JP3296982B2 - 一液型湿気硬化性組成物 - Google Patents
一液型湿気硬化性組成物Info
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Description
成物、更に詳しくは、分子中に少なくとも2個の加水分
解性シリル基を有するウレタンプレポリマーを含有し、
硬化速度の調整が可能でかつ貯蔵安定性が良好である一
液型湿気硬化性組成物に関する。
少なくとも2個の加水分解性シリル基(たとえばアルコ
キシシリル基)を有するウレタンプレポリマーは、大気
中の湿気等による末端シリル基の加水分解によって、シ
ロキサン結合(−SiO−)を形成しながら、いわゆる湿
気硬化を起し、このため各種の分野で、たとえば一液型
のシーリング材、接着剤、塗料、コーティング剤、注型
材料等に用いられている。しかして、かかる一液型にお
ける湿気硬化を促進させる上で通常、各種の硬化触媒が
配合されているが、実際面で、施工環境や用途に応じて
硬化速度の任意の調整が望まれることが少なくなく、ま
た同時に硬化速度を高めた場合でも、貯蔵安定性が損わ
ないことが要求される。
して、硬化速度に応じた硬化触媒の種類や使用量の選定
が行われているが、季節の移り変わりによる環境温度,
湿度の変化(硬化に関与する温度,湿度の変化)により、
触媒種の変更は避けられず、この変更は物性や接着性な
どの性能を変えてしまう。また触媒量の変動により硬化
速度をある程度に調整することは可能であるが、その範
囲は極めて狭く、しかも速硬化性に合せて多量に用いる
と貯蔵安定性の低下を免れることができない。
な触媒種の変更や触媒量の変動によらずとも、換言すれ
ば、使用する硬化触媒の種類および使用量を固定した場
合でも、硬化速度を任意に調整できる手段について鋭意
研究を進めたところ、(A)硬化触媒として金属ジオクト
エート(該金属ジオクトエートは安価で汎用されている
が、その触媒活性が強くまた耐水安定性が低いことか
ら、一液型の硬化触媒としては不適とされ、専ら二液型
の硬化触媒として用いられていたものである)を用い、
かつβ−ジケトン化合物(このβ−ジケトン化合物は上
記金属ジオクトエートの触媒活性を適度に抑制すること
が推察される)を併用するか、あるいは(B)上述の分子
中に少なくとも2個の加水分解性シリル基を有するウレ
タンプレポリマー自体の湿気硬化性の調整に着目し、す
なわち、該湿気硬化性に関与する加水分解性シリル基を
特定条件下で組合せることにより、所期目的の硬化速度
を任意に調整することができ、しかも貯蔵安定性に何ら
支障を来さないことを見出し、本発明を完成させるに至
った。
2個の加水分解性シリル基を有するウレタンプレポリマ
ー(以下、シリル基含有ウレタンプレポリマーと称す)の
1種または2種以上の混合物、および硬化触媒から成る
一液型湿気硬化性組成物において、(A)上記硬化触媒と
して金属ジオクトエートを用い、かつβ−ジケトン化合
物を併用するか、および/または(B)上記シリル基含有
ウレタンプレポリマーとして、分子中に反応性の比較的
高い加水分解性シリル基と反応性の比較的低い加水分解
性シリル基を同時に有するウレタンプレポリマーを用い
るか、もしくはかかる反応性の異なる2つの加水分解性
シリル基を別々に有するウレタンプレポリマーの混合物
を用いることにより、硬化速度の調整が可能でかつ貯蔵
安定性が良好であることを特徴とする一液型湿気硬化性
組成物を提供するものである。
プレポリマーは、分子中に少なくとも2個の加水分解性
シリル基を含む基、たとえば式:
キレン基;R2はHまたは炭素数1〜10の直鎖もしくは
分枝鎖アルキル基;Xはハロゲン、アルコキシ、アシル
オキシ、ケトキシメート、アミノ、酸アミド、ヒドリ
ド、アミノオキシ、メルカプト、アルケニルオキシ基等
から選ばれる加水分解性基;およびaは1〜3の整数であ
る]の基を有するウレタンプレポリマーであって、反応
性の比較的高い加水分解性シリル基と反応性の比較的低
い加水分解性シリル基を組合せる。特に本発明におい
て、容易に製造でき、調整できるものとして、該加水分
解性シリル基の中で、Xがアルコキシ基、すなわち加水
分解性シリル基がアルコキシシリル基である場合の該シ
リル基含有ウレタンプレポリマーは、たとえば以下の手
順(2法)に従って製造することができる。
させて、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマ
ーを得た後、該イソシアネート基と反応しうる官能基
(たとえばメルカプト基、第1級アミノ基、第2級アミ
ノ基など)を有するアルコキシシラン化合物をほぼ等モ
ルで付加反応せしめて、所望のアルコキシシリル基を導
入する(U.S.特許No.3632557明細書参
照)。上記ポリオール成分としては、ポリエーテルポリ
オール(ポリオキシアルキレンポリオール(PPG)、ポ
リエーテルポリオール変性体、ポリテトラメチレンエー
テルグリコールなど)、ポリエステルポリオール(縮合系
ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリ
オール、ポリカーボネートジオールなど)、主鎖がC−
C結合よりなるポリオール(アクリルポリオール、ポリ
ブタジエン系ポリオール、ポリオレフィン系ポリオー
ル、エチレン−酢酸ビニルコポリマーのケン化物など)
等が挙げられる。
香族ポリイソシアネート(トリレンジイソシアネート、
4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレ
ンジイソシアネート、トリジンジイソシアネートな
ど)、脂環族ポリイソシアネート(ジシクロヘキシルメタ
ンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、イ
ソプロピリデンビス(4−シクロヘキシルイソシアネー
ト)、水添キシリレンジイソシアネート、シクロヘキシ
ルジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートな
ど)、脂肪族ポリイソシアネート(ヘキサメチレンジイソ
シアネート、リジンジイソシアネート、2,2,4および
2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート
など)等が挙げられる。
カプト基を有するもの、たとえばγ−メルカプトプロピ
ルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメ
トキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシ
ラン等;第1,2級アミノ基を有するもの、たとえばγ−
アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプ
ロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルト
リメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、N−(β−アミノエチル)−N'−(γ−トリメトキ
シシリルプロピル)−エチレンジアミン、N−(β−アミ
ノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジ
エトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノ
プロピルメチルジメトキシシラン、N−(β−アミノエ
チル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、1,3
−ジアミノイソプロピルトリメトキシシラン、γ−N−
フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−N−
フェニルアミノプロピルトリエトキシシラン、ビス(ト
リメトキシシリルプロピル)アミン等が挙げられる。
リマーにおいて、ポリオール成分を過剰にする以外は同
様にして、末端ヒドロキシル基含有ウレタンプレポリマ
ーを得た後、該ヒドロキシル基と反応しうるイソシアネ
ート基を有するアルコキシシラン化合物(たとえばγ−
イソシアネートプロピルメチルジエトキシシラン、γ−
イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、γ−
イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソ
シアネートプロピルトリエトキシシラン等)をほぼ等モ
ルで付加反応せしめて、所望のアルコキシシリル基を導
入する(特開昭63−254120号公報参照)。
ば4価の錫系化合物(ジブチル錫ジラウレート、ジブチ
ル錫ジオクトエート、ジブチル錫ジアセテートなど)、
金属ジオクトエート(2価の金属、たとえばSn,Ge,F
e,Pb,Zr等のジオクトエート)、アミン系化合物(エチ
レンジアミン、ヘキサンジアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミ
ン、ピペリジン、ピペラジン、メタフェニレンジアミ
ン、エタノールアミン、トリエチルアミン、各種変性ア
ミンなど)、メルカプチド型有機錫化合物、スルフィド
型有機錫化合物、有機錫オキサイド[(n−C4H9)2Sn
O、(n−C8H17)2SnOなど]、該有機錫オキサイドと
各種エステル化合物(エチルシリケート、マレイン酸ジ
メチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジオクチル、
フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジオク
チルなど)との反応物等が包含される。特に触媒活性の
強い金属ジオクトエートの使用が望まれる。
トエートを用いた場合に併用されるβ−ジケトン化合物
としては、式:
は炭素数1〜16のアルキル基もしくは炭素数6〜12
のアリール基または炭素数1〜4のアルコキシ基であ
る]で示され、具体的には、アセチルアセトン、アセト
酢酸メチル、アセト酢酸エチル、マロン酸ジメチル、マ
ロン酸ジエチル、マロン酸メチルエチル、ジベンゾイン
メタン、アセト酢酸n−ブチル等が挙げられる。
成物は、上述のシリル基含有ウレタンプレポリマーの1
種または2種以上の混合物、および硬化触媒を必須成分
とする系で構成され、特に硬化速度の調整が可能で、か
つ貯蔵安定性が良好であることを特長とするが、そのた
めの構成手段は以下の通りである。 (A)上記シリル基含有ウレタンプレポリマーには何の限
定も付さず、その代わりに、硬化触媒として金属ジオク
トエートを用い、かつβ−ジケトン化合物を併用する。
この場合、金属ジオクトエートとβ−ジケトン化合物の
モル比は通常、1/0.1〜3.0の範囲で選定し、そ
して両化合物の合計使用量をシリル基含有ウレタンプレ
ポリマー100部(重量部、以下同様)に対して1〜10
部の範囲で選定すればよい。要するに、金属ジオクトエ
ートの使用量を固定しても、β−ジケトン化合物量を変
えるだけで、硬化速度の調整が可能となる。
その代わりに、シリル基含有ウレタンプレポリマーに限
定を付する。すなわち、分子中に反応性の比較的高い加
水分解性シリル基(たとえばメトキシシリル基)と反応性
の比較的低い加水分解性シリル基(たとえばエトキシシ
リル基)を同時に有するウレタンプレポリマーを用いる
か(このような2種のアルコキシシリル基を有するウレ
タンプレポリマーは、先の製造方法1,2において、そ
れぞれ当該アルコキシシリル基に対応する2種のアルコ
キシシラン化合物を付加反応せしめることにより得るこ
とができる)、もしくはかかる反応性の異なる2つの加
水分解性シリル基(たとえばメトキシシリル基とエトキ
シシリル基)を別々に有するウレタンプレポリマーを混
合して用いる。これらの場合の、たとえばメトキシシリ
ル基含有化合物とエトキシシリル基含有化合物の比率は
通常モル比で、1/100〜1の範囲で選定すればよ
い。
て通常の添加成分、たとえば充填剤(重質炭酸カルシウ
ム、脂肪酸処理炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、珪
藻土、焼成クレー、クレー、タルク、酸化チタン、ベン
トナイト、有機ベントナイト、酸化第二鉄、酸化亜鉛、
水添ヒマシ油、石綿、ガラス繊維など)、可塑剤(ジオク
チルフタレート、ジブチルフタレート、ブチルベンジル
フタレートなどのフタレート;アジピン酸ジオクチル、
コハク酸イソデシル、セバシン酸ジブチル、オレイン酸
ブチルなどの脂肪族カルボン酸エステル;ペンタエリス
リトールエステルなどのグリコールエステル類;ジオク
チルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリク
レジルホスフェートなどのホスフェート;エポキシ化大
豆油、エポキシステアリン酸ベンジルなどのエポキシ可
塑剤;塩素化パラフィン等)、チキソ性付与剤、老化防止
剤、吸水剤、補助架橋剤[N−(β−アミノエチル)−N'
−(γ−トリメトキシシリルプロピル)−エチレンジアミ
ン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリ
メトキシシランなどのアミノアルコキシシラン;ビニル
トリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシ
ドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポ
キシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどの
エポキシアルコキシシラン]、溶剤(脂肪族炭化水素、芳
香族炭化水素、脂環族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、
アルコール、エステル、ケトン、アルコールエステル、
アルコールエーテル、ケトンエーテル、ケトンエステ
ル、エステルエーテル類など)、タレ防止剤、レベリン
グ剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を適量配合してもよ
い。
をより具体的に説明する。 実施例1 (1)メトキシシリル基およびエトキシシリル基を有する
ウレタンプレポリマーの製造:三洋化成(株)製のPPG
(分子量10000のジオール/分子量12000のト
リオール=8/2)850gおよびトリレンジイソシアネ
ート31.02gを1リットル容セパラブルフラスコに
入れ、窒素雰囲気下撹拌しながら、70℃に加熱する。
材温が60℃となった時点でオクチル酸亜鉛の金属含量
1%溶液0.85gを加え、6時間反応を行い、末端イ
ソシアネート基含有ウレタンプレポリマーを得る。次い
で室温まで放冷後、γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン1.60gおよびγ−アミノプロピルメチルジエト
キシシラン32.35gを加え、撹拌反応を行って、目
的とするウレタンプレポリマーを得る(メトキシシリル
基含有化合物/エトキシシリル基含有化合物(モル比)=
1/20)。
材配合)の調製:下記組成分を撹拌混合する。 成分 部 上記(1)のウレタンプレポリマー −−− 1200 重質炭酸カルシウム −−− 1000 脂肪酸処理炭酸カルシウム −−− 1200 ジオクチルフタレート −−− 743 チキソ性付与剤(楠本化成(株)製のディスパロン#6500) −−− 30 老化防止剤 −−− 10 吸水剤 −−− 30 エポキシアルコキシシラン(信越シリコン(株)のKBM−403) −−− 7.5 アミノアルコキシシラン(同(株)製のKBM−603) −−− 2.5 メタノール −−− 50 次に、かかる撹拌混合物100部に、下記表1に示す各
種金属ジオクトエート(1部)とアセト酢酸エチルの1:
1モル比混合物を加え、一液型湿気硬化性シーリング材
(No.1〜8)とし、以下に示す性能試験に供し、結果
を表1に併記する。
分毎の指触により、シーリング材が指に付着せず表面一
層が硬化した時点をタックフリータイム(T.F.
T.、単位:時間)として計測し、硬化速度の変化を評価
する。なお、T.F.T.は24時間以内が最適とされ
ている。貯蔵安定性 上記シーリング材をカートリッジ(320ml)に充填し、
50℃オーブン中で貯蔵し、1週間,2週間毎にカート
リッジを取出し、その内容物の粘度を測定し、貯蔵前の
初期粘度からの粘度増加率(%)を算出して貯蔵安定性を
評価する。2週間貯蔵後の結果を示す。
に対するアセト酢酸エチルの配合有無は、T.F.T.
と粘度増加率に大きく影響することが認められる。すな
わち、アセト酢酸エチルを配合すると、T.F.T.が
24時間位まで延長され、かつ貯蔵安定性に優れること
がわかる。
マーの製造:三洋化成(株)製のPPG(分子量10000
のジオール/分子量12000のトリオール=8/2)
850gおよびトリレンジイソシアネート31.02gを
1リットル容セパラブルフラスコに入れ、窒素雰囲気下
撹拌しながら、70℃に加熱する。材温が60℃となっ
た時点でオクチル酸亜鉛の金属含量1%溶液0.85g
を加え、6時間反応を行い、末端イソシアネート基含有
ウレタンプレポリマーを得る。次いで室温まで放冷後、
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン31.91gを
加え、撹拌反応を行って、目的とするウレタンプレポリ
マーを得る。
タンプレポリマーの製造:三洋化成(株)製のPPG(分子
量10000のジオール/分子量12000のトリオー
ル=8/2)850gおよびトリレンジイソシアネート3
1.02gを1リットル容セパラブルフラスコに入れ、
窒素雰囲気下撹拌しながら、70℃に加熱する。材温が
60℃となった時点でオクチル酸亜鉛の金属含量1%溶
液0.85gを加え、6時間反応を行い、末端イソシア
ネート基含有ウレタンプレポリマーを得る。次いで室温
まで放冷後、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラ
ン34.05gを加え、撹拌反応を行って、目的とする
ウレタンプレポリマーを得る。
材配合)の調製において、ウレタンプレポリマー120
0部の代わりに、上記(1)の(i)[メトキシ(−OMe)シ
リル基含有]と(ii)[エトキシ(−OEt)シリル基含有]の
ウレタンプレポリマーをそれぞれ下記表2の重量比率で
混合したもの1200部を用いる以外は同様にして、金
属ジオクトエートとアセト酢酸エチルを除く撹拌混合物
を得、該混合物100gに硬化触媒として1gのジブチル
錫ビスアセチルアセトナートを配合して、一液型湿気硬
化性シーリング材とし、実施例1と同様にして、T.
F.T.および粘度増加率(2週間後)を測定し、結果を
表2に併記する。 表2 −OMe/−OEt 0/100 5/95 10/90 T.F.T. 52 22 18 (時間) 粘度増加率 0 0 60 (%)
材配合)の調製において、同様の撹拌混合物100gに、
Snジオクトエート1モルに対して下記表3のモル数割
合のアセト酢酸エチルを加えた混合物(但し、該混合物
中のSnジオクトエート量は1gに固定)を配合(No.1
〜6)した後、実施例1と同様にして、T.F.T.お
よび粘度増加率(2週間後)を測定し、結果を表3に併記
する。 表3 (Snジオクトエート1モルに対し) No.1 2 3 4 5 6 アセト酢酸 エチルのモル数 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 T.F.T. 4.0 5.5 7.0 13.0 17.5 20.0 (時間) 粘度増加率 ゲル化 32 − − − − (%) なお、表3の粘度増加率はNo.2からNo.6へ次第に
減少した(−は数値表示を省略)。
た量に応じてT.F.T.が延長され、また粘度増加率
において、アセト酢酸エチルを添加していないNo.1
はゲル化して貯蔵安定性が悪いのに対し、アセト酢酸エ
チルの併用により、その量に応じて貯蔵安定性が良化す
ることが認められる。
Claims (11)
- 【請求項1】 分子中に少なくとも2個の加水分解性シ
リル基を有するウレタンプレポリマーの1種または2種
以上の混合物、および硬化触媒から成る一液型湿気硬化
性組成物において、 (A)上記硬化触媒として金属ジオクトエートを用い、か
つβ−ジケトン化合物を併用するか、および/または
(B)上記ウレタンプレポリマーとして、分子中に反応性
の比較的高い加水分解性シリル基と反応性の比較的低い
加水分解性シリル基を同時に有するウレタンプレポリマ
ーを用いるか、もしくはかかる反応性の異なる2つの加
水分解性シリル基を別々に有するウレタンプレポリマー
の混合物を用いることにより、硬化速度の調整が可能で
かつ貯蔵安定性が良好であることを特徴とする一液型湿
気硬化性組成物。 - 【請求項2】 分子中に少なくとも2個の加水分解性シ
リル基を有するウレタンプレポリマーの1種または2種
以上の混合物、 硬化触媒として金属ジオクトエート、およびβ−ジケト
ン化合物から成る請求項1に記載の一液型湿気硬化性組
成物。 - 【請求項3】 金属ジオクトエートが、Sn,Ge,Fe,P
bまたはZrのジオクトエートである請求項2に記載の一
液型湿気硬化性組成物。 - 【請求項4】 β−ジケトン化合物がアセト酢酸エチル
である請求項2または3に記載の一液型湿気硬化性組成
物。 - 【請求項5】 金属ジオクトエートとβ−ジケトン化合
物のモル比が1/0.1〜3.0で、かつ両化合物の合
計使用量が、上記ウレタンプレポリマー100重量部に
対して1〜10重量部である請求項2乃至4のいずれか
1つに記載の一液型湿気硬化性組成物。 - 【請求項6】 分子中に反応性の比較的高い加水分解性
シリル基と反応性の比較的低い加水分解性シリル基を同
時に有するウレタンプレポリマー、および硬化触媒から
成る請求項1に記載の一液型湿気硬化性組成物。 - 【請求項7】 反応性の比較的高い加水分解性シリル基
がメトキシシリル基で、反応性の比較的低い加水分解性
シリル基がエトキシシリル基である請求項6に記載の一
液型湿気硬化性組成物。 - 【請求項8】 メトキシシリル基含有化合物とエトキシ
シリル基含有化合物の比率がモル比で1/100〜1で
ある請求項7に記載の一液型湿気硬化性組成物。 - 【請求項9】 分子中に反応性の比較的高い加水分解性
シリル基を有するウレタンプレポリマーと、分子中に反
応性の比較的低い加水分解性シリル基を有するウレタン
プレポリマーの混合物、および硬化触媒から成る請求項
1に記載の一液型湿気硬化性組成物。 - 【請求項10】 反応性の比較的高い加水分解性シリル
基がメトキシシリル基で、反応性の比較的低い加水分解
性シリル基がエトキシシリル基である請求項9に記載の
一液型湿気硬化性組成物。 - 【請求項11】 メトキシシリル基含有化合物とエトキ
シシリル基含有化合物の比率がモル比で1/100〜1
である請求項10に記載の一液型湿気硬化性組成物。
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