の相対湿度に経時的に曝露した後のシリル化ポリマーの粘度のグラフである。
イットリウム含有触媒を用いることにより、得られるシリル化ポリウレタンポリマーは予想外にも、非イットリウム含有触媒を使用して調製された同じシリル化ポリウレタンポリマーと比較して、湿気に対する低減された感応性と、増大された貯蔵安定性を示すことが見出された。シリル化ポリウレタンは、従来のスズ触媒またはビスマス触媒を使用せずに作成可能である。シリル化ポリウレタンは、コーティング、接着剤、シーラント、および本願に記載する他の用例を作成するために使用することができる。
実施例、または特に記載した場合以外において、明細書および特許請求の範囲において記載した材料の量、反応条件、時間の長さ、材料の定量した特性、およびその他を表すすべての数値は、その表現に「約」という用語が使用されていると否とを問わず、すべての場合において「約」という用語によって修飾されているものとして理解される。
本願に記載するすべての数値範囲は、その範囲内のすべての部分的範囲、およびそうした範囲および部分範囲の種々の端点の任意の組み合わせを、それが実施例または明細書の任意の部分に記載されていようと否とを問わず、含むものであることが理解されよう。
また本願において、明細書の実施例の項において詳述され、任意の特定の属または種によって記載された本願の発明の任意の成分は、1つの実施形態においてその成分に関して明細書の他の部分に記載された範囲の任意の端点のそれぞれの代替的な定義を規定するために使用可能であり、よって1つの非限定的な実施形態においては、他の部分に記載されたそうした範囲の端点を置き換えるために使用可能であることが理解されよう。
さらに、構造的、組成的、および/または機能的に関連する化合物、材料または物質の群に属するものとして明示的または黙示的に明細書に開示されおよび/または特許請求の範囲に記載された、任意の化合物、材料または物質は、その群の個別の項目およびそれらのすべての組み合わせを含んでいることが理解されよう。
本開示にしたがって最初に接触され、現場で形成され、ブレンドされ、または1つまたはより多くの他の物質、成分、または原料と混合される直前に存在する物質、成分、または原料に対する参照が行われる。反応生成物、得られた混合物、またはその他として識別される物質、成分、または原料は、接触、現場形成、ブレンド、または混合操作が当業者(例えば、化学者)の常識および技術を適用して本開示にしたがって行われたならば、その過程における化学反応または変化を通じて、独自性、特性、または特徴を獲得してよい。化学反応物または出発材料の化学生成物または最終材料への変化は、連続的に進展する過程であり、それが生ずる速度とは独立している。したがって、そうした変化過程が進行するにつれて、出発材料と最終材料の混合状態があってよく、また中間種があってよいが、中間種はその動的寿命に応じて、当業者に知られた現在の分析技術での検出が容易または困難な場合がある。
本願の明細書または特許請求の範囲において化学名または式によって参照される反応成分および成分は、単数または複数のいずれで参照されようと、化学名または化学種によって参照される別の物質(例えば、別の反応成分または溶媒)と接触する前に存在するものとして識別されてよい。得られる混合物、溶液、または反応媒体において生ずる、予備的および/または遷移的な化学変化、変性、または反応は、存在する場合には、中間種、マスターバッチ、およびその他として識別されてよく、また反応生成物または最終材料の有用性とは違う有用性を有していてよい。特定の反応成分および/または成分をこの開示にしたがって必要とされる条件下に一緒に合わせることから、他の後続する変化、変性、または反応が得られてよい。そうした他の後続する変化、変性、または反応において、一緒に合わせられる反応成分、原料、または成分は、反応生成物または最終材料を識別し、または示すものであってよい。
本発明によれば、シリル化ポリウレタン組成物は水分硬化性シリル化ポリウレタン樹脂を形成するための成分の反応生成物を含み、これは硬化されると硬化樹脂、すなわち、加水分解され続いて架橋された、シリル化ポリウレタン樹脂をもたらす。
本願の1つの実施形態において、本発明において用いられるシリル化ポリウレタン組成物は一般に、そのための反応形成成分を、本願において述べるように、イットリウム含有触媒で反応させることによって得られる。イットリウム含有触媒の存在下での、シリル化ポリウレタン組成物の形成における成分の反応は、シリル化ポリウレタンを形成するための幾つかの反応経路の1つまたはより多くを包含していてよい。
ある実施形態において、シリル化ポリウレタン組成物は、(a)イットリウム含有触媒の存在下における、任意選択的には限定するものではないが亜鉛、チタン、ジルコニウムおよびその他のような1つまたはより多くの他のポリウレタン形成触媒との組み合わせの存在下における、ポリウレタンプレポリマーとシリル化剤の反応性生物を含んでいる。シリル化剤の性質は、ポリウレタンプレポリマーの末端に、すなわちプレポリマーがヒドロキシル基末端であるかイソシアネート基末端であるかに依存する。プレポリマーがヒドロキシル基末端である場合には、シリル化剤はイソシアネート基含有シリル化剤である。プレポリマーがイソシアネート基末端である場合には、シリル化剤はメルカプタン、1級および2級アミン、好ましくは後者、その他のような活性水素部分を有し、シリルヒドリド含有シリル化剤であることができる。
代替的に、別の実施形態においてシリル化ポリウレタン組成物は、(b)イットリウム含有触媒の存在下における、任意選択的には限定するものではないが亜鉛、チタン、ジルコニウムおよびその他のような1つまたはより多くの他のポリウレタン形成触媒との組み合わせの存在下における、ポリオールとイソシアネートシランの反応性生物を含んでいる。
さらにまた、なお別の実施形態においてシリル化ポリウレタン組成物は、(c)イットリウム含有触媒の存在下における、任意選択的には限定するものではないが亜鉛、チタン、ジルコニウムおよびその他のような1つまたはより多くの他のポリウレタン形成触媒との組み合わせの存在下における、ポリイソシアネートと、本願に記載したような活性水素含有シランとの反応生成物を含んでいる。
本願でポリウレタンプレポリマーを調製するにおいて、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーは1つまたはより多くのポリオール、有利にはジオールを、1つまたはより多くのポリイソシアネート、有利にはジイソシアネートと、得られるプレポリマーがイソシアネート基で終端するような比率で反応させることによって得られてよい。ジオールをジイソシアネートと反応させる場合には、モル過剰のジイソシアネートが用いられる。ある実施形態において、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーの調製は、本願に記載するイットリウム含有触媒の存在下に行われる。
イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーの調製に利用可能なポリオールの中には、ポリエーテルポリオール、ヒドロキシル基末端ポリカプロラクトンのようなポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールとε-カプロラクトンの反応から得られるもののようなポリエーテルエステルポリオール、ヒドロキシル基末端ポリカプロラクトンとエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドのような1つまたはより多くのアルキレンオキシドとの反応から得られるもののようなポリエステルエーテルポリオール、ヒドロキシル基末端ポリブタジエン、およびその他が含まれる。
具体的な適切なポリオールには、限定するものではないが、ポリエーテルジオール、特にポリ(オキシエチレン)ジオール、ポリ(オキシプロピレン)ジオールおよびポリ(オキシエチレン-オキシプロピレン)ジオール、ポリオキシアルキレントリオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリアセタール、ポリヒドロキシポリアクリレート、ポリヒドロキシポリエステルアミドおよびポリヒドロキシポリチオエーテル、ポリカプロラクトンジオールおよびトリオール、およびその他が含まれる。本発明の1つの実施形態において、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーの生成に使用されるポリオールは、約500から約25,000の分子量のポリ(オキシエチレン)ジオールである。本発明の別の実施形態において、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーの生成に使用されるポリオールは、約1,000から約20,000の分子量のポリ(オキシプロピレン)ジオールである。種々の構造、分子量、および/または官能性のポリオールの混合物もまた使用可能である。本願で使用するところでは、分子量はゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析によって測定される。
ポリエーテルポリオールは約8までの官能性を有することができるが、しかし有利には約2から約4の官能性を有し、そしてより有利には、約2の官能性を有する(すなわち、ジオール)。特に適切であるのは、当業者に知られているような複合金属シアン化物(DMC)触媒、アルカリ金属水酸化物触媒、またはアルカリ金属アルコキシド触媒の存在下で調製されたポリエーテルポリオールである。DMC触媒の存在下において生成されたポリエーテルポリオールは、高い分子量および低レベルの不飽和度を有する傾向があり、理論に拘束されることを望むものではないが、これらの性質は、本発明のシリル化ポリウレタン組成物の改良された性質の原因となっていると考えられる。ポリエーテルポリオールは好ましくは約1,000から約25,000、より好ましくは約2,000から約20,000、そしてさらにより好ましくはDMC触媒を用いて作成されたポリオールの場合に、約4,000から約18,000の数平均分子量を有する。ポリエーテルポリオールは好ましくは、ポリオール1グラム当たり約0.04ミリ当量を超えない末端基不飽和レベルを有する。より好ましくは、ポリエーテルポリオールはポリオール1グラム当たり約0.02ミリ当量を超えない末端基不飽和レベルを有する。イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーを作成するのに適切な、商業的に入手可能なジオールの例には、限定するものではないが、コベストロ社から入手可能なAcclaim(登録商標)ポリオール:Acclaim(登録商標)ポリオール8200N(数平均分子量は~8,000)、Acclaim(登録商標)ポリオール4200N(数平均分子量は~4,000)、Acclaim(登録商標)ポリオール18200N(数平均分子量は~18,000)、およびAcclaim(登録商標)ポリオール12200N(数平均分子量は~12,000)が含まれる。
数多くのポリイソシアネートの任意のもの、有利にはジイソシアネートおよびその混合物を使用して、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーをもたらすことができる。1つの実施形態において、ポリイソシアネートは、ジフェニルメタンジイソシアネート(「MDI」)、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート(「PMDI」)、パラフェニレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、液体カルボジイミド変性MDIおよびその誘導体、イソホロンジイソシアネート(「IPDI」)、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、トルエンジイソシアネート(「TDI」)、特に2,6-TDIイソマー、並びに技術的に十分に確立された種々の他の脂肪族および芳香族ポリイソシアネート、およびこれらの組み合わせであることができる。
反応(a)のイソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーとの反応のためのシリル化反応成分、または反応(c)のポリイソシアネートとの反応のためのシリル化反応成分は、いずれも本願で記載するところにおいて、イソシアネートと反応性の官能性および少なくとも1つの容易に加水分解可能で次いで架橋可能な基、例えばアルコキシ基を含んでいなければならない。特に有用なシリル化反応成分は活性水素含有シラン、例えばアミノシラン、特に次の一般式のものであり:
式中Rは水素、12までの炭素原子の、任意選択的に1つまたはより多くのヘテロ原子を含むアルキル基またはシクロアルキル基、または8までの炭素原子のアリール基、Rは12までの炭素原子の、任意選択的に1つまたはより多くのヘテロ原子を含む2価のアルキレン基、Rはそれぞれ同一のまたは異なる8までの炭素原子のアルキル基またはアリール基、Rはそれぞれ同一のまたは異なる6までの炭素原子のアルキル基、そしてxは0、1または2である。1つの実施形態において、Rは水素またはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、シクロヘキシル基またはフェニル基、Rは1から4の炭素原子を有し、Rはそれぞれ同一のまたは異なるメチル基、エチル基、プロピル基またはイソプロピル基であり、xは0である。
本願において使用される具体的なアミノシランには、限定するものではないが、例えばアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノブチルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル-3-アミノプロピル)トリエトキシシラン、アミノウンデシルトリメトキシシラン、およびアミノプロピルメチルジエトキシシランが含まれる。他の適切なアミノシランには、限定するものではないが、フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、n-ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、t-ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジブチルマレエートアミノプロピルトリメトキシシラン、ジブチルマレエート置換4-アミノ-3,3-ジメチルブチルトリメトキシシラン、N-メチル-3-アミノ-2-メチルプロピルトリメトキシシラン、N-エチル-3-アミノ-2-メチルプロピルトリメトキシシラン、N-エチル-3-アミノ-2-メチルプロピルジエトキシシラン、N-エチル-3-アミノ-2-メチルプロピルトリエトキシシラン、N-エチル-3-アミノ-2-メチルプロピルメチルジメトキシシラン、N-ブチル-3-アミノ-2-メチルプロピルトリメトキシシラン、3-(N-メチル-3-アミノ-1-メチル-1-エトキシ)プロピルトリメトキシシラン、N-エチル-4-アミノ-3,3-ジメチルブチルジメトキシメチルシラン、およびN-エチル-4-アミノ-3,3-ジメチルブチルトリメトキシシランが含まれる。
1つの実施形態において、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーは式(I)のものであることができ:

ここで式(I)はポリイソシアネートとポリオールおよび/またはポリアミンとの反応から調製されるポリイソシアネート、またはより大きなポリイソシアネートであり、そしてPは任意選択的にO、NまたはSといった少なくとも1つのヘテロ原子を含むことのできる6から10,000の炭素原子の有機部分であり、wは1以上、好ましくは1から4である。
シリル化ポリウレタンポリマーは、当業者に知られているように、上記のイソシアネート基末端ポリウレタン(I)とアミノシランまたはメルカプトシランとの反応によって調製することができる。シリル化ポリウレタンポリマーは好ましくは、次の一般式(IA)のものであることができる:
式中Pはポリイソシアネートおよび/またはポリオールから誘導されたポリマーであり、そして好ましくは6から10,000の炭素原子の、任意選択的にO、NまたはSのような少なくとも1つのヘテロ原子を含むことができる有機部分であり、ZはSまたはN-Rであり、Rは水素、1から8の炭素原子のアルキル基、または5から8の炭素原子のシクロアルキル基のような、任意選択的に1つまたはより多くのヘテロ原子を含む12までの炭素原子のアルキル基またはシクロアルキル基、または8までの炭素原子のアリール基であり、Rは好ましくは1から12の炭素原子の、より好ましくは2から8の炭素原子の、任意選択的に1つまたはより多くのヘテロ原子を含む12までの炭素原子の2価のアルキレン基であり、Rは1から8の炭素原子のアルキル基、または5から8の炭素原子の任意のアリール基のような、それぞれ同一のまたは異なる8までの炭素原子のアルキル基またはアリール基、Rはそれぞれ同一のまたは異なる6までの炭素原子の、好ましくは1から4の炭素原子のアルキル基、wは1に等しいかより大きく、aは0、1または2、そしてwは1に等しいかより大きく、そしてwは4までであることができる。
本願の1つの実施形態において、ヒドロキシル基末端ポリウレタンプレポリマーは、実質的に同じ材料、すなわちポリオール、ポリイソシアネートおよびイットリウム含有触媒(任意選択的に1つまたはより多くの他のポリウレタン形成触媒と組み合わせて)を用いて、イソシアネート基末端プレポリマーの調製について上述したところと実質的に同じ仕方で得ることができるが、主たる相違は、ポリオールとポリイソシアネートの比率が、得られるプレポリマーにおいて末端がヒドロキシル基になるようにされる点である。かくして例えば、ジオールとジイソシアネートである場合に、前者がモル過剰で使用され、それによってヒドロキシル基末端ポリウレタンプレポリマーが得られる。
1つの実施形態において、ヒドロキシル基末端ポリウレタンプレポリマーは式(II)のポリオールから生成することができる:
式中Pは、任意選択的にO、NまたはSのような少なくとも1つのヘテロ原子を含むことができる2価のアルキル基、アルケニル基、またはアリール基のような、1から10,000の炭素原子の有機部分であり、そしてwは1以上、好ましくは1から4である。
シリル化ポリウレタンポリマーは、上記のポリオールをイソシアネートシランと、当業者に知られているように反応させることによって調製することができる。シリル化ポリウレタンポリマーの1つの実施形態は一般式(IIA)のものであり:
式中Pはポリイソシアネートおよび/またはポリオールから誘導されるポリマー、Rは12までの炭素原子の、好ましくは1から12の炭素原子の、より好ましくは2から8の炭素原子の、任意選択的に1つまたはより多くのヘテロ原子を含む2価のアルキレン基、Rは1から8の炭素原子のアルキル基または5から8の炭素原子の任意のアリール基のような、それぞれ同一のまたは異なる8までの炭素原子のアルキル基またはアリール基、Rはそれぞれ同一のまたは異なる6までの炭素原子の、好ましくは1から4の炭素原子のアルキル基、wは1に等しいかより大きい。
反応(a)においてヒドロキシル基末端ポリウレタンプレポリマーに有用なシリル化反応成分、および反応(b)においてポリオールに有用なシリル化反応成分は、イソシアネート末端を含み、また容易に加水分解可能な官能性、例えば1から3のアルコキシ基を含むものである。適切なシリル化反応成分は、一般式(III)のイソシアネートシランであり:
式中Rは12までの炭素原子の、任意選択的に1つまたはより多くのヘテロ原子を含むアルキレン基、Rはそれぞれ同一のまたは異なる8までの炭素原子のアルキル基またはアリール基、Rはそれぞれ同一のまたは異なる6までの炭素原子のアルキル基、そしてaは0、1または2である。1つの実施形態において、Rは1から4の炭素原子を有し、Rはそれぞれ同一のまたは異なるメチル基、エチル基、プロピル基、またはイソプロピル基、そしてaは0である。
上記したヒドロキシル基末端ポリウレタンプレポリマーまたはポリオールと反応して本願のシリル化ポリウレタンをもたらすために本願で使用可能な具体的なイソシアネートシランには、限定するものではないが、イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、イソシアネートイソプロピルトリメトキシシラン、イソシアネート-n-ブチルトリメトキシシラン、イソシアネート-t-ブチルトリメトキシシラン、イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、イソシアネートイソプロピルトリエトキシシラン、イソシアネート-n-ブチルトリエトキシシラン、イソシアネート-t-ブチルトリエトキシシラン、イソシアネートメチルトリエトキシシラン、イソシアネートメチルトリメトキシシラン、イソシアネートメチルメチルジメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、イソシアネートメチルメチルジエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルメチルジエトキシシランおよびその他が含まれる。
さらに別の実施形態において、イソシアネートシランを直接にポリオールと反応させることから得られるシリル化ポリウレタンは、最初にポリウレタンプレポリマーを形成することなしにイソシアネートシランと直接に反応する1つまたはより多くのポリオール、有利にはジオールから得ることができる。
これらの材料、すなわちシリル化ポリウレタンを生成するためのこの手法に有用なポリオールおよびシラン(例えば、加水分解官能性とイソシアネート官能性の両者を有するもの)は、上述したところである。よって適切なポリオールには、約4,000から約20,000の分子量を有するヒドロキシ基末端ポリオールが含まれる。しかしながら、所望とする用途に基づいて、種々の構造、分子量および/または官能性のポリオールの混合物もまた使用することができる。以上のポリオールと反応してシリル化ポリウレタンをもたらすために使用される適切なイソシアネートシランは上述の通りである。
シリル化ポリウレタンポリマー(i)は、反応(a)、(b)、および/または(c)について上述したのと同じ材料を使用して作成される。本願のシリル化ポリウレタンポリマーを調製するプロセスについて用いられるポリオール(ii)、ヒドロキシル基末端ポリウレタンプレポリマー(iii)、イソシアネートシリル化剤(iv)、ポリイソシアネート(v)、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマー(vi)、活性水素含有シリル化剤(vii)、およびイットリウム含有触媒(viii)は、シリル化ポリウレタン形成組成物の内容について本願に記載した材料と同じであることができる。
ポリウレタンプレポリマーの合成およびその後のシリル化反応(a)、並びにポリオールとイソシアネートシラン(b)の直接反応またはポリイソシアネートと活性水素含有シラン(c)の直接反応は、無水条件下で、好ましくは窒素ブランケットのような不活性雰囲気で行われて、アルコキシシラン基の早過ぎる加水分解が防止され、そしてイットリウム含有触媒の存在下に、また任意選択的にはさらに上述した他の代替的なポリウレタン形成触媒の1つの存在下に行われる。反応工程のおのおのについての典型的な温度範囲は、0℃から150℃、そしてより好ましくは60℃と90℃の間である。典型的には、シリル化ポリウレタンの合成のための合計反応時間は4から8時間の間である。
合成は、標準的な滴定法(ASTM2572-87)または赤外線分析を使用してモニターされる。ウレタンプレポリマーのシリル化は、残存-NCO含量がいずれかの技法によって検出されなかった場合に完了と見なされる。
本願に記載の反応(a)-(c)の1つまたはより多くにおいて用いられるイットリウム含有触媒は、イットリウム塩、イットリウム塩水和物、イットリウム錯体、イットリウムアルコキシド、有機イットリウム化合物、無機イットリウム化合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択することができる。好ましくはイットリウム含有触媒は、ハロゲン化イットリウム、硝酸イットリウム、硫酸イットリウム、トリフルオロメタンスルホン酸イットリウム、酢酸イットリウム、トリフルオロ酢酸イットリウム、マロン酸イットリウム、イットリウムのオクチル酸(2-エチルヘキサン酸)塩、ナフテン酸イットリウム、イットリウムのバーサチック酸塩、ネオデカン酸イットリウム、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるイットリウム塩である。別の実施形態において、イットリウム含有触媒は、イットリウムトリメトキシド、イットリウムトリエトキシド、イットリウムトリイソプロポキシド、イットリウムイソプロポキシドオキシド、イットリウムトリブトキシド、イットリウムトリフェノキシド、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるイットリウムアルコキシドである。
1つの実施形態において、イットリウム含有触媒は一般式(IV)を有し:
式中、R、RおよびRはそれぞれ水素または1-12の炭素原子、好ましくは1から約6の炭素原子を有する置換基を示し;nは2または3;Oは酸素原子を示し;そしてYはイットリウム原子を示す。好ましくは、R、RおよびRはそれぞれ独立して、水素、メチル基、エチル基、ビニル基、n-プロピル基、イソプロピル基、1-プロペニル基、アリル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、1,1-ジメチルプロピル基、1,2-ジメチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、トリル基、フェネチル基およびトリフルオロメチル基から選択される。
イットリウム含有触媒は、イットリウムトリス(アセチルアセトネート)、イットリウムトリス(ヘキサンジオネート)、イットリウムトリス(ヘプタンジオネート)、イットリウムトリス(ジメチルヘプタンジオネート)、イットリウムトリス(テトラメチルヘプタンジオネート)、イットリウムトリス(ヘキサフルオロアセチルアセトネート)、イットリウムトリス(トリフルオロアセチルアセトネート)、イットリウムトリス(アセトアセテート)、イットリウムトリス(エチルアセトアセテート)、シクロペンタジエニルイットリウムジクロリド、トリス(メチルシクロペンタジエニル)イットリウム、ジシクロペンタジエニルイットリウムクロリド、トリス(シクロペンタジエニル)イットリウム、トリス(ブチルシクロペンタジエニル)イットリウム;トリス[N,N-ビス(トリメチルシリル)アミド]イットリウム、イットリウムカーボネート、イットリウムハイドロジェンカーボネート、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される有機イットリウム化合物であることができる。
イットリウム含有触媒は、イットリウム塩のピリジン錯体、イットリウム塩のピコリン錯体、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される有機塩基錯体;イットリウム塩のアルコール錯体;酸化イットリウム、3酸化2イットリウム、硫化イットリウム、3硫化2イットリウム、硝酸イットリウム、硝酸イットリウム6水和物、イットリウムバリウム銅酸化物、水酸化イットリウム、イットリウムアルミニウムガーネット、イットリウムアルミニウムシリケート、リン化イットリウム、硫酸イットリウム、トリポリリン酸イットリウム、イットリウム鉄ガーネット、2クロム酸イットリウム、クロム酸イットリウム、過マンガン酸イットリウム、過酸化イットリウム、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される無機イットリウム触媒その他であることができる。
本願に記載の反応(a)-(c)に記載された種々の化合物の量は、種々のパラメータ、製造することが望まれる物品または材料、及び物理的パラメータや処理パラメータに応じて大きく変化しうる。1つの実施形態において、シリル化ポリウレタンを形成するための反応成分は、本願に記載のシリル化ポリウレタン組成物を作成するために使用される反応成分の1から約99重量パーセント、好ましくは約10から約75重量パーセント、そして最も好ましくは約20~80重量パーセントの量で存在することができる。
イットリウム含有触媒の量は、約10から約5000重量百万分率、好ましくは約20から約200重量百万分率であることができる。上述した代替的な触媒(単数または複数)の量もまた、同様の量で使用することができる。
上述したように、本願におけるイットリウム含有触媒の有利な使用は、非イットリウム含有触媒を使用して調製された同様のシリル化ポリウレタンポリマーと比較して、湿気に対する低減された感応性および増大された貯蔵安定性を有するシリル化ポリウレタンをもたらす。湿気に対する低減された感応性は、シリル化ポリウレタンを湿気に曝露し、経時的な粘度の変化を測定することによって測定可能である。1つの実施形態においてシリル化ポリウレタンは、例えば、約12時間から約12日間、好ましくは約12時間から約15日間、より好ましくは約12時間から約30日間の期間にわたり、形成後の当初粘度の5%の範囲内の、ほぼ同じ粘度を有する。こうした粘度の測定は、25℃においてほぼ50%の相対湿度の雰囲気において行うことができる。
反応(a)、(b)および(c)の1つまたはより多くを行うことによって形成されるシリル化ポリウレタン材料は、湿気の存在下、例えば、大気中の湿分またはそれに対して水溶液を添加した、湿気の存在下において硬化させることができ、ASTM D412により求めた引張強度が約20psiから約1500psiおよび好ましくは約50psiから約1000psi;ASTM D412により求めた100%伸長時のモジュラスが約10psiから約1200psi、好ましくは約20psiから約800psi;ASTM D412により求めた破断時伸びが約15%から約800%、好ましくは約40%から約500%;そしてASTM C661により求めた硬度が約5ショアAから約100ショアA、好ましくは約10ショアAから約90ショアAを有する、硬化した樹脂材料が形成される。
本願に記載のシリル化ポリウレタン組成物はまた、例えば、シラン水分捕捉剤、可塑剤、接着促進剤、有機溶媒、触媒および添加剤といった架橋性材料に有用な構成要素を含んでいてよく、これらはすべて、本願のシリル化ポリウレタンを作成するための反応成分(a)、(b)および(c)について記載された成分とは異なっている。
組成物に任意選択的に使用される可塑剤は、任意の有用な可塑剤であってよい。可塑剤の例は高沸点炭化水素、例えば液体パラフィン、ジアルキルベンゼン、ジアルキルナフタレンまたはナフテン単位およびパラフィン単位からなる鉱油、ポリグリコール、特に任意選択的に置換されていてよいポリオキシプロピレングリコール、フタル酸エステル、クエン酸エステルまたはジカルボン酸のジエステル、液体ポリエステル、ポリアクリレートまたはポリメタクリレートおよびアルカンスルホン酸エステルといった高沸点エステルである。
組成物が可塑剤を含む場合に、その量は好ましくは、いずれの場合も構成要素の100重量部に基づいて、約1から約300重量部、より好ましくは10から200重量部、そして特に約20から約100重量部である。組成物は好ましくは、可塑剤を含有する。
1つの実施形態において、シリル化ポリウレタン組成物は任意選択的に、例えば12nm未満の、好ましくは7nm未満の粒径を有する表面処理したヒュームドシリカのようなレオロジー添加剤を含むことができる。そうした表面処理したヒュームドシリカの幾つかは、エボニック社のAerosil R974、R9200、R8200、R805、R104、R812および812S、およびR106のようなものである。キャボット社のCAB-O-SIL ULTRABOND。こうしたレオロジー添加剤の量は、約4%から約40%までの範囲にわたることができ、また必要とされる特性に依存している。
任意選択的な接着促進剤は、任意の有用な接着促進剤であってよく、例えば有機化合物、エポキシ、グリシドキシプロピル、アミノ、アミド、メルカプト、カルボキシル、アンヒドリドまたはメタクリロイルオキシプロピルラジカルを有するもののような官能基を有するシランおよびオルガノポリシロキサン、イソシアヌレートおよびテトラアルコキシシラン、並びに任意選択的にアルコキシ基を有していてよいT基またはQ基を含むシロキサンである。しかしながら、他の成分がすでに官能基を有している場合には、接着促進剤の添加は省略することができる。組成物が接着促進剤を含有する場合には、その量は好ましくは、いずれの場合も100重量部の水分硬化性シリル化ポリウレタンに基づいて、約0.1から約50重量部、より好ましくは約0.5から約20重量部、そして特に約1から約10重量部である。組成物は接着促進剤を含有することが好ましい。
任意選択的に使用される有機溶媒としては、すべての在来の有機溶媒を使用することができる。有機溶媒の例は、水分含量が約1重量%未満、特に約0.05重量%未満である有機溶媒、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、および1,2-プロパンジオールのようなアルコール;アセトンまたはシクロヘキサノンのようなケトン;メチルエチルケトキシム;酢酸ブチル、オレイン酸エチル、アジピン酸ジエチル、炭酸プロピレン、リン酸トリエチル、トリアセチンまたはフタル酸ジメチルのようなエステル;ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフランまたはブトキシエトキシエチルアセテートのようなエーテル;N,N-ジメチルアセトアミドまたはN,N-ジメチルホルムアミドのようなアミド;ジメチルスルホキシドのようなスルホキシド;N-メチル-2ピロリドンまたはN-オクチル-2-ピロリドンのようなピロリドン;ヘキサン、シクロヘキサン、オクタン、またはドデカンのような炭化水素;トリクロロエタンまたはジフルオロテトラクロロエタンのようなハロゲン化炭化水素;およびアルキルナフテンまたはアルキルベンゼンのような芳香族である。組成物が有機溶媒(H)を含む場合には、その量は好ましくは、いずれの場合も100重量部の水分硬化性シリル化ポリウレタンに基づいて、約0.1から約10重量部、より好ましくは約0.2から約5重量部、そして特に約0.5から約2重量部である。組成物は有機溶媒を含有することが好ましい。
本願の別の実施形態においては、本願に記載の反応(a)、(b)、または(c)に存在する反応成分を反応させることによって形成されたシリル化ポリウレタンを含む、シーラント、接着剤またはコーティングが提供される。シーラント、接着剤またはコーティングは、シリル化ポリウレタンを約1%から約99重量%、好ましくは約1から約95%、そして最も好ましくは約1%から約90重量%の量で含有することができる。本願における1つの非限定的な実施形態においては、シーラント、接着剤またはコーティングは、本願に記載したシリル化ポリウレタンと同じである。
本願においてはまた、本願において上述したようなシリル化ポリウレタンを作成するためのプロセスが提供される。当業者が理解するように、混合は在来の設備を用いて行うことができる。反応(a)、(b)および/または(c)の1つまたはより多くのため成分、およびすべての任意選択的な成分の添加は同時に行うことができ、またはそれらの成分の添加のための方法の任意の置き換えまたは組み合わせを伴って行うことができる。
本発明のシリル化ポリウレタン組成物、またはそのを含有するシーラントまたは接着剤は、建築物、航空機、浴室備品、自動車設備、または改良された伸度と可撓性のある弾性ポリマーが所望とされるあらゆる部分についての、コーティング用途およびコーキングおよびシーリング用途に有用である。これらのシリル化ポリウレタン組成物の別の所望の特徴は、湿り気のある、または湿潤した表面に対して適用され、悪影響なしに架橋エラストマーへと硬化可能であるという性質であり、そうした硬化製品は比較的短時間のうちに不粘着性となる。さらにまた、本発明の硬化組成物は単独で、またはプライマーの助けを借りて、ガラス、陶磁器、木材、金属、ポリマー材料その他のような種々の基材に対して強く接着し、コーキング、接着、または積層の用途の任意の種類にとって特に適している。
本発明の組成物は、引裂抵抗、伸張性、弾性回復その他のような、シリル化ポリウレタンポリマーに所望とされる性質の組み合わせをもたらし、それと同時に改良された伸度および可撓性並びに低い弾性モジュラスという望ましい性質をもたらす。改良された伸度および低い弾性モジュラスは、例えば、基材との境界部分において接合部が伸び縮みする際に、ポリウレタンシーラントに対する応力を著しく低減させることができる。これらの性質はシーラントの接着破壊を最小化するのに役立つ。
本発明は幾つもの実施形態に関して記載されているが、本発明の範囲から逸脱することなしに種々の変更を行ってよく、またその要素に対して均等物を置き換えてよいことが、当業者に理解される。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料に適合するために、本発明の教示に対して多くの修正を行ってよい。したがって本発明は、本願に開示された任意の特定の実施形態に限定されるものでないことが意図されている。
以下の非限定的な例は、本発明をさらに実証的に説明する。
本願で以下に表1において例証するように、本願で以下に本発明の実施例1~3において詳細に示すごとく、イットリウム触媒を使用して調製されたシリル化ポリウレタンポリマーは、用いられる反応成分および反応条件に応じて所定範囲の望ましい性質を有しており、そしてそれらの性質は、以下に記載する比較例1および2で用いられているようなスズ触媒およびビスマス触媒を使用した場合に達成される性質と類似している。こうした種々のシリル化ポリウレタンポリマーの性質は、所定範囲の接着剤用途およびシーラント用途に使用するのに適している。
触媒としてイットリウム化合物を使用して実施例1~3で調製されたシリル化ポリウレタンポリマーは、在来のスズ化合物およびビスマス化合物を使用して比較例1および2で調製されたシリル化ポリウレタンポリマーと比較して、湿気に対する低減された感応性を示す。
実施例1~3で得られたシリル化ポリウレタンポリマーはシーラント組成物に配合され、実施例5~7において硬化され、そして硬化されたシーラントの性質は以下の表2に示すように、イットリウム触媒を使用して調製された本発明のシリル化ポリウレタンポリマーは、スズ触媒を用いて得られたシリル化ポリウレタンポリマー(比較例3)から生成されたものに比肩しうる所望の性質を有するシーラントに処方可能であることが例証された。実施例5および6は、イットリウム触媒で調製されたシリル化ポリウレタンポリマーは、チタン硬化触媒を使用することにより、完全にスズを含まないシーラント配合物を調製するために使用可能であることを示している。実施例6および7は、イットリウム触媒を使用して作成されたシリル化ポリウレタンポリマーは、チタン硬化触媒およびスズ硬化触媒のそれぞれを使用した場合に、非常に類似した性質をもつシーラントへと処方可能であることを示している。
実施例1
オーバーヘッドメカニカル撹拌機、窒素ライン、ストッパーおよび熱電対を装着した4口の1L丸底フラスコに、368.8gのポリ(プロピレンオキシド)ジオール(HMBT-120、ゼァージァン・ホアンマー社)と1.80gのIrganox1135(BASF社)を仕込んだ。この混合物は、加熱マントルで120分間にわたって80℃に加熱しながら窒素をスパージ(散布)することによって乾燥した。次いで温度を72℃に設定した。0.02gのイットリウムトリス(アセチルアセトネート)(シュトレム社)を仕込み、20分間にわたって混合した。3.79gのイソホロンジイソシアネート(Desmodur I、コベストロ社)を仕込み、混合物のイソシアネート濃度が0.05%で粘度が34,500cPとなるまで68分間にわたって加熱した。7.70gのγ-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン(Silquest A-Link35、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)を添加し、この反応混合物を80℃まで加熱した。さらに63分間後に、混合物のイソシアネート濃度は0.12%で粘度は60,000cPであり、その時点でビニルトリメトキシシラン(SilquestA-171、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)とメタノール(6wt%メタノール)の溶液7.92gを仕込んだ。次いで混合物を室温までゆっくりと放冷した。最終的なシリル化ポリウレタンポリマーの粘度は50,600cPであり、イソシアネートは検出できなかった。
実施例2
オーバーヘッドメカニカル撹拌機、窒素ライン、ストッパーおよび熱電対を装着した4口の1L丸底フラスコに、366.3gのポリ(プロピレンオキシド)ジオール(HMBT-120、ゼァージァン・ホアンマー社)と1.80gのIrganox1135(BASF社)を仕込んだ。この混合物は、加熱マントルで140分間にわたって80℃に加熱しながら窒素をスパージ(散布)することによって乾燥した。次いで温度を72℃に設定した。0.067gのイットリウムトリイソプロポキシド(シュトレム社)を仕込み、14分間にわたって混合した。3.75gのイソホロンジイソシアネート(Desmodur I、コベストロ社)を仕込み、混合物のイソシアネート濃度が0.06%で粘度が63,300cPとなるまで1402分間にわたって加熱した。7.46gのγ-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン(Silquest A-Link35、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)を添加し、この反応混合物を80℃まで加熱した。さらに308分間後に、混合物のイソシアネート濃度は0.05%で粘度は89,500cPであり、その時点でビニルトリメトキシシラン(SilquestA-171、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)とメタノール(6wt%メタノール)の溶液7.27gを仕込んだ。次いで混合物を室温までゆっくりと放冷した。最終的なシリル化ポリウレタンポリマーの粘度は71,400cPであり、イソシアネートは検出できなかった。
比較例1
オーバーヘッドメカニカル撹拌機、窒素ライン、ストッパーおよび熱電対を装着した4口の1L丸底フラスコに、314.4gのポリ(プロピレンオキシド)ジオール(HMBT-120、ゼァージァン・ホアンマー社)と1.60gのIrganox1135(BASF社)を仕込んだ。この混合物は、加熱マントルで120分間にわたって80℃に加熱しながら窒素をスパージ(散布)することによって乾燥した。次いで温度を72℃に設定した。トルエン中のジブチルスズジラウレート(Fomrez SUL-4、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)10%溶液0.233mLを仕込み、15分間にわたって混合した。3.21gのイソホロンジイソシアネート(Desmodur I、コベストロ社)を仕込み、混合物のイソシアネート濃度が0.04%で粘度が33,179cPとなるまで80分間にわたって加熱した。6.39gのγ-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン(Silquest A-Link35、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)を添加し、この反応混合物を80℃まで加熱した。さらに198分間後に、混合物のイソシアネート濃度は0.03%で粘度は61,040cPであり、その時点でビニルトリメトキシシラン(SilquestA-171、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)とメタノール(6wt%メタノール)の溶液6.56gを仕込んだ。次いで混合物を室温までゆっくりと放冷した。最終的なシリル化ポリウレタンポリマーの粘度は50,959cPであり、イソシアネートは検出できなかった。
比較例2
オーバーヘッドメカニカル撹拌機、窒素ライン、ストッパーおよび熱電対を装着した4口の1L丸底フラスコに、318.1gのポリ(プロピレンオキシド)ジオール(HMBT-120、ゼァージァン・ホアンマー社)と1.60gのIrganox1135(BASF社)を仕込んだ。この混合物は、加熱マントルで85分間にわたって80℃に加熱しながら窒素をスパージ(散布)することによって乾燥した。次いで温度を60℃に設定した。0.024gの有機ビスマス化合物(Coscat83、Vertellus パフォーマンス・マテリアルズ社)を仕込み、29分間にわたって混合した。3.25gのイソホロンジイソシアネート(Desmodur I、コベストロ社)を仕込み、混合物のイソシアネート濃度が0.03%で粘度が38,577cPとなるまで15分間にわたって加熱した。6.73gのγ-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン(Silquest A-Link35、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)を添加した。さらに15分間後に、混合物のイソシアネート濃度は0.04%で粘度は82,392cPであり、その時点でビニルトリメトキシシラン(SilquestA-171、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)とメタノール(6wt%メタノール)の溶液6.91gを仕込んだ。次いで混合物を室温までゆっくりと放冷した。最終的なシリル化ポリウレタンポリマーの粘度は74,931cPであり、イソシアネートは検出できなかった。
実施例3
オーバーヘッドメカニカル撹拌機、窒素ライン、ストッパーおよび熱電対を装着した4口の1L丸底フラスコに、305.3gのポリ(プロピレンオキシド)ジオール(Acclaim18200N、コベストロ社)と1.60gのIrganox1135(BASF社)を仕込んだ。この混合物は、加熱マントルで146分間にわたって80℃に加熱しながら窒素をスパージ(散布)することによって乾燥した。0.019gのイットリウムトリス(アセチルアセトネート)(シュトレム社)を仕込み、18分間にわたって混合した。7.19gのγ-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン(Silquest A-Link35、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)を添加した。151分間後にイソシアネートは検出できず、粘度は38,497cPであり、その時点でビニルトリメトキシシラン(SilquestA-171、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)とメタノール(6wt%メタノール)の溶液6.47gを仕込んだ。次いで混合物を室温までゆっくりと放冷した。最終的なシリル化ポリウレタンポリマーの粘度は36,354cPであり、イソシアネートは検出できなかった。
実施例4
オーバーヘッドメカニカル撹拌機、窒素ライン、ストッパーおよび熱電対を装着した4口の1L丸底フラスコに、299.6gのポリブタジエンジオール(Krasol LBH-P3000、トータルクレイバレー社)を仕込んだ。このポリオールは、加熱マントルで115分間にわたって80℃に加熱しながら窒素をスパージ(散布)することによって乾燥した。0.043gのイットリウムトリス(アセチルアセトネート)(シュトレム社)を仕込み、50分間にわたって混合した。6.22gのイソホロンジイソシアネート(Desmodur I、コベストロ社)を仕込み、イソシアネートが検出できなくなり粘度が82,551cPとなるまで192分間にわたって加熱した。28.00gのγ-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン(Silquest A-Link35、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)を添加した。さらに200分間の後にイソシアネートは検出できず、粘度は155,000cPであり、その時点でビニルトリメトキシシラン(SilquestA-171、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)とメタノール(13wt%メタノール)の溶液2.75gを仕込んだ。次いで混合物を室温までゆっくりと放冷した。最終的な生成物の粘度は150,000cPであり、イソシアネートは検出できなかった。
実施例1~4および比較例1~2のそれぞれのシリル化ポリウレタンポリマーを、シリル化ポリウレタンポリマーの重量に基づいて0.5%のジブチルスズジラウレートおよび1%の水酸化カリウム/水/メタノール(1:20:5重量部)溶液と混合し、次いでフィルムに流延し、オーブン中で50℃において1日間硬化した。硬化したシートの引張特性をASTM D412にしたがって試験し、硬度をASTM C661にしたがって試験した。試験結果を以下の表1に列挙する:
実施例1~3および比較例1~2のシリル化ポリウレタンポリマーの感湿性を、大気中の湿分に対して曝露した後に粘度を測定することによって評価した。それぞれのポリマーの15gのサンプルを直径5cmのアルミニウム皿に秤量し、そのサンプルを相対湿度50%で25℃に温度調節された室に貯蔵した。経時変化したサンプルの粘度を定期的に測定した。イットリウム化合物を触媒として使用して調製したサンプルは、よりゆっくりとした粘度上昇を示し、すなわちそれらは湿気に対して低減された感度を表す。試験結果を図1に示す。
実施例5
実施例1のシリル化ポリウレタンポリマーをチタン系触媒であるTytanS2を用いてシーラントに処方した。スピードミキサー中において:22.95gの実施例1のシリル化ポリウレタンポリマー、0.46gの紫外線吸収剤(BLS1326、メイゾ社)、18.35gのフタル酸ジイソデシル(Jayflex DIDP、エクソンモービル社)、33.00gの沈降炭酸カルシウム(Ultra-Pflex、スペシャルティミネラルズ社)、22.00gの重質炭酸カルシウム(Hi-Pflex、スペシャルティミネラルズ社)、1.15gのヒュームドシリカ(CAB-O-SIL TS-530、キャボット社)、1.15gの二酸化チタン(Ti-Pure、ケマーズ社)、0.57gの3-アミノプロピルトリメトキシシラン(SilquestA-1110、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)、0.34gのビニルトリメトキシシラン(SilquestA-171、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)、0.07gの1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン(シグマアルドリッチ社)、および0.07gのチタンキレート錯体(TytanS2、ボリカ社)を混合した。得られたシーラントをフィルムに流延し、相対湿度50%で25℃に温度調節された室において7日間硬化した。硬化したシートの引張特性をASTM D412にしたがって試験し、硬度をASTM C661にしたがって試験した。
実施例6
実施例2のシリル化ポリウレタンポリマーをチタン系触媒であるTytanS2を用いてシーラントに処方した。スピードミキサー中において:22.95gの実施例2のシリル化ポリウレタンポリマー、0.46gの紫外線吸収剤(BLS1326、メイゾ社)、18.35gのフタル酸ジイソデシル(Jayflex DIDP、エクソンモービル社)、33.00gの沈降炭酸カルシウム(Ultra-Pflex、スペシャルティミネラルズ社)、22.00gの重質炭酸カルシウム(Hi-Pflex、スペシャルティミネラルズ社)、1.15gのヒュームドシリカ(CAB-O-SIL TS-530、キャボット社)、1.15gの二酸化チタン(Ti-Pure、ケマーズ社)、0.57gの3-アミノプロピルトリメトキシシラン(SilquestA-1110、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)、0.34gのビニルトリメトキシシラン(SilquestA-171、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)、0.07gの1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン(シグマアルドリッチ社)、および0.07gのチタンキレート錯体(TytanS2、ボリカ社)を混合した。得られたシーラントをフィルムに流延し、相対湿度50%で25℃に温度調節された室において7日間硬化した。硬化したシートの引張特性をASTM D412にしたがって試験し、硬度をASTM C661にしたがって試験した。
実施例7
実施例2のシリル化ポリウレタンポリマーをスズ系触媒であるジブチルスズジラウレートを用いてシーラントに処方した。スピードミキサー中において:22.95gの実施例2のシリル化ポリウレタンポリマー、0.46gの紫外線吸収剤(BLS1326、メイゾ社)、18.35gのフタル酸ジイソデシル(Jayflex DIDP、エクソンモービル社)、33.00gの沈降炭酸カルシウム(Ultra-Pflex、スペシャルティミネラルズ社)、22.00gの重質炭酸カルシウム(Hi-Pflex、スペシャルティミネラルズ社)、1.15gのヒュームドシリカ(CAB-O-SIL TS-530、キャボット社)、1.15gの二酸化チタン(Ti-Pure、ケマーズ社)、0.57gの3-アミノプロピルトリメトキシシラン(SilquestA-1110、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)、0.34gのビニルトリメトキシシラン(SilquestA-171、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)、および0.035gのジブチルスズジラウレート(Fomrez SUL-4、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)を混合した。得られたシーラントをフィルムに流延し、相対湿度50%で25℃に温度調節された室において7日間硬化した。硬化したシートの引張特性をASTM D412にしたがって試験し、硬度をASTM C661にしたがって試験した。
比較例3
比較例1のシリル化ポリウレタンポリマーをスズ系触媒であるジブチルスズジラウレートを用いてシーラントに処方した。スピードミキサー中において:22.95gの比較例1のシリル化ポリウレタンポリマー、0.46gの紫外線吸収剤(BLS1326、メイゾ社)、18.35gのフタル酸ジイソデシル(Jayflex DIDP、エクソンモービル社)、33.00gの沈降炭酸カルシウム(Ultra-Pflex、スペシャルティミネラルズ社)、22.00gの重質炭酸カルシウム(Hi-Pflex、スペシャルティミネラルズ社)、1.15gのヒュームドシリカ(CAB-O-SIL TS-530、キャボット社)、1.15gの二酸化チタン(Ti-Pure、ケマーズ社)、0.57gの3-アミノプロピルトリメトキシシラン(SilquestA-1110、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)、0.34gのビニルトリメトキシシラン(SilquestA-171、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)、および0.035gのジブチルスズジラウレート(Fomrez SUL-4、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社)を混合した。得られたシーラントをフィルムに流延し、相対湿度50%で25℃に温度調節された室において7日間硬化した。硬化したシートの引張特性をASTM D412にしたがって試験し、硬度をASTM C661にしたがって試験した。
これら4つのシーラントの試験結果を以下の表2に列挙する:
本発明を所定の実施形態に関連して記載してきたが、本発明の範囲から逸脱することなしに、種々の変更を行ってよく、本発明の要素に対して均等物を置き換えてよいことが、当業者には理解される。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなしに、特定の状況または材料に適合するために、本発明の教示に対して多くの修正を行ってよい。したがって本発明は、本発明のプロセスを実行するために考慮されたベストモードとして開示された特定の実施形態に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲内に包含されるすべての実施形態を含むものであることが意図されている。

Claims (26)

  1. シリル化ポリウレタン組成物であって、式(I)のポリマー:

    式中Pはポリマー、Xはウレタン、尿素またはチオ尿素、Rは12までの炭素原子の、任意選択的に1つまたはより多くのヘテロ原子を含む2価のアルキレン基、Rはそれぞれ同一のまたは異なる8までの炭素原子のアルキル基またはアリール基、Rはそれぞれ同一のまたは異なる6までの炭素原子のアルキル基、wは1に等しいかより大きく、そしてaは0、1または2であり;および
    イットリウム含有触媒を含む、シリル化ポリウレタン組成物
  2. シリル化ポリウレタンポリマーが一般式(IA)のものであり:

    式中Pはポリイソシアネートおよび/またはポリオールから誘導されたポリマーであり、ZはSまたはN-Rであり、Rは水素、任意選択的に1つまたはより多くのヘテロ原子を含む12までの炭素原子のアルキル基またはシクロアルキル基、または8までの炭素原子のアリール基であり、Rは任意選択的に1つまたはより多くのヘテロ原子を含む12までの炭素原子の2価のアルキレン基であり、Rはそれぞれ同一のまたは異なる8までの炭素原子のアルキル基またはアリール基、Rはそれぞれ同一のまたは異なる6までの炭素原子のアルキル基、wは1に等しいかより大きく、aは0、1または2、そしてwは1に等しいかより大きい、請求項1のシリル化ポリウレタンポリマー。
  3. シリル化ポリウレタンポリマーが式(IIA)のものであり:

    式中Pはポリマー、Rは12までの炭素原子の、任意選択的に1つまたはより多くのヘテロ原子を含む2価のアルキレン基、Rはそれぞれ同一のまたは異なる8までの炭素原子のアルキル基またはアリール基、Rはそれぞれ同一のまたは異なる6までの炭素原子のアルキル基、aは0、1または2、そしてwは1に等しいかより大きい、請求項1のシリル化ポリウレタンポリマー。
  4. 式(IIA)において、Rは1から4の炭素原子を有し、Rはそれぞれメチル基、エチル基、プロピル基、またはイソプロピル基からなる群より選択される同一のまたは異なる基であり、そしてaは0である、請求項3のシリル化ポリウレタン組成物。
  5. ポリオール;
    イソシアネートシランシリル化剤;および
    イットリウム含有触媒の反応性生物を含む、請求項1のシリル化ポリウレタン組成物。
  6. ポリイソシアネート;
    活性水素含有シラン;および
    イットリウム含有触媒の反応性生物を含む、請求項1のシリル化ポリウレタン組成物。
  7. イットリウム含有触媒が、イットリウム塩、イットリウム塩水和物、イットリウム錯体、イットリウムアルコキシド、有機イットリウム化合物、無機イットリウム化合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項1のシリル化ポリウレタン組成物。
  8. イットリウム含有触媒が、ハロゲン化イットリウム、硝酸イットリウム、硫酸イットリウム、トリフルオロメタンスルホン酸イットリウム、酢酸イットリウム、トリフルオロ酢酸イットリウム、マロン酸イットリウム、イットリウムのオクチル酸(2-エチルヘキサン酸)塩、ナフテン酸イットリウム、イットリウムのバーサチック酸塩、ネオデカン酸イットリウム、炭酸イットリウム、炭酸水素イットリウム、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるイットリウム塩である、請求項1のシリル化ポリウレタン組成物。
  9. イットリウム含有触媒が、イットリウムトリメトキシド、イットリウムトリエトキシド、イットリウムトリイソプロポキシド、イットリウムイソプロポキシドオキシド、イットリウムトリブトキシド、イットリウムトリフェノキシド、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるイットリウムアルコキシドである、請求項1のシリル化ポリウレタン組成物。
  10. イットリウム含有触媒が一般式(IV)を有し:

    式中、R、RおよびRはそれぞれ水素または1-12の炭素原子を有する置換基を示し;nは2または3;Oは酸素原子を示し;そしてYはイットリウム原子を示す、請求項1のシリル化ポリウレタン組成物。
  11. 、RおよびRはそれぞれ独立して、水素、メチル基、エチル基、ビニル基、n-プロピル基、イソプロピル基、1-プロペニル基、アリル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、1,1-ジメチルプロピル基、1,2-ジメチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、トリル基、フェネチル基およびトリフルオロメチル基から選択される、請求項10のシリル化ポリウレタン組成物 。
  12. イットリウム含有触媒が、イットリウムトリス(アセチルアセトネート)、イットリウムトリス(ヘキサンジオネート)、イットリウムトリス(ヘプタンジオネート)、イットリウムトリス(ジメチルヘプタンジオネート)、イットリウムトリス(テトラメチルヘプタンジオネート)、イットリウムトリス(ヘキサフルオロアセチルアセトネート)、イットリウムトリス(トリフルオロアセチルアセトネート)、イットリウムトリス(アセトアセテート)、イットリウムトリス(エチルアセトアセテート)、シクロペンタジエニルイットリウムジクロリド、トリス(メチルシクロペンタジエニル)イットリウム、ジシクロペンタジエニルイットリウムクロリド、トリス(シクロペンタジエニル)イットリウム、トリス(ブチルシクロペンタジエニル)イットリウム;トリス[N,N-ビス(トリメチルシリル)アミド]イットリウム、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される有機イットリウム化合物である請求項1のシリル化ポリウレタン組成物。
  13. イットリウム含有触媒が、イットリウム塩のピリジン錯体、イットリウム塩のピコリン錯体、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される有機塩基錯体である、請求項1のシリル化ポリウレタン組成物。
  14. イットリウム含有触媒が、イットリウム塩のアルコール錯体である、請求項1のシリル化ポリウレタン組成物。
  15. イットリウム含有触媒が、酸化イットリウム、3酸化2イットリウム、硫化イットリウム、3硫化2イットリウム、硝酸イットリウム、硝酸イットリウム(III)6水和物、イットリウムバリウム銅酸化物、水酸化イットリウム、イットリウムアルミニウムガーネット、イットリウムアルミニウムシリケート、リン化イットリウム、硫酸イットリウム、トリポリリン酸イットリウム、イットリウム鉄ガーネット、イットリウム銀、2クロム酸イットリウム、クロム酸イットリウム、過マンガン酸イットリウム、過酸化イットリウム、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される無機イットリウム触媒である、請求項1のシリル化ポリウレタン組成物。
  16. シリル化ポリウレタンポリマー(i)の調製をポリオール(ii)および/またはヒドロキシル基末端ポリウレタンプレポリマー(iii)とイソシアネートシランシリル化剤(iv)との反応から、またはポリイソシアネート(v)および/またはイソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマー(vi)と活性水素含有シリル化剤(vii)との反応から行うプロセスであって、このプロセスが:
    ヒドロキシル基末端ポリウレタンプレポリマー(iii)、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマー(vi)および/またはシリル化ポリウレタンポリマー(i)の調製のために少なくとも1つのイットリウム含有触媒(viii)を用いることを含む、プロセス。
  17. イットリウム含有触媒(viii)が、イットリウム塩、イットリウム塩水和物、イットリウム錯体、イットリウムアルコキシド、有機イットリウム化合物、無機イットリウム化合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項16のプロセス。
  18. イットリウム含有触媒(viii)が、ハロゲン化イットリウム、硝酸イットリウム、硫酸イットリウム、トリフルオロメタンスルホン酸イットリウム、酢酸イットリウム、トリフルオロ酢酸イットリウム、マロン酸イットリウム、イットリウムのオクチル酸(2-エチルヘキサン酸)塩、ナフテン酸イットリウム、イットリウムのバーサチック酸塩、ネオデカン酸イットリウム、炭酸イットリウム、炭酸水素イットリウム、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるイットリウム塩である、請求項16のプロセス。
  19. イットリウム含有触媒(viii)が、イットリウムトリメトキシド、イットリウムトリエトキシド、イットリウムトリイソプロポキシド、イットリウムイソプロポキシドオキシド、イットリウムトリブトキシド、イットリウムトリフェノキシド、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるイットリウムアルコキシドである、請求項16のプロセス。
  20. イットリウム含有触媒(viii)が一般式(IV)を有し:

    式中、R、RおよびRはそれぞれ水素または1-12の炭素原子を有する置換基を示し;nは2または3;Oは酸素原子を示し;そしてYはイットリウム原子を示す、請求項16のプロセス。
  21. 式(IV)のイットリウム含有触媒(viii)は、R、RおよびRがそれぞれ独立して、水素、メチル基、エチル基、ビニル基、n-プロピル基、イソプロピル基、1-プロペニル基、アリル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、1,1-ジメチルプロピル基、1,2-ジメチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、トリル基、フェネチル基およびトリフルオロメチル基から選択される、請求項20のプロセス。
  22. イットリウム含有触媒(viii)が、イットリウムトリス(アセチルアセトネート)、イットリウムトリス(ヘキサンジオネート)、イットリウムトリス(ヘプタンジオネート)、イットリウムトリス(ジメチルヘプタンジオネート)、イットリウムトリス(テトラメチルヘプタンジオネート)、イットリウムトリス(ヘキサフルオロアセチルアセトネート)、イットリウムトリス(トリフルオロアセチルアセトネート)、イットリウムトリス(アセトアセテート)、イットリウムトリス(エチルアセトアセテート)、シクロペンタジエニルイットリウムジクロリド、トリス(メチルシクロペンタジエニル)イットリウム、ジシクロペンタジエニルイットリウムクロリド、トリシクロペンタジエニルイットリウム、トリス(ブチルシクロペンタジエニル)イットリウム;トリス[N,N-ビス(トリメチルシリル)アミド]イットリウム、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される有機イットリウム化合物である請求項16のプロセス。
  23. イットリウム含有触媒(viii)が、イットリウム塩のピリジン錯体、イットリウム塩のピコリン錯体、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される有機塩基錯体である、請求項16のプロセス。
  24. イットリウム含有触媒(viii)が、イットリウム塩のアルコール錯体である、請求項16のプロセス。
  25. イットリウム含有触媒(viii)が、酸化イットリウム、3酸化2イットリウム、硫化イットリウム、3硫化2イットリウム、硝酸イットリウム、硝酸イットリウム(III)6水和物、イットリウムバリウム銅酸化物、水酸化イットリウム、イットリウムアルミニウムガーネット、イットリウムアルミニウムシリケート、リン化イットリウム、硫酸イットリウム、トリポリリン酸イットリウム、イットリウム鉄ガーネット、2クロム酸イットリウム、クロム酸イットリウム、過マンガン酸イットリウム、過酸化イットリウム、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される無機イットリウム触媒である、請求項16のプロセス。
  26. 請求項1のシリル化ポリウレタン組成物を含む接着剤、シーラント、またはコーティング。

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