JP7160614B2 - ポリシロキサンをベースとする硬化性組成物 - Google Patents
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Description
- 成分Aとして、少なくとも1種のポリシロキサンを含有し、
- 成分Bとして、少なくとも1種のシリル基含有ポリエーテルおよび/またはシリル基含有ポリエーテルと1種もしくは複数種のイソシアナート含有化合物との反応生成物を含有し、かつ
- 成分Cとして、少なくとも1種の触媒を含有する
硬化性組成物を使用することによって、こうした特性を示す塗装材を製造できることが判明した。
aは、1~100、好ましくは1~10、特に好ましくは2~5であり、
bは、1~500、好ましくは1~400、特に好ましくは1~300であり、
cは、0~500、好ましくは1~400、特に好ましくは1~300であり、
fは、0~2であり、
gは、1~3であるが、
ただし、g+fは、3であるものとし、
hは、1~10、好ましくは1~6、特に好ましくは1~3であり、
nは、1~10、好ましくは1~5、特に好ましくは1~3であるが、
ただし、添え字a、bおよびcを有する部分は、分子鎖において自由に順序変更が可能であるように分布しており、かつa、bおよびcの合計は、>3であるものとし、
R1は、ヘテロ原子としてO、Sおよび/またはNを含みうる飽和または不飽和の直鎖状または分岐状の有機炭化水素基であり、好ましくは、前記炭化水素基は、1~400個の炭素原子、好ましくは1~200個の炭素原子、特に好ましくは1~20個の炭素原子を含み、
R1*は、水素であるか、またはヘテロ原子としてO、Sおよび/もしくはNを含みうる飽和もしくは不飽和の直鎖状もしくは分岐状の有機炭化水素基であり、好ましくは、前記炭化水素基は、1~400個の炭素原子、好ましくは1~200個の炭素原子、特に好ましくは1~20個の炭素原子を含み、
R2は、互いに独立して、1~8個の炭素原子、好ましくは1~5個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R3は、互いに独立して、1~8個の炭素原子、好ましくは1~5個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R4は、互いに独立して、水素基、または1~20個の炭素原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、または1~20個の炭素原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のクロロアルキル基であり、
R5は、互いに独立して、水素基、または1~20個の炭素原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、または1~20個の炭素原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のクロロアルキル基、またはアリール基、またはアルカリール基である]
によるシリル基含有ポリエーテルおよび/または式(I)によるシリル基含有ポリエーテルと1種もしくは複数種のイソシアナート含有化合物との反応生成物であり、ここで、R1*は、好ましくは水素である。
R6 dSi(OR7)e 式(II)
[式中、
0≦d≦2であり、0≦e≦4であり、かつd+e=4であり、
R6は、互いに独立して、1~8個の炭素原子を有するアルキル基、または1~8個の炭素原子を有するシクロアルキル基、または6~20個の炭素原子を有する芳香族基であり、
R7は、互いに独立して、1~8個の炭素原子を有するアルキル基であり、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基またはイソプロピル基である]
による架橋剤を少なくとも1種有する。
成分Aを、1重量%~85重量%、好ましくは5重量%~75重量%、特に好ましくは20重量%~60重量%含有し、
成分Bを、1重量%~50重量%、好ましくは10重量%~40重量%、特に好ましくは15重量%~35重量%含有し、
成分Cを、0.01重量%~5重量%、好ましくは0.05重量%~3重量%、特に好ましくは0.1重量%~2重量%含有する。
乾燥時間の測定
バインダーにおける触媒の触媒活性の評価には、乾燥時間測定機器(Drying Recorder)を用いた乾燥時間の測定が適している。この種の試験方法は、ASTM D5895に記載されている。この試験方法と同様に、BK3型Drying Recorder(The Mickle Laboratory Engineering Co. Ltd., Goose Green, Gomshall, Guildford, Surrey GU5 9LJ., U.K.)を用いて乾燥時間の測定を行った。その際、バーコータ(Erichsen 360型、湿潤塗膜厚100μm)を用いてバインダー被膜を標準ガラス片(30×2.5cm×2mm)に塗布した。これらの標準ガラス片は、アセトン、次いでエタノール/脱塩水混合物で、ダスト、汚れおよび油状付着物を予め取り除いておいたものである。その後、反対側のレバーを使用して、スライドを左方向へ開始位置に移動させた。次に、スクライブ測定用の針を開いて試料ガラス板上へと下げた。試験期間を24時間に設定し、測定を開始した。24時間後、48時間での値を測定できるようにするため、必要に応じて針を出発地点に戻した。試験期間の終了後、スクライブ測定用の針を折り上げて畳み、ガラス板を評価のために取り出した。乾燥し始めた時点と、完全に乾燥しきった時点とを、付属のタイムスケールにより読み取った。
「不活性」条件下とは、装置内のガス空間が、不活性ガス、例えば窒素またはアルゴンで満たされていることと理解される。これは装置のフラッディングにより達成され、その際、場合によって、その後に不活性ガスを弱く流すことによって、持続的な不活性化が保証される。
バインダー組成物の塗布は、概して吹付け塗布によって行われるが、例えば刷毛塗り、ローラ塗り、流し塗り、浸漬塗り、拭い処理による塗布および流延塗布といった他の塗布技術によって行うこともできる。基材としては、例えば鋼、鋳鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、鋳造アルミニウムまたは溶融亜鉛メッキ鋼のような金属下地が適している。密着性を向上させるために、基材をサンドブラストまたはサンディングによって粗面化させることができる。ガラスやプラスチックといった非金属基材や、セラミック、石材、コンクリートなどの無機基材を使用することもできる。
粘度を、ギャップ幅1mmのプレート/プレート配置でのAnton ParrのMCR301レオメーターを用いて、25℃でせん断速度に応じて求めた。上方の板の直径は、40mmであった。せん断速度10s-1での粘度を読み取った。これを、表2および表3に示す。多分散度および平均モル重量を求めるためのGPC測定を、以下の測定条件で行った:カラム組合せSDV 1000/10000Å(長さ65cm)、温度30℃、移動相としてTHFを使用、流量1ml/分、試料濃度10g/l、RI検出器、ポリプロピレングリコール標準物質(6000g/モル)に対する評価。
DIN EN ISO 11909により、ジブチルアミンとの反応後に、0.1M塩酸を用いた逆滴定によってNCO含有率をパーセントで求めた。
本発明の範囲でデータを%で示す場合、特に明記しない限り、これらのデータは重量%で示したものである。組成物の場合、特に明記しない限り、%で示したデータは、全組成物全体を基準としたものである。以下に平均値を示す場合、特に明記しない限り、これは数平均である。以下に測定値を示す場合、特に明記しない限り、これらの測定値は、圧力101325Pa、温度23℃および周囲の相対大気湿度約40%で測定したものである。
・ガラス板、メーカー:Glaeserei Glaenzer、寸法:90×150×5mm、
・PVC板、材料番号:4364002858、KVG Kunststoff Betriebs GmbH、
・300μmバーコータ、メーカー:Simex、
・300μmキューブコータ、メーカー:TQC GmbH、
・Dispermat、VMA Getzmann、テフロンディスク付属、
・ガラス製の広口フラスコ。
成分A(ポリシロキサン)
4種のポリシロキサンを使用した。
3種の成分B1~B3を使用したが、ただし、B1およびB2は、繰返し単位(b)を有しない。
5リットルのオートクレーブに、平均モル重量2000g/モルのポリプロピレングリコール400gを装入し、これを、(全バッチを基準として)150ppmのヘキサシアノコバルト酸亜鉛複合金属シアン化物触媒と混合した。不活性化のために、反応器に3バールまで窒素を注入し、次に減圧して標準圧力とした。この操作をさらに2回繰り返した。撹拌しながら反応器の内容物を130℃に加熱し、そして排気して約20ミリバールとすることで、易揮発性成分を除去した。30分後、排気した反応器にプロピレンオキシド80gを計量供給することにより、触媒を活性化させた。内圧が上昇し、最初に約0.8バールとなった。約6分後に反応が開始したが、このことは、反応器内圧の低下により察知された。次いで、約180分以内で、90~110℃で、プロピレンオキシド2352gとDynasylan(登録商標)GLYEO(Evonik社)166.8gとの混合物を連続的に供給した。1時間にわたって後反応させた後、<100ミリバールで脱臭することにより、未反応アルキレンオキシドの残留物を除去した。次いで、Irganox(登録商標)1135(BASF社)500ppmを15分間かけて撹拌しながら混入した。1分子あたり平均で3モルのトリエトキシシリル基と2個のOH基とを有する、多分散度Mw/Mnが2.3の無色の粘性プレポリマー(25℃で16,500mPa・s)が得られた。このプレポリマーにおけるEOの重量割合は、0%であった。
5リットルのオートクレーブに、平均モル重量2000g/モルのポリプロピレングリコール400gを装入し、これを、(全バッチを基準として)150ppmのヘキサシアノコバルト酸亜鉛複合金属シアン化物触媒と混合した。不活性化のために、反応器に3バールまで窒素を注入し、次に減圧して標準圧力とした。この操作をさらに2回繰り返した。撹拌しながら反応器の内容物を130℃に加熱し、そして排気して約20ミリバールとすることで、易揮発性成分を除去した。30分後、排気した反応器にプロピレンオキシド80gを計量供給することにより、触媒を活性化させた。内圧が上昇し、最初に約0.8バールとなった。約6分後に反応が開始したが、このことは、反応器内圧の低下により察知された。次いで、約180分以内で、90~110℃で、プロピレンオキシド1847gと、エチレンオキシド449gと、Dynasylan(登録商標)GLYEO(Evonik社)222.4gとの混合物を連続的に供給した。1時間にわたって後反応させた後、<100ミリバールで脱臭することにより、未反応アルキレンオキシドの残留物を除去した。次いで、Irganox(登録商標)1135(BASF社)500ppmを15分間かけて撹拌しながら混入した。1分子あたり平均で4モルのトリエトキシシリル基と2個のOH基とを有する、多分散度Mw/Mnが2.5の無色の粘性プレポリマー(25℃で14,000mPa・s)が得られた。このプレポリマーにおけるEOの重量割合は、15.0%であった。
触媒として、TIB Mannheim社のCAS登録番号68299-15-0の製品TibKat 318(DBTL)を使用した。
エポキシ官能性化合物およびアミノ官能性化合物は、市販品である。
キシレン、異性体混合物(Aldrich社、CAS登録番号1330-20-7)
イソプロパノール(Aldrich社、品番59300-M)。
本発明による組成物Z1~Z12および比較組成物VZ1~VZ36を、以下の表3~6のデータにしたがって製造した。
1=非常に良好で均一な塗布、欠陥なし、透明、
2=良好で均一な塗布、おおむね欠陥なし、透明ないし混濁、
3=不良、不均一な塗布、欠陥多数。
バイオファウリングを防止する効果について組成物を試験するために、上記1.で製造した組成物をPVC板に上記と同様に塗布し、静的曝露実験のために北海(ホークジール/ノルダーナイ)に輸送した。
0=繁茂なし、
1=繁茂は最小限度であり、非常に容易に除去できる、
2=わずかな繁茂が認められ、非常に容易に除去できる、
3=中程度の繁茂が認められ、明らかな残留物が存在している、
4=強度の繁茂が認められ、多くの残留物が存在している、
5=非常に強度の繁茂が認められ、除去不可能である。
Claims (19)
- - 成分Aとして、少なくとも1種のポリシロキサンを含有し、
- 成分Bとして、式(I)による少なくとも1種のシリル基含有ポリエーテルおよび/または式(I)によるシリル基含有ポリエーテルと1種もしくは複数種のイソシアナート含有化合物との反応生成物を含有し、
aは、1~100、好ましくは1~10、特に好ましくは2~5であり、
bは、1~500、好ましくは1~400、特に好ましくは1~300であり、
cは、0~500、好ましくは1~400、特に好ましくは1~300であり、
fは、0~2であり、
gは、1~3であるが、
ただし、g+fは、3であるものとし、
hは、1~10、好ましくは1~6、特に好ましくは1~3であり、
nは、1~10、好ましくは1~5、特に好ましくは1~3であるが、
ただし、添え字a、bおよびcを有する部分は、分子鎖において自由に順序変更が可能であるように分布しており、かつa、bおよびcの合計は、>3であるものとし、
R 1 は、ヘテロ原子としてO、Sおよび/またはNを含みうる飽和または不飽和の直鎖状または分岐状の有機炭化水素基であり、好ましくは、前記炭化水素基は、1~400個の炭素原子、好ましくは1~200個の炭素原子、特に好ましくは1~20個の炭素原子を含み、
R 1* は、水素であるか、またはヘテロ原子としてO、Sおよび/もしくはNを含みうる飽和もしくは不飽和の直鎖状もしくは分岐状の有機炭化水素基であり、好ましくは、前記炭化水素基は、1~400個の炭素原子、好ましくは1~200個の炭素原子、特に好ましくは1~20個の炭素原子を含み、
R 2 は、互いに独立して、1~8個の炭素原子、好ましくは1~5個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R 3 は、互いに独立して、1~8個の炭素原子、好ましくは1~5個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R 4 は、互いに独立して、水素基、または1~20個の炭素原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、または1~20個の炭素原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のクロロアルキル基であり、
R 5 は、互いに独立して、水素基、または1~20個の炭素原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、または1~20個の炭素原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のクロロアルキル基、またはアリール基、またはアルカリール基である]
ここで、R 1* は、好ましくは水素である、
かつ
- 成分Cとして、少なくとも1種の触媒を含有する、
硬化性組成物。 - 前記シリル基含有ポリエーテルは、種々の繰返し単位を有し、該繰返し単位は、1つもしくは複数のアルキレンオキシド、グリシジルエーテル、二酸化炭素、環状無水物、イソシアナート、カプロラクトンもしくは環状カーボナートまたはそれらの混合物との反応によって製造されることを特徴とする、請求項1記載の組成物。
- 前記シリル基含有ポリエーテルは、1つもしくは複数の末端アルコキシシリル基および/または1つもしくは複数の側鎖アルコキシシリル基を有することを特徴とする、請求項2記載の組成物。
- 前記シリル基含有ポリエーテルは、>5:1、特に好ましくは>8:1、極めて特に好ましくは>10:1、特に11:1~20:1の、b対aの繰返し単位比を有することを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の組成物。
- 前記ポリシロキサンは、直鎖状のもしくは1箇所もしくは複数箇所が分岐したSi-OH官能性ポリシロキサンであるか、または直鎖状のもしくは1箇所もしくは複数箇所が分岐したSiOR3官能性ポリシロキサンであることを特徴とする、請求項1記載の組成物。
- 前記ポリシロキサンは、アルコキシポリシロキサンであることを特徴とする、請求項1記載の組成物。
- 前記ポリシロキサンは、少なくとも1つのエポキシ官能基および/またはアルコキシ官能基を有することを特徴とする、請求項1記載の組成物。
- さらなる成分として、少なくとも1種のエポキシ官能性化合物と少なくとも1種のアミノ官能性化合物とを有することを特徴とする、請求項1記載の組成物。
- エポキシ官能基対アミノ官能基の化学量論比は、5:0.1~0.1:5の範囲にあり、好ましくは1:1.5であり、特に好ましくは1:1であることを特徴とする、請求項8記載の組成物。
- 前記エポキシ官能性化合物は、エポキシ官能性シランもしくはエポキシ官能性シロキサン、もしくは芳香族グリシジルエーテルもしくは脂肪族グリシジルエーテル、またはそれらの縮合物もしくは混合物であることを特徴とする、請求項8記載の組成物。
- 前記アミノ官能性化合物は、アミノ官能性アルコキシシランであり、好ましくはアミノ官能性ジアルコキシシランまたはアミノ官能性トリアルコキシシランであることを特徴とする、請求項8記載の組成物。
- 式(II)
R6 dSi(OR7)e 式(II)
[式中、
0≦d≦2であり、0≦e≦4であり、かつd+e=4であり、
R6は、互いに独立して、1~8個の炭素原子を有するアルキル基、または1~8個の炭素原子を有するシクロアルキル基、または6~20個の炭素原子を有する芳香族基であり、
R7は、互いに独立して、1~8個の炭素原子を有するアルキル基であり、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基またはイソプロピル基である]
による架橋剤を少なくとも1種有することを特徴とする、請求項1記載の組成物。 - 前記触媒は、例えば有機スズ触媒、チタナートもしくはジルコナート、アルミニウム、鉄、カルシウム、マグネシウム、亜鉛もしくはビスマスの有機金属化合物、ルイス酸もしくは有機酸/有機塩基、直鎖状もしくは分岐状もしくは環状のアミジン、グアニジンもしくはアミンまたはそれらの混合物といった、加水分解-縮合機序を促進する作用を示す触媒の群から選択されることを特徴とする、請求項1記載の組成物。
- 可塑剤、充填材、定着剤、レオロジー添加剤、安定剤、触媒、溶媒および乾燥剤、特に化学的水分乾燥剤の群から選択されるさらなる添加物質が含まれていることを特徴とする、請求項1から13までのいずれか1項記載の組成物。
- 前記組成物100重量%を基準として、
成分Aを、1重量%~85重量%、好ましくは5重量%~75重量%、特に好ましくは20重量%~60重量%含有し、
成分Bを、1重量%~50重量%、好ましくは10重量%~40重量%、特に好ましくは15重量%~35重量%含有し、
成分Cを、0.01重量%~5重量%、好ましくは0.05重量%~3重量%、特に好ましくは0.1重量%~2重量%含有する、
請求項1から14までのいずれか1項記載の組成物。 - 少なくとも1種のエポキシ官能性化合物と少なくとも1種のアミノ官能性化合物とからなる成分Dを、全組成物を基準として0.1重量%~40重量%、好ましくは10.0重量%~35重量%、特に好ましくは20.0重量%~30.0重量%含有することを特徴とする、請求項15記載の組成物。
- 前記成分Dは、全組成物を基準として30重量%~95重量%、好ましくは40重量%~90重量%、特に好ましくは65重量%~85重量%のエポキシ官能性化合物と、全組成物を基準として0.1重量%~50重量%、好ましくは5重量%~40重量%、特に好ましくは10重量%~30重量%のアミノ官能性化合物とから構成されることを特徴とする、請求項16記載の組成物。
- 請求項1から17までのいずれか1項記載の硬化性組成物を含有する、塗装材、ラッカーおよびペイント。
- 塗装材、ラッカーおよびペイントを製造するための、好ましくはバイオファウリングを防止または低減させるための、請求項1から17までのいずれか1項記載の硬化性組成物の使用。
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