JP4171424B2 - 末端アルコキシシランおよびoh基を有する低減された官能価のポリウレタンプレポリマー、その製造方法、並びにその使用 - Google Patents
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Description
A)ポリオール成分中のOH基の50〜90%、好ましくはポリオール成分のOH基の70〜85%の転化率で停止させた、
i)NCO含量が20〜60重量%の芳香族、脂肪族または脂環式ジイソシアネート成分と、
ii)分子量が3000〜20000のポリオキシアルキレンジオールを主成分として有するポリオール成分、
の不完全転化により調製した線状ポリウレタンプレポリマーと、
B)アルコキシシランおよびアミノ基を有する式(I):
X、Y、Zは、同一または異なる、場合により分枝したC1−C8アルキル基またはC1−C8アルコキシ基を表わし(但し、これらの基の少なくとも一つはC1−C8アルコキシ基を表わす)、
Rは、場合により分枝した炭素数1〜8、好ましくは炭素数1〜4のアルキレン基を表わし、
R'は、水素、場合により分枝したアルキル基、アリール基または一般式(II)の基:
を表わす]
の化合物を反応させることによって得られうるポリウレタンプレポリマーである。
式(I)中、X、YおよびZは、好ましくは、互いに独立してメトキシまたはエトキシを表わし;R'については、一般式(II)の基が好ましい。
1−イソシアナト−3,3,5−トリメチル−5−イソシアナトメチルシクロヘキサン(IPDI)は、成分i)として特に好ましい。
本発明において特に好ましい低不飽和度のポリエーテルポリオールは、例えば EP-A 283 148 および US-A 3278 457 に記載されている。
NCOプレポリマーA)の調製において、従来既知の多官能性ポリエーテルポリオールの少量を、他の材料と共に更に用い得るが、これは決して好ましくはない。
本発明によれば、塩化ベンゾイルを停止剤として使用することが好ましい。
本発明の好ましい態様では、イソフォロンジイソシアネートを用いる際、ジブチル錫ジラウレートを触媒として混合する。
X、Y、Zは、同一または異なる、場合により分枝したC1−C8アルキル基またはC1−C8アルコキシ基を表わし(但し、これらの基の少なくとも一つはC1−C8アルコキシ基を表わす)、
Rは、場合により分枝した炭素数1〜8、好ましくは炭素数1〜4のアルキレン基を表わし、
R'は、水素、場合により分枝したアルキル基、アリール基または一般式(II)の基:
を表わす]
の化合物を反応させる。
本発明の方法において、アルコキシシランおよびアミノ基を含有するNCOプレポリマーと式(I)の化合物の間の反応は、0〜150℃、好ましくは20〜80℃の温度範囲内で行われ、量比は、NCO基1モル当たり0.95〜1.1モルのアミノシラン化合物が導入されるよう一般的に選ばれる。NCO基1モル当たりアミノシラン化合物1モルを用いることが好ましい。EP-A 807 649 の教示するところによれば、シクロ縮合反応はより高い反応温度を用いる際に起こるが、これは何ら障害をもたらさず、時に却って有利であり得る。
これらのシーラントは、空気湿度の作用によってシラノールが重縮合して架橋する。それらは接着剤を作るために更に適している;プライマーまたは塗料における適用も可能である。
このようなシーラントを作るためは、本発明による末端アルコキシシラン基を有するポリウレタンプレポリマーは、通常の可塑剤、充填剤、顔料、乾燥剤、添加剤、光安定剤、抗酸化剤、チキソトロピー付与剤、触媒、カップリング剤、並びに場合により他の補助材料および添加剤と共に、既知のシーラント製造方法によって調製し得る。
チキソトロピー付与剤の例には、熱分解法ケイ酸、ポリアミド、ひまし油の水和副産物またはポリ塩化ビニルでさえ含まれる。
適当な硬化触媒の例には、有機スズ化合物およびアミン型触媒が含まれる。
有機スズ化合物の例には:ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ビス-アセトアセトネートおよび錫オクトエートのような錫カルボキシレートが含まれる。上記スズ触媒は、場合により、アミノシランまたはジアザビシクロオクタンのようなアミン型触媒と組み合わせて使用し得る。
用いられるカップリング剤は、上記タイプのアミノシラン並びにN−アミノエチル−3−アミノプロピル−トリメトキシおよび/またはN−アミノエチル−3−アミノプロピル−メチル−ジメトキシシラン、エポキシシランおよび/またはメルカプトシランのような既知の官能性シランである。
ヒドロキシル価が10.6のポリプロピレングリコール(Acclaim(登録商標) 12200, Bayer AG, Leverkusen)1004gを、真空下(少量の窒素を通気しながら)、120℃で6時間乾燥する。次に、これを38.0gのイソフォロンジイソシアネート(Bayer AG, Leverkusen)(NCO/OH当量比:1.8)により、60℃で、45ppmのジブチル錫ジラウレート(Desmorapid Z(登録商標), Bayer AG, Leverkusen)を添加して、NCO含量が0.76%(=80%転化率)に到達するまでプレポリマー化する。50ppmの塩化ベンゾイル(Fluka Chemie GmbH, Buchs, Switzerland)を混合することによって反応を停止する。次に、65.5gのN−(3−トリメトキシシリルプロピル)アスパラギン酸ジエチルエステル(EP-A 596 360の実施例5に従って調製)を60℃で素早く滴下し、IRスペクトル中にイソシアネート帯域がもはや認められなくなるまで撹拌する。得られる末端アルコキシシリルおよびOH基を有するポリウレタンプレポリマーは、粘度が41,100mPas(23℃)である。
ガラス板上に注いだフィルムを一晩硬化させ、Dynasilan(登録商標)DAMO(Degussa AG, Frankfurt a. M.)(1.11%)、ジブチル錫ジアセテート(Goldschmidt AG, Essen)(0.11%)および1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO, Merck KGaA, Darmstadt)(0.19%)により触媒作用を施して、透明で高弾性のプラスチック(ショアーA硬度:24)を得る。
ヒドロキシル価が10.6のポリプロピレングリコール(Acclaim(登録商標) 12200, Bayer AG, Leverkusen)1004gを、真空下(少量の窒素を通気しながら)、120℃で6時間乾燥する。次に、これを38.0gのイソフォロンジイソシアネート(Bayer AG, Leverkusen)(NCO/OH当量比:1.8)により、60℃で、45ppmのジブチル錫ジラウレート(Desmorapid Z(登録商標), Bayer AG, Leverkusen)を添加して、NCO含量が0.61%(=100%転化率)に到達するまでプレポリマー化する。50ppmの塩化ベンゾイル(Fluka Chemie GmbH, Buchs, Switzerland)を混合することによって反応を停止する。次に、53.0gのN−(3−トリメトキシシリルプロピル)アスパラギン酸ジエチルエステル(EP-A 596 360の実施例5に従って調製)を60℃で素早く滴下し、IRスペクトル中にイソシアネート帯域がもはや認められなくなるまで撹拌する。得られる末端アルコキシシリル基を有するポリウレタンプレポリマーは、粘度が108,500mPas(23℃)である。
ガラス板上に注いだフィルムを一晩硬化させ、Dynasilan(登録商標)DAMO(Degussa AG, Frankfurt a. M.)(1.11%)、ジブチル錫ジアセテート(Goldschmidt AG, Essen)(0.11%)および1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO, Merck KGaA, Darmstadt)(0.19%)により触媒作用を施して、透明で高弾性のプラスチック(ショアーA硬度:39)を得る。
ヒドロキシル価が10.6のポリプロピレングリコール(Acclaim(登録商標) 12200, Bayer AG, Leverkusen)1004gを、真空下(少量の窒素を通気しながら)、120℃で6時間乾燥する。次に、これを35.5gのイソフォロンジイソシアネート(Bayer AG, Leverkusen)(NCO/OH当量比:1.6)により、60℃で、45ppmのジブチル錫ジラウレート(Desmorapid Z(登録商標), Bayer AG, Leverkusen)を添加して、NCO含量が0.69%(=70%転化率)に到達するまでプレポリマー化する。50ppmの塩化ベンゾイル(Fluka Chemie GmbH, Buchs, Switzerland)を混合することによって反応を停止する。次に、63.0gのN−(3−トリメトキシシリルプロピル)アスパラギン酸ジエチルエステル(EP-A 596 360の実施例5に従って調製)を60℃で素早く滴下し、IRスペクトル中にイソシアネート帯域がそれ以上認められなくなるまで撹拌する。得られる末端アルコキシシリルおよびOH基を有するポリウレタンプレポリマーは、粘度が37,700mPas(23℃)である。
ガラス板上に注いだフィルムを一晩硬化させ、Dynasilan(登録商標)DAMO(Degussa AG, Frankfurt a. M.)(1.11%)、ジブチル錫ジアセテート(Goldschmidt AG, Essen)(0.11%)および1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO, Merck KGaA, Darmstadt)(0.19%)により触媒作用を施して、透明で高弾性のプラスチック(ショアーA硬度:17)を得る。
ヒドロキシル価が10.6のポリプロピレングリコール(Acclaim(登録商標) 12200, Bayer AG, Leverkusen)1004gを、真空下(少量の窒素を通気しながら)、120℃で6時間乾燥する。次に、これを35.5gのイソフォロンジイソシアネート(Bayer AG, Leverkusen)(NCO/OH当量比:1.6)により、60℃で、45ppmのジブチル錫ジラウレート(Desmorapid Z(登録商標), Bayer AG, Leverkusen)を添加して、NCO含量が0.61%(=80%転化率)に到達するまでプレポリマー化する。50ppmの塩化ベンゾイル(Fluka Chemie GmbH, Buchs, Switzerland)を混合することによって反応を停止する。次に、56.2gのN−(3−トリメトキシシリルプロピル)アスパラギン酸ジエチルエステル(EP-A 596 360の実施例5に従って調製)を60℃で素早く滴下し、IRスペクトル中にイソシアネート帯域がそれ以上認められなくなるまで撹拌する。得られる末端アルコキシシリルおよびOH基を有するポリウレタンプレポリマーは、粘度が73,400mPas(23℃)である。
ガラス板上に注いだフィルムを一晩硬化させ、Dynasilan(登録商標)DAMO(Degussa AG, Frankfurt a. M.)(1.11%)、ジブチル錫ジアセテート(Goldschmidt AG, Essen)(0.11%)および1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO, Merck KGaA, Darmstadt)(0.19%)により触媒作用を施して、透明で高弾性のプラスチック(ショアーA硬度:26)を得る。
ヒドロキシル価が10.6のポリプロピレングリコール(Acclaim(登録商標) 12200, Bayer AG, Leverkusen)1004gを、真空下(少量の窒素を通気しながら)、120℃で6時間乾燥する。次に、これを35.5gのイソフォロンジイソシアネート(Bayer AG, Leverkusen)(NCO/OH当量比:1.6)により、60℃で、90ppmのジブチル錫ジラウレート(Desmorapid Z(登録商標), Bayer AG, Leverkusen)を添加して、理論NCO含量の0.46%(=100%転化率)に到達するまでプレポリマー化する。50ppmの塩化ベンゾイル(Fluka Chemie GmbH, Buchs, Switzerland)を混合することによって反応を停止する。次に、42.2gのN−(3−トリメトキシシリルプロピル)アスパラギン酸ジエチルエステル(EP-A 596 360の実施例5に従って調製)を60℃で素早く滴下し、IRスペクトル中にイソシアネート帯域がもはや認められなくなるまで撹拌する。得られる末端アルコキシシリル基を有するポリウレタンプレポリマーは、粘度が166,000mPas(23℃)である。
ガラス板上に注いだフィルムを一晩硬化させ、Dynasilan(登録商標)DAMO(Degussa AG, Frankfurt a. M.)(1.11%)、ジブチル錫ジアセテート(Goldschmidt AG, Essen)(0.11%)および1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO, Merck KGaA, Darmstadt)(0.19%)により触媒作用を施して、透明で高弾性のプラスチック(ショアーA硬度:37)を得る。
(イソシアネートフリーのポリウレタンシーラントの調製)
下記成分を通常の市販の遊星形ミキサー中で加工して、すぐ使用できる(ready-to-use)シーラントにする:
150g 実施例2によるプレポリマー
90g ジイソデシルフタレート(可塑剤、 Jayflex(登録商標) DIDP, Exxon Mobile Chemical Corp., Houston, USA)
9g ビニルトリメトキシシラン(Dynasilan(登録商標) VTMO, Degussa AG, Frankfurt a.M.)
225g 沈降白亜(タイプ: Socal U1S2(登録商標), Solvay Deutschland GmbH, Hannover)
混合物を15分間100mbarの圧力で分散させる(60℃に内部温度上昇)。その上に
4.5g Dynasilan(登録商標)DAMO(Degussa AG, Frankfurt a.M.)を添加すると同時に冷却し、100mbarの圧力で5分間撹拌して処理する。
4.5g Tegokat 233(登録商標)(DIDP中10%)(Goldschmidt AG, Essen)を混合し、10分間100mbarで撹拌する。
(イソシアネートフリーのポリウレタンシーラントの調製)
下記成分を通常の市販の遊星形ミキサー中で加工して、すぐ使用できる(ready-to-use)シーラントにする:
150g 実施例3によるプレポリマー
90g ジイソデシルフタレート(可塑剤、 Jayflex(登録商標) DIDP, Exxon Mobile Chemical Corp., Houston, USA)
9g ビニルトリメトキシシラン(Dynasilan(登録商標) VTMO, Degussa AG, Frankfurt a.M.)
225g 沈降白亜(タイプ: Socal U1S2(登録商標), Solvay Deutschland GmbH, Hannover)
混合物を15分間100mbarの圧力で分散させる(60℃に内部温度上昇)。その上に
4.5g Dynasilan(登録商標)DAMO(Degussa AG, Frankfurt a.M.)を添加すると同時に冷却し、100mbarの圧力で5分間撹拌して処理する。
4.5g Tegokat 233(登録商標)(DIDP中10%)(Goldschmidt AG, Essen)を混合し、10分間100mbarで撹拌する。
(イソシアネートフリーのポリウレタンシーラントの調製)
下記成分を通常の市販の遊星形ミキサー中で加工して、すぐ使用できる(ready-to-use)シーラントにする:
150g 実施例2および3に対する比較例によるプレポリマー
90g ジイソデシルフタレート(可塑剤、 Jayflex(登録商標) DIDP, Exxon Mobile Chemical Corp., Houston, USA)
9g ビニルトリメトキシシラン(Dynasilan(登録商標) VTMO, Degussa AG, Frankfurt a.M.)
225g 沈降白亜(タイプ: Socal U1S2(登録商標), Solvay Deutschland GmbH, Hannover)
混合物を15分間100mbarの圧力で分散させる(60℃に内部温度上昇)。その上に
4.5g Dynasilan(登録商標)DAMO(Degussa AG, Frankfurt a.M.)を添加すると同時に冷却し、100mbarの圧力で5分間撹拌して処理する。
4.5g Tegokat 233(登録商標)(DIDP中10%)(Goldschmidt AG, Essen)を混合し、10分間100mbarで撹拌する。
Claims (10)
- 末端アルコキシシランおよびOH基を有するポリウレタンプレポリマーであって、
A)ポリオール成分中のOH基の転化率50〜90%で停止させた、
i)NCO含量が20〜60重量%の芳香族、脂肪族または脂環式ジイソシアネート成分と、
ii)分子量が3000〜20000のポリオキシアルキレンジオールを有するポリオール成分、
のNCO/OH当量比1.2:1〜2.0:1での反応および不完全転化により調製した線状ポリウレタンプレポリマーと、
B)アルコキシシランおよびアミノ基を有する式(I):
X、Y、Zは、同一または異なる、場合により分枝したC1−C8アルキル基またはC1−C8アルコキシ基を表わし(但し、これらの基の少なくとも一つはC1−C8アルコキシ基を表わす)、
Rは、場合により分枝した炭素数1〜8のアルキレン基を表わし、
R'は、水素、C1−C8アルキル基、C6−C10アリール基、または一般式(II)の基:
を表わす]
の化合物を反応させることによって得られうるポリウレタンプレポリマー。 - ポリオール成分中のOH基の転化率70〜85%で停止させた、i)およびii)の不完全転化によりポリウレタン成分A)を調製することを特徴とする請求項1に記載の末端アルコキシシランおよびOH基を有するポリウレタンプレポリマー。
- ポリウレタンプレポリマー調製のために、A)最大末端不飽和が0.4meq/gでOH含有量と官能価から算出される平均分子量が3000〜20000のポリプロピレンオキシドポリエーテルを用いる、ことを特徴とする請求項1に記載の末端アルコキシシランおよびOH基を有するポリウレタンプレポリマー。
- 基R'は、一般式(II)に示される基であることを特徴とする請求項1に記載の末端アルコキシシランおよびOH基を有するポリウレタンプレポリマー。
- X、YおよびZは互いに独立してメトキシまたはエトキシを表わすことを特徴とする請求項1に記載の末端アルコキシシランおよびOH基を有するポリウレタンプレポリマー。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の末端アルコキシシランおよびOH基を有するポリウレタンプレポリマーの製造方法であって、
A)ポリオール成分中のOH基の転化率50〜90%で停止させた、
i)NCO含量が20〜60重量%の芳香族、脂肪族または脂環式ジイソシアネート成分と、
ii)分子量が3000〜20000のポリオキシアルキレンジオールを有するポリオール成分、
の不完全転化により調製した線状ポリウレタンプレポリマーと、
B)アルコキシシランおよびアミノ基を有する式(I):
X、Y、Zは、同一または異なる、場合により分枝したC1−C8アルキル基またはC1−C8アルコキシ基を表わし(但し、これらの基の少なくとも一つはC1−C8アルコキシ基を表わす)、
Rは、場合により分枝した炭素数1〜8のアルキレン基を表わし、
R'は、水素、C1−C8アルキル基、C6−C10アリール基、または一般式(II)の基:
を表わす]
の化合物を反応させることによるポリウレタンプレポリマーの製造方法。 - 低モジュラスのシーラント、接着剤、プライマーおよび塗料を製造するための結合剤としての、請求項1に記載の末端アルコキシシランおよびOH基を有するポリウレタンプレポリマーの使用。
- 請求項1に記載の末端アルコキシシランおよびOH基を有するポリウレタンプレポリマーをベースとするシーラント。
- 請求項1に記載の末端アルコキシシランおよびOH基を有するポリウレタンプレポリマーをベースとする接着剤。
- 請求項1に記載の末端アルコキシシランおよびOH基を有するポリウレタンプレポリマーをベースとするプライマーおよび塗料。
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