JP5090623B2 - 制御可能な硬化速度を有するアルコキシシラン末端ポリマーをベースとするポリマー材料 - Google Patents

Description

本発明は、長い表皮形成時間を有し、かつ触媒の添加により活性化することができる、アルコキシシラン末端ポリマーを含有するポリマー材料に関する。

反応性アルコキシシリル基を有するポリマーシステムはすでに長期間にわたって公知である。空中の湿気の存在で、このアルコキシシラン末端ポリマーは、すでに室温において、アルコキシ基の脱離下に相互に縮合することができる。その際、アルコキシシラン基の含量およびその構造により、主に長鎖ポリマー（熱可塑性プラスチック）、比較的目の粗い三次元的網状体（エラストマー）または高度に架橋したシステム（デュロプラスト）を形成する。

その際、これは有機主鎖（organischem Rueckgrat）を有するアルコキシシラン末端ポリマー、例えば、特にＥＰ−Ａ−２６９８１９、ＥＰ−Ａ−９３１８００、ＷＯ００／３７５３３、ＵＳ−Ａ−３９７１７５１およびＤＥ−Ａ−１９８４９８１７中に記載されているような、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテルなどであるか、またはその主鎖が有機成分の他にオルガノシロキサンも含有するコポリマーであり、これは特にＷＯ９６／３４０３０中に記載されている。

この種のシラン末端ポリマーシステムの形成のための多くの可能性に相応して、未架橋のポリマーもしくはポリマー含有混合物の特性（粘度、融点、溶解性など）も、完成した架橋材料の特性（硬度、弾性、引っ張り強度、引っ張り伸び、熱安定性など）もほぼ任意に調節することができる。従って、この種のシラン末端ポリマーシステムの使用可能性も相応して多様である。こうして、例えばエラストマー、シーリング剤、接着剤、弾性の接着システム、硬質および軟質フォーム、種々の塗料システムの製造のために、および医療分野において、例えば歯科分野の成形コンパウンドのために使用することができる。この製品は例えば、コーティング、スプレー塗布、キャスティング、印刷法などのような全ての形で適用することができる。

しかしながら、最も多く記載されているアルコキシシラン末端ポリマーシステムの欠点は、空中の湿気の形でも場合によって添加する水の形であっても、水分に対する中程度の反応性である。従って、室温においても十分な硬化速度を達成するためには、触媒の添加が必須である。特に、一般に触媒として使用する有機スズ化合物が毒物学的に問題があるので、問題である。更に、スズ触媒はしばしば痕跡量の高毒性トリブチルスズ誘導体を含有する。

システムを室温でも高い硬化速度、例えば表皮形成時間＜１５分間を有するようなシステムを所望する場合、特にアルコキシシラン末端ポリマーシステムの低い反応性は問題である。常用のアルコキシシラン末端ポリマーを用いる場合、このような反応性のシステムを、達成することができるとしても、スズ触媒の非常に高い濃度でのみ達成することができる。このことは、一般に１００ｐｐｍを越えるスズ含量に導く。

ここで、表皮形成時間とは、ポリマー混合物の適用後の表皮形成までに過ぎる時間であると理解される。その際、例えば混合物を実験室用スパーテルと接触する際にこの混合物がスパーテルにつり下がらずに、かつスパーテルを除去する際に糸を引かないようになったその時点を、表皮形成が完結したとする。

従来のアルコキシシラン末端ポリマーシステムの比較的僅かな反応性の更なる決定的な欠点は、多くの適用のために、メトキシシリル末端ポリマーのみであって、エトキシシリル末端ポリマーを使用することができないという事実にある。その際、硬化の際にメタメールではなくてエタノールだけが脱離生成物として放出されるので、エトキシシリル末端ポリマーは特に有利である。しかしながら、エトキシシリル末端ポリマーは更に減少した反応性を有し、こうして室温では多くの適用のために十分な表皮形成速度もしくは硬化完了速度がもはや達せられない。

ここでは、一般式
−Ａ−ＣＨ_２−ＳｉＲ^１ _ａ（ＯＲ^２）_３−ａ （１）
［式中、
Ａは、−Ｏ−ＣＯ−Ｎ（Ｒ^３）−、−Ｎ（Ｒ^３）−ＣＯ−Ｏ−、−Ｎ（Ｒ^３）−ＣＯ−ＮＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−Ｎ（Ｒ^３）−、−Ｎ（Ｒ^３）−ＣＯ−Ｎ（Ｒ^３）−から選択された二価の結合基を表し、
Ｒ^１は、場合によりハロゲン置換された、炭素原子１〜１０個を有するアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基またはアリール基を表し、
Ｒ^２は、炭素原子１〜６個を有するアルキル基または全体で炭素原子２〜１０個を有するオキサアルキル−アルキル基を表し、
Ｒ^３は、水素、場合によりハロゲン置換された、環式、線状または分枝のＣ_１〜Ｃ_１８−アルキル基またはアルケニル基またはＣ_６〜Ｃ_１８−アリール基を表し、
ａは、０〜２の整数を表す］の末端基（１）を有するアルコキシシラン末端ポリマーを含有するポリマー混合物は明らかに有利である。

シラン末端がメチレン単位によってのみ隣接するヘテロ原子から分離している、この種のシラン末端ポリマーは、空気の湿気に対して著しく高い反応性により優れている。こうして、この種のメチレンをスペーサーとして有するプレポリマー混合物は製造され、その表皮形成時間はスズ触媒の不存在下に僅か数分間の程度である。その際、これはメトキシシラン末端ポリマーであるか、特に有利にエトキシシラン末端ポリマーである。

この際、一般式（１）に相応する化合物は、例えばＤＥ−Ａ１８１２５６２またはＤＥ−Ａ−１８１２５６４に一部すでに記載されている。しかしながら、このポリマーの欠点は、その製造のために一般式（２）
ＮＨ（Ｒ^３）−ＣＨ_２−ＳｉＲ^１ _ａ（ＯＲ^２）_３−ａ （２）
［式中、
Ｒ^３は、水素または立体的にあまり大きくない基、例えばシクロヘキシル基またはｎ−ブチル基を表し、
Ｒ^１、Ｒ^２およびａは、前記の意味を表す］のアミノアルキルシランのみが使用されたという事実である。

この化合物を、イソシアネート−またはクロロギ酸−末端ポリマーと反応させて、相応するアルコキシシラン末端プレポリマーにする。

確かにこのようにして、高反応性のイソシアネート不含のポリマー混合物が製造され、すなわちメトキシシリル末端ポリマーからもエトキシシリル末端ポリマーからも高反応性のイソシアネート不含のポリマー混合物が製造されるが、この高い反応性は、制御することもできないし、その都度の使用のために要求に合わせて調節することもできない。

こうして、ＤＥ−Ａ−１８１２５６２またはＤＥ−Ａ−１８１２５６４に相応する製法において、反応性が表皮形成時間＜＜５分間を有するポリマーが得られ、この反応性は多くの適用のために明らかに高すぎ、かつ減少させることも制御することもできない。このポリマーは実質的にほとんど操作できず、非常に僅かな貯蔵安定性を有する。更に、この種の反応性ポリマーは、一般に通常のコンパウンディングにおいて、特に充填剤含有材料中に使用することができない。それというのも高い反応性のポリマーは充填剤が含有している残留水分および／または反応性ＯＨ−基と、それぞれの充填剤の表面で直ぐに反応するためである。このことは、一般に材料の凝固物形成に導く。この際、常用の水捕獲剤、例えばビニルトリメトキシシランによっても、全く改善は達せられない。こうして、ポリマーは従来の水捕獲剤より反応性であり、こうして水捕獲剤はシラン末端ポリマーとの反応の前に痕跡量の水を捕獲するという課題を満たすことができない。

更に、硬化触媒、例えば常用のスズ触媒、例えばジブチルスズジラウレートの添加を、反応性の調節のために使用することができないということも欠点である。それというのも、プレポリマーのすでに著しく高い反応性を、実質的にほとんど上昇させることができないためである。このことは、このポリマー混合物から、要求に応じて初めて、触媒を添加することにより活性化可能である材料を製造することを不可能にする。

ＤＥ−Ａ−２１５５２５８およびＤＥ−Ａ−２１５５２５９中には、貯蔵安定性を上昇させるためにこのポリマー混合物に付加的にアルコールおよび酸無水物を添加することが提案されている。この方法の欠点は１つにはアルコキシシラン末端ポリマーの硬化の際に蒸発する揮発性有機化合物の量の急激な上昇である。こうして、ＤＥ−Ａ−２１５５２５８およびＤＥ−Ａ−２１５５２５９において記載されているポリマーにはアルコールおよびその他の有機溶剤からなる溶液を４００質量％まで添加しなければならない。更に、酸無水物の添加は多くの基材を攻撃する酸性材料にする。これにより基材の表面は持続する損傷を受け、このことはこれらの表面上へのその都度の材料の大きな付着の損失に導く。

更に、この処置によってのみ、この生じた材料の貯蔵安定性を明らかに改善することができる。こうして、ＤＥ−Ａ−２１５５２５８およびＤＥ−Ａ−２１５５２５９中に記載されたシステムは２５℃および約６０％の空中湿度で、依然として１〜１５分間の表皮形成時間を有する。反応活性が低く、少なくとも短時間においては、空気中で安定であり、好適な触媒の添加によって初めて活性化する材料は、この方法によっては達成することができない。

従って、本発明の課題は、室温で貯蔵安定性であり、問題なく操作可能であるが、必要に応じていつでも好適な触媒を添加することにより高反応性の材料に活性化することのできるアルコキシシラン末端ポリマー混合物の開発であった。

この本発明の対象は、一般式（１）
−Ａ−ＣＨ_２−ＳｉＲ^１ _ａ（ＯＲ^２）_３−ａ （１）
［式中、
Ａ、Ｒ^１、Ｒ^２およびａは前記のものを表す］の末端基を有するアルコキシシラン末端ポリマー（Ｐ）を含有し、その際
ａ）このポリマー材料（Ｍ）が、２３℃で相対湿度５０％で、表皮形成時間＞４０分間を有し、かつ
ｂ）３質量％までの濃度で触媒（Ｋ）を添加することにより、このポリマー材料（Ｍ）の表皮形成時間を＜２０分間に短縮することができる、ポリマー材料（Ｍ）である。

本発明は、一般式（１）の末端基を有するアルコキシシラン末端ポリマー（Ｐ）を含有するポリマー混合物は、これが同時に立体障害を有さない塩基または酸または芳香族アミン塩酸塩を含有する場合にのみ、高反応性であるという、驚くべき発見に起因する。しかしながら、その際、アルコキシシラン末端ポリマー（Ｐ）の活性化のためにはこれらの塩基または酸の痕跡量で十分である。公知技術の方法により製造されている全てのポリマー中に、この種の塩基または酸の痕跡量が含有されているので、このポリマー（Ｐ）を含有する低反応性のポリマー材料（Ｍ）は、従来全く知られていなかった。こうして、ＤＥ−Ａ−１８１２５６２、ＤＥ−Ａ−１８１２５６４、ＤＥ−Ａ−２１５５２５８またはＤＥ−Ａ−２１５５２５９の方法に相応して製造されているポリマー混合物は、一般式（２）の未反応アミノシランの痕跡量を常に含有している。使用したアミノシランが、Ｒ^３が脂肪族および立体的に僅かな体積の基を表す一般式（２）のシランのみであるので、このシランは自動的に塩基性触媒として作用し、こうしてもはや制御不可能な硬化速度を有する材料に導く。

ポリマー材料（Ｍ）は、立体障害を有さない塩基、立体障害を有さない酸および芳香族アミン塩酸塩から選択される活性化化合物（ＡＶ）を、ポリマー材料（Ｍ）の全質量に対して、場合により最高でも１００ｐｐｍ、有利には最高でも５０ｐｐｍ含有していてよい。ポリマー材料（Ｍ）が、活性化化合物（ＡＶ）を含有していないのが有利である。

活性化酸および塩基（ＡＶ）とは、ｐＫ_ＳもしくはｐＫ_Ｂ＜７有利に＜５を有する全ての化合物であると理解され、これは反応対に水素カチオンを付与し、もしくは反応対から水素カチオンを受け取ることができる。この立体障害を有さない塩基の例は全ての第一および第二アミンである。

２３℃で、相対湿度５０％で、表皮形成時間＞１時間を有するポリマー材料（Ｍ）が有利である。２３℃で、相対湿度５０％で、表皮形成時間＞２時間を有するポリマー材料（Ｍ）が特に有利である。

活性化のために、すなわちポリマー材料（Ｍ）の表皮形成時間の減少のために触媒（Ｋ）として、全ての酸、塩基、有機金属化合物、特に有機スズ化合物を使用することができる。この際、有機酸または塩基を使用するのが有利であり、有機アミンを使用するのが特に有利である。使用した触媒の濃度は、ポリマー材料（Ｍ）に対して、有利に＜２％、特に有利には＜１％である。

基Ｒ^１としては、メチル−、エチル−またはフェニル基が有利である。基Ｒ^２がメチル基またはエチル基であるのが有利であり、基Ｒ^３として水素、炭素原子１〜４個のアルキル基、シクロヘキシル基およびフェニル基が有利である。

アルコキシシラン末端ポリマー（Ｐ）の主鎖は分枝状であっても、非分枝状であってもよい。平均鎖長は、それぞれ未架橋の混合物の、および硬化した材料の所望の特性に相応して任意に適合させることができる。これは種々の構成成分から構成されていてよい。通常、これはポリシロキサン、ポリシロキサン−尿素／ウレタン−コポリマー、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリビニルエステルまたはポリオレフィン、例えばポリエチレン、ポリブタジエン、エチレン−オレフィンコポリマーまたはスチレン−ブタジエンコポリマーである。勿論、種々の主鎖を有するポリマー（Ｐ）からの任意の混合物または組合せを使用することもできる。

ポリマー（Ｐ）の製造は、完成したポリマー材料（Ｍ）中に活性化化合物（ＡＶ）の存在を確実に除く方法により有利に実施することができる。

ポリマー材料（Ｍ）の製造のために、Ｒ^３がＣ_６−〜Ｃ_１８−アリール基である、一般式（２）のアミノシラン（Ａ１）を使用するのが有利である。アミノシラン（Ａ１）が一般式（３）
ＮＨ（フェニル）−ＣＨ_２−ＳｉＲ^１ _ａ（ＯＲ^２）_３−ａ （３）
［式中、
Ｒ^１、Ｒ^２およびａは、前記の意味を表す］のアミノシラン（Ａ１）であるのが特に有利である。

このアミノシランを有利にＮＣＯ−末端プレポリマー（Ａ２）と反応させるのが有利であり、その際使用するシラン（Ａ１）のモル量がプレポリマー（Ａ２）のＮＣＯ−単位の数に十分に相当し、こうしてＮＣＯ−不含のポリマーが得られる。

芳香族アミンとして、このシラン（Ａ１）は一般にｐＫ_Ｂ−値＞９、しかしながら全ての場合にｐＫ_Ｂ−値＞７を有し、こうしてシラン縮合を触媒するためにもはや十分に塩基性ではない。従って、脂肪族アミノシランとは異なり、ポリマー（Ｐ）中に残留する痕跡量の芳香族シラン（Ａ１）は、完成した十分に低反応性のポリマー混合物（Ｍ）の活性化に導かない。

この際、イソシアネート末端プレポリマー（Ａ２）は１種以上のポリオール（Ａ２１）並びにジイソシアネートおよび／またはポリイソシアネート（Ａ２２）から構成されているが、まずこれらの構成単位（Ａ２１、Ａ２２）からプレポリマー（Ａ２）を製造し、引き続き、これをシラン（Ａ１）と反応させて完成したポリマー（Ｐ）にする必要はない。こうしてここでは反応工程を逆にして、ジ−および／またはポリイソシアネート（Ａ２２）を、先ずシラン（Ａ１）と反応させ、この際得られた化合物を引き続きポリオール成分（Ａ２１）と反応させて、完成ポリマー（Ｐ）に変換することも可能である。

更に、芳香族アミノシラン（Ａ１）の使用の際に、芳香族アミンの塩酸塩によるその不純物は問題があることが見いだされた。この際、シラン（Ａ１）自体の塩酸塩でもあることも、またはシラン（Ａ１）の合成の際に出発物質として使用されている芳香族アミンの塩酸塩であることもある。このことは、特に一般式（３）のシラン（Ａ１）、例えばアニリンおよび一般式（４）
Ｃｌ−ＣＨ_２−ＳｉＲ^１ _ａ（ＯＲ^２）_３−ａ （４）
［式中、Ｒ^１、Ｒ^２およびａは前記のものと同じ意味を有する］のクロロシランから製造される一般式（３）のシラン（Ａ１）に関しても同じことが言える。

この際、副生成物として生じるアニリニウムヒドロクロリドは、僅かに２４５℃という非常に低い沸点のために、蒸留により生成物から容易に分離することができず、従って、ほぼ常に少なくとも２０〜１００ｐｐｍの程度で一般式（３）のシランの不純物として生じる。

その際、芳香族アミン塩酸塩は、非芳香族アミンに比べて高い酸性度のためにシラン縮合のための良好な触媒である。こうして、ポリマー材料（Ｍ）中でのこの種の塩酸塩の非常に少量の痕跡量で、すでに迅速に、著しく高い、もはや制御不可能な反応性を有する材料に導く。

従って、本発明の特に有利な実施態様においては、芳香族アミン塩酸塩、特に式中のＲ^３がＣ_６−〜Ｃ_１８−アリール基を表す一般式（２）のアミノアルキルシランの塩酸塩が存在しており、その際付加的に立体障害を有する脂肪族アミンが、ポリマー材料（Ｍ）に対して、有利に０.００１〜３質量％の濃度で存在しており、これは芳香族アミン塩酸塩を中和する。

この実施態様は、アルコキシシラン末端ポリマー（Ｐ）を、式中Ｒ^３がＣ_６−〜Ｃ_１８−アリール基を表す一般式（２）のアミノシランの使用下に製造し、この際ポリマー合成の間または後に、付加的に立体障害を有する脂肪族アミンを濃度０.００１〜３質量％で添加する場合に意義深い。立体障害を有する脂肪族アミンとは、特に第三脂肪族アミン、特に有利にはＮ−アルキル化モルホリン誘導体である。この際、このアミンは中和、すなわち使用した芳香族アミノシランの不純物である、触媒作用を有する酸性の芳香族アミン塩酸塩の脱活性化に作用する。塩基性窒素原子の立体的な遮蔽のために、この添加した立体障害を有するアミンは自体触媒としては作用しない。第三窒素原子を有するモルホリン誘導体の添加の場合には、窒素原子での立体的な障害の他に、更に従来の脂肪族アミンに比較して、なお僅かな塩基度を有し、モルホリン誘導体自体が触媒として作用する。２３℃および５０％相対湿度において表皮形成時間＞４０分間を有する、シラン末端ポリマー（Ｐ）を含有するポリマー材料（Ｍ）が得られる。

その際、好適な立体障害を有するアミンの特に有利な例は、２,２′−ジモルホリノジエチルエーテルである。

その他の特に有利な本発明の実施態様においては、アルコキシシラン末端ポリマー（Ｐ）を、式中Ｒ^３がＣ_６−〜Ｃ_１８−アリール基を表す、一般式（２）のアミノシランの使用下に、使用するアミノシランがハロゲン含量、特にクロリド含量＜２０ｐｐｍ、有利に１ｐｐｍ、および特に有利に０.１ｐｐｍを有するように製造する。

本発明の他の有利な実施態様においては、ポリマー（Ｐ）の製造のために、ポリマー材料（Ｍ）中に一般式（５）
ＯＣＮ−ＣＨ_２−ＳｉＲ^１ _ａ（ＯＲ^２）_３−ａ （５）
［式中、
Ｒ^１、Ｒ^２およびａは、前記の意味を表す］のイソシアナトシラン（Ｂ１）を使用する。

イソシアナトシラン（Ｂ１）は、末端プレポリマー（Ｂ２）のＯＨ−またはＮＨ−基と反応する。その際、シラン（Ｂ１）の使用したモル量はＯＨ／ＮＨ−基のモル数より小さいかまたは同じであり、こうしてＮＣＯ−不含のポリマーが得られる。

その際、ＯＨ−末端プレポリマー（Ｂ２）が１種以上のポリオール（Ｂ２１）並びにジ−および／またはポリイソシアネート（Ｂ２２）から構成されているが、この構成成分（Ｂ２１、Ｂ２２）から最初にプレポリマー（Ｂ２）を製造し、引き続きこれをシラン（Ｂ１）と反応させ完成したポリマー（Ｐ）にする必要はない。こうして、ここでも反応工程を逆にすることも可能であり、この場合ポリオール（Ｂ２１）を最初にイソシアナトシラン（Ｂ１）と反応させ、かつその際得られた化合物を引き続きジ−またはポリイソシアネート（Ｂ２２）と初めて反応させて完成したポリマー（Ｐ）にする。

本発明のこの有利な実施態様においては、ポリマー（Ｐ）の製造の際に全く塩基性化合物を使用しない。こうして、生じた材料は低反応性であり、触媒（Ｋ）の添加により初めて活性化される。

その際、特に有利な方法において、ポリマー（Ｐ）はイソシアナトシラン（Ｂ１）およびＯＨ−プレポリマー（Ｂ２）から、非常に低濃度のスズ触媒、有利に有機スズ化合物の存在で製造される。スズ触媒の例は、ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセチルアセトネート、ジブチルスズジアセテートまたはジブチルスズジオクタノエートである。この際、ジブチルスズジラウレートを使用するのが有利である。この際、使用するスズ触媒の濃度を、生じた材料中のスズ含量が＜２００ｐｐｍ、有利に＜１００ｐｐｍおよび特に有利に＜５０ｐｐｍであるように選択するのが有利である。

ポリマー（Ｐ）の合成の際のスズ触媒の使用は、スズ触媒がポリマー（Ｐ）の硬化反応を触媒しないかまたは非常に僅かに触媒するという驚くべき発見に基づく。この発見は、スズ化合物が、そのシラン末端が一般式（１）に相応しない従来のシラン末端ポリマーにおいて、特に効果の高い触媒であるために、特に注目すべきことである。これに対してポリマー（Ｐ）は記載されたスズ触媒の濃度の存在でなお十分に低反応性であり、好適な塩基性触媒（Ｋ）の添加により初めて活性化される。

ポリマー（Ｐ）の製造のための有利な構成成分（Ａ２１、Ａ２２、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｃ２１、Ｃ２２）は、シラン（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１）の他に、ＯＨ−末端ポリオール、少なくとも２個のＯＨ／ＮＨ−官能基を有するモノマーアルコール／アミンおよび／またはヒドロキシアルキル−またはアミノアルキル末端ポリジオルガノシロキサン並びにジ−またはポリイソシアネートである。

ポリマー（Ｐ）の製造の際には、全反応工程に関与する、イソシアネート基の全ておよびイソシアネートと反応性の基全ての濃度並びに反応条件は、ポリマー合成の経過において全イソシアネートが反応するように選択するのが有利である。こうして、完成したポリマー（Ｐ）はイソシアネート不含である。

ポリマー（Ｐ）の製造のためのポリオールとしては、特に芳香族および脂肪族ポリエステルポリオールおよびポリエーテルポリオールが好適であり、例えば、これは文献中に多く記載されている。原則的には、全ポリマー、オリゴマー、またはＯＨ−官能基を２個以上有するモノマーアルコールを使用することもできる。

ヒドロキシアルキル末端またはアミノアルキル末端ポリシロキサンとしては一般式（７）
Ｚ−Ｒ^５−［Ｓｉ（Ｒ^４）_２−Ｏ−］_ｎ−Ｓｉ（Ｒ^４）_２−Ｒ^５−Ｚ （７）
［式中、
Ｒ^４は、炭素原子１〜１２個を有する一価の炭化水素基、有利にメチル基を表し、
Ｒ^５は、炭素原子１〜１２個を有する分枝のまたは非分枝の二価の炭化水素基、有利にトリメチレン基を表し、
ｎは、１〜３０００、有利に１０〜１０００の数値を表し、
Ｚは、ＯＨ−、ＳＨ−またはＮＨＲ^３−基を表す］の化合物を使用するのが有利である。

最も汎用されるジイソシアネートの例は、ジイソシアナトジフェニルメタン（ＭＤＩ）、これは粗ＭＤＩまたは工業用ＭＤＩの形であっても、純粋な４,４′−もしくは２,４′−異性体またはこれらの混合物の形であってもよい、種々の部位異性体の形のトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジイソシアナトナフタリン（ＮＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）またはヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）である。ポリイソシアネートの例はポリマーＭＤＩ（Ｐ−ＭＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネートまたはビューレット−トリイソシアネートである。

本発明によるポリマー混合物を活性化するための有利な触媒（Ｋ）は、有機アミノ化合物である。その際、第一、第二または第三アミンであってよい。窒素原子での立体的遮蔽により、触媒（Ｋ）の触媒作用は制御される。立体障害を有さないアミン、例えば第一アミンの使用の際には、表皮形成時間＜１５分間、有利に＜５分間を提供するポリマー（Ｐ）を含有するポリマー材料（Ｍ）が製造される。

その際、コンパウンディングの際には、触媒（Ｋ）を有利にできるだけ遅く添加する。こうして、低すぎる貯蔵安定性での問題も、ポリマー材料（Ｍ）の明らかに困難な操作性での問題も回避することができる。触媒（Ｋ）の添加による活性化の後に完成したコンパウンドを直接カートリッジ、缶、チューブ等の中に充填することができる。これらの容器は一般に気密であり、こうしてここでは空中の湿気に対する高い反応性は全く問題に導かない。

この際、ほぼ全ての脂肪族アミンを触媒（Ｋ）として使用することができる。触媒として有効なアミンの例は、トリエチルアミン、トリブチルアミン、１,４−ジアザビシクロ［２.２.２］オクタン、Ｎ，Ｎ−ビス−（Ｎ，Ｎ−ジメチル−２−アミノエチル）−メチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルフェニルアミン、１,５−ジアザビシクロ［４.３.０］ノン−５−エン、１,８−ジアザビシクロ［５.４.０］ウンデク−７−エンなどである。これらの触媒は、有利に０.０１〜１０質量％の濃度で使用する。種々の触媒は純粋な形でも、種々の触媒の混合物の形でも使用することができる。添加する触媒のタイプおよび濃度により硬化速度を必要に応じて調節することができる。

更に特に有利な実施態様においては、触媒として一般式（８）
Ｒ^７Ｒ^８Ｎ−Ｒ^６−ＳｉＲ^１ _ａ（ＯＲ^２）_３−ａ （８）
［式中、
Ｒ^６は、分枝または非分枝の、炭素原子１〜１０個を有する、二価の炭化水素基を表し、これは場合により酸素またはＮ（Ｒ^３）−基により中断されていてよく、
Ｒ^７およびＲ^８は、水素、炭素原子１〜２０個を有する分枝または非分枝のアルキル基を表し、このアルキル基はハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基またはアルコキシ基により置換されていてもよく、
Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３およびａは前記の意味を有する］の化合物を使用する。

ポリマー材料（Ｍ）はその他の成分として、公知の助剤、例えば充填剤、水捕獲剤、反応性希釈剤、接着助剤、可塑剤、チキソトロープ剤、光安定剤、カビ防止剤、防火剤、顔料などを含有することができ、これらは従来の全てのアルコキシ架橋性一成分材料および二成分材料に使用するために公知である。その都度所望の特性プロファイルを作製するために、未架橋ポリマー材料（Ｍ）も硬化した材料も一般にこの種の添加物を回避することはできない。

ポリマー材料（Ｍ）のためには、接着剤、シーリング剤、および目地シーリング材（Fugendichtstoff）、取付フォーム（Montage Schaeum）、表面コーティングの分野並びに成形部材の製造のために、種々異なる無数の適用が存在する。

その際、例えば無機基材、金属、プラスチック、ガラス、セラミックなどの無数の異なる基材のために好適である。

その際、ポリマー材料（Ｍ）は純粋な形でも、溶液、エマルジョンまたは分散液の形でも使用することができる。

前記式の存在する全ての記号はその意味をそれぞれ独立して有する。全ての式においてケイ素原子は４価である。

他に記載のない限り、全ての量およびパーセンテージの記載は質量に関し、全ての圧力は０.１０ＭＰａ（絶対）および全ての温度は２０℃である。

イソシアナトメチル−トリメトキシシランの製造
メチルカルバメートメチル−トリメトキシシランを石英綿で充填されている石英熱分解管中に、アルゴン気流中でポンプを用いて供給する。熱分解管中の温度は４２０〜４７０℃である。粗生成物を加熱した区間の末端で冷却器を用いて凝縮させ、収集する。黄色〜褐色の液体を減圧下に蒸留により精製する。所望の生成物は約８８〜９０℃（８２ミリバール）で塔頂部を介して９９％を越える純度で留出し、一方塔底部に未反応のカルバメートが再単離する。これを熱分解中に再び直接返流する。

更に、記載されているイソシアナトメチル−メチルジメトキシシランが類似の方法により製造される。

Ｎ−フェニルアミノメチル−トリメトキシシランの製造：
アニリン５３７ｇ（５.７７ｍｏｌ）を実験室用反応器中に完全に装入し、引き続き窒素で不活性化する。温度を１１５℃に加熱し、クロロメチル−トリメトキシシラン３２８ｇ（１.９２ｍｏｌ）を１.５時間かけて滴加し、更に１２５〜１３０℃で３０分間後攪拌する。シラン約１５０ｇを添加した後、増加したアニリン塩酸塩が塩として析出するが、この懸濁液は配量終了まで十分に撹拌可能に保持される。

過剰に使用したアニリン（約１８０ｇ）は良好な真空下に（７ミリバールで６２℃）除去される。引き続き、約５０℃でトルエン３５０ｍｌを添加し、この懸濁液を３０分間１０℃で撹拌し、アニリン塩酸塩を結晶化する。引き続き、これを濾別する。溶剤のトルエンは６０〜７０℃で部分真空下に除去することができる。残分を蒸留により精製する（０.１６ミリバールで８９〜９１℃）。

収量：３３１.２ｇ、すなわち理論値の７５.９％が、約９６.５％の生成物純度で達成される。生成物はＮ，Ｎ−ビス−［トリメトキシシリルメチル］−フェニルアミンを約３.５％の量で不純物として含有する。得られた生成物は約１００ｐｐｍのクロリド含量を有する。

例１ａ
平均分子量８０００ｇ／ｍｏｌを有するポリプロピレングリコール４００ｇ（５０.０ｍｍｏｌ）を装入し、真空中、１００℃で１時間脱水し、イソホロンジイソシアネート５.５ｇ（２５ｍｍｏｌ）と１００℃で６０分間以内に重合する。得られたＯＨ−末端ポリウレタンプレポリマーを、その後６０℃に冷却し、イソシアナトメチルトリメトキシシラン９.８ｇ（１１０ｍｍｏｌ）と混合し、ＩＲ−スペクトル中にイソシアネートのバンドが存在しなくなるまで６０分間撹拌する。２０℃で８５Ｐａｓの粘度を有する澄んで透明なポリマーが得られる。

そのように製造されたシラン末端ポリマーを約２５℃で、実験室用遊星型ミキサー中で、ジイソウンデシルフタレート９５ｇ、ビニルトリメトキシシラン２０.０ｇおよび沈降し乾燥した白亜（予め乾燥、水分含量＜５００ｐｐｍ）４３０ｇと混合し、流れない高粘性のペーストにする。このようにして得られたペーストは１時間を越える表皮形成時間（２３℃、５０％ｒｈ（相対湿度））を示す。更に３−（２−アミノエチル）−アミノプロピルトリメトキシシラン２０.０ｇを触媒として添加することにより、空中での表皮形成時間は約５分間を示す（２３℃、５０％ｒｈ）。

例１ｂ
平均分子量８０００ｇ／ｍｏｌを有するポリプロピレングリコール４００ｇ（５０.０ｍｍｏｌ）を装入し、真空中、１００℃で１時間脱水し、イソホロンジイソシアネート５.５ｇ（２５ｍｍｏｌ）と１００℃で６０分間以内に重合する。得られたＯＨ−末端ポリウレタンプレポリマーを、その後６０℃に冷却し、イソシアナトメチル−メチルジメトキシシラン８.９ｇ（５５ｍｍｏｌ）と混合し、ＩＲ−スペクトル中にイソシアネートのバンドが存在しなくなるまで６０分間撹拌する。２０℃で７７Ｐａｓの粘度を有する澄んで透明なポリマーが得られる。

そのように製造されたシラン末端ポリマーを約２５℃で、実験室用遊星型ミキサー中で、ジイソウンデシルフタレート９５ｇ、ビニルトリメトキシシラン２０.０ｇおよび沈降し乾燥した白亜（予め乾燥、水分含量＜５００ｐｐｍ）４３０ｇと混合し、流れない高粘性のペーストにする。このようにして得られたペーストは３時間を越える表皮形成時間（２３℃、５０％ｒｈ）を示す。更に３−（２−アミノエチル）−アミノプロピルトリメトキシシラン２０.０ｇを触媒として添加することにより、空中での表皮形成時間は約１５分間を示す（２３℃、５０％ｒｈ）。

例２
平均分子量４５０００ｇ／ｍｏｌを有するα,ω−（３−アミノプロピル）−ポリジメチルシロキサン５００ｇ（１１.１ｍｍｏｌ）を、真空ポンプを備える加熱可能な実験室用遊星型ミキサー中で８０℃に加熱し、真空中で０.５時間加熱する。引き続き、イソシアナトメチル−トリメトキシシラン３.９ｇ（２２.２ｍｍｏｌ）を８０℃で添加し、更に１時間撹拌する。ＩＲ−スペクトル法によりＮＣＯ−バンドによりシランの完全な変換を追跡する。得られたシラン末端ポリマーを撹拌下に２５℃に冷却し、粘度１００Ｐａｓを有するトリメチルシリル末端ポリジメチルシロキサン２３０.０ｇ、ビニルトリメトキシシラン２０.０ｇ、親水性熱分解珪酸８５.０ｇと混合し、０.５時間以内に流れない高粘性ペーストにする。このようにして得られるペーストは２時間を越える表皮形成時間（２３℃、５０％ｒｈ）を示す。更に、３−（２−アミノエチル）−アミノプロピルトリメトキシシラン８.０ｇを触媒として添加することにより、空中での表皮形成時間は約５分間未満を示す（２３℃、５０％ｒｈ）。

例３
平均分子量８０００ｇ／ｍｏｌを有するポリプロピレングリコール４００ｇ（５０.０ｍｍｏｌ）を装入し、真空中、１００℃で１時間脱水し、イソシアナトメチル−トリメトキシシラン１９.５ｇ（１１０ｍｍｏｌ）と混合し、ＩＲ−スペクトル中にイソシアネートのバンドが存在しなくなるまで６０分間撹拌する。８.５Ｐａｓの粘度を有する澄んで透明なポリマーが得られる。

そのように製造されたシラン末端ポリマーを約２５℃で、実験室用遊星型ミキサー中で、ビニルトリメトキシシラン１３.０ｇおよび沈降し乾燥した白亜（予め乾燥、水分含量＜５００ｐｐｍ）１９５ｇと混合し、流れない高粘性のペーストにする。このようにして得られたペーストは２時間を越える表皮形成時間（２３℃、５０％ｒｈ）を示す。更に３−（２−アミノエチル）−アミノプロピルトリメトキシシラン１３.０ｇを触媒として添加することにより、空中での表皮形成時間は約５分間未満を示す（２３℃、５０％ｒｈ）。

例４
例３により製造したポリマーをそれぞれ塩基性化合物（第１表参照）０.５％と混合し、２３℃、５０％ｒｈでの表皮形成時間を測定する。

例５
撹拌手段、冷却手段および加熱手段を備える２５０ｍｌ反応容器中に、平均分子量４２５ｇ／ｍｏｌのポリプロピレングリコール３０ｇ（７０.６ｍｍｏｌ）を装入し、１００℃に１時間加熱することにより膜ポンプ真空で脱水する。引き続き、約５０℃に冷却し、この温度で、窒素雰囲気下にトルエン−２,４−ジイソシアネート（ＴＤＩ）２４.６ｇ（１４１.２ｍｍｏｌ）を、その際この温度が８０℃を越えないように添加する。添加の終了後、８０℃で１５分間撹拌する。

約５０℃に冷却し、ビニルトリメトキシシラン５ｍｌを反応性希釈剤として添加する。２,２−ジモルホリノジエチルエーテル（Huntsman社のJeffcat^（Ｒ） DMDLS）０.１２ｇを酸捕獲剤として添加する。こうして、Ｎ−フェニルアミノメチル−トリメトキシシラン中に含有される酸性アニリン塩酸塩誘導体は中和される。その後、Ｎ−フェニルアミノメチル−トリメトキシシラン３２.１ｇ（１４１.２ｍｍｏｌ）（クロリド含量：約１００ｐｐｍ）を滴加し、引き続き８０℃で６０分間撹拌する。生じたプレポリマー混合物中にはＩＲ−スペクトル法でイソシアネート基がもはや検出されない。５０℃で、粘度約１５Ｐａｓを有し、問題なく注入可能な澄んで透明なプレポリマー混合物が得られる。

得られた混合物は表皮形成時間＞２時間（２３℃、５０％ｒｈ）を有し、比較的低反応性である。これは問題なく操作性であり、注ぎ移し可能で、かつ／またはその他の成分とコンパウンディング可能である。更に、密閉した容器は少なくとも６カ月間貯蔵安定である。

このプレポリマー混合物の活性化は、例えばアミノプロピルトリメトキシシラン０.５質量％または１,８−ジアザビシクロ［５.４.０］ウンデク−７−エン０.５質量％の添加により、所望の時点で可能である。この非常に有効な触媒を用いると、約１分間の表皮形成時間（２３℃、５０％ｒｈ）が達せられる。更に、低反応性のプレポリマー混合物の活性化のために立体的に強く障害を有するアミンを使用し、その都度所望される反応性を調節することができる。こうして、例えば、第二アミン、例えばシクロヘキシルアミノメチル−トリメトキシシランを用いて（添加：０.５質量％）、表皮形成時間約１０分間（２３℃、５０％ｒｈ）が達せられ、一方第三アミン、例えばジエチルアミノメチル−トリメトキシシラン（添加：１質量％）またはビス（２−ジメチルアミノエチル−）エーテル（添加：１質量％）を用いて、２０〜３０分間の表皮形成時間（２３℃、５０％ｒｈ）が達せられる。

比較例１
例５と同様に実施するが、２,２−ジモルホリノジエチルエーテルの添加を行わない。
その際、同様に５０℃で約１８Ｐａｓの粘度を有する澄んで透明なプレポリマー混合物が得られる。しかしながら、この表皮形成時間＜１分間（２３℃、５０％ｒｈ）を有するプレポリマー混合物は著しく反応性である。保護ガス下にのみ操作性であり、注ぎ移し可能で、かつ／またはその他の成分とコンパウンディング可能である。更に、気密の容器においてのみ貯蔵安定である。この容器の開封後は直ぐに表皮形成に導く。

触媒の添加により、もともと高反応性のプレポリマー混合物の反応性はそれ以上認識できるほど上昇しない。

Claims (9)

1. 次の成分１）及び２）：
   １）一般式（１）
   −Ａ−ＣＨ_２−ＳｉＲ^１ _ａ（ＯＲ^２）_３−ａ （１）
   ［式中、
   Ａは、−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−及び−ＮＨ−ＣＯ−ＮＨ−（イソシアナトシラン（Ｂ１）の使用の場合）、又は、−ＮＨ−ＣＯ−Ｎ（Ｒ^３）−（アミノシラン（Ａ１）の使用の場合）から選択された二価の結合基を表し、
   Ｒ^１は、非置換またはハロゲン置換された、炭素原子１〜１０個を有するアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基またはアリール基を表し、
   Ｒ^２は、炭素原子１〜６個を有するアルキル基または全体で炭素原子２〜１０個を有するω−オキサアルキル−アルキル基を表し、
   Ｒ^３は、Ｃ_６〜Ｃ_１８−アリール基を表し、
   ａは、０〜１の整数を表す］の末端基を有し、
   一般式（２）
   ＮＨ（Ｒ^３）−ＣＨ_２−ＳｉＲ^１ _ａ（ＯＲ^２）_３−ａ （２）
   ［式中、
   Ｒ^１、Ｒ^２およびａは、上記の意味を表し、かつ
   Ｒ^３は、Ｃ_６−〜Ｃ_１８−アリール基を表す］のアミノシラン（Ａ１）又は、
   一般式（５）
   ＯＣＮ−ＣＨ_２−ＳｉＲ^１ _ａ（ＯＲ^２）_３−ａ （５）
   ［式中、
   Ｒ^１、Ｒ^２およびａは、上記の意味を表す］のイソシアナトシラン（Ｂ１）を使用することにより得られるアルコキシシラン末端ポリマー（Ｐ）を含有するポリマー材料（Ｍ）、但し、（Ａ１）を使用する場合には、ポリマー材料（Ｍ）は、付加的に、立体障害を有する脂肪族アミンを０.００１〜３質量％の量で含有するとの条件付きである、
   その際
   ａ）このポリマー材料（Ｍ）が、２３℃で相対空中湿度５０％で、表皮形成時間＞４０分間を有し、かつ
   ｂ）触媒（Ｋ）を３質量％までの濃度で添加することにより、このポリマー材料（Ｍ）の表皮形成時間を＜２０分間に短縮することができる、及び
   ２）触媒（Ｋ）
   その際、触媒（Ｋ）が有機アミノ化合物である、
   を含有するコンパウンド。
2. ポリマー材料（Ｍ）が、立体障害を有さない塩基、立体障害を有さない酸および芳香族アミン塩酸塩から選択される活性化化合物（ＡＶ）を、ポリマー材料（Ｍ）の全質量に対して多くても１００ｐｐｍ含有する、請求項１記載のコンパウンド。
3. ポリマー材料（Ｍ）が、立体障害を有さない塩基、立体障害を有さない酸および芳香族アミン塩酸塩から選択される活性化化合物（ＡＶ）を含有しない、請求項１記載のコンパウンド。
4. 使用したアミノシラン（Ａ１）がクロリド含量＜２０ｐｐｍである、請求項１記載のコンパウンド。
5. 使用したアミノシラン（Ａ１）がアニリン塩酸塩誘導体を含有しない、請求項１記載のコンパウンド。
6. 立体障害を有する脂肪族アミンがＮ−アルキル化モルホリン誘導体である、請求項１記載のコンパウンド。
7. 触媒（Ｋ）が一般式（８）
   Ｒ^７Ｒ^８Ｎ−Ｒ^６−ＳｉＲ^１ _ａ（ＯＲ^２）_３−ａ （８）
   ［式中、
   Ｒ^６は、分枝または非分枝の、炭素原子１〜１０個を有する、二価の炭化水素基を表し、これは中断されていないか、または酸素またはＮ（Ｒ^３）−基により中断されていてよく、
   Ｒ^７およびＲ^８は、水素または炭素原子１〜２０個を有する分枝または非分枝のアルキル基を表し、このアルキル基は置換されていないか、またはハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基またはアルコキシ基により置換されており、
   Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３およびａは前記の意味を有する］の化合物である、請求項１から６までのいずれか１項記載のコンパウンド。
8. 触媒（Ｋ）をポリマー材料（Ｍ）に添加し、前記触媒（Ｋ）が有機アミノ化合物である、請求項１から７までのいずれか１項記載のポリマー材料（Ｍ）の表皮形成法。
9. 接着剤、シーリング剤、および目地シーリング材、取付フォーム、表面コーティングの分野並びに成形部材の製造のための、請求項１から７までのいずれか１項記載のコンパウンドの使用。