JP5289679B2 - 有機シランで修飾したポリシロキサン及び表面修飾のためのその使用 - Google Patents
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Description
ワニス、エマルジョン塗料、磁気テープ及びプラスチックのような有機媒質中における通常の親水性顔料や充填剤に良い相溶性を付与するために、有機ポリマー、ポリジメチルシロキサン及び有機シランで顔料、充填剤及びガラス繊維をコーティングすることが知られている。
R8はラジカル−(CH2)n−Si(R11)v(R12)3-v(式中、vは0、1又は2、nは2〜16、R11は炭素原子数1〜4の直鎖もしくは分岐のアルキルラジカル、及びR12はOR13、O−CO−R13及びハロゲンからなる群から選択されるラジカルである(式中、R13は芳香族ラジカル、又は炭素原子数1〜6の直鎖、分岐もしくは環状アルキルラジカルであり、かつ所望によりエーテル基及び/又はチオエーテル基を有する))であり、R9及びR10はそれぞれ独立して、R1,R2、R3、R4、R5、R6、R7又はR8の定義と同じである。
該一般式のラジカルR1、R2、R3,R4、R9及び/又はR10がそれぞれ独立して炭素原子数1〜4の直鎖のアルキルラジカルであれば特に有利である。
これらのラジカルの中で、メチル基及びエチル基が好ましく、特にメチル基が好ましい。
この基の大きさにもよるが、nは2〜16、好ましくは2〜12.さらに好ましくは2〜6、特に好ましくは2又は3の値である。
これらのラジカルは1回以上ハロゲン化されてもよい。これらはモノハロゲン化物が好ましく、特に末端の炭素原子に結合したハロゲンを有するモノハロゲン化物が特に好ましい。
アリル(クロロメチル)ジメチルシラン、アリル(クロロプロピル)ジクロロシラン、アリルジメチルクロロシラン、アリルメチルジクロロシラン、アリルトリクロロシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、10−ウンデセニルトリクロロシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、ビニルメチルジアセトキシシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリイソピロポキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン。
同様に、ヒドロシリル化反応を用いて、SiH含有ポリシロキサン、特に好ましくは、既にラジカルR1、R2、R3、R4、R5、R9及び/又はR10有する該SiH含有ポリシロキサンに該シラン基R8を導入することができる。この目的のためには、上述のビニルアルコキシシラン又はビニルアセトキシシランが適していて、好ましい。
しかしながら、最初にSiH含有ポリシロキサンのSiH基のほんの幾つかを反応させてR6、R7及び/又はR8ラジカルを生成し、その後の工程で残りのSiH基との反応を完結させてラジカルR6を生成する。特に、例えば、ラジカルR6のモル数と比べてラジカルR8のモル数を少なく導入する場合には、後者の方法を薦める。何故なら、それが最初のヒドロシリル化工程でラジカルR8を導入するための不飽和シランの反応であるからである。
無機の顔料及び充填剤として、例えば硫酸塩又は塩化物方法で製造される酸化チタンを挙げることができ、この酸化チタンはルチル型又はアナターゼ型であり、必要に応じて格子安定化したものである。さらに、酸化亜鉛、リトポン、酸化鉄顔料、ウルトラマリン顔料、クロム酸塩顔料、酸化クロム顔料、スピネル及びルチル混合相顔料のような酸化物混合相顔料、及び着色顔料、ならびに磁性顔料が例示できる。
適切な充填剤として、例えば、沈殿及び天然炭酸カルシウム、種々の製造法からのシリカ、Al(OH)3、Mg(OH)2、タルク、マイカ、珪灰石、ガラス繊維及び中空ガラスビーズがある。本発明のポリシロキサンでコーティングされた有機顔料としては、例えば、アゾ顔料;金属錯体顔料;アントラキノン顔料;ペリレンペリノン、キナクリドン、イソインドリン、ジオキサジン、チオインジゴ、ピロロピロール及びフタロシアニン顔料からなる群からの多環顔料;がある。
また、その量は処理する顔料及び充填剤の自由表面領域にもよる。例えば、相対的に粗い充填剤の場合には、0.1重量%で十分であるが、微細な有機顔料の場合にはその量は2〜5重量%である。好ましくは、顔料や充填剤に対して0.5〜2重量%使用する。
ポリエチレンに使用する場合には、R7基の使用は極少量とするかz=0とするかのいずれかが良い。
1.粘度測定
顔料や充填剤を塗料、インク及びプラスチックに入れると、処理装置(processor)は好ましいレオロジー的性質を期待する。特に、顔料や充填剤を高充填した場合でも所望の低い粘度である。
本発明による使用における該修飾剤の効果を試験するために、15mmビーズを入れた振動ミル(shaker mill)中で、該顔料及び充填剤を1時間処理する。そして、試験用有機ポリシロキサン0.2〜1重量%を入れる。続いて、これを、ミゼルディスク(Mizer Disc:直径4cm)を使用して、フタル酸ジ−2−エチルヘキシルエステル(DOP)又は液状パラフィン(30cp)中で、最初は2000rpm(速度4.25m/s)で1分間、次に4000rpm(速度8.5m/s)3分間分散する。
ドイツ工業規格DIN 53019に準拠し、コントラヴェス−レオマト(Contraves−Rheomat)を用いて、測定温度25℃、測定システムMS−DIN 125、回転速度5.15rpm及び制限振動数1Hzで、得られた分散物の粘度を決定する。
比較として、同じようにアルコキシで修飾していないポリシロキサンでこの顔料及び充填剤を処理し、次いで、液状パラフィン及びDOP中で分散挙動を観察する。
このように処理した顔料及び充填剤を、同様に溶媒で抽出し、乾燥後、これら抽出した顔料及び充填剤の分散挙動を再び観察する。
この目的のために、コーティングした顔料20gとn−ヘプタン150gとを40℃で30分に渡り、強烈に混合する。次いで、これを遠心分離して、上澄み液を捨てた。残りの抽出した顔料を室温で少なくとも24時間乾燥した。その結果、該顔料又は充填剤の表面に該有機シランで修飾したポリシロキサンがしっかりと結合していることが判明する。そして、その結果は、抽出していない該顔料及び充填剤に対するそれらと本質的に対応する。
これらの結果を表1及び2に示す。
ポリ塩化ビニル(PVC)への分散は散乱混和試験(scatter incorporation test)、及びポリエチレンへの分散はインフレーションフィルム試験(blown film test)と称す試験で、プラスチック中への分散を試験した。
この散乱混和試験において、白色顔料の試験のために、PVCコンパウンド(DIN 53 775による基本混合物A)50g及び灰墨(lamp black)0.05gをPEビーカー中ヘラ(スパチュラ)で丁寧に混ぜ、得られた混合物を165℃、摩擦1:1.2で2分間、混合用カレンダで広げ伸ばして黒色のシートとする。
顔料5gを計量し、0.5分間かけて散乱させる。カレンダーロールに付着した残存顔料は銅製ナイフで擦り取り、同様にしてシートに混入する。ついで、時間を記録し、約10×10cmの試料をPVCシートから取る。この試料を圧延(ローリング)の1、2、4、8及び16分毎に、定常的に手動で反転させる。
有色顔料を試験する場合の手法は同様であるが、使用する成分は、DIN 53 775の白色基本混合物及び有色顔料0.5gである。
[評価基準表]
ステージ1 非常に良い スペック無し
ステージ2 良い スペック2分まで
ステージ3 適度 スペック4分まで
ステージ4 悪い スペック8分まで
ステージ5 非常に悪い スペック16分まで
PEへの分散性を試験するために、上述のインフレーションフィルム試験と同じ方法で行う。0.4m2の広さのこのフィルムを使って顔料スペックを調べる。
スペックの数を基本に評価する。
非常に良い スペック数10未満
良い スペック数20まで
中程度 スペック数50まで
悪い スペック数50より多い
使用したコーティング剤は本発明に従い修飾した下記の有機ポリシロキサンである。
攪拌器、還流コンデンサ、温度計、滴下ロート及び不活性ガス供給ラインを装着した四つ口フラスコに、285g/モルのSi−H当量を有するポリジメチル−メチル−H−シロキサン200gを入れる。この四つ口フラスコを100ミリバールまで脱気し、ついで窒素を充満する。次いで、ジビニルテトラメチルジシロキサン白金錯体0.0108g(Pt含有量:25重量%)を加える。次に、この混合物を60℃に加熱する。60℃に達した後に、1−オクテン54.2g(0.48モル)及びビニルトリエトキシシラン6.6g(0.03モル)を素早くに滴下して最大反応温度を110℃にする。滴下による添加時間は約30分である。滴下による添加終了後、10分間反応させる。次に、1−オクテン38.7g(0.35モル)を滴下して反応温度を117〜120℃にする。滴下による添加終了後、この混合物を120℃で1時間攪拌する。続いて、残存の過剰1−オクテンを減圧下、130℃で蒸留により除去する。
実施例1と同じ方法で、第1ステージにて、65g/モルのSi−H当量を有するポリメチル−H−シロキサン1,104gをビニルトリクロロシラン51.6g(0.32モル)及び1−オクテン125.2g(1.12モル)と反応させた。加えた触媒はジビニルテトラメチルジシロキサン白金錯体0.012g(Pt含有量:25重量%)であった。第2ステージにて、1−オクテン53.7g(0.48モル)を用い反応を完結させた。
実施例1と同じ方法で、第1ステージにて、65g/モルのSi−H当量を有するポリメチル−H−シロキサン1,104gをビニルトリエトキシシラン74.2g(0.32モル)及び1−オクテン125.2g(1.12モル)と反応させた。加えた触媒はジビニルテトラメチルジシロキサン白金錯体0.013g(Pt含有量:25重量%)であった。第2ステージにて、1−オクテン53.7g(0.48モル)を用い反応を完結させた。
実施例1と同じ方法で、第1ステージにて、65g/モルのSi−H当量を有するポリメチル−H−シロキサン1,104gをビニルトリメトキシシラン47.3g(0.32モル)及び1−オクテン125.2g(1.12モル)と反応させた。加えた触媒はジビニルテトラメチルジシロキサン白金錯体0.012g(Pt含有量:25重量%)であった。第2ステージにて、1−オクテン53.7g(0.48モル)を用い反応を完結させた。
攪拌器、還流コンデンサ、温度計、滴下ロート及び不活性ガス供給ラインを装着した四つ口フラスコに、285g/モルのSi−H当量を有すポリジメチル−メチル−H−シロキサン480g及びビニルトリエトキシシラン31.52g(0.16モル)を入れる。この四つ口フラスコを100ミリバールまで脱気し、ついで窒素を充満させる。次に、この反応混合物を80℃に加熱し、80℃に達した後に、シュパイヤー(Speyer)触媒0.182g(Pt含有量:6重量%)を加える。発熱反応が治まった後に、1−ヘキサデセン396.48g(1.77モル)を滴下して反応温度を117〜120℃にする。滴下による添加終了後、この混合物を120℃で1時間攪拌する。
実施例6
攪拌器、還流コンデンサ、温度計、滴下ロート及び不活性ガス供給ラインを装着した四つ口フラスコに、65g/モルのSi−H当量を有するポリメチル−H−シロキサン65g、ビニルトリエトキシシラン14.8g(0.1モル)及びCH2=CH−CH2−(O−CO−[CH2]5)4−OCCH3を55.6g(0.1モル)を入れる。この四つ口フラスコを100ミリバールまで脱気し、ついで窒素を充満させる。次に、この反応混合物を80℃に加熱し、80℃に達した後に、シュパイヤー(Speyer)触媒0.1g(Pt含有量:6重量%)を加える。発熱反応が治まった後に、1−ヘキサデセン224g(1.0モル)を滴下して反応温度を110〜120℃にする。滴下による添加終了後、この混合物を120℃で1時間攪拌する。
攪拌器、還流コンデンサ、温度計、滴下ロート及び不活性ガス供給ラインを装着した四つ口フラスコに、65g/モルのSi−H当量を有するポリメチル−H−シロキサン65g、ビニルトリエトキシシラン22.2g(0.15モル)及びCH2=CH−CH2−(O−CH2−CH2)8−(OCO−[CH2]5)3O−OCCH3を234.6g(0.3モル)を入れる。この四つ口フラスコを100ミリバールまで脱気し、ついで窒素を充満させる。次に、この反応混合物を80℃に加熱し、80℃に達した後に、シュパイヤー(Speyer)触媒0.11g(Pt含有量:6重量%)を加える。発熱反応が治まった後に、1−テトラデセン176.4g(0.9モル)を滴下して反応温度を110〜120℃にする。滴下による添加終了後、この混合物を120℃で1時間攪拌する。
比較のために使用したシロキサンは特許文献3により公知のものである。
公知技術に対し、(1%添加剤でコーティングした)TiO2,Al(OH)3及びMg(OH)2の液状パラフィンへの分散(抽出試験を含む)
公知技術に対し、(1%添加剤でコーティングした)TiO2,Al(OH)3及びMg(OH)2のDOPへの分散(抽出試験を含む)
(1%添加剤でコーティングした)TiO2のポリ塩化ビニルへの分散性(散乱混和試験)
(1%添加剤でコーティングした)TiO2のPEへの分散性(散乱混和試験)
Claims (22)
- 下記式で表される有機シランで修飾したポリシロキサン:
R1,R2,R3、R4及びR5はそれぞれ独立して、飽和もしくは不飽和の炭素原子数1〜4の直鎖もしくは分岐のアルキルラジカル及び/又は炭素原子数6〜9のアリールラジカルであり、
R6は炭素原子数6〜22の直鎖又は分岐のアルキルラジカルであり、
R7はラジカル−(CH2)3−O−[CO−(CH2)n−O]m−Z又は−(CH2)2−O−(CH2)4−O−[CO−(CH2)n−O]m−Z(式中、n=4又は5、m=1〜20、及びZ=H、−CO−CH3又はCH3である)であり、R8はラジカル−(CH2)n−Si(R11)v(R12)3-v(式中、vは0、1又は2、nは2〜16、R11は炭素原子数1〜4の直鎖もしくは分岐のアルキルラジカル、及びR12はOR13、O−CO−R13及びハロゲンからなる群から選択されるラジカルである(式中、R13は芳香族ラジカル、又は炭素原子数1〜6の直鎖、分岐もしくは環状アルキルラジカルであり、かつ所望によりエーテル基及び/又はチオエーテル基を有する))であり、
R9及びR10はそれぞれ独立して、R1,R2、R3、R4、R5、R6、R7又はR8の定義と同じである。〕 - 請求項1の化学式において、x=0〜100であり、y=5〜50であり、z=1〜25であり、p=2〜4であり、x、y、z及びpの総和が20〜60である請求項1に記載の有機シランで修飾したポリシロキサン。
- 請求項1の化学式において、R1、R2、R3、R4、R9及びR10がそれぞれ独立して炭素原子数1〜4の直鎖アルキルラジカルである請求項1又は2に記載の有機シランで修飾したポリシロキサン。
- 請求項1の化学式において、R1、R2、R3、R4、R9及びR10がメチル基又はエチル基である請求項3に記載の有機シランで修飾したポリシロキサン。
- 請求項1の化学式において、R6がn−ヘキシル基、n−オクチル基又はn−デシル基である請求項1〜4のいずれかに記載の有機シランで修飾したポリシロキサン。
- 請求項1の化学式において、R7がラクトン化合物とエチレン性不飽和アルコールとの付加反応により導入されるものである請求項1〜5のいずれかに記載の有機シランで修飾したポリシロキサン。
- 請求項1の化学式において、R8が、少なくとも一つの加水分解性Si結合基R12を持ち、かつ末端オレフィン性結合を有する基を持つシランの付加反応により導入され得る請求項1〜6のいずれかに記載の有機シランで修飾したポリシロキサン。
- 末端オレフィン性結合を有する基がアリル基又はビニル基である請求項7に記載の有機シランで修飾したポリシロキサン。
- 請求項1の化学式において、R12がハロゲン、OR13及びO−CO−R13からなる群から選択される(式中、R13がフェニル基、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基又はtert−ブチル基であり、かつ所望によりR13はエーテル基及び/又はチオエーテル基を含む)請求項7又は8に記載の有機シランで修飾したポリシロキサン。
- ハロゲンが塩素、臭素又はヨウ素である請求項9に記載の有機シランで修飾したポリシロキサン。
- 有機シランで修飾したポリシロキサンの加水分解性基が完全に又は部分的に加水分解・脱水縮合した請求項7〜10のいずれかに記載の有機シランで修飾したポリシロキサン。
- 既にラジカルR1、R2、R3、R4、R9及び/又はR10を有しているSiH−含有ポリシロキサンに、ヒドロシリル化によりラジカルR6、R7及びR8を導入することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の有機シランで修飾したポリシロキサンの製造方法。
- 最初にSiH含有のポリシロキサンのSiH基が少なくとも部分的に反応してラジカルR6、R7及びR8を形成し、その後の工程で残りのSiH基が反応してラジカルR6を形成する請求項12に記載の製造方法。
- ラジカルR6の導入のために使用された化合物が過剰に使用され、蒸留により除去される請求項12又は13に記載の製造方法。
- 触媒の存在下に室温〜200℃の間の温度でヒドロシリル化を行う請求項12〜14のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の有機シランで修飾したポリシロキサン又は請求項12〜15のいずれかに記載の製造方法により得られた該有機シランで修飾したポリシロキサンの表面修飾のための使用。
- 表面修飾が移染に対して安定である請求項16に記載の使用。
- 表面修飾が該表面を有機もしくは無機の顔料及び/又は充填剤でコーティングすることを含む請求項16又は17に記載の使用。
- 表面修飾が、建物前面の保護及び建築上の保護における、建築の平らな表面をコーティングすることを含む請求項16又は17に記載の使用。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の有機シランで修飾したポリシロキサン又は請求項12〜15のいずれかに記載の製造方法により得られた該有機シランで修飾したポリシロキサンでコーティングした顔料。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の有機シランで修飾したポリシロキサン又は請求項12〜15のいずれかに記載の製造方法により得られた該有機シランで修飾したポリシロキサンでコーティングした充填剤。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の有機シランで修飾したポリシロキサン又は請求項12〜15のいずれかに記載の製造方法により得られた該有機シランで修飾したポリシロキサンでコーティングした建築の平らな表面。
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