JP6615783B2 - シリル化ポリウレタン - Google Patents

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Description

本発明は、シリル化ポリウレタン、それらの製造方法、およびそれらの使用に関する。
湿気硬化性シリル化ポリマーを含有する多くの工業用組成物が知られており、多くの工業的用途がある。たとえばシリル化ポリウレタンは、塗料、接着剤、シーラント、および工業用エラストマー物品として有用である。
シリル化ポリウレタンは、通常はイソシアネート含有プレポリマーとアミノシランとを反応させることによって製造され、一般には高粘度の(従って加工性の良くない)生成物が得られる。こうした高粘度は、ウレア基とウレタン基が存在することによる水素結合に関連付けることができるので、現時点での解決策は、これらシリル化ポリウレタン中のウレタン/ウレア含有物の減少/除去に重点が置かれている。
先行技術において、シリル化ポリウレタン中のウレタン/ウレア含有物の減少/除去に関して幾つかの方法が開示されている。
たとえば、ポリウレタンを製造するのに長鎖ポリエーテルポリオールを使用することができる。しかしながら、この方法は、高い官能価と低レベルの不飽和・多分散性を有するポリエーテルポリオールを必要とし、水素結合の密集状態を全て除去できるわけではない。
他の例は、OH官能性プレポリマーとイソシアナートシランとを反応させること(これによりウレア非含有ポリウレタンが得られる)を含む。しかしながら、イソシアナートシランは、毒物学的観点から好ましくないであろう。さらに、原料入手性や価格がしばしば問題となる。
他の例は、ウレタン/ウレア基とモノイソシアネートとの部分的もしくは完全なアロファネート化及び/又はビウレット化(これにより水素結合の形成が立体的に妨げられる)を含む。しかしながら、この方法は、シリル化ポリウレタン製造後に追加の合成工程が必要となるため製造コストが増す。さらに、モノイソシアネートは、環境、健康、および安全性の面で問題がある。
したがって、上記問題点の1つ以上を克服するシリル化ポリウレタンおよび該ポリウレタンの製造方法が依然として求められている。
本発明の目的は、上記問題点の1つ以上を克服することである。
驚くべきことに、本明細書にて特許請求しているシリル化ポリウレタンによってこれら目的の1つ以上を達成できる、ということを本発明者らは見出した。
驚くべきことに、該シリル化ポリウレタンを製造する際に、幾らかの量の2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含むイソシアネートを使用すると、イソシアネート含有プレポリマーの末端キャッピング時の鎖延長が極めてわずかとなり、したがってより低い粘度のシリル化ポリウレタンが得られる、ということを本発明者らは見出した。本発明の製造方法では、ウレア結合への好ましくない二次反応〔これが余分な鎖延長を(従って高粘度を)を引き起こす〕が制限され、こうした二次反応を効果的に抑えることができる。
本発明の第1の態様によれば、少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物とを、そして少なくとも1つのアミノシランとを接触させる工程を含む製造方法によって得ることができるシリル化ポリウレタンが提供され、このとき前記少なくとも1つのイソシアネートが2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として50.0重量%未満の前記2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む。
第2の態様によれば、本発明はさらに、少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物とを、そして少なくとも1つのアミノシランとを接触させ、これによりシリル化ポリウレタンを製造する工程を含む、本発明の第1の態様に従ったシリル化ポリウレタンの製造方法を包含し、このとき前記少なくとも1つのイソシアネートが2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として50.0重量%未満の前記2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む。
第3の態様によれば、本発明は、少なくとも1つのイソシアネート、前記少なくとも1つのイソシアネートが2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む;少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物、及び/又は前記少なくとも1つのイソシアネートと前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物との付加物;および少なくとも1つのアミノシラン;を含み、前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として50.0重量%未満の前記2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む、という配合物を包含する。
第4の態様によれば、本発明はさらに、本発明の第1の態様に従ったシリル化ポリウレタンを含む組成物を包含する。
第5の態様によれば、本発明はさらに、接着剤、塗料、シーラント、エラストマー、またはフォームを製造するために、本発明の第1の態様に従ったシリル化ポリウレタン、または本発明の第4の態様に従った組成物、または本発明の第3の態様に従った配合物を使用することを包含する。
第6の態様によれば、本発明は、本発明の第1の態様に従ったシリル化ポリウレタンもしくは本発明の第4の態様に従った組成物を含む生成物、または本発明の第3の態様に従った配合物を硬化させることによって得られる生成物を包含する。
独立クレームは本発明の特定の特徴を、そして従属クレームは本発明の好ましい特徴を説明している。従属クレームからの特徴は、必要に応じて、独立クレームもしくは他の従属クレームの特徴と組み合わせることができる。
本発明の上記の特性、特徴、および利点、ならびに他の特性、特徴、および利点は、例を挙げて本発明の原理を示している以下の詳細な説明から明らかとなろう。
本発明の配合物について説明する前に理解しておかねばならないことは、本発明は、記載されている特定の配合物に限定されず、従って当然ながら、こうした配合物は変わってよい、という点である。さらに理解しておかねばならないことは、ここで使用している専門用語は限定することを意図しておらず、従って本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される、という点である。
本明細書全体にわたって、「1つの実施態様」または「ある実施態様」へ言及しているときは、該実施態様に関連して記述されている特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも1つの実施態様中に含まれている、ということを意味している。従って、本明細書全体にわたる種々の箇所にて「1つの実施態様では」または「ある実施態様では」という語句が出てきても、必ずしも全て同じ実施態様に言及しているとは限らない(そういう場合もあるが)。さらに、当業者には本明細書の開示内容から明らかなように、特定の特徴、構造、または特性を、1つ以上の実施態様において、任意の適切な仕方で組み合わせることができる。さらに、本明細書に記載の幾つかの実施態様は、他の実施態様中に含まれている幾つかの特徴を含んで他の特徴を含まないけれども、さまざまな実施態様の特徴の組み合わせは、本発明の範囲内であるように意図されており、個別の実施態様を形成する(当業者には言うまでもないことである)。たとえば、添付の特許請求の範囲において、特許請求されている実施態様のいずれも、任意の組み合わせにて使用することができる。
本明細書で使用している単数形(「a」、「an」、および「the」)は、特に文脈が明確に指示していない限り、単数形と複数形の両方を含む。たとえば「イソシアネート基」(an isocyanate group)は、1つのイソシアネート基または2つ以上のイソシアネート基を意味する。
本明細書で使用している「〜を含む」(comprising)、「〜を含む」(comprises)、および「〜で構成される」(comprise of)という用語は、「〜を含む」(including)、「〜を含む」(includes)、または「〜を含む」(containing)、「〜を含む」(contains)と同義であり、包括的もしくは無制限であって、列挙されていないさらなる要素、成分、または方法工程を除外しない。本明細書で使用している「〜を含む」(comprising)、「〜を含む」(comprises)、および「〜で構成される」(comprise of)という用語が、「〜からなる」(consisting of)、「〜からなる」(consists)、および「〜からなる」(consists of)という用語を含むことは言うまでもない。
本明細書全体にわたって、ある値が、当該値を測定するのに使用された機器または方法に対する誤差の標準偏差を含む、ということを示すために「約」(about)という用語が使用されている。
本明細書で使用している「重量%」(% by weight)、「重量%」(wt%)、「重量パーセント」(weight percentage)または「重量パーセント」(percentage by weght)という用語は、区別なく使用されている。
端点による数値範囲の記載は全ての整数を含み、必要に応じて当該範囲内に含まれる分数を含む(たとえば1〜5は、たとえば要素の数に言及しているときは1、2、3、および4を含んでよく、たとえば測定値に言及しているときは1.5、2、2.75、および3.80も含んでよい)。さらに、端点の記載は、それら自体の端点値も含む(たとえば1.0〜5.0は、1.0と5.0の両方を含む)。本明細書に記載の数値範囲はいずれも、当該範囲内に含まれる部分的範囲を含むように意図されている。
本明細書中に記載のすべての参考文献の全体を参照により本明細書に含める。特に、本明細書にて具体的に言及している参考文献すべての開示内容を参照により本明細書に含める。
特に明記しない限り、本発明の開示に際して使用される用語はすべて(専門用語と科学用語を含めて)、本発明が属する当業者が一般的に理解しているような意味を有する。本発明の開示内容をより良く理解するために、さらなるガイダンスによって用語の意味を説明する。
本発明において「置換された」(substituted)という用語が使われている時は常に、「置換された」(substituted)を使った表示において指示されている原子上の1つ以上の水素が、指示された基から選ばれた基で置き換えられている(但し、指示された原子の原子価数を超えない)、ということを示すように意図されている。
基を必要に応じて置き換えることができる場合、このような基は1回以上(好ましくは1回、2回、または3回)置き換えることができる。置換基は、たとえば、アルキル、シクロアルキル、アリール、アルコール、チオール、メルカプタン、カルボン酸、エステル、アミノ、アミド、ケトン、エーテル、およびハライド官能基を含む群から選ぶことができるが、これらに限定されない。
本明細書で使用している「置換または非置換C1−24アルキル」、「置換または非置換C3−24シクロアルキル」、「置換または非置換C6−24アリール」、または「置換もしくは非置換ヘテロアリール」等の用語は、それぞれ、「で場合により置換されたC1−24アルキル、C3−24シクロアルキル、C6−24アリール、またはヘテロアリール」と同義である。
本明細書で使用している「それぞれが・・・で置換されていてもよいアルキル、アリール、シクロアルキル、またはヘテロアリール」あるいは「・・・で置換されていてもよいアルキル、アリール、シクロアルキル、またはヘテロアリール」等の用語は、「・・・で置換されていてもよいアルキル」、「・・・で置換されていてもよいアリール」、「・・・で置換されていてもよいシクロアルキル」などを包含する。
本明細書で使用している、基もしくは基の一部としての「ハロ」または「ハロゲン」という用語は、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードに対する総称である。
基もしくは基の一部としての「C1−24アルキル」という用語は、式C2n+1のヒドロカルビル基を表わし、ここでnは1〜24の範囲の数である。アルキル基は、1〜20個の炭素原子(たとえば1〜10個の炭素原子、たとえば1〜6個の炭素原子、たとえば1〜4個の炭素原子)を含むのが好ましい。アルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、本明細書に記載のように置換されていてもよい。炭素原子のあとに下付き文字が使用されている場合、下付き文字は、当該基が含む炭素原子の数を表わす。従って、たとえばC1−24アルキルは、1〜24個の炭素原子を含むアルキルを意味する。従って、たとえばC1−6アルキルは、1〜6個の炭素原子を含むアルキルを意味する。アルキル基の例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル(i-プロピル)、ブチル、イソブチル(i-ブチル)、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチルとその炭素鎖異性体、およびヘキシルとその炭素鎖異性体である。
基もしくは基の一部としての「C3−24シクロアルキル」という用語は、環状アルキル基を、すなわち、1つ又は2つの環状構造を有する、飽和もしくは不飽和の一価のヒドロカルビル基を表わす。シクロアルキルは、1〜2個の環を含有する全ての飽和炭化水素基を含み、単環式もしくは二環式の基を含む。シクロアルキル基は、環中に3個以上の炭素原子を含んでよく、本発明によれば、一般には3〜24個の、好ましくは3〜10個の、さらに好ましくは3〜6個の炭素原子を含む。「C3−10シクロアルキル」基の例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル等があるが、これらに限定されない。「C3−6シクロアルキル」基の例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等があるが、これらに限定されない。
「エン」(ene)という接尾辞がアルキル基と関連して使用される場合(すなわち「アルキレン」)、これは、他の基への連結箇所として2つの単結合を有する、本明細書に定義のアルキル基を意味するように意図されている。たとえば、基もしくは基の一部としての「C1−20アルキレン」という用語は、2価の(すなわち、他の2つの基への結合に対して2つの単結合を有する)C1−20アルキル基を表わす。同様に、それのみでの、あるいは他の基の一部としての「C1−6アルキレン」という用語は、2価の(すなわち、他の2つの基への結合に対して2つの単結合を有する)C1−6アルキル基を表わす。アルキレン基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、本明細書に記載のように置換されていてもよい。アルキレン基の例としては、メチレン(-CH2-)、エチレン(-CH2-CH2-)、メチルメチレン(-CH(CH3)-)、1-メチル-エチレン(-CH(CH3)-CH2-)、n-プロピレン(-CH2-CH2-CH2-)、2-メチルプロピレン(-CH2-CH(CH3)-CH2-)、3-メチルプロピレン(-CH2-CH2-CH(CH3)-)、n-ブチレン(-CH2-CH2-CH2-CH2-)、2-メチルブチレン(-CH2-CH(CH3)-CH2-CH2-)、4-メチルブチレン(-CH2-CH2-CH2-CH(CH3)-)、ペンチレンとその炭素鎖異性体、およびヘキシレンとその炭素鎖異性体等があるが、これらに限定されない。
基もしくは基の一部としての「アリール」という用語は、単一の環(すなわちフェニル)あるいは縮合した(たとえばナフチル)または共有結合した複数の環を有していて、一般には6〜24個の炭素原子(好ましくは6〜10個の炭素原子)を含有するポリ不飽和芳香族炭化水素を表わし、このとき少なくとも1つの環が芳香環である。芳香環は、それに縮合した1〜2個のさらなる環を必要に応じて含んでよい。アリールは、本明細書に列挙されている炭素環系の部分水素化誘導体も含むように意図されている。アリールの例としては、フェニル、ビフェニリル、ビフェニレニル、5-もしくは6-テトラニリル、1-,2-,3-,4-,5-,6-,7-もしくは8-アズレニル、ナフタレン-1-もしくは-2-イル、4-,5-,6-もしくは7-インデニル、1-,2-,3-,4-もしくは5-アセナフチレニル、3-,4-もしくは5-アセナフテニル、1-,2-,3-,4-もしくは10-フェナントリル、1-もしくは2-ペンタレニル、4-もしくは5-インダニル、5,6,7,8-テトラヒドロナフチル、1,2,3,4-テトラヒドロナフチル、1,4-ジヒドロナフチル、および1-,2-,3-,4-もしくは5-ピレニル等があるが、これらに限定されない。「C6−10アリール」とは、6〜10個の炭素原子を含有するアリールを表わし、このとき少なくとも1つの環が芳香環である。C6−10アリールの例としては、フェニル、ナフチル、インダニル、または1,2,3,4-テトラヒドロ-ナフチル等がある。
接尾辞「エン」(ene)がアリール基と関連して使用される場合(すなわちアリーレン)、これは、他の基への結合箇所として2つの単結合を有する、本明細書に記載のアリール基を意味するように意図されている。たとえば、基もしくは基の一部としての「C6−20アリーレン」という用語は、2価(すなわち、他の2つの基への結合のための2つの単結合を有する)のC6−20アリール基を表わし、好適なC6−20アリーレン基としては、1,4-フェニレン、1,2-フェニレン、1,3-フェニレン、ビフェニリレン、ナフチレン、インデニレン、および1-,2-,5-もしくは6-テトラリニレン等がある。
基もしくは基の一部としての「ヘテロアリール」という用語は、縮合もしくは共有結合した1〜2個の環(一般には5〜6個の炭素原子を含む)を含む、5〜12個の炭素原子を含有する芳香環もしくは芳香環系(これらに限定されない)を表わし、このとき芳香環のうちの1つ以上における1つ以上の炭素原子をN、O、及び/又はSで置き換えることができ、Nヘテロ原子とSヘテロ原子は必要に応じて酸化されていてもよく、ヘテロ原子のNは必要に応じて四級化されていてもよい。このような環は、アリール環、シクロアルキル環、ヘテロアリール環、またはヘテロサイクリル環に対して縮合することができる。このようなヘテロアリールの例としては、ピロリル、フラニル、チオフェニル、ピラゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、トリアゾリル、オキサジアゾリル、チアジアゾリル、テトラゾリル、オキサトリアゾリル、チアトリアゾリル、ピリジニル、ピリミジル、ピラジニル、ピリダジニル、オキサジニル、ジオキシニル、チアジニル、トリアジニル、イミダゾ[2,1-b][1,3]チアゾリル、チエノ[3,2-b]フラニル、チエノ[3,2-b]チオフェニル、チエノ[2,3-d][1,3]チアゾリル、チエノ[2,3-d]イミダゾリル、テトラゾロ[1,5-a]ピリジニル、インドリル、インドリジニル、イソインドリル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、イソベンゾチオフェニル、インダゾリル、ベンゾイミダゾリル、1,3-ベンゾオキサゾリル、1,2-ベンゾイソオキサゾリル、2,1-ベンゾイソオキサゾリル、1,3-ベンゾチアゾリル、1,2-ベンゾイソチアゾリル、2,1-ベンゾイソチアゾリル、ベンゾトリアゾリル、1,2,3-ベンゾオキサジアゾリル、2,1,3-ベンゾオキサジアゾリル、1,2,3-ベンゾチアジアゾリル、2,1,3-ベンゾチアジアゾリル、ベンゾ[d]オキサゾル-2(3H)-オン、2,3-ジヒドロ-ベンゾフラニル、チエノピリジニル、ピリニル、イミダゾ[1,2-a]ピリジニル、6-オキソ-ピリダジン-1(6H)-イル、2-オキソピリジン-1(2H)-イル、6-オキソ-ピリダジン-1(6H)-イル、2-オキソピリジン-1(2H)-イル、1,3-ベンゾジオキソリル、キノリニル、イソキノリニル、シンノリニル、キナゾリニル、およびキノキサリニル等があるが、これらに限定されない。前記ヘテロアリールは、ピリジル、1,3-ベンゾジオキソリル、ベンゾ[d]オキサゾル-2(3H)-オン、2,3-ジヒドロ-ベンゾフラニル、ピラジニル、ピラゾリル、ピロリル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ピリミジニル、トリアゾリル、およびチアゾリルからなる群から選ぶのが好ましい。
以下の文節において、本発明の種々の態様をより詳細に規定する。こうして規定された各態様は、組み合わせられないことが明確に示されない限り、他のいかなる態様とも組み合わせることができる。特に、好ましいか又は有利であることが示されている任意の特徴を、好ましいか又は有利であることが示されているいかなる特徴とも組み合わせることができる。
本発明の第1の態様によれば、少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物とを、そして少なくとも1つのアミノシランとを接触させる工程を含む製造方法によって得ることができるシリル化ポリウレタンが提供され、このとき前記少なくとも1つのイソシアネートが2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として50.0重量%未満の前記2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む。
本発明によれば、前記少なくとも1つのイソシアネートは、2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として50.0重量%未満の量にて含む。
前記少なくとも1つのイソシアネートは、二官能性イソシアネート種のみ(好ましくは二官能性メチレンジフェニルジイソシアネート異性体のみ)を含むのが好ましく、二官能性イソシアネートの50重量%未満が2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートであるのが好ましい。
幾つかの実施態様では、前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として多くても49.90重量%の2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、好ましくは多くても45.0重量%のイソシアネートを含み、好ましくは多くても40.0重量%のイソシアネートを含み、好ましくは多くても39.0重量%の2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、好ましくは多くても37.0重量%の2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む。
幾つかの実施態様では、前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として少なくとも5.0重量%の2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、好ましくは少なくとも10.0重量%の2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、好ましくは少なくとも15.0重量%の2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、好ましくは少なくとも25.0重量%のイソシアネートを含み、好ましくは少なくとも30.0重量%のイソシアネートを含み、好ましくは少なくとも37.0重量%の2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む。
好ましい実施態様では、2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートの量は、イソシアネートの総重量を基準として17〜37重量%の範囲内である。
幾つかの実施態様では、前記少なくとも1つのイソシアネートは、芳香族有機イソシアネート、脂環式有機イソシアネート、複素環式有機イソシアネート、アリール脂肪族有機イソシアネート、および脂肪族有機イソシアネートを含む群から選ばれる少なくとも1つのポリイソシアネートと2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む混合物である。
好適なポリイソシアネートは、式R-(NCO)(式中、xは少なくとも1であり;Rは芳香族基または脂肪族基である)で示されるポリイソシアネートを含み、たとえばジフェニルメタンポリイソシアネート、トルエンポリイソシアネート、ジジクロヘキシルメタンポリイソシアネート、ヘキサメチレンポリイソシアネート、または類似のポリイソシアネートなどがある。前記ポリイソシアネートは、少なくとも2つのイソシアネート基を含むのが好ましい。
本発明において使用できる好適な有機ポリイソシアネートの例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート;2,4’-異性体と2,2'-異性体と4,4'-異性体との混合物の形のジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)とそれらのオリゴマーとの混合物、ポリメリックメチレンジフェニルジイソシアネート(pMDI)、m-フェニレンジイソシアネートとp-フェニレンジイソシアネート、任意の適切な異性体混合物の形でのトリレン-2,4-ジイソシアネートとトリレン-2,6-ジイソシアネート〔トルエンジイソシアネートとしても知られており、TDI(2,4-TDIや2,6-TDIなど)と呼ばれる〕、クロロフェニレン-2,4-ジイソシアネート、ナフチレン-1,5-ジイソシアネート、ジフェニレン-4,4'-ジイソシアネート、4,4'-ジイソシアネート-3,3'-ジメチル-ジフェニル、3-メチル-ジフェニルメタン-4,4'-ジイソシアネート、およびジフェニルエーテルジイソシアネート等の芳香族イソシアネート;シクロヘキセン-2,4-ジイソシアネート、シクロヘキセン-2,3-ジイソシアネート、1-メチルシクロヘキシル-2,4-ジイソシアネート、1-メチルシクロヘキシル-2,6-ジイソシアネート、1-メチルシクロヘキシル-2,4-ジイソシアネートと1-メチルシクロヘキシル-2,6-ジイソシアネートとの混合物、ビス-(イソシアナートシクロヘキシル)メタン(たとえば4,4'-ジイソシアナートジシクロヘキシルメタン(H12MDI))、2,4,6-トリイソシアナートトルエンや2,4,4-トリイソシアナートジフェニルエーテル等のトリイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ブチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソシアナートメチル-1,8-オクタンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート(CDI)、およびトリジンジイソシアネート(TODI)等の脂環式ジイソシアネート;ならびに上記ポリイソシアネートの任意の適切な混合物;などがあるが、これらに限定されない。
本発明において使用できるポリイソシアネートは、トルエンジイソシアネート、(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)-タイプのイソシアネート、およびこれらイソシアネートのプレポリマーを含む群から選ばれるポリイソシアネートと2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートとを含む混合物であるのが好ましい。
ポリメリックメチレンジフェニルジイソシアネートは、MDI(上記にて定義したとおり)と式(A)
Figure 0006615783
(式中、nは1〜10の整数であり、好ましくは1〜5である)
の高級同族体との任意の混合物であってよい。
前記少なくとも1つのイソシアネートは、2,2'-メチレンジフェニルジイソシアネート、4,4'-メチレンジフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、トリレン-2,4-ジイソシアネート、トリレン-2,6-ジイソシアネート、クロロフェニレン-2,4-ジイソシアネート、ナフチレン-1,5-ジイソシアネート、ジフェニレン-4,4'-ジイソシアネート、4,4'-ジイソシアネート-3,3'-ジメチル-ジフェニル、3-メチル-ジフェニルメタン-4,4'-ジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、シクロヘキサン-2,4-ジイソシアネート、シクロヘキサン-2,3-ジイソシアネート、1-メチルシクロヘキシル-2,4-ジイソシアネート、1-メチルシクロヘキシル-2,6-ジイソシアネート、ビス-(イソシアナートシクロヘキシル)メタン、2,4,6-トリイソシアナートトルエン、2,4,4-トリイソシアナートジフェニルエーテル、イソホロンジイソシアナート、ブチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソシアナートメチル-1,8-オクタンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、およびトリジンジイソシアネート(TODI);ならびに上記イソシアネートのオリゴマー、ポリマー、および混合物;を含む群から選ばれる少なくとも1つのポリイソシアネートと2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートとを含む混合物であるのが好ましい。
前記少なくとも1つのイソシアネートは、2,2'-メチレンジフェニルジイソシアネート、4,4'-メチレンジフェニルジイソシアネート、ならびにこれらのオリゴマー(たとえばpMDI)、プレポリマー、および混合物を含む群から選ばれるポリイソシアネートと2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートとを含む混合物であるのがさらに好ましい。
前記少なくとも1つのイソシアネートは、
2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートと4,4'-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む混合物であるのが最も好ましく、このとき2,4’-MDI/4,4'-MDIの重量比は5/95〜45/55であり、好ましくは10/90〜40/60であり、さらに好ましくは15/85〜40/60であり、最も好ましくは37/63である。
イソシアネートのNCO価(NCO%またはNCO含量とも呼ばれる)は、DIN53185標準に従って、ジブチルアミンによる滴定によって測定することができる。NCO価は重量%で表示される。
幾つかの実施態様では、少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物は、イソシアネート反応性水素原子を含有する成分であってよい。本明細書で使用している「イソシアネート反応性水素原子を含有する成分」は、酸性水素原子を含有する化合物を表わす(この酸性水素原子により、酸性水素原子を有する化合物がイソシアネート基による求電子攻撃を受けやすくなる)。イソシアネート反応性水素原子を含有する好適なイソシアネート反応性化合物の例としては、グリコールまたは比較的高分子量のポリエーテルポリオールやポリエステルポリオール等のポリオール、チオール(メルカプタン)、多塩基酸等のカルボン酸、アミン、ポリアミン、
少なくとも1つのアルコール基と少なくとも1つのアミン基を含む化合物(たとえばポリアミンポリオール)、ウレア、アミド、および他の酸性プロトン含有種(acidic proton species)(カルボキシル基やアリール基等の電子求引基に近接しているために酸性プロトンとなる)等がある。
イソシアネート反応性化合物中に上記官能性部分が混成して存在してもよく、イソシアネート反応性化合物の累加数平均官能価は、一般には1超であり、好ましくは2超である。
幾つかの実施態様では、前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物は、少なくとも200ダルトンの、好ましくは少なくとも500ダルトンの、さらに好ましくは少なくとも1000ダルトンの、最も好ましくは少なくとも2000ダルトンの数平均分子量を有してよい。幾つかの実施態様では、前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物は、高くても20000ダルトンの、好ましくは高くても10000ダルトンの、さらに好ましくは高くても8000ダルトンの、最も好ましくは高くても6000ダルトンの数平均分子量を有してよい。幾つかの実施態様では、前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物は、少なくとも200ダルトン〜最大で20000ダルトンの、好ましくは少なくとも500ダルトン〜最大で10000ダルトンの、さらに好ましくは少なくとも1000ダルトン〜最大で8000ダルトンの数平均分子量を有してよい。
イソシアネート反応性化合物のOH価(OH value)〔OH価(OH number)またはヒドロキシル分(OH content)とも呼ばれる〕は、ASTM D 1957標準に従って測定することができる。OH価はmgKOH/gで表示する。
幾つかの好ましい実施態様では、前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物が少なくとも1つのイソシアネート反応性基(好ましくはOH基)を含み;前記少なくとも1つのイソシアネートのNCOと、前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物のイソシアネート反応性基(好ましくはOH)とのモル比が1超であり、好ましくは少なくとも1.1であり、さらに好ましくは少なくとも2である。
幾つかの実施態様では、前記少なくとも1つのイソシアネートのNCOと、前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物のイソシアネート反応性基(好ましくはOH)とのモル比が高くても20であり、好ましくは高くても10.0であり、さらに好ましくは高くても7.0であり、さらに好ましくは高くても5.0であり、最も好ましくは少なくとも2.0〜最大で4.0である。
幾つかの好ましい実施態様では、少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物は、ヒドロキシル末端ポリエーテル(ポリエーテルポリオール)、グリコール等のポリオール、ヒドロキシル末端ポリエステル(ポリエステルポリオール)、ヒドロキシル末端ポリカーボネート、およびこれらの混合物(これらはいずれも当業者によく知られている)を含む群から選ばれる。
好適なヒドロキシル末端ポリエステル(ポリエステルポリオール)は、一般には少なくとも200ダルトン〜最大で20000ダルトンの、望ましくは少なくとも500ダルトン〜最大で10000ダルトンの、さらに好ましくは少なくとも1000ダルトン〜最大で8000ダルトンの、さらに好ましくは少なくとも2000ダルトン〜最大で6000ダルトンの、最も好ましくは少なくとも2000ダルトン〜最大で4000ダルトンの分子量(Mn)を有するポリエステルであってよい。分子量は、末端官能基の分析によって測定され、数平均分子量に関連している。ヒドロキシル末端ポリエステルは、(1)1つ以上のグリコールと1つ以上のジカルボン酸またはジカルボン酸無水物とのエステル化反応によって、あるいは(2)エステル交換反応(すなわち、1つ以上のグリコールとジカルボン酸のエステルとの反応)によって得られる。末端ヒドロキシル基のほうが優勢な直鎖が得られるよう、一般にはグリコール対酸のモル比が1より大きいのが好ましい。好適なポリエステルはさらに、種々のラクトン〔たとえば、一般にはカプロラクトンと二官能性開始剤(たとえばジエチレングリコール)から造られる〕を含む。望ましいポリエステルのジカルボン酸は、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、またはこれらの組み合わせのいずれであってもよい。単独あるいは混合物の形で使用できる好適なジカルボン酸は、一般には合計で4〜15個の炭素原子を有し、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、およびシクロヘキサンジカルボン酸などがある。上記ジカルボン酸の無水物(たとえば、無水フタル酸や無水テトラヒドロフタル酸等)も使用することができる。好ましいのはアジピン酸である。望ましいポリエステル中間体を得るのに反応させるグリコールは、脂肪族、芳香族、またはこれらの組み合わせのいずれであってもよく、合計で2〜12個の炭素原子を有し、エチレングリコール、1,2-プロピンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、デカメチレングリコール、およびドデカメチレングリコール等がある。好ましいグリコールは1,4-ブタンジオールである。
好適なヒドロキシル末端ポリエーテルは、合計で2〜15個の炭素原子を有するジオールまたはポリオール(好ましくはアルキルジオールまたはアルキルグリコール)と、2〜6個の炭素原子有するアルキレンオキシド(一般にはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、またはこれらの混合物)を含むエーテルとを反応させて誘導されるポリエーテルポリオールである。たとえば、ヒドロキシル官能性ポリエーテルは、まずプロピレングリコールとプロピレンオキシドとを反応させ、次いで引き続きエチレンオキシドと反応させることによって製造することができる。エチレンオキシドからもたらされる第一級ヒドロキシル基は、第二級ヒドロキシル基より反応性が高く、従って好ましい。有用な工業用ポリエーテルポリオールとしては、エチレンオキシドをプロピレングリコールと反応させた状態で含むポリ(エチレングリコール)、プロピレンオキシドをプロピレングリコールと反応させた状態で含むポリ(プロピレングリコール)、および水をテトラヒドラフラン(THF)と反応させた状態で含むポリ(テトラメチレングリコール)(PTMG)などがある。ポリエーテルポリオールはさらに、アルキレンオキシドのポリアミド付加物を含み、たとえば、エチレンジアミンとプロピレンオキシドとの反応生成物で構成されるエチレンジアミン付加物、ジエチレントリアミンとプロピレンオキシドとの反応生成物で構成されるジエチレントリアミン付加物、および類似のポリアミドタイプのポリエーテルポリオールを含んでよい。コポリエーテルも、本発明において使用することができる。代表的なコポリエーテルとしては、グリセロールとエチレンオキシドまたはグリセロールとプロピレンオキシドの反応生成物がある。種々のポリエーテルは、少なくとも200ダルトン〜最大で20000ダルトンの、望ましくは少なくとも500ダルトン〜最大で10000ダルトンの、さらに好ましくは少なくとも1500ダルトン〜最大で8000ダルトンの、さらに好ましくは少なくとも2000ダルトン〜最大で6000ダルトンの分子量(Mn)を有してよい。
本発明のための好適なヒドロキシル末端ポリカーボネートは、グリコールとカーボネートとを反応させることによって製造することができる。ヒドロキシル末端ポリカーボネートとその製造の開示に関して、米国特許第4,131,731号明細書を参照により本明細書に含める。このようなポリカーボネートは直鎖状であるのが好ましく、末端ヒドロキシル基を有していて、基本的に他の末端基が存在しない。反応物はグリコールとカーボネートである。好適なグリコールは、4〜40個(好ましくは4〜12個)の炭素原子を含有する脂環式ジオールと脂肪族ジオール、および1分子当たり2〜20個のアルコキシ基(各アルコキシ基が2〜4個の炭素原子を含有する)を含有するポリオキシアルキレングリコールから選ばれる。好適なジオールとしては、ブタンジオール-1,4、ペンタンジオール-1,4、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール-1,6、2,2,4-トリメチルヘキサンジオン-1,6、デカンジオール-1,10、水素化ジリノレイルグリコール、および水素化ジオレイルグリコール等の、4〜12個の炭素原子を含有する脂肪族ジオール;シクロヘキサンジオール-1,3、ジメチロールシクロヘキサン-1,4、シクロヘキサンジオール-1,4、ジメチロールシクロヘキサン-1,3、および1,4-エンドメチレン-2-ヒドロキシ-5-ヒドロキシメチルシクロヘキサン等の脂環式ジオール;ならびにポリアルキレングリコール;などがあるが、これらに限定されない。反応にて使用されるジオールは、最終生成物において求められる特性に応じて、ジオール単独であっても、あるいはジオールの混合物であってもよい。好適なカーボネートの例としては、エチレンカーボネート、トリメチレンカーボネート、テトラメチレンカーボネート、1,2-プロピレンカーボネート、1,2-ブチレンカーボネート、2,3-ブチレンカーボネート、1,2-エチレンカーボネート、1,3-ペンチレンカーボネート、1,4-ペンチレンカーボネート、2,3-ペンチレンカーボネート、および2,2-ペンチレンカーボネート等が挙げられるが、これらに限定されない。ジアルキルカーボネート、脂環式カーボネート、およびジアリールカーボネートも好適である。ジアルキルカーボネートは、各アルキル基中に2〜5個の炭素原子を含有してよく、特定の例としては、ジエチルカーボネートとジプロピルカーボネートが挙げられる。脂環式カーボネート(特にジ脂環式カーボネート)は、各環状構造中に4〜7個の炭素原子を含有してよく、このような環状構造が1つ又は2つ存在してよい。1つの基が脂環式であるとき、他の基は、アルキルまたはアリールであってもよい。他方、1つの基がアリールであれば、他の基は、アルキルまたは脂環式であってよい。各アリール基中に6〜20個の炭素原子を含有してよいジアリールカーボネートの例は、ジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネート、およびジナフチルカーボネートである。
幾つかの実施態様では、イソシアネート反応性成分を、連鎖延長剤であるグリコールと共にイソシアネートと反応させることができる。好適な連鎖延長剤グリコールは、約2〜約10個の炭素原子を含有する低級脂肪族グリコールや短鎖グリコールを含み、たとえばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ヒドロキノン、ジ(ヒドロキシエチル)エーテル、およびネオペンチルグリコールなどがあるが、これらに限定されない。
幾つかの実施態様では、前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物は、少なくとも1.8の、好ましくは少なくとも2の平均反応性官能価を有する。本明細書で使用している「平均反応性官能価」は、1分子当たりの反応性基の平均数(官能価)を表わし、イソシアネート反応性化合物中に存在する、統計的に関連した分子数に関して平均化して得られる。
シリル化ポリウレタンは、少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物とを、そして少なくとも1つのアミノシランとを接触させることによって得ることができる。
アミノシランは、アミノ基を有するアルコキシシラン化合物であるのが好ましい。
幾つかの実施態様では、少なくとも1つのアミノシランは、下記の式(I)の化合物である:
−NH−R−Si−(OR3−n(R (I)
[式中、
は、H、C1−24アルキル、C3−24シクロアルキル、C6−24アリール、またはヘテロアリールから選ばれ、このとき前記のC1−24アルキル、C3−24シクロアルキル、C6−24アリール、またはヘテロアリールは、非置換であっても、あるいは1つ以上のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、またはCOOH基で置換されていてもよく;
は、C1−20アルキレンまたはC6−20アリーレンから選ばれ;
は、C1−20アルキルまたはC6−20アリールから選ばれ;
は、C1−20アルキルまたはC6−20アリールから選ばれ;nは、0、1、または2から選ばれる整数である]。
幾つかの実施態様では、少なくとも1つのアミノシランは、Rが、H、C1−6アルキル、C3−10シクロアルキル、C6−10アリール、またはヘテロアリールから選ばれ、このとき前記C1−6アルキル、C3−10シクロアルキル、C6−10アリール、またはヘテロアリールは、非置換であっても、あるいは1つ以上のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、またはCOOH基で置換されていてもよく;Rが、C1−6アルキレンまたはC6−10アリーレンから選ばれ;nが、0または1から選ばれる整数であり;Rが、C1−4アルキルまたはC6−10アリールから選ばれ;Rが、C1−4アルキルまたはC6−10アリールから選ばれる;という場合の式(I)の化合物である。
幾つかの実施態様では、少なくとも1つのアミノシランは、Rが、H、C1−6アルキル、C3−10シクロアルキル、またはC6−10アリールから選ばれ、このとき前記C1−6アルキル、C3−10シクロアルキル、C6−10アリールは、非置換であっても、あるいは1つ以上のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、またはCOOH基で置換されていてもよく;Rが、C1−6アルキレンから選ばれ、最も好ましくはCアルキレンもしくはCアルキレンであり;nが、0または1から選ばれる整数であり;Rが、C1−4アルキルから選ばれ;Rが、C1−4アルキルから選ばれる;という場合の式(I)の化合物である。
幾つかの実施態様では、前記少なくとも1つのアミノシランは、
γ-N-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、
α-N-フェニルアミノメチルトリメトキシシラン、
γ-N-フェニルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、
α-N-フェニルアミノメチルジメトキシメチルシラン、
γ-N-フェニルアミノプロピルトリエトキシシラン、
α-N-フェニルアミノメチルトリエトキシシラン、
γ-N-フェニルアミノプロピルジエトキシエチルシラン、
α-N-フェニルアミノメチルジエトキシエチルシラン、
γ-N-ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、
α-N-ブチルアミノメチルトリメトキシシラン、
γ-N-ブチルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、
α-N-ブチルアミノメチルジメトキシメチルシラン、
γ-N-ブチルアミノプロピルトリエトキシシラン、
α-N-ブチルアミノメチルトリエトキシシラン、
γ-N-ブチルアミノプロピルジエトキシエチルシラン、
α-N-ブチルアミノメチルジエトキシエチルエチルシラン、
γ-N-メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、
α-N-メチルアミノメチルトリメトキシシラン、
γ-N-メチルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、
α-N-メチルアミノメチルジメトキシメチルシラン、
γ-N-メチルアミノプロピルトリエトキシシラン、
α-N-メチルアミノメチルトリエトキシシラン、
γ-N-メチルアミノプロピルジエトキシエチルシラン、
α-N-メチルアミノメチルジエトキシエチルシラン、
γ-N-シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、
α-N-シクロヘキシルアミノメチルトリメトキシシラン、
γ-N-シクロヘキシルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、
α-N-シクロヘキシルアミノメチルジメトキシメチルシラン、
γ-N-シクロヘキシルアミノプロピルトリエトキシシラン、
α-N-シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、
γ-N-シクロヘキシルアミノプロピルジエトキシエチルシラン、
α-N-シクロヘキシルアミノメチルジエトキシエチルシラン、
γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、
α-アミノメチルトリメトキシシラン、
γ-アミノプロピルジメトキシメチルシラン、
α-アミノメチルジメトキシメチルシラン、
γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、
α-アミノメチルトリエトキシシラン、
γ-アミノプロピルジエトキシエチルシラン、
α-アミノメチルジエトキシエチルシラン、
およびこれらの混合物:
を含む群から選ばれる。少なくとも1つのアミノシランは、
γ-N-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、
γ-N-ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、
γ-N-メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、
γ-N-シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、
γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、および
これらの混合物:
を含む群から選ばれるのが好ましい。
幾つかの実施態様では、前記シリル化ポリウレタンは、(a)少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物とを接触させ、そして(b)a工程の生成物と前記少なくとも1つのアミノシランとを接触させることによって得ることができ、このとき[前記少なくとも1つのアミノシラン]対[a工程の生成物のNCO]のモル比が0.5超である。
幾つかの実施態様では、[前記少なくとも1つのアミノシラン]対[a工程の生成物のNCO]のモル比が少なくとも0.50〜最大で2.0であり、好ましくは少なくとも0.90〜最大で1.5であり、さらに好ましくは少なくとも1.0〜最大で1.2である。
a工程の生成物のNCO価(NCO%またはNCO含量とも呼ばれる)は、DIN53185標準に従って、ジブチルアミンによる滴定によって測定するのか好ましい。NCO価は重量%で表示される。
a工程の生成物のNCO価は、0.1〜10重量%であるのが好ましい。
本発明の第1の態様に従ったシリル化ポリウレタンは、低粘度のために改良された加工性を有することがある、ということを本発明者らは見出した。この結果は、可塑剤を使用しなくても観察された。
粘度は、可塑剤や粘度低下剤を加える前に測定するのが好ましい(ここでは「非可塑化シリル化ポリウレタン」と呼ぶ)。
幾つかの実施態様では、(非可塑化)シリル化ポリウレタンの粘度は、25℃において高くても100Pa.sであり、好ましくは高くても90Pa.sであり、さらに好ましくは高くても75Pa.sであり、最も好ましくは高くても60Pa.sである。幾つかの好ましい実施態様では、(非可塑化)シリル化ポリウレタンの粘度は、少なくとも1.0〜最大で100Pa.s(たとえば少なくとも1.5〜最大で100Pa.s、たとえば少なくとも2.0〜最大で100Pa.s、たとえば少なくとも2.5〜最大で100Pa.s、たとえば少なくとも5.0〜最大で100Pa.s)の範囲であり、このとき粘度は、シリル化ポリウレタンにいかなる可塑剤も加えずに、ASTM D4889標準に従って、ブルックフィールド粘度計(モデルDV-II、21号スピンドル、最大測定限界の30〜80%に従ったrpm)を使用して25℃で測定する。
シリル化ポリウレタンは、1つ以上の添加剤を含んでよい。幾つかの実施態様では、各添加剤は、シリル化ポリウレタンの総重量を基準として少なくとも0.01重量%(たとえば少なくとも0.03重量%、たとえば少なくとも0.1重量%、好ましくは少なくとも0.3重量%、たとえば少なくとも0.5重量%)の量にて存在する。
こうした添加剤の1つは可塑剤であってよい。ポリウレタン中の可塑剤の量は制限するのが好ましい。本発明の目的に適った適切な可塑剤は、当業界に公知の従来の可塑剤(二塩基性もしくは多塩基性カルボン酸と一価アルコールとのエステル等)を含む。このようなポリカルボン酸の例は、コハク酸、イソフタル酸、トリメリット酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水エンドメチレン-テトラヒドロフタル酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、フマル酸、ダイマー脂肪酸やトリマー脂肪酸(オレイン酸等)、およびこれらの組み合わせ(これらはモノマー脂肪酸と混合することができる)を含む群から選ぶことができるが、これらに限定されない。好適な一価アルコールの例は、遊離OH基を1つだけ含有する直鎖もしくは分岐鎖のC1−20環状ヒドロキシアルキル(一価C1−20ヒドロキシアルキルとも呼ばれる);遊離OH基を1つだけ含有するポリエステル(一価ポリエステル);遊離OH基を1つだけ含有するヘテロサイクリル(一価ヘテロサイクリル);遊離OH基を1つだけ含有する酸素含有ヘテロサイクリル;およびこれらのブレンド;を含むが、これらに限定されない。たとえば、前記一価アルコールは、C1−20一価ヒドロキシアルキル、C2−18一価ヒドロキシアルキル、C3−18一価ヒドロキシアルキル、C4−18一価ヒドロキシアルキル、C5−18一価ヒドロキシアルキル、またはC6−18一価ヒドロキシアルキル、であってよい。好適なポリエステルは、少なくとも1つのエステル基を含有していて、少なくとも4個の炭素原子を含む少なくとも1つのペンダントアルキル基もしくはペンダントアルケニル基を有する化合物を含み、このとき前記アルキル基もしくは前記アルケニル基が1つだけの遊離ヒドロキシル基で置換されている。好適な酸素含有一価ヘテロサイクリルの例は、環状トリメチロールプロパンホルマールやトリメチロールプロパンオキセタンである。
好適な可塑剤の他の例は、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジイソノニルフタレート、ジメチルフタレート、およびジブチルフタレート等のフタレート;トリブチルホスフェート、トリエチルホスフェート(TEP)、トリフェニルホスフェート、およびクレジルジフェニルホスフェート等のホスフェート;塩素化ビフェニル;芳香油;ジイソノニルアジペートやジ-(2-エチルヘキシル)アジペート等のアジペート;およびこれらの組み合わせ;を含む群から選ぶことができる。好適な可塑剤の特定の例は、BASF社から市販のPALATINOL(登録商標)711P、PLASTOMOLL(登録商標)DNAおよびPLASTOMOLL(登録商標)DOAである。
好適な可塑剤の他の例は、上記の分岐鎖・非分岐鎖の脂肪族アルコール、脂環式アルコール、および芳香族アルコールのリン酸エステルを含む。必要に応じて、ハロゲン化アルコールのリン酸エステル(たとえばトリクロロエチルホスフェート)も使用することができる。理解しておかねばならないことは、上記アルコールと上記カルボン酸の混合エステルも使用することができる、という点である。本発明の目的に関して、いわゆるポリメリック可塑剤も使用することができる。このような可塑剤の例は、アジピン酸のポリエステル、セバシン酸のポリエステル、およびフタル酸のポリエステルを含む群から選ぶことができる。フェノールアルキルスルホネート(たとえばフェニルパラフィンスルホネート)も使用することができる。理解しておかねばならないことは、シリル化ホリウレタンは、上記可塑剤の2種以上のいかなる組み合わせも含んでよい、という点である。これとは別に、こうした可塑剤はさらに、プロピレンカーボネートやエチレンカーボネート等のアルキレンカーボネートから選ぶこともできる。これらは、Huntsman社からJeffsol(登録商標)の商標で市販されている。
他の適切な添加剤としては、カルバメートシラン等の水分スカベンジャー、エポキシシラン、および当業者がしばしば使用する他の類似の添加剤などがある。さらに他の添加剤としては、DAMOや他のアミノトリメトキシシラン(これらに限定されない)等の接着促進剤、および安定剤(紫外線安定剤及び/又は光安定剤)がある。
第2の態様によれば、本発明はさらに、本発明の第1の態様に従ったシリル化ポリウレタンの製造方法を包含し、該製造方法は、少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物とを、そして少なくとも1つのアミノシランとを接触させる工程;およびこれによってシリル化ポリウレタンを製造する工程;を含み、このとき前記少なくとも1つのイソシアネートが2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として50.0重量%未満の前記2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む。
ポリウレタンを得る上での、イソシアネート、イソシアネート反応性化合物、およびアミノシランについての説明は、変更すべきところは変更して、本発明の第2の態様に従った製造方法に適用される。
本発明の製造方法は、
(a)少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物とを、必要に応じて触媒の存在下で接触させる工程;および、
(b)a工程の生成物と少なくとも1つのアミノシランとを接触させる工程;
を含み、これによって前記シリル化ポリウレタンを製造することを含むのが好ましい。
前記製造方法はさらに、
(a)少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物とを、必要に応じて触媒の存在下で混合する工程;(b)a工程の生成物と少なくとも1つのアミノシランとを混合する工程;およびこれによって前記シリル化ポリウレタンを製造する工程;を含んでよい。
少なくとも1つのイソシアネートの添加と少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物の添加は、段階的なプロセスであるのが好ましい。幾つかの実施態様では、前記プロセスは、(a)少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物とを、必要に応じて触媒の存在下で混合及び/又は反応させる工程;および(b)引き続き、a工程の生成物と少なくとも1つのアミノシランとを混合及び/又は反応させる工程;を含む。
少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物は、少なくとも1つのイソシアネートに、徐々に(たとえば段階的に)加えることもできるし、あるいは連続的に(たとえば滴下にて連続的に)加えることもできる。イソシアネート反応性化合物は、滴下にて連続的に加えるのが好ましい。
幾つかの実施態様では、本発明の製造方法は、少なくとも25℃(たとえば少なくとも25℃〜最大で125℃)の温度で行うことができる。
本発明の製造方法は、イソシアネートとイソシアネート反応性化合物との付加物と、アミノシランとを接触させる工程を含むのが好ましい。前記製造方法は、少なくとも25℃〜最大で125℃(好ましくは少なくとも35℃〜最大で100℃、さらに好ましくは少なくとも40℃〜最大で80℃)の温度で行うのが好ましい。
少なくとも1つのアミノシランは、a工程の生成物に、徐々に(たとえば段階的に)加えることもできるし、あるいは連続的に(たとえば滴下にて連続的に)加えることもできる。アミノシランは、滴下にて連続的に加えるのが好ましい。あるいは、a工程の生成物をアミノシランに徐々に加えることもできるし、あるいは滴下にて連続的に加えることもできる。
幾つかの実施態様では、アミノシランはa工程の付加物に、1分当たり少なくともアミノシランの1%という速度にて(たとえば、1%アミノシラン/分〜20%アミノシラン/分の速度にて、好ましくは2%アミノシラン/分〜10%アミノシラン/分の速度にて、さらに好ましくは8%アミノシラン/分〜20%アミノシラン/分の速度にて)加えることができる。いずれの場合においても、添加速度は、発熱により、混合物の温度が95℃より高くならないのを確実にするような添加速度でなければならないため、この意味で、添加は、混合容器とその放熱能力によって限定される。
幾つかの実施態様では、撹拌速度は、50rpm〜500rpmの範囲であってよく、好ましくは100rpm〜300rpmの範囲であってよく、さらに好ましくは少なくとも100rpmであってよい。
本発明の製造方法は、触媒なしで行うこともできるし、あるいは少なくとも1つの触媒の存在下で行うこともできる。
好適な触媒の例としては、2,2'-ジモルホリノジエチルエーテル(DMDEE、Huntsman社から市販)等の非グラフト化触媒;およびジメチルエタノールアミン(DMEA)や2-(ジメチルアミノエトキシ)エタノール(DMEE)等のプレグラフト化触媒;などがあるが、これらに限定されない。
幾つかの実施態様では、触媒は有機金属触媒である。これらの実施態様では、触媒は、錫、鉄、鉛、ビスマス、水銀、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、およびこれらの組み合わせを含む群から選ばれる元素を含む。特定の実施態様では、触媒は錫触媒を含む。本発明の目的に適う好適な錫触媒は、有機カルボン酸のスズ(II)塩〔たとえば酢酸錫(II)、オクタン酸錫(II)、エチルヘキサン酸錫(II)、およびラウリン酸錫(II)〕から選ぶことができる。幾つかの実施態様では、有機金属触媒は、ジブチル錫ジラウレート(有機カルボン酸のジアルキル錫(IV)塩)を含む。本発明の目的に適う好適な有機金属触媒の特定の例であるジブチル錫ジラウレートは、Air Products and Chemicals社から市販されている。有機金属触媒はさらに、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫マレエート、およびジオクチル錫ジアセテート等の、他の有機カルボン酸ジアルキル錫(IV)塩を含んでよい。
他の好適な触媒の例は、塩化鉄(II);塩化亜鉛;オクタン酸鉛;トリス(N,N-ジメチルアミノプロピル)-s-ヘキサヒドロトリアジンを含むトリス(ジアルキルアミノアルキル)-s-ヘキサヒドロトリアジン;N,N,N',N'-テトラメチルエチレンジアミン、N,N-ジメチルアミノプロピルアミン、N,N,N',N',N''-ペンタメチルジプロピレントリアミン、トリス(ジメチルアミノプロピル)アミン、N,N-ジメチルピペラジン、テトラメチルイミノ-ビス(プロピルアミン)、ジメチルベンジルアミン、トリメチルアミン、トリエタノールアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン、N-メチルピロリドン、N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン、ビス(2-ジメチルアミノ-エチル)エーテル、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン(DMCHA)、N,N,N',N',N''-ペンタメチルジエチレントリアミン、1,2-ジメチルイミダゾール、3-(ジメチルアミノ)プロピルイミダゾール;N,N,N-ジメチルアミノプロピルヘキサヒドロトリアジン、2-エチルヘキサン酸カリウム、酢酸カリウム、N,N,N-トリメチルイソプロピルアミン/ホルメート;およびこれらの組み合わせ;を含む群から選ぶことができるが、これらに限定されない。
他の実施態様では、触媒は、WO2014/173638(該特許文献を参照により本明細書に含める)に開示の多面体オリゴマー金属シルセスキオキサン化合物である。
言うまでもないが、触媒成分は、上記触媒の2種以上の任意の組み合わせを含んでよい。
触媒は、反応混合物の総重量を基準として少なくとも10ppm(たとえば少なくとも0.01重量%、たとえば多くても5重量%、たとえば少なくとも0.20重量%)の量にて存在してよい。
第3の態様によれば、本発明は、2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む少なくとも1つのイソシアネート;少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物及び/又は前記少なくとも1つのイソシアネートと前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物との付加物;および少なくとも1つのアミノシラン;を含む配合物を包含し、このとき前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として、50.0重量%未満の前記2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む。
ポリウレタンに関するイソシアネート、イソシアネート反応性化合物、およびアミノシランについての説明は、変更すべきところは変更して、本発明の第3の態様に従った配合物に適用できる。
第4の態様によれば、本発明は、本発明の第1の態様に従ったシリル化ポリウレタンを含む組成物を包含する。
幾つかの実施態様では、前記組成物もしくは配合物はさらに、充填剤(被覆または非被覆)、接着促進剤、水分スカベンジャー、可塑剤、紫外線安定剤及び/又は光安定剤、チキソトロープ剤、着色剤(顔料や反応性染料)、触媒、難燃性系等(これらの特定の例が上記にて示されている)、およびこれらの組み合わせを含む群から選ばれる1つ以上の添加剤を含むが、これらに限定されない。
さらに、本発明のシリル化ポリウレタンと、エポキシ樹脂、ポリウレタン、またはアクリル樹脂等の他のポリマーとを混合してIPNタイプの材料を得ることもできる。
本発明はさらに、接着剤、塗料、シーラント、エラストマー、またはフォームを製造する上で、本発明の第1の態様に従ったシリル化ポリウレタン、本発明の第4の態様に従った組成物、または本発明の第3の態様に従った配合物を使用することを包含する。本発明はさらに、前記の製造された接着剤、塗料、シーラント、エラストマー、およびフォーム(たとえば1成分系フォーム)を包含する。
第5の態様によれば、本発明はさらに、本発明の第1の態様に従ったシリル化ポリウレタンを含む生成物、本発明の第4の態様に従った組成物を含む生成物、または本発明の第3の態様に従った配合物を硬化させることによって得られる生成物を包含する。前記硬化は、一成分硬化形(水分硬化形)であっても、あるいは第2の成分が、水、ポリヒドロキシル官能基、または潜在的な水を導入する二成分硬化形であってもよい。
好適な生成物としては、接着剤、塗料、シーラント、エラストマー、およびフォーム等があるが、これらに限定されない。
幾つかの実施態様では、生成物は接着剤であってよい。幾つかの実施態様では、生成物はエラストマーであってよい。他の幾つかの実施態様では、生成物は、一成分系フォーム等のフォームであってよい。さらに他の実施態様では、生成物は塗料であってよい。
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、これらの実施例によって限定されることはない。
以下に記載の実施例は、本発明の実施態様に従った生成物および組成物の特性を説明する。特に明記しない限り、下記の実施例ならびに本明細書全体における部とパーセント値は全て、それぞれ重量部または重量%である。
方法
実施例では以下の方法を使用した。
OH価(OH value:OHv)〔OH数(OH number)またはOH含量(OH content)とも呼ばれる〕は、ASTM D1957標準に従って測定した。簡単に言えば、ピリジンと熱の存在下にて、ヒドロキシル基を無水酢酸でアセチル化する。過剰の無水酢酸を水で加水分解し、生成した酢酸を水酸化カリウム標準液で滴定する。OH価は、サンプル1g当たりのKOH mg(mgKOH/gサンプル)で表示する。OH価は、下式を用いて算出した。
OHv(mgKOH/g) = 56.1×(B−A)×N/S
〔式中、Sはサンプルの重量(g);Aは、サンプルを滴定するのに必要とされる水酸化カリウム溶液の量(ml);Bは、ブランク試験に対して必要とされる水酸化カリウム溶液の量(ml);Nは、水酸化カリウム溶液の規定度〕
プレポリマーの、または少なくとも1つのイソシアネートのNCO価(NCOvまたはNCO%)は、DIN53185標準に従って測定した。簡単に言えば、イソシアネートと過剰のジ-n-ブチルアミンとを反応させてウレアを形成させる。次いで未反応のアミンを、ブロモクレゾールグリーン指示薬の色の変化に対して、あるいは電位差滴定の終点に対して硝酸標準液で滴定する。NCO%またはNCO価は、生成物中に存在するNCO基の重量%であると定義される。
ポリエーテルポリオールの官能価は13C−NMR分光分析法によって測定した。
反応進行中の遊離NCOは、赤外線分析を使用して測定した。赤外線分析による2270cm-1でのNCO伸縮振動が完全に消失したときに、反応が終了したものと見なした。
粘度は、ポリマーいかなる可塑剤も加えずに、ASTM D4889標準に従って、ブルックフィールド粘度計(モデルDV-II、21号スピンドル、最大測定限界の30〜80%に従ったrpm)を使用して25℃で測定した。
実施例1(本発明)
ポリマー1の製造に関して、下記の成分を使用した。
・イソシアネート1: 37%の2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートと63%の4,4'-メチレンジフェニルジイソシアネートとの混合物。NCO価33.6%。Huntsman Polyurethanes社からSuprasec(登録商標)3030の商品名で市販されている。
・ポリエーテルジオール1: PPG2000。2000ダルトンの数平均分子量、55.6 mgHOH/gのOH価、および2の官能価を有するポリプロピレングリコール。Huntsman Polyurethanes社からDaltocel(登録商標)F456の商品名で市販されている。
・アミン1: γ-N-ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン。Evonik社からDynasylan(登録商標)1189の商品名で市販されている。
a工程: イソシアネート1を、窒素雰囲気下で反応フラスコ中に計量した。ポリエーテルジオール1を100℃で減圧乾燥し、70℃に冷却した後、フラスコを窒素雰囲気にしつつ、そして激しく撹拌しながら、イソシアネート1に加えた(OH1モル当たりNCO2.1モル)。一定のイソシアネート価に達するまで温度を保持した。a工程のプレポリマーのNCO含量は3.38%であった。
b工程: a工程のプレポリマーに、アミン1を、1.05のアミン/NCOモル比にて50℃で滴下した。遊離NCOが検出されなくなるまで撹拌を続けた。次いでシリル化ポリマー1を容器に移し、窒素でフラッシングした。
シリル化ポリマー1の粘度を測定した。シリル化ポリマー1の粘度は93Pa.sであった。
実施例2(比較例)
ポリマー2の製造に関して、下記の成分を使用した。
・イソシアネート2: 4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4'-MDI)。NCO価33.6%。Huntsman Polyurethanes社からSuprasec(登録商標)1306の商品名で市販されている。
・ポリエーテルジオール1: 実施例1に記載のとおりである。
・アミン1: 実施例1に記載のとおりである。
a工程: イソシアネート2を、窒素雰囲気下で反応フラスコ中に計量した。ポリエーテルジオール1を100℃で減圧乾燥し、70℃に冷却した後、フラスコを窒素雰囲気にしつつ、そして激しく撹拌しながら、イソシアネート2に加えた(OH1モル当たりNCO2.1モル)。一定のイソシアネート価に達するまで温度を保持した。a工程のプレポリマーのNCO含量は3.38%であった。
b工程: a工程のプレポリマーに、アミン1を、1.05のアミン/NCOモル比にて50℃で滴下した。遊離NCOが検出されなくなるまで撹拌を続けた。次いでシリル化ポリマー2を容器に移し、窒素でフラッシングした。
シリル化ポリマー2の粘度を測定した。シリル化ポリマー2の粘度は123Pa.sであった。
実施例1〜2により、2,4’-MDIを含むイソシアネートを使用すると、シリル化ポリマーの粘度が大幅に低下する、ということが示された。
実施例3(本発明)
ポリマー3の製造に関して、下記の成分を使用した。
・イソシアネート1: 実施例1に記載のとおりである。
・ポリエーテルポリオール2: 3960ダルトンの数平均分子量、34mgHOH/gのOH価、および2.4の官能価を有するポリプロピレングリコール。Huntsman Polyurethanes社からDaltocel(登録商標)F435の商品名で市販されている。
・アミン1: 実施例1に記載のとおりである。
a工程: イソシアネート1を、窒素雰囲気下で反応フラスコ中に計量した。ポリエーテルポリオール2を100℃で減圧乾燥し、70℃に冷却した後、フラスコを窒素雰囲気にしつつ、そして激しく撹拌しながら、イソシアネート1に加えた(OH1モル当たりNCO4.0モル)。一定のイソシアネート価に達するまで温度を保持した。a工程のプレポリマーのNCO含量は5.88%であった。
b工程: a工程のプレポリマーに、アミン1を、1.05のアミン/NCOモル比にて50℃で滴下した。遊離NCOが検出されなくなるまで撹拌を続けた。次いでシリル化ポリマー2を容器に移し、窒素でフラッシングした。
シリル化ポリマー3の粘度を測定した。シリル化ポリマー3の粘度は52Pa.sであった。
実施例4(本発明)
ポリマー4の製造に関して、下記の成分を使用した。
・イソシアネート1: 実施例1に記載のとおりである。
・ポリエーテルポリオール2: 3960ダルトンの数平均分子量、34mgHOH/gのOH価、および2.4の官能価を有するポリプロピレングリコール。Huntsman Polyurethanes社からDaltocel(登録商標)F435の商品名で市販されている。
・アミン1: 実施例1に記載のとおりである。
a工程: イソシアネート1を、窒素雰囲気下で反応フラスコ中に計量した。ポリエーテルポリオール2を100℃で減圧乾燥し、70℃に冷却した後、フラスコを窒素雰囲気にしつつ、そして激しく撹拌しながら、イソシアネート1に加えた(OH1モル当たりNCO5.0モル)。一定のイソシアネート価に達するまで温度を保持した。a工程のプレポリマーのNCO含量は7.47%であった。
b工程: a工程のプレポリマーに、アミン1を、1.05のアミン/NCOモル比にて50℃で滴下した。遊離NCOが検出されなくなるまで撹拌を続けた。次いでシリル化ポリマー4を容器に移し、窒素でフラッシングした。
シリル化ポリマー4の粘度を測定した。シリル化ポリマー4の粘度は58Pa.sであった。
実施例5(本発明)
ポリマー5の製造に関して、下記の成分を使用した。
・イソシアネート1: 実施例1に記載のとおりである。
・ポリエーテルポリオール2: 3960ダルトンの数平均分子量、34mgHOH/gのOH価、および2.4の官能価を有するポリプロピレングリコール。Huntsman Polyurethanes社からDaltocel(登録商標)F435の商品名で市販されている。
・アミン1: 実施例1に記載のとおりである。
a工程: イソシアネート1を、窒素雰囲気下で反応フラスコ中に計量した。ポリエーテルポリオール2を100℃で減圧乾燥し、70℃に冷却した後、フラスコを窒素雰囲気にしつつ、そして激しく撹拌しながら、イソシアネート1に加えた(OH1モル当たりNCO6.0モル)。一定のイソシアネート価に達するまで温度を保持した。a工程のプレポリマーのNCO含量は8.91%であった。
b工程: a工程のプレポリマーに、アミン1を、1.05のアミン/NCOモル比にて50℃で滴下した。遊離NCOが検出されなくなるまで撹拌を続けた。次いでシリル化ポリマー5を容器に移し、窒素でフラッシングした。
シリル化ポリマー5の粘度を測定した。シリル化ポリマー5の粘度は59Pa.sであった。
実施例6(比較例)
ポリマー6の製造に関して、下記の成分を使用した。
・イソシアネート2: 実施例2に記載のとおりである。
・ポリエーテルポリオール2: 実施例3に記載のとおりである。
・アミン1: 実施例1に記載のとおりである。
a工程: イソシアネート2を、窒素雰囲気下で反応フラスコ中に計量した。ポリエーテルポリオール2を100℃で減圧乾燥し、70℃に冷却した後、フラスコを窒素雰囲気にしつつ、そして激しく撹拌しながら、イソシアネート2に加えた(OH1モル当たりNCO4.0モル)。一定のイソシアネート価に達するまで温度を保持した。a工程のプレポリマーのNCO含量は5.90%であった。
b工程: a工程のプレポリマーに、アミン1を、1.05のアミン/NCOモル比にて50℃で滴下した。遊離NCOが検出されなくなるまで撹拌を続けた。次いでシリル化ポリマー6を容器に移し、窒素でフラッシングした。
シリル化ポリマー6の粘度を測定した。シリル化ポリマー6は、粘稠なゲルとして得られた(粘度は測定せず)。
実施例7(比較例)
ポリマー7の製造に関して、下記の成分を使用した。
・イソシアネート3: ウレトンイミン高含量の4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート。NCO価29.5%。Huntsman Polyurethanes社からSuprasec(登録商標)2020の商品名で市販されている。
・ポリエーテルポリオール2: 実施例3に記載のとおりである。
・アミン1: 実施例1に記載のとおりである。
a工程: イソシアネート3を、窒素雰囲気下で反応フラスコ中に計量した。ポリエーテルポリオール2を100℃で減圧乾燥し、70℃に冷却した後、フラスコを窒素雰囲気にしつつ、そして激しく撹拌しながら、イソシアネート3に加えた(OH1モル当たりNCO4.0モル)。一定のイソシアネート価に達するまで温度を保持した。a工程のプレポリマーのNCO含量は5.69%であった。
b工程: a工程のプレポリマーに、アミン1を、1.05のアミン/NCOモル比にて50℃で滴下した。遊離NCOが検出されなくなるまで撹拌を続けた。次いでシリル化ポリマー7を容器に移し、窒素でフラッシングした。
シリル化ポリマー7の粘度を測定した。シリル化ポリマー7の粘度は188Pa.sであった。
実施例3〜7によって、2,4’-MDI異性体を使用すると、シリル化ポリウレタンの粘度が大幅に低下する、ということが示された。
理解しておかねばならないことは、本発明に従った実施態様を提供する上で好ましい実施態様について説明してきたが、本発明の要旨を逸脱することなく種々の改良や変更を行うことができる、という点である。
(1) 少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物を、少なくとも1つのアミノシランと接触させる工程を含む製造方法によって得ることができるシリル化ポリウレタンであって、
前記少なくとも1つのイソシアネートが2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として50.0重量%未満の前記2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む、前記シリル化ポリウレタン。
(2) 前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物が、前記少なくとも1つのイソシアネート反応性基を、好ましくはOH基を含み、[前記少なくとも1つのイソシアネートのNCO]対[前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物のイソシアネート反応性基]のモル比が少なくとも1.1である、(1)に記載のシリル化ポリウレタン。
(3) 前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として多くても49.90重量%の2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、好ましくは多くても45.0重量%の2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、好ましくは多くても40.0重量%の2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、好ましくは多くても39.0重量%の2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む、(1)または(2)のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
(4) 前記少なくとも1つのイソシアネートが、2,2'-メチレンジフェニルジイソシアネート、4,4'-メチレンジフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、トリレン-2,4-ジイソシアネート、トリレン-2,6-ジイソシアネート、クロロフェニレン-2,4-ジイソシアネート、ナフチレン-1,5-ジイソシアネート、ジフェニレン-4,4'-ジイソシアネート、4,4'-ジイソシアネート-3,3'-ジメチル-ジフェニル、3-メチル-ジフェニルメタン-4,4'-ジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、シクロヘキサン-2,4-ジイソシアネート、シクロヘキサン-2,3-ジイソシアネート、1-メチルシクロヘキシル-2,4-ジイソシアネート、1-メチルシクロヘキシル-2,6-ジイソシアネート、ビス-(イソシアナートシクロヘキシル)メタン、2,4,6-トリイソシアナートトルエン、2,4,4-トリイソシアナートジフェニルエーテル、イソホロンジイソシアナート、ブチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソシアナートメチル-1,8-オクタンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、およびトリジンジイソシアネート(TODI);ならびに上記イソシアネートのpMDI等のオリゴマー、ポリマー、および混合物;を含む群から選ばれる少なくとも1つのポリイソシアネートと2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートとを含む混合物である、(1)〜(3)のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
(5) 前記少なくとも1つのイソシネートが、2,2'-メチレンジフェニルジイソシアネート、4,4'-メチレンジフェニルジイソシアネート、これらのオリゴマー、これらのプレポリマー、およびこれらの混合物を含む群から選ばれるポリイソシアネートと2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートとを含む混合物混合物である、(1)〜(4)のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
(6) 前記シリル化ポリウレタンが、(a)少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物とを接触させること、および(b)a工程の生成物と少なくとも1つのアミノシランとを接触させること、によって得られ、
[前記少なくとも1つのアミノシラン]対[a工程の生成物のNCO]のモル比が0.5超である、(1)〜(5)のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
(7) 前記少なくとも1つのアミノシランが、式(I):
−NH−R−Si−(OR3−n(R
[式中、
は、H、C1−24アルキル、C3−24シクロアルキル、C6−24アリール、またはヘテロアリールから選ばれ、このとき前記のC1−24アルキル、C3−24シクロアルキル、C6−24アリール、またはヘテロアリールは、非置換であっても、あるいは1つ以上のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、またはCOOH基で置換されていてもよく;
は、C1−20アルキレンまたはC6−20アリーレンから選ばれ;
は、C1−20アルキルまたはC6−20アリールから選ばれ;
は、C1−20アルキルまたはC6−20アリールから選ばれ;
nは、0、1、または2から選ばれる整数である]
の化合物である、(1)〜(6)のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
(8) 前記少なくとも1つのアミノシランが、
γ-N-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、
α-N-フェニルアミノメチルトリメトキシシラン、
γ-N-フェニルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、
α-N-フェニルアミノメチルジメトキシメチルシラン、
γ-N-フェニルアミノプロピルトリエトキシシラン、
α-N-フェニルアミノメチルトリエトキシシラン、
γ-N-フェニルアミノプロピルジエトキシエチルシラン、
α-N-フェニルアミノメチルジエトキシエチルシラン、
γ-N-ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、
α-N-ブチルアミノメチルトリメトキシシラン、
γ-N-ブチルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、
α-N-ブチルアミノメチルジメトキシメチルシラン、
γ-N-ブチルアミノプロピルトリエトキシシラン、
α-N-ブチルアミノメチルトリエトキシシラン、
γ-N-ブチルアミノプロピルジエトキシエチルシラン、
α-N-ブチルアミノメチルジエトキシエチルエチルシラン、
γ-N-メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、
α-N-メチルアミノメチルトリメトキシシラン、
γ-N-メチルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、
α-N-メチルアミノメチルジメトキシメチルシラン、
γ-N-メチルアミノプロピルトリエトキシシラン、
α-N-メチルアミノメチルトリエトキシシラン、
γ-N-メチルアミノプロピルジエトキシエチルシラン、
α-N-メチルアミノメチルジエトキシエチルシラン、
γ-N-シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、
α-N-シクロヘキシルアミノメチルトリメトキシシラン、
γ-N-シクロヘキシルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、
α-N-シクロヘキシルアミノメチルジメトキシメチルシラン、
γ-N-シクロヘキシルアミノプロピルトリエトキシシラン、
α-N-シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、
γ-N-シクロヘキシルアミノプロピルジエトキシエチルシラン、
α-N-シクロヘキシルアミノメチルジエトキシエチルシラン、
γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、
α-アミノメチルトリメトキシシラン、
γ-アミノプロピルジメトキシメチルシラン、
α-アミノメチルジメトキシメチルシラン、
γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、
α-アミノメチルトリエトキシシラン、
γ-アミノプロピルジエトキシエチルシラン、
α-アミノメチルジエトキシエチルシラン、および、
これらの混合物:
を含む群から選ばれる、(1)〜(7)のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
(9) 前記少なくとも1つのアミノシランが、γ-N-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ-N-ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ-N-メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ-N-シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、およびこれらの混合物を含む群から選ばれる、(1)〜(8)のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
(10) シリル化ポリウレタンが100Pa.s以下の粘度を有し、このときこのとき粘度は、シリル化ポリウレタンにいかなる可塑剤も加えずに、ASTM D4889標準に従って、ブルックフィールド粘度計を使用して25℃で測定する、(1)〜(9)のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
(11) 少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物とを、そして少なくとも1つのアミノシランとを接触させる工程;これによりシリル化ポリウレタンを製造する工程;を含み、
前記少なくとも1つのイソシアネートが2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として50.0重量%未満の前記2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む、(1)〜(10)のいずれかに記載のシリル化ポリウレタンの製造方法。
(12) 少なくとも1つのイソシアネート、前記少なくとも1つのイソシアネートが2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む;少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物、及び/又は前記少なくとも1つのイソシアネートと前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物との付加物;少なくとも1つのアミノシラン;ならびに必要に応じた1つ以上の添加剤;を含む配合物であって、
前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として50.0重量%未満の前記2,4’-メチレンジフェニルジイソシアネートを含む配合物。
(13) (1)〜(10)のいずれかに記載のシリル化ポリウレタンと必要に応じた1つ以上の添加剤とを含む組成物。
(14) 接着剤、塗料、シーラント、エラストマー、またはフォームを製造するための、(1)〜(10)のいずれかに記載のシリル化ポリウレタンの、(13)に記載の組成物の、または(12)に記載の配合物の使用。
(15) (1)〜(10)のいずれかに記載のシリル化ポリウレタンを含む、(13)に記載の組成物を含む、または(12)に記載の配合物を硬化させることによって得られる生成物。

Claims (13)

  1. (a)少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物の反応生成物と(b)少なくとも1つのアミノシランとの反応によって得ることができる、水分で硬化するシリル化ポリウレタンであって、
    前記少なくとも1つのイソシアネートが、2,2’−メチレンジフェニルジイソシアネート、4,4’−メチレンジフェニルジイソシアネート、これらのオリゴマー、これらのプレポリマー、およびこれらの混合物を含む群から選ばれるポリイソシアネートと、2,4’−メチレンジフェニルジイソシアネートと、を含む混合物であり、前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として50.0重量%未満の2,4’−メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、
    シリル化ポリウレタンが100Pa・s以下の粘度を有し、ここで、粘度は、シリル化ポリウレタンにいかなる可塑剤も加えずに、ASTM D4889標準に従って、ブルックフィールド粘度計を使用して25℃で測定される、上記シリル化ポリウレタン。
  2. 前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物が、少なくとも1つのイソシアネート反応性基を含み、[前記少なくとも1つのイソシアネートのNCO]対[前記少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物のイソシアネート反応性基]のモル比が少なくとも1.1である、請求項1に記載のシリル化ポリウレタン。
  3. 前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として多くても49.90重量%の2,4’−メチレンジフェニルジイソシアネートを含む、請求項1または2のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
  4. 前記少なくとも1つのイソシアネートが、2,2’−メチレンジフェニルジイソシアネート、4,4’−メチレンジフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、トリレン−2,4−ジイソシアネート、トリレン−2,6−ジイソシアネート、クロロフェニレン−2,4−ジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、ジフェニレン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジイソシアネート−3,3’−ジメチル-ジフェニル、3−メチル−ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、シクロヘキサン−2,4−ジイソシアネート、シクロヘキサン−2,3−ジイソシアネート、1−メチルシクロヘキシル−2,4−ジイソシアネート、1−メチルシクロヘキシル−2,6−ジイソシアネート、ビス−(イソシアナートシクロヘキシル)メタン、2,4,6−トリイソシアナートトルエン、2,4,4−トリイソシアナートジフェニルエーテル、イソホロンジイソシアナート、ブチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソシアナートメチル−1,8−オクタンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、およびトリジンジイソシアネート(TODI);ならびに上記イソシアネートのpMDI等のオリゴマー、ポリマー、および混合物;を含む群から選ばれる少なくとも1つを含む、請求項1〜3のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
  5. 前記少なくとも1つのアミノシラン]対[工程aの生成物のNCO]のモル比が0.5超である、請求項1〜4のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
  6. 前記少なくとも1つのアミノシランが、式(I):
    −NH−R−Si−(OR3−n(R
    [式中、Rは、H、C1−24アルキル、C3−24シクロアルキル、C6−24アリール、またはヘテロアリールから選ばれ、このとき前記のC1−24アルキル、C3−24シクロアルキル、C6−24アリール、またはヘテロアリールは、非置換であっても、あるいは1つ以上のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、またはCOOH基で置換されていてもよく;
    は、C1−20アルキレンまたはC6−20アリーレンから選ばれ;
    は、C1−20アルキルまたはC6−20アリールから選ばれ;
    は、C1−20アルキルまたはC6−20アリールから選ばれ;
    nは、0、1、または2から選ばれる整数である]
    の化合物である、請求項1〜5のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
  7. 前記少なくとも1つのアミノシランが、
    γ−N−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、
    α−N−フェニルアミノメチルトリメトキシシラン、
    γ−N−フェニルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、
    α−N−フェニルアミノメチルジメトキシメチルシラン、
    γ−N−フェニルアミノプロピルトリエトキシシラン、
    α−N−フェニルアミノメチルトリエトキシシラン、
    γ−N−フェニルアミノプロピルジエトキシエチルシラン、
    α−N−フェニルアミノメチルジエトキシエチルシラン、
    γ−N−ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、
    α−N−ブチルアミノメチルトリメトキシシラン、
    γ−N−ブチルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、
    α−N−ブチルアミノメチルジメトキシメチルシラン、
    γ−N−ブチルアミノプロピルトリエトキシシラン、
    α−N−ブチルアミノメチルトリエトキシシラン、
    γ−N−ブチルアミノプロピルジエトキシエチルシラン、
    α−N−ブチルアミノメチルジエトキシエチルエチルシラン、
    γ−N−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、
    α−N−メチルアミノメチルトリメトキシシラン、
    γ−N−メチルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、
    α−N−メチルアミノメチルジメトキシメチルシラン、
    γ−N−メチルアミノプロピルトリエトキシシラン、
    α−N−メチルアミノメチルトリエトキシシラン、
    γ−N−メチルアミノプロピルジエトキシエチルシラン、
    α−N−メチルアミノメチルジエトキシエチルシラン、
    γ−N−シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、
    α−N−シクロヘキシルアミノメチルトリメトキシシラン、
    γ−N−シクロヘキシルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、
    α−N−シクロヘキシルアミノメチルジメトキシメチルシラン、
    γ−N−シクロヘキシルアミノプロピルトリエトキシシラン、
    α−N−シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、
    γ−N−シクロヘキシルアミノプロピルジエトキシエチルシラン、
    α−N−シクロヘキシルアミノメチルジエトキシエチルシラン、
    γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
    α−アミノメチルトリメトキシシラン、
    γ−アミノプロピルジメトキシメチルシラン、
    α−アミノメチルジメトキシメチルシラン、
    γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
    α−アミノメチルトリエトキシシラン、
    γ−アミノプロピルジエトキシエチルシラン、
    α−アミノメチルジエトキシエチルシラン、および、
    これらの混合物:
    を含む群から選ばれる、請求項1〜6のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
  8. 前記少なくとも1つのアミノシランが、γ−N−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−N−ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−N−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−N−シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、およびこれらの混合物を含む群から選ばれる、請求項1〜7のいずれかに記載のシリル化ポリウレタン。
  9. 請求項1〜8のいずれかに記載のシリル化ポリウレタンを製造する方法であって、
    (a)少なくとも1つのイソシアネートと少なくとも1つのイソシアネート反応性化合物とを反応させる工程;次いで、(b)工程aの生成物と少なくとも1つのアミノシランとを反応させることによりシリル化ポリウレタンを製造する工程;を含み、
    前記少なくとも1つのイソシアネートが、2,2’−メチレンジフェニルジイソシアネート、4,4’−メチレンジフェニルジイソシアネート、これらのオリゴマー、これらのプレポリマーおよびこれらの混合物を含む群から選ばれるポリイソシアネートと、2,4’−メチレンジフェニルジイソシアネートと、を含む混合物であり、前記少なくとも1つのイソシアネートが、前記少なくとも1つのイソシアネートの総重量を基準として50.0重量%未満の2,4’−メチレンジフェニルジイソシアネートを含み、
    シリル化ポリウレタンが100Pa・s以下の粘度を有し、ここで、粘度は、シリル化ポリウレタンにいかなる可塑剤も加えずに、ASTM D4889標準に従って、ブルックフィールド粘度計を使用して25℃で測定される、上記方法。
  10. 請求項1〜8のいずれかに記載のシリル化ポリウレタンと必要に応じた1つ以上の添加剤を含む配合物。
  11. 請求項1〜8のいずれかに記載のシリル化ポリウレタンと必要に応じた1つ以上の添加剤とを含む組成物。
  12. 接着剤、塗料、シーラント、エラストマー、またはフォームを製造するための、請求項1〜8のいずれかに記載のシリル化ポリウレタンの、請求項11に記載の組成物の、または請求項10に記載の配合物の使用。
  13. 請求項1〜8のいずれかに記載のシリル化ポリウレタンを含む、請求項11に記載の組成物を含む、または請求項10に記載の配合物を硬化させることによって得られる生成物。
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