JP3820420B2 - ポリエーテル系重合体の増粘剤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散性が良く、粘度の経時安定性に優れたポリエーテル系重合体の増粘剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエーテル系重合体はウレタン樹脂の原料やシーリング材のベースポリマーとして広く使用されており、垂れ防止やフィラー添加物の沈降防止のために種々の増粘剤ないしチキソ性付与剤が使用されている。従来から使用されている増粘剤等としては、脂肪酸アマイド系ワックス、有機粘土、水添ひまし油、シリカ微粉末などが知られている(特開昭55-31874号等)。
【０００３】
しかし、脂肪酸アマイド系ワックスはポリエーテル系重合体に分散する際に、８０〜１２０℃に温度を制御し、適度な膨潤状態を得る必要があるため作業性が煩雑であると云う問題点があった。
また、有機粘土や水添ひまし油は、チキソ性付与という点から、他の物質に比べて十分満足できる物ではなかった。
【０００４】
一方、シリカ粉末は分散性は良く作業性の点では問題がないが、表面処理されていないシリカ粉末の増粘機構は、シリカ表面のシラノール基の水素結合に基づくシリカ微粉末どうしの網目構造の形成によるものであり、従って、ポリエーテル系重合体のように比較的親水性の重合体の場合には分散後、時間の経過に伴いシラノール基がポリエーテル系重合体とも水素結合を形成し、このためシリカ微粉体どうしの綱目構造が破壊されて次第に粘度が低下してしまうと云う問題点があった。
【０００５】
【発明の解決課題】
本発明は、シリカ粉末からなる従来の増粘剤における上記問題を解決したものであって、ポリエーテル系重合体に対し、分散性が良好で優れた作業性を有し、増粘効果も高く、かつ粘度の経時変化の少ない増粘剤を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題の解決手段】
すなわち、本発明によれば、（１）一般式[I]
【化２】
で示されるオルガノポリシロキサンで表面処理されたシリカ微粉末からなることを特徴とするポリエーテル系重合体の増粘剤が提供される。
【０００７】
本発明の上記増粘剤は（２）一般式[I]において、Ｘはアルキル基、水酸基、アルコキシ基であり、Ｒ1およびＲ2はアルキル基、フェニル基、ポリエーテル基、エポキシ置換アルキル基、アミノ置換アルキル基、ハイドロジェン基から選ばれる同一または異なる置換基であって、ｎは１から５００の整数である上記(1)に記載の増粘剤、（３）シリカ微粉末が、ケイ素ハロゲン化合物の火炎加水分解により生成され、比表面積(BET値)が２０〜４００m2/gである上記(1)または(2)に記載の増粘剤を含む。
【０００８】
本発明において使用されるオルガノポリシロキサンは一般式[I]で示されるものである。
【化３】
上記一般式において、Ｘはアルキル基、水酸基、またはアルコキシ基であり、Ｒ1およびＲ2はアルキル基、フェニル基、ポリエーテル基、エポキシ置換アルキル基、アミノ置換アルキル基、ハイドロジェン基より選ばれる同一または異なる置換基である。
【０００９】
また、該オルガノポリシロキサンの粘度は２５℃で２〜１０００cStのものが好ましいので、重合度ｎは１から５００の整数である。粘度が２cSt以下であるとシリカを表面処理する際の加熱により揮発してしまうので好ましくない。一方、粘度が１０００cstを上回るとシリカ表面を均一に処理することができず、これまた好ましくない。
【００１０】
上記一般式[I]で示されるオルガノポリシロキサンのうち、容易に入手できる市販品としては、例えば、表１に示す以下のものが挙げられる。
【００１１】
本発明に用いられるシリカ微粉末としては、ケイ素ハロゲン化合物の火炎加水分解により生成され、窒素吸着法による比表面積(BET値)が２０〜４００m2/gである所謂ヒュームドシリカと称されるものが望ましい。比表面積がこれより小さいと増粘効果が不十分であり、また、比表面積がこれより大きいとシリカ粒子の凝集が強くなり分散し難くなり、何れも好ましくない。
好適なシリカ微粉末としては、例えば、以下のような商品名で市販されているものである。AEROSIL50、130、200、300、380、OX50、TT600、MOX80、MOX170（以上、日本アエロジル社製）。
【００１２】
本発明の増粘剤は、シリカと馴染み、またポリエーテル系重合体とも似た化学構造を有する上記一般式[I]で示されるオルガノポリシロキサンによってシリカ粉末の表面を処理しているので、該シリカ表面にポリエーテル系重合体が馴染み易くなり、シリカ表面に有機高分子重合体が容易に吸着し、その吸着した重合体鎖が非吸着重合体鎖と絡み合った会合構造を形成し、これにより増粘効果を発揮する。
このように、本発明に係るシリカ微粉末増粘剤は、その増粘機構が、シリカ表面のシラノール基どうしの水素結合による網目構造の形成によるものではないので、シラノール結合が経時的に崩壊して粘度が低下すると云うような従来の問題を生じない。
【００１３】
シリカ微粉末を上記−般式[I]で示されるオルガノポリシロキサンによって表面処理する方法は特に制限されない。一般に知られている方法を用いることができる。即ち、へンシェルミキサーなどに代表される撹拌装置を備えた容器に、シリカ微粉末を入れ、攪拌しながら一般式[I]で示されるオルガノポリシロキサンを添加し、望ましくはスプレーにより散布して均一に混合する。
【００１４】
オルガノボリシロキサンの添加量はシリカ微粉末の比表面積に応じて定められるが、概ねシリカ微粉末に対して３〜４０重量部が望ましい。３重量部未満であるとオルガノポリシロキサンがシリカ微粉末の表面を完全に覆うことができず十分な増粘効果を発揮することができない。一方、４０重量部を越えて添加してもその表面処理効果は飽和して経済的でない。
【００１５】
シリカ微粉末とオルガノポリシロキサンを均一に混合した後、１５０℃〜４００℃の温度範囲で１０分から１時間、加熱する。加熱温度が１５０℃未満であるとオルガノポリシロキサンのシリカ微粉末への吸着、配向が不十分となり、満足な増粘効果を発揮することができない。ちなみに、加熱温度は高温であるほど加熱時間を短縮できるが、４００℃を越えると、一般式[I]で示されるオルガノポリシロキサンの熱分解が始まるので好ましくない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の増粘剤は、増粘剤粒子であるシリカ粉末の分散性が良く、作業性に優れる。かつ、増粘機構が未処理のシリカ粉末と異なり、粘度の経時安定性に優れており、目的の粘性が長期間安定に保たれる。
【００１７】
【発明の実施形態】
以下に本発明の実施例および比較例を示す。なお、これらは本発明を限定するものではない。
［表面処理シリカ微粉未の製造］
製造例１
ヒュームドシリカ（日本アエロジル社製、商品名:AEROSIL200）を密閉型ヘンシェルミキサーに入れ、容器内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら処理剤としてポリエーテル変性シリコーンオイル（信越化学工業社製、商品名:KF618）をシリカに対して２０重量部噴霧混合した。その後、２５０℃で３０分加熟撹拌を続けた。室温まで冷却して表面処理シリカＡを得た。
【００１８】
製造例２
ヒュームドシリカ（日本アエロジル社製、商品名:AEROSIL130）を密閉型ヘンシェルミキサーに入れ、容器内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら処理剤としてアミノ変性シリコーンオイル（信越化学工業社製、商品名:KF860）をシリカに対して１３重量部噴霧混合した。その後、２５０℃で３０分加熟撹拌を続けた。室温まで冷却して表面処理シリカＡを得た。
【００１９】
製造例３
処理剤をエポキシ変性シリコーンオイル（信越化学工業社製、商品名:KF105）とした他は製造例１と同様の処理工程を経て表面処理シリカＣを得た。
製造例４
処理剤を両末端水酸基シリコーンオイル(東レ・ダウコ-ニング・シリコーン社製,商品名:PRX413)としたほかは製造例１と同様の処理工程を経て表面処理シリカＤを得た。
製造例５
処理剤をジメチルシリコーンオイル（信越化学工業社製、商品名:KF96）としたほかは製造例２と同様の処理工程を経て表面処理シリカＥを得た。
【００２０】
上記製造例１〜５で得た表面処理シリカ微粉末の比表面積、嵩密度および分散液のｐＨを表２に示した。なお、上記分散液は表面処理シリカを水とメタノールを１：１に混合した溶液に４重量％分散させたものである。
【００２１】
【００２２】
［表面処理シリカ微粉末の増粘評価］
製造例１〜５で得られた表面処理シリカ微粉末をポリエーテル系重合体（大日本インキ工業社製、商品名:RQ-350）に以下の条件で分散させ、その粘度の経時変化を測定した。この結果を図１に示した。なお、比較試料として、表面処理を施さないヒュウームドシリカ（日本アエロジル社製、商品名:AEROSIL 130）を用い、これを上記ポリエーテル系重合体に同一条件で混合分散したものについて、同様に粘度の経時変化を測定した。この結果を図１に併せて示した。
【００２３】
表面処理シリカ微粉末の添加量：５重量％
分散方法：高速羽型分散機DISPERMATを用い、3000rpmにて３分間撹拌
粘度測定：Ｅ型粘度計を用い、2.5rpm、22℃にて測定
【００２４】
図１に示すように、本発明に係る表面処理シリカ微粉末を分散させたものは、表面処理シリカＢを用いたものにおいて若干の経時的粘度の低下が見られるものの、いずれの試料においても高い増粘性が得られ、かつ粘度の経時的変化が極めて少ない。一方、比較例の表面処理を施さないシリカ微粉末を混合したものは、初期粘度も低く、また経時的に粘度が低下している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 表面処理シリカ微粉末をポリエーテル系重合体に分散させ、その粘度の経時変化を示すグラフ
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散性が良く、粘度の経時安定性に優れたポリエーテル系重合体の増粘剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエーテル系重合体はウレタン樹脂の原料やシーリング材のベースポリマーとして広く使用されており、垂れ防止やフィラー添加物の沈降防止のために種々の増粘剤ないしチキソ性付与剤が使用されている。従来から使用されている増粘剤等としては、脂肪酸アマイド系ワックス、有機粘土、水添ひまし油、シリカ微粉末などが知られている(特開昭55-31874号等)。
【０００３】
しかし、脂肪酸アマイド系ワックスはポリエーテル系重合体に分散する際に、８０〜１２０℃に温度を制御し、適度な膨潤状態を得る必要があるため作業性が煩雑であると云う問題点があった。
また、有機粘土や水添ひまし油は、チキソ性付与という点から、他の物質に比べて十分満足できる物ではなかった。
【０００４】
一方、シリカ粉末は分散性は良く作業性の点では問題がないが、表面処理されていないシリカ粉末の増粘機構は、シリカ表面のシラノール基の水素結合に基づくシリカ微粉末どうしの網目構造の形成によるものであり、従って、ポリエーテル系重合体のように比較的親水性の重合体の場合には分散後、時間の経過に伴いシラノール基がポリエーテル系重合体とも水素結合を形成し、このためシリカ微粉体どうしの綱目構造が破壊されて次第に粘度が低下してしまうと云う問題点があった。
【０００５】
【発明の解決課題】
本発明は、シリカ粉末からなる従来の増粘剤における上記問題を解決したものであって、ポリエーテル系重合体に対し、分散性が良好で優れた作業性を有し、増粘効果も高く、かつ粘度の経時変化の少ない増粘剤を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題の解決手段】
すなわち、本発明によれば、（１）一般式[I]
【化２】
【０００７】
本発明の上記増粘剤は（２）一般式[I]において、Ｘはアルキル基、水酸基、アルコキシ基であり、Ｒ1およびＲ2はアルキル基、フェニル基、ポリエーテル基、エポキシ置換アルキル基、アミノ置換アルキル基、ハイドロジェン基から選ばれる同一または異なる置換基であって、ｎは１から５００の整数である上記(1)に記載の増粘剤、（３）シリカ微粉末が、ケイ素ハロゲン化合物の火炎加水分解により生成され、比表面積(BET値)が２０〜４００m2/gである上記(1)または(2)に記載の増粘剤を含む。
【０００８】
本発明において使用されるオルガノポリシロキサンは一般式[I]で示されるものである。
【化３】
【０００９】
また、該オルガノポリシロキサンの粘度は２５℃で２〜１０００cStのものが好ましいので、重合度ｎは１から５００の整数である。粘度が２cSt以下であるとシリカを表面処理する際の加熱により揮発してしまうので好ましくない。一方、粘度が１０００cstを上回るとシリカ表面を均一に処理することができず、これまた好ましくない。
【００１０】
上記一般式[I]で示されるオルガノポリシロキサンのうち、容易に入手できる市販品としては、例えば、表１に示す以下のものが挙げられる。
本発明に用いられるシリカ微粉末としては、ケイ素ハロゲン化合物の火炎加水分解により生成され、窒素吸着法による比表面積(BET値)が２０〜４００m2/gである所謂ヒュームドシリカと称されるものが望ましい。比表面積がこれより小さいと増粘効果が不十分であり、また、比表面積がこれより大きいとシリカ粒子の凝集が強くなり分散し難くなり、何れも好ましくない。
好適なシリカ微粉末としては、例えば、以下のような商品名で市販されているものである。AEROSIL50、130、200、300、380、OX50、TT600、MOX80、MOX170（以上、日本アエロジル社製）。
【００１２】
本発明の増粘剤は、シリカと馴染み、またポリエーテル系重合体とも似た化学構造を有する上記一般式[I]で示されるオルガノポリシロキサンによってシリカ粉末の表面を処理しているので、該シリカ表面にポリエーテル系重合体が馴染み易くなり、シリカ表面に有機高分子重合体が容易に吸着し、その吸着した重合体鎖が非吸着重合体鎖と絡み合った会合構造を形成し、これにより増粘効果を発揮する。
このように、本発明に係るシリカ微粉末増粘剤は、その増粘機構が、シリカ表面のシラノール基どうしの水素結合による網目構造の形成によるものではないので、シラノール結合が経時的に崩壊して粘度が低下すると云うような従来の問題を生じない。
【００１３】
シリカ微粉末を上記−般式[I]で示されるオルガノポリシロキサンによって表面処理する方法は特に制限されない。一般に知られている方法を用いることができる。即ち、へンシェルミキサーなどに代表される撹拌装置を備えた容器に、シリカ微粉末を入れ、攪拌しながら一般式[I]で示されるオルガノポリシロキサンを添加し、望ましくはスプレーにより散布して均一に混合する。
【００１４】
オルガノボリシロキサンの添加量はシリカ微粉末の比表面積に応じて定められるが、概ねシリカ微粉末に対して３〜４０重量部が望ましい。３重量部未満であるとオルガノポリシロキサンがシリカ微粉末の表面を完全に覆うことができず十分な増粘効果を発揮することができない。一方、４０重量部を越えて添加してもその表面処理効果は飽和して経済的でない。
【００１５】
シリカ微粉末とオルガノポリシロキサンを均一に混合した後、１５０℃〜４００℃の温度範囲で１０分から１時間、加熱する。加熱温度が１５０℃未満であるとオルガノポリシロキサンのシリカ微粉末への吸着、配向が不十分となり、満足な増粘効果を発揮することができない。ちなみに、加熱温度は高温であるほど加熱時間を短縮できるが、４００℃を越えると、一般式[I]で示されるオルガノポリシロキサンの熱分解が始まるので好ましくない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の増粘剤は、増粘剤粒子であるシリカ粉末の分散性が良く、作業性に優れる。かつ、増粘機構が未処理のシリカ粉末と異なり、粘度の経時安定性に優れており、目的の粘性が長期間安定に保たれる。
【００１７】
【発明の実施形態】
以下に本発明の実施例および比較例を示す。なお、これらは本発明を限定するものではない。
［表面処理シリカ微粉未の製造］
製造例１
ヒュームドシリカ（日本アエロジル社製、商品名:AEROSIL200）を密閉型ヘンシェルミキサーに入れ、容器内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら処理剤としてポリエーテル変性シリコーンオイル（信越化学工業社製、商品名:KF618）をシリカに対して２０重量部噴霧混合した。その後、２５０℃で３０分加熟撹拌を続けた。室温まで冷却して表面処理シリカＡを得た。
【００１８】
製造例２
ヒュームドシリカ（日本アエロジル社製、商品名:AEROSIL130）を密閉型ヘンシェルミキサーに入れ、容器内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら処理剤としてアミノ変性シリコーンオイル（信越化学工業社製、商品名:KF860）をシリカに対して１３重量部噴霧混合した。その後、２５０℃で３０分加熟撹拌を続けた。室温まで冷却して表面処理シリカＡを得た。
【００１９】
製造例３
処理剤をエポキシ変性シリコーンオイル（信越化学工業社製、商品名:KF105）とした他は製造例１と同様の処理工程を経て表面処理シリカＣを得た。
製造例４
処理剤を両末端水酸基シリコーンオイル(東レ・ダウコ-ニング・シリコーン社製,商品名:PRX413)としたほかは製造例１と同様の処理工程を経て表面処理シリカＤを得た。
製造例５
処理剤をジメチルシリコーンオイル（信越化学工業社製、商品名:KF96）としたほかは製造例２と同様の処理工程を経て表面処理シリカＥを得た。
【００２０】
上記製造例１〜５で得た表面処理シリカ微粉末の比表面積、嵩密度および分散液のｐＨを表２に示した。なお、上記分散液は表面処理シリカを水とメタノールを１：１に混合した溶液に４重量％分散させたものである。
【００２１】
［表面処理シリカ微粉末の増粘評価］
製造例１〜５で得られた表面処理シリカ微粉末をポリエーテル系重合体（大日本インキ工業社製、商品名:RQ-350）に以下の条件で分散させ、その粘度の経時変化を測定した。この結果を図１に示した。なお、比較試料として、表面処理を施さないヒュウームドシリカ（日本アエロジル社製、商品名:AEROSIL 130）を用い、これを上記ポリエーテル系重合体に同一条件で混合分散したものについて、同様に粘度の経時変化を測定した。この結果を図１に併せて示した。
【００２３】
表面処理シリカ微粉末の添加量：５重量％
分散方法：高速羽型分散機DISPERMATを用い、3000rpmにて３分間撹拌
粘度測定：Ｅ型粘度計を用い、2.5rpm、22℃にて測定
【００２４】
図１に示すように、本発明に係る表面処理シリカ微粉末を分散させたものは、表面処理シリカＢを用いたものにおいて若干の経時的粘度の低下が見られるものの、いずれの試料においても高い増粘性が得られ、かつ粘度の経時的変化が極めて少ない。一方、比較例の表面処理を施さないシリカ微粉末を混合したものは、初期粘度も低く、また経時的に粘度が低下している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 表面処理シリカ微粉末をポリエーテル系重合体に分散させ、その粘度の経時変化を示すグラフ
Claims (3)
- 一般式[I]
- 一般式[I]において、Ｘはアルキル基、水酸基、アルコキシ基であり、Ｒ1およびＲ2はアルキル基、フェニル基、ポリエーテル基、エポキシ置換アルキル基、アミノ置換アルキル基、ハイドロジェン基から選ばれる同一または異なる置換基であって、ｎは１から５００の整数である請求項１に記載の増粘剤。
- シリカ微粉末が、ケイ素ハロゲン化合物の火炎加水分解により生成され、比表面積(BET値)が２０〜４００m2/gである請求項１または２に記載の増粘剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12969796A JP3820420B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | ポリエーテル系重合体の増粘剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12969796A JP3820420B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | ポリエーテル系重合体の増粘剤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09310027A JPH09310027A (ja) | 1997-12-02 |
| JP3820420B2 true JP3820420B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=15015966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12969796A Expired - Fee Related JP3820420B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | ポリエーテル系重合体の増粘剤 |
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| Publication number | Publication date |
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