JP6449323B2 - フッ素化コポリマー組成物、並びに関連する方法、使用法、及び物品 - Google Patents

フッ素化コポリマー組成物、並びに関連する方法、使用法、及び物品 Download PDF

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Description

本発明は、概して、(I)繰り返し単位Si−O−Siと、少なくとも1つのSi−OH官能基とを有する、硬化ポリオルガノシロキサン中間体と、(II)ポリフルオロポリエーテルシランと、の反応生成物を含む、コポリマー組成物に関する。
多様な光学デバイス及び非光学デバイスの製造において、ヒドロシリル化反応により硬化可能なポリオルガノシロキサン組成物から形成されるものなどの繰り返し単位Si−O−Si(「シロキシ単位」)を有する硬化ポリオルガノシロキサンが、保護剤又はコーティング剤として使用されている。更に、かかる硬化ポリオルガノシロキサンは、例えば、建設又は建造用途に関してはコーキング又はシーラントにおいて使用されるなど、その他の多様な用途においても使用されてきた。
これらの硬化ポリオルガノシロキサンはこれらのデバイス及び用途において意図される使用に関し好適であることが証明されている一方、これらの硬化ポリオルガノシロキサンの表面への塵埃の堆積は、かかるデバイス又は用途における硬化ポリオルガノシロキサンの性能に実際的に悪影響を及ぼし得るものであり、又はそのような可能性があると考えられている。例えば、ある種の光学デバイスにおいて、硬化ポリオルガノシロキサンは、硬化ポリオルガノシロキサンを透過する光を吸収又は消散させない、光学デバイス用の保護又はコーティング層として使用されており、これらの硬化ポリオルガノシロキサンの1つ以上の表面に対する塵埃の堆積は、これらの光吸収又は消散といった光学特性に悪影響を与え得る。
したがって、本発明は、硬化ポリオルガノシロキサンの光学特性又はその他の物理特性に対する影響又は悪影響を完全に回避するには至らずとも、硬化ポリオルガノシロキサン表面に対する塵埃の堆積を最低限に抑えること又は制限すること(すなわち、表面防塵用途)を目的としており、特に、これらの硬化ポリオルガノシロキサンは、好適な光学デバイス若しくは非光学デバイス又は好適な用途に使用され、又はこれらを構成する。
本発明は、(I)繰り返し単位Si−O−Siと、少なくとも1つのSi−OH官能基とを有する、硬化ポリオルガノシロキサン中間体と、(II)ポリフルオロポリエーテルシランと、の反応生成物を含む、コポリマー組成物に関する。
ある種の実施形態では、硬化ポリオルガノシロキサン中間体(I)は、繰り返し単位Si−O−Siを有する硬化ポリオルガノシロキサンから形成される。これらの実施形態では、硬化ポリオルガノシロキサン中間体と、ポリフルオロポリエーテルシラン(II)との反応より前に、少なくとも1つのSi−OH官能基を硬化ポリオルガノシロキサン上に形成させて、硬化ポリオルガノシロキサン中間体が生成される。
一実施形態では、硬化ポリオルガノシロキサンは、(A)平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有するポリジオルガノシロキサンと、場合により(B)平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有し、ビニル含量が最大で3%である、シリコーン樹脂と、(C)平均して分子あたり少なくとも2つのケイ素結合した水素原子を有する架橋剤と、(D)ヒドロシリル化触媒と、を含む、硬化性組成物を硬化させることにより形成される。これらの非限定的な実施形態では、成分(A)、任意選択的に(B)、及び(C)、並びに硬化性組成物中のそれらの量は、硬化性組成物中のケイ素結合している水素原子の総量/硬化性組成物中の脂肪族不飽和基の総量の比が0.8〜3.0になるよう選択される。これらの実施形態のうちある種のものでは、(B)は上記のとおりに存在する。
その他の実施形態では、硬化ポリオルガノシロキサンは、(A’)平均構造式R10 SiO(4−k)/2のオルガノポリシロキサンと、(B’)1分子中に、少なくとも2つのケイ素結合した水素原子と、少なくとも15モル%の、全てがケイ素結合しているアリール基の形態の有機基と、を含有する、オルガノポリシロキサンと、場合により(C’)分岐鎖オルガノポリシロキサン及び(D’)ヒドロシリル化触媒と、を含む、硬化性組成物を硬化させることにより形成される。これらの実施形態では、「k」は、0.6〜2.1の範囲の数であり、R10は、非置換の若しくはハロゲン置換されている一価の炭化水素基を示す。これらの実施形態のうちある種のものでは、(C’)が存在する。
ある種の実施形態では、ポリフルオロポリエーテルシランは、一般式(A’’):Y−Z−[((OC−(OCF(CF)CF−(OCFCF(CF))−((OC−(CF(CF))−(OCF]−(CH−X’−(C2n)−((SiR −O)−SiR −(C2j)−Si−(X’’)3−z(Rである。一般式(A’’)において、Zは、独立して、−(CF)−、−(CF(CF)CFO)−、−(CFCF(CF)O)−、−(CF(CF)O)−、−(CF(CF)CF)−、−(CFCF(CF))−、及び−(CF(CF))−から選択される。更に、aは、1〜200の整数であり、b、c、d、e、f及びgは、それぞれ独立して、0〜200から選択される整数であり、h、n、及びjは、それぞれ独立して、0〜20から選択される整数であり、i及びmは、それぞれ独立して、0〜5から選択される整数である。更に、X’は、二価の有機基又はOであり、Rは、独立して選択されたC〜C22ヒドロカルビル基であり、zは、独立して、0〜2から選択された整数であり、X’’は、独立して選択された加水分解性基であり、Rは、独立して選択された、脂肪族不飽和を含まないC〜C22ヒドロカルビル基である。なお、更にYは、H、F、及び(R(X’’)3−zSi−(C2j)−((SiR −O)−SiR −(C2n)−X’−(CH−から選択され、式中、X’’、X’、z、R、R、j、m、i、n、及びhは上記のとおりのものであり、但し、下付き文字iが0であるとき、下付き文字jも0であり、下付き文字iが1〜5から選択される整数であるとき、下付き文字jは、1〜20から選択される整数であり、mは、1〜5から選択される整数である。
コポリマー組成物は、光学デバイス及び非光学デバイスにも使用することができ、又はこれらを構成することもできる。これらの実施形態のうちある種のものでは、コポリマー組成物は、これらのデバイスに硬化ポリオルガノシロキサン(I)のみを使用した場合と比較して、塵埃の堆積に対する抵抗性が向上されているデバイスを提供する。
コポリマー組成物は、コーキング、ガスケット、カプセル材料、ゲル、接着剤、絶縁保護コーティング、又はシーラントにおける使用など、建設、OEM、電子部品の組立て、又は建造用途に使用することができる。コポリマー組成物は、これらの用途において塵埃の堆積を防止することもできる。
塵埃堆積処理後の例2のサンプルの平均光透過率と、標準偏差とをプロットしたグラフである。
可視光スペクトル内での例2のサンプルAの光透過スペクトルについてプロットしたグラフである。
全ての量、比率、及び%は、特に記載のない限り、重量である。以下は、本願で用いられる定義の一覧である。
定義
冠詞「a」、「an」、及び「the」はそれぞれ、1つ又はそれ以上を指す。
略語「M」は、式RSiO1/2(式中、各Rは、独立して、一価の原子又は基を表す)のシロキサン単位を意味する。
略語「D」は、式RSiO2/2(式中、各Rは、独立して、一価の原子又は基を表す)のシロキサン単位を意味する。
略語「T」は、式RSiO3/2(式中、Rは、一価の原子又は基を表す)のシロキサン単位を意味する。
略語「Q」は、式SiO4/2のシロキサン単位を意味する。
略語「Me」は、メチル基を表す。
略語「Ph」は、フェニル基を表す。
略語「Vi」は、ビニル基を表す。
「組み合わせ」は、何らかの方法により組み合わせられた2つ以上の物品を意味する。
本明細書で使用するとき、用語「光学デバイス」又は「光学デバイス用途」は、光を生成、伝導又は調節することのできる任意のデバイスを指す。例えば、かかる光学デバイスは、光を生成及び/又は調節する、光導波路、光学レンズ、混合チャンバ、反射体(lighting reflectors)、ライトエンジン、トロファ、光学カメラ、フォトカプラ、充電カプラ、ライトガイド、受光素子(light sensing element)、及び高輝度LED(HBLED)ハウジングなどのLEDパッケージ、といったデバイスであり得る。光学デバイスは、光学デバイスを透過する光を単に調節する、建設用のガラス窓などといった、その他のデバイスを指すこともできる。
本明細書で使用するとき、用語「非光学デバイス」又は「非光学デバイス用途」は、上記に定義のとおりの光学デバイス以外の任意の装置を指す。例えば、非光学デバイスは、タイプライター又はコンピューター用のキーパッド、又はコースターなどのデバイスであり得る。
本明細書で使用するとき、用語「接触角」及び「CA」は、液滴が媒体(基材又は基材上にコーティングされている層)に接触している点における接線角度を指す。用語「水接触角」及び「WCA」は、水滴が基材又は基材上にコーティングされている層に接触している点における接線角度を指す。したがって、WCAは、媒体に対し適用した水がどのようにして媒体表面と相互作用するのかに関するものであり(本明細書では、硬化ポリオルガノシロキサン又は硬化ポリオルガノシロキサン中間体の表面の水接触角)、媒体そのものの特性ではない。したがって、媒質の表面が水接触角X°を有すると記載されるとき、液滴が媒体表面に接触している点における接線角度を指す。本明細書に記載のとおり、ASTM 5946−04に準じ、VCA Optima XE測角器(AST Products社製(Billerica,MA))を使用して静的水接触角の測定を測定する。報告するデータは、複数のサンプルを使用し、複数の場所での6回のWCA測定値を平均したものである。
「ライトガイド」は、LEDなどの点光源から、内反射により、目標線又は目標平面などの目標に光を伝送する、成形物品を意味する。
「非置換炭化水素基」は、水素原子と、炭素原子とから構成される基を意味する。
「置換炭化水素基」は、少なくとも1つの水素原子が、ハロゲン原子、ハロゲン化有機基、又はシアノ基などの原子又は基で置換されていることを除き水素原子と炭素原子とから構成される基を意味する。
本発明は、概して、コポリマー組成物、及びコポリマー組成物の形成に関連する方法に関する。本発明は、上記のとおりの光デバイス又は非光デバイスを含む光デバイス又は非光学デバイスとしての、又はこれらの一部分としての、このようなコポリマー組成物の使用にも関する。これらの実施形態のうちある種のものでは、コポリマー組成物は、塵埃の堆積に対する抵抗性の向上されている光学デバイス又は非光学デバイスを提供した。
本発明は、概して、コーキング、ガスケット、カプセル材料、ゲル、接着剤、絶縁保護コーティング、又はシーラントにおける使用など、建設、OEM、電子部品の組立て、又は建造用途におけるかかるコポリマー組成物の使用にも関する。
本発明のコポリマー組成物は、以下に更に詳述するとおり、繰り返し単位Si−O−Siと、少なくとも1つのSi−OH官能基と、を有する硬化ポリオルガノシロキサン中間体と、ポリフルオロポリエーテルシランと、を反応成分としてを含む。
コポリマー組成物
ある種の態様では、本発明は、概して、(I)繰り返し単位Si−O−Siと、少なくとも1つのSi−OH官能基とを有する、硬化ポリオルガノシロキサン中間体と、(II)ポリフルオロポリエーテルシランと、の反応生成物を含む、コポリマー組成物に関する。
A.成分(I)−硬化ポリオルガノシロキサン中間体
コポリマー組成物の成分(I)は、繰り返し単位Si−O−Siと、少なくとも1つのSi−OH官能基とを有する、硬化ポリオルガノシロキサン中間体(すなわち、シラノール基)である。ある種の実施形態では、硬化ポリオルガノシロキサン中間体の表面は、ASTM5946−04に準拠して測定したときに、40°〜90°などといった、90°以下の水接触角を有する。
これらの実施形態のうちある種のものでは、成分(I)は、M、D、及びT単位を含む。その他のある種の実施形態では、成分(I)は、M、D、T、及びQ単位を含む。
ある種の実施形態では、成分(I)は、繰り返し単位Si−O−Siを有する硬化ポリオルガノシロキサンから形成することができる。これらの実施形態では、ポリフルオロポリエーテルシラン(II)との反応より前に、少なくとも1つのSi−OH官能基を硬化ポリオルガノシロキサン上に形成して、硬化ポリオルガノシロキサン中間体(I)を生成する。硬化ポリオルガノシロキサン上に少なくとも1つのSi−OH官能基を形成する方法は、以下に更に詳述される。
本発明により、Si−O−Si単位を有する硬化ポリオルガノシロキサンは、ASTM5946−04により測定したときに、90°〜180°、100°〜135°、110°〜130°などといった、90°超の水接触角を有する表面を有する。
成分(I)を形成する際の、Si−O−Si単位を有しており、水接触角が前段に記載のとおりのものである、好適な硬化ポリオルガノシロキサンの2つの非限定例(非限定的な実施形態1」及び「非限定的な実施形態2」)の使用と、これらのそれぞれの硬化ポリオルガノシロキサンの各々の形成方法と、を以下に記載する。
(1)硬化ポリオルガノシロキサンの非限定的な実施形態1
非限定的な一実施形態(非限定的な実施形態1)において、硬化ポリオルガノシロキサンは、(A)平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有するポリジオルガノシロキサンと、場合により(B)平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有し、ビニル含量が最大で3%である、シリコーン樹脂と、(C)平均して分子あたり少なくとも2つのケイ素結合した水素原子を有する架橋剤と、(D)ヒドロシリル化触媒と、を含む、硬化性組成物を硬化させることにより形成される。これらの非限定的な実施形態では、成分(A)、任意選択的に(B)、及び(C)、並びに硬化性組成物中のそれらの量は、硬化性組成物中のケイ素結合している水素原子の総量/硬化性組成物中の脂肪族不飽和基の総量の比が、0.8〜3.0、例えば、1.2〜1.7などになるよう選択される。
上記のとおり、成分(A)は、平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有するポリジオルガノシロキサンを含む。
本明細書で使用するとき、脂肪族不飽和有機基は、平均して少なくとも1つの炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合を含む、任意の炭素含有官能基を含む。ある種の実施形態では、例えば、脂肪族不飽和有機基は、脂肪族不飽和炭化水素基である。
成分(A)中の脂肪族不飽和有機基は、例として、ビニル、アリル、ブテニル、及びヘキセニルが挙げられるがこれらに限定されないアルケニル基であってよく、あるいはビニルであり得る。脂肪族不飽和有機基は、例として、エチニル、プロピニル、及びブチニルが挙げられるがこれらに限定されないアルキニル基であり得る。構成要素(A)の脂肪族不飽和有機基は、末端に、側枝に、又は末端及び側枝の両方に、位置し得る。あるいは、成分(A)中の脂肪族不飽和有機基は、少なくとも1つのオルガノポリシロキサンの末端部分に位置し得る。
残存する、成分(A)のオルガノポリシロキサン中にも存在し得るケイ素結合した有機基は、脂肪族不飽和を含まない置換及び非置換炭化水素基であってよい。一価の非置換炭化水素基は、例として、メチル、エチル、プロピル、ペンチル、オクチル、ウンデシル、及びオクタデシルなどのアルキル基、並びにシクロヘキシルなどのシクロアルキル基が挙げられるが、これらに限定されない。一価の置換炭化水素基の例としては、クロロメチル、3−クロロプロピル、及び3,3,3−トリフルオロプロピル、フルオロメチル、2−フルオロプロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、4,4,4−トリフルオロブチル、4,4,4,3,3−ペンタフルオロブチル、5,5,5,4,4,3,3−ヘプタフルオロペンチル、6,6,6,5,5,4,4,3,3−ノナフルオロヘキシル、及び8,8,8,7,7−ペンタフルオロオクチルなどのハロゲン化アルキル基が挙げられるがこれらに限定されない。
ある種の実施形態では、成分(A)は、(A1)平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有しており、最大で12,000mPa・sの粘度を有する(セルシウス温度で25℃下)、第1のポリジオルガノシロキサンと、(A2)平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有し、少なくとも45,000mPa・s(セルシウス温度で25℃下)を有する第2のポリジオルガノシロキサンと、を組み合わせて含むポリマーを含む。
成分(A1)は、ポリジオルガノシロキサン、又は次の特性:構造、平均分子量、シロキサン単位、及び配列のうち少なくとも1つが異なる、平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有する2種以上のポリジオルガノシロキサンを含む組み合わせとすることができる。上記のとおり、成分(A1)の粘度は、最大で12,000mPa・s(セルシウス温度で25℃下)である。あるいは、成分(A1)の粘度は、300mPa・s〜12,000mPa・s、あるいは300mPa・s〜2,500mPa・s、及びあるいは300mPa・s〜2,000mPa・s(セルシウス温度で25℃下)の範囲であり得る。組成物中の成分(A1)の量は、成分(A1)及び(A2)の合計重量に基づき、10%〜90%、あるいは70%〜80%の範囲とすることができる。
ある種の実施形態では、成分(A1)は、一般式(I):R SiO−(RSiO)aa−SiR を有する(式中、R及びRは、独立して、上記のとおりの脂肪族不飽和有機基又は一価の置換若しくは非置換炭化水素基であり、下付き文字aは、セルシウス温度で25℃下で、成分(A1)に最大で12,000mPa・sの粘度をもたらすのに十分な整数であり、但し、平均してR及び/又はRのうち少なくとも2つは、不飽和有機基である)。あるいは、式(I)を、α,ω−ジアルケニル−官能性オルガノポリシロキサンとすることもできる。
成分(A2)は、ポリジオルガノシロキサン、又は次の特性:構造、平均分子量、シロキサン単位、及び配列のうち少なくとも1つが異なる、平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有する2種以上のポリジオルガノシロキサンを含む組み合わせとすることができる。上記のとおり、成分(A2)の粘度は、少なくとも45,000mPa・s(セルシウス温度で25℃下)である。あるいは、成分(A2)の粘度は、45,000mPa・s〜65,000mPa・s(セルシウス温度で25℃下)の範囲であってよい。組成物中の成分(A2)の量は、成分(A1)及び(A2)の合計重量に基づき、10%〜90%、あるいは20%〜30%の範囲とすることができる。
ある種の実施形態では、成分(A2)は、一般式(II):R SiO−(RSiO)bb−SiR を有する(式中、各R及びRは、独立して、上記のとおりの置換又は非置換の炭化水素基などの脂肪族不飽和有機基から選択され、下付き文字bは、セルシウス温度で25℃下で、成分(A2)に少なくとも45,000mPa・s、あるいは45,000mPa・s〜65,000mPの粘度をもたらすのに十分な整数であり、但し、平均して少なくとも2つのR及び/又はRは、不飽和有機基である)。あるいは、式(II)は、α,ω−ジアルケニル−官能性オルガノポリシロキサンであってよい。
本明細書において有用なシリコーン樹脂(B)は、存在させるとき、平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を含有する。樹脂中の脂肪族不飽和有機基の量は、シリコーン樹脂(B)の重量に対し最大で3.0%とすることができる。あるいは、シリコーン樹脂(B)中の脂肪族不飽和有機基の量は、同様にしてシリコーン樹脂(B)の重量に対し1.9%〜3.0%、あるいは2.0%〜3.0%、あるいは1.9%〜3.0%、及びあるいは1.5%〜2.0%の範囲とすることができる。
シリコーン樹脂(B)は、R SiO1/2により表される一官能性の単位(M)と、SiO4/2により表される四官能性の単位(Q)と、を含む。Rは、一価の置換又は非置換の炭化水素基である一官能性の有機基を表す。シリコーン樹脂は、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘプタンなどの液体炭化水素中に、又は低粘度環状又は線状ポリジオルガノシロキサンなどの液体有機ケイ素化合物中に可溶性である。溶剤の例を以下に掲載する。
SiO1/2単位において、Rは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、オクチル、ウンデシル、及びオクタデシルなどのアルキル基、ビニル、アリル、ブテニル、ペンテニル、及びヘキセニルなどのアルケニル基、シクロヘキシル及びシクロヘキセニルエチルなどの脂環式基、エチニル、プロピニル、及びブチニルなどのアルキニル基、シクロペンチル及びシクロヘキシルなどのシクロアルキル基、並びにエチルベンジル、ナフチル、フェニル、トリル、キシリル、ベンジル、スチリル、1−フェニルエチル、及び2−フェニルエチル、あるいはフェニルなどの芳香族基により例示される一価の非置換炭化水素基であり得る。R上に存在させることのできる非反応性置換基としては、ハロゲン及びシアノが挙げられるがこれらに限定されない。置換炭化水素基である一官能性の有機基には、例として、ハロゲン化アルキル基、例えば、クロロメチル、3−クロロプロピル、3,3,3トリフルオロプロピル、フルオロメチル、2−フルオロプロピル、4,4,4トリフルオロブチル、4,4,4,3,3−ペンタフルオロブチル、5,5,5,4,4,3,3−ヘプタフルオロペンチル、6,6,6,5,5,4,4,3,3−ノナフルオロヘキシル、及び8,8,8,7,7−ペンタフルオロオクチルが挙げられるがこれらに限定されない。
存在させる場合、シリコーン樹脂(B)は、0.6:1〜1.1:1の範囲で、Q単位に対するM単位の比(M:Q比)を有し得る。R SiO1/2単位と、SiO4/2単位とを含むシリコーン樹脂(B)は、2,000〜5,000の範囲の数平均分子量を有し得る(Leeら、米国特許第6,124,407号の、好適なシリコーン樹脂及びそれらの調製法についての記載を参照されたい)。数平均分子量(M)は、小角レーザー光散乱検出器、又は屈折率検出器とシリコーン樹脂(MQ)標準とを利用するゲル浸透クロマトグラフィーにより測定することができる。
シリコーン樹脂(B)は、任意の好適な方法により調製することができる。このタイプのシリコーン樹脂は、報告によると、対応するシランの共加水分解により、又は当該技術分野において既知のシリカヒドロゾルキャッピング法(silica hydrosol capping methods)により、調製されている。シリコーン樹脂は、Daudtらの米国特許第2,676,182号、Rivers−Farellらの同第4,611,042号、Butlerの同第4,774,310号、並びにLeeらの同第6,124,407号のシリカヒドロゾルキャッピング法により調製できる。
シリコーン樹脂を調製するために使用される中間体は、典型的には、式R SiJ’のトリオルガノシラン(式中、Rは上記のとおりのものであり、J’は加水分解性基を表す)及び、ハロゲン、アルコキシ若しくはヒドロキシルなどの4個の加水分解性基を有するシラン、又はケイ酸ナトリウムなどのアルカリ金属ケイ酸塩のいずれかである。
シリコーン樹脂iが存在する場合、シリコーン樹脂中のケイ素結合したヒドロキシル基(すなわち、HOSiO3/2基)の含量は、シリコーン樹脂の総重量の0.7%未満、あるいは0.3%未満であることが望ましい。シリコーン樹脂の調製中に形成されるケイ素結合ヒドロキシル基は、シリコーン樹脂を、適切な終端基を含有するシラン、ジシロキサン又はジシラザンと反応させることによってトリヒドロカルビルシロキシ基又は加水分解性基に変換され得る。加水分解性基を含有するシランは、通常、シリコーン樹脂のケイ素結合ヒドロキシル基との反応に必要とされる量より過剰に添加される。
存在する場合、シリコーン樹脂(B)は、1種のシリコーン樹脂であり得る。あるいは、存在する場合、シリコーン樹脂(B)は、2種以上のシリコーン樹脂を含むことができ、これらの樹脂は、次の特性:構造、ヒドロキシル及び/又は加水分解性基含有量、分子量、シロキサン単位、及び配列のうち少なくとも1つが異なる。組成物中のシリコーン樹脂の量は、存在するポリマーの種類及び量、並びに成分(A)及び(B)の脂肪族不飽和有機基(例えば、ビニル)の含有量に応じて変化し得るものであるが、存在する場合、シリコーン樹脂(B)の量は、硬化ジオルガノシロキサン組成物の25重量%〜40重量%、あるいは26重量%〜38重量%の範囲とすることができる。
成分(C)は、平均して分子あたり少なくとも2つのケイ素結合した水素原子を有する架橋剤である。成分(C)は、ポリオルガノ水素シロキサン又は樹脂状のオルガノ水素シリカ構造を含んでよい。成分(C)は、単一のポリオルガノ水素シロキサン若しくは樹脂状のオルガノ水素シリカ構造、又は次の特性:構造、粘度、平均分子量、シロキサン単位、及び配列のうち少なくとも1つが異なる2種以上のポリオルガノ水素シロキサン又は樹脂状のオルガノ水素シリカ構造を含む組み合わせとすることができる。
ある種の実施形態では、成分(C)は、一般式(IV):HR SiO−(RSiO)cc−SiR Hの線状のポリオルガノ水素シロキサンである(式中、各Rは、独立して、水素原子、又は一官能性の有機基、又は一価の置換若しくは非置換の炭化水素基である一価の炭化水素基であり、但し、平均して分子あたり少なくとも2つのRは、上記のRにより例示されるとおり水素原子であり、但し、分子あたり少なくとも2つのRは水素原子であり、下付き文字ccは、1以上の整数である)。あるいは、分子あたり少なくとも3つのRは水素原子であり、かつccは、1〜20、あるいは1〜10での範囲とすることができる。成分(C)は、水素末端化されたオルガノポリシロキサンを含み得る。あるいは、成分(C)は、末端にケイ素結合した水素を有する又は有しないポリ(ジメチル/メチル水素)シロキサンコポリマーを含み得る。
あるいは、ある種の実施形態では、成分(C)は、単位式(IV):(RSiO3/2dd(R SiO2/2ee(RSiO1/2ff(SiO4/2gg(X’’’O)hhの分岐状ポリオルガノ水素シロキサンである(式中、X’’’は、アルコキシ官能性基である)。各Rは、独立して、水素原子、又は一官能性の有機基、又は上記のRにより例示されるとおり一価の置換又は非置換炭化水素基である一価の炭化水素基であり、但し、平均して分子あたり少なくとも2つのRは水素原子である。式(IV)中、分岐状ポリオルガノ水素シロキサンは、平均して分子あたり少なくとも2つのケイ素結合した水素を含有するものの、0.1モル%〜40モル%のRは水素原子であり得る。
式(IV)中、下付き文字ddは正数であり、下付き文字eeは0又は正数であり、下付き文字ffは0又は正数であり、下付き文字ggは0又は正数であり、下付き文字hhは0又は正数であり、e/dは0〜10の範囲の値を有し、ff/eeは0〜5の範囲の値を有し、gg/(dd+ee+gg+ff)は0〜0.3の範囲の値を有し、hh/(dd+ee+gg+ff)は0〜0.4の範囲の値を有する。
添加する成分(C)の量は、上記のとおり、0.8〜3.0、例えば、1.2〜1.7などの範囲のSiH/Vi比を提供するのに十分な量である。
成分(D)は、ヒドロシリル化触媒である。ヒドロシリル化触媒(D)は、組成物の硬化反応を促進するのに十分な量で添加される。しかしながら、成分(D)の量は、シリコーン組成物の重量に対し、白金族金属が0.01〜1,000ppm、あるいは0.01〜100ppm、及びあるいは0.1〜50ppm、あるいは1〜18ppm、及びあるいは1〜7ppmの量となる範囲とすることができる。
好適なヒドロシリル化触媒は、当該技術分野において既知であり、市販されている。成分(D)は、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム又はイリジウム金属からなる群から選択される白金族金属、又はこれらの有機金属化合物、及びこれらの組み合わせを含み得る。成分(D)の例は、白金黒、例えば、塩化白金酸、塩化白金酸六水和物、塩化白金酸と一価アルコールとの反応生成物、白金ビス−(エチルアセトアセテート)、白金ビス−(アセチルアセトナート)、二塩化白金、及びかかる化合物と、オレフィン又は低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体、あるいはマトリックス又はコア−シェル型構造でマイクロカプセル化された白金化合物、などの化合物である。白金と低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体としては、白金との1,3−ジエテニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体が挙げられる。これらの錯体は、樹脂マトリックス中にマイクロカプセル化されてもよい。あるいは、触媒は1,3−ジエテニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンと白金との錯体を含んでよい。
成分(D)に好適なヒドロシリル化触媒は、例えば、米国特許第3,159,601号同第3,220,972号、同第3,296,291号、同第3,419,593号、同第3,516,946号、同第3,814,730号、同第3,989,668号、同第4,784,879号、同第5,036,117号、並びに同第5,175,325号及び欧州特許第0347895(B)号に記載されている。マイクロカプセル化されたヒドロシリル化触媒及びその調製方法は、米国特許第4,766,176号及び同第5,017,654号に例示されているとおり、当該技術分野において既知である。
上記のとおり、非限定的な実施形態1による硬化ポリオルガノシロキサンは、ASTM5946−04により測定するとき、90°超、例えば、90°超180°まで、例えば、100°〜135°、例えば、110°〜130°などの水接触角を有する表面を有する。
(2)硬化ポリオルガノシロキサンの非限定的な実施形態
別の非限定的な実施形態(非限定的な実施形態2)では、硬化ポリオルガノシロキサンは、次の成分:
(A’)次の平均構造式:
10 SiO(4−k)/2のオルガノポリシロキサンと、
(B’)1分子中に、少なくとも2つのケイ素結合した水素原子と、少なくとも15モル%の、全てがケイ素結合しているアリール基形態の有機基と、を含有する、オルガノポリシロキサンと、
場合により(C’)分岐鎖オルガノポリシロキサンと、
(D’)ヒドロシリル化触媒と、を含む、硬化性組成物を硬化させることにより形成することができる。
各成分(A’)〜(D’)は、以下に更に詳述される。
上記のとおり、成分(A’)は、次の平均構造式:
10 SiO(4−k)/2により表される。
上記式中、「k」は、0.6〜2.1の範囲の数であり、R10は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、又は同様のアルキル基、ビニル、アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、又は同様のアルケニル基、フェニル、トリル、キシリル、ナフチル、又は同様のアリール基、ベンジル、フェネチル、又は同様のアラルキル基、及び3−クロロプロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、又は同様のハロゲン置換アルキル基、を例として挙げることができる、非置換の又はハロゲン置換されている一価の炭化水素基を表す。しかしながら、1分子中、Rにより表される基のうち少なくとも2つはアルケニル基である。これらのアルケニルのなかではビニル基が最も好ましい。更に、光を硬化生成物に透過させるとき、屈折、反射、散乱などによる光の減衰を低減させる目的で、1分子中のR10により表される基のうち、少なくとも30モル%、好ましくは少なくとも40モル%はアリール基、特にフェニル基とすることが推奨される。上記式中、「a」は、0.6〜2.1の範囲の数である。成分(A’)は、線状、分岐状、又は環状の分子構造を有し得る。分子構造は、1種であってもよく、あるいは2種以上の組み合わせであってもよい。
成分(A’)は、次の一般式:
12 SiO(R12 SiO)SiR12
の直鎖状オルガノポリシロキサン、及び/又は次の平均単位式:
(R13SiO3/2(R13 SiO2/2(R13 SiO1/2(SiO4/2(X’’’’O1/2の分岐鎖オルガノポリシロキサンも含み得る。
上記式中、各R12及びR13は、独立して、上記の定義と同じく、非置換の又はハロゲン置換されている一価の炭化水素基を示す。しかしながら、1分子中で、R12(直鎖状オルガノポリシロキサン)及びR13(分岐鎖オルガノポリシロキサン)により表される少なくとも2つの基はアルケニル基である。これらのアルケニルのなかではビニル基が最も好ましい。更に、光を硬化生成物に透過させるとき、屈折、反射、散乱などによる光の減衰を低減させる目的で、1分子中のR12(直線オルガノポリシロキサン)及びR13(分岐鎖オルガノポリシロキサン)により表される基のうち、少なくとも30モル%、好ましくは少なくとも40モル%はアリール基、特にフェニル基とすることが推奨される。上記式中、「t」は、5〜1,000の範囲の数であり、「u」は正数であり、「v」は0又は正数であり、「w」は0又は正数であり、「x」は0又は正数であり、「y」は0又は正数であり、「v/u」は0〜10の範囲の数であり、「w/u」は0〜5の範囲の数であり、「x/(u+v+w+x)」は0〜0.3の範囲の数であり、「y/(u+v+w+x)」は0〜0.4の範囲の数である。更に、X’’’’は、水素原子又はアルキル基を表す。X’’’’により表されるアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、又はヘプチル基とすることができ、なかでもメチル基が好ましい。
成分(B’)は硬化性組成物の架橋剤であり、1分子中に少なくとも2つのケイ素結合した水素原子を含有するオルガノポリシロキサンを含む。成分(B’)に含有される、ケイ素結合した有機基は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル,又は同様のアルキル基、フェニル、トリル、キシリル、ナフチル、又は同様にアリール基、ベンジル、フェネチル、又は同様にアラルキル基、並びに3−クロロプロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、又は同様にハロゲン化されたアルキル基により表される。更に、光を硬化生成物に透過させるとき、屈折、反射、散乱などによる光の減衰を低減させる目的で、この成分1分子中の全てのケイ素結合有機基のうち、少なくとも15モル%、好ましくは少なくとも25モル%はアリール基とすることが推奨される。成分(B’)は、線状、分岐状、又は環状分子構造を有し得る。分子構造は、1種であってもよく、あるいは2種以上の組み合わせであってもよい。
成分(B’)は、次の一般式:
14 SiO(R14 SiO)iiSiR14
により表される直鎖状オルガノポリシロキサン、及び/又は次の平均単位式:
(R14SiO3/2jj(R14 SiO2/2kk(R14 SiO1/2ll(SiO4/2mm(X’’’’O1/2nnの分岐鎖オルガノポリシロキサンも含み得る。
これらの式中、R14は、独立して、水素原子、又は非置換の若しくはハロゲン置換されている一価の炭化水素基を表す。R14により表される一価の炭化水素基には、例として、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、又は同様のアルキル基、フェニル、トリル、キシリル、ナフチル、又は同様にアリール基、ベンジル、フェネチル、又は同様にアラルキル基、並びに3−クロロプロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、又は同様にハロゲン化されたアルキル基を挙げることができる。しかしながら、1分子中、R14により表される基のうち少なくとも2つは水素原子により形成される必要がある。更に、光を硬化生成物に透過させるとき、屈折、反射、散乱などによる光の減衰を低減させる目的で、この成分1分子中のRにより表される基のうち、少なくとも15モル%、好ましくは少なくとも40モル%はアリール基とすることが推奨される。好ましいアリール基はフェニル基である。式中、「n」は、5〜1,000の範囲の正数であり、「p」は正数であり、「q」は0又は正数であり、「r」は0又は正数であり、「s」は0又は正数であり、「t」は0又は正数であり、「q/p」は0〜10の範囲であり、「r/p」は0〜5の範囲であり、「s/(p+q+r+s)」は0〜3の範囲であり、「t/(p+q+r+s)」は0〜0.4の範囲である。
成分(B’)は、成分(A’)及び(C’)のアルケニル基に対する、この成分に含有されている水素原子のモル比が、0.1〜5の範囲、好ましくは0.5〜2の範囲となるような量で添加される。成分(B’)が、推奨される下限よりも少量で添加された場合、得られる組成物は十分に硬化しないであろう。それとは反対に、成分(B’)が、推奨される上限を超過する量で添加された場合、かかる組成物の硬化生成物の耐熱性が損なわれるであろう。
成分(C’)は、基材に対する組成物の付着性を向上させるために使用する。この成分は、次の平均式:
(R11SiO3/2(R11 SiO2/2(R11 SiO1/2(SiO4/2(X’’’’O1/2の分岐鎖オルガノポリシロキサンである。
この式中、R11は、独立して、アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はエポキシ含有有機基を表す。アルキル基としてのR11としては、具体的には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、又はヘプチル 基を例として挙げることができ、好ましくはメチル基である。アルケニル基としてのR11としては、ビニル、アリル、ブテニル、ペンテニル、又はヘキセニル基を例として挙げることができ、好ましくはビニル基である。R11により表されるアリール基としては、具体的には、フェニル、トリル、キシリル、及びナフチル基を例として挙げることができ、好ましくはフェニル基である。R11により表されるエポキシ含有有機基としては、具体的には、3−グリシドキシプロピル、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル、3,4−エポキシブチル、又は5,6−エポキシヘキシル基を例として挙げることができ、好ましくは3−グリシドキシプロピル基である。しかしながら、1分子中、R11により表される全ての基のうち少なくとも5モル%、好ましくは少なくとも8モル%はアルケニル基である。更に、1分子中、R11により表される全ての基のうち少なくとも15モル%、好ましくは25モル%はアリール基である。更に、1分子中、R11により表される全ての基のうち少なくとも10モル%、好ましくは少なくとも20モル%はエポキシ含有有機基である。上記式中、X’’’’は、水素原子又はアルキル基を表す。X’’’’により表されるアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、又はヘプチル基であってよく、好ましくはメチル基である。上記式中、「b」は正数であり、「c」は0又は正数であり、「d」は0又は正数であり、「e」は0又は正数であり、「f」は0又は正数であり、「c/b」は0〜10の範囲の数であり、「d/b」は0〜5の範囲の数であり、「e/(b+c+d+e)」は0〜0.3の範囲の数であり、並びに「f/(b+c+d+e)」は、0〜0.02の範囲の数である。成分(C’)は、2,000未満の質量平均分子量を有する必要がある。
存在する場合、成分(C’)は、成分(A’)及び(B’)の合計100質量部あたり、0.1〜20質量部、好ましくは0.1〜10質量部、及び最も好ましくは0.2〜10質量部の量で添加される成分(C’)が、推奨される下限よりも少量で添加された場合、得られる硬化生成物の、基材に対する付着性が損なわれるであろう。それとは反対に、成分(C’)が、推奨される上限を超過する量で添加された場合、硬化生成物は変色するであろう。
成分(D’)は、成分(B’)のケイ素結合した水素原子と、成分(A’)及び(C’)に含有されるアルケニル基との間のヒドロシリル化反応を促進するのに使用されるヒドロシリル化触媒である。成分(D’)は、白金系触媒、ロジウム系触媒、又はパラジウム系触媒を含み得る。組成物の硬化を大幅に促進することから、白金系触媒が好ましい。白金系触媒は、白金−アルケニルシロキサン錯体、白金−オレフィン錯体、又は白金−カルボニル錯体を例として挙げることができ、好ましくは、白金−アルケニルシロキサン錯体である。このようなアルケニルシロキサンとしては、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサン、前述のアルケニルシロキサンのメチル基の部分がエチル基、フェニル基で置換されている置換アルケニルシロキサン、あるいは前述のアルケニルシロキサンのビニル基の部分がアリール、ヘキセニル、又は同様の基で置換されている置換アルケニルシロキサンを例として挙げることができる。白金−アルケニルシロキサン錯体の安定性を良好なものにするという観点から、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンの使用が好ましい。安定性を更に改善するため、前述のアルケニルシロキサン錯体は、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジアリル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサン、又は同様のアルケニルシロキサン、ジメチルシロキサンオリゴマー、又はその他のオルガノシロキサンオリゴマーと組み合わせることができる。最も好ましいものはアルケニルシロキサンである。
成分(D’)は、組成物を硬化させるのに十分な量で添加される。より具体的には、質量単位の観点では、この成分は、組成物の質量あたりのこの成分の金属原子が、0.01〜500ppm、好ましくは0.01〜100ppm、及び最も好ましくは、0.01〜50ppmの量となるよう添加される。成分(D’)が推奨される下限よりも少量で添加された場合、組成物は十分に硬化しないであろう。それとは反対に、推奨される上限よりも大量に添加された場合、かかる組成物の硬化生成物は変色するであろう。
上記のとおり、非限定的な実施形態2による硬化ポリオルガノシロキサンは、ASTM5946−04により測定するとき、90°超、例えば、90°超180°まで、例えば、100°〜135°、例えば、110°〜130°などの水接触角を有する表面を有する。
3.硬化性組成物用の追加成分
非限定的な実施形態1及び2を含む、上記の実施形態のいずれかに記載の硬化性組成物を含む、上記の硬化性組成物は、阻害剤、離型剤、光活性剤、充填剤、接着促進剤、熱安定化剤、難燃剤、反応希釈剤、顔料、難燃性付与剤、酸化防止剤、及びこれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない1種以上の追加の成分を更に含み得る。追加の成分の例は、参照によりその全体が本明細書に援用されるBahuderらの国際公開第2010/0138221(A1)号の段落[0047]−[0056]に記載されている。
追加の成分とは関係なく、本発明により得られる硬化ポリオルガノシロキサンは、ASTM5946−04により測定したときに、90°〜180°、100°〜135°、110°〜130°などといった、90°超の水接触角を有する表面を有する。
4.硬化性組成物からの硬化ポリオルガノシロキサンの形成
硬化ポリオルガノシロキサンは、非限定的な実施形態1及び2を含む、上記の実施形態のいずれかに記載の硬化性組成物を含む、上記のとおりの硬化性組成物を、室温で又は加熱しながら硬化させることにより得ることができるものの、加熱を行うと硬化を促進できる。加熱のための正確な時間及び温度は、触媒の量、及び阻害剤の種類及び量(存在する場合)などの様々な因子に依存して変化し得るものの、硬化は、数秒から数時間におよぶ時間範囲で、50℃〜200℃の範囲の温度で加熱することにより実施することができる。
ある種の実施形態では、上記のとおりの硬化性組成物を硬化することにより形成される硬化ポリオルガノシロキサンは、ASTM D2240によりタイプAデュロメーターで測定したときに、少なくとも30のショアA硬度を有することができ、あるいはショアA硬度は、30〜100の範囲となり得る(ショアAデュロメーターによるASTM D2240は、樹脂のデュロメーター硬度に特化した試験方法であるJIS K 6253タイプAに相当する)。あるいは、硬化ポリオルガノシロキサンは、最大で55のショアA硬度を有することができ、あるいはショアA硬度は、30〜55の範囲となり得る。
ある種の実施形態では、硬化ポリオルガノシロキサンは、少なくとも3MPaの引張強さを有することができ、あるいは引張強さは、ASTM D412により測定したとき、3MPa〜14MPaの範囲となり得る。更に、硬化ポリオルガノシロキサンは、少なくとも50%切断時伸びを有することができ、あるいは切断時伸びは、ASTM D412により測定したとき、5%〜500%、例えば、50%〜350%、例えば、50%〜250%の範囲となり得る。硬化ポリオルガノシロキサンは、優れた熱−光安定性を示すことができ、機械特性、耐候性、及び耐熱性が向上されている。サンプルの透過率は、スキャン速度は中程度とし、黄変を測定するためのスリット幅は1ナノメートルとした紫外可視分光光度計を使用して、最初は、硬化後に測定し、次にサンプルを150℃で1000時間加熱した後に再度測定する。
5.硬化ポリオルガノシロキサンからの硬化ポリオルガノシロキサン中間体の作製
ある種の実施形態では、硬化ポリオルガノシロキサン中間体は、硬化ポリオルガノシロキサン上に少なくとも1つのSi−OH官能基を形成することにより作製される。ある種の実施形態では、複数のSi−OH官能基が形成される。
ある種の実施形態では、硬化ポリジオルガノシロキサン上に少なくとも1つのSi−OH官能基を形成する方法は、供給気体(活性化ガストも呼ばれる)として酸素若しくは大気を用いるか、又は酸素含有混合気体を用い、硬化ポリジオルガノシロキサンをプラズマ処理することにより達成される。その他のある種の実施形態では、アルゴンも供給気体として使用できる。この方法では、関係する表面をプラズマに露出させて、硬化ポリジオルガノシロキサンをプラズマ処理システムのチャンバ内に配置する。チャンバ内の供給気体圧は、所望の圧力に設定することができ、プラズマ出力は、酸素原子を、硬化ポリオルガノシロキサン上に存在するケイ素結合したメチル基(又は他のケイ素結合したアルキル基)又はケイ素結合した水素原子と反応させて、硬化ポリオルガノシロキサン上に1つ以上のSi−OH官能基を形成し、ひいては硬化ポリオルガノシロキサン中間体を形成するのに所望される処理時間にわたって、所望のワット数で供給される。
ある種の実施形態では、チャンバ内のガス圧は7〜67Pa(50〜500mTorr)、例えば、4Pa(300mTorr)に設定される。ある種の実施形態では、プラズマ処理システムのワット数は50〜500ワット、例えば、100ワットに設定される。更に他の実施形態では、プラズマ処理の長さは数秒から数分、例えば30秒〜に変更させる。圧力、ワット数、及び露出時間は、概して、望ましい量のSi−OH官能が硬化ポリオルガノシロキサン上に得られるよう設定され、圧力、ワット数、及び/又は露出時間を大きくあるいは長くするほど、生成されるSi−OH官能基の数は増大する。
更に他の実施形態では、硬化ポリオルガノシロキサン上に少なくとも1つのSi−OH官能基を形成する方法は、硬化ポリオルガノシロキサンに塩基又は過酸化物を適用することにより達成される。プラズマ処理と同様の方法で、塩基又は過酸化物を、ケイ素結合した水素原子及び/又はケイ素結合したメチル又はその他のアルキル基と反応させて、硬化ポリオルガノシロキサン上のSi−OH官能基数を増加させ、ひいては硬化ポリオルガノシロキサン中間体を形成する。なお、更なる実施形態では、硬化ポリオルガノシロキサン上での少なくとも1つのSi−OH官能基の形成は、コロナ放電、水素炎イオン化、又は大気圧プラズマにより達成される。
上記の任意の実施形態において、得られる硬化ポリオルガノシロキサン中間体の物理特性は、上記第4節の硬化ポリオルガノシロキサンの物理特性と実質的に同じである。しかしながら、1つ以上のSi−OH官能基を導入することにより、「処理した硬化ポリオルガノシロキサン」(すなわち、硬化ポリオルガノシロキサン中間体)の表面の水接触角は、ASTM 5946−04により測定したとき、40°〜90°の範囲に減少し、以下に詳述するとおり、これ以降の、硬化ポリオルガノシロキサン中間体とポリフルオロポリエーテルシランとを反応させることによるコポリマー組成物の形成が可能になる。
B.成分(II)−ポリフルオロポリエーテルシラン
様々な実施形態において、ポリフルオロポリエーテルシランは以下の一般式(A)を有する:
Y−Z−[((OC−(OCF(CF)CF−(OCFCF(CF))−((OC−(CF(CF))−(OCF]−(CH−X’−(C2n)−((SiR −O)−SiR −(C2j)−Si−(X’’)3−z(R
非水性エマルションのポリフルオロポリエーテルシランは、一般式(A’’)のものに限定されないものの、一般式(A’’)の具体的な態様を、以下に更に詳細に説明する。添字b〜gにより表される基、即ち、式(A’’)における角括弧内の基は、上述の一般式(A’’)及び本開示全体を通じて示されるものとは異なる順序を含む、任意の順序でポリフルオロポリエーテルシラン内に存在し得る。更に、これらの基はランダム化形態又はブロック形態で存在し得る。加えて、下付き文字bにより表される基は、典型的には直鎖であり、即ち、下付き文字bにより表される基は、代替として(O−CF−CF−CFとして記述されてもよい。以下の説明において、炭化水素又はアルキル基に関するCp’〜Cq’(p’及びq’がそれぞれ整数である)は、このような基がp〜q個の炭素原子を有することを意味する。下付き文字iにより表される基が存在する場合、ポリフルオロポリエーテルシランは、シロキサン断片を含む。これらの実施形態でも、ポリフルオロポリエーテルシランは、末端ケイ素原子がシロキサン断片には存在しないという点で、概してシランとして参照される。
上記一般式(A’’)中、Zは、独立して、−(CF)−、−(CF(CF)CFO)−、−(CFCF(CF)O)−、−(CF(CF)O)−、−(CF(CF)−CF)−、−(CF−CF(CF))−及び−(CF(CF))−から選択される。Zは、典型的には、ポリフルオロポリエーテルシランが主鎖内に酸素−酸素(O−O)結合を含まないように、選択される。更に、一般式中、aは、1〜200の整数であり、b、c、d、e、f及びgは、それぞれ独立して、0又は1〜200から選択される整数であり、h、n、及びjは、それぞれ独立して、0又は1〜20から選択される整数であり、i及びmは、それぞれ独立して、0又は1〜5から選択される整数であり、X’は二価の有機基又は酸素原子であり、Rは、独立して選択されたC〜C22ヒドロカルビル基であり、zは、独立して、0〜2から選択された整数であり、X’’は、独立して選択された加水分解性基であり、Rは、独立して選択された、脂肪族不飽和を含まないC〜C22ヒドロカルビル基であり、Yは、H、F、及び(R(X’’)3−zSi−(C2j)−((SiR −O)−SiR −(C2n)−X’−(CH−から選択され、X’’、X’、z、R、R、j、m、i、n、及びhは上記のとおりものであり。
独立して選択されC〜C22ヒドロカルビル基であるRは、線状、分岐状、又は環状であり得る。加えて、Rは、ヒドロカルビル基内に酸素、窒素、イオウなどのヘテロ原子を含んでもよく、置換されていてもよく又は非置換であってもよい。典型的には、RはC〜Cアルキル基である。更に、下付き文字n及びjにより表される基、すなわち、基(C2n)及び(C2j)もまた、独立して線状又は分岐状であり得る。例えば、nが3であるとき、これらの基は、独立して、構造−CH−CH−CH、−CH(CH)−CH、又は−CH−CH(CH)−を有し得るものである(式中、後者の2つの構造は側鎖アルキル基を有し、すなわち、これらの構造は線状ではなく分岐状である)。
下付き文字m、i、及びjにより表される部分に関し、下付き文字iが0であるとき、下付き文字jも0であり、下付き文字iが0超の整数であるとき、下付き文字jも0超の正数であり、下付き文字iが0超の整数であるとき、mも0超の整数である。言い換えると、添字iによって表される基が存在する場合、添字jによって表される基もまた存在する。逆もまた真であり、即ち、添字iによって表される基が存在しない場合には、添字jによって表される基もまた存在しない。加えて、iが0を超える整数である場合、添字mによって表される基は存在し、mもまた0を超える整数である。ある特定の実施形態において、添字m及びiは、それぞれ1である。典型的に、添字iは、1を超えないが、添字mは、シロキサン結合(即ち、Si−O結合)が添字iによって表される基に存在するように、1を超える整数であり得る。
ある種の実施形態では、ポリフルオロポリエーテルシランは、YがFであり、Zは−(CF)−であり、aは、1〜3の整数であり、下付き文字c、d、f、i、m、及びjは各0であるという条件に従うものである。
一般式(A’’)中、X’’により表される加水分解性基は、独立して、H、ハロゲン化物基、アルコキシ(−OR)基、アルキルアミノ(−NHR又は−NR)基、カルボキシ(−O(OC−R)基、アルキルイミノオキシ(alkyliminoxy)(−O−N=CR)基、アルケニルオキシ(O−C(=CR)R)基、又はN−アルキルアミド(−NRCOR)基から選択される(式中、R、R及びRは、各々独立して、H及びC〜C22ヒドロカルビル基から選択される)。R、R及びRは、独立して、C〜C22ヒドロカルビル基であり、R、R及びRは、線状、分岐状、又は環状(C〜C22ヒドロカルビル基)であり得る。更に、R、R及びRは、独立して、ヒドロカルビル基内にN、O、及び/又はSなどの1つ以上のヘテロ原子を有することができ、かつ置換又は非置換であり得る。典型的には、R、R、及びRは、各々独立して、C〜Cアルキル基から選択される。ある種の実施形態では、一般式(A’’)中、X’’により表される加水分解性基は、独立して、アルコキシ(−OR)基及びアルキルアミノ(−NHR又は−NR)基から選択される。一般式(A’’)中X’’により表わされる加水分解性基がNR基であるとき、R及びRは、場合により、共にN原子に結合し、環状アミノ基を形成し得る。
ポリフルオロポリエーテルシランの具体的な種の非限定的な代表的実施形態は、下記に詳細に説明される。これらの実施形態では、典型的には、zは、ポリフルオロポリエーテルシランが、X’’により表される3つの加水分解可能な基を含むように、0である。しかしながら、上述のように、zは、これらの特定のポリフルオロポリエーテルシランが、3つよりも少ない加水分解可能な基を含むように、0以外の整数(例えば、1又は2)であってもよい。
ある種の実施形態では、一般式(A’’)中YはFである。典型的には、一般式(A’’)中、YがFであるとき、一般式(A’’)中下付き文字c、d、及びgは各0である。そのため、これらの実施形態では、下付き文字c、d、及びgにより表される基が存在しないとき、ポリフルオロポリエーテルシランは、一般式F−Z−[((OC−((OC−(CF(CF))]−(CH−X’−(C2n)−((SiR −O)−SiR −(C2j)−Si−(X’’)3−z(Rを有する。
上記に説明したとおり、一般式(A’’)中、YがFであり一実施形態において、一般式(A’’)中、Zは−(CF)−であり、一般式(A’’)中下付き文字c、d、f、及びgは0であり、一般式(A’’)中、下付き文字b、e、h、及びnは各々独立して、0超の正数である。この実施形態のほんの一例として、添字a’は3であり、添字bは少なくとも1であり、添字eは1であり、添字hは1であり、X’は酸素原子であり、添字nは3であり、添字m、i、及びjは、それぞれ0である。一実施形態において、ポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:CF−CF−CF−(O−CF−CF−CF−O−CF−CF−CH−O−CH−CH−CH−Si−(X’’)3−z(Rを有する。したがって、X’’により表わされる加水分解性基が全てアルコキシ基、例えばメトキシ基であるとき、この具体的なポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:CF−CF−CF−(O−CF−CF−CF−O−CF−CF−CH−O−CH−CH−CH−Si−((OCHを有する。あるいは、X’’により表わされる加水分解性基が全てアルキルアミノ基、例えばN(CH基であるとき、この具体的なポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:CF−CF−CF−(O−CF−CF−CF−O−CF−CF−CH−O−CH−CH−CH−Si−(N(CHを有する。これらの実施形態では、添字b’は典型的には17〜25の整数である。
上記のように、一般式(A)中YがFであり、一般式(A’’)におけるZが −(CF)−である別の実施形態では、一般式(A’’)における添字c、d、f、及びgは、0であり、一般式(A’’)における添字b、e、h、n、m、i、及びjは、それぞれ独立して0を超える整数である。この実施形態のほんの一例として、添字aは3であり、添字bは少なくとも1であり、添字eは1であり、添字hは1であり、X’は酸素原子であり、添字nは3であり、添字m及びiはそれぞれ1であり、添字jは2である。一実施形態において、ポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:CF−CF−CF−(O−CF−CF−CF−O−CF−CF−CH−O−CH−CH−CH−Si(CH−O−Si(CH−CH−CH−Si−(X’’)3−z(Rを有する。したがって、X’’により表わされる加水分解性基が全てアルコキシ基、例えばメトキシ基であり、zが0であるとき、この具体的なポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:CF−CF−CF−(O−CF−CF−CF−O−CF−CF−CH−O−CH−CH−CH−Si(CH−O−Si(CH−CH−CH−Si((OCHを有する。これらの実施形態では、添字b’は典型的には17〜25の整数である。
上記のように、一般式(A’’)中YがFである実施形態では、一般式(A’’)におけるZは−(CF(CF)CFO)−である。この実施形態では、一般式(A’’)における添字下付き文字b、c、d、e、及びgは0であり、一般式(A’’)における添字下付き文字f、h、及びnはそれぞれ独立して0を超える整数である。この実施形態のほんの一例として、一般式(A’’)における添字b、c、d、e、及びgは、0であり、添字a’は少なくとも1であり、添字fは1であり、添字hは1であり、X’は酸素原子であり、添字nは3であり、添字i、m、及びjは、それぞれ0である。一実施形態において、ポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:F−(CF(CF)−CF−O)−CF(CF)−CH−O−CH−CH−CH−Si−(X’’)3−z(Rを有する。したがって、X’’により表わされる加水分解性基が全てアルコキシ基、例えばメトキシ基であり、zが0であるとき、この具体的なポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:F−(CF(CF)−CF−O)−CF(CF)−CH−O−CH−CH−CH−Si−((OCHを有する。あるいは、X’’により表わされる加水分解性基が全てアルキルアミノ基、例えばN(CH基であるとき、この具体的なポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:F−(CF(CF)−CF−O)−CF(CF)−CH−O−CH−CH−CH−Si−(N(CHを有する。これらの実施形態では、添字a’は典型的には14〜20の整数である。
前述したとおり、一般式(A’’)中のYがFであり、一般式(A’’)中のZが−(CF(CF)CFO)−である別の実施形態において、一般式(A’’)中、下付き文字b、c、d、e、及びgは0であり、下付き文字aは少なくとも1であり、下付き文字fは1であり、下付き文字hは1であり、X’は酸素原子であり、下付き文字nは3であり、下付き文字m及びiは各1であり、かつ下付き文字jは2である。一実施形態において、ポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:F−(CF(CF)CFO)−CF(CF)−CH−O−CH−CH−CH−Si(CH−O−Si(CH−CH−CH−Si−(X’’)3−z(Rを有する。したがって、X’’により表わされる加水分解性基が全てアルコキシ基、例えばメトキシ基であり、zが0であるとき、この具体的なポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:F−(CF(CF)CFO)−CF(CF)−CH−O−CH−CH−CH−Si(CH−O−Si(CH−CH−CH−Si((OCHを有する。これらの実施形態では、添字a’は典型的には14〜20の整数である。
その他の実施形態では、一般式(A’’)中、Yは、(R(X’’)3−zSi−(C2j)−((SiR −O)−SiR −(C2n)−X’−(CH−である。典型的には、一般式(A’’)中Yが(R(X’’)3−zSi−(C2j)−((SiR −O)−SiR −(C2n)−X’−(CH−であるとき、一般式(A’’)の下付き文字b、c、及びfは0である。そのため、これらの実施形態では、下付き文字b、c、及びfにより表される基が存在しないとき、ポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:Y−Z−[(OCFCF(CF))−((OC−(OCF]−(CH−X’−(C2n)−((SiR −O)−SiR −(C2j)−Si−(X’’)3−z(Rを有する。
前述したとおり、一般式(A’’)中、Yが(R(X’’)3−zSi−(C2j)−((SiR −O)−SiR −(C2n)−X’−(CH−である一実施形態では、Zは−(CF)−であり、X’は酸素原子であり、一般式(A’’)中、下付き文字b、c、d、及びfは0であり、一般式(A’’)中下付き文字e及びgは、それぞれ独立して0超の整数である。この実施形態のほんの一例として、Zは−(CF)−であり、X’は酸素原子であり、一般式(A’’)中、添字b、c、d、f、m、i、及びjは0であり、添字eは少なくとも1であり、添字gは少なくとも1であり、添字hは1であり、X’は酸素原子であり、下付き文字nは3である。一実施形態において、ポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:(R(X’’)3−zSi−CH−CH−CH−O−CH−CF−(OCFCF−(OCF−CH−O−CH−CH−CH−Si−(X’’)3−z(Rを有する。したがって、X’’により表わされる加水分解性基が全てアルコキシ基、例えばメトキシ基であり、zが0であるとき、この具体的なポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:(CHO)Si−CH−CH−CH−O−CH−CF−(OCFCF−(OCF−CH−O−CH−CH−CH−Si−((OCHを有する。あるいは、X’’により表わされる加水分解性基が全てアルキルアミノ基、例えば、N(CH基であり、zが0であるとき、この具体的なポリフルオロポリエーテルシランは、次の一般式:((CHN)Si−CH−CH−CH−O−CH−CF−(OCFCF−(OCF−CH−O−CH−CH−CH−Si−(N(CHを有する。
あるいは、前述したとおり、一般式(A’’)中、Yが(R(X’’)3−zSi−(C2j)−((SiR −O)−SiR −(C2n)−X’−(CH−である別の実施形態において、Zは−(CF)−であり、X’は酸素原子であり、一般式(A’’)中、下付き文字b、c、e、及びfは0であり、一般式(A’’)中下付き文字d及びgは、それぞれ独立して、0超の正数である。
特に、ポリフルオロポリエーテルシランの例を示す上記の特定の式中、ポリフルオロポリエーテルシランの1つ以上のフッ素原子は、他の原子で置き換えられ得る。例えば、ポリフルオロポリエーテルシランには他のハロゲン原子(例えば、Cl)が存在してよく、ポリフルオロポリエーテルシランのフッ素化の程度が低くてもよい。フッ素化度が比較的低いとは、上記の任意の一般式のフッ素原子のうち1つ以上が、水素原子で置き換えられ得ることを意味する。
ポリフルオロポリエーテルシランの調製方法は、当該技術分野で広く知られている。例えば、ポリフルオロポリエーテルシランは、典型的には、アルケニル末端化ポリフルオロポリエーテル化合物と、ケイ素結合した水素原子を有するシラン化合物との間のヒドロシリル化反応により調製される。シラン化合物は、典型的には、ケイ素結合したハロゲン原子などの少なくとも1つの加水分解性基を含む。ケイ素結合したハロゲン原子は、他の加水分解性基と反応させること、並びに他の加水分解性に転換することができる。例えば、得られるポリフルオロポリエーテルシラン化合物が、アルコールに由来するアルコキシ官能性を含むように、ケイ素結合したハロゲン原子とアルコールを反応させることもできる。このような反応の副産物には、塩酸がある。当業者であれば、所望の構造のポリフルオロポリエーテルシランを得るための出発成分の変更の仕方を理解されるであろう。様々なポリフルオロポリエーテルシランを調製する方法の具体例は、参照によりその全体が本明細書に援用される米国特許出願第2009/0208728号に開示されている。
C.コポリマー組成物の形成
上記のとおり、コポリマー組成物は、成分(I)と(II)の反応生成物である。
より詳細には、コポリマー組成物は、硬化ポリオルガノシロキサン中間体上の少なくとも1つのSi−OH官能基のうちの少なくとも1つと、ポリフルオロポリエーテルシランとを反応させて、硬化ポリオルガノシロキサン中間体とポリフルオロポリエーテルシランとの間に少なくとも1つの共有結合を形成させ、コポリマー組成物を調製させることにより形成される。
ある種の実施形態では、コポリマー組成物は、ポリフルオロポリエーテルシランを加水分解させて、加水分解させたポリフルオロポリエーテルシランを硬化ポリオルガノシロキサン中間体と縮合させて少なくとも1つの共有結合を形成させることにより形成され得る。更により詳細には、コポリマー組成物は、水分の存在下で、ポリフルオロポリエーテルシランを加水分解させ、硬化ポリオルガノシロキサン中間体と縮合させるのに十分な温度まで、少なくとも1つのSi−OH官能基を有する硬化ポリオルガノシロキサン中間体と、ペルフルオロポリエーテルシランを加熱して、少なくとも1つの共有結合を形成させることにより形成される。
更により詳細には、ある種の実施形態では、コポリマー組成物は、流し塗りコーティング、スプレーコーティング、又は塗装、浸し塗りなどの既知の技術により、硬化ポリオルガノシロキサン中間体の表面に対しポリフルオロポリエーテルシランを最初に適用し、コーティング層を形成することにより形成される。これらの実施形態のうちある種のものでは、硬化ポリオルガノシロキサン中間体に対し、0.01〜10重量%、例えば、0.1〜0.5重量%などのポリフルオロポリエーテルシランと、フッ素化溶媒などのフッ素化媒質を混合させた希釈溶液などの液体として、ポリフルオロポリエーテルシランを適用する。硬化ポリオルガノシロキサン中間体に対する希釈用液の塗布後、フッ素化媒質を蒸発させ、硬化ポリオルガノシロキサン中間体の外側表面上にポリフルオロポリエーテルシランコーティング層を残存させる。
次に、硬化ポリオルガノシロキサン中間体を有するポリフルオロポリエーテルシランコーティング層を、加湿した炉に配置する。ある種の実施形態では、脱イオン水を入れた皿を炉中に配置し、湿度を供給した。硬化ポリオルガノシロキサン中間体を有するポリフルオロポリエーテルシランコーティング層は、水を蒸発させてポリフルオロポリエーテルシランの加水分解を助けるのに十分な温度及び時間で加熱する。例えば、硬化ポリオルガノシロキサン中間体を有するポリフルオロポリエーテルシランコーティング層を、約125℃で約1時間にわたって加熱することができる。加熱も、ポリフルオロポリエーテルシランと、硬化ポリオルガノシロキサン中間体の1つ以上のSi−OH官能基とを縮合させて、それらの間に1つ以上の共有結合を形成させて、ひいてはコポリマー組成物を形成する助けとなるであろう。
ある種の実施形態では、硬化ポリオルガノシロキサン中間体とポリフルオロポリエーテルシランとの間に形成された、(コポリマー組成物を形成する)1つ以上の共有結合は、硬化ポリオルガノシロキサン中間体とポリフルオロポリエーテルシランとの接点に位置する。その他の実施形態では、硬化ポリオルガノシロキサン中間体とポリフルオロポリエーテルシランとの間の1つ以上の共有結合は、硬化ポリオルガノシロキサン中間体のバルク部内部に位置し得る。
反応が完了したならば、コポリマー組成物を炉から取り出す。この時点で、コポリマー組成物を追加のフッ素化媒質ですすぎ洗いして、未反応のポリフルオロポリエーテルシランを除去することもできる。
ある種の実施形態では、上記の方法により形成されたコポリマー組成物のXPS分析により、コポリマー組成物がおよそ55原子組成百分率のフッ素を含有していることを確認し、ひいては反応が生じていたことを確認する。
ある種の実施形態では、本明細書に記載される、形成されたコポリマー組成物は、ASTM D2240によりタイプAデュロメーターで測定したときに少なくとも30のショアA硬度を有し得るものであり、あるいはショアA硬度は、30〜100の範囲であり得る(ショアAデュロメーターによるASTM D2240は、樹脂のデュロメーター硬度に特化した試験方法であるJIS K 6253タイプAに相当する)。あるいは、コポリマー組成物は、最大で55のショアA硬度を有することができ、あるいはショアA硬度は、30〜55の範囲となり得る。
ある種の実施形態では、コポリマー組成物は、少なくとも3MPaの引張強さを有することができ、あるいは引張強さは、ASTM D412により測定したとき、3MPa〜14MPaの範囲となり得る。更に、コポリマー組成物は、少なくとも50%切断時伸びを有することができ、あるいは切断時伸びは、ASTM D412により測定したとき、5%〜500%、例えば、50%〜350%、例えば、50%〜250%の範囲となり得る。コポリマー組成物は、優れた熱−光安定性を示すことができ、機械特性、耐候性、及び耐熱性が向上されている。サンプルの透過率は、スキャン速度は中程度とし、黄変を測定するためのスリット幅は1ナノメートルとした紫外可視分光光度計を使用して、最初は、硬化後に測定し、次にサンプルを150℃で1000時間加熱した後に再度測定する。
特に、ある種の実施形態では、本発明のコポリマー組成物は、コポリマーが由来するものであるものの塵埃堆積抵抗特性の向上されていない硬化ポリオルガノシロキサンと比較して、硬度、伸びなどの物理特性、並びに光又は光学特性(光線透過率、及び屈折率などの点)の面で、実質的に同じ物理特性を提供する。以下に例示するとおり、塵埃堆積性におけるこのような向上は、コポリマー組成物サンプルと硬化ポリオルガノシロキサンを最初に光透過率について比較し、次に同じサンプルを含塵の調節された環境下で塵埃に曝露した後に光透過率について比較することにより例示できる。
この試験方法では、含塵環境への暴露後の塵埃の堆積が少ないサンプルは、塵埃の堆積がより多かったサンプルと比較して、光透過率又はその他の光学特性を保持しているであろう。
D.形成されたコポリマー組成物の使用
上記の得られたコポリマー組成物は、多様な光学デバイスの製造に使用することができる。例えば、このような光学デバイスとしては、CCD、光学カメラ、フォトカプラ光導波路、ライトガイド、受光素子、並びにHB LEDパッケージ、例えば、LEDパッケージレンズなどのLEDパッケージが挙げられるがこれらに限定されない。ある種の実施形態では、硬化ポリオルガノシロキサン及びある種の光学的に透明な樹脂及びガラスと比較して、塵埃の堆積が低減されている光学デバイスのための、透明な保護皮膜又はコーティング層を、コポリマー組成物から製造することができる。更には、このような光学的に透明な保護被膜又は保護層は、それらの由来する硬化ポリオルガノシロキサンと同等の傑出した耐久性及び機械特性を有する。
上記した、得られたコポリマー組成物は、多様な非光学デバイスの製造に使用することができる。このような非光学デバイスとしては、コポリマー組成物が、特定の望ましい色合いを付与する顔料又は他の添加剤を含有するなど、光学特性が必要とされない任意のデバイスが挙げられる。コポリマー組成物を含有し得る又は含み得る好適な非光学デバイスの例としては、コンピューター又はタイプライターのためのキーパッド、及びコースターなどが挙げられるがこれらに限定されない。
更に他の用途において、コポリマー組成物は、建設、OEM、電子部品の組立て、又は建造用途における、コーキング、ガスケット、カプセル材料、ゲル、接着剤、コンフォーマルコーティング、又はシーラントに使用することができ、又はこれらを構成し得る。
いくつかの実施形態は、以下の付番した態様のうちいずれか1つ以上を含む。
態様1。(I)繰り返し単位Si−O−Siと、少なくとも1つのSi−OH官能基と、を有し、ASTM 5946−04により測定したときに、90°以下の水接触角を有する表面を有する、硬化ポリオルガノシロキサン中間体と、(II)一般式(A’’):Y−Z−[((OC−(OCF(CF)CF−(OCFCF(CF))−((OC−(CF(CF))−(OCF]−(CH−X’−(C2n)−((SiR −O)−SiR −(C2j)−Si−(X’’)3−z(Rのポリフルオロポリエーテルシランとの反応の反応生成物を含む、コポリマー組成物(式中、Zは、独立して、−(CF)−、−(CF(CF)CFO)−、−(CFCF(CF)O)−、−(CF(CF)O)−、(CF(CF)CF)−、−(CFCF(CF))−、及び−(CF(CF))−から選択され、aは、1〜200の整数であり、b、c、d、e、f及びgは、それぞれ独立して、0〜200から選択される整数であり、h、n、及びjは、それぞれ独立して、0〜20から選択される整数であり、i及びmは、それぞれ独立して、0〜5から選択される整数であり、X’は、二価の有機基又はOであり、Rは、独立して選択されたC〜C22ヒドロカルビル基であり、zは、独立して、0〜2から選択された整数であり、X’’は、独立して選択された加水分解性基であり、Rは、独立して選択された、脂肪族不飽和を含まないC〜C22ヒドロカルビル基であり、Yは、H、F、及び(R(X’’)3−zSi−(C2j)−((SiR −O)−SiR −(C2n)−X’−(CH−から選択され、X’’、X’、z、R、R、j、m、i、n、及びhは上記のとおりものであり、但し、下付き文字iが0であるとき、下付き文字jも0であり、下付き文字iが1〜5から選択される整数であるとき、下付き文字jは、1〜20から選択される整数であり、mは、1〜5から選択される整数である)。
態様2。硬化ポリオルガノシロキサン中間体がM、D、及びQ単位を含む、態様1に記載のコポリマー組成物。
態様3。硬化ポリオルガノシロキサン中間体がM、D、T、及びQ単位を含む、態様1に記載のコポリマー組成物。
態様4。少なくとも1つの共有結合のうち少なくとも1つが、硬化ポリオルガノシロキサン中間体とポリフルオロポリエーテルシランとの接点に位置する、態様1〜3のいずれか一態様に記載のコポリマー組成物。
態様5。硬化ポリオルガノシロキサン中間体の表面が、ASTM 5946−04により測定したときに、40°〜90°の範囲の水接触角を有する、態様1〜4のいずれか一態様に記載のコポリマー組成物。
態様6。コポリマー組成物の製造方法であって、繰り返し単位Si−O−Siを有し、ASTM 5946−04により測定したときに90°超の水接触角を有する表面を有する、硬化ポリオルガノシロキサンを準備することと、一般式(A’’):Y−Z−[((OC−(OCF(CF)CF−(OCFCF(CF))−((OC−(CF(CF))−(OCF]−(CH−X’−(C2n)−((SiR −O)−SiR −(C2j)−Si−(X’’)3−z(Rのポリフルオロポリエーテルシランを供給することと、(式中、Zは、独立して、−(CF)−、−(CF(CF)CFO)−,(CFCF(CF)O)−、−(CF(CF)O)−、−(CF(CF)CF)−、−(CFCF(CF))−、及び−(CF(CF))−から選択され、aは、1〜200の整数であり、b、c、d、e、f及びgは、それぞれ独立して、0〜200から選択される整数であり、h、n、及びjは、それぞれ独立して、0〜20から選択される整数であり、i及びmは、それぞれ独立して、0〜5から選択される整数であり、X’は、二価の有機基又はOであり、Rは、独立して選択されたC〜C22ヒドロカルビル基であり、zは、独立して、0〜2から選択された整数であり、X’’は、独立して選択された加水分解性基であり、Rは、独立して選択された、脂肪族不飽和を含まないC〜C22ヒドロカルビル基であり、Yは、H、F、及び(R(X’’)3−zSi−(C2j)−((SiR −O)−SiR −(C2n)−X’−(CH−から選択され、X’’、X’、z、R、R、j、m、i、n、及びhは上記のとおりものであり、但し、下付き文字iが0であるとき、下付き文字jも0であり、下付き文字iが0超の整数であるとき、下付き文字jも0超の正数であり、下付き文字iが0超の整数であるとき、mも0超の整数である)、硬化ポリオルガノシロキサン上に少なくとも1つのSi−OH官能基を形成して、繰り返し単位Si−O−Siと、少なくとも1つのSi−OH官能基と、を有し、ASTM 5946−04により測定したときに、90°以下の水接触角を有する表面を有する、硬化ポリオルガノシロキサン中間体を作製することと、硬化ポリオルガノシロキサン中間体上の少なくとも1つの少なくとも1つのSi−OH官能基を、ポリフルオロポリエーテルシランと反応させて、硬化ポリオルガノシロキサン中間体とポリフルオロポリエーテルシランとの間に少なくとも1つの共有結合を形成させてコポリマー組成物を作製することと、を含む、方法。
態様7。硬化ポリオルガノシロキサン上に少なくとも1つのSi−OH官能基を形成することが、供給気体として酸素又は大気を用い、硬化ポリオルガノシロキサンをプラズマ処理することを含む、態様6に記載の方法。
態様8。硬化ポリオルガノシロキサン上に少なくとも1つのSi−OH官能基を形成することが、塩基又は過酸化物を硬化ポリオルガノシロキサンに塗布することを含む、態様6に記載の方法。
態様9。硬化ポリオルガノシロキサン中間体上の少なくとも1つのSi−OH官能基のうち少なくとも1つを、ポリフルオロポリエーテルシランと反応させて、少なくとも1つの共有結合を形成させることであって、ポリフルオロポリエーテルシランを加水分解させることと、加水分解させたポリフルオロポリエーテルシランと硬化ポリオルガノシロキサン中間体と縮合させて、少なくとも1つの共有結合を形成させることと、を含む、態様6〜8のいずれか一態様に記載の方法。
態様10。硬化ポリオルガノシロキサン中間体上の少なくとも1つの少なくとも1つのSi−OH官能基を、ポリフルオロポリエーテルシランと反応させて、少なくとも1つの共有結合を形成させることであって、水分の存在下で、ポリフルオロポリエーテルシランの加水分解及び硬化ポリオルガノシロキサン中間体との縮合に十分な温度に硬化ポリオルガノシロキサン中間体及びペルフルオロポリエーテルシランを加熱して、少なくとも1つの共有結合を形成させることを含む、態様6〜8のいずれか一態様に記載の方法。
態様11。コポリマー組成物をフッ素化媒質ですすぎ洗いして、未反応のポリフルオロポリエーテルシランを除去し、フッ素化媒質を除去することを更に含む、態様6〜10のいずれか一態様に記載の方法。
態様12。硬化ポリオルガノシロキサン中間体とポリフルオロポリエーテルシランとの間の少なくとも1つの形成させた共有結合が、硬化ポリオルガノシロキサン中間体とポリフルオロポリエーテルシランとの接点に位置する、態様6〜11のいずれか一態様に記載の方法。
態様13。提供される硬化ポリオルガノシロキサンが、次の成分:(A)平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有するポリジオルガノシロキサンと、場合により(B)平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有し、ビニル含量が最大で3%である、シリコーン樹脂と、(C)平均して分子あたり少なくとも2つのケイ素結合した水素原子を有する架橋剤と、及び(D)ヒドロシリル化触媒と、を含む、硬化性組成物を硬化させることにより形成され、但し、成分(A)、場合により(B)、及び(C)、並びに硬化性組成物中のそれらの量は、硬化性組成物中のケイ素結合している水素原子の総量/硬化性組成物中の脂肪族不飽和基の総量の比が0.8〜2.0になるよう選択される、態様6〜12のいずれか一態様に記載の方法。
態様14。硬化性組成物中の成分(A)、(B)、及び(C)、及びそれらの量が、硬化性組成物中の、ケイ素結合している水素原子の総量/硬化性組成物中の脂肪族不飽和基の総量の比が、0.8〜2.0の範囲になるよう選択されるという条件で、シリコーン樹脂(B)が存在する、態様13に記載の方法。
態様15。ポリオルガノシロキサン(A)が、(A1)平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有し、0超12,000MPa・sまでの粘度を有する第1のポリジオルガノシロキサンと、(A2)平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有し、少なくとも45,000MPa・sの粘度を有するポリジオルガノシロキサンと、を含む、態様13又は14に記載の方法。
態様16。第1のポリジオルガノシロキサン(A1)が、一般式R SiO−(RSiO)aa−SiR のものであり、式中、各R及びRが、独立して、脂肪族不飽和有機基及び一官能性の有機基からなる群から選択され、但し、第1のポリジオルガノシロキサン(A1)は、平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有しており、下付き文字aaは、0超12,000MPa・sまでの粘度を有する第1のポリジオルガノシロキサン(A1)を提供するのに十分な値を有する整数である、態様15に記載の方法。
態様17。第1のポリジオルガノシロキサン(A1)が、一般式R SiO−(RSiO)bb−SiR のものであり、式中、各R及びRが、独立して、脂肪族不飽和有機基及び一官能性の有機基からなる群から選択され、但し、第2のポリジオルガノシロキサン(A2)は、平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有しており、下付き文字aaは、45,000MPa・s超の粘度を有する第2のポリジオルガノシロキサン(A2)を提供するのに十分な値を有する整数である、態様15又は16に記載の方法。
態様18。シリコーン樹脂(B)が、R SiO1/2により表される一官能性の単位(M単位)と、SiO4/2により表される四官能性単位(Q単位)とを含み、式中、各Rは、独立して、脂肪族不飽和有機基及び一官能性の有機基からなる群から選択され、但し、シリコーン樹脂は、平均して分子あたり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有し、かつ3%を超過しないビニル含量を有する、態様15〜17のいずれか一態様に記載の方法。
態様19。シリコーン樹脂(B)中のテトラ官能性単位に対する一官能性の単位のモル比が、0.6:1〜1.1:1の範囲である、態様18に記載の方法。
態様20。シリコーン樹脂(B)が、2,000〜5,000g/molの範囲の数平均分子量を有する、態様15〜19のいずれかに記載の方法。
態様21。架橋(C)がポリオルガノ水素シロキサンを含む、態様13〜20のいずれか一態様に記載の方法。
態様22。ポリオルガノ水素シロキサンが、式:HR SiO−(RSiO)cc−SiR Hの線状のポリオルガノ水素シロキサンを含み、式中、各Rは、水素原子又は一官能性の有機基であり、但し、分子あたり少なくとも2つのRは水素原子であり、下付き文字ccは、1以上の値を有する整数である、態様21に記載の方法。
態様23。ポリオルガノ水素シロキサンが、式(RSiO3/2dd(R SiO2/2ee(RSiO1/2ff(SiO4/2gg(X’’’O)hhの分岐状ポリオルガノ水素シロキサンを含む、(式中、X’’’は任意のアルコキシ官能性基であり、各Rは、水素原子又は一官能性の有機基であり、但し、1分子あたり少なくとも2つのRは水素原子であり、下付き文字ddは正数であり、下付き文字eeは0又は正数であり、下付き文字ffは0又は正数であり、下付き文字ggは0又は正数であり、下付き文字hhは0又は正数であり、ee/ddは0〜10の範囲の値を有し、ff/eeは0〜5の範囲の値を有し、gg/(dd+ee+ff+gg)は0〜0.3の範囲の値を有し、及びhh/(dd+ee+ff+gg)は0〜0.4の範囲の値を有する、態様21に記載の方法。
態様24。提供される硬化ポリオルガノシロキサンが、次の成分:(A’)次の平均構造式:R10 SiO(4k)/2のオルガノポリシロキサンと(式中、R10は、非置換の若しくはハロゲン置換されている一価の炭化水素基を表し、しかしながら、1分子中、R10により表される少なくとも2つの基はアルケニル基であり、R10により表される全ての基のうち少なくとも30モル%はアリール基であり、「k」は0.6〜2.1の範囲の数である)、(B’)1分子中に、少なくとも2つのケイ素結合した水素原子と、少なくとも15モル%の、全てがケイ素結合しているアリール基形態の有機基と、を含有する、オルガノポリシロキサンと、場合により(C’)次の平均単位式:(R11SiO3/2(R11 SiO2/2(R11 SiO1/2(SiO4/2(X’’’’O1/2の分岐鎖オルガノポリシロキサンと(式中、各R11は、独立して、アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はエポキシ含有有機基を表し、しかしながら、1分子中、R11により表される全ての基のうち少なくとも5モル%はアルケニル基であり、R11により表される全ての基のうち少なくとも15モル%はアリール基であり、R11により表される全ての基のうち少なくとも10モル%はエポキシ含有有機基であり、X’’’’は、水素原子又はアルキル基であり、「o」は正数であり、「p」は0又は正数であり、「q」は0又は正数であり、「r」は0又は正数であり、「s」は0又は正数であり、「p/o」は0〜10の範囲の数であり、「q/o」は0〜5の範囲の数であり、「r/(o+p+q+r)」は0〜0.3の範囲の値を有し、「s/(o+p+q+r)」は0〜0.02の範囲の値を有する)、(D’)ヒドロシリル化触媒と、を含む、硬化性組成物を硬化させることにより形成され、成分(B’)は、成分(A’)と、任意選択的に成分(C’)とに含有されるアルケニル基に対する、成分(B)に含有されるケイ素結合した水素原子のモル比が0.1〜5の範囲となるような量で使用され、任意選択的な成分(C’)は、成分(A’)と(B’)との合計100質量部あたり0.1〜20質量部の量で含有され、成分(D’)は、硬化性組成物の硬化を促進させるのに十分な量で含有される、態様6〜12のいずれか一態様に記載の方法。
態様25。成分(C’)が存在し、次の平均単位式:(R11SiO3/2(R11 SiO2/2(R11 SiO1/2(SiO4/2(X’’’’O1/2の分岐鎖オルガノポリシロキサンを含み(式中、各R11は、独立して、アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はエポキシ含有有機基を表し、しかしながら、1分子中、R11により表される全ての基のうち少なくとも5モル%はアルケニル基であり、R11により表される全ての基のうち少なくとも15モル%はアリール基であり、R11により表される全ての基のうち少なくとも10モル%はエポキシ含有有機基であり、X’’’’は、水素原子又はアルキル基であり、「o」は正数であり、「p」は0又は正数であり、「q」は0又は正数であり、「r」は0又は正数であり、「s」は0又は正数であり、「p/o」は0〜10の範囲の数であり、「q/o」は0〜5の範囲の数であり、「r/(o+p+q+r)」は0〜0.3の範囲の値を有し、「s/(o+p+q+r)」は0〜0.02の範囲の値を有する)、成分(B’)は、成分(A’)と、成分(C’)とに含有されるアルケニル基に対する、成分(B)に含有されるケイ素結合した水素原子のモル比が0.1〜5の範囲となるような量で使用され、成分(C’)は、成分(A’)と(B’)との合計100質量部あたり0.1〜20質量部の量で含有され、成分(D’)は、硬化性組成物の硬化を促進させるのに十分な量で含有される、態様24に記載の方法。
態様26。成分(A’)が次の一般式:R12 SiO(R12 SiO)SiR12 の直鎖状オルガノポリシロキサン(式中、R12は、独立して、非置換の又はハロゲン置換された一価の炭化水素基を表し、しかしながら、1分子中、R12により表される少なくとも2つの基はアルケニル基であり、R12により表される全ての基のうち少なくとも30モル%はアリール基であり、iは、5〜1,000の範囲の整数である)、及び/又は次の一般単位式:(R13SiO3/2(R13 SiO2/2(R13 SiO1/2(SiO4/2(X’’’’O1/2の分岐鎖オルガノポリシロキサン(式中、R13及びX’’’’は上記に定義するものと同じであり、しかしながら、1分子中、R13により表される少なくとも2つの基はアルケニル基であり、R13により表される全ての基のうち少なくとも30モル%はアリール基であり、「u」は正数であり、「v」は0又は正数であり、「w」は0又は正数であり、「x」は0又は正数であり、「y」は0又は正数であり、「v/u」は0〜10の範囲の数であり、「w/u」は0〜5の範囲の数であり、「x/(u+v+w+x)」は0〜0.3の範囲の数であり、「y/(u+v+w+x)」は0〜0.4の範囲の値を有する)である、態様24又は25に記載の方法。
態様27。成分(B’)が次の一般式:R14 SiO(R14 SiO)iiSiR14 により表される直鎖状オルガノポリシロキサン(式中、R14は、独立して、水素原子、又は非置換の若しくはハロゲン置換されている一価の炭化水素基を表し、しかしながら、1分子中、R14により表される少なくとも2つの基は水素原子であり、Rにより表される全ての基のうち少なくとも15モル%はアリール基であり、「ii」は、5〜1,000の範囲の整数である)、及び/又は次の一般単位式:(R14SiO3/2jj(R14 SiO2/2kk(R14 SiO1/2ll(SiO4/2mm(X’’’’O1/2nnの分岐鎖オルガノポリシロキサン(式中、R14及びX’’’は上記に定義するものと同じであり、しかしながら、1分子中、R14により表される少なくとも2つの基は水素原子であり、R14により表される全ての基のうち少なくとも15モル%はアリール基であり、「jj」は正数であり、「kk」は0又は正数であり、「ll」は0又は正数であり、「mm」は0又は正数であり、「nn」は0又は正数であり、「kk/p」は0〜10の範囲の数であり、「ll/jj」は0〜5の範囲の数であり、「s/(jj+kk+ll+mm)」は0〜0.3の範囲の数であり、「nn/(jj+kk+ll+mm)」は0〜0.4の範囲の値を有する)である、態様24又は25に記載の方法。
態様28。成分(C’)の質量平均分子量が少なくとも2,000g/molである、態様25〜27のいずれか一態様に記載の方法。
態様29。成分(A’)の1分子中、R11により表されるアルケニル基がビニル基であり、R11により表される全ての基のうち少なくとも30モル%のアリール基のうち、少なくとも40モル%がフェニル基を含む、態様24〜28のいずれか一態様に記載の方法。
態様30。成分(B’)が、1分子中に、少なくとも25モル%の、全てがケイ素結合しているアリール基形態の有機基を含有する、態様24〜29のいずれか一態様に記載の方法。
態様31。成分(B’)の1分子中、R14により表される少なくとも15モル%のアリール基のうち、少なくとも40モル%がフェニル基を含む、態様24〜29のいずれか一態様に記載の方法。
態様32。成分(C’)中、各R13が、独立して、メチル基、ビニル基、フェニル基、又は3−グリシドキシプロピル基を表し、しかしながら、1分子中、R13により表される全ての基のうち少なくとも8モル%はアルケニル基であり、R13により表される全ての基のうち少なくとも25モル%はアリール基であり、R13により表される全ての基のうち少なくとも20モル%はエポキシ含有有機基である、態様25〜31のいずれか一態様に記載の方法。
態様33。成分(B’)は、成分(A’)と、成分(C’)とに含有されるアルケニル基に対する、成分(B)に含有されるケイ素結合した水素原子のモル比が0.5〜2の範囲となるような量で使用され、成分(C’)は、成分(A)と(B)との合計100質量部あたり0.1〜10質量部の量で含有され、成分(D’)は、組成物の硬化を促進させるのに十分な量で含有され、この量が、組成物の質量あたりの成分(D’)の金属原子の量が0.01〜500ppmとなるような量である、態様25〜32のいずれか一態様に記載の方法。
態様34。態様6〜33のいずれか一態様の方法により形成されたコポリマー組成物。
態様35。光学デバイスにおける、態様1〜5及び/又は態様34のいずれか一態様に記載のコポリマー組成物の使用。
態様36。非光学デバイスにおける、態様1〜5及び/又は態様34のいずれか一態様に記載のコポリマー組成物の使用。
態様37。表面防塵用途における、態様1〜5及び/又は態様34のいずれか一態様に記載のコポリマー組成物の使用。
態様38。態様1〜5及び/又は態様34のいずれか一態様に記載のコポリマー組成物を含むコーキング、ガスケット、カプセル材料、ゲル、接着剤、コンフォーマルコーティング、又はシーラント。
態様39。建設、OEM、電子部品の組立て、又は建造用途における、コーキング、ガスケット、カプセル材料、ゲル、接着剤、コンフォーマルコーティング、又はシーラントとしての態様1〜5及び/又は態様34のいずれか一態様に記載のコポリマー組成物の使用。
以下の実施例は、本発明を例示することを意図しており、決して本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではない。
実施例
これらの実施例は、当業者に本発明を例示することを目的とするものであり、請求項に記載の本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきではない。
Cary 5000分光光度計(又は紫外可視分光光度計)を用い、サンプルの透過率を測定した。
例1−塵埃の堆積についての硬化ポリオルガノシロキサンプラーク(サンプルA及びB)及びコポリマー組成物プラーク(サンプルC及びD)の評価
A.サンプルプラークA〜Dの作製
1.硬化ポリオルガノシロキサンサンプルプラーク(サンプルA及びB)の作製
サンプルA(48×48×4mmプラーク)を作製するために使用した成分は、参照によりその全体が本明細書に援用される国際公開第2010/138,221号の例3に提供されている。
サンプルB(48×48×4mmプラーク)を作製するために使用した成分は、参照によりその全体が本明細書に援用される国際公開第2010/138,221号の比較例4に提供されている。
サンプルプラークA及びBを作製するための成型装置は、140℃に維持したSodick Plustech LS40R射出成形機とした。
サンプルプラークA及びBを形成するためのプロセスは以下のものとした。最初に、プラーク(上記のとおり)を形成する成分の各々を混合し、射出速度約10.00mm/sec、射出圧力約150kg/cmで成形型に射出成形した(最終的に成形型内は140℃となる)。保持時間約30秒、硬化時間90秒とし、保持圧力は約120kg/cmとした。成型後、サンプルプラークA及びBを150℃で1時間二次硬化させた。
450nm及び可視光範囲内の他の波長(すなわち、360〜740nm)で、サンプルA及びBのため形成されたプラークの光線透過率を測定した。結果を表1に要約する。
サンプルA及びBのため作製したプラークをある程度より分け、工程3及び4により更に加工してサンプルC及びDを作製した。次に、サンプルA〜Dの各々を下記B節において、塵埃の堆積について評価した。
2.ポリフルオロポリエーテルシランの希釈用液の調製
以下のとおりにポリフルオロポリエーテルシラン溶液を調製した。
最初に、参照によりその全体が本明細書に援用される米国特許第8,211,248号の合成例1に実質的に従い、ポリフルオロポリエーテルシランを調製した。次に、このポリフルオロポリエーテルシランを3M Novec HFE−7200フッ素化溶媒に希釈し、0.1重量%のポリフルオロポリエーテルシランを有する希釈溶液を作製した。
3.サンプルA及びBをプラズマ処理することによる硬化ポリオルガノシロキサン中間体プラークの形成
供給気体として酸素又は大気のいずれかを使用して、サンプルA及びBのプラークの一部分をプラズマ処理し、それぞれの硬化ポリオルガノシロキサン中間体プラークを作製した。サンプルA及びBのプラークの残部を以下第2節に記載のとおりに評価した。
March Instruments PX−250のRFを13.56MHzに固定し、一部分の表面のプラズマ活性化を行った。関係する表面をプラズマに露出させて、サンプルプラークA又はBをチャンバ内に配置した。活性化気体は、大気又は酸素を含有している混合気体とすることができる。チャンバ内の気体圧は40 Pa(300mTorr)に設定し、プラズマ出力は、100ワットで30秒間供給した。サンプルA又はサンプルBにプラズマ処理を行い、1つ以上のSi−OH官能性基を有するそれぞれの硬化ポリオルガノシロキサン中間体プラークを作製した。
4.硬化ポリオルガノシロキサン中間体プラークからのコポリマー組成物プラーク(サンプルC及びD)の作製
プラズマチャンバから硬化ポリオルガノシロキサン中間体プラークを取り出し、プラークのプラズマ処理から15分以内に上記工程2のポリフルオロポリエーテルシラン希釈溶液で流し塗りコーティングした。あるいは、硬化ポリオルガノシロキサン中間体プラークは、スプレーコーティング、塗装、又はディップコーティングすることができ、あるいは上記工程2のポリフルオロポリエーテルシランの希釈溶液に暴露することができる。
次に、3M Novec HFE−7200フッ素化溶媒を蒸発させた。次に、ポリフルオロポリエーテルシランコーティングしたサンプルを120℃に設定した炉内で1時間放置した。この炉は底部には、脱イオン水を入れた皿を置き、炉を加湿した。次に炉からサンプルを取り出し、室温に放冷し、追加の3M Novec HFE−7200フッ素化溶媒を使用して、過剰な未効果のポリフルオロポリエーテルシランを洗い流した。得られたコポリマー組成物のプラークをサンプルC及びDとした(サンプルCはサンプルAプラークから作製され、サンプルDはサンプルBプラークから作製される)。
B.塵埃の堆積についてのサンプルプラークA〜Dの評価
1.塵埃試験前のサンプルプラークA〜Dの初期準備
初期光線透過率を求めるため、サンプルA〜Dのそれぞれを、予め洗浄した一対のスライドガラス間に挟み込んだ。サンプルプラーク組成物がスライドガラスを濡らすのを防ぐため、サンプルA〜Dの縁をテープで留めた。
次に、450nm、及び可視光スペクトル内(360〜740nm)の多様な波長での光透過率について、積分球を使用して、Cary 5000分光光度計によりサンプルA〜Dを評価した。記録された初期光透過率と結果を下表1に要約する。
Figure 0006449323
表1に要約するとおり、%光透過率には、それぞれのサンプルを挟み込んだスライドガラスの6つのインターフェースの各々におけるフレネル反射損失が含まれる。
表1に確認されるとおり、ポリオルガノシロキサンプラーク(サンプルA及びB)と比較したときにコポリマー組成物プラーク(サンプルC及びD)が示す差異は、450nmではごくわずかであり、可視光スペクトル全体でもごくわずかであった。
2.サンプルプラークA〜Dの塵埃試験
光透過率の初期測定後、以下の手順による塵埃試験のため、サンプルA〜Dを作製した。最初に、それぞれのサンプルからスライドガラスを取り外し、各サンプルA〜Dの片面に対しテープ片を配置し、サンプルA〜Dの反対面に塵埃を付着させた。サンプルの片面のみに塵埃を付着させることで、付属品/部品の外側のみに塵埃が付着するような方法でプラークサンプルを付属品又は部品に使用する方法を最良に示す。
次に、5gのASHRAE(アメリカ暖房冷凍空調学会)塵埃#2をFlackTek 300g歯科用カップ(1Lカップ)に入れ、塵埃試験する容器を用意した。次に、塵埃を入れた歯科用カップにサンプルA〜Dのうち1つを入れた。前段に記載のとおり、テープを貼付していない面のみに塵埃が付着するよう、サンプルの片面にテープを貼付した。
次に、歯科用カップに蓋をし、30秒間手動でランダムに揺すった。歯科用カップを暫く静置して、塵埃を落ち着かせた。次に、舞い上がった塵埃を収集するためドラフト内で歯科用カップの蓋を開け、それぞれのサンプルをピンセットで取り出した。余分な塵埃を取り除くため、それぞれのサンプルを、歯科用カップの縁に対し数回軽くぶつけた。これにより、それぞれのサンプルに「付着している」塵埃のみが残る。
次に、それぞれのサンプルの背面からテープを取り外し、サンプルを再度一対のスライドガラスの間に挟み込んだ。最後に、サンプルと、付着している塵埃とを密封するため、スライドガラスの縁をテープで留めた。密封したサンプルを再度Cary 5000分光光度計に戻し入れ、塵埃の付いてない面(テープ貼付していた面)を分光光度計の積分球から離し、光源に向けて、光線透過率を測定した。
これらの新しく測定した光透過率を使用し、サンプルA〜Dのそれぞれの塵埃試験前後の両方の光透過率を比較し、評価した。光透過率の減少度が小さく、ひいては塵埃試験後の光の出力が向上されていることは、それぞれのサンプルのそれぞれの露出表面に塵埃が堆積していなかったことの指標となった。サンプルA〜Dの塵埃試験前後の光透過率を表2に要約し、それぞれのサンプルA〜Dにおける光透過率の減少率として表される結果を以下表3に示す。
Figure 0006449323
Figure 0006449323
表2及び3に確認できるとおり、塵埃試験後、コポリマー組成物プラーク(サンプルC及びD)の示す光透過率減少度は、同じ硬化ポリオルガノシロキサンから形成したポリオルガノシロキサンプラーク(サンプルA及びB)と比較して大幅に低減されている。この向上は、サンプルC及びDのコポリマー組成物が、サンプルA及びBと比較して塵埃堆積に抵抗したことが示される。
例2−塵埃堆積抵抗性についての硬化ポリオルガノシロキサンプラーク(サンプルA)及びコポリマー組成物プラーク(サンプルC)の評価
以下の手順により、紫外光照射、(340nm,0.1mW/cm)、高温(150℃)、及び青色LED光(450nm 50mW/cm,100℃)での1000時間の促進老化を行い、コポリマー組成物(サンプルC)の耐久性能を硬化ポリオルガノシロキサン(サンプルA)と比較した。
サンプルCの作成に使用したプラークは、上記の100ワットで30秒ではなく200ワットで180秒処理した後、120℃で1時間ではなく125℃で1時間放置したことを除き、上記例1に記載の方法により、各条件でサンプルA及びCのプラークを5つ用意した。
全てのサンプルをすすぎ洗いし、乾燥させた後、老化環境に放置した。上記例1の第B節に記載のとおりの、過剰飽和環境への暴露を模倣すべく、サンプルを「塵埃堆積処理」した後の透過率について、0(初期状態)、100時間、500時間、及び1000時間の時点でサンプルプラークを測定した。
塵埃堆積処理後の平均透過率及び標準偏差を図1及び下表4に示す。明確さのため、未処理のサンプル(サンプルA)は単一のサンプルセットに合算する。
Figure 0006449323
全ての条件において、塵埃堆積処理した光学シリコーンサンプル(サンプルC)は、塵埃堆積処理した未処理のシリコーンサンプル(サンプルA)と比較して、向上された透過率を維持した。
平均的な観察者による体験を良好に表すため、表4に提供するとおりの耐久性試験におけるサンプルの透過率をルーメンで示す。SI単位のルーメンで測定される光束は、所定のスペクトルの積分値をもとに算出され、ここで、次式により算出されるとおり、標準2900 K CCT LED(ILED(λ))、試験サンプルへの透過(TMS(λ))、及び明所応答曲線V(λ)であり、λは光波長である。
Figure 0006449323
同様にして、この計算により算出されるサンプルAの透過率、V(λ)、及び入射LEDスペクトルを図2に示す。
本発明は、例示的な様式で説明されており、使用されている用語は限定目的よりも、むしろ説明のための言葉としての性質が意図されているものと理解されるべきである。明らかに本発明の多くの修正及び変更が上記教示から可能である。本発明は、具体的に記載した方法どおりのもの以外の方法でも実施され得る。

Claims (13)

  1. I)繰り返し単位Si−O−Siと、少なくとも1つのSi−OH官能基と、を有し、ASTM D5946−04により測定したときに、90°以下の表面の水接触角を有する、硬化ポリオルガノシロキサン中間体と、
    (II)一般式(A’’):
    Y−Z−[(OC−(OCF(CF)CF−(OCFCF(CF))−(OC−(CF(CF))−(OCF]−(CH−X’−(C2n)−((SiR −O)−SiR −(C2j)−Si−(X’’)3−z(R
    (式中、Zは、独立して、−(CF)−、−(CF(CF)CFO)−、−(CFCF(CF)O)−、−(CF(CF)O)−、−(CF(CF)CF)−、−(CFCF(CF))−、及び−(CF(CF))−から選択され、aは、1〜200の整数であり、b、c、d、e、f及びgは、それぞれ独立して、0〜200から選択される整数であり、b+c+d+e+g>1であり、h、n、及びjは、それぞれ独立して、0〜20から選択される整数であり、i及びmは、それぞれ独立して、0〜5から選択される整数であり、X’は、二価の有機基又はOであり、Rは、独立して選択されたC〜C22ヒドロカルビル基であり、zは、独立して、0〜2から選択された整数であり、X’’は、独立して選択された加水分解性基であり、Rは、独立して選択された、脂肪族不飽和を含まないC〜C22ヒドロカルビル基であり、Yは、H、F、及び(R(X’’)3−zSi−(C2j)−((SiR −O)−SiR −(C2n)−X’−(CH−から選択され、X’’、X’、z、R、R、j、m、i、n、及びhは上記のとおりものであり、
    但し、下付き文字iが0であるとき、下付き文字jも0であり、下付き文字iが1〜5から選択される整数であるとき、下付き文字jは、1〜20から選択される整数であり、mは、1〜5から選択される整数である)
    のポリフルオロポリエーテルシランと、
    の反応生成物。
  2. 前記硬化ポリオルガノシロキサン中間体がM、D、及びQ単位を含む、請求項1に記載の反応生成物
  3. 前記硬化ポリオルガノシロキサン中間体がM、D、T、及びQ単位を含む、請求項1に記載の反応生成物
  4. 前記硬化ポリオルガノシロキサン中間体と前記ポリフルオロポリエーテルシランとの接点に少なくとも1つの共有結合が形成されている、請求項1に記載の反応生成物
  5. 前記硬化ポリオルガノシロキサン中間体が、ASTM D5946−04により測定したときに、40°〜90°の範囲の表面の水接触角を有する、請求項1〜4のいずれか一に記載の反応生成物
  6. 反応生成物の作製方法であって、
    繰り返し単位Si−O−Siを有し、ASTM D5946−04により測定したときに90°超の表面の水接触角を有する、硬化ポリオルガノシロキサンを準備することと、
    一般式(A’’):
    Y−Z−[(OC−(OCF(CF)CF−(OCFCF(CF))−(OC−(CF(CF))−(OCF]−(CH−X’−(C2n)−((SiR −O)−SiR −(C2j)−Si−(X’’)3−z(Rのポリフルオロポリエーテルシランを準備することと、
    (式中、Zは、独立して、−(CF)−、−(CF(CF)CFO)−、−(CFCF(CF)O)−、−(CF(CF)O)−、−(CF(CF)CF)−、−(CFCF(CF))−、及び−(CF(CF))−から選択され、aは、1〜200の整数であり、b、c、d、e、f及びgは、それぞれ独立して、0〜200から選択される整数であり、b+c+d+e+g>1であり、h、n、及びjは、それぞれ独立して、0〜20から選択される整数であり、i及びmは、それぞれ独立して、0〜5から選択される整数であり、X’は、二価の有機基又はOであり、Rは、独立して選択されたC〜C22ヒドロカルビル基であり、zは、独立して、0〜2から選択された整数であり、X’’は、独立して選択された加水分解性基であり、Rは、独立して選択された、脂肪族不飽和を含まないC〜C22ヒドロカルビル基であり、Yは、H、F、及び(R(X’’)3−zSi−(C2j)−((SiR −O)−SiR −(C2n)−X’−(CH−から選択され、X’’、X’、z、R、R、j、m、i、n、及びhは上記のとおりものであり、
    但し、下付き文字iが0であるとき、下付き文字jも0であり、下付き文字iが1〜5から選択される整数であるとき、下付き文字jは、1〜20から選択される整数であり且つmは、1〜5から選択される整数である)、
    前記硬化ポリオルガノシロキサン上に少なくとも1つのSi−OH官能基を形成して、繰り返し単位Si−O−Siと、少なくとも1つのSi−OH官能基と、を有し、ASTM D5946−04により測定したときに、90°以下の表面の水接触角を有する、硬化ポリオルガノシロキサン中間体を作製することと、
    前記硬化ポリオルガノシロキサン中間体上の少なくとも1つの前記少なくとも1つのSi−OH官能基を、前記ポリフルオロポリエーテルシランと反応させて、前記硬化ポリオルガノシロキサン中間体と前記ポリフルオロポリエーテルシランとの間に少なくとも1つの共有結合を形成させて前記反応生成物を作製することと、を含む、方法。
  7. 前記反応生成物をフッ素化媒質で洗い流し、未反応のポリフルオロポリエーテルシランを除去することと、
    前記フッ素化媒質を除去することと、を更に含む、請求項6に記載の方法。
  8. 請求項6又は7に記載の方法により形成された反応生成物
  9. 光学デバイスにおける、請求項1及び請求項8のいずれか一項に記載の反応生成物の使用。
  10. 非光学デバイスにおける、請求項1及び請求項8のいずれか一項に記載の反応生成物の使用。
  11. 表面防塵用途における、請求項1及び請求項8のいずれか一項に記載の反応生成物の使用。
  12. 請求項1及び請求項8のいずれか一項に記載の反応生成物を含むコーキング、ガスケット、カプセル材料、ゲル、接着剤、コンフォーマルコーティング、又はシーラント。
  13. 建設、OEM、電子部品の組立て、又は建造用途における、コーキング、ガスケット、カプセル材料、ゲル、接着剤、コンフォーマルコーティング、又はシーラントとしての請求項1及び請求項8のいずれか一項に記載の反応生成物の使用。
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