JP3917181B2 - ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーおよびその生成方法 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーおよびその生成方法に関する。
背景技術
ポリジオルガノシロキサンポリマーは、主にシロキサン結合の物理的化学的特性から派生する独特の特性を有している。一般的なポリジオルガノシロキサンポリマーの顕著な特性としては、耐紫外線性、非常に低いガラス転移温度、良好な熱および酸化安定性、多くのガス類に対する良好な透過性、非常に低い表面エネルギー、低い屈折率、良好な疎水性および良好な誘電性特性が挙げられる。また、非常に良好な生物学的適合性も有しており、血液が存在する生体内で使用することのできる生物学的材料として非常に興味深い。ポリジオルガノシロキサンエラストマーは、多くの優れた特性を有しているため広く用いられている。しかし、引裂抵抗が制限されていること、低極性溶剤に対する抵抗が弱いことが、他の多くの用途に適さないものとさせている。
エラストマーは、加えられた力による変形状態から初期の形状に戻る能力を持っている。通常のポリジオルガノシロキサンは、化学的または物理的に架橋したときにのみエラストマー挙動を示す。非常に高分子量のポリジオルガノシロキサンガム（モル当たり５００，０００グラムを超える）であっても、架橋しないと低温流れを示す。このように、たいていの商業用途において有用な通常のポリジオルガノシロキサンには、所望の特性に応じて、例えば機械的強度を維持し、溶剤中での膨潤を減じるために、細粉高表面積のシリカ、煙霧質シリカ、二酸化チタン、アルミナ、ジルコニア、顔料等級の酸化物、カーボンブラック、グラファイト、金属粉末、粘土、炭酸カルシウム、シリケート、アルミネート、繊維状充填剤、および空洞ガラスまたはプラスチックマイクロスフェアのような充填剤が、５０重量パーセントまで充填されていなければならない。ポリジオルガノシロキサンは、高温において、他の有機材料のように急激に機械的強度を失うことはないため、特に、高温で使用される。
絶縁電線、ロッド、チャンネル、管類および同様の製品のような多くの用途のために、ポリジオルガノシロキサン化合物は、標準のゴム押出し装置で押し出される。押し出された材料は、直ちに加熱して、ある形状に硬化しなければならない。通常、３００〜４５０℃での温風加硫したり、０．２８〜０．７０MPa（４０〜１００ｐｓｉ）で数分間蒸気にあてる必要がある。最終特性は、オーブン硬化または連続蒸気加硫により得られる。
シリコーンベースの剥離コーティングは、主に、接着剤の剥離ライナーのような用途で商業的に長い間使用されてきている。一般にこのような材料は、溶剤または担体からコーティングされ、高温で熱架橋される。近頃、追加硬化、カチオン硬化および放射線硬化、および硬化を必要としないシリコーン含有ブロックコポリマーを含むシリコーン剥離技術が開示されている。これらのシステムのうちいくつかは、溶剤を用いずに、すなわち、ロールコーティングによりコーティングすることができる。他に、有機溶剤または水からコーティングすることができるものもある。これらのシステムはいずれも、溶融プロセス不可能だと考えられている。このように、前述した材料の所望の剥離性能特性を保持しつつ、溶融コーティング可能なシリコーンベースの剥離コーティングに対する要望がある。
ブロックコポリマーは、エラストマー、シーラント、コーキング化合物および剥離コーティングのような様々な製品に所望の性能特性を与えるために、長い間用いられてきた。
物理的に架橋されたポリジオルガノシロキサンエラストマーは、通常、セグメントコポリマーである。エラストマーの機械的特性は、通常、ポリマーの分子量と共に増大する。分子量は、インヘレント粘度測定により求められることが多い。ある非架橋システムでは、分子量が増えるにつれ、ポリマーは溶けにくくなり、インヘレント粘度は、測定しにくくなる。ポリジオルガノシロキサンポリマーの機械的特性およびインヘレント粘度は、たいていの所望のポリジオルガノシロキサン特性を維持しつつ、ＡＢ、ＡＢＡまたは（ＡＢ）nセグメントポリマーと、軟質ポリジオルガノシロキサン成分および、例えば、ポリスチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルフォンおよびエポキシドのような硬質セグメントを含む、高融点を有する結晶構造または高ガラス転移温度を有するアモルファス構造のいずれかの硬質成分との調整された溶剤ベースでの合成により、実質的に増大する。
他の種類のポリジオルガノシロキサンセグメントコポリマーは、ポリジオルガノシロキサンまたは尿素以外のブロックを含むポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーである。これらの合成反応は、上述したものより速く、触媒を必要とせず、そして副生成物を生成しないため、経済的に有利となり得る方法である。
ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成する際、ポリジオルガノシロキサンジアミン前駆物質中に単官能性反応不純物があると、鎖伸長反応が早く終了し、ポリマーの最良の分子量および引っ張り強度が得られにくくなる可能性がある。ポリジオルガノシロキサンジアミンを生成するのが早いと、分子量の増加に伴って単官能性不純物の水準が増加するため、たいていのエラストマーまたは接着用途について満足のいく機械的特性を有するエラストマーを得ることはできなかった。つい最近、ポリジオルガノシロキサンジアミン分子量の広範囲にわたって不純物レベルの低い材料を生成する方法が開発された。この化学作用では、非シリコーン容量を増やすための鎖伸長剤を用いることによって、３０℃での測定（濃度０．４ｇ／ｄＬのクロロホルム溶液で、キャノン−フェンスケ粘度計を用いて）で０．８ｇ／ｄＬを超えるインヘレント粘度を有するポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーが得られている。
硬化ステップを必要としない溶液重合ポリジオルガノシロキサンポリ尿素エラストマーについて説明してきたが、これらの組成物は溶剤であるため、取り扱いにコストがかかる可能性がある。
連続溶融重合方法は有利であり、ポリウレタンエラストマーおよびアクリレート感圧接着剤のような組成物を生成するのに使われてきた。ポリジオルガノシロキサンセグメントを含有するポリエーテルイミドを生成するための連続溶融重合方法についても説明してきた。近年、ポリウレタン樹脂は、樹脂製のフィルムのブロッキングを防ぐために、ポリジオルガノシロキサン尿素セグメントを用いるものと説明されている。しかし、組成物中の反応性ポリジオルガノシロキサンの水準は、例えば１５重量パーセントと少なく、たとえ、ポリジオルガノシロキサンの骨格への組み込みが不完全であっても、容易な剥離がその目的であるため、問題ではなかった。しかし、組み込まれなかったポリジオルガノシロキサン油は、エラストマー中で可塑剤として作用し、感圧接着剤の引っ張り強度を減じたり、粘着性を失わせたり、剪断特性を減じたりする。この組み込まれなかった油はまた、エラストマーまたは接着剤の表面にブルームして、接触している他の表面を汚染する可能性がある。
発明の開示
簡単に述べると、本発明の一つの態様において、溶融処理可能なポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマー組成物が提供される。この組成物は、軟質ポリジオルガノシロキサン単位および硬質ポリイソシアネート残基単位を交互に含み、任意で軟質および／または硬質有機ポリアミン単位を含み、このポリイソシアネート残基は、ポリイソシアネートから−ＮＣＯ基を除いたものであり、このようなアミンおよびイソシアネート単位の残基は尿素結合により結合されている。本発明の組成物は、一般に、少なくとも０．８ｄＬ／ｇのインヘレント粘度を有し、例えば、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、トルエン、イソプロピルアルコールおよびこれらの化合物といった通常の有機溶剤に実質的に不溶である。
本発明はまた、
（ａ）少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミン、または少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンと少なくとも１種の有機ポリアミンとの混合物を含む少なくとも１種のポリアミン、および
（ｂ）イソシアネート対アミンのモル比が０．９：１から０．９５：１または１．０５：１から約１．３：１である少なくとも１種のポリイソシアネート
の反応生成物を含むポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコーポリマー組成物を提供する。
本発明のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、以下の繰り返し単位で表すことができる。
各Ｒは独立に、好ましくは約１〜１２個の炭素原子を有し、例えばトリフルオロアルキルまたはビニル基、ビニルラジカルまたは式−Ｒ2（ＣＨ2）aＣＨ＝ＣＨ2（Ｒ2は−（ＣＨ2）b−または−（ＣＨ2）cＣＨ＝ＣＨ−であって、ａは１、２または３、ｂは０、３または６、ｃは３、４または５）で表される高級アルケニルラジカルで置換されていてもよいアルキル部分；約６〜１２個の炭素原子を有し、アルキル、フルオロアルキルおよびビニル基で置換されていてもよいシクロアルキル部分；または好ましくは約６〜２０個の炭素原子を有し、例えば、アルキル、シクロアルキル、フルオロアルキルおよびビニル基で置換されていてもよいアリール部分であり、またはＲは、ここにその記載がリファレンスとして組み込まれる米国特許第５，０２８，６７９号に記載のパーフルオロアルキル基、ここにその記載がリファレンスとして組み込まれる米国特許第５，２３６，９９７号に記載のフッ素含有基、またはここにその記載がリファレンスとして組み込まれる米国特許第４，９００，４７４号および第５，１１８，７７５号に記載のパーフルオロエーテル含有基であり、好ましくは少なくとも５０％のＲ部分が炭素原子数１〜１２個の一価アルキルまたは置換アルキルラジカルと釣り合いのとれたメチルラジカル、アルキレンラジカル、フェニルラジカルまたは置換フェニルラジカルである。
各Ｚは、好ましくは約６〜２０個の炭素原子を有するアリーレンラジカルまたはアラルキレンラジカル、好ましくは約６〜２０個の炭素原子を有するアルキレンまたはシクロアルキレンラジカルである多価ラジカルであり、好ましくはＺは、２，６−トリレン、４，４’−メチレンジフェニレン、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニレン、テトラメチル−ｍ−キリレン、４，４’−メチレンジシクロヘキシレン、３，５，５−トリメチル−３−メチレンシクロヘキシレン、１，６−ヘキサメチレン、１，４−シクロヘキシレン、２，２，４−トリメチルヘキシレンおよびこれらの混合物である。
各Ｙは、独立に、炭素原子数１〜１０個のアルキレンラジカル、好ましくは６〜２０個の炭素原子を有するアラルキレンラジカルまたはアリーレンラジカルである多価ラジカルである。
各Ｄは、水素、炭素原子数１〜１０個のアルキルラジカル、フェニルおよび複素環を形成するＢまたはＹを含有する環構造を完成させるラジカルから成る群より選択される。
Ｂはアルキレン、アラルキレン、シクロアルキレン、フェニレン、例えば、酸化ポリエチレン、酸化ポリプロピレン、酸化ポリテトラメチレンのような酸化ポリアルキレン、並びにこれらのコポリマーおよび混合物から成る群より選択される。
ｍは０〜約１０００の数である。
ｎは１またはそれより大きい数である。
ｐは約１０以上、好ましくは約１５〜２０００、より好ましくは約３０〜１５００の数である。
ポリイソシアネート（Ｚが２個より多い官能性ラジカル）およびポリアミン（Ｂが２個より多い官能性ラジカル）を用いる際、式Ｉの構造は、ポリマー骨格を分岐するために変性される。
本発明のポリマーは、一般に、少なくとも約０．８ｄＬ／ｇのインヘレント粘度を有する、または一般の有機溶剤に実質的に不溶である。
本発明の組成物に、さらに、充填剤、粘着性付与剤、樹脂、顔料、安定化剤、可塑剤等を含ませてもよい。
本発明のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、未充填であっても良好な機械的特性を有し、低ガラス転移温度、中程度の透明性、耐紫外線性、低表面エネルギーおよび疎水性、良好な誘電特性および多くのガス類に対する高透過性といった一般にポリシロキサンに関連する優れた物理特性を示す。さらに、本発明のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、中程度の熱および酸化安定性を有し、従来得られたより高いインヘレント粘度を有し、さらに重合後に溶融プロセッシングを行うことができる。さらに、本発明のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの中には、従来得られたものより膨潤および炭化水素溶剤による劣化に対してより耐性を有するものがある。また、本発明のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの中には、驚くほど低い溶融フロー粘度、および溶融フロー状態より低い温度で急固化を示すエラストマー材料がある。さらに、本発明のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの中には、有機ポリアミンをポリジオルガノシロキサンジアミンおよびポリイソシアネートと共に用いることで膨張した組成物となるために最終特性の範囲が改善されたものがある。これらの組成物は、広範囲な選択により変えることができ、これらの反応物質を組み込む割合によって、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの特性を自由に設計することができる。このような特性としては、剥離水準、印刷適性、引っ張りおよび剪断強度、蒸気透過速度、および分子構造が挙げられる。このような組成物は、溶剤ベースの合成技術では作ることができない。
他の態様において、本発明は、
（ａ）少なくとも１種のポリイソシアネートおよび少なくとも１種のポリアミンを含む反応物質を反応容器に連続して供給する工程であって、該ポリアミンが少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンまたは少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンと少なくとも１種の有機ポリアミンとの混合物である工程、
（ｂ）反応容器において反応物質を混合する工程、
（ｃ）反応物質を反応させてポリジオルガノシロキサンポリ尿素コポリマーを形成する工程、および
（ｄ）ポリマーを反応容器から移動する工程
を含む、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成する方法を提供する。
本発明の方法において有用なポリイソシアネートは、好ましくは、下式で表されるものである。
Ｚは上記で定義した通りである。
本発明の方法において有用なポリジオルガノシロキサンジアミンは、下式で表されるものである。
各Ｒ、Ｙ、Ｄおよびｐは上記で定義した通りである。通常、本発明に有用なポリジオルガノシロキサンジアミンの数平均分子量は、約７００を超えるものである。
この方法は実質的に溶剤を使用しない。通常、溶剤はこの反応を行うのに必要なく、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成するのに当たって以前の方法より環境に優しい方法となっており、多くのポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーに独特の特性が付与される。必要であれば、少量の溶剤を存在させて、固体イソシアネート、高粘度ジイソシアネートまたは少量のジイソシアネートのフローをコントロールしたり、または、粘着性付与樹脂、顔料、架橋剤、可塑充填材および安定化剤のような補助剤の添加をコントロールしたり、これらの粘度を減少させてもよい。
実質的に溶剤不使用であること、および連続プロセスであることにより、イソシアネート対アミンの比を１：１より低く、そして驚くことに、これを超えるように調整することによって、最終材料の特性を最適化するという利点が得られる。意外にも、強力な押出し加工性材料が得られ、中には、従来の溶剤重合方法により得られるものよりも独特の優れた機械的およびレオロジー特性を有するものがある。本発明の実質的に溶剤不使用の連続プロセスのさらなる利点は、重合の直後に、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを、例えば、フィルム、繊維、ペレット、シート、スラブおよび管類のような様々な形態に押し出すことができることである。これにより、ポリマーの劣化によって、性能特性が減少する可能性のあるポリマーの熱および剪断履歴を最小にすることができる。
一般に、生成されるポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーのインヘレント粘度は、ポリジオルガノシロキサンジアミンの分子量が増えると増大する。コポリマーのインヘレント粘度は、適切なイソシアネート対アミンの比、およびプロセス条件を選択することによって変えることができる。従来の溶液重合方法を用いて生成することのできるものより大きなインヘレント粘度を有するポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを得ることができる。
本発明の方法を用いると、コポリマーが通常の有機溶剤に実質的に不溶となるような分子量とすることができる。さらに、連続塊状重合方法である本発明の方法によれば、溶剤媒体中で形成されるポリマーが高粘度であること、またはゲル形成により従来の溶剤重合では得られない高分子量組成物とすることができる。
発明を実施するための形態
本発明に有用なポリジオルガノシロキサンジアミンは、上記の式IIIの範囲のものであり、数平均分子量が約７００〜１５０，０００の範囲、より好ましくは１６００より大きなものが含まれる。好ましいシリコーンジアミンは、ここにその記載がリファレンスとして組み込まれる米国特許第５，２１４，１１９号の記載により調製される実質的に純粋なポリジオルガノシロキサンジアミンである。このような高純度のポリジオルガノシロキサンジアミンは、テトラメチルアンモニウム３−アミノプロピルジメチルシラノレートのような無水アミノアルキル官能性シラノレート触媒を、環状オルガノシロキサンの総量に対して好ましくは０．１５重量パーセント未満の量で用い、環状オルガノシランとビス（アミノアルキル）ジシロキサンとの二段階での反応により調製される。
特に好ましいポリジオルガノシロキサンジアミンは、セシウムおよびルビジウム触媒を用いて調製されるものである。ポリジオルガノシロキサンジアミンの調製は、反応条件下で、
（１）次の式で表されるアミノ官能基封鎖体、
各Ｒ、ＤおよびＹは上記に定義した通りであり、ｘは約１〜１５０の整数、
（２）封鎖体の分子量より多い数平均分子量を有するポリジオルガノシロキサンジアミンを得るのに十分な量の環状シロキサン、および
（３）触媒効果量の水酸化セシウム、水酸化ルビジウム、セシウム、シラノレート、ルビジウムシラノレート、セシウムポリシロキサノレート、ルビジウムポリシロキサノレートおよびこれらの混合物
を化合することにより成される。反応は、アミン官能基封鎖体が実質的にすべて消費されるまで続く。
揮発性有機酸の添加によりこの反応は終了し、通常、約０．０１重量パーセントより多いシラノール不純物を有するポリジオルガノシロキサンの混合物、および有機酸のセシウム塩、有機酸のルビジウム塩、または触媒に対して少量モル過剰となるような両塩のうち１種またはそれ以上を形成する。反応生成物のシラノール基を反応条件下で縮合し、約０．０１重量パーセント未満または約０．０１重量パーセントのシラノール不純物を有するポリジオルガノシロキサンジアミンを形成し、一方、未反応の環状シロキサンを剥離する。任意で、後に濾過によって塩を除去する。
本発明に有用なポリジオルガノシロキサンジアミンとしては、これに限られるものではないが、ポリジメチルシロキサンジアミン、ポリジフェニルシロキサンジアミン、ポリトリフルオロプロピルメチルシロキサンジアミン、ポリフェニルメチルシロキサンジアミン、ポリジエチルシロキサンジアミン、ポリジビニルシロキサンジアミン、ポリビニルメチルシロキサンジアミン、ポリ（５−ヘキセニル）メチルシロキサンジアミン、コポリマーおよびこれらの混合物が例示される。
本発明に有用な有機ポリアミンとしては、これに限られるものではないが、Huntsman製Ｄ−２３０、−４００、−２０００、−４０００、ＢＵ−７００、ＥＤ−２００１、ＥＤＲ−１４８のようなポリオキシアルキレンジアミン、Huntsman製Ｔ−３０００およびＴ−５０００のようなポリオキシアルキレントリアミンおよびデュポン製Dytek AおよびDytek EPのようなポリアルキレンが例示される。
反応において異なるポリイソシアネートがポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの特性を変性する。例えば、ダウケミカル社製ISONATETM143Lのようなポリカーボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネートを用いる場合、生成されるポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、他のジイソシアネートから調製されたコポリマーに比べて、耐溶剤性が改善されている。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを用いる場合、生成されるセグメントコポリマーは、射出成形に特に有用な非常に低い溶融粘度を有する。
ポリアミン、特に式IIIのポリジオルガノシロキサンジアミンと反応可能なポリイソシアネートを本発明において用いることができる。ジイソシアネートとしては、これに限られるものではないが、２，６−トルエンジイソシアネート、２，５−トルエンジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、メチレンビス（ｏ−クロロフェニルジイソシアネート）、メチレンジフェニレン−４，４’−ジイソシアネート、ポリカーボジイミド変性メチレンジフェニレンジイソシアネート、（４，４’−ジイソシアネート−３，３’，５，５’−テトラエチル）ジフェニルメタン、４，４’−ジイソシアネート−３，３’−ジメトキシビフェニル（ｏ−ジアニシジンジイソシアネート）、５−クロロ−２，４−トルエンジイソシアネート、１−クロロメチル−２，４−ジイソシアネートベンゼンのような芳香族ジイソシアネート、ｍ−キシレンジイソシアネート、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートのような芳香族−脂肪族ジイソシアネート、１，４−ジイソシアネートブタン、１，６−ジイソシアネートヘキサン、１，１２−ジイソシアネートドデカン、２−メチル−１，５−ジイソシアネートペンタンのような脂肪族ジイソシアネート、およびメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート、３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（イソホロンジイソシアネート）、２，２，４−トリメチルヘキシルジイソシアネートおよびシクロヘキシレン−１，４−ジイソシアネートのような環状脂肪族ジイソシアネート、およびこれらの混合物が例示される。
好ましいジイソシアネートとしては、２，６−トルエンジイソシアネート、メチレンジフェニレン−４，４’−ジイソシアネート、ポリカーボジイミド変性メチレンジフェニルジイソシアネート、４，４’−ジイソシアネート−３，３’−ジメトキシビフェニル（ｏ−ジアニシジンジイソシアネート）、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート、３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（イソホロンジイソシアネート）、１，６−ジイソシアネートヘキサン、２，２，４−トリメチルヘキシルジイソシアネートおよびシクロヘキセン−１，４−ジイソシアネートが挙げられる。
特に好ましいのは、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートである。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを用いて生成されるポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、一般に、他のジイソシアネートを用いて生成される同様のコポリマーより溶融粘度が低く、弾性率が高い。
ポリアミン、特に式IIIのポリジオルガノシロキサンジアミンと反応可能なトリイソシアネートを本発明において使用することができる。このようなトリイソシアネートとしては、これに限られるものではないが、ビウレット、イソシアヌレート、付加物等から生成されるような多官能性イソシアネートが例示される。市販されているポリイソシアネートとしては、BayerのDESMODURTMおよびMONDURTMシリーズ、およびダウプラスチックスのPAPITMシリーズの一部が挙げられる。
好ましいトリイソシアネートは、DESMODURTMN-3300およびMONDURTM489である。
アミンとイソシアネートの相対量は、従来の方法で生成されるものより広い範囲で変えることができる。反応容器に連続的に供給されるイソシアネート対アミンのモル比は、好ましくは約０．９：１〜１．３：１、より好ましくは１：１〜１．２：１である。
ポリイソシアネートとポリアミンの反応が起こると、尿素結合中の活性水素が過剰のイソシアネートと反応できる可能性がある。イソシアネート対アミンの比を大きくすることによって、ビウレット部分の生成が特に高温において促進され、分岐または架橋ポリマーとなる。低〜中程度の量のビウレットが生成すると、剪断特性および耐溶剤性に有利である。
本発明の組成物にまた、任意で様々な充填剤およびその他の特性変性剤を含有させてもよい。煙霧質シリカ、カーボンファイバー、カーボンブラック、ガラスビーズ、ガラス泡、ガラスファイバー、ミネラルファイバー、粘土粒子、有機ファイバー、例えば、ナイロンKEVLARTM、金属粒子等といった充填剤を組み込んだ場合に、このような添加剤が最終ポリマー製品の機能および官能性に有害とならなければ、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーおよびシリケート樹脂１００部当たり約５０部の量まで添加することができる。染料、顔料、難燃材、安定化剤、抗酸化剤、相溶化剤、酸化亜鉛のような抗微生物剤、導電体、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウムおよびニッケル粒子のような熱導体等といったその他の添加剤等を、組成物の約１〜５０体積パーセントの量で、これらのシステムに配合することができる。
本発明の方法において、ポリアミンは、少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミン、または少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンと少なくとも１種の有機ポリアミンとの混合物、および少なくとも１種のポリイソシアネートジアミンであって、少なくとも１種の該ポリアミンを含有する反応物質を反応容器内で混合し、反応させて、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成し、これを、反応容器から取り除くことができる。
本発明の方法においては、下記のような反応が起きている。
本発明の組成物の特性は、コポリマー分子量および構造の結果である。本発明の方法には柔軟性があるため、中には、インヘレント粘度または分子量の測定からは溶剤に完全に溶けないが、それでも物理特性の点から非常に有用な材料であり、押出し成形可能な興味深い材料もある。当業者であれば、イソシアネート対アミノ比、ポリイソシアネートおよびポリアミンの構造、反応物質添加の順番、混合速度、温度、反応容器の処理量、反応容器の構造および大きさ、滞留時間、滞留時間分布および充填剤、添加剤または特性改質剤を添加するかどうかの関数となる特定の用途に最適な材料を選ぶことができる。この方法によれば、極めて広範囲にわたって分子量および構造を自由に変えることができるため、様々な用途に合う特性を作り上げることができる。本発明のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製するのに用いるポリジオルガノシロキサンポリアミン成分は、生成されるコポリマーの弾性率を調整する手段を提供する。一般に、高分子量ポリジオルガノシロキサンジアミンは、低弾性率のコポリマーを提供するが、低分子量ポリジオルガノシロキサンジアミンは高弾性率のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを提供する。
ポリアミンとポリイソシアネートを均質に混合し、その反応生成物を提供できるような反応容器を用いるのが、本発明に適している。反応生成物が、例えば、シングルスクリューまたはツインスクリュー押出し機を用いる連続プロセスとして処理温度で混合できるだけの、十分に低い粘度を有している場合は、反応は、例えばメカニカルスターラーを入れたフラスコを用いるバッチプロセスとして行ってもよい。反応容器は、表面をふき取った異方向回転または同方向回転ツインスクリュー押出し機であるのが好ましい。
反応容器の温度はポリイソシアネートとポリアミンとの反応が起こるのに十分な温度とする。また、材料が、反応容器、および、例えば、フィードブロックやダイのような後の処理装置へ移動されるのに十分な温度とする。反応した材料を移動するには、約１４０〜２５０℃の温度範囲が好ましく、約１６０〜２２０℃の温度範囲がより好ましい。反応容器中の滞留時間は一般に、約５秒〜８分、より一般的には約１５秒〜３分である。
滞留時間は、例えば、反応容器の長さ対直径の比、混合比、全体のフロー速度、反応物質および添加剤中での配合の必要性といったいくつかのパラメータにより変わる。最低限または配合不要の非反応性成分との反応を含む材料については、反応は、ツインスクリュー押出し機の長さ対直径の比わずか５：１で容易に行われる。
表面を拭き取った反応容器を用いるときは、スクリューフライトランドとバレルとの隙間を比較的狭くするのが好ましく、その値は一般に０．１〜約２ｍｍである。用いられるスクリューは、反応が実質的に起こるゾーンで、完全または部分的に噛合、もしくは完全または部分的に拭き取られているのが好ましい。
ポリアミドとポリイソシアネートとの間で起こる反応は早いため、特に高分子量、すなわち、数平均分子量が約５０，０００以上のポリアミンを用いるときは、両方の材料とも速度を変えずに押出し機に供給するのが好ましい。このような供給速度であれば、一般に、最終生成物に望ましくない変異が起きるのが減少する。
非常に低いフローのポリイソシアネートストリームを用いるとき、押出し機へ確実に連続供給する方法は、ポリイソシアネートフィードラインをスクリューの通過ねじに接触または非常に近接して接触させることである。また、ポリイソシアネートの微少小滴を反応容器に連続的に流す連続スプレー注入装置を用いる方法もある。
一般に、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを粘性付与樹脂、無機添加剤またはポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマー反応物質と実質的に無反応のその他の材料のような添加剤と配合する際は、ポリアミンとポリイソシアネートの実質的な反応が起きた後で、配合する添加剤をさらに反応容器の下流に添加する。
しかし、添加剤の添加が反応物質の反応を妨害しないのであれば、様々な反応物質および添加剤の添加順序は問わない。例えば、ポリイソシアネート反応物質と特に反応性のある添加剤は、ポリイソシアネートとポリアミン反応物質との反応が終わるまで添加しない。さらに、反応物質は、反応容器に同時または連続して、いかなる順序でも添加することができる。例えば、ポリイソシアネートストリームを上述したような方法で反応容器に添加する第１成分とすることができる。次にポリアミンを反応容器の下流に添加することができる。これとは異なり、ポリアミンを反応容器に入れた後で、ポリイソシアネートストリームを添加することもできる。
本発明の方法は、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーの生成に当たって、従来の溶液重合方法に比べ、（１）溶液重合材料より優れた特性を有する材料を得るためにイソシアネート対アミン比を変えることができる、（２）溶液重合では簡単に生成することのできなかった高分子量の組成物を重合することができる、（３）熱履歴を減らして成形物品を直接生成することができる、（４）充填剤、粘着性付与樹脂、可塑剤およびその他特性改質剤に容易に配合することができる、そして（５）溶剤の排除といういくつかの利点を有している。
連続プロセスにおいて、イソシアネート対アミン比を変更できる柔軟性は明らかな利点である。この比率は、理論値の１：１よりも上または下に簡単に変えることができる。溶液中では、約１．０５：１を超えたり、０．９５：１未満であると、低分子量のコポリマーとなる。本発明の方法においては、ポリジオルガノシロキサンジアミンの滴定数平均分子量により異なるが、１．３：１という高い比率のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを生成することができる。このようなポリマーは、従来の溶液プロセスで得られるものよりもはるかに高いインヘレント粘度を有しているが、それでも溶融プロセスが可能である。これらのポリマーはまた、溶液重合コポリマーと比較して優れた機械的特性を有している。ある比率においては、生成されるポリマーは不溶性となり、インヘレント粘度が測定不可能となるが、それでも材料は溶融プロセス可能であり、高い強度を有している。
形成されるポリマーが溶媒媒質中に不溶であるため溶液重合により生成できない高分子量組成物を生成できる能力により、有用で独特な組成物が得られる。ポリアミンの鎖伸長は、例えば、ダウケミカル社製ISONATETM143Lといったポリカーボジイミド-変性ジフェニルメタンジイソシアネートのような特定のポリイソシアネートと共に溶液中で行われるときは、新たに生成されるポリマーは溶液から沈殿するため、高分子量コポリマーを形成することはできない。この組成物を、本発明の溶剤不使用方法を用いて調製するときは、高強度の対溶剤性材料が形成される。同様の方法で、本発明の溶剤不使用方法を用いてポリイソシアネートと重合させた２種の大きく異なる分子量のポリアミンの混合物から生成された材料は、高いインヘレント粘度を有するものとすることができる。
一般に、長く熱を当てると、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーは劣化して、物理特性が悪くなる。多くの溶液重合ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーで経験される乾燥およびその後の熱溶融押出し時の劣化についても、本発明の連続プロセスにより解決される。その理由は、反応性押出しポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーは、ダイを通じて重合ゾーンから直接押し出されて、溶剤除去および後続のポリマー再加熱に関係のある追加の熱履歴なしで管類やフィルム類のような成形物品を作成することができるためである。
ポリアミンとポリイソシアネートの反応中、溶剤の存在を排除できることで、反応がより効率的となる。本発明の方法を用いた平均滞留時間は、通常、溶液重合で必要とされるよりも１０〜１０００倍短い。必要であれば、少量、例えば、全組成物の約０．５％〜約５％の非反応性溶剤を、他の固体材料を注入するため、または反応チャンバーへの他の材料の低いフロー速度ストリームの安定性を増大するための担体として本方法中で添加することができる。
本発明の目的、特徴および利点は、さらに以下の実施例により説明されるが、これらの実施例で示された特定の材料および量、その他の条件および詳細により、本発明は不当に制限されるものとは解釈されない。すべての材料は、特に指定または明らかにされているもの以外は、市販または当業者に既知のものである。実施例において、特に指定されない限り、部およびパーセントはすべて重量当りである。報告されている分子量はすべてグラム／モルでの数平均分子量である。
ポリジオルガノシロキサンおよび有機ポリアミンの滴定
ポリジオルガノシロキサンまたは有機ポリアミンの実際の数平均分子量は、以下の酸滴定により測定された。約１ミリ当量のアミンを生成できるジアミンを５０／５０テトラヒドロフラン／イソプロピルアルコール中で溶解して１０％溶液とする。この溶液を指示薬としてブロモフェニルブルーと共に０．１Ｎの塩酸で滴定し、数平均分子量を測定する。しかし、ジアミンがポリジオルガノシロキサンジアミンのときは、これらのジアミンの分子量は、ジアミン合成に用いた反応物質の抽出比および剥離環状シロキサンの大きさに依存していた。残りの環状類は、ポリジオルガノシロキサンジアミンの見かけの分子量を増大する希釈剤である。
ポリジオルガノシロキサンジアミンの調製
ポリジメチルシロキサンジアミンＡ
ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン４．３２部とオクタメチルシクロテトラシロキサン９５．６８部の混合物を、バッチ反応容器に入れ、窒素で２０分間パージした。次に、混合物を反応容器中で１５０℃まで加熱した。１００ｐｐｍの５０％水性水酸化セシウムを触媒として添加し、ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンが消費されるまで６時間加熱を続けた。反応混合物を９０℃まで冷やし、少量のトリエチルアミンの存在下で過剰の酢酸で中和し、高真空下で加熱して、少なくとも５時間にわたって、環状シロキサンを除去した。材料を大気温度まで冷やし、ろ過して生成された酢酸セシウムを除去し、０．１Ｎ塩酸で滴定して数平均分子量を測定した。この手順を用いて、ポリジメチルシロキサンジアミンＡの６つのロットを生成した。ロット１の分子量は、５２８０、ロット２は５５７０、ロット３は５３３０、ロット４は５３１０、ロット５は５２７０およびロット６は５３５０であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＢ
ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンを２．１６部およびオクタメチルシクロテトラシロキサンを９７．８４部用いた以外は、ポリジメチルシロキサンジアミンＡに記載された通りにポリジメチルシロキサンジアミンＢを調製した。この手順を用いて、２つのロットを生成した。ロット１の分子量は、１０，７００、ロット２は１０，５００であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＣ
ポリジメチルシロキサンジアミンＡ２１．７５部とオクタメチルシクロテトラシロキサン７８．２５部の混合物を、バッチ反応容器に入れ、窒素で２０分間パージし、反応容器中で１５０℃まで加熱した。１００ｐｐｍの５０％水性水酸化セシウムを触媒として添加し、環状シロキサンの平衡濃度がガスクロマトグラフィーで観察されるまで、３時間加熱を続けた。反応混合物を９０℃まで冷やし、少量のトリエチルアミンの存在下で過剰の酢酸で中和し、高真空下で加熱して、少なくとも５時間にわたって、環状シロキサンを除去した。材料を大気温度まで冷やし、ろ過し、酸滴定して数平均分子量を測定した。この手順を用いて、ポリジメチルシロキサンジアミンＣの２つのロットを生成した。ロット１の分子量は、２２，３００、ロット２は１７，０００であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＤ
ポリジメチルシロキサンジアミンＡを１２．４３部およびオクタメチルシクロテトラシロキサンを８７．５７部用いた以外は、ポリジメチルシロキサンジアミンＣに記載された通りにポリジメチルシロキサンジアミンを調製した。２つのロットを生成した。ロット１の分子量は、３７，８００、ロット２は３４，８００であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＥ
ポリジメチルシロキサンジアミンＡを８．７部およびオクタメチルシクロテトラシロキサンを９１．３部用いた以外は、ポリジメチルシロキサンジアミンＣに記載された通りにポリジメチルシロキサンジアミンを調製した。２つのロットを生成した。このようにして生成されたポリジメチルシロキサンジアミンＥのロット１の分子量は、５８，７００、ロット２は５０，２００であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＦ
ポリジメチルシロキサンジアミンＡを４．３５部およびオクタメチルシクロテトラシロキサンを９５．６５部用いた以外は、ポリジメチルシロキサンジアミンＣに記載された通りにポリジメチルシロキサンジアミンを調製した。このポリジメチルシロキサンジアミンＦの分子量は１０５，０００であった。
ポリトリフルオロプロピルメチルジメチルシロキサンジアミンＧ
（３，３，３−トリフルオロプロピル）−メチルシクロシロキサン（Petrarchカタログ番号T2844）８．７０部およびビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン４．３５部およびオクタメチルシクロテトラシロキサン８６．９６部を用いた以外は、ポリジメチルシロキサンジアミンＡの調製で記載した通りに１０モル％のトリフルオロプロピルメチルおよび９０モル％のジメチルシロキサン単位含有のポリジメチルシロキサンジアミンを調製した。このポリトリフルオロプロピルメチルジメチルシロキサンジアミンＧの分子量は５４４０であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＨ
窒素パージ下でバッチ反応容器に入れ、ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン１．９８部とオクタメチルシクロテトラシロキサン９．８８部を攪拌させてポリジメチルシロキサンジアミンを調製した。混合物を、９１℃まで加熱し、少量（約０．１５部）の３−アミノプロピルジメチルテトラメチルアンモニウムシラノレート触媒を添加した。生成した混合物に、５時間にわたってオクタメチルシクロテトラシロキサン８８．０部を滴下して添加した。反応混合物をさらに７時間９１℃に維持し、３０分間１４９℃まで加熱して触媒を分解した。生成物を９１℃、２７００N/m2（２７００Pa）で約１２０分間剥離して、揮発性材料を除去した。生成したポリジメチルシロキサンジアミンＨの分子量は９９７０であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＩ
ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン４．４２部およびオクタメチルシクロテトラシロキサン２２．２５部を最初から反応容器に入れた以外は、ポリジメチルシロキサンジアミンＨに記載された通りにポリジメチルシロキサンジアミンを調製した。加熱後、３−アミノプロピルジメチルテトラメチルアンモニウムシラネート触媒０．０３部およびオクタメチルシクロテトラシロキサン７３．３０部を添加した。このポリジメチルシロキサンジアミンＩの２つのロットを生成した。ロット１の分子量は４９３０、ロット２は５２６０であった。
ポリジフェニルジメチルシロキサンジアミンＪ
メカニカルスターラー、静的窒素雰囲気、加熱油浴、温度計および還流冷却器を備えた三つ口丸底フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン７５．１部、オクタフェニルシクロテトラシロキサン２２．４３部およびビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン２．４８部を添加した。静的窒素雰囲気下で、反応物質を１５０℃まで加熱し、静的窒素雰囲気に戻す前に、３０秒間アスピレータ真空中で脱気した。水酸化セシウム溶液（５０％水溶液）０．０２部の量をフラスコに添加し、１６時間１５０℃で加熱を続けた。フラスコを大気温度まで冷やし、トリエチルアミン２ｍＬおよび酢酸０．３８ｍＬを添加した。よく攪拌したフラスコを１００N/m2（１００Pa）の真空下に置き、１５０℃まで加熱し、５時間１５０℃で保って、揮発性材料を除去した。５時間後、熱を除去して、内容物を大気温度まで冷やした。２つのロットのポリジフェニルジメチルシロキサンジアミンＪを調製した。ロット１の分子量は９３３０、ロット２は９６２０であった。
以下の実施例において、すべてのポリイソシアネートおよび有機ポリアミンは容認された通りに用い、イソシアネート対アミンの比率はポリイソシアネート供給業者により報告されたポリイソシアネート分子量および酸滴定により測定および／または供給業者により与えられたポリジオルガノシロキサンおよび有機ポリアミンの分子量を用いて計算された。
試験方法
以下の試験方法を用いて、以下の実施例で生成されたポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーの特性を判断した。
インヘレント粘度
濃度０．１８〜０．２６g/dLの３０℃クロロホルム溶液中で、キャノンフェンスケ粘度計（型番50P296）を用いて３０℃で平均インヘレント粘度（IV）を測定した。本発明の材料のインヘレント粘度は、０．１〜０．４g/dLの濃度からは実質的に独立していることが分かった。平均インヘレント粘度は、３回以上の平均であった。平均インヘレント粘度の他の測定方法は具体的な実施例に定められている。
ゲル浸透クロマトグラフィー
選択したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーの平均重量および数平均分子量を、HP1037A屈折率検出器、Waters590ポンプ、Waters Wisp自動注入器およびKaribaカラムオーブンを備えたHP1090 Chronatgraphでゲル浸透クロマトグラフィーにより室温で測定した。コポリマーをDMF w/v 0.05%LiBr中で１５ｍｇ／ｍＬ溶解し、０．２マイクロメーターのナイロンフィルタでろ過し、１００マイクロリットルをJordi混床カラムへ注入した。溶出速度はＤＭＦ+0.05% w/v LiBr中で０．５ｍＬ／分であった。較正は、Pressure Chemical社（ペンシルバニア州、ピッツバーグ）のポリスチレン規格に準拠するものであった。報告された分子量は、ポリスチレン当量である。
機械的特性
ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーの機械的特性を、テトラヒドロフランまたは５０／５０トルエン／イソプロパノール中の１０％コポリマー溶液を調製し、その溶液をペトリ皿に注いで試験した。溶剤を蒸発させて厚さ約０．４〜１．５ｍｍのフィルムを生成した。
機械試験を、インストロンTMモデル1122引張試験機で行った。試験は、ASTM D412-83の修正版に基づき行われた。方法Ｂ（カットリング試料）により試料を調製した。特製の精密リングカッターでタイプ１のリング（円周５．１ｃｍ）を作成した。インストロンTMアナログ出力信号を０．５％よりも良い精度でデジタル電圧計を通過させ、デジタル読み取り結果をコンピュータにより記録した。ASTM試験の修正は次のとおりである。クロスヘッド速度は１２．７ｃｍ／分、試験取付シャフト（上下ジョー）を３０ｒｐｍで同一方向に回転させ、リング全体について均一に引張り続けた。弾性率、最大応力および破断時伸びを計算した。
実施例
実施例１〜３および比較例１
実施例１において、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory社（ペンシルバニア州、ピッツバーグ）製DESMODURTMW）を、窒素雰囲気下で０．３９７ｇ／分（０．００１５２モル／分）の速度で、４０：１の長さ直径比を有する１８ｍｍの同方向回転ツインスクリュー押出し機（Leistritz社（ニュージャージー州、Allendale）製）の第１ゾーンに供給した。ジイソシアネートのフィードラインを、スクリューねじが通ると少量のジイソシアネートがスクリュー上に付くようにスクリューのすぐ近くに位置づけた。この添加点の前側のスクリューは完全に湿り、この点の後ろは乾いたスクリューであった。押出し機はバレルの全長にわたってある、１分当たり１００回転するダブルスタートの完全噛合スクリューを有している。長さ２０ｍｍの混練ブロックをゾーン３、４および５に置いた。分子量５５７０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット２を第２のゾーンに８．０ｇ／分（０．００１４４モル／分）の速度で注入した。９０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２-７５℃、ゾーン３-１２０℃、ゾーン４-１３０℃、ゾーン５-１４０℃、ゾーン６-１５０℃、ゾーン７-１５５℃、ゾーン８-１７０℃、端キャップ-１７０℃であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径３ｍｍの繊維に押し出し、空気中で冷やして集めた。インヘレント粘度、弾性率、応力および破断時伸びを測定した。結果をＮＣＯ：ＮＨ2比と共に表１に示す。
実施例２および３において、ジイソシアネートの供給速度をそれぞれ０．３７２ｇ／分（０．００１４２モル／分）および０．３５０ｇ／分（０．００１３４モル／分）とした以外は実施例１と同様にしてポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製し試験した。結果を表１に示す。
比較例１において、分子量５３３０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット３を２０ｇ、加熱真空下で、一口２５０ｍＬ丸底フラスコに入れ、脱気した。マグネティックスターラーバーを加え、フラスコをアルゴンでパージして、１７０ｇのジクロロメタンを添加した。３ｍＬのジクロロメタン中の１．０５グラムのメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート溶液を、素早く攪拌しながらジアミン／ジクロロメタン溶液に添加した。ジイソシアネートの添加中に粘度が増大した。溶液の攪拌を３０分間続けた。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマー溶液をフラスコからペトリ皿に注ぎ、フイルムを形成させた。そのフィルムのインヘレント粘度、弾性率、最大応力および破断時伸びを試験した。結果をＮＣＯ：ＮＨ2比と共に表１に示す。
表１のデータによれば、実施例１のコポリマーが、同様のＮＣＯ：ＮＨ2比を有する比較例１に比べて、より高いインヘレント粘度および強度を有していることが明らかである。ジイソシアネートの量がポリジメチルシロキサンジアミンに対して減るにつれても、インヘレント粘度、弾性率、最大応力および最大破断時伸びが低くなる。
実施例４〜１６および比較例２
実施例４において、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを実施例１〜３で用いた押出し機のゾーン６に１．３２ｇ／分（０．００５０３モル／分）の速度で供給した。ジイソシアネートラインはスクリューねじに触れる（brush）ようにした。ポリジメチルシロキサンジアミン（米国信越シリコーン社製分子量１６３０のX-22-161Aロット110,050）を押出し機のゾーン７に７．７ｇ／分（０．００４７２モル／分）の速度で注入した。スクリューは、１分当たり１００回転の完全噛合ダブルスタート１２ｍｍピッチの異方向回転エレメントであった。９０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１〜５は温度をコントロールしなかった、ゾーン６-５５℃、ゾーン７-８５℃、ゾーン８-１５０℃、端キャップ-１８０℃であった。このようにして生成されたポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーをダイを通して押し出した。生成された押出物は直径３ｍｍであった。押出物を空気中で冷やして集めた。
実施例５において、ジイソシアネートを１．２０ｇ／分（０．００４５８モル／分）の速度で１８ｍｍの押出し機の第６ゾーンに供給した以外は実施例１と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。ポリジメチルシロキサンジアミン（信越の分子量１６３０のX-22-161Aロットl12,052）を押出し機の第７ゾーンに７．７ｇ／分（０．００４７５モル／分）の速度で注入した。スクリュー速度は、１分当たり１５０回転であり、押出し機の温度は、ゾーン１〜５-４０℃、ゾーン６-６０℃、ゾーン７-１００℃、ゾーン８-１５４℃、端キャップ-１７０℃であった。
実施例６において、ジイソシアネートを０．８００ｇ／分（０．００３０５モル／分）の速度で供給し、ポリジメチルシロキサンジアミンがHuels America社（ニュージャージー州、Piscataway）製の分子量２６３０のPS510であり、ジアミンを７．７ｇ／分（０．００２９３モル／分）の速度で注入し、そしてゾーン８の温度が１５０℃であった以外は実施例５と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例７において、ジイソシアネートを０．７６２ｇ／分（０．００２９１モル／分）の速度で供給した以外は実施例６と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例８において、ジイソシアネートを０．２０７ｇ／分（０．０００７９０モル／分）の速度で供給し、用いたポリジメチルシロキサンジアミンが分子量１０，７００のジアミンＢ、ロット１であって、このジアミンを、７．９ｇ／分（０．０００７３８モル／分）の速度で供給した以外は実施例１と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例９において、ジイソシアネートを０．２０５ｇ／分（０．０００７８２モル／分）の速度で供給した以外は実施例８と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例１０において、ジイソシアネートを０．２０１ｇ／分（０．０００７６７モル／分）の速度で供給した以外は実施例８と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例１１において、ジイソシアネートを０．１９７ｇ／分（０．０００７５２モル／分）の速度で供給した以外は実施例８と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例１２において、ジイソシアネートを０．１１２ｇ／分（０．０００４２７モル／分）の速度で供給し、ジアミンＡの代わりに分子量２２，３００のポリジメチルシロキサンジアミンＣを用い、７．９ｇ／分（０．０００３５４モル／分）の速度で供給した以外は実施例１と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例１３において、ジイソシアネートを０．０６９ｇ／分（０．０００２６３モル／分）の速度で供給し、ポリジメチルシロキサンジアミンは、ジアミンＡではなく分子量３７，８００のジアミンＤロット＃１であり、ジアミンＤを８．０ｇ／分（０．０００２１２モル／分）の速度で供給した以外は実施例１と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例１４において、ジアミンを０．０６０ｇ／分（０．０００２２９モル／分）の速度で供給した以外は実施例１３と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例１５において、分子量１０５，０００のポリジメチルシロキサンジアミン、ジアミンＦを１３．６ｇ／分（０．０００１３０モル／分）の速度でLeistritz34ｍｍ８ゾーン異方向回転完全噛合ツインスクリュー押出し機のゾーン５へ注入することにより生成した。メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを、フィードラインがスクリューに触れるようにして、０．０３３ｇ／分（０．０００１２６モル／分）の速度で開いたゾーン６へ添加した。長さ１６０ｍｍの各ゾーンの温度プロフィールは、ゾーン４-２５℃、ゾーン５-５０℃、ゾーン６-７５℃、ゾーン７-１２０℃、ゾーン８-１５０℃、端キャップ-１８０℃であった。スクリュー速度は１分当たり２５回転であった。
実施例１６において、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを０．１９０ｇ／分（０．０００７２５モル／分）の速度で供給し、ジアミンＡの代わりに２５．０重量パーセントの分子量５，５７０のジアミンＡロット２および７５．０重量パーセントの分子量５０，２００のジアミンＥロット２の反応の前に１日混合させた均質配合物を用い、このジアミン混合物（計算された数平均分子量は１６，７００）を１１．３ｇ／分（０．０００６７７モル／分）の速度で供給した以外は実施例１と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成し、試験した。
比較例２において、分子量１０，５００のポリジメチルシロキサンジアミンＢ、ロット２を２０グラム、一口２５０ｍＬ丸底フラスコ中で加熱真空下で脱気した。マグネティックスターラーバーを加えた。フラスコをアルゴンでパージしてジクロロメタン１７０グラムを添加した。３ｍＬのジクロロメタン中の０．５０グラムメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート溶液を、素早く攪拌しながらジアミン／ジクロロメタン溶液に添加した。ジイソシアネートの添加中に粘度が増大した。３０分間溶液を攪拌し続けて、ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを生成した。ポリマー溶液をフラスコからペトリ皿に注ぎ、フィルムを形成するまで乾燥させた。
実施例４〜１２で生成された各材料のインヘレント粘度（IV）と機械的特性を試験し、比較例２のインヘレント粘度を試験した。ＮＣＯ：ＮＨ2比およびポリジメチルシロキサンジアミン（ジアミンＭＷ）の分子量と共に結果を表２に示す。
表２のデータからわかる通り、ジイソシアネート対ジアミンの比率が高いときは、ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーのインヘレント粘度が増大した。実施例１１および比較例２によれば、同様のＮＣＯ：ＮＨ2比のとき、本発明の溶剤不使用方法を用いて調製された材料は、従来の溶剤プロセスを用いて調製されたものより実質的に高いインヘレント粘度を有していることがわかる。実施例１６の生成物は、生成ポリマーが反応溶液混合物に不溶のため、従来の溶剤調整方法を用いて生成することはできない。
実施例１７−２１
実施例１７において、分子量３７，８００のポリジメチルシロキサンジアミンＤ、ロット＃１を、直径４０ｍｍ、長さ１６００ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機の第１ゾーンの後ろへ３８．５ｇ／分（０．００１０２モル／分）の速度で供給した。メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを第１ゾーンの前部へ０．３０１ｇ／分（０．００１１５モル／分）の速度で供給し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．１３：１とした。ジイソシアネートのフィードラインは、わずかにスクリューねじに触れていた。ダブルスタートの完全噛合スクリューをバレルの全長にわたって用い、１分当り２５回転させた。１６０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-２０°、ゾーン２-１００℃、ゾーン３-１５０℃、ゾーン４〜９-１８０℃、ゾーン１０-１６０℃、端キャップおよび溶融ポンプ-１８０℃であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径３ｍｍの繊維に押し出し、空気中で冷やして集めた。
実施例１８において、スクリュー速度を１分当り４００回転とした以外は、実施例１７と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例１９において、フィードラインがスクリューに触れるようにして、ジアミンをゾーン８の後ろへ、そしてジイソシアネートをゾーン８の前へ供給した以外は、実施例１７と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。スクリュー速度は、１分当り４００回転であった。押出し機の温度プロフィールは、ゾーン１-２０℃、ゾーン２〜７-４０℃、ゾーン８-５０℃、ゾーン９-１１０℃、ゾーン１０-１４０℃、端キャップおよび溶融ポンプ-１８０℃であった。
実施例２０において、ジイソシアネートフィードラインをスクリューに触れないようにし、スクリュー速度を１分当り４００回転とし、押出し機の温度プロフィールを、ゾーン１-２０℃、ゾーン２〜７-４０℃、ゾーン８-４５℃、ゾーン９-１００℃、ゾーン１０-１４０℃、端キャップおよび溶融ポンプ-１８０℃とした以外は、実施例１７と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例２１において、押出し機の温度プロフィールを、ゾーン１-２０℃、ゾーン２-１００℃、ゾーン３-１７０℃、ゾーン４〜９-２２０℃、ゾーン１０-２００℃、端キャップおよび溶融ポンプ-２２０℃とした以外は、実施例１７と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを調製した。
各実施例の溶融ポンプの温度、スクリュー速度および押出し機の効果反応長を表３に示す。実施例１７〜２１の各材料のインヘレント粘度および物理特性を試験した。物理特性の試験のために溶剤に溶解すると、実施例２１のコポリマーにおいてはゲル状の粒子が観察されたため、試験の前にろ過をした。インヘレント粘度（IV）、弾性率、最大応力および最大破断時伸びを表３に示す。
表３のデータからわかる通り、同一のジアミンおよびジイソシアネートを用い、一定のＮＣＯ：ＮＨ2比を維持しつつプロセス条件を変えることで、異なるインヘレント粘度のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成できる。押出し機のスクリューの回転速度を増やすとインヘレント粘度が増大した。長い滞留時間（３８L/D）については、温度が低いとインヘレント粘度が高くなる。ジイソシアネートのフィードラインを、ゾーンへ直接供給するより、わずかにスクリューねじに触れるようにしてジイソシアネートを供給しても、ジアミンとジイソシアネートがより均一に添加および均質に配合されるため、インヘレント粘度が増大した。
実施例２２〜２８
実施例２２において、用いたジイソシアネートが０．７４５ｇ／分（０．００３０５モル／分）の速度で供給されたテトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートであり、ジアミンが分子量２６３０のHuels America社製のPS510であって、７．０ｇ／分（０．００３００モル／分）の速度で注入された以外は、実施例１と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例２３において、ポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット３を直径４０ｍｍ、長さ１６００ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機のゾーン２へ７６．１ｇ／分（０．０１４３モル／分）の速度で注入した。押出し機を完全自己拭取りダブルスタートスクリューと嵌合させた。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを、フィードラインがスクリューに触れるようにして、押出し機のゾーン８へ３．９７ｇ／分（０．０１６３モル／分）の速度で供給した。押出し機のスクリュー速度は、１分当り１００回転であり、１６０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-２７°、ゾーン２〜８-６０℃、ゾーン９-１２０℃、ゾーン１０-１７５℃、端キャップ-１８０℃であった。生成したポリマーを直径３ｍｍの繊維に押し出し、水浴中で冷やし、造粒して集めた。
実施例２４において、分子量５２８０のジアミンＡ、ロット１を９５．７０グラム、三つ口１０００ｍＬ丸底フラスコ中で加熱真空下で脱気した。オーバーヘッドメカニカルスターラーを加え、フラスコをアルゴンでパージしてトルエン８００ｍＬを添加した。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート４．３５グラムを、約２分間にわたって、ジアミン／トルエン溶液に滴下した。この添加の最中、溶液を素早く攪拌した。１時間後、溶液が攪拌できなくなるまで粘度が増大した。次に、溶液を６０ｍＬの２−プロパノールで希釈して、一晩混合させた。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの溶液をフラスコからペトリ皿に注ぎ、フィルムを形成するまで乾燥させた。
実施例２５において、分子量５，５７０のジアミンＡ、ロット２を１２５グラム、メカニカルスターラーを入れた三つ口２５０ｍＬ丸底フラスコへ入れ、アルゴンパージ下で１８５℃まで加熱した。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート６．１０グラム滴下した。１滴滴下する度に粘度が徐々に上がったが、まだ容易に攪拌できた。ジイソシアネート添加後、温ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーをトレーで鋳造して冷やし、すぐにフィルムを形成した。
実施例２６において、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを２．０１ｇ／分（０．００８２４モル／分）の速度で供給し、ジアミンが分子量９，９７０のジアミンＨであって、７５．５ｇ／分（０．００７６０モル／分）の速度で供給した以外は、実施例２３と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例２７において、分子量２２，３００のポリジメチルシロキサンジアミン、ジアミンＣを、３４ｍｍ、８ゾーンのLeistritz異方向回転完全噛合ツインスクリュー押出し機へ２５．４ｇ／分（０．００１１４モル／分）の速度で注入してポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを、フィードラインがスクリューに触れるようにして、オープンゾーン６へ０．３０６ｇ／分（０．００１２５モル／分）の速度で添加した。長さ１２０ｍｍのゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン４-２５°、ゾーン５-５０℃、ゾーン６-７５℃、ゾーン７-１２０℃、ゾーン８-１５０℃、端キャップ-１８０℃であった。スクリュー速度は１分当り４５回転であった。
実施例２８において、ジイソシアネートがメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートおよびテトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート５０／５０の重量配合であり、０．４２５ｇ／分（０．００１６８モル／分）の速度で供給され、ポリジメチルシロキサンジアミンが分子量４，９３０のジアミンＩ、ロット１であり、７．８ｇ／分（０．００１５８モル／分）の速度で注入された以外は、実施例４と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例２３、２６、２７および２８の生成物のインヘレント粘度および物理特性について測定した。実施例２２、２４および２５の生成物のインヘレント粘度について測定した。結果を、ジアミン分子量およびＮＣＯ：ＮＨ2比と共に表４に示す。
表４のデータからわかる通り、インヘレント粘度は、一般に、ジアミンの分子量が増えるにつれて増大している。
表５に、実施例２、実施例２３および実施例２８の１８０℃での剪断速度の関数としての粘度を示す。
表５のデータからわかる通り、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートで生成された実施例２のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、このようなポリマーに期待される、剪断により薄くなる挙動を示す。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートで生成された実施例２３のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの粘度は、剪断速度が増大しても比較的一定のままである。実施例２３のコポリマーの粘度はまた、この範囲の剪断速度の実施例２のコポリマーに比べて２〜３倍低いが、これらのインヘレント粘度は同一であった。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートで生成されたポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーのニュートン挙動に近い低粘度は、高溶融粘度で、剪断により薄くなる挙動を示すメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートで生成された材料よりも、処理の点で利点を有している。実施例２および２３で用いられた２種のジイソシアネートの配合物より生成された実施例２８のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、実施例２および２３のコポリマーの間の粘度を有している。これは、このシステムの流動特性を、ジイソシアネートを適宜選択することによって、調整できるということを示すものである。
テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートで生成されたポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、他のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーに比べて非常に特異的な機械的特性を持っている。表５に、実施例２３および２のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーそれぞれについて温度および周波数の関数としての剪断貯蔵弾性率（Ｇ’）を示す。この動的機械データは、Polymer Laboratories製マークII動的機械サーマルアナライザを用いて、歪み０．８％で得られた。材料は、２℃／分の速度で−１５０℃〜２００℃の温度範囲にわたって、０．３、３および３０Hzで剪断モードに供された。
表６のデータからわかるように、実施例２のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの貯蔵弾性率は、約−５０〜５０℃でわずかに増大し、約５０℃を超えると、コポリマーは軟化し始め、貯蔵弾性率は周波数依存となる。実施例２３のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、実施例２のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーより高い貯蔵弾性率を有しており、約−５０〜１５０℃で漸増する。１５０℃で溶融し、貯蔵弾性率は急激に落ちる。さらに、実施例２３のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの剪断貯蔵弾性率は、周波数依存ではない。
実施例２９
実施例２３のペレットをArburg170CMD Allrounder150-45注入成形加工機械に供給し、レタリング付き六角平ダイを用いて成形した。注入成形加工機のスクリュー温度は、ゾーン１-１２４℃、ゾーン２-１３２℃、ゾーン３-１６０℃、ノズル-１６２℃であった。このポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの熱可塑エラストマー性により、硬化工程は別に必要とされなかった。生成した注入成形試料は、型から取り出した直後でも非常に強固であった。これらの試料は非粘着性、非油性であり、成形操作から明瞭度が失われず、注入成形部品は、元の成形のレタリングがすべて細部までそのまま保持されていた。注入成形操作後の試料のインヘレント粘度は、０．４７ｄＬ／ｇであり、劣化は示されなかった。
実施例３０〜３２および比較例３
実施例３０において、ポリカーボジイミド-変性メチレンジフェニレンジイソシアネート（ダウケミカル社製ISONATETM143L）を、０．２９８ｇ／分（０．００２０６等量イソシアネート／分）の速度で、ジイソシアネートラインがスクリューねじに触れるようにして、直径１８ｍｍ、長さ７２０ｍｍのLeistritz異方向回転ツインスクリュー押出し機の第１ゾーンへ供給した。分子量５３３０のジアミンＡ、ロット３を、６．１ｇ／分（０．００１１４モル／分）の速度で押出し機のゾーン２へ注入し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を０．９０：１とした。スクリューは、１分当たり１００回転の、完全噛合ダブルスタート１２ｍｍピッチエレメントであった。９０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２-３３℃、ゾーン３-３８℃、ゾーン４-５０℃、ゾーン５-５０℃、ゾーン６-７７℃、ゾーン７-１５０℃、ゾーン８-１８０℃、端キャップ-１８０℃であった。生成した直径３ｃｍの押出し物を空気中で冷やして集めた。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは耐溶剤性であり、テトラヒドロフランにのみ膨潤した。生成物のショアＡ硬度は４４であった。インヘレント粘度は、コポリマーがテトラヒドロフランおよびクロロホルムに不溶なため測定できなかった。
実施例３１において、１，６−ジイソシアネートヘキサンを、０．９９９ｇ／分（０．００５９５モル／分）の速度で、直径３４ｍｍ、長さ１２００ｍｍのLeistritz異方向回転ツインスクリュー押出し機の第１ゾーンへ供給した。分子量５２６０のジアミンＩ、ロット２も、２９．７ｇ／分（０．００５６５モル／分）の速度で押出し機のゾーン１へ添加した。スクリューは、１分当たり７５回転の、完全噛合ダブルスタート１２ｍｍピッチエレメントであった。１２０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２〜６-１５０℃、ゾーン７-１９０℃、ゾーン８-２２０℃、ゾーン９-２２０℃、ゾーン１０-１８０℃、端キャップが１７０℃であった。生成した押出し物を水浴中で冷やして集めた。このポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは耐溶剤性であり、テトラヒドロフランにのみ膨潤した。生成物のショアＡ硬度は３４であった。インヘレント粘度は、生成物がテトラヒドロフランおよびクロロホルムに不溶なため他の実施例のように測定できなかった。
実施例３２において、ジイソシアネートがイソホロンジイソシアネートであって、０．３３８ｇ／分（０．００１５２モル／分）の速度で供給され、分子量５３３０のジアミンＡ、ロット３を８．０ｇ／分（０．００１５０モル／分）の速度で注入した以外は実施例１と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。この材料のインヘレント粘度は１．８９ｄＬ／ｇであった。溶液鋳造フィルムの物理特性は、弾性率が１．５２MN/m2、引っ張り強度が３．６１MN/m2、破断時伸びが６５０％であった。
比較例３において、分子量５２８０のジアミンＡ、ロット１を９６．０７グラム、三つ口１０００ｍＬ丸底フラスコ中で加熱真空下で脱気した。オーバーヘッドメカニカルスターラーを加え、フラスコをアルゴンでパージしてトルエン８００ｍＬを添加した。イソホロンジイソシアネート（３．９７ｇ）を、２分間にわたって、ジアミン／トルエン溶液に滴下した。この添加の最中、溶液を素早く攪拌した。ジイソシアネートの添加中、粘度が増大し、ジイソシアネートの添加後、溶液の攪拌をさらに２時間と１時間半続けた。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマー溶液を、さらに４０ｍＬの２−プロパノールで希釈して、一晩混合させた。コポリマー溶液をフラスコからペトリ皿に注ぎ、フィルムを形成するまで乾燥させた。ＮＣＯ：ＮＨ2比０．９８：１の生成物は、インヘレント粘度０．５３であり、実施例３２よりかなり少なかった。
実施例３３〜３６
実施例３３において、実施例１のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーと同様に同じ１８ｍｍ押出し機でポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。７．８６ｇ／分（０．００４８５モル／分）の速度でポリジメチルシロキサンジアミン（米国信越シリコーン製X-22-161A、ロット409,073、分子量１６２０）と、１．２７ｇ／分（０．００４８５モル／分）の速度でメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートとを押出し機のゾーン３へ供給した。スクリュー速度は、１分当たり５７回転であり、温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２-４０℃、ゾーン３-５８℃、ゾーン４-１５０℃、ゾーン５-１９０℃、ゾーン６〜８-２２０℃、端キャップ-２２０℃であった。生成物のＮＣＯ：ＮＨ2比は１：１であった。ショアＡ硬度は４３であった。
実施例３４において、ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを実施例３３と同様に調製した。７．９３ｇ／分（０．００３０２モル／分）の速度でポリジメチルシロキサンジアミン（Huels America社製分子量２，６３０のPS510）と、０．９１５ｇ／分（０．００３４９モル／分）の速度でジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネートとを押出し機のゾーン４へ供給した。スクリュー速度は、１分当たり５７回転であり、温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２-３０℃、ゾーン３-３４℃、ゾーン４-５３℃、ゾーン５-１２０℃、ゾーン６-１８０℃、ゾーン７-２００℃、ゾーン８および端キャップ-２２０℃であった。生成物のＮＣＯ：ＮＨ2比は１．１６：１であった。
実施例３５において、ジイソシアネートを０．１６７ｇ／分（０．０００６３７モル／分）の速度で、そして分子量１０，７００のジアミンＢ、ロット１を６．２０ｇ／分（０．０００５７９モル／分）の速度で、押出し機の第５ゾーンへ供給した以外は実施例３４のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーと同様に調製した。スクリュー速度は、１分当たり７５回転であり、温度プロフィールは、ゾーン１〜３-３０℃、ゾーン４-３６℃、ゾーン５-６２℃、ゾーン６-１５０℃、ゾーン７-２００℃、ゾーン８および端キャップ-２２０℃であった。生成物のＮＣＯ：ＮＨ2比は１．１０：１であった。ショアＡ硬度は１６であった。
実施例３６において、ジイソシアネートを０．０８８６ｇ／分（０．０００３３８モル／分）の速度で、そして分子量２２，３００のジアミンＣを６．２４ｇ／分（０．０００２８０モル／分）の速度で、押出し機の第５ゾーンへ供給した以外は実施例３４のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーと同様に調製された。スクリュー速度は、１分当たり７５回転であり、温度プロフィールは、ゾーン１〜４-３０℃、ゾーン５-６０℃、ゾーン６-１５０℃、ゾーン７-２００℃、ゾーン８および端キャップ-２２０℃であった。生成物のＮＣＯ：ＮＨ2比は１．１９：１であった。ショアＡ硬度は１５であった。
実施例３３〜３６のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、テトラヒドロフラン、クロロホルム、トルエン、イソプロパノールおよびこれらの混合物のような通常の有機溶剤に不溶であったが、すべて押出し可能であり、色がほぼ透明で、弾性があり、平滑な表面を有しており、油性の触感のないものであった。不溶性ということは、最低でも、非常に高分子量の直鎖ポリマーが存在していて、分岐または架橋種があり得ることを示している。従って、材料特性は、前の実施例と同じ方法で測定することはできなかったが、実施例３３〜３６のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは強度および弾性があり、処理が容易なものであった。処理温度が高いこと、混合が良好であること、滞留時間が短いこと、そして任意でＮＣＯ：ＮＨ2比が高いことにより、強度があり、不溶性の処理可能な材料が得られる。
実施例３７〜４１
実施例３７において、分子量５２８０のジアミンＡ、ロット１を、直径３４ｍｍ、長さ１２００ｍｍのLeistritz異方向回転ツインスクリュー押出し機の第２ゾーンへ４０．２ｇ／分（０．００７６１モル／分）の速度で注入し、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートをゾーン７へ１．９９５ｇ／分（０．００７６１モル／分）の速度で注いだ。ダブルスタートの完全噛合スクリューをバレルの全長にわたって用い、１分当り５０回転させた。１２０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-２０°、ゾーン２〜６-５０℃、ゾーン７-７５℃、ゾーン８-１３０℃、ゾーン９-１６０℃、ゾーン１．０-１９０℃、端キャップ-２００℃であった。ゾーン９で真空引きした。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径１ｃｍの繊維に押し出し、空気中で冷やして集めた。物理特性を表７に示す。
実施例３８において、煙霧質シリカ（CAB-O-SILTMM-7D、Cabot社）を２．２２ｇ／分の速度で押出し機のゾーン１へ添加し、スクリュー速度を１分当たり１００回転とし、ゾーン７の温度を８０℃とした以外は、実施例３７と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例３９において、煙霧質シリカの代わりに炭酸カルシウムを４．９５ｇ／分の速度で押出し機のゾーン１へ添加した以外は実施例３８と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。炭酸カルシウムは、押出し機への添加直前に、９０℃の真空オーブンで１時間乾燥させておいた。
実施例４０において、炭酸カルシウムを１７．９ｇ／分の速度で添加した以外は実施例３９と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例４１において、炭酸カルシウムの代わりにカーボンブラック（Cabot社製ELFTEXTM8GP-3199）を４．７２ｇ／分の速度で添加した以外は実施例３９と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。カーボンブラックは、押出し機への添加直前に、９０℃の真空オーブンで２時間乾燥させておいた。
それぞれＮＣＯ：ＮＨ2比が１：１である実施例３７のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーおよび実施例３８〜４１の充填ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーのショアＡ硬度および引っ張り特性を測定した。それを表７に示してある。
実施例４２
実施例４２において、ジアミンが、分子量５，４４０で、シリコーンに付いている有機基９５モル％がメチルであり、５モル％がトリフルオロプロピルであるジアミンＧであった以外は実施例５と同様にしてポリトリフルオロプロピルメチルジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。このフッ化ジアミンを８．０ｇ／分（０．００１４７モル／分）の速度で供給し、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを０．４０３ｇ／分（０．００１５４モル／分）の速度で供給した。生成した生成物のインヘレント粘度は０．６４ｇ／ｄＬ、弾性率は１．０８MN/m2、引っ張り強度は２．３８MN/m2、破断時伸びは７１０％であった。
実施例４３
実施例４３において、実施例３４の押出し機およびスクリュー設計を用いてポリジメチルジフェニルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。ジアミン（ジアミンＪ、ロット１）は数平均分子量９，３３０のポリジフェニルジメチルシロキサンジアミンであった。このジアミンとメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを押出し機のゾーン１へ供給した。ジアミンは６．５６ｇ／分（０．０００７０３モル／分）の速度で、ジイソシアネートは０．２０４ｇ／分（０．０００７７９モル／分）の速度で供給した。スクリュー速度は、１分当たり７５回転であり、温度プロフィールは、ゾーン１-２２℃、ゾーン２-２２℃、ゾーン３-５０℃、ゾーン４-１００℃、ゾーン５-１４０℃、ゾーン６および７-１８０℃、ゾーン８および端キャップ-２２０℃であった。ＮＣＯ：ＮＨ2比が１．１１：１の生成物のショアＡ硬度は１６であった。生成物は、高処理温度および高ＮＣＯ：ＮＨ2比のために、テトラヒドロフラン、クロロホルムおよびトルエンとイソプロパノールの混合物に不溶であった。
実施例４４
実施例４４において、実施例１の押出し機およびスクリュー設計を用いてポリジメチルジフェニルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。分子量１０，７００のポリジメチルシロキサンジアミンＢ、ロット１を７５重量部と、分子量９，６２０のジアミンＪ、ロット２、ポリ（ジメチルジフェニルシロキサン）ジアミン２５重量部との配合物を調製した。この配合物の数平均分子量は１０，４００であった。このジアミン混合物とジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネートを押出し機の第５ゾーンへ供給した。ジアミンは８．７２ｇ／分（０．０００８３８モル／分）の速度で、ジイソシアネートは０．２１７ｇ／分（０．０００８２８モル／分）の速度で供給した。スクリュー速度は、１分当たり５０回転であり、温度プロフィールは、ゾーン１〜５-２２℃、ゾーン６-８０℃、ゾーン７-１５０℃、ゾーン８-１７０℃および端キャップ-２２０℃であった。ＮＣＯ：ＮＨ2比が０．９９の生成物のショアＡ硬度は３２であった。
実施例４５において、直径３２〜２６ｍｍの完全噛合スクリュー（No.5572211）を有する、Haake社（ニュージャージー州、Paramus）製Haake TW-100コニカルツインスクリュー押出し機にてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。分子量５２８０のジアミンＡ、ロット１を、押出し機のフィードスロートへ７．３６ｇ／分（０．００１３９モル／分）の速度で供給した。メチレンジシクロヘキシレン４，４’−ジイソシアネートも、押出し機のフィードスロートへ０．３８７ｇ／分（０．００１５０モル／分）の速度で供給した。スクリューは、１分当たり７５回転させた。押出し機の温度プロフィールは、フィードスロート-２０℃、ゾーン１-８４℃、ゾーン２-１５０℃およびゾーン３-１６０℃であった。
CLOERENTM５層共押出し機フィードブロックを使って、３層構造を作製した。Haake押出し機の端キャップおよびフィードブロックへフィードされるネックチューブは１６０℃に保たれた。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを外側の１枚の層として押し出した。中層は直径３４ｍｍ、長さ対直径比４２：１のLeistritz同方向回転ツインスクリュー押出し機により２２７ｇ／分で処理されたエチレンビニルアセテート（デュポンケミカル社製BYNELTMCXA2002）であった。第３の層は、５．０８ｃｍ（２．００in）、長さ対直径比３０：１のBERLIYNTMシングルスクリュー押出し機と３．１８ｃｍ（１．２５in）、長さ対直径比２４：１のKillionシングルスクリュー押出し機の２台の押出し機により合計５３０ｇ／分で平行処理されたポリプロピレン-エチレンコポリマー（シェルケミカル社製SHELLTM7CO5N）であった。第４のポリマーストリームは、セレクタプラグを備えたCLOERENTMフィードブロックの個別のポートへそれぞれ供給されて、層状ストリームとなった。２５．４ｃｍ（１０．０in）のダイを使って、共押出し構造体をフィルムへ鋳造した。フィードブロックとダイは両方とも１７７℃で操作された。フィルムを６８．９ｍ／分でゴムニップ付きのクロムロールへ鋳造して、５６マイクロメートルの厚さの剥離フィルムを形成した。３枚の感圧接着剤テープ、＃３７１ボックスシーリングテープ、＃８１０スコッチブランドマジックテープ▲Ｒ▼および＃２３２マスキングテープ（いずれも３Ｍ社（ミネソタ州、St.Paul）製）をポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマー剥離表面に置き、１．１３ｋｇ（２．５ｌｂ．）のローラーで４回ロールをかけた。試料を少なくとも４時間、５０％相対湿度および２２．２℃に維持した後で、剥離値を２２９ｃｍ／分（９０in／分）の速度および１８０°剥離角度で測定した。剥離したテープを、エチルアセテートで完全に清浄にしたガラスへ乗せた。ガラスに対する再接着値を同じ手順で測定した。ガラスに対する再接着値と、共押出しした剥離材料と接触させていない同じテープの片のガラスへの接着と比べた。剥離層と接触させていないテープの接着と比較した剥離層と接触させたテープのガラスに対する再接着保持のパーセントを計算した。初期剥離値および再接着保持パーセントを表８に示す。
実施例４６
実施例４６において、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを、長さ：直径比が４０：１の１８ｍｍ同方向回転ツインスクリュー押出し機（Leistritz社（ニュージャージー州、Allendale）製）の第５ゾーンへ０．０７５３ｇ／分（０．０００３０９モル／分）の速度で供給した。押出し機は、ダブルスタートの完全噛合スクリューをバレルの全長にわたって有しており、１分当り１００回転させた。分子量２２，３００のポリジメチルシロキサンジアミンＣを第５ゾーンへ６．２４ｇ／分（０．０００２８０モル／分）の速度で注入した。長さ９０ｍｍのゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１〜４-３０℃、ゾーン５-５０℃、ゾーン６-１２０℃、ゾーン７-１５０℃、ゾーン８-１８０℃、端キャップ-１８０℃であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径３ｍｍの繊維に押し出し、水中で冷やして造粒した。造粒した材料を直径１．９１（３／４インチ）のシングルスクリュー押出し機（Haake）に１分当たり８５回転で供給した。押出し機の温度プロフィールは、ゾーン１-１６３℃、ゾーン２-１７１℃、ゾーン３-１７９℃であった。ネック管およびダイの温度は１７９℃であった。押出物をこの１２．７ｃｍのダイから厚さ０．３ｍｍのフィルムに鋳造した。実施例４５と同様に剥離試験を行った。結果を表９に示す。
実施例４７
実施例４７において、ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを、内径７．６２ｃｍ（３．００in）のピンミキサー中で混合長２０ｃｍ（８in）で調製した。この円筒状連続ミキサーは、バレルの内側に付けられた固定ピンの間で回転するマルチインペラを有していた。ピンは、回転シャフトとバレル内側の両方にミキサー長に沿って９０°の間隔で放射状に位置していた。反応材料の前進圧力が、２つの反応物質について注入ポンプを介して生じた。分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１がピンミキサーの後部において、１５７ｇ／分（０．０２９７モル／分）の速度で１１７℃の温度で注入された。ピンミキサーのバレルの１０ｃｍ下で、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを７．７９ｇ／分（０．０２９７モル／分）の速度で注入した。ミキサーバレルおよび出口チューブ温度を１８０℃に設定した。インペラ回転速度は１分当たり１００回転であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーのインヘレント粘度は０．３６ｄＬ／ｇ、弾性率は０．７７MN/m2、引っ張り強度は０．９０MN/m2、破断時伸びは４９０％、ショア硬度Ａは２０であった。
実施例４８
実施例４８において、ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを、実施例４７と同様の構造のピンミキサーを用いて調製した。分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１を１６０℃まで加熱し、１６６ｇ／分（０．０３１４モル／分）の速度で注入し、テトラメチル−ｍ−メチレンジイソシアネートを実施例４７と同様にして、７．６９ｇ／分（０．０３１５モル／分）の速度で注入した。インペラ回転速度は１分当たり１２５回転であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーのインヘレント粘度は０．４３ｄＬ／ｇ、弾性率は２．７１MN/m2、引っ張り強度は１．４８MN/m2、破断時伸びは３８０％、ショア硬度Ａは４６であった。
実施例４９
実施例４９において、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを０．４６２ｇ／分（０．００１８９モル／分）の速度で、Haake Rheodrive 5000モーターユニットで駆動される直径１．９１ｃｍ（０．７５in）のC.W.Brabender（型３０２）シングルスクリュー押出し機のベントポート（ゾーン２）へ注入して、ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１も、別のストリームとして９．９９ｇ／分（０．００１８９モル／分）の速度で、このゾーンへ注入した。押出し機の温度プロフィールは、フィードゾーンは水冷却、ゾーン１-１１５℃、ゾーン２、３および端キャップ-１８０℃であった。スクリューは、１分当たり１００回転させた。生成した材料は透明で、インヘレント粘度０．３４ｄＬ／ｇであった。
実施例５０〜５７
実施例５０〜５７では、本発明のポリイソシアネートを用いてポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成する。
実施例５０において、分子量５，３１０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット４を、直径４０ｍｍ、長さ１６００ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機のゾーン８へ５９．９ｇ／分（０．０１１３モル／分）の速度で供給した。DESMODUR N-3300（Bayer（ペンシルバニア州、ピッツバーグ、15205）のＮＣＯ等量１９５のポリイソシアネート）１０重量部と、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート９０重量部との混合物をゾーン８へ３．２０ｇ／分（０．０２３６等量ＮＣＯ／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。ジイソシアネートのフィードラインは、わずかにスクリューねじに触れていた。１分当り１００回転のダブルスタートの完全噛合スクリューをバレルの全長にわたって用いた。１６０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１〜７は２５℃に設定し、ゾーン８-６０℃、ゾーン９-１２０℃、ゾーン１０-１８２℃、端キャップおよび溶融ポンプ-１８０℃であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径３ｍｍの繊維に押し出し、空気中で冷やして集めた。生成物のインヘレント粘度は０．６３であった。
実施例５１において、実施例５０と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。分子量３４，８００のポリジメチルシロキサンジアミンＤ、ロット２を、６１．０ｇ／分（０．００１７５モル／分）の速度で供給し、ポリイソシアネート混合物をゾーン８へ０．４７５ｇ／分（０．００３５１等量ＮＣＯ／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。生成物のインヘレント粘度は１．２０であった。
実施例５２において、実施例５１と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。MONDUR489（Bayer（ペンシルバニア州、ピッツバーグ、15205）のＮＣＯ等量１３７のポリイソシアネート）１０重量部と、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート９０重量部との混合物をゾーン８へ０．４６２ｇ／分（０．００３５１等量ＮＣＯ／分）の速度で供給し、Ｎ−ＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。生成物のインヘレント粘度は１．１２であった。
実施例５３において、実施例５１と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。MONDUR489（Bayer、ペンシルバニア州、ピッツバーグ、15205）１０重量部と、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート９０重量部との混合物をゾーン８へ０．４８３ｇ／分（０．００３６７等量ＮＣＯ／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．０５：１．００とした。生成物のインヘレント粘度は１．０３であった。
実施例５４において、実施例５０と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。分子量１０５，０００のポリジメチルシロキサンジアミンＦを６０．１ｇ／分（０．０００５７２モル／分）の速度で供給し、DESMODUR N-3300／メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート混合物をゾーン８へ０．１５５ｇ／分（０．００１１４等量ＮＣＯ／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。生成物のインヘレント粘度は１．２２であった。
実施例５５において、実施例５４と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ポリイソシアネート混合物をゾーン８へ０．１７１ｇ／分（０．００１２６等量ＮＣＯ／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．１０：１．００とした。生成物のインヘレント粘度は１．３６であった。
実施例５６において、実施例５４と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ポリイソシアネート混合物をゾーン８へ０．１８６ｇ／分（０．００１３７等量ＮＣＯ／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．２０：１．００とした。生成物のインヘレント粘度は１．６４であった。
実施例５７において、実施例５０と同様にして充填ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。分子量３４，８００のポリジメチルシロキサンジアミンＤ、ロット２を３重量部、Ａｌ2Ｏ3パウダー４重量部と混合して、ゾーン８へ１０３．７ｇ／分（０．００１２８モルジアミン／分）の速度で供給した。メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートをゾーン８へ０．３３５ｇ／分（０．００１２８モル／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。生成物のショアＡ硬度は１７であった。ASTM法C518の熱伝導率試験の結果は０．１７Ｗ／ｍ°Ｋであった。充填材なしで同様に生成された組成物の熱伝導率は、０．１０Ｗ／ｍ°Ｋであった。
実施例５８〜６０および比較例４
実施例５８において、直径２５ｍｍ、長さ直径比が２９．５：１のBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機を、ゾーン１にオープンフィードポートを、ゾーン３に圧力注入フィードを付けて用いた。１分当たり１００回転するダブルスタートの完全噛合スクリューを、ゾーン４の端に位置する長さ２５ｍｍの混錬ブロックを３組有するバレルの全長にわたって用いた。ゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２-７５℃、ゾーン３-１００℃、ゾーン４-１２５℃、ゾーン５-１５０℃、ゾーン６-１７５℃、端キャップおよび溶融ポンプ-１９０℃、ネックチューブ-２００〜２２０℃であった。フィードストック試薬を窒素雰囲気下に維持した。
分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１をゾーン１の第１パートへ１２．１１ｇ／分（０．００２２９モル／分）の速度で供給し、３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（Sigma-Aldrich社製イソホロンジイソシアネート）をゾーン１の第２パートへ２９．３９ｇ／分（０．１３２モル／分）の速度で供給した。JeffamineTMD-400ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#CP5205の滴定分子量５１５ｇ／モル、Huntsman社製）２．４重量部と、Dytek ATM（ロット#SC94030211の滴定分子量１２０ｇ／モル、デュポン社製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）１重量部の配合物をゾーン３へ３４．１７ｇ／分（０．１３０モル／分）の速度で注入した。ＮＣＯ：ＮＨ2比は１．００：１であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径２．５ｍｍの繊維に押し出し、氷Ｈ2Ｏ浴中へ入れ、造粒した。生成物のＤＭＦ中で測定したインヘレント粘度は、１．２１ｄＬ／ｇ、ＧＰＣによる二頂分布は全体でＭn＝３．４ｘ１０4であった。
実施例５９および６０において、ジイソシアネートの供給速度をそれぞれ３０．８６ｇ／分（０．１３９モル／分）と３２．３３ｇ／分（０．１４６モル／分）とした以外は実施例５８と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製し、試験した。これらの組成物のＮＣＯ：ＮＨ2比は１．０５：１および１．１０：１であった。これらの生成物のＤＭＦ中で測定したインヘレント粘度は、前者は１．７４ｄＬ／ｇ（ＧＰＣによる二頂分布は全体でＭn＝５．１ｘ１０4）、後者は２．９１ｄＬ／ｇ（ＧＰＣによる二頂分布は全体でＭn＝７．１ｘ１０4）であった。
比較例４において、真空下で暖めながら脱気し、窒素でパージした分子量５２７０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット５を１６．０グラム、スクリューキャップドジャーで測った。これに、JeffamineTMD-400ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#CP5131の滴定分子量４５２ｇ／モル、Huntsman社製）を２９．０ｇ、およびDytek ATM（ロット#SC941013J1の分子量１１６ｇ／モル、デュポン製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）１３．８ｇを、そして最終的に３０％固体溶液となるようにイソプロピルアルコールを添加した。このジアミン溶液をよく振とうし、３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（Sigma-Aldrich社製イソホロンジイソシアネート）４１．２グラムを一度に添加し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。この反応溶液を激しく攪拌して直ちに混合した。すると、粘度が直ちに増大したのが認められ、反応溶液をさらに、メカニカルシェーカーにより少なくとも２時間混合した。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマー溶液をトレーに注ぎ、溶剤を蒸発させたところ、インヘレント粘度がＤＭＦ中の測定で、１．５７ｄＬ／ｇの生成物が得られた。実施例５８〜６０および比較例４より、ＮＣＯ：ＮＨ2比が１より大きいと、同様の溶剤生成組成物よりインヘレント粘度を大きくできることが分かった。
実施例６１
実施例６１において、直径４０ｍｍ、長さ直径比が４０：１のBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機を、ゾーン５とゾーン８にオープンフィードポートを付けて用いた。１分当たり１００回転するダブルスタートの完全噛合スクリューを、混錬ブロックを有するゾーン５からゾーン１０に用い、ゾーン６−７およびゾーン９−１０に逆エレメントを加えた。１６０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-２０℃、ゾーン２〜５-３０℃、ゾーン６-５０℃、ゾーン７-７５℃、ゾーン８-１００℃、ゾーン９-１２５℃、ゾーン１０-１５０℃、端キャップ-１５０℃、溶融ポンプ１７０℃であった。分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１をゾーン５の第１パートへ１．８４ｇ／分（０．０００３４８モル／分）の速度で供給した。メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）をゾーン５の最終パートへ７．４６ｇ／分（０．０２８５モル／分）の速度で供給した。JeffamineTMED-2001ポリオキシアルキレンジアミン（滴定分子量２１５５ｇ／モル、Huntsman社製）１５．３重量部と、Dytek EPTM（分子量１０２ｇ／モル、デュポン社製１，３−ジアミノペンタン）１重量部の配合物をゾーン８へ２７．０３ｇ／分（０．０２８１モル／分）の速度で供給した。ＮＣＯ：ＮＨ2比は１．００：１であった。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを繊維として押し出し、ＧＰＣ分析によるＭn＝７．０ｘ１０4の生成物とした。
透湿度率-垂直（ＭＶＴＲUP）を変形ＡＳＴＭＥ９６−８０技術を用いて測定した。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、イソプロピルアルコール中の２０％固体で溶解し、フィルムとして鋳造された。直径３５ｍｍ、厚さ０．０２５ｃｍのフィルム試料を、直径２．５４ｃｍの穴を有する２軸整合ホイル接着剤リングの接着表面間にはさんだ。試料を引っ張り、平滑な、しわと間隙のないホイル／試料／ホイルラミネートとした。４ｏｚ（０．１４Ｌ）のガラスジャーを蒸留水で満たし、外径４．４４５ｃｍ、内径２．８４ｃｍのゴムワッシャで同心状に整合するように直径の３．８ｃｍの穴を有するスクリューキャップをはめた。ホイル／試料／ホイルラミネートをゴムワッシャ上に同心状に置き、試料を含んだサブアセンブルをジャーへゆるくねじ込んだ。アセンブリの試料を、４０℃、２０％相対湿度のチャンバーで４時間平衡状態とし、取り除いてほぼ０．０１ｇ（Ｗ1）の重さとした。試料をバルジさせずにキャップをジャーにきつくねじ込み、アセンブリを即時にチャンバーへ１８時間戻し、取り除いてほぼ０．０１ｇ（Ｗ2）の重さとした。ラミネートされた試料のＭＶＴＲUPは次の式で計算された。
ＭＶＴＲUP＝（Ｗ1−Ｗ2）（４．７４ｘ１０4）／ｔ
ここで、ｔはＷ1とＷ2の間の時間で表わされた期間である。報告された値は、３回の試験の平均である。このポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーのＭＶＴＲUPは５８３９ｇ／ｍ2／２４ｈであった。
実施例６２および比較例５
実施例６２において、分子量５２７０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット５をゾーン１の第１パートへ１２．１１ｇ／分（０．００２３０モル／分）の速度で供給し、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）をゾーン１の第２パートへ３３．３８ｇ／分（０．１２７モル／分）の速度で供給した以外は、実施例５８に記載された押出しプロセスでポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。JeffamineTMD-400ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#CP5205の滴定分子量５１５ｇ／モル、Huntsman社製）２．９重量部と、Dytek ATM（ロット#SC94030211の滴定分子量１２０ｇ／モル、デュポン社製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）１重量部の配合物をゾーン３へ３２．５１ｇ／分（０．１１６５モル／分）の速度で注入した。ＮＣＯ：ＮＨ2比は１．０７：１であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを直径２．５ｍｍの繊維に押し出し、氷Ｈ2Ｏ浴中へ入れ、造粒した。生成した生成物は、通常の有機溶剤に完全に相溶しなかった。これは非常に高分子量の留分を示すものである。従って、インヘレント粘度もＧＰＣ測定も行わなかった。
比較例５において、真空下で暖めながら脱気し、窒素でパージした分子量５２７０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット５を８０．０グラム、スクリューキャップドジャーで測った。これに、JeffamineTMD-400ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#CP5131の滴定分子量４５２ｇ／モル、Huntsman社製）を１６０．０ｇ、およびDytek ATM（ロット#SC941013J1の分子量１１６ｇ／モル、デュポン社製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）５０．１１ｇを、そして最終的に２０％固体溶液となるようにイソプロピルアルコールを添加した。この溶液をよく振とうし、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory社製DESMODUR W）２０９．８９グラムを一度に添加し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１とした。この反応溶液を激しく攪拌して直ちに混合した。すると、粘度が直ちに増大したのが認められ、形成されるポリマーは濁った反応溶液となった。メカニカルシェーカーによる反応を続けると、濁った最終の反応溶液と実質的に不溶の残基でコーティングされた反応容器の両方が得られた。このように、実施例６２に説明されたプロセスとは対照的に、この溶剤ベースの方法は、説明した組成のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの調製に向いていない。
実施例６３
実施例６３において、実施例５８と同様に、直径２５ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機を用いた。ただし、以下のように修正してある。１分当たり５０回転で作動するスクリューは、ゾーン２および３の間と、そしてゾーン４での混錬ブロックの後ろに位置する逆エレメントを備えたゾーン４の端に位置する長さ２５ｍｍの混錬ブロックを３組有する部分噛合スクリューと組み合わせて用いるダブルスタート完全噛合スクリューとして構成した。ゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２および３-７５℃、ゾーン４-１００℃、ゾーン５および６-１２０℃、端キャップ、溶融ポンプおよびネックチューブ-１２０℃であった。フィードストック試薬を窒素雰囲気下に維持した。分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１を、ゾーン１の第１パートへ０．３８ｇ／分（０．００００７２０モル／分）の速度で供給し、３-イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（Sigma-Aldrich社製イソホロンジイソシアネート）をゾーン１の第２パートへ１．７７ｇ／分（０．００７９７モル／分）の速度で供給した。JeffamineTMDU-700ポリオキシプロピレンジアミン（分子量９２７ｇ／モル、Huntsman社製）２５．２重量部と、Dytek ATM（分子量１１６ｇ／モル、デュポン社製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）１重量部の配合物をゾーン３へ５．５１ｇ／分（０．００７５３モル／分）の速度で供給した。ＮＣＯ：ＮＨ2比は１．０５：１であった。
A-B-Cセレクタプラグを填めたCLOERENTM３層共押出しフィードブロックを用いて、３層構造を作製し、１５０〜１７０℃で加熱した。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを鋳造ロール（１８℃クロム）で７．６ｇ／分の速度で外層として押し出した。核層は、５．０８ｍ（２．００in）、長さ対直径比が３０：１のBERLYNTMシングルスクリュー押出し機により６０５ｇ／分で処理されたエチレン-アクリル酸コポリマー（DOW PrimacorTM3440）２０重量部とポリプロピレン（EXXON PP 3445）８０重量部の配合物であった。基層は、直径３４ｍｍ、長さ対直径比が４２：１のLeistritz同方向回転ツインスクリュー押出し機により１８９ｇ／分で処理されたポリプロピレン（FINA PP 3576X）であった。３つのポリマーストリームをそれぞれCLOERENTMフィードブロックの個別のポートへ供給し、４５．７ｃｍ（１８．０インチ）ダイを使って、共押出しされた構造体をクロムチルロール上へ３８．１ｍ／分で鋳造し、５８．４マイクロメーターの剥離フィルムとした。これらのフィルムを一連の感圧接着テープ（３Ｍ製）で実施例４５と同様に試験した。ただし、以下のように修正してある。テープをポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマー剥離表面に置き、２．０ｋｇ（４．５ｌｂ．）のローラーで４回ロールをかけ、少なくとも４時間、５０％相対湿度および２１．１℃の状態とした。再接着保持値を、イソプロピルアルコール、ヘプタンおよびメチルエチルケトンの順番で完全に清浄にしておいたガラスを用いて測定した。初期剥離値（Ｎ／ｄｍ）および再接着保持（％）は、＃３１５Monta（２４Ｎ／ｄｍ、９１％）、＃３７５スコッチTMボックスシーリングテープ（３．９Ｎ／ｄｍ、９５％）および＃８５０スコッチTMブックテープ（９．７Ｎ／ｄｍ、８３％）と測定された。
実施例６４
実施例６４において、実施例５８と同一の直径２５ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機を用いた。ただし、以下のように修正してある。デュアル注入ポートをゾーン１に用い、シングル注入ポートをゾーン３と４の両方に用いた。１分当たり１２５回転するダブルスタートの完全噛合スクリューを、ゾーン５の端に位置する長さ２５ｍｍの混錬ブロックを２組有するバレルの全長にわたって用いた。分子量２２，３００のポリジメチルシロキサンジアミンＣ、ロット１をゾーン１の第１パートへ１１．３５ｇ／分（０．０００５０９モル／分）の速度で注入し、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）６０重量部とテトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート（Cytec製）４０重量部の配合物を、ゾーン１の第２パートへ３０．８５ｇ／分（０．１２１モル／分）の速度で注入した。JeffamineTMD-400ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#2828566の分子量４６６ｇ／モル、Huntsman社製）をゾーン３へ２４．９７ｇ／分（０．０５３６モル／分）の速度で注入した。Dytek ATM（ロット#SC950419J01の分子量１１６ｇ／モル、デュポン製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）をゾーン４へ７．８７ｇ／分（０．０６７８モル／分）の速度で注入した。ＮＣＯ：ＮＨ2比が０．９９：１の生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを、直径２．５ｍｍの繊維に押し出し、氷Ｈ2Ｏ浴中へ入れ、造粒し、ＧＰＣ分析によるＭn＝５．９ｘ１０4の生成物とした。
ポリプロピレンへの溶剤コーティング（イソプロピルアルコール中２．５％固体）後か、ポリプロピレン（7C05N）／エチレン-アクリル酸コポリマー（Dow PrimacorTM3440）配合物との共押出しに続いてのいずれかで、このポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの剥離特性を試験した。修正されたPSTC-5剥離接着試験を、一定の温度（２１℃）および湿度（相対湿度５０％）の部屋において、一定速度でインストロンTM引っ張り試験機を用いて行った。フィルム試験試料を、ダブルコーティング接着剤テープを用いて、２”ｘ５”（５．１ｃｍｘ１２．７ｃｍ）の鋼パネルへ確実に接着させた。１”（２．５４ｃｍ）幅片の感圧接着剤テープ（ＳＩＳベースブロックコポリマー溶融ＰＳＡ−５２％KratonTM4433、４７％Wingtack+TM、１％ShellFlexTM油）を試験試料の剥離表面へ接着し、４．５ｌｂ（２０００ｇ）の硬質ゴムローラーで２回ロールをかけた。テープの自由端をインストロンTMにクランプで留め、試験試料表面から１２in／分（３０．５ｃｍ／分）の速度で９０°の角度で剥がした。報告された結果は、２〜４回の別の測定の平均である。本実施例のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、溶剤コーティングで２．９Ｎ／ｄｍ、共押出しフィルムで３．７Ｎ／ｄｍの初期剥離力値を有していた。
実施例６５
実施例６５において、実施例６１と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ただし、以下のように修正してある。メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）をゾーン５の最終パートへ６．７１ｇ／分（０．０２５６モル／分）の速度で供給した。JeffamineTMDU-700ポリオキシアルキレンジアミン（滴定分子量９２７、Huntsman社製）５２．１重量部と、Dytek EPTM（分子量１０２、デュポン社製１，３−ジアミノペンタン）１重量部の配合物をゾーン８へ２７．０３ｇ／分（０．０３３６モル／分）の速度で供給した。さらに、第４の供給ストリームをゾーン８へ引き込み、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート（Cytec製）を２．０９ｇ／分（０．００８５７モル／分）の速度で供給した。ＮＣＯ：ＮＨ2比が１．０１：１ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを繊維として押し出し、ＧＰＣ分析によるＭn＝６．０ｘ１０4の生成物とした。
実施例６６
実施例６６において、実施例５８と同様に、直径２５ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機を用いた。ただし、以下のように修正してある。１分当たり１００回転するスクリューを、ゾーン４のスタートに位置する長さ２５ｍｍの混錬ブロック１組と、ゾーン５の末端に位置する３組を有する部分噛合スクリューと組み合わせて用いるダブルスタート完全噛合スクリューと共に構成した。ゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２-７５℃、ゾーン３-１００℃、ゾーン４-１２５℃、ゾーン５-１５０℃、ゾーン６-１７５℃、端キャップおよび溶融ポンプ-１７５℃、ネックチューブ-１９０℃であった。フィードストック試薬を窒素雰囲気下に維持した。分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１をゾーン１の第１パートへ４．８４ｇ／分（０．０００９１７モル／分）の速度で供給し、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート（Cytec製）をゾーン１の第２パートへ３．１９ｇ／分（０．０１３１モル／分）の速度で供給した。JeffamineTMD-4000ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#513-1-0393-0594の滴定分子量４６６０ｇ／モル、Huntsman社製）をゾーン３へ２９．０９ｇ／分（０．００６２４モル／分）の速度で注入した。Dytek ATM（ロット#SC94030211の滴定分子量１１７ｇ／モル、デュポン社製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）をゾーン４へ０．６８７ｇ／分（０．００５８７モル／分）の速度で注入した。ＮＣＯ：ＮＨ2比が１．００：１の生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを繊維に押し出し、ＧＰＣ分析によるＭn＝５．９ｘ１０4の生成物とした。
実施例６７
実施例６７において、実施例６４と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ただし、以下のように修正してある。分子量１７，０００のポリジメチルシロキサンジアミンＣ、ロット２をゾーン１の第１パートへ１１．３５ｇ／分（０．０００６６８モル／分）の速度で注入し、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート（Cytec製）８０重量部とメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）２０重量部の配合物を、ゾーン１の第２パートへ３９．３７ｇ／分（０．１５９モル／分）の速度で注入した。JeffamineTMD-400ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#5J708の分子量４６６ｇ／モル、Huntsman社製）をゾーン３へ７．５７ｇ／分（０．０１６２モル／分）の速度で注入した。Dytek ATM（ロット#SC950512J01の分子量１１６ｇ／モル、デュポン製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）をゾーン４へ１６．７８ｇ／分（０．１４５モル／分）の速度で注入した。ＮＣＯ：ＮＨ2比が０．９３：１の生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを、直径２．５ｍｍの繊維に、フロリネートTM／乾燥氷浴中へ押し出して、造粒し、ジメチルホルムアミド中でのインヘレント粘度が０．１７ｄＬ／ｇである生成物とした。
実施例６８
実施例６８において、実施例６１と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ただし、以下のように修正してある。メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）をゾーン５の最終パートへ８．９５ｇ／分（０．０３４２モル／分）の速度で供給した。JeffamineTMDU-700ポリオキシアルキレンジアミン（滴定分子量９２７、Huntsman社製）をゾーン８へ２７．０３ｇ／分（０．０２９２モル／分）の速度で供給した。ＮＣＯ：ＮＨ2比が１．１６：１のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを繊維として押し出し、ＧＰＣ分析によるＭn＝５．７ｘ１０4の生成物とした。
実施例６９
実施例６９において、実施例１と同様に１８ｍｍLeistritzでポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ただし以下のように修正してある。９０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１〜３-３０℃、ゾーン４-５０℃、ゾーン５-８０℃、ゾーン６-１５０℃、ゾーン７-１８０℃、ゾーン８-１９０℃、端キャップ-１９５℃であった。分子量５０，２００のポリジメチルシロキサンジアミンＥ、ロット２と、Dytek ATM（デュポン社製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）との１：１モルの配合物を１分当たり７５回転のスクリューを備えた押出し機のゾーン１へ６．１６ｇ／分（０．０００２４２モル／分）の速度で供給した。
メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）をゾーン４へ０．０６３５ｇ／分（０．０００２４２モル／分）の速度で供給した。ＮＣＯ：ＮＨ2比が１．００：１の生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径３ｍｍの繊維として押し出し、空気中で冷やして集めた。生成した生成物は通常の有機溶剤に完全に相溶しなかった。これは非常に高分子量の留分を示すものである。従って、インヘレント粘度もＧＰＣ測定も行わなかった。厚さ１ｍｍのフィルムを１８０℃で２分間熱圧プレスして、物理特性を測定した。試料の弾性率は０．２５MN/m2、最大応力は０．１９MN/m2、破断時伸びは１８０％であった。
実施例７０
実施例７０において、分子量５，３５０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット６を３０．０ｇ／分（０．０１１２等量アミン／分）の速度で、そしてメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを１．８７ｇ／分（０．０１４３等量イソシアネート／分）の速度で、直径２５ｍｍ、長さ７３７．５ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機のゾーン１へ供給した。Texaco Jeffamine T-5000をゾーン３へ５．０３ｇ／分（０．００３０２等量アミン／分）の速度で供給し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。
実施例７１
実施例７１において、実施例７０と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ジイソシアネートをゾーン３へ２．０５ｇ／分（０．０１５０等量ＮＣＯ／分）の速度で供給し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．０５：１．００とした。
実施例７２
実施例７２において、実施例７０と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ジイソシアネートをゾーン３へ２．０５ｇ／分（０．０１５７等量ＮＣＯ／分）の速度で供給し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．１０：１．００とした。
実施例７０〜７２は、通常の有機溶剤に部分的にしか相溶しなかった。これは生成ポリマー中に分岐が多いことを示すものである。
本発明の範囲および技術思想から逸脱せずに、本発明の様々な修正および変形を行うことは、当業者に自明であり、説明の目的でここに規定されたものに制限されないものとする。
本発明は、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーおよびその生成方法に関する。
背景技術
ポリジオルガノシロキサンポリマーは、主にシロキサン結合の物理的化学的特性から派生する独特の特性を有している。一般的なポリジオルガノシロキサンポリマーの顕著な特性としては、耐紫外線性、非常に低いガラス転移温度、良好な熱および酸化安定性、多くのガス類に対する良好な透過性、非常に低い表面エネルギー、低い屈折率、良好な疎水性および良好な誘電性特性が挙げられる。また、非常に良好な生物学的適合性も有しており、血液が存在する生体内で使用することのできる生物学的材料として非常に興味深い。ポリジオルガノシロキサンエラストマーは、多くの優れた特性を有しているため広く用いられている。しかし、引裂抵抗が制限されていること、低極性溶剤に対する抵抗が弱いことが、他の多くの用途に適さないものとさせている。
エラストマーは、加えられた力による変形状態から初期の形状に戻る能力を持っている。通常のポリジオルガノシロキサンは、化学的または物理的に架橋したときにのみエラストマー挙動を示す。非常に高分子量のポリジオルガノシロキサンガム（モル当たり５００，０００グラムを超える）であっても、架橋しないと低温流れを示す。このように、たいていの商業用途において有用な通常のポリジオルガノシロキサンには、所望の特性に応じて、例えば機械的強度を維持し、溶剤中での膨潤を減じるために、細粉高表面積のシリカ、煙霧質シリカ、二酸化チタン、アルミナ、ジルコニア、顔料等級の酸化物、カーボンブラック、グラファイト、金属粉末、粘土、炭酸カルシウム、シリケート、アルミネート、繊維状充填剤、および空洞ガラスまたはプラスチックマイクロスフェアのような充填剤が、５０重量パーセントまで充填されていなければならない。ポリジオルガノシロキサンは、高温において、他の有機材料のように急激に機械的強度を失うことはないため、特に、高温で使用される。
絶縁電線、ロッド、チャンネル、管類および同様の製品のような多くの用途のために、ポリジオルガノシロキサン化合物は、標準のゴム押出し装置で押し出される。押し出された材料は、直ちに加熱して、ある形状に硬化しなければならない。通常、３００〜４５０℃での温風加硫したり、０．２８〜０．７０MPa（４０〜１００ｐｓｉ）で数分間蒸気にあてる必要がある。最終特性は、オーブン硬化または連続蒸気加硫により得られる。
シリコーンベースの剥離コーティングは、主に、接着剤の剥離ライナーのような用途で商業的に長い間使用されてきている。一般にこのような材料は、溶剤または担体からコーティングされ、高温で熱架橋される。近頃、追加硬化、カチオン硬化および放射線硬化、および硬化を必要としないシリコーン含有ブロックコポリマーを含むシリコーン剥離技術が開示されている。これらのシステムのうちいくつかは、溶剤を用いずに、すなわち、ロールコーティングによりコーティングすることができる。他に、有機溶剤または水からコーティングすることができるものもある。これらのシステムはいずれも、溶融プロセス不可能だと考えられている。このように、前述した材料の所望の剥離性能特性を保持しつつ、溶融コーティング可能なシリコーンベースの剥離コーティングに対する要望がある。
ブロックコポリマーは、エラストマー、シーラント、コーキング化合物および剥離コーティングのような様々な製品に所望の性能特性を与えるために、長い間用いられてきた。
物理的に架橋されたポリジオルガノシロキサンエラストマーは、通常、セグメントコポリマーである。エラストマーの機械的特性は、通常、ポリマーの分子量と共に増大する。分子量は、インヘレント粘度測定により求められることが多い。ある非架橋システムでは、分子量が増えるにつれ、ポリマーは溶けにくくなり、インヘレント粘度は、測定しにくくなる。ポリジオルガノシロキサンポリマーの機械的特性およびインヘレント粘度は、たいていの所望のポリジオルガノシロキサン特性を維持しつつ、ＡＢ、ＡＢＡまたは（ＡＢ）nセグメントポリマーと、軟質ポリジオルガノシロキサン成分および、例えば、ポリスチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルフォンおよびエポキシドのような硬質セグメントを含む、高融点を有する結晶構造または高ガラス転移温度を有するアモルファス構造のいずれかの硬質成分との調整された溶剤ベースでの合成により、実質的に増大する。
他の種類のポリジオルガノシロキサンセグメントコポリマーは、ポリジオルガノシロキサンまたは尿素以外のブロックを含むポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーである。これらの合成反応は、上述したものより速く、触媒を必要とせず、そして副生成物を生成しないため、経済的に有利となり得る方法である。
ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成する際、ポリジオルガノシロキサンジアミン前駆物質中に単官能性反応不純物があると、鎖伸長反応が早く終了し、ポリマーの最良の分子量および引っ張り強度が得られにくくなる可能性がある。ポリジオルガノシロキサンジアミンを生成するのが早いと、分子量の増加に伴って単官能性不純物の水準が増加するため、たいていのエラストマーまたは接着用途について満足のいく機械的特性を有するエラストマーを得ることはできなかった。つい最近、ポリジオルガノシロキサンジアミン分子量の広範囲にわたって不純物レベルの低い材料を生成する方法が開発された。この化学作用では、非シリコーン容量を増やすための鎖伸長剤を用いることによって、３０℃での測定（濃度０．４ｇ／ｄＬのクロロホルム溶液で、キャノン−フェンスケ粘度計を用いて）で０．８ｇ／ｄＬを超えるインヘレント粘度を有するポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーが得られている。
硬化ステップを必要としない溶液重合ポリジオルガノシロキサンポリ尿素エラストマーについて説明してきたが、これらの組成物は溶剤であるため、取り扱いにコストがかかる可能性がある。
連続溶融重合方法は有利であり、ポリウレタンエラストマーおよびアクリレート感圧接着剤のような組成物を生成するのに使われてきた。ポリジオルガノシロキサンセグメントを含有するポリエーテルイミドを生成するための連続溶融重合方法についても説明してきた。近年、ポリウレタン樹脂は、樹脂製のフィルムのブロッキングを防ぐために、ポリジオルガノシロキサン尿素セグメントを用いるものと説明されている。しかし、組成物中の反応性ポリジオルガノシロキサンの水準は、例えば１５重量パーセントと少なく、たとえ、ポリジオルガノシロキサンの骨格への組み込みが不完全であっても、容易な剥離がその目的であるため、問題ではなかった。しかし、組み込まれなかったポリジオルガノシロキサン油は、エラストマー中で可塑剤として作用し、感圧接着剤の引っ張り強度を減じたり、粘着性を失わせたり、剪断特性を減じたりする。この組み込まれなかった油はまた、エラストマーまたは接着剤の表面にブルームして、接触している他の表面を汚染する可能性がある。
発明の開示
簡単に述べると、本発明の一つの態様において、溶融処理可能なポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマー組成物が提供される。この組成物は、軟質ポリジオルガノシロキサン単位および硬質ポリイソシアネート残基単位を交互に含み、任意で軟質および／または硬質有機ポリアミン単位を含み、このポリイソシアネート残基は、ポリイソシアネートから−ＮＣＯ基を除いたものであり、このようなアミンおよびイソシアネート単位の残基は尿素結合により結合されている。本発明の組成物は、一般に、少なくとも０．８ｄＬ／ｇのインヘレント粘度を有し、例えば、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、トルエン、イソプロピルアルコールおよびこれらの化合物といった通常の有機溶剤に実質的に不溶である。
本発明はまた、
（ａ）少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミン、または少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンと少なくとも１種の有機ポリアミンとの混合物を含む少なくとも１種のポリアミン、および
（ｂ）イソシアネート対アミンのモル比が０．９：１から０．９５：１または１．０５：１から約１．３：１である少なくとも１種のポリイソシアネート
の反応生成物を含むポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコーポリマー組成物を提供する。
本発明のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、以下の繰り返し単位で表すことができる。
各Ｚは、好ましくは約６〜２０個の炭素原子を有するアリーレンラジカルまたはアラルキレンラジカル、好ましくは約６〜２０個の炭素原子を有するアルキレンまたはシクロアルキレンラジカルである多価ラジカルであり、好ましくはＺは、２，６−トリレン、４，４’−メチレンジフェニレン、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニレン、テトラメチル−ｍ−キリレン、４，４’−メチレンジシクロヘキシレン、３，５，５−トリメチル−３−メチレンシクロヘキシレン、１，６−ヘキサメチレン、１，４−シクロヘキシレン、２，２，４−トリメチルヘキシレンおよびこれらの混合物である。
各Ｙは、独立に、炭素原子数１〜１０個のアルキレンラジカル、好ましくは６〜２０個の炭素原子を有するアラルキレンラジカルまたはアリーレンラジカルである多価ラジカルである。
各Ｄは、水素、炭素原子数１〜１０個のアルキルラジカル、フェニルおよび複素環を形成するＢまたはＹを含有する環構造を完成させるラジカルから成る群より選択される。
Ｂはアルキレン、アラルキレン、シクロアルキレン、フェニレン、例えば、酸化ポリエチレン、酸化ポリプロピレン、酸化ポリテトラメチレンのような酸化ポリアルキレン、並びにこれらのコポリマーおよび混合物から成る群より選択される。
ｍは０〜約１０００の数である。
ｎは１またはそれより大きい数である。
ｐは約１０以上、好ましくは約１５〜２０００、より好ましくは約３０〜１５００の数である。
ポリイソシアネート（Ｚが２個より多い官能性ラジカル）およびポリアミン（Ｂが２個より多い官能性ラジカル）を用いる際、式Ｉの構造は、ポリマー骨格を分岐するために変性される。
本発明のポリマーは、一般に、少なくとも約０．８ｄＬ／ｇのインヘレント粘度を有する、または一般の有機溶剤に実質的に不溶である。
本発明の組成物に、さらに、充填剤、粘着性付与剤、樹脂、顔料、安定化剤、可塑剤等を含ませてもよい。
本発明のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、未充填であっても良好な機械的特性を有し、低ガラス転移温度、中程度の透明性、耐紫外線性、低表面エネルギーおよび疎水性、良好な誘電特性および多くのガス類に対する高透過性といった一般にポリシロキサンに関連する優れた物理特性を示す。さらに、本発明のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、中程度の熱および酸化安定性を有し、従来得られたより高いインヘレント粘度を有し、さらに重合後に溶融プロセッシングを行うことができる。さらに、本発明のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの中には、従来得られたものより膨潤および炭化水素溶剤による劣化に対してより耐性を有するものがある。また、本発明のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの中には、驚くほど低い溶融フロー粘度、および溶融フロー状態より低い温度で急固化を示すエラストマー材料がある。さらに、本発明のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの中には、有機ポリアミンをポリジオルガノシロキサンジアミンおよびポリイソシアネートと共に用いることで膨張した組成物となるために最終特性の範囲が改善されたものがある。これらの組成物は、広範囲な選択により変えることができ、これらの反応物質を組み込む割合によって、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの特性を自由に設計することができる。このような特性としては、剥離水準、印刷適性、引っ張りおよび剪断強度、蒸気透過速度、および分子構造が挙げられる。このような組成物は、溶剤ベースの合成技術では作ることができない。
他の態様において、本発明は、
（ａ）少なくとも１種のポリイソシアネートおよび少なくとも１種のポリアミンを含む反応物質を反応容器に連続して供給する工程であって、該ポリアミンが少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンまたは少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンと少なくとも１種の有機ポリアミンとの混合物である工程、
（ｂ）反応容器において反応物質を混合する工程、
（ｃ）反応物質を反応させてポリジオルガノシロキサンポリ尿素コポリマーを形成する工程、および
（ｄ）ポリマーを反応容器から移動する工程
を含む、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成する方法を提供する。
本発明の方法において有用なポリイソシアネートは、好ましくは、下式で表されるものである。
本発明の方法において有用なポリジオルガノシロキサンジアミンは、下式で表されるものである。
この方法は実質的に溶剤を使用しない。通常、溶剤はこの反応を行うのに必要なく、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成するのに当たって以前の方法より環境に優しい方法となっており、多くのポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーに独特の特性が付与される。必要であれば、少量の溶剤を存在させて、固体イソシアネート、高粘度ジイソシアネートまたは少量のジイソシアネートのフローをコントロールしたり、または、粘着性付与樹脂、顔料、架橋剤、可塑充填材および安定化剤のような補助剤の添加をコントロールしたり、これらの粘度を減少させてもよい。
実質的に溶剤不使用であること、および連続プロセスであることにより、イソシアネート対アミンの比を１：１より低く、そして驚くことに、これを超えるように調整することによって、最終材料の特性を最適化するという利点が得られる。意外にも、強力な押出し加工性材料が得られ、中には、従来の溶剤重合方法により得られるものよりも独特の優れた機械的およびレオロジー特性を有するものがある。本発明の実質的に溶剤不使用の連続プロセスのさらなる利点は、重合の直後に、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを、例えば、フィルム、繊維、ペレット、シート、スラブおよび管類のような様々な形態に押し出すことができることである。これにより、ポリマーの劣化によって、性能特性が減少する可能性のあるポリマーの熱および剪断履歴を最小にすることができる。
一般に、生成されるポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーのインヘレント粘度は、ポリジオルガノシロキサンジアミンの分子量が増えると増大する。コポリマーのインヘレント粘度は、適切なイソシアネート対アミンの比、およびプロセス条件を選択することによって変えることができる。従来の溶液重合方法を用いて生成することのできるものより大きなインヘレント粘度を有するポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを得ることができる。
本発明の方法を用いると、コポリマーが通常の有機溶剤に実質的に不溶となるような分子量とすることができる。さらに、連続塊状重合方法である本発明の方法によれば、溶剤媒体中で形成されるポリマーが高粘度であること、またはゲル形成により従来の溶剤重合では得られない高分子量組成物とすることができる。
発明を実施するための形態
本発明に有用なポリジオルガノシロキサンジアミンは、上記の式IIIの範囲のものであり、数平均分子量が約７００〜１５０，０００の範囲、より好ましくは１６００より大きなものが含まれる。好ましいシリコーンジアミンは、ここにその記載がリファレンスとして組み込まれる米国特許第５，２１４，１１９号の記載により調製される実質的に純粋なポリジオルガノシロキサンジアミンである。このような高純度のポリジオルガノシロキサンジアミンは、テトラメチルアンモニウム３−アミノプロピルジメチルシラノレートのような無水アミノアルキル官能性シラノレート触媒を、環状オルガノシロキサンの総量に対して好ましくは０．１５重量パーセント未満の量で用い、環状オルガノシランとビス（アミノアルキル）ジシロキサンとの二段階での反応により調製される。
特に好ましいポリジオルガノシロキサンジアミンは、セシウムおよびルビジウム触媒を用いて調製されるものである。ポリジオルガノシロキサンジアミンの調製は、反応条件下で、
（１）次の式で表されるアミノ官能基封鎖体、
（２）封鎖体の分子量より多い数平均分子量を有するポリジオルガノシロキサンジアミンを得るのに十分な量の環状シロキサン、および
（３）触媒効果量の水酸化セシウム、水酸化ルビジウム、セシウム、シラノレート、ルビジウムシラノレート、セシウムポリシロキサノレート、ルビジウムポリシロキサノレートおよびこれらの混合物
を化合することにより成される。反応は、アミン官能基封鎖体が実質的にすべて消費されるまで続く。
揮発性有機酸の添加によりこの反応は終了し、通常、約０．０１重量パーセントより多いシラノール不純物を有するポリジオルガノシロキサンの混合物、および有機酸のセシウム塩、有機酸のルビジウム塩、または触媒に対して少量モル過剰となるような両塩のうち１種またはそれ以上を形成する。反応生成物のシラノール基を反応条件下で縮合し、約０．０１重量パーセント未満または約０．０１重量パーセントのシラノール不純物を有するポリジオルガノシロキサンジアミンを形成し、一方、未反応の環状シロキサンを剥離する。任意で、後に濾過によって塩を除去する。
本発明に有用なポリジオルガノシロキサンジアミンとしては、これに限られるものではないが、ポリジメチルシロキサンジアミン、ポリジフェニルシロキサンジアミン、ポリトリフルオロプロピルメチルシロキサンジアミン、ポリフェニルメチルシロキサンジアミン、ポリジエチルシロキサンジアミン、ポリジビニルシロキサンジアミン、ポリビニルメチルシロキサンジアミン、ポリ（５−ヘキセニル）メチルシロキサンジアミン、コポリマーおよびこれらの混合物が例示される。
本発明に有用な有機ポリアミンとしては、これに限られるものではないが、Huntsman製Ｄ−２３０、−４００、−２０００、−４０００、ＢＵ−７００、ＥＤ−２００１、ＥＤＲ−１４８のようなポリオキシアルキレンジアミン、Huntsman製Ｔ−３０００およびＴ−５０００のようなポリオキシアルキレントリアミンおよびデュポン製Dytek AおよびDytek EPのようなポリアルキレンが例示される。
反応において異なるポリイソシアネートがポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの特性を変性する。例えば、ダウケミカル社製ISONATETM143Lのようなポリカーボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネートを用いる場合、生成されるポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、他のジイソシアネートから調製されたコポリマーに比べて、耐溶剤性が改善されている。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを用いる場合、生成されるセグメントコポリマーは、射出成形に特に有用な非常に低い溶融粘度を有する。
ポリアミン、特に式IIIのポリジオルガノシロキサンジアミンと反応可能なポリイソシアネートを本発明において用いることができる。ジイソシアネートとしては、これに限られるものではないが、２，６−トルエンジイソシアネート、２，５−トルエンジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、メチレンビス（ｏ−クロロフェニルジイソシアネート）、メチレンジフェニレン−４，４’−ジイソシアネート、ポリカーボジイミド変性メチレンジフェニレンジイソシアネート、（４，４’−ジイソシアネート−３，３’，５，５’−テトラエチル）ジフェニルメタン、４，４’−ジイソシアネート−３，３’−ジメトキシビフェニル（ｏ−ジアニシジンジイソシアネート）、５−クロロ−２，４−トルエンジイソシアネート、１−クロロメチル−２，４−ジイソシアネートベンゼンのような芳香族ジイソシアネート、ｍ−キシレンジイソシアネート、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートのような芳香族−脂肪族ジイソシアネート、１，４−ジイソシアネートブタン、１，６−ジイソシアネートヘキサン、１，１２−ジイソシアネートドデカン、２−メチル−１，５−ジイソシアネートペンタンのような脂肪族ジイソシアネート、およびメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート、３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（イソホロンジイソシアネート）、２，２，４−トリメチルヘキシルジイソシアネートおよびシクロヘキシレン−１，４−ジイソシアネートのような環状脂肪族ジイソシアネート、およびこれらの混合物が例示される。
好ましいジイソシアネートとしては、２，６−トルエンジイソシアネート、メチレンジフェニレン−４，４’−ジイソシアネート、ポリカーボジイミド変性メチレンジフェニルジイソシアネート、４，４’−ジイソシアネート−３，３’−ジメトキシビフェニル（ｏ−ジアニシジンジイソシアネート）、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート、３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（イソホロンジイソシアネート）、１，６−ジイソシアネートヘキサン、２，２，４−トリメチルヘキシルジイソシアネートおよびシクロヘキセン−１，４−ジイソシアネートが挙げられる。
特に好ましいのは、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートである。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを用いて生成されるポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、一般に、他のジイソシアネートを用いて生成される同様のコポリマーより溶融粘度が低く、弾性率が高い。
ポリアミン、特に式IIIのポリジオルガノシロキサンジアミンと反応可能なトリイソシアネートを本発明において使用することができる。このようなトリイソシアネートとしては、これに限られるものではないが、ビウレット、イソシアヌレート、付加物等から生成されるような多官能性イソシアネートが例示される。市販されているポリイソシアネートとしては、BayerのDESMODURTMおよびMONDURTMシリーズ、およびダウプラスチックスのPAPITMシリーズの一部が挙げられる。
好ましいトリイソシアネートは、DESMODURTMN-3300およびMONDURTM489である。
アミンとイソシアネートの相対量は、従来の方法で生成されるものより広い範囲で変えることができる。反応容器に連続的に供給されるイソシアネート対アミンのモル比は、好ましくは約０．９：１〜１．３：１、より好ましくは１：１〜１．２：１である。
ポリイソシアネートとポリアミンの反応が起こると、尿素結合中の活性水素が過剰のイソシアネートと反応できる可能性がある。イソシアネート対アミンの比を大きくすることによって、ビウレット部分の生成が特に高温において促進され、分岐または架橋ポリマーとなる。低〜中程度の量のビウレットが生成すると、剪断特性および耐溶剤性に有利である。
本発明の組成物にまた、任意で様々な充填剤およびその他の特性変性剤を含有させてもよい。煙霧質シリカ、カーボンファイバー、カーボンブラック、ガラスビーズ、ガラス泡、ガラスファイバー、ミネラルファイバー、粘土粒子、有機ファイバー、例えば、ナイロンKEVLARTM、金属粒子等といった充填剤を組み込んだ場合に、このような添加剤が最終ポリマー製品の機能および官能性に有害とならなければ、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーおよびシリケート樹脂１００部当たり約５０部の量まで添加することができる。染料、顔料、難燃材、安定化剤、抗酸化剤、相溶化剤、酸化亜鉛のような抗微生物剤、導電体、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウムおよびニッケル粒子のような熱導体等といったその他の添加剤等を、組成物の約１〜５０体積パーセントの量で、これらのシステムに配合することができる。
本発明の方法において、ポリアミンは、少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミン、または少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンと少なくとも１種の有機ポリアミンとの混合物、および少なくとも１種のポリイソシアネートジアミンであって、少なくとも１種の該ポリアミンを含有する反応物質を反応容器内で混合し、反応させて、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成し、これを、反応容器から取り除くことができる。
本発明の方法においては、下記のような反応が起きている。
ポリアミンとポリイソシアネートを均質に混合し、その反応生成物を提供できるような反応容器を用いるのが、本発明に適している。反応生成物が、例えば、シングルスクリューまたはツインスクリュー押出し機を用いる連続プロセスとして処理温度で混合できるだけの、十分に低い粘度を有している場合は、反応は、例えばメカニカルスターラーを入れたフラスコを用いるバッチプロセスとして行ってもよい。反応容器は、表面をふき取った異方向回転または同方向回転ツインスクリュー押出し機であるのが好ましい。
反応容器の温度はポリイソシアネートとポリアミンとの反応が起こるのに十分な温度とする。また、材料が、反応容器、および、例えば、フィードブロックやダイのような後の処理装置へ移動されるのに十分な温度とする。反応した材料を移動するには、約１４０〜２５０℃の温度範囲が好ましく、約１６０〜２２０℃の温度範囲がより好ましい。反応容器中の滞留時間は一般に、約５秒〜８分、より一般的には約１５秒〜３分である。
滞留時間は、例えば、反応容器の長さ対直径の比、混合比、全体のフロー速度、反応物質および添加剤中での配合の必要性といったいくつかのパラメータにより変わる。最低限または配合不要の非反応性成分との反応を含む材料については、反応は、ツインスクリュー押出し機の長さ対直径の比わずか５：１で容易に行われる。
表面を拭き取った反応容器を用いるときは、スクリューフライトランドとバレルとの隙間を比較的狭くするのが好ましく、その値は一般に０．１〜約２ｍｍである。用いられるスクリューは、反応が実質的に起こるゾーンで、完全または部分的に噛合、もしくは完全または部分的に拭き取られているのが好ましい。
ポリアミドとポリイソシアネートとの間で起こる反応は早いため、特に高分子量、すなわち、数平均分子量が約５０，０００以上のポリアミンを用いるときは、両方の材料とも速度を変えずに押出し機に供給するのが好ましい。このような供給速度であれば、一般に、最終生成物に望ましくない変異が起きるのが減少する。
非常に低いフローのポリイソシアネートストリームを用いるとき、押出し機へ確実に連続供給する方法は、ポリイソシアネートフィードラインをスクリューの通過ねじに接触または非常に近接して接触させることである。また、ポリイソシアネートの微少小滴を反応容器に連続的に流す連続スプレー注入装置を用いる方法もある。
一般に、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを粘性付与樹脂、無機添加剤またはポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマー反応物質と実質的に無反応のその他の材料のような添加剤と配合する際は、ポリアミンとポリイソシアネートの実質的な反応が起きた後で、配合する添加剤をさらに反応容器の下流に添加する。
しかし、添加剤の添加が反応物質の反応を妨害しないのであれば、様々な反応物質および添加剤の添加順序は問わない。例えば、ポリイソシアネート反応物質と特に反応性のある添加剤は、ポリイソシアネートとポリアミン反応物質との反応が終わるまで添加しない。さらに、反応物質は、反応容器に同時または連続して、いかなる順序でも添加することができる。例えば、ポリイソシアネートストリームを上述したような方法で反応容器に添加する第１成分とすることができる。次にポリアミンを反応容器の下流に添加することができる。これとは異なり、ポリアミンを反応容器に入れた後で、ポリイソシアネートストリームを添加することもできる。
本発明の方法は、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーの生成に当たって、従来の溶液重合方法に比べ、（１）溶液重合材料より優れた特性を有する材料を得るためにイソシアネート対アミン比を変えることができる、（２）溶液重合では簡単に生成することのできなかった高分子量の組成物を重合することができる、（３）熱履歴を減らして成形物品を直接生成することができる、（４）充填剤、粘着性付与樹脂、可塑剤およびその他特性改質剤に容易に配合することができる、そして（５）溶剤の排除といういくつかの利点を有している。
連続プロセスにおいて、イソシアネート対アミン比を変更できる柔軟性は明らかな利点である。この比率は、理論値の１：１よりも上または下に簡単に変えることができる。溶液中では、約１．０５：１を超えたり、０．９５：１未満であると、低分子量のコポリマーとなる。本発明の方法においては、ポリジオルガノシロキサンジアミンの滴定数平均分子量により異なるが、１．３：１という高い比率のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを生成することができる。このようなポリマーは、従来の溶液プロセスで得られるものよりもはるかに高いインヘレント粘度を有しているが、それでも溶融プロセスが可能である。これらのポリマーはまた、溶液重合コポリマーと比較して優れた機械的特性を有している。ある比率においては、生成されるポリマーは不溶性となり、インヘレント粘度が測定不可能となるが、それでも材料は溶融プロセス可能であり、高い強度を有している。
形成されるポリマーが溶媒媒質中に不溶であるため溶液重合により生成できない高分子量組成物を生成できる能力により、有用で独特な組成物が得られる。ポリアミンの鎖伸長は、例えば、ダウケミカル社製ISONATETM143Lといったポリカーボジイミド-変性ジフェニルメタンジイソシアネートのような特定のポリイソシアネートと共に溶液中で行われるときは、新たに生成されるポリマーは溶液から沈殿するため、高分子量コポリマーを形成することはできない。この組成物を、本発明の溶剤不使用方法を用いて調製するときは、高強度の対溶剤性材料が形成される。同様の方法で、本発明の溶剤不使用方法を用いてポリイソシアネートと重合させた２種の大きく異なる分子量のポリアミンの混合物から生成された材料は、高いインヘレント粘度を有するものとすることができる。
一般に、長く熱を当てると、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーは劣化して、物理特性が悪くなる。多くの溶液重合ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーで経験される乾燥およびその後の熱溶融押出し時の劣化についても、本発明の連続プロセスにより解決される。その理由は、反応性押出しポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーは、ダイを通じて重合ゾーンから直接押し出されて、溶剤除去および後続のポリマー再加熱に関係のある追加の熱履歴なしで管類やフィルム類のような成形物品を作成することができるためである。
ポリアミンとポリイソシアネートの反応中、溶剤の存在を排除できることで、反応がより効率的となる。本発明の方法を用いた平均滞留時間は、通常、溶液重合で必要とされるよりも１０〜１０００倍短い。必要であれば、少量、例えば、全組成物の約０．５％〜約５％の非反応性溶剤を、他の固体材料を注入するため、または反応チャンバーへの他の材料の低いフロー速度ストリームの安定性を増大するための担体として本方法中で添加することができる。
本発明の目的、特徴および利点は、さらに以下の実施例により説明されるが、これらの実施例で示された特定の材料および量、その他の条件および詳細により、本発明は不当に制限されるものとは解釈されない。すべての材料は、特に指定または明らかにされているもの以外は、市販または当業者に既知のものである。実施例において、特に指定されない限り、部およびパーセントはすべて重量当りである。報告されている分子量はすべてグラム／モルでの数平均分子量である。
ポリジオルガノシロキサンおよび有機ポリアミンの滴定
ポリジオルガノシロキサンまたは有機ポリアミンの実際の数平均分子量は、以下の酸滴定により測定された。約１ミリ当量のアミンを生成できるジアミンを５０／５０テトラヒドロフラン／イソプロピルアルコール中で溶解して１０％溶液とする。この溶液を指示薬としてブロモフェニルブルーと共に０．１Ｎの塩酸で滴定し、数平均分子量を測定する。しかし、ジアミンがポリジオルガノシロキサンジアミンのときは、これらのジアミンの分子量は、ジアミン合成に用いた反応物質の抽出比および剥離環状シロキサンの大きさに依存していた。残りの環状類は、ポリジオルガノシロキサンジアミンの見かけの分子量を増大する希釈剤である。
ポリジオルガノシロキサンジアミンの調製
ポリジメチルシロキサンジアミンＡ
ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン４．３２部とオクタメチルシクロテトラシロキサン９５．６８部の混合物を、バッチ反応容器に入れ、窒素で２０分間パージした。次に、混合物を反応容器中で１５０℃まで加熱した。１００ｐｐｍの５０％水性水酸化セシウムを触媒として添加し、ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンが消費されるまで６時間加熱を続けた。反応混合物を９０℃まで冷やし、少量のトリエチルアミンの存在下で過剰の酢酸で中和し、高真空下で加熱して、少なくとも５時間にわたって、環状シロキサンを除去した。材料を大気温度まで冷やし、ろ過して生成された酢酸セシウムを除去し、０．１Ｎ塩酸で滴定して数平均分子量を測定した。この手順を用いて、ポリジメチルシロキサンジアミンＡの６つのロットを生成した。ロット１の分子量は、５２８０、ロット２は５５７０、ロット３は５３３０、ロット４は５３１０、ロット５は５２７０およびロット６は５３５０であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＢ
ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンを２．１６部およびオクタメチルシクロテトラシロキサンを９７．８４部用いた以外は、ポリジメチルシロキサンジアミンＡに記載された通りにポリジメチルシロキサンジアミンＢを調製した。この手順を用いて、２つのロットを生成した。ロット１の分子量は、１０，７００、ロット２は１０，５００であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＣ
ポリジメチルシロキサンジアミンＡ２１．７５部とオクタメチルシクロテトラシロキサン７８．２５部の混合物を、バッチ反応容器に入れ、窒素で２０分間パージし、反応容器中で１５０℃まで加熱した。１００ｐｐｍの５０％水性水酸化セシウムを触媒として添加し、環状シロキサンの平衡濃度がガスクロマトグラフィーで観察されるまで、３時間加熱を続けた。反応混合物を９０℃まで冷やし、少量のトリエチルアミンの存在下で過剰の酢酸で中和し、高真空下で加熱して、少なくとも５時間にわたって、環状シロキサンを除去した。材料を大気温度まで冷やし、ろ過し、酸滴定して数平均分子量を測定した。この手順を用いて、ポリジメチルシロキサンジアミンＣの２つのロットを生成した。ロット１の分子量は、２２，３００、ロット２は１７，０００であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＤ
ポリジメチルシロキサンジアミンＡを１２．４３部およびオクタメチルシクロテトラシロキサンを８７．５７部用いた以外は、ポリジメチルシロキサンジアミンＣに記載された通りにポリジメチルシロキサンジアミンを調製した。２つのロットを生成した。ロット１の分子量は、３７，８００、ロット２は３４，８００であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＥ
ポリジメチルシロキサンジアミンＡを８．７部およびオクタメチルシクロテトラシロキサンを９１．３部用いた以外は、ポリジメチルシロキサンジアミンＣに記載された通りにポリジメチルシロキサンジアミンを調製した。２つのロットを生成した。このようにして生成されたポリジメチルシロキサンジアミンＥのロット１の分子量は、５８，７００、ロット２は５０，２００であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＦ
ポリジメチルシロキサンジアミンＡを４．３５部およびオクタメチルシクロテトラシロキサンを９５．６５部用いた以外は、ポリジメチルシロキサンジアミンＣに記載された通りにポリジメチルシロキサンジアミンを調製した。このポリジメチルシロキサンジアミンＦの分子量は１０５，０００であった。
ポリトリフルオロプロピルメチルジメチルシロキサンジアミンＧ
（３，３，３−トリフルオロプロピル）−メチルシクロシロキサン（Petrarchカタログ番号T2844）８．７０部およびビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン４．３５部およびオクタメチルシクロテトラシロキサン８６．９６部を用いた以外は、ポリジメチルシロキサンジアミンＡの調製で記載した通りに１０モル％のトリフルオロプロピルメチルおよび９０モル％のジメチルシロキサン単位含有のポリジメチルシロキサンジアミンを調製した。このポリトリフルオロプロピルメチルジメチルシロキサンジアミンＧの分子量は５４４０であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＨ
窒素パージ下でバッチ反応容器に入れ、ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン１．９８部とオクタメチルシクロテトラシロキサン９．８８部を攪拌させてポリジメチルシロキサンジアミンを調製した。混合物を、９１℃まで加熱し、少量（約０．１５部）の３−アミノプロピルジメチルテトラメチルアンモニウムシラノレート触媒を添加した。生成した混合物に、５時間にわたってオクタメチルシクロテトラシロキサン８８．０部を滴下して添加した。反応混合物をさらに７時間９１℃に維持し、３０分間１４９℃まで加熱して触媒を分解した。生成物を９１℃、２７００N/m2（２７００Pa）で約１２０分間剥離して、揮発性材料を除去した。生成したポリジメチルシロキサンジアミンＨの分子量は９９７０であった。
ポリジメチルシロキサンジアミンＩ
ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン４．４２部およびオクタメチルシクロテトラシロキサン２２．２５部を最初から反応容器に入れた以外は、ポリジメチルシロキサンジアミンＨに記載された通りにポリジメチルシロキサンジアミンを調製した。加熱後、３−アミノプロピルジメチルテトラメチルアンモニウムシラネート触媒０．０３部およびオクタメチルシクロテトラシロキサン７３．３０部を添加した。このポリジメチルシロキサンジアミンＩの２つのロットを生成した。ロット１の分子量は４９３０、ロット２は５２６０であった。
ポリジフェニルジメチルシロキサンジアミンＪ
メカニカルスターラー、静的窒素雰囲気、加熱油浴、温度計および還流冷却器を備えた三つ口丸底フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン７５．１部、オクタフェニルシクロテトラシロキサン２２．４３部およびビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン２．４８部を添加した。静的窒素雰囲気下で、反応物質を１５０℃まで加熱し、静的窒素雰囲気に戻す前に、３０秒間アスピレータ真空中で脱気した。水酸化セシウム溶液（５０％水溶液）０．０２部の量をフラスコに添加し、１６時間１５０℃で加熱を続けた。フラスコを大気温度まで冷やし、トリエチルアミン２ｍＬおよび酢酸０．３８ｍＬを添加した。よく攪拌したフラスコを１００N/m2（１００Pa）の真空下に置き、１５０℃まで加熱し、５時間１５０℃で保って、揮発性材料を除去した。５時間後、熱を除去して、内容物を大気温度まで冷やした。２つのロットのポリジフェニルジメチルシロキサンジアミンＪを調製した。ロット１の分子量は９３３０、ロット２は９６２０であった。
以下の実施例において、すべてのポリイソシアネートおよび有機ポリアミンは容認された通りに用い、イソシアネート対アミンの比率はポリイソシアネート供給業者により報告されたポリイソシアネート分子量および酸滴定により測定および／または供給業者により与えられたポリジオルガノシロキサンおよび有機ポリアミンの分子量を用いて計算された。
試験方法
以下の試験方法を用いて、以下の実施例で生成されたポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーの特性を判断した。
インヘレント粘度
濃度０．１８〜０．２６g/dLの３０℃クロロホルム溶液中で、キャノンフェンスケ粘度計（型番50P296）を用いて３０℃で平均インヘレント粘度（IV）を測定した。本発明の材料のインヘレント粘度は、０．１〜０．４g/dLの濃度からは実質的に独立していることが分かった。平均インヘレント粘度は、３回以上の平均であった。平均インヘレント粘度の他の測定方法は具体的な実施例に定められている。
ゲル浸透クロマトグラフィー
選択したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーの平均重量および数平均分子量を、HP1037A屈折率検出器、Waters590ポンプ、Waters Wisp自動注入器およびKaribaカラムオーブンを備えたHP1090 Chronatgraphでゲル浸透クロマトグラフィーにより室温で測定した。コポリマーをDMF w/v 0.05%LiBr中で１５ｍｇ／ｍＬ溶解し、０．２マイクロメーターのナイロンフィルタでろ過し、１００マイクロリットルをJordi混床カラムへ注入した。溶出速度はＤＭＦ+0.05% w/v LiBr中で０．５ｍＬ／分であった。較正は、Pressure Chemical社（ペンシルバニア州、ピッツバーグ）のポリスチレン規格に準拠するものであった。報告された分子量は、ポリスチレン当量である。
機械的特性
ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーの機械的特性を、テトラヒドロフランまたは５０／５０トルエン／イソプロパノール中の１０％コポリマー溶液を調製し、その溶液をペトリ皿に注いで試験した。溶剤を蒸発させて厚さ約０．４〜１．５ｍｍのフィルムを生成した。
機械試験を、インストロンTMモデル1122引張試験機で行った。試験は、ASTM D412-83の修正版に基づき行われた。方法Ｂ（カットリング試料）により試料を調製した。特製の精密リングカッターでタイプ１のリング（円周５．１ｃｍ）を作成した。インストロンTMアナログ出力信号を０．５％よりも良い精度でデジタル電圧計を通過させ、デジタル読み取り結果をコンピュータにより記録した。ASTM試験の修正は次のとおりである。クロスヘッド速度は１２．７ｃｍ／分、試験取付シャフト（上下ジョー）を３０ｒｐｍで同一方向に回転させ、リング全体について均一に引張り続けた。弾性率、最大応力および破断時伸びを計算した。
実施例
実施例１〜３および比較例１
実施例１において、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory社（ペンシルバニア州、ピッツバーグ）製DESMODURTMW）を、窒素雰囲気下で０．３９７ｇ／分（０．００１５２モル／分）の速度で、４０：１の長さ直径比を有する１８ｍｍの同方向回転ツインスクリュー押出し機（Leistritz社（ニュージャージー州、Allendale）製）の第１ゾーンに供給した。ジイソシアネートのフィードラインを、スクリューねじが通ると少量のジイソシアネートがスクリュー上に付くようにスクリューのすぐ近くに位置づけた。この添加点の前側のスクリューは完全に湿り、この点の後ろは乾いたスクリューであった。押出し機はバレルの全長にわたってある、１分当たり１００回転するダブルスタートの完全噛合スクリューを有している。長さ２０ｍｍの混練ブロックをゾーン３、４および５に置いた。分子量５５７０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット２を第２のゾーンに８．０ｇ／分（０．００１４４モル／分）の速度で注入した。９０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２-７５℃、ゾーン３-１２０℃、ゾーン４-１３０℃、ゾーン５-１４０℃、ゾーン６-１５０℃、ゾーン７-１５５℃、ゾーン８-１７０℃、端キャップ-１７０℃であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径３ｍｍの繊維に押し出し、空気中で冷やして集めた。インヘレント粘度、弾性率、応力および破断時伸びを測定した。結果をＮＣＯ：ＮＨ2比と共に表１に示す。
実施例２および３において、ジイソシアネートの供給速度をそれぞれ０．３７２ｇ／分（０．００１４２モル／分）および０．３５０ｇ／分（０．００１３４モル／分）とした以外は実施例１と同様にしてポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製し試験した。結果を表１に示す。
比較例１において、分子量５３３０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット３を２０ｇ、加熱真空下で、一口２５０ｍＬ丸底フラスコに入れ、脱気した。マグネティックスターラーバーを加え、フラスコをアルゴンでパージして、１７０ｇのジクロロメタンを添加した。３ｍＬのジクロロメタン中の１．０５グラムのメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート溶液を、素早く攪拌しながらジアミン／ジクロロメタン溶液に添加した。ジイソシアネートの添加中に粘度が増大した。溶液の攪拌を３０分間続けた。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマー溶液をフラスコからペトリ皿に注ぎ、フイルムを形成させた。そのフィルムのインヘレント粘度、弾性率、最大応力および破断時伸びを試験した。結果をＮＣＯ：ＮＨ2比と共に表１に示す。
実施例４〜１６および比較例２
実施例４において、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを実施例１〜３で用いた押出し機のゾーン６に１．３２ｇ／分（０．００５０３モル／分）の速度で供給した。ジイソシアネートラインはスクリューねじに触れる（brush）ようにした。ポリジメチルシロキサンジアミン（米国信越シリコーン社製分子量１６３０のX-22-161Aロット110,050）を押出し機のゾーン７に７．７ｇ／分（０．００４７２モル／分）の速度で注入した。スクリューは、１分当たり１００回転の完全噛合ダブルスタート１２ｍｍピッチの異方向回転エレメントであった。９０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１〜５は温度をコントロールしなかった、ゾーン６-５５℃、ゾーン７-８５℃、ゾーン８-１５０℃、端キャップ-１８０℃であった。このようにして生成されたポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーをダイを通して押し出した。生成された押出物は直径３ｍｍであった。押出物を空気中で冷やして集めた。
実施例５において、ジイソシアネートを１．２０ｇ／分（０．００４５８モル／分）の速度で１８ｍｍの押出し機の第６ゾーンに供給した以外は実施例１と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。ポリジメチルシロキサンジアミン（信越の分子量１６３０のX-22-161Aロットl12,052）を押出し機の第７ゾーンに７．７ｇ／分（０．００４７５モル／分）の速度で注入した。スクリュー速度は、１分当たり１５０回転であり、押出し機の温度は、ゾーン１〜５-４０℃、ゾーン６-６０℃、ゾーン７-１００℃、ゾーン８-１５４℃、端キャップ-１７０℃であった。
実施例６において、ジイソシアネートを０．８００ｇ／分（０．００３０５モル／分）の速度で供給し、ポリジメチルシロキサンジアミンがHuels America社（ニュージャージー州、Piscataway）製の分子量２６３０のPS510であり、ジアミンを７．７ｇ／分（０．００２９３モル／分）の速度で注入し、そしてゾーン８の温度が１５０℃であった以外は実施例５と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例７において、ジイソシアネートを０．７６２ｇ／分（０．００２９１モル／分）の速度で供給した以外は実施例６と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例８において、ジイソシアネートを０．２０７ｇ／分（０．０００７９０モル／分）の速度で供給し、用いたポリジメチルシロキサンジアミンが分子量１０，７００のジアミンＢ、ロット１であって、このジアミンを、７．９ｇ／分（０．０００７３８モル／分）の速度で供給した以外は実施例１と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例９において、ジイソシアネートを０．２０５ｇ／分（０．０００７８２モル／分）の速度で供給した以外は実施例８と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例１０において、ジイソシアネートを０．２０１ｇ／分（０．０００７６７モル／分）の速度で供給した以外は実施例８と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例１１において、ジイソシアネートを０．１９７ｇ／分（０．０００７５２モル／分）の速度で供給した以外は実施例８と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例１２において、ジイソシアネートを０．１１２ｇ／分（０．０００４２７モル／分）の速度で供給し、ジアミンＡの代わりに分子量２２，３００のポリジメチルシロキサンジアミンＣを用い、７．９ｇ／分（０．０００３５４モル／分）の速度で供給した以外は実施例１と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例１３において、ジイソシアネートを０．０６９ｇ／分（０．０００２６３モル／分）の速度で供給し、ポリジメチルシロキサンジアミンは、ジアミンＡではなく分子量３７，８００のジアミンＤロット＃１であり、ジアミンＤを８．０ｇ／分（０．０００２１２モル／分）の速度で供給した以外は実施例１と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例１４において、ジアミンを０．０６０ｇ／分（０．０００２２９モル／分）の速度で供給した以外は実施例１３と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。
実施例１５において、分子量１０５，０００のポリジメチルシロキサンジアミン、ジアミンＦを１３．６ｇ／分（０．０００１３０モル／分）の速度でLeistritz34ｍｍ８ゾーン異方向回転完全噛合ツインスクリュー押出し機のゾーン５へ注入することにより生成した。メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを、フィードラインがスクリューに触れるようにして、０．０３３ｇ／分（０．０００１２６モル／分）の速度で開いたゾーン６へ添加した。長さ１６０ｍｍの各ゾーンの温度プロフィールは、ゾーン４-２５℃、ゾーン５-５０℃、ゾーン６-７５℃、ゾーン７-１２０℃、ゾーン８-１５０℃、端キャップ-１８０℃であった。スクリュー速度は１分当たり２５回転であった。
実施例１６において、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを０．１９０ｇ／分（０．０００７２５モル／分）の速度で供給し、ジアミンＡの代わりに２５．０重量パーセントの分子量５，５７０のジアミンＡロット２および７５．０重量パーセントの分子量５０，２００のジアミンＥロット２の反応の前に１日混合させた均質配合物を用い、このジアミン混合物（計算された数平均分子量は１６，７００）を１１．３ｇ／分（０．０００６７７モル／分）の速度で供給した以外は実施例１と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成し、試験した。
比較例２において、分子量１０，５００のポリジメチルシロキサンジアミンＢ、ロット２を２０グラム、一口２５０ｍＬ丸底フラスコ中で加熱真空下で脱気した。マグネティックスターラーバーを加えた。フラスコをアルゴンでパージしてジクロロメタン１７０グラムを添加した。３ｍＬのジクロロメタン中の０．５０グラムメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート溶液を、素早く攪拌しながらジアミン／ジクロロメタン溶液に添加した。ジイソシアネートの添加中に粘度が増大した。３０分間溶液を攪拌し続けて、ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを生成した。ポリマー溶液をフラスコからペトリ皿に注ぎ、フィルムを形成するまで乾燥させた。
実施例４〜１２で生成された各材料のインヘレント粘度（IV）と機械的特性を試験し、比較例２のインヘレント粘度を試験した。ＮＣＯ：ＮＨ2比およびポリジメチルシロキサンジアミン（ジアミンＭＷ）の分子量と共に結果を表２に示す。
実施例１７−２１
実施例１７において、分子量３７，８００のポリジメチルシロキサンジアミンＤ、ロット＃１を、直径４０ｍｍ、長さ１６００ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機の第１ゾーンの後ろへ３８．５ｇ／分（０．００１０２モル／分）の速度で供給した。メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを第１ゾーンの前部へ０．３０１ｇ／分（０．００１１５モル／分）の速度で供給し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．１３：１とした。ジイソシアネートのフィードラインは、わずかにスクリューねじに触れていた。ダブルスタートの完全噛合スクリューをバレルの全長にわたって用い、１分当り２５回転させた。１６０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-２０°、ゾーン２-１００℃、ゾーン３-１５０℃、ゾーン４〜９-１８０℃、ゾーン１０-１６０℃、端キャップおよび溶融ポンプ-１８０℃であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径３ｍｍの繊維に押し出し、空気中で冷やして集めた。
実施例１８において、スクリュー速度を１分当り４００回転とした以外は、実施例１７と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例１９において、フィードラインがスクリューに触れるようにして、ジアミンをゾーン８の後ろへ、そしてジイソシアネートをゾーン８の前へ供給した以外は、実施例１７と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。スクリュー速度は、１分当り４００回転であった。押出し機の温度プロフィールは、ゾーン１-２０℃、ゾーン２〜７-４０℃、ゾーン８-５０℃、ゾーン９-１１０℃、ゾーン１０-１４０℃、端キャップおよび溶融ポンプ-１８０℃であった。
実施例２０において、ジイソシアネートフィードラインをスクリューに触れないようにし、スクリュー速度を１分当り４００回転とし、押出し機の温度プロフィールを、ゾーン１-２０℃、ゾーン２〜７-４０℃、ゾーン８-４５℃、ゾーン９-１００℃、ゾーン１０-１４０℃、端キャップおよび溶融ポンプ-１８０℃とした以外は、実施例１７と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例２１において、押出し機の温度プロフィールを、ゾーン１-２０℃、ゾーン２-１００℃、ゾーン３-１７０℃、ゾーン４〜９-２２０℃、ゾーン１０-２００℃、端キャップおよび溶融ポンプ-２２０℃とした以外は、実施例１７と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを調製した。
各実施例の溶融ポンプの温度、スクリュー速度および押出し機の効果反応長を表３に示す。実施例１７〜２１の各材料のインヘレント粘度および物理特性を試験した。物理特性の試験のために溶剤に溶解すると、実施例２１のコポリマーにおいてはゲル状の粒子が観察されたため、試験の前にろ過をした。インヘレント粘度（IV）、弾性率、最大応力および最大破断時伸びを表３に示す。
実施例２２〜２８
実施例２２において、用いたジイソシアネートが０．７４５ｇ／分（０．００３０５モル／分）の速度で供給されたテトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートであり、ジアミンが分子量２６３０のHuels America社製のPS510であって、７．０ｇ／分（０．００３００モル／分）の速度で注入された以外は、実施例１と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例２３において、ポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット３を直径４０ｍｍ、長さ１６００ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機のゾーン２へ７６．１ｇ／分（０．０１４３モル／分）の速度で注入した。押出し機を完全自己拭取りダブルスタートスクリューと嵌合させた。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを、フィードラインがスクリューに触れるようにして、押出し機のゾーン８へ３．９７ｇ／分（０．０１６３モル／分）の速度で供給した。押出し機のスクリュー速度は、１分当り１００回転であり、１６０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-２７°、ゾーン２〜８-６０℃、ゾーン９-１２０℃、ゾーン１０-１７５℃、端キャップ-１８０℃であった。生成したポリマーを直径３ｍｍの繊維に押し出し、水浴中で冷やし、造粒して集めた。
実施例２４において、分子量５２８０のジアミンＡ、ロット１を９５．７０グラム、三つ口１０００ｍＬ丸底フラスコ中で加熱真空下で脱気した。オーバーヘッドメカニカルスターラーを加え、フラスコをアルゴンでパージしてトルエン８００ｍＬを添加した。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート４．３５グラムを、約２分間にわたって、ジアミン／トルエン溶液に滴下した。この添加の最中、溶液を素早く攪拌した。１時間後、溶液が攪拌できなくなるまで粘度が増大した。次に、溶液を６０ｍＬの２−プロパノールで希釈して、一晩混合させた。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの溶液をフラスコからペトリ皿に注ぎ、フィルムを形成するまで乾燥させた。
実施例２５において、分子量５，５７０のジアミンＡ、ロット２を１２５グラム、メカニカルスターラーを入れた三つ口２５０ｍＬ丸底フラスコへ入れ、アルゴンパージ下で１８５℃まで加熱した。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート６．１０グラム滴下した。１滴滴下する度に粘度が徐々に上がったが、まだ容易に攪拌できた。ジイソシアネート添加後、温ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーをトレーで鋳造して冷やし、すぐにフィルムを形成した。
実施例２６において、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを２．０１ｇ／分（０．００８２４モル／分）の速度で供給し、ジアミンが分子量９，９７０のジアミンＨであって、７５．５ｇ／分（０．００７６０モル／分）の速度で供給した以外は、実施例２３と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例２７において、分子量２２，３００のポリジメチルシロキサンジアミン、ジアミンＣを、３４ｍｍ、８ゾーンのLeistritz異方向回転完全噛合ツインスクリュー押出し機へ２５．４ｇ／分（０．００１１４モル／分）の速度で注入してポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを、フィードラインがスクリューに触れるようにして、オープンゾーン６へ０．３０６ｇ／分（０．００１２５モル／分）の速度で添加した。長さ１２０ｍｍのゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン４-２５°、ゾーン５-５０℃、ゾーン６-７５℃、ゾーン７-１２０℃、ゾーン８-１５０℃、端キャップ-１８０℃であった。スクリュー速度は１分当り４５回転であった。
実施例２８において、ジイソシアネートがメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートおよびテトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート５０／５０の重量配合であり、０．４２５ｇ／分（０．００１６８モル／分）の速度で供給され、ポリジメチルシロキサンジアミンが分子量４，９３０のジアミンＩ、ロット１であり、７．８ｇ／分（０．００１５８モル／分）の速度で注入された以外は、実施例４と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例２３、２６、２７および２８の生成物のインヘレント粘度および物理特性について測定した。実施例２２、２４および２５の生成物のインヘレント粘度について測定した。結果を、ジアミン分子量およびＮＣＯ：ＮＨ2比と共に表４に示す。
表５に、実施例２、実施例２３および実施例２８の１８０℃での剪断速度の関数としての粘度を示す。
テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートで生成されたポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、他のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーに比べて非常に特異的な機械的特性を持っている。表５に、実施例２３および２のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーそれぞれについて温度および周波数の関数としての剪断貯蔵弾性率（Ｇ’）を示す。この動的機械データは、Polymer Laboratories製マークII動的機械サーマルアナライザを用いて、歪み０．８％で得られた。材料は、２℃／分の速度で−１５０℃〜２００℃の温度範囲にわたって、０．３、３および３０Hzで剪断モードに供された。
実施例２９
実施例２３のペレットをArburg170CMD Allrounder150-45注入成形加工機械に供給し、レタリング付き六角平ダイを用いて成形した。注入成形加工機のスクリュー温度は、ゾーン１-１２４℃、ゾーン２-１３２℃、ゾーン３-１６０℃、ノズル-１６２℃であった。このポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの熱可塑エラストマー性により、硬化工程は別に必要とされなかった。生成した注入成形試料は、型から取り出した直後でも非常に強固であった。これらの試料は非粘着性、非油性であり、成形操作から明瞭度が失われず、注入成形部品は、元の成形のレタリングがすべて細部までそのまま保持されていた。注入成形操作後の試料のインヘレント粘度は、０．４７ｄＬ／ｇであり、劣化は示されなかった。
実施例３０〜３２および比較例３
実施例３０において、ポリカーボジイミド-変性メチレンジフェニレンジイソシアネート（ダウケミカル社製ISONATETM143L）を、０．２９８ｇ／分（０．００２０６等量イソシアネート／分）の速度で、ジイソシアネートラインがスクリューねじに触れるようにして、直径１８ｍｍ、長さ７２０ｍｍのLeistritz異方向回転ツインスクリュー押出し機の第１ゾーンへ供給した。分子量５３３０のジアミンＡ、ロット３を、６．１ｇ／分（０．００１１４モル／分）の速度で押出し機のゾーン２へ注入し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を０．９０：１とした。スクリューは、１分当たり１００回転の、完全噛合ダブルスタート１２ｍｍピッチエレメントであった。９０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２-３３℃、ゾーン３-３８℃、ゾーン４-５０℃、ゾーン５-５０℃、ゾーン６-７７℃、ゾーン７-１５０℃、ゾーン８-１８０℃、端キャップ-１８０℃であった。生成した直径３ｃｍの押出し物を空気中で冷やして集めた。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは耐溶剤性であり、テトラヒドロフランにのみ膨潤した。生成物のショアＡ硬度は４４であった。インヘレント粘度は、コポリマーがテトラヒドロフランおよびクロロホルムに不溶なため測定できなかった。
実施例３１において、１，６−ジイソシアネートヘキサンを、０．９９９ｇ／分（０．００５９５モル／分）の速度で、直径３４ｍｍ、長さ１２００ｍｍのLeistritz異方向回転ツインスクリュー押出し機の第１ゾーンへ供給した。分子量５２６０のジアミンＩ、ロット２も、２９．７ｇ／分（０．００５６５モル／分）の速度で押出し機のゾーン１へ添加した。スクリューは、１分当たり７５回転の、完全噛合ダブルスタート１２ｍｍピッチエレメントであった。１２０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２〜６-１５０℃、ゾーン７-１９０℃、ゾーン８-２２０℃、ゾーン９-２２０℃、ゾーン１０-１８０℃、端キャップが１７０℃であった。生成した押出し物を水浴中で冷やして集めた。このポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは耐溶剤性であり、テトラヒドロフランにのみ膨潤した。生成物のショアＡ硬度は３４であった。インヘレント粘度は、生成物がテトラヒドロフランおよびクロロホルムに不溶なため他の実施例のように測定できなかった。
実施例３２において、ジイソシアネートがイソホロンジイソシアネートであって、０．３３８ｇ／分（０．００１５２モル／分）の速度で供給され、分子量５３３０のジアミンＡ、ロット３を８．０ｇ／分（０．００１５０モル／分）の速度で注入した以外は実施例１と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。この材料のインヘレント粘度は１．８９ｄＬ／ｇであった。溶液鋳造フィルムの物理特性は、弾性率が１．５２MN/m2、引っ張り強度が３．６１MN/m2、破断時伸びが６５０％であった。
比較例３において、分子量５２８０のジアミンＡ、ロット１を９６．０７グラム、三つ口１０００ｍＬ丸底フラスコ中で加熱真空下で脱気した。オーバーヘッドメカニカルスターラーを加え、フラスコをアルゴンでパージしてトルエン８００ｍＬを添加した。イソホロンジイソシアネート（３．９７ｇ）を、２分間にわたって、ジアミン／トルエン溶液に滴下した。この添加の最中、溶液を素早く攪拌した。ジイソシアネートの添加中、粘度が増大し、ジイソシアネートの添加後、溶液の攪拌をさらに２時間と１時間半続けた。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマー溶液を、さらに４０ｍＬの２−プロパノールで希釈して、一晩混合させた。コポリマー溶液をフラスコからペトリ皿に注ぎ、フィルムを形成するまで乾燥させた。ＮＣＯ：ＮＨ2比０．９８：１の生成物は、インヘレント粘度０．５３であり、実施例３２よりかなり少なかった。
実施例３３〜３６
実施例３３において、実施例１のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーと同様に同じ１８ｍｍ押出し機でポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。７．８６ｇ／分（０．００４８５モル／分）の速度でポリジメチルシロキサンジアミン（米国信越シリコーン製X-22-161A、ロット409,073、分子量１６２０）と、１．２７ｇ／分（０．００４８５モル／分）の速度でメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートとを押出し機のゾーン３へ供給した。スクリュー速度は、１分当たり５７回転であり、温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２-４０℃、ゾーン３-５８℃、ゾーン４-１５０℃、ゾーン５-１９０℃、ゾーン６〜８-２２０℃、端キャップ-２２０℃であった。生成物のＮＣＯ：ＮＨ2比は１：１であった。ショアＡ硬度は４３であった。
実施例３４において、ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを実施例３３と同様に調製した。７．９３ｇ／分（０．００３０２モル／分）の速度でポリジメチルシロキサンジアミン（Huels America社製分子量２，６３０のPS510）と、０．９１５ｇ／分（０．００３４９モル／分）の速度でジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネートとを押出し機のゾーン４へ供給した。スクリュー速度は、１分当たり５７回転であり、温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２-３０℃、ゾーン３-３４℃、ゾーン４-５３℃、ゾーン５-１２０℃、ゾーン６-１８０℃、ゾーン７-２００℃、ゾーン８および端キャップ-２２０℃であった。生成物のＮＣＯ：ＮＨ2比は１．１６：１であった。
実施例３５において、ジイソシアネートを０．１６７ｇ／分（０．０００６３７モル／分）の速度で、そして分子量１０，７００のジアミンＢ、ロット１を６．２０ｇ／分（０．０００５７９モル／分）の速度で、押出し機の第５ゾーンへ供給した以外は実施例３４のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーと同様に調製した。スクリュー速度は、１分当たり７５回転であり、温度プロフィールは、ゾーン１〜３-３０℃、ゾーン４-３６℃、ゾーン５-６２℃、ゾーン６-１５０℃、ゾーン７-２００℃、ゾーン８および端キャップ-２２０℃であった。生成物のＮＣＯ：ＮＨ2比は１．１０：１であった。ショアＡ硬度は１６であった。
実施例３６において、ジイソシアネートを０．０８８６ｇ／分（０．０００３３８モル／分）の速度で、そして分子量２２，３００のジアミンＣを６．２４ｇ／分（０．０００２８０モル／分）の速度で、押出し機の第５ゾーンへ供給した以外は実施例３４のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーと同様に調製された。スクリュー速度は、１分当たり７５回転であり、温度プロフィールは、ゾーン１〜４-３０℃、ゾーン５-６０℃、ゾーン６-１５０℃、ゾーン７-２００℃、ゾーン８および端キャップ-２２０℃であった。生成物のＮＣＯ：ＮＨ2比は１．１９：１であった。ショアＡ硬度は１５であった。
実施例３３〜３６のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、テトラヒドロフラン、クロロホルム、トルエン、イソプロパノールおよびこれらの混合物のような通常の有機溶剤に不溶であったが、すべて押出し可能であり、色がほぼ透明で、弾性があり、平滑な表面を有しており、油性の触感のないものであった。不溶性ということは、最低でも、非常に高分子量の直鎖ポリマーが存在していて、分岐または架橋種があり得ることを示している。従って、材料特性は、前の実施例と同じ方法で測定することはできなかったが、実施例３３〜３６のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは強度および弾性があり、処理が容易なものであった。処理温度が高いこと、混合が良好であること、滞留時間が短いこと、そして任意でＮＣＯ：ＮＨ2比が高いことにより、強度があり、不溶性の処理可能な材料が得られる。
実施例３７〜４１
実施例３７において、分子量５２８０のジアミンＡ、ロット１を、直径３４ｍｍ、長さ１２００ｍｍのLeistritz異方向回転ツインスクリュー押出し機の第２ゾーンへ４０．２ｇ／分（０．００７６１モル／分）の速度で注入し、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートをゾーン７へ１．９９５ｇ／分（０．００７６１モル／分）の速度で注いだ。ダブルスタートの完全噛合スクリューをバレルの全長にわたって用い、１分当り５０回転させた。１２０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-２０°、ゾーン２〜６-５０℃、ゾーン７-７５℃、ゾーン８-１３０℃、ゾーン９-１６０℃、ゾーン１．０-１９０℃、端キャップ-２００℃であった。ゾーン９で真空引きした。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径１ｃｍの繊維に押し出し、空気中で冷やして集めた。物理特性を表７に示す。
実施例３８において、煙霧質シリカ（CAB-O-SILTMM-7D、Cabot社）を２．２２ｇ／分の速度で押出し機のゾーン１へ添加し、スクリュー速度を１分当たり１００回転とし、ゾーン７の温度を８０℃とした以外は、実施例３７と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例３９において、煙霧質シリカの代わりに炭酸カルシウムを４．９５ｇ／分の速度で押出し機のゾーン１へ添加した以外は実施例３８と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。炭酸カルシウムは、押出し機への添加直前に、９０℃の真空オーブンで１時間乾燥させておいた。
実施例４０において、炭酸カルシウムを１７．９ｇ／分の速度で添加した以外は実施例３９と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。
実施例４１において、炭酸カルシウムの代わりにカーボンブラック（Cabot社製ELFTEXTM8GP-3199）を４．７２ｇ／分の速度で添加した以外は実施例３９と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。カーボンブラックは、押出し機への添加直前に、９０℃の真空オーブンで２時間乾燥させておいた。
それぞれＮＣＯ：ＮＨ2比が１：１である実施例３７のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーおよび実施例３８〜４１の充填ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーのショアＡ硬度および引っ張り特性を測定した。それを表７に示してある。
実施例４２において、ジアミンが、分子量５，４４０で、シリコーンに付いている有機基９５モル％がメチルであり、５モル％がトリフルオロプロピルであるジアミンＧであった以外は実施例５と同様にしてポリトリフルオロプロピルメチルジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。このフッ化ジアミンを８．０ｇ／分（０．００１４７モル／分）の速度で供給し、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを０．４０３ｇ／分（０．００１５４モル／分）の速度で供給した。生成した生成物のインヘレント粘度は０．６４ｇ／ｄＬ、弾性率は１．０８MN/m2、引っ張り強度は２．３８MN/m2、破断時伸びは７１０％であった。
実施例４３
実施例４３において、実施例３４の押出し機およびスクリュー設計を用いてポリジメチルジフェニルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。ジアミン（ジアミンＪ、ロット１）は数平均分子量９，３３０のポリジフェニルジメチルシロキサンジアミンであった。このジアミンとメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを押出し機のゾーン１へ供給した。ジアミンは６．５６ｇ／分（０．０００７０３モル／分）の速度で、ジイソシアネートは０．２０４ｇ／分（０．０００７７９モル／分）の速度で供給した。スクリュー速度は、１分当たり７５回転であり、温度プロフィールは、ゾーン１-２２℃、ゾーン２-２２℃、ゾーン３-５０℃、ゾーン４-１００℃、ゾーン５-１４０℃、ゾーン６および７-１８０℃、ゾーン８および端キャップ-２２０℃であった。ＮＣＯ：ＮＨ2比が１．１１：１の生成物のショアＡ硬度は１６であった。生成物は、高処理温度および高ＮＣＯ：ＮＨ2比のために、テトラヒドロフラン、クロロホルムおよびトルエンとイソプロパノールの混合物に不溶であった。
実施例４４
実施例４４において、実施例１の押出し機およびスクリュー設計を用いてポリジメチルジフェニルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。分子量１０，７００のポリジメチルシロキサンジアミンＢ、ロット１を７５重量部と、分子量９，６２０のジアミンＪ、ロット２、ポリ（ジメチルジフェニルシロキサン）ジアミン２５重量部との配合物を調製した。この配合物の数平均分子量は１０，４００であった。このジアミン混合物とジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネートを押出し機の第５ゾーンへ供給した。ジアミンは８．７２ｇ／分（０．０００８３８モル／分）の速度で、ジイソシアネートは０．２１７ｇ／分（０．０００８２８モル／分）の速度で供給した。スクリュー速度は、１分当たり５０回転であり、温度プロフィールは、ゾーン１〜５-２２℃、ゾーン６-８０℃、ゾーン７-１５０℃、ゾーン８-１７０℃および端キャップ-２２０℃であった。ＮＣＯ：ＮＨ2比が０．９９の生成物のショアＡ硬度は３２であった。
実施例４５において、直径３２〜２６ｍｍの完全噛合スクリュー（No.5572211）を有する、Haake社（ニュージャージー州、Paramus）製Haake TW-100コニカルツインスクリュー押出し機にてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。分子量５２８０のジアミンＡ、ロット１を、押出し機のフィードスロートへ７．３６ｇ／分（０．００１３９モル／分）の速度で供給した。メチレンジシクロヘキシレン４，４’−ジイソシアネートも、押出し機のフィードスロートへ０．３８７ｇ／分（０．００１５０モル／分）の速度で供給した。スクリューは、１分当たり７５回転させた。押出し機の温度プロフィールは、フィードスロート-２０℃、ゾーン１-８４℃、ゾーン２-１５０℃およびゾーン３-１６０℃であった。
CLOERENTM５層共押出し機フィードブロックを使って、３層構造を作製した。Haake押出し機の端キャップおよびフィードブロックへフィードされるネックチューブは１６０℃に保たれた。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを外側の１枚の層として押し出した。中層は直径３４ｍｍ、長さ対直径比４２：１のLeistritz同方向回転ツインスクリュー押出し機により２２７ｇ／分で処理されたエチレンビニルアセテート（デュポンケミカル社製BYNELTMCXA2002）であった。第３の層は、５．０８ｃｍ（２．００in）、長さ対直径比３０：１のBERLIYNTMシングルスクリュー押出し機と３．１８ｃｍ（１．２５in）、長さ対直径比２４：１のKillionシングルスクリュー押出し機の２台の押出し機により合計５３０ｇ／分で平行処理されたポリプロピレン-エチレンコポリマー（シェルケミカル社製SHELLTM7CO5N）であった。第４のポリマーストリームは、セレクタプラグを備えたCLOERENTMフィードブロックの個別のポートへそれぞれ供給されて、層状ストリームとなった。２５．４ｃｍ（１０．０in）のダイを使って、共押出し構造体をフィルムへ鋳造した。フィードブロックとダイは両方とも１７７℃で操作された。フィルムを６８．９ｍ／分でゴムニップ付きのクロムロールへ鋳造して、５６マイクロメートルの厚さの剥離フィルムを形成した。３枚の感圧接着剤テープ、＃３７１ボックスシーリングテープ、＃８１０スコッチブランドマジックテープ▲Ｒ▼および＃２３２マスキングテープ（いずれも３Ｍ社（ミネソタ州、St.Paul）製）をポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマー剥離表面に置き、１．１３ｋｇ（２．５ｌｂ．）のローラーで４回ロールをかけた。試料を少なくとも４時間、５０％相対湿度および２２．２℃に維持した後で、剥離値を２２９ｃｍ／分（９０in／分）の速度および１８０°剥離角度で測定した。剥離したテープを、エチルアセテートで完全に清浄にしたガラスへ乗せた。ガラスに対する再接着値を同じ手順で測定した。ガラスに対する再接着値と、共押出しした剥離材料と接触させていない同じテープの片のガラスへの接着と比べた。剥離層と接触させていないテープの接着と比較した剥離層と接触させたテープのガラスに対する再接着保持のパーセントを計算した。初期剥離値および再接着保持パーセントを表８に示す。
実施例４６において、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを、長さ：直径比が４０：１の１８ｍｍ同方向回転ツインスクリュー押出し機（Leistritz社（ニュージャージー州、Allendale）製）の第５ゾーンへ０．０７５３ｇ／分（０．０００３０９モル／分）の速度で供給した。押出し機は、ダブルスタートの完全噛合スクリューをバレルの全長にわたって有しており、１分当り１００回転させた。分子量２２，３００のポリジメチルシロキサンジアミンＣを第５ゾーンへ６．２４ｇ／分（０．０００２８０モル／分）の速度で注入した。長さ９０ｍｍのゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１〜４-３０℃、ゾーン５-５０℃、ゾーン６-１２０℃、ゾーン７-１５０℃、ゾーン８-１８０℃、端キャップ-１８０℃であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径３ｍｍの繊維に押し出し、水中で冷やして造粒した。造粒した材料を直径１．９１（３／４インチ）のシングルスクリュー押出し機（Haake）に１分当たり８５回転で供給した。押出し機の温度プロフィールは、ゾーン１-１６３℃、ゾーン２-１７１℃、ゾーン３-１７９℃であった。ネック管およびダイの温度は１７９℃であった。押出物をこの１２．７ｃｍのダイから厚さ０．３ｍｍのフィルムに鋳造した。実施例４５と同様に剥離試験を行った。結果を表９に示す。
実施例４７において、ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを、内径７．６２ｃｍ（３．００in）のピンミキサー中で混合長２０ｃｍ（８in）で調製した。この円筒状連続ミキサーは、バレルの内側に付けられた固定ピンの間で回転するマルチインペラを有していた。ピンは、回転シャフトとバレル内側の両方にミキサー長に沿って９０°の間隔で放射状に位置していた。反応材料の前進圧力が、２つの反応物質について注入ポンプを介して生じた。分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１がピンミキサーの後部において、１５７ｇ／分（０．０２９７モル／分）の速度で１１７℃の温度で注入された。ピンミキサーのバレルの１０ｃｍ下で、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを７．７９ｇ／分（０．０２９７モル／分）の速度で注入した。ミキサーバレルおよび出口チューブ温度を１８０℃に設定した。インペラ回転速度は１分当たり１００回転であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーのインヘレント粘度は０．３６ｄＬ／ｇ、弾性率は０．７７MN/m2、引っ張り強度は０．９０MN/m2、破断時伸びは４９０％、ショア硬度Ａは２０であった。
実施例４８
実施例４８において、ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを、実施例４７と同様の構造のピンミキサーを用いて調製した。分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１を１６０℃まで加熱し、１６６ｇ／分（０．０３１４モル／分）の速度で注入し、テトラメチル−ｍ−メチレンジイソシアネートを実施例４７と同様にして、７．６９ｇ／分（０．０３１５モル／分）の速度で注入した。インペラ回転速度は１分当たり１２５回転であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーのインヘレント粘度は０．４３ｄＬ／ｇ、弾性率は２．７１MN/m2、引っ張り強度は１．４８MN/m2、破断時伸びは３８０％、ショア硬度Ａは４６であった。
実施例４９
実施例４９において、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネートを０．４６２ｇ／分（０．００１８９モル／分）の速度で、Haake Rheodrive 5000モーターユニットで駆動される直径１．９１ｃｍ（０．７５in）のC.W.Brabender（型３０２）シングルスクリュー押出し機のベントポート（ゾーン２）へ注入して、ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成した。分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１も、別のストリームとして９．９９ｇ／分（０．００１８９モル／分）の速度で、このゾーンへ注入した。押出し機の温度プロフィールは、フィードゾーンは水冷却、ゾーン１-１１５℃、ゾーン２、３および端キャップ-１８０℃であった。スクリューは、１分当たり１００回転させた。生成した材料は透明で、インヘレント粘度０．３４ｄＬ／ｇであった。
実施例５０〜５７
実施例５０〜５７では、本発明のポリイソシアネートを用いてポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成する。
実施例５０において、分子量５，３１０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット４を、直径４０ｍｍ、長さ１６００ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機のゾーン８へ５９．９ｇ／分（０．０１１３モル／分）の速度で供給した。DESMODUR N-3300（Bayer（ペンシルバニア州、ピッツバーグ、15205）のＮＣＯ等量１９５のポリイソシアネート）１０重量部と、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート９０重量部との混合物をゾーン８へ３．２０ｇ／分（０．０２３６等量ＮＣＯ／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。ジイソシアネートのフィードラインは、わずかにスクリューねじに触れていた。１分当り１００回転のダブルスタートの完全噛合スクリューをバレルの全長にわたって用いた。１６０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１〜７は２５℃に設定し、ゾーン８-６０℃、ゾーン９-１２０℃、ゾーン１０-１８２℃、端キャップおよび溶融ポンプ-１８０℃であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径３ｍｍの繊維に押し出し、空気中で冷やして集めた。生成物のインヘレント粘度は０．６３であった。
実施例５１において、実施例５０と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。分子量３４，８００のポリジメチルシロキサンジアミンＤ、ロット２を、６１．０ｇ／分（０．００１７５モル／分）の速度で供給し、ポリイソシアネート混合物をゾーン８へ０．４７５ｇ／分（０．００３５１等量ＮＣＯ／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。生成物のインヘレント粘度は１．２０であった。
実施例５２において、実施例５１と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。MONDUR489（Bayer（ペンシルバニア州、ピッツバーグ、15205）のＮＣＯ等量１３７のポリイソシアネート）１０重量部と、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート９０重量部との混合物をゾーン８へ０．４６２ｇ／分（０．００３５１等量ＮＣＯ／分）の速度で供給し、Ｎ−ＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。生成物のインヘレント粘度は１．１２であった。
実施例５３において、実施例５１と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。MONDUR489（Bayer、ペンシルバニア州、ピッツバーグ、15205）１０重量部と、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート９０重量部との混合物をゾーン８へ０．４８３ｇ／分（０．００３６７等量ＮＣＯ／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．０５：１．００とした。生成物のインヘレント粘度は１．０３であった。
実施例５４において、実施例５０と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。分子量１０５，０００のポリジメチルシロキサンジアミンＦを６０．１ｇ／分（０．０００５７２モル／分）の速度で供給し、DESMODUR N-3300／メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート混合物をゾーン８へ０．１５５ｇ／分（０．００１１４等量ＮＣＯ／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。生成物のインヘレント粘度は１．２２であった。
実施例５５において、実施例５４と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ポリイソシアネート混合物をゾーン８へ０．１７１ｇ／分（０．００１２６等量ＮＣＯ／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．１０：１．００とした。生成物のインヘレント粘度は１．３６であった。
実施例５６において、実施例５４と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ポリイソシアネート混合物をゾーン８へ０．１８６ｇ／分（０．００１３７等量ＮＣＯ／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．２０：１．００とした。生成物のインヘレント粘度は１．６４であった。
実施例５７において、実施例５０と同様にして充填ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。分子量３４，８００のポリジメチルシロキサンジアミンＤ、ロット２を３重量部、Ａｌ2Ｏ3パウダー４重量部と混合して、ゾーン８へ１０３．７ｇ／分（０．００１２８モルジアミン／分）の速度で供給した。メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートをゾーン８へ０．３３５ｇ／分（０．００１２８モル／分）の速度で供給して、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。生成物のショアＡ硬度は１７であった。ASTM法C518の熱伝導率試験の結果は０．１７Ｗ／ｍ°Ｋであった。充填材なしで同様に生成された組成物の熱伝導率は、０．１０Ｗ／ｍ°Ｋであった。
実施例５８〜６０および比較例４
実施例５８において、直径２５ｍｍ、長さ直径比が２９．５：１のBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機を、ゾーン１にオープンフィードポートを、ゾーン３に圧力注入フィードを付けて用いた。１分当たり１００回転するダブルスタートの完全噛合スクリューを、ゾーン４の端に位置する長さ２５ｍｍの混錬ブロックを３組有するバレルの全長にわたって用いた。ゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２-７５℃、ゾーン３-１００℃、ゾーン４-１２５℃、ゾーン５-１５０℃、ゾーン６-１７５℃、端キャップおよび溶融ポンプ-１９０℃、ネックチューブ-２００〜２２０℃であった。フィードストック試薬を窒素雰囲気下に維持した。
分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１をゾーン１の第１パートへ１２．１１ｇ／分（０．００２２９モル／分）の速度で供給し、３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（Sigma-Aldrich社製イソホロンジイソシアネート）をゾーン１の第２パートへ２９．３９ｇ／分（０．１３２モル／分）の速度で供給した。JeffamineTMD-400ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#CP5205の滴定分子量５１５ｇ／モル、Huntsman社製）２．４重量部と、Dytek ATM（ロット#SC94030211の滴定分子量１２０ｇ／モル、デュポン社製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）１重量部の配合物をゾーン３へ３４．１７ｇ／分（０．１３０モル／分）の速度で注入した。ＮＣＯ：ＮＨ2比は１．００：１であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径２．５ｍｍの繊維に押し出し、氷Ｈ2Ｏ浴中へ入れ、造粒した。生成物のＤＭＦ中で測定したインヘレント粘度は、１．２１ｄＬ／ｇ、ＧＰＣによる二頂分布は全体でＭn＝３．４ｘ１０4であった。
実施例５９および６０において、ジイソシアネートの供給速度をそれぞれ３０．８６ｇ／分（０．１３９モル／分）と３２．３３ｇ／分（０．１４６モル／分）とした以外は実施例５８と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製し、試験した。これらの組成物のＮＣＯ：ＮＨ2比は１．０５：１および１．１０：１であった。これらの生成物のＤＭＦ中で測定したインヘレント粘度は、前者は１．７４ｄＬ／ｇ（ＧＰＣによる二頂分布は全体でＭn＝５．１ｘ１０4）、後者は２．９１ｄＬ／ｇ（ＧＰＣによる二頂分布は全体でＭn＝７．１ｘ１０4）であった。
比較例４において、真空下で暖めながら脱気し、窒素でパージした分子量５２７０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット５を１６．０グラム、スクリューキャップドジャーで測った。これに、JeffamineTMD-400ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#CP5131の滴定分子量４５２ｇ／モル、Huntsman社製）を２９．０ｇ、およびDytek ATM（ロット#SC941013J1の分子量１１６ｇ／モル、デュポン製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）１３．８ｇを、そして最終的に３０％固体溶液となるようにイソプロピルアルコールを添加した。このジアミン溶液をよく振とうし、３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（Sigma-Aldrich社製イソホロンジイソシアネート）４１．２グラムを一度に添加し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。この反応溶液を激しく攪拌して直ちに混合した。すると、粘度が直ちに増大したのが認められ、反応溶液をさらに、メカニカルシェーカーにより少なくとも２時間混合した。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマー溶液をトレーに注ぎ、溶剤を蒸発させたところ、インヘレント粘度がＤＭＦ中の測定で、１．５７ｄＬ／ｇの生成物が得られた。実施例５８〜６０および比較例４より、ＮＣＯ：ＮＨ2比が１より大きいと、同様の溶剤生成組成物よりインヘレント粘度を大きくできることが分かった。
実施例６１
実施例６１において、直径４０ｍｍ、長さ直径比が４０：１のBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機を、ゾーン５とゾーン８にオープンフィードポートを付けて用いた。１分当たり１００回転するダブルスタートの完全噛合スクリューを、混錬ブロックを有するゾーン５からゾーン１０に用い、ゾーン６−７およびゾーン９−１０に逆エレメントを加えた。１６０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-２０℃、ゾーン２〜５-３０℃、ゾーン６-５０℃、ゾーン７-７５℃、ゾーン８-１００℃、ゾーン９-１２５℃、ゾーン１０-１５０℃、端キャップ-１５０℃、溶融ポンプ１７０℃であった。分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１をゾーン５の第１パートへ１．８４ｇ／分（０．０００３４８モル／分）の速度で供給した。メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）をゾーン５の最終パートへ７．４６ｇ／分（０．０２８５モル／分）の速度で供給した。JeffamineTMED-2001ポリオキシアルキレンジアミン（滴定分子量２１５５ｇ／モル、Huntsman社製）１５．３重量部と、Dytek EPTM（分子量１０２ｇ／モル、デュポン社製１，３−ジアミノペンタン）１重量部の配合物をゾーン８へ２７．０３ｇ／分（０．０２８１モル／分）の速度で供給した。ＮＣＯ：ＮＨ2比は１．００：１であった。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを繊維として押し出し、ＧＰＣ分析によるＭn＝７．０ｘ１０4の生成物とした。
透湿度率-垂直（ＭＶＴＲUP）を変形ＡＳＴＭＥ９６−８０技術を用いて測定した。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、イソプロピルアルコール中の２０％固体で溶解し、フィルムとして鋳造された。直径３５ｍｍ、厚さ０．０２５ｃｍのフィルム試料を、直径２．５４ｃｍの穴を有する２軸整合ホイル接着剤リングの接着表面間にはさんだ。試料を引っ張り、平滑な、しわと間隙のないホイル／試料／ホイルラミネートとした。４ｏｚ（０．１４Ｌ）のガラスジャーを蒸留水で満たし、外径４．４４５ｃｍ、内径２．８４ｃｍのゴムワッシャで同心状に整合するように直径の３．８ｃｍの穴を有するスクリューキャップをはめた。ホイル／試料／ホイルラミネートをゴムワッシャ上に同心状に置き、試料を含んだサブアセンブルをジャーへゆるくねじ込んだ。アセンブリの試料を、４０℃、２０％相対湿度のチャンバーで４時間平衡状態とし、取り除いてほぼ０．０１ｇ（Ｗ1）の重さとした。試料をバルジさせずにキャップをジャーにきつくねじ込み、アセンブリを即時にチャンバーへ１８時間戻し、取り除いてほぼ０．０１ｇ（Ｗ2）の重さとした。ラミネートされた試料のＭＶＴＲUPは次の式で計算された。
ＭＶＴＲUP＝（Ｗ1−Ｗ2）（４．７４ｘ１０4）／ｔ
ここで、ｔはＷ1とＷ2の間の時間で表わされた期間である。報告された値は、３回の試験の平均である。このポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーのＭＶＴＲUPは５８３９ｇ／ｍ2／２４ｈであった。
実施例６２および比較例５
実施例６２において、分子量５２７０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット５をゾーン１の第１パートへ１２．１１ｇ／分（０．００２３０モル／分）の速度で供給し、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）をゾーン１の第２パートへ３３．３８ｇ／分（０．１２７モル／分）の速度で供給した以外は、実施例５８に記載された押出しプロセスでポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。JeffamineTMD-400ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#CP5205の滴定分子量５１５ｇ／モル、Huntsman社製）２．９重量部と、Dytek ATM（ロット#SC94030211の滴定分子量１２０ｇ／モル、デュポン社製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）１重量部の配合物をゾーン３へ３２．５１ｇ／分（０．１１６５モル／分）の速度で注入した。ＮＣＯ：ＮＨ2比は１．０７：１であった。生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを直径２．５ｍｍの繊維に押し出し、氷Ｈ2Ｏ浴中へ入れ、造粒した。生成した生成物は、通常の有機溶剤に完全に相溶しなかった。これは非常に高分子量の留分を示すものである。従って、インヘレント粘度もＧＰＣ測定も行わなかった。
比較例５において、真空下で暖めながら脱気し、窒素でパージした分子量５２７０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット５を８０．０グラム、スクリューキャップドジャーで測った。これに、JeffamineTMD-400ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#CP5131の滴定分子量４５２ｇ／モル、Huntsman社製）を１６０．０ｇ、およびDytek ATM（ロット#SC941013J1の分子量１１６ｇ／モル、デュポン社製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）５０．１１ｇを、そして最終的に２０％固体溶液となるようにイソプロピルアルコールを添加した。この溶液をよく振とうし、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory社製DESMODUR W）２０９．８９グラムを一度に添加し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１とした。この反応溶液を激しく攪拌して直ちに混合した。すると、粘度が直ちに増大したのが認められ、形成されるポリマーは濁った反応溶液となった。メカニカルシェーカーによる反応を続けると、濁った最終の反応溶液と実質的に不溶の残基でコーティングされた反応容器の両方が得られた。このように、実施例６２に説明されたプロセスとは対照的に、この溶剤ベースの方法は、説明した組成のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの調製に向いていない。
実施例６３
実施例６３において、実施例５８と同様に、直径２５ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機を用いた。ただし、以下のように修正してある。１分当たり５０回転で作動するスクリューは、ゾーン２および３の間と、そしてゾーン４での混錬ブロックの後ろに位置する逆エレメントを備えたゾーン４の端に位置する長さ２５ｍｍの混錬ブロックを３組有する部分噛合スクリューと組み合わせて用いるダブルスタート完全噛合スクリューとして構成した。ゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２および３-７５℃、ゾーン４-１００℃、ゾーン５および６-１２０℃、端キャップ、溶融ポンプおよびネックチューブ-１２０℃であった。フィードストック試薬を窒素雰囲気下に維持した。分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１を、ゾーン１の第１パートへ０．３８ｇ／分（０．００００７２０モル／分）の速度で供給し、３-イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（Sigma-Aldrich社製イソホロンジイソシアネート）をゾーン１の第２パートへ１．７７ｇ／分（０．００７９７モル／分）の速度で供給した。JeffamineTMDU-700ポリオキシプロピレンジアミン（分子量９２７ｇ／モル、Huntsman社製）２５．２重量部と、Dytek ATM（分子量１１６ｇ／モル、デュポン社製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）１重量部の配合物をゾーン３へ５．５１ｇ／分（０．００７５３モル／分）の速度で供給した。ＮＣＯ：ＮＨ2比は１．０５：１であった。
A-B-Cセレクタプラグを填めたCLOERENTM３層共押出しフィードブロックを用いて、３層構造を作製し、１５０〜１７０℃で加熱した。ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを鋳造ロール（１８℃クロム）で７．６ｇ／分の速度で外層として押し出した。核層は、５．０８ｍ（２．００in）、長さ対直径比が３０：１のBERLYNTMシングルスクリュー押出し機により６０５ｇ／分で処理されたエチレン-アクリル酸コポリマー（DOW PrimacorTM3440）２０重量部とポリプロピレン（EXXON PP 3445）８０重量部の配合物であった。基層は、直径３４ｍｍ、長さ対直径比が４２：１のLeistritz同方向回転ツインスクリュー押出し機により１８９ｇ／分で処理されたポリプロピレン（FINA PP 3576X）であった。３つのポリマーストリームをそれぞれCLOERENTMフィードブロックの個別のポートへ供給し、４５．７ｃｍ（１８．０インチ）ダイを使って、共押出しされた構造体をクロムチルロール上へ３８．１ｍ／分で鋳造し、５８．４マイクロメーターの剥離フィルムとした。これらのフィルムを一連の感圧接着テープ（３Ｍ製）で実施例４５と同様に試験した。ただし、以下のように修正してある。テープをポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマー剥離表面に置き、２．０ｋｇ（４．５ｌｂ．）のローラーで４回ロールをかけ、少なくとも４時間、５０％相対湿度および２１．１℃の状態とした。再接着保持値を、イソプロピルアルコール、ヘプタンおよびメチルエチルケトンの順番で完全に清浄にしておいたガラスを用いて測定した。初期剥離値（Ｎ／ｄｍ）および再接着保持（％）は、＃３１５Monta（２４Ｎ／ｄｍ、９１％）、＃３７５スコッチTMボックスシーリングテープ（３．９Ｎ／ｄｍ、９５％）および＃８５０スコッチTMブックテープ（９．７Ｎ／ｄｍ、８３％）と測定された。
実施例６４
実施例６４において、実施例５８と同一の直径２５ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機を用いた。ただし、以下のように修正してある。デュアル注入ポートをゾーン１に用い、シングル注入ポートをゾーン３と４の両方に用いた。１分当たり１２５回転するダブルスタートの完全噛合スクリューを、ゾーン５の端に位置する長さ２５ｍｍの混錬ブロックを２組有するバレルの全長にわたって用いた。分子量２２，３００のポリジメチルシロキサンジアミンＣ、ロット１をゾーン１の第１パートへ１１．３５ｇ／分（０．０００５０９モル／分）の速度で注入し、メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）６０重量部とテトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート（Cytec製）４０重量部の配合物を、ゾーン１の第２パートへ３０．８５ｇ／分（０．１２１モル／分）の速度で注入した。JeffamineTMD-400ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#2828566の分子量４６６ｇ／モル、Huntsman社製）をゾーン３へ２４．９７ｇ／分（０．０５３６モル／分）の速度で注入した。Dytek ATM（ロット#SC950419J01の分子量１１６ｇ／モル、デュポン製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）をゾーン４へ７．８７ｇ／分（０．０６７８モル／分）の速度で注入した。ＮＣＯ：ＮＨ2比が０．９９：１の生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを、直径２．５ｍｍの繊維に押し出し、氷Ｈ2Ｏ浴中へ入れ、造粒し、ＧＰＣ分析によるＭn＝５．９ｘ１０4の生成物とした。
ポリプロピレンへの溶剤コーティング（イソプロピルアルコール中２．５％固体）後か、ポリプロピレン（7C05N）／エチレン-アクリル酸コポリマー（Dow PrimacorTM3440）配合物との共押出しに続いてのいずれかで、このポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーの剥離特性を試験した。修正されたPSTC-5剥離接着試験を、一定の温度（２１℃）および湿度（相対湿度５０％）の部屋において、一定速度でインストロンTM引っ張り試験機を用いて行った。フィルム試験試料を、ダブルコーティング接着剤テープを用いて、２”ｘ５”（５．１ｃｍｘ１２．７ｃｍ）の鋼パネルへ確実に接着させた。１”（２．５４ｃｍ）幅片の感圧接着剤テープ（ＳＩＳベースブロックコポリマー溶融ＰＳＡ−５２％KratonTM4433、４７％Wingtack+TM、１％ShellFlexTM油）を試験試料の剥離表面へ接着し、４．５ｌｂ（２０００ｇ）の硬質ゴムローラーで２回ロールをかけた。テープの自由端をインストロンTMにクランプで留め、試験試料表面から１２in／分（３０．５ｃｍ／分）の速度で９０°の角度で剥がした。報告された結果は、２〜４回の別の測定の平均である。本実施例のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーは、溶剤コーティングで２．９Ｎ／ｄｍ、共押出しフィルムで３．７Ｎ／ｄｍの初期剥離力値を有していた。
実施例６５
実施例６５において、実施例６１と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ただし、以下のように修正してある。メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）をゾーン５の最終パートへ６．７１ｇ／分（０．０２５６モル／分）の速度で供給した。JeffamineTMDU-700ポリオキシアルキレンジアミン（滴定分子量９２７、Huntsman社製）５２．１重量部と、Dytek EPTM（分子量１０２、デュポン社製１，３−ジアミノペンタン）１重量部の配合物をゾーン８へ２７．０３ｇ／分（０．０３３６モル／分）の速度で供給した。さらに、第４の供給ストリームをゾーン８へ引き込み、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート（Cytec製）を２．０９ｇ／分（０．００８５７モル／分）の速度で供給した。ＮＣＯ：ＮＨ2比が１．０１：１ポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを繊維として押し出し、ＧＰＣ分析によるＭn＝６．０ｘ１０4の生成物とした。
実施例６６
実施例６６において、実施例５８と同様に、直径２５ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機を用いた。ただし、以下のように修正してある。１分当たり１００回転するスクリューを、ゾーン４のスタートに位置する長さ２５ｍｍの混錬ブロック１組と、ゾーン５の末端に位置する３組を有する部分噛合スクリューと組み合わせて用いるダブルスタート完全噛合スクリューと共に構成した。ゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１-３０℃、ゾーン２-７５℃、ゾーン３-１００℃、ゾーン４-１２５℃、ゾーン５-１５０℃、ゾーン６-１７５℃、端キャップおよび溶融ポンプ-１７５℃、ネックチューブ-１９０℃であった。フィードストック試薬を窒素雰囲気下に維持した。分子量５２８０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット１をゾーン１の第１パートへ４．８４ｇ／分（０．０００９１７モル／分）の速度で供給し、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート（Cytec製）をゾーン１の第２パートへ３．１９ｇ／分（０．０１３１モル／分）の速度で供給した。JeffamineTMD-4000ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#513-1-0393-0594の滴定分子量４６６０ｇ／モル、Huntsman社製）をゾーン３へ２９．０９ｇ／分（０．００６２４モル／分）の速度で注入した。Dytek ATM（ロット#SC94030211の滴定分子量１１７ｇ／モル、デュポン社製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）をゾーン４へ０．６８７ｇ／分（０．００５８７モル／分）の速度で注入した。ＮＣＯ：ＮＨ2比が１．００：１の生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを繊維に押し出し、ＧＰＣ分析によるＭn＝５．９ｘ１０4の生成物とした。
実施例６７
実施例６７において、実施例６４と同様にポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ただし、以下のように修正してある。分子量１７，０００のポリジメチルシロキサンジアミンＣ、ロット２をゾーン１の第１パートへ１１．３５ｇ／分（０．０００６６８モル／分）の速度で注入し、テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート（Cytec製）８０重量部とメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）２０重量部の配合物を、ゾーン１の第２パートへ３９．３７ｇ／分（０．１５９モル／分）の速度で注入した。JeffamineTMD-400ポリオキシプロピレンジアミン（ロット#5J708の分子量４６６ｇ／モル、Huntsman社製）をゾーン３へ７．５７ｇ／分（０．０１６２モル／分）の速度で注入した。Dytek ATM（ロット#SC950512J01の分子量１１６ｇ／モル、デュポン製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）をゾーン４へ１６．７８ｇ／分（０．１４５モル／分）の速度で注入した。ＮＣＯ：ＮＨ2比が０．９３：１の生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを、直径２．５ｍｍの繊維に、フロリネートTM／乾燥氷浴中へ押し出して、造粒し、ジメチルホルムアミド中でのインヘレント粘度が０．１７ｄＬ／ｇである生成物とした。
実施例６８
実施例６８において、実施例６１と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ただし、以下のように修正してある。メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）をゾーン５の最終パートへ８．９５ｇ／分（０．０３４２モル／分）の速度で供給した。JeffamineTMDU-700ポリオキシアルキレンジアミン（滴定分子量９２７、Huntsman社製）をゾーン８へ２７．０３ｇ／分（０．０２９２モル／分）の速度で供給した。ＮＣＯ：ＮＨ2比が１．１６：１のポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントブロックコポリマーを繊維として押し出し、ＧＰＣ分析によるＭn＝５．７ｘ１０4の生成物とした。
実施例６９
実施例６９において、実施例１と同様に１８ｍｍLeistritzでポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ただし以下のように修正してある。９０ｍｍゾーンの各温度プロフィールは、ゾーン１〜３-３０℃、ゾーン４-５０℃、ゾーン５-８０℃、ゾーン６-１５０℃、ゾーン７-１８０℃、ゾーン８-１９０℃、端キャップ-１９５℃であった。分子量５０，２００のポリジメチルシロキサンジアミンＥ、ロット２と、Dytek ATM（デュポン社製２−メチル−１，５−ペンタンジアミン）との１：１モルの配合物を１分当たり７５回転のスクリューを備えた押出し機のゾーン１へ６．１６ｇ／分（０．０００２４２モル／分）の速度で供給した。
メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート（Miles Laboratory製DESMODUR W）をゾーン４へ０．０６３５ｇ／分（０．０００２４２モル／分）の速度で供給した。ＮＣＯ：ＮＨ2比が１．００：１の生成したポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを直径３ｍｍの繊維として押し出し、空気中で冷やして集めた。生成した生成物は通常の有機溶剤に完全に相溶しなかった。これは非常に高分子量の留分を示すものである。従って、インヘレント粘度もＧＰＣ測定も行わなかった。厚さ１ｍｍのフィルムを１８０℃で２分間熱圧プレスして、物理特性を測定した。試料の弾性率は０．２５MN/m2、最大応力は０．１９MN/m2、破断時伸びは１８０％であった。
実施例７０
実施例７０において、分子量５，３５０のポリジメチルシロキサンジアミンＡ、ロット６を３０．０ｇ／分（０．０１１２等量アミン／分）の速度で、そしてメチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネートを１．８７ｇ／分（０．０１４３等量イソシアネート／分）の速度で、直径２５ｍｍ、長さ７３７．５ｍｍのBerstorff同方向回転ツインスクリュー押出し機のゾーン１へ供給した。Texaco Jeffamine T-5000をゾーン３へ５．０３ｇ／分（０．００３０２等量アミン／分）の速度で供給し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．００：１．００とした。
実施例７１
実施例７１において、実施例７０と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ジイソシアネートをゾーン３へ２．０５ｇ／分（０．０１５０等量ＮＣＯ／分）の速度で供給し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．０５：１．００とした。
実施例７２
実施例７２において、実施例７０と同様にしてポリジメチルシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを調製した。ジイソシアネートをゾーン３へ２．０５ｇ／分（０．０１５７等量ＮＣＯ／分）の速度で供給し、ＮＣＯ：ＮＨ2比を１．１０：１．００とした。
実施例７０〜７２は、通常の有機溶剤に部分的にしか相溶しなかった。これは生成ポリマー中に分岐が多いことを示すものである。
本発明の範囲および技術思想から逸脱せずに、本発明の様々な修正および変形を行うことは、当業者に自明であり、説明の目的でここに規定されたものに制限されないものとする。
Claims (5)
- （ａ）少なくとも１種のポリイソシアネートおよび少なくとも１種のポリアミンを含む反応物質を反応容器に連続して供給する工程であって、前記ポリアミンが少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンまたは少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンと少なくとも１種の有機ポリアミンとの混合物である工程、
（ｂ）前記反応容器において前記反応物質を混合する工程、
（ｃ）前記反応物質を反応させてポリジオルガノシロキサンポリ尿素コポリマーを形成する工程、および
（ｄ）前記コポリマーを前記反応容器から取り出す工程
を含む、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成する方法。 - （ａ）少なくとも１種のポリイソシアネートおよび少なくとも１種のポリアミンを含む反応物質を反応容器に連続して供給する工程であって、前記ポリアミンが少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンまたは少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンと少なくとも１種の有機ポリアミンとの混合物である工程、
（ｂ）前記反応容器において前記反応物質を混合する工程、
（ｃ）前記反応物質を反応させてポリジオルガノシロキサンポリ尿素コポリマーを形成する工程、および
（ｄ）前記コポリマーをダイに通してフィルムを形成する工程
を含む、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーフィルムを生成する方法。 - （ａ）少なくとも１種のポリイソシアネートおよび少なくとも１種のポリアミンを含む反応物質を押出器に連続して供給する工程であって、前記ポリアミンが少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンまたは少なくとも１種のポリジオルガノシロキサンジアミンと少なくとも１種の有機ポリアミンとの混合物である工程、
（ｂ）前記押出器において前記反応物質を混合する工程、
（ｃ）前記反応物質を反応させてポリジオルガノシロキサンポリ尿素コポリマーを形成する工程、および
（ｄ）前記コポリマーを第２のポリマーと共にダイに通して、共押出しされた第２のポリマーと共にフィルムを形成する工程
を含む、ポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーフィルムを生成する方法。 - ポリイソシアネート対ポリジオルガノシロキサンジアミンのモル比が０．９：１〜１．３：１である請求項１項に記載のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーを生成する方法。
- ポリイソシアネート対ポリジオルガノシロキサンジアミンのモル比が０．９：１〜１．３：１である請求項２又は３に記載のポリジオルガノシロキサンポリ尿素セグメントコポリマーフィルムを生成する方法。
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