JP6400198B2 - 新規のシリコーン組成物架橋用触媒 - Google Patents

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Description

本発明は、シリコーン組成物の架橋の分野に関するものであり、不飽和結合を少なくとも2個有する試薬とヒドロゲノシリル単位(≡SiH)を少なくとも2個有する有機ケイ素化合物とを、次式に相当する錯体である触媒Cの存在下で、接触させるものである。
[Co(L12
(ここで、
記号Coは酸化状態IIのコバルトを表し、
記号L1は同一であっても異なっていてもよく、β−ジカルボニラトアニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオンであるリガンドを表す。)
シリコーン組成物の架橋の分野においては、ヒドロシリル化(重付加とも称される)が主要な反応である。
ヒドロシリル化反応の際には、少なくとも1個の不飽和を含む化合物が、ケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも1個含む化合物と反応する。この反応は、例えばアルケンタイプの不飽和の場合には反応式(1):
Figure 0006400198
で表すことができ、そしてアルキンタイプの不飽和の場合には反応式(2):
Figure 0006400198
で表すことができる。
不飽和化合物のヒドロシリル化は、有機金属触媒を用いた触媒作用によって遂行される。この反応に適した従来の有機金属触媒は、白金触媒である。工業的な(特にアルケンの)ヒドロシリル化反応の多くは、一般式Pt2(ジビニルテトラメチルジシロキサン)3(Pt2(DVTMS)3と略記される)の白金Karstedt錯体で触媒される。
Figure 0006400198
2000年代初頭には、一般式:
Figure 0006400198
の白金−カルベン錯体の調製がより一層安定な触媒へのアクセスを可能にした(例えば国際公開WO01/42258号を参照されたい)。
しかしながら、白金有機金属触媒の使用は依然として問題がある。これは毒性がある上に高価な金属であり、見つけ出すのが難しくなってきており、その価格は大きく変動する。従って、工業的規模で用いるのは難しい。従って、収率や反応速度が低下することなく反応に必要な触媒の量を減少させることが望まれている。さらに、反応が進行する間中安定な触媒を得ることも望まれている。触媒反応の際に白金金属は沈殿してしまって、反応媒体中に不溶性のコロイドの形成をもたらすことがあることがわかっている。その際には触媒は低活性になる。さらに、これらのコロイドは反応媒体中に曇りを形成し、得られる生成物は変色してしまうので審美的に満足できないものとなる。
最後に、白金をベースとする錯体は室温において数分規模の素早い速度でヒドロシリル化反応を触媒する。組成物を硬化してしまう前に調製し、輸送し、使用するための時間を持つためには、ヒドロシリル化反応を一時的に抑止することがしばしば必要とされる。例えば、紙やポリマーの基材を非粘着性シリコーンコートで被覆することが望まれる場合には、シリコーン組成物は、基材上に付着させる前に室温において数時間液体のままでいなければならない浴が形成されるように配合される。ヒドロシリル化による硬化が起こることが望まれるのは、この付着の後だけである。ヒドロシリル化抑止用添加剤の導入は、活性化の前に必要なだけ長い間反応を効率よく防止することを可能にする。しかしながら、場合によっては多量の抑止剤を用いることが必要となり、これはヒドロシリル化触媒の強い抑止を引き起こす。結果として、活性化の後でさえ、組成物の硬化速度が低下する。このことは、特にコーティング速度を低下させて生産速度を低下させることを必要とするので、産業上の観点からの大きな欠点である。
従って、白金系触媒に対する代替品となる有機金属触媒を提供すること、上記の問題がもはやない(特に抑止剤を使用する必要がない)触媒によって架橋及び/又は硬化可能な新規の組成物を入手することが、有利であろう。
この目的は、特異的構造を有するコバルト(II)錯体である触媒によって達成される。これらの触媒は特に、保護的雰囲気下(例えばアルゴン下)で取り扱われることを必要としない。それらを用いた架橋反応は、開放空気中で、保護的雰囲気なしで、遂行することもできる。
かくして、第1の局面に従えば、本発明の主題は、以下のものを含む架橋性組成物Xにある。
・ケイ素原子に結合したC2〜C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個含む少なくとも1種のオルガノポリシロキサン化合物A、
・同一の又は異なるケイ素原子に結合した少なくとも2個の水素原子を1分子当たりに含む少なくとも1種のオルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物B、
・次式:
[Co(L12
(ここで、
記号Coは酸化状態IIのコバルトを表し、
記号L1は同一であっても異なっていてもよく、β−ジカルボニラトアニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオンであるリガンドを表す)
に相当する錯体である少なくとも1種の触媒C、
・随意としての1種以上の接着促進剤D、及び
・随意としての1種以上のフィラーE。
本発明に従う組成物Xは架橋性(架橋可能)であり、即ち本特許出願の目的のためには、化合物Aと化合物Bとが触媒Cの存在下で互いに反応すると、三次元網状構造が形成され、これが組成物の硬化をもたらす。かくして、架橋は組成物を構成する媒体中で漸進的な物理的変化を伴う。
第2の局面に従えば、本発明の主題はまた、シリコーン組成物を架橋させるための触媒として前記の触媒Cを使用することにもある。
第3の局面に従えば、本発明の主題はまた、前記の組成物Xを70〜200℃、好ましくは80〜150℃、より一層好ましくは80〜130℃の範囲の温度に加熱することから成ることを特徴とする、シリコーン組成物を架橋させるための方法、及びこうして得られる架橋したシリコーン材料Yにもある。
最後に、第4の局面に従えば、本発明の主題は、前記の架橋性組成物Xを70〜200℃、好ましくは80〜150℃、より一層好ましくは80〜130℃の範囲の温度に加熱することによって得られる架橋したシリコーン材料Yにある。
用語「架橋したシリコーン材料」とは、不飽和結合を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサン及びヒドロゲノシリル単位(≡SiH)を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンを含む組成物を架橋/硬化させることによって得られる任意のシリコーン系物質を意味する。架橋したシリコーン材料は、例えばエラストマー、ゲル又はフォームであることができる。
特に有利な態様に従えば、ケイ素原子に結合したC2〜C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個含むオルガノポリシロキサンAは、以下のものを含む:
(i)次式:
Figure 0006400198
(ここで、
aは1又は2であり、bは0、1又は2であり、a+bは1、2又は3であり;
記号Wは同一であっても異なっていてもよく、直鎖状又は分岐鎖状のC2〜C6アルケニル基を表し、
記号Zは同一であっても異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素系基、好ましくは1〜8個の炭素原子を有するアルキル基及び6〜12個の炭素原子を有するアリール基より成る群から選択される基、さらにより一層好ましくはメチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリル及びフェニル基より成る群から選択される基を表す)
を有する少なくとも2個の同一であっても異なっていてもよいシロキシル単位(A.1)、及び
(ii)随意としての、次式:
Figure 0006400198
(ここで、
aは0、1、2又は3であり、
記号Z1は同一であっても異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素系基、好ましくは1〜8個の炭素原子を有するアルキル基及び6〜12個の炭素原子を有するアリール基より成る群から選択される基、さらにより一層好ましくはメチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリル及びフェニル基より成る群から選択される基を表す)
を有する1個以上のシロキシル単位。
有利には、基Z及びZ1は、メチル及びフェニル基より成る群から選択され、Wは次のリスト:ビニル、プロペニル、3−ブテニル、5−ヘキセニル、9−デセニル、10−ウンデセニル、5,9−デカジエニル及び6,11−ドデカジエニル:から選択され、好ましくはWはビニルである。
これらのオルガノポリシロキサンは、線状、分岐状又は環状構造を有することができる。それらの重合度は、好ましくは2〜5000の範囲である。
線状ポリマーである場合、それらは、シロキシル単位W2SiO2/2、WZSiO2/2及びZ1 2SiO2/2より成る群から選択されるシロキシル単位「D」、並びにシロキシル単位W3SiO1/2、WZ2SiO1/2、W2ZSiO1/2及びZ1 3SiO1/2より成る群から選択されるシロキシル単位「M」から本質的に構成される。記号W、Z及びZ1は上記の通りである。
末端単位「M」の例としては、トリメチルシロキシ、ジメチルフェニルシロキシ、ジメチルビニルシロキシ、ジメチルヘキセニルシロキシ基を挙げることができる。
単位「D」の例としては、ジメチルシロキシ、メチルフェニルシロキシ、メチルビニルシロキシ、メチルブテニルシロキシ、メチルヘキセニルシロキシ、メチルデセニルシロキシ、メチルデカジエニルシロキシ基を挙げることができる。
前記オルガノポリシロキサンAは、25℃において約10〜100000mPa・s、一般的に25℃において約10〜70000mPa・sの動的粘度を有するオイル、又は25℃において約1000000mPa・s又はそれ以上の分子質量を有するガムであることができる。
本明細書において言うすべての粘度は、25℃における「ニュートン」動的粘度、即ち、ブルックフィールド粘度計を測定される粘度が速度勾配に依存しないものとなるのに充分低い剪断速度勾配で用いて周知の態様で測定した動的粘度に該当する。
環状オルガノポリシロキサンの場合、それらは次式:W2SiO2/2、Z2SiO2/2又はWZSiO2/2:を有するシロキシル単位「D」(これはジアルキルシロキシ、アルキルアリールシロキシ、アルキルビニルシロキシ又はアルキルシロキシタイプのものであることができる)から構成される。かかるシロキシル単位の例は、すでに上で挙げてある。前記環状オルガノポリシロキサンAは、25℃において約10〜5000mPa・sの粘度を有する。
好ましい実施形態に従えば、本発明に従う組成物Xは、ケイ素原子に結合したC2〜C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個含む第2のオルガノポリシロキサン化合物であってオルガノポリシロキサン化合物Aとは異なるものを含み、この第2のオルガノポリシロキサン化合物は好ましくはジビニルテトラメチルシロキサン(DVTMS)である。
好ましくは、オルガノポリシロキサン化合物Aは0.001〜30%の範囲、好ましくは0.01〜10%の範囲のSi−ビニル単位質量含有率を有する。
好ましい実施形態に従えば、オルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物Bは、同一の又は異なるケイ素原子に結合した少なくとも2個の水素原子を1分子当たりに含有するオルガノポリシロキサン、好ましくは同一の又は異なるケイ素原子に直接結合した少なくとも3個の水素原子を1分子当たりに含有するオルガノポリシロキサンである。
有利には、オルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物Bは、以下のものを含むオルガノポリシロキサンである:
(i)次式:
Figure 0006400198
(ここで、
dは1又は2であり、eは0、1又は2であり、d+eは1、2又は3であり、
記号Z3は同一であっても異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素系基、好ましくは1〜8個の炭素原子を有するアルキル基及び6〜12個の炭素原子を有するアリール基より成る群から選択される基、さらにより一層好ましくはメチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリル及びフェニル基より成る群から選択される基を表す)
を有する少なくとも2個のシロキシル単位、好ましくは少なくとも3個のシロキシル単位、及び
(ii)随意としての次式:
Figure 0006400198
(ここで、
cは0、1、2又は3であり、
記号Z2は同一であっても異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素系基、好ましくは1〜8個の炭素原子を有するアルキル基及び6〜12個の炭素原子を有するアリール基より成る群から選択される基、さらにより一層好ましくはメチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリル及びフェニル基より成る群から選択される基を表す)
を有する1種以上のシロキシル単位。
オルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物Bは、専ら式(B.1)のシロキシル単位から構成されていてもよく、式(B.2)の単位を含んでいてもよい。これは線状、分岐状又は環状構造を有することができる。重合度は、好ましくは2以上である。より一般的にはこれは5000未満である。
式(B.1)のシロキシル単位の例は、特に以下の単位である:H(CH32SiO1/2、HCH3SiO2/2及びH(C65)SiO2/2
線状ポリマーの場合、これらは特に以下のものから構成される:
・次式Z2 2SiO2/2又はZ3HSiO2/2を有する単位から選択されるシロキシル単位「D」、及び
・次式Z2 3SiO1/2又はZ3 2HSiO1/2を有する単位から選択されるシロキシル単位「M」。
これらの線状オルガノポリシロキサンは、25℃において約1〜100000mPa・s、一般的に25℃において約10〜5000mPa・sの動的粘度を有するオイル、又は25℃において約1000000mPa・s以上の分子質量を有するガムであることができる。
環状オルガノポリシロキサンの場合、これらは次式Z2 2SiO2/2及びZ3HSiO2/2を有するシロキシル単位「D」(これはジアルキルシロキシ又はアルキルアリールシロキシタイプのものであることができる)から又は専ら単位Z3HSiO2/2から構成される。これらはその場合に約1〜5000mPa・sの粘度を有する。
線状オルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物Bの例には、ヒドロゲノジメチルシリル末端基を有するジメチルポリシロキサン、トリメチルシリル末端基を有するジメチルヒドロゲノメチルポリシロキサン、ヒドロゲノジメチルシリル末端基を有するジメチルヒドロゲノメチルポリシロキサン、トリメチルシリル末端基を有するヒドロゲノメチルポリシロキサン、及び環状ヒドロゲノメチルポリシロキサンがある。
オルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物Bとしては、一般式(B.3)に相当するオリゴマー及びポリマーが特に好ましい。
Figure 0006400198
[ここで、
x及びyは0〜200の範囲の整数であり、
記号R1は同一であっても異なっていてもよく、互いに独立して、
・1〜8個の炭素原子を有し且つ随意に1個以上のハロゲン(好ましくはフッ素)で置換された直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基(好ましくはメチル、エチル、プロピル、オクチル及び3,3,3−トリフルオロプロピル)、
・5〜8個の環炭素原子を有するシクロアルキル基、
・6〜12個の炭素原子を有するアリール基、又は
・5〜14個の炭素原子を有するアルキル部分及び6〜12個の炭素原子を有するアリール部分を有するアラルキル基
を表す。]
オルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物Bとしては、次の化合物が本発明にとって特に好適である。
Figure 0006400198
(ここで、a、b、c、d及びeは以下のように定義される:
・式S1のポリマーにおいては、0≦a≦150、好ましくは0≦a≦100、より特定的には0≦a≦20、且つ1≦b≦90、好ましくは10≦b≦80、より特定的には30≦b≦70、
・式S2のポリマーにおいては、0≦c≦15、
・式S3のポリマーにおいては、5≦d≦200、好ましくは20≦d≦100、且つ2≦e≦90、好ましくは10≦e≦70。)
特に、本発明において用いるのに適したオルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物Bは、式S1においてaが0である化合物である。
好ましくは、オルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物Bは、0.2〜91%の範囲、好ましくは0.2〜50%の範囲のSiH単位質量含有率を有する。
本発明の範疇において、オルガノポリシロキサンA及びオルガノヒドロゲノポリシロキサンBの割合は、オルガノヒドロゲノポリシロキサンB中のケイ素に結合した水素原子(Si−H)対オルガノポリシロキサンA中のケイ素に結合したアルケニル基(Si−CH=CH2)のモル比が0.2〜20の範囲、好ましくは0.5〜15の範囲、より一層好ましくは0.5〜10の範囲、さらにより一層好ましくは0.5〜5の範囲となるようなものとする。
本発明に従う組成物は、次式に相当する錯体である少なくとも1種の触媒Cを使用する。
[Co(L12
(ここで、
記号Coは酸化状態IIのコバルトを表し、
記号L1は同一であっても異なっていてもよく、β−ジカルボニラトアニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオンであるリガンドを表す。)
本発明の創意に富んだ性状の少なくとも一部は、触媒Cの構造の賢明且つ有利な選択によるものである。
本発明の別の好ましい実施形態に従えば、リガンドL1は、式(1):
1COCHR2COR3 (1)
[ここで、
1及びR3は同一であっても異なっていてもよく、直鎖状、環状若しくは分岐鎖状のC1〜C30炭化水素系基、6〜12個の炭素原子を有するアリール又は基−OR4(ここで、R4は直鎖状、環状又は分岐鎖状のC1〜C30炭化水素系基を表す)を表し、
2は水素原子又は炭化水素系基、好ましくは1〜4個の炭素原子を有するアルキル基であり、
1とR2とが一緒になってC5〜C6環を形成してもよく、
2とR4とが一緒になってC5〜C6環を形成してもよい]
の化合物から誘導されるアニオンである。
有利には、式(1)の化合物は、β−ジケトン類:2,4−ペンタンジオン(acac);2,4−ヘキサンジオン;2,4−ヘプタンジオン;3,5−ヘプタンジオン;3−エチル−2,4−ペンタンジオン;5−メチル−2,4−ヘキサンジオン;2,4−オクタンジオン;3,5−オクタンジオン;5,5−ジメチル−2,4−ヘキサンジオン;6−メチル−2,4−ヘプタンジオン;2,2−ジメチル−3,5−ノナンジオン;2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオン;2−アセチルシクロヘキサノン(Cy−acac);2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン(TMHD);1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロ−2,4−ペンタンジオン(F−acac);ベンゾイルアセトン;ジベンゾイルメタン;3−メチル−2,4−ペンタジオン;3−アセチル−2−ペンタノン;3−アセチル−2−ヘキサノン;3−アセチル−2−ヘプタノン;3−アセチル−5−メチル−2−ヘキサノン;ベンゾイルステアロイルメタン;ベンゾイルパルミトイルメタン;オクタノイルベンゾイルメタン;4−t−ブチル−4’−メトキシジベンゾイルメタン;4,4’−ジメトキシジベンゾイルメタン及び4,4’−ジ−t−ブチルジベンゾイルメタンよりなる群から選択され、好ましくはβ−ジケトン類の2,4−ペンタンジオン(acac)及び2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン(TMHD)から選択される。
本発明の別の好ましい実施形態に従えば、β−ジカルボニラトリガンドL1は、次の化合物:アセチル酢酸のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチル、t−ブチル、イソペンチル、n−ヘキシル、n−オクチル、1−メチルヘプチル、n−ノニル、n−デシル及びn−ドデシルエステル:から誘導されるアニオンより成る群から選択されるβ−ケトエステラートアニオン又は仏国特許第1435882A号に記載されたものから選択される。
特に好ましい実施形態に従えば、触媒Cは、錯体[Co(acac)2]、[Co(TMHD)2][Co(ケトエステル)2]及び[Co(Rhodiastab 50)2]から選択される。上記の式中、「acac」は化合物2,4−ペンタンジオンから誘導されるアニオンを意味し、「TMHD」は化合物2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオンから誘導されるアニオンを意味し、「ケトエステル」はアセチル酢酸のメチルエステルから誘導されるアニオンを意味し、「Rhodiastab 50」は化合物ベンゾイルステアロイルメタンから誘導されるアニオンと化合物ベンゾイルパルミトイルメタンから誘導されるアニオンとの混合物を意味するものとする。
触媒Cは特に、本発明に従う組成物X中に、オルガノポリシロキサン化合物A中のケイ素原子に結合したC2〜C6アルケニル基のモル数に対してコバルト0.001〜10モル%の範囲の含有率で存在させることができ、好ましくは0.01〜7%、より一層好ましくは0.1〜5%の範囲の含有率で存在させることができる。
本発明に従う組成物Xは、好ましくは、白金、パラジウム、ルテニウム又はロジウム系触媒フリーである。触媒C以外の触媒が「フリー」とは、本発明に従う組成物Xが触媒C以外の触媒を組成物の総重量に対して0.1重量%未満、好ましくは0.01重量%未満、より一層好ましくは0.001重量%未満しか含まないことを意味する。
組成物Xは、有利には、少なくとも1種の接着促進剤Dを含むことができる。
限定ではないが、接着促進剤Dは、以下のものを含むと考えることができる。
(D.1)1分子当たり少なくとも1個のC2〜C6アルケニル基を含む少なくとも1種のアルコキシル化オルガノシラン、又は
(D.2)少なくとも1個のエポキシ基を含む少なくとも1種の有機ケイ素化合物、又は
(D.3)少なくとも1種の金属Mのキレート及び/又は一般式:M(OJ)nの金属アルコキシド(ここで、nはMの原子価であり、Jは直鎖状又は分岐鎖状C1〜C8アルキルであり、MはTi、Zr、Ge、Li、Mn、Fe、Al及びMg又はそれらの混合物より成る群から選択される)。
本発明の好ましい実施形態に従えば、接着促進剤Dのアルコキシル化オルガノシラン(D.1)は、下記の一般式を有する物質から選択される。
Figure 0006400198
[式中、
1、R2及びR3は水素化された基又は同一の若しくは異なる炭化水素系基であって、水素原子、直鎖状若しくは分岐鎖状C1〜C4アルキル又はフェニル(随意に1個以上のC1〜C3アルキルで置換されたもの)を表し、
Uは直鎖状又は分岐鎖状C1〜C4アルキレンであり、
Wは原子価結合であり、
4及びR5は同一の若しくは異なる基であって、直鎖状又は分岐鎖状C1〜C4アルキルを表し、
x’は0又は1であり、
xは0〜2である。]
限定ではないが、ビニリデントリメトキシシランが特に好適な化合物(D.1)であると考えられる。
有機ケイ素化合物(D.2)は、本発明に従えば、以下のa)及びb)から選択することが考えられる。
a)次の一般式:
Figure 0006400198
[式中、
6は直鎖状又は分岐鎖状C1〜C4アルキル基であり、
7は直鎖状又は分岐鎖状アルキル基であり、
yは0、1又は3であり、
Xは次式:
Figure 0006400198
(ここで、
E及びDは同一の又は異なる基であって、直鎖状又は分岐鎖状C1〜C4アルキルから選択され、
zは0又は1であり、
8、R9、R10は同一の又は異なる基であって、水素原子又は直鎖状若しくは分岐鎖状C1〜C4アルキルを表し、
また、R8及びR9又はR10がエポキシを有する2個の炭素と一緒になって五員〜七員アルキル環を構成することもできる)
で定義される]
に相当する物質(D.2a)、又は
b)以下のもの:
(i)次式:
Figure 0006400198
[式中、
Xは式(D.2a)について上で定義した通りの基であり、
Gは触媒の活性に対して好ましくない作用がない一価炭化水素系基であって、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基(随意に1個以上のハロゲン原子で置換されたもの)及び6〜12個の炭素原子を有するアリール基から選択され、
pは1又は2であり、
qは0、1又は2であり、
p+qは1、2又は3である]
を有する少なくとも1種のシロキシル単位、及び
(ii)随意としての、次式:
Figure 0006400198
(式中、Gは上記と同じ意味を持ち、
rは0、1、2又は3である)
を有する少なくとも1種のシロキシル単位
を含むエポキシ官能性ポリジオルガノシロキサンから成る物質(D.2b)。
接着促進剤Dの最後の化合物(D.3)に関しては、好ましい物質は、(D.3)のキレート及び/又はアルコキシドの金属MがTi、Zr、Ge、Li又はMnから選択されるものである。より特定的にはチタンが好ましいということが指摘されるべきだ。これを例えばブトキシタイプのアルコキシ基と組み合わせてもよい。
接着促進剤Dは、
・(D.1)単独、
・(D.2)単独、
・(D.1)+(D.2)
から成ることができ、
また、2つの好ましい態様に従えば、
・(D.1)+(D.3)、
・(D.2)+(D.3)
から成ることができ、
最後に、最も好ましい態様に従えば、
(D.1)+(D.2)+(D.3)
から成ることができる。
本発明に従えば、接着促進剤を構成するための有利な組合せは、以下のものである:
・ビニルトリメトキシシラン(VTMO)、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GLYMO)及びチタン酸ブチル。
量的関係においては、(D.1)、(D.2)及び(D.3)の間の重量割合は、これら3種の合計に対する重量百分率で表して、以下の通りとすることができる。
・(D.1)≧10、好ましくは15〜70の範囲、さらにより一層好ましくは25〜65の範囲、
・(D.2)≦90、好ましくは70〜15の範囲、さらにより一層好ましくは65〜25の範囲、
・(D.3)≧1、好ましくは5〜25の範囲、さらにより一層好ましくは8〜18の範囲
[(D.1)、(D.2)及び(D.3)のこれらの割合の合計は100%とする]。
より一層良好な接着特性のためには、(D.2):(D.1)の重量比を2:1〜0.5:1の範囲とするのが好ましく、1:1の比が特に好ましい。
有利には、接着促進剤Dは、組成物Xの全成分の総重量に対して0.1〜10重量%の割合、好ましくは0.5〜5重量%の割合、より一層好ましくは1〜3重量%の割合で存在させる。
特定的実施形態に従えば、本発明に従う組成物Xは、少なくとも1種のフィラーEをもまた含む。
本発明に従う組成物中に随意に含有されるフィラーEは、好ましくは無機物である。これらは特にケイ質のものであることができる。ケイ質材料である場合、それらは補強用又は半補強用フィラーとしての働きをすることができる。補強用ケイ質フィラーは、コロイドシリカ、ヒュームド及び沈降シリカ粉体、又はそれらの混合物から選択される。これらの粉体は、一般的に0.1μm未満の平均粒子寸法及び30m2/g超、好ましくは30〜350m2/gの範囲のBET比表面積を有する。また、ケイ藻土や石英粉末のような半補強用ケイ質フィラーを用いることもできる。非ケイ質無機材料に関しては、これらは半補強用又は増量用無機フィラーとして含ませることができる。単独で又は混合物として用いることができるこれらの非ケイ質フィラーの例には、カーボンブラック、二酸化チタン、酸化アルミニウム、水和アルミナ、膨張バーミキュライト、非膨張バーミキュライト、炭酸カルシウム(随意に脂肪酸で表面処理されたもの)、酸化亜鉛、マイカ、タルク、酸化鉄、硫酸バリウム及び消石灰がある。これらのフィラーは、一般的に0.001〜300μmの範囲の粒子寸法及び100m2/g未満のBET表面積を有する。実施に当たっては、用いられるフィラーは石英とシリカとの混合物であるが、これに限定されるわけではない。フィラーは、任意の好適な物質で処理されたものであることができる。重量に関しては、組成物の全成分に対して1〜50重量%の範囲、好ましくは1〜40重量%の範囲の量のフィラーを用いるのが好ましい。
本発明に従う組成物Xはまた、1種以上の慣用の機能性添加剤を含むこともできる。慣用の機能性添加剤の類としては、以下のものを挙げることができる。
・シリコーン樹脂、
・接着性調整剤、
・粘稠度強化用添加剤、
・顔料、及び
・耐熱、耐油又は耐火用添加剤、例えば金属酸化物。
シリコーン樹脂は、よく知られていて商品として入手可能な分岐状オルガノポリシロキサンオリゴマー又はポリマーである。これらはそれらの構造中に式R3SiO1/2(M単位)、R2SiO22(D単位)、RSiO3/2(T単位)及びSiO4/2(Q単位)のものから選択される少なくとも2個の異なる単位を有し、これらの単位の内の少なくとも1個はT又はQ単位である。
基Rは同一であっても異なっていてもよく、直鎖状若しくは分岐鎖状C1〜C6アルキル、ヒドロキシル、フェニル又は3,3,3−トリフルオロプロピル基から選択される。アルキル基の例としては、メチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル及びn−ヘキシル基を挙げることができる。
分岐状オルガノポリシロキサンオリゴマー又はポリマーの例としては、MQ樹脂、MDQ樹脂、TD樹脂及びMDT樹脂(M、D及び/又はT単位がヒドロキシル官能基を有することができる)を挙げることができる。使用するのに特に好適な樹脂の例としては、ヒドロキシル化MDQ樹脂であってヒドロキシル基の重量含有率が0.2〜10重量%の範囲であるものを挙げることができる。
本発明に従う組成物Xは特に次のようにして得ることができる。まず最初に触媒Cを反応媒体中に導入し、次いで撹拌しながらオルガノポリシロキサンAを加える。最後にオルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物Bを導入し、混合物の温度を架橋温度に達するまで上昇させる。混合物の粘度が上昇したせいで撹拌が停止するまで、混合物を架橋温度に保つ。
本発明の主題はまた、上で定義した組成物Xを70〜200℃、好ましくは80〜150℃、より一層好ましくは80〜130℃の範囲の温度に加熱することから成る、シリコーン組成物を架橋させるための方法にもある。
本発明の主題はまた、
・ケイ素原子に結合したC2〜C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個含む少なくとも1種のオルガノポリシロキサン化合物A、
・同一の又は異なるケイ素原子に結合した少なくとも2個の水素原子を1分子当たりに含む少なくとも1種のオルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物B、
・次式:
[Co(L12
(ここで、
記号Coは酸化状態IIのコバルトを表し、
記号L1は同一であっても異なっていてもよく、β−ジカルボニラトアニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオンであるリガンドを表す)
に相当する錯体である少なくとも1種の触媒C、
・随意としての1種以上の接着促進剤D、及び
・随意としての1種以上のフィラーE
を含む架橋性組成物Xを70〜200℃、好ましくは80〜150℃、より一層好ましくは80〜130℃の範囲の温度に加熱することによって得られる架橋したシリコーン材料Yにもある。
本発明に従う組成物は、空気感受性ではないという利点を有し、従って不活性ではない雰囲気下(特に空気中)で使用して特に架橋させることができる。
以下、非限定的実施例で本発明をさらに詳細に説明する。
例1:dvtmsとMD’50Mとを架橋させるためのコバルト系触媒
I)成分
1)オルガノポリシロキサンA:ジビニルテトラメチルシロキサン(dvtms)(オイル100g当たりケイ素結合ビニル基1.073モル)
2)式MD’50MのオルガノヒドロゲノポリシロキサンB:(オイル100g当たりのケイ素結合水素原子1.58モル)(ここで、Mは(CH3)3SiO1/2であり;D’は(CH3)HSiO2/2である)
3)触媒(A)、(B)、(C)、(D)、(E)及び(F):
Figure 0006400198
(A)=[Co(TMHD)2](R=t−ブチルの時)
(B)=[Co(acac)2](R=メチルの時)
Figure 0006400198
(C)=[Co(TMHD)3](R=t−ブチルの時)
(D)=[Co(acac)3](R=メチルの時)
Figure 0006400198
(E)=[Co(ケトエステル)2](R1=メチル且つR2=メトキシの時)
(F)=[Co(Rhodiastab50)2](R1=フェニル且つR2=C1735又はC1531の時)
触媒(A)、(B)、(C)及び(D)は、例えば化合物[Co(acac)2]については99%純度でSigma-Aldrichとして、化合物[Co(TMHD)2]については98%超でStremとして、商品として入手できる。
触媒(E)は、当業者によく知られた合成によって得られる。
Figure 0006400198
1がメチルであり且つR2がメトキシであるケトエステル化合物(供給元:Sigma-Aldrich)は、第1段階において1当量のBu−Li(供給元:Sigma-Aldrich)を用いて低温(−78℃)において脱プロトンされる。得られた塩をジエチルエーテルから再結晶する。得られる脱プロトンされたリガンド(リチウム塩)を、室温においてTHF中に溶解させた塩化コバルト(CoCl2)に加える(12時間)。デカンテーションし、濾過し、濃縮した後に、錯体をTHFから再結晶する。
錯体[Co(ケトエステル)2]は、濃紫色の固体の形にある。
触媒(F)もまた、当業者によく知られた合成によって得られる。
Figure 0006400198
1がフェニルであり且つR2がC1735又はC1531であるジケトン化合物(供給元:Solvay)は、第1段階において1当量のBu−Li(供給元:Sigma-Aldrich)を用いて低温(−78℃)において脱プロトンされる。得られた塩をジエチルエーテルから再結晶する。得られる脱プロトンされたリガンド(リチウム塩)を、室温においてTHF中に溶解させた塩化コバルト(CoCl2)に加える(12時間)。得られる錯体は、濃青色で粘性がある。再結晶工程によって、固体を得ることができる。
II)配合物及び結果:
試験される各配合物について、触媒を計量して室温においてガラスフラスコ中に導入する。次いでジビニルテトラメチルシロキサン(dvtms)1.87gを導入し、次いでオイルMD’50M1.27gを導入する。所望の反応温度に加熱される油浴中でフラスコを撹拌する。比Rは、オルガノヒドロゲノポリシロキサン(MD’50M)中のケイ素に結合した水素原子(Si−H)対オルガノポリシロキサン(dvtms)中のケイ素に結合したアルケニル基(この場合はビニル)(Si−CH=CH2)のモル比に相当する。架橋の開始を測定する。架橋の開始とは、媒体中の粘度が上昇したことによって撹拌が停止した時と定義する。
Figure 0006400198
(1)dvtms中のケイ素結合ビニル基(Si−CH=CH2)のモル数に対するコバルトのモル%として表される
結果は、触媒がCo(III)錯体である比較例の配合物1及び2は架橋しないのに対して、触媒が2個のβ−ジカルボニルリガンドを有するCo(II)錯体である本発明に従う配合物3及び4は15分で架橋することを示している。
本発明に従うコバルト触媒をさらに次の様々な操作条件下で試験した。
Figure 0006400198
(1)dvtms中のケイ素結合ビニル基(Si−CH=CH2)のモル数に対するコバルトのモル%として表される
本発明に従う配合物5は、110℃において実施した配合物3について観察されるものよりは架橋が遅いが、90℃から架橋が得られることを示している。
本発明に従う配合物6、7、8及び10は、触媒0.125モル%から架橋が得られることを示しており、このことは架橋材料の変色を防止又は抑制することを可能にする。
さらに、温度を上昇させると架橋時間を有意に短縮することが可能であることが注目される(配合物6、7)。
例2:Mvi70viとMD’50Mとの架橋のためのコバルト系触媒
I)成分
1)式Mvi70viのオルガノポリシロキサンA(オイル100g当たりケイ素結合ビニル基0.038モル)(ここで、Viはビニルであり;Mviは(CH3)2ViSiO1/2であり;Dは(CH3)2SiO2/2である)
2)式MD’50MのオルガノヒドロゲノポリシロキサンB(オイル100g当たりケイ素に結合した水素原子1.58モル)(ここで、Mは(CH3)3SiO1/2であり;D’は(CH3)HSiO2/2である)
3)例1に記載した通りの触媒(A)、(B)、(C)、(D)、(E)及び(F)
II)配合物及び結果:
試験される各配合物について、触媒を計量して室温においてガラスフラスコ中に導入する。次いでオイルMvi70viを導入し、次いでオイルMD’50Mを導入する。オルガノヒドロゲノポリシロキサン(MD’50M)中のケイ素に結合した水素原子(Si−H)対オルガノポリシロキサン(Mvi70vi)中のケイ素に結合したアルケニル基(この場合はビニル)(Si−CH=CH2)のモル比に相当する比R1:1のために、オイルMvi70vi4.39gを導入し、次いでオイルMD’50M0.105gを導入する。オイルMvi70vi及びオイルMD’50Mの含有率は、望まれる比Rに応じて調節される。所望の反応温度に加熱される油浴中でフラスコを撹拌する。架橋の開始を測定する。
本発明に従うコバルト触媒を、下記の様々な操作条件下で試験した。
・用いた触媒に応じた架橋時間の研究
Figure 0006400198
(1)オルガノポリシロキサン(Mvi70vi)中のケイ素結合ビニル基(Si−CH=CH2)のモル数に対するコバルトのモル%として表される
・触媒濃度の影響の研究
Figure 0006400198
(2)オルガノポリシロキサン(Mvi70vi)中のケイ素結合ビニル基(Si−CH=CH2)のモル数に対するコバルトのモル%として表される
本発明に従う配合物14及び15は、触媒濃度を高くすると架橋時間を有意に短縮することが可能であることを示している。
Figure 0006400198
(1)オルガノポリシロキサン(Mvi70vi)中のケイ素結合ビニル基(Si−CH−CH2)のモル数に対するコバルトのモル%で表される
本発明に従う配合物16〜21は、触媒濃度を高くすると架橋時間を有意に短縮することが可能であることを示している。配合物16はさらに、非常に低い触媒含有率でも架橋が観察できることを示しており、このことは架橋材料の変色を防止又は抑制することを可能にする。
・比Rの影響の研究
Figure 0006400198
(1)オルガノポリシロキサン(Mvi70vi)中のケイ素結合ビニル基(Si−CH=CH2)のモル数に対するコバルトのモル%として表される
Figure 0006400198
(1)オルガノポリシロキサン(Mvi70vi)中のケイ素結合ビニル基(Si−CH=CH2)のモル数に対するコバルトのモル%として表される
架橋は不活性ではない雰囲気下で行われた。配合物22〜25は、比Rを増大させると架橋時間を有意に短縮することが可能であることを示している。
・温度の影響の研究
Figure 0006400198
(1)オルガノポリシロキサン(Mvi70vi)中のケイ素結合ビニル基(Si−CH−CH2)のモル数に対するコバルトのモル%で表される
本発明に従う配合物26〜28は、温度を上昇させると架橋時間を有意に短縮することが可能であることを示している。
・dvtmsを加える影響の研究
表9に示した試験は、反応媒体に数モル当量のdvtmsを加える影響を示している。これらの試験では、触媒の後であってオイルMvi70vi及びMD’50Mの前にdvtmsを加えた。
Figure 0006400198
(1)オルガノポリシロキサン(Mvi70vi)中のケイ素結合ビニル基(Si−CH=CH2)のモル数に対するコバルトのモル%として表される
(2)コバルトに対するモル当量で表される
架橋は不活性ではない雰囲気下で行われた。
表9の結果は、dvtmsを加えると架橋時間を有意に短縮することが可能であることを示している。

Claims (15)

  1. ケイ素原子に結合したC2〜C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個含む少なくとも1種のオルガノポリシロキサン化合物A、
    同一の又は異なるケイ素原子に結合した少なくとも2個の水素原子を1分子当たりに含む少なくとも1種のオルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物B、
    次式に相当する錯体である少なくとも1種の触媒C:
    [Co(L12
    (ここで、
    記号Coは酸化状態IIのコバルトを表し、
    記号L1は同一であっても異なっていてもよく、β−ジカルボニラトアニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオンであるリガンドを表す)、
    ・随意としての1種以上の接着促進剤D、及び
    ・随意としての1種以上のフィラーE
    を含む架橋性組成物X。
  2. 前記触媒Cがオルガノポリシロキサン化合物A中のケイ素原子に結合したC2〜C6アルケニル基のモル数に対してコバルト0.001〜10モル%の範囲の含有率で存在することを特徴とする、請求項1に記載の組成物X。
  3. 白金、パラジウム、ルテニウム又はロジウム系触媒フリーであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の組成物X。
  4. リガンドL1が式(1):
    1COCHR2COR3 (1)
    [ここで、
    1及びR3は同一であっても異なっていてもよく、直鎖状、環状若しくは分岐鎖状のC1〜C30炭化水素基、6〜12個の炭素原子を有するアリール又は基−OR4(ここで、R4は直鎖状、環状又は分岐鎖状のC1〜C30炭化水素基を表す)を表し、
    2は水素原子又は炭化水素基であり、
    1とR2とが一緒になってC5〜C6環を形成してもよく、
    2とR4とが一緒になってC5〜C6環を形成してもよい]
    の化合物から誘導されるアニオンであることを特徴とする、請求項1に記載の組成物X。
  5. 式(1)の化合物が、次のβ−ジケトン類:2,4−ペンタンジオン(acac);2,4−ヘキサンジオン;2,4−ヘプタンジオン;3,5−ヘプタンジオン;3−エチル−2,4−ペンタンジオン;5−メチル−2,4−ヘキサンジオン;2,4−オクタンジオン;3,5−オクタンジオン;5,5−ジメチル−2,4−ヘキサンジオン;6−メチル−2,4−ヘプタンジオン;2,2−ジメチル−3,5−ノナンジオン;2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオン;2−アセチルシクロヘキサノン(Cy−acac);2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン(TMHD);1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロ−2,4−ペンタンジオン(F−acac);ベンゾイルアセトン;ジベンゾイルメタン;3−メチル−2,4−ペンタジオン;3−アセチル−2−ペンタノン;3−アセチル−2−ヘキサノン;3−アセチル−2−ヘプタノン;3−アセチル−5−メチル−2−ヘキサノン;ベンゾイルステアロイルメタン;ベンゾイルパルミトイルメタン;オクタノイルベンゾイルメタン;4−t−ブチル−4’−メトキシジベンゾイルメタン;4,4’−ジメトキシジベンゾイルメタン及び4,4’−ジ−t−ブチルジベンゾイルメタンより成る群から選択される、請求項4に記載の組成物X。
  6. 前記触媒Cが錯体[Co(acac)2]、[Co(TMHD)2]、[Co(ケトエステル)2]及び[Co(Rhodiastab 50)2
    (ここで、「acac」は化合物2,4−ペンタンジオンから誘導されるアニオンを意味し、「TMHD」は化合物2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオンから誘導されるアニオンを意味し、「ケトエステル」はアセチル酢酸のメチルエステルから誘導されるアニオンを意味し、「Rhodiastab 50」は化合物ベンゾイルステアロイルメタンから誘導されるアニオンと化合物ベンゾイルパルミトイルメタンから誘導されるアニオンとの混合物を意味する)
    から選択される、請求項1〜5のいずれかに記載の組成物X。
  7. 前記オルガノポリシロキサンAが
    (i)次式:
    Figure 0006400198
    (ここで、
    aは1又は2であり、bは0、1又は2であり、a+bは1、2又は3であり;
    記号Wは同一であっても異なっていてもよく、直鎖状又は分岐鎖状のC2〜C6アルケニル基を表し、
    記号Zは同一であっても異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表す)
    を有する少なくとも2個の同一であっても異なっていてもよいシロキシル単位(A.1)、及び
    (ii)随意としての、次式:
    Figure 0006400198
    (ここで、
    aは0、1、2又は3であり、
    記号Z1は同一であっても異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表す)
    を有する1個以上のシロキシル単位
    を含むことを特徴とする、請求項6に記載の組成物X。
  8. 前記オルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物Bが同一の又は異なるケイ素原子に直接結合した少なくとも3個の水素原子を1分子当たりに含む、請求項1〜7のいずれかに記載の組成物X。
  9. 前記オルガノヒドロゲノポリシロキサン化合物Bが
    (i)次式:
    Figure 0006400198
    (ここで、
    dは1又は2であり、eは0、1又は2であり、d+eは1、2又は3であり、
    記号Z3は同一であっても異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表す)
    を有する少なくとも2個のシロキシル単位、及び
    (ii)随意としての次式:
    Figure 0006400198
    (ここで、
    cは0、1、2又は3であり、
    記号Z2は同一であっても異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表す)
    を有する1種以上のシロキシル単位
    を含むオルガノポリシロキサンである、請求項1〜8のいずれかに記載の組成物X。
  10. ケイ素原子に結合したC2〜C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個含む第2のオルガノポリシロキサン化合物であってオルガノポリシロキサン化合物Aとは異なるものを含ことを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の組成物X。
  11. 前記オルガノポリシロキサンA及び前記オルガノヒドロゲノポリシロキサンBの割合が、オルガノヒドロゲノポリシロキサンB中のケイ素に結合した水素原子対オルガノポリシロキサンA中のケイ素に結合したアルケニル基のモル比が0.2〜20の範囲となるようなものであることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の組成物X。
  12. 以下のもの:
    ・シリコーン樹脂、
    ・接着性調整剤、
    ・粘稠度強化用添加剤、
    ・顔料、及び
    ・耐熱、耐油又は耐火用添加剤、例えば金属酸化物
    から選択される1種以上の機能性添加剤を含むことを特徴とする、請求項1〜11のいずれかに記載の組成物X。
  13. シリコーン組成物の架橋用の触媒としての、請求項1〜12のいずれかに記載の触媒Cの使用。
  14. 請求項1〜12のいずれかに記載の組成物Xを70〜200℃の範囲の温度に加熱することから成ることを特徴とする、シリコーン組成物を架橋させるための方法。
  15. 請求項1〜12のいずれかに記載の組成物Xを70〜200℃の範囲の温度に加熱することによって得た架橋したシリコーン材料Y。
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