JP7276214B2 - オルガノポリシロキサンおよびそれを含有する硬化性組成物 - Google Patents
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Description
さらに、ポリイソシアネート化合物を含有するウレタン系樹脂組成物は、通常、硬化剤として用いられるポリオールやポリアミン化合物の耐熱性の低さや親水性に由来して、耐熱または湿熱試験後の黄変や白化が顕著であるという問題点もある。
1. 下記一般式(1)で表される構成単位を有し、かつ、ケイ素原子に直接結合した、下記一般式(2)で表される基を有するオルガノポリシロキサン、
2. 下記平均構造式(3)で表される1のオルガノポリシロキサン、
3. 前記cが、c>0の数を表す2のオルガノポリシロキサン、
4. 下記平均構造式(4)で表される3のオルガノポリシロキサン、
5. (A)1~4のいずれかのオルガノポリシロキサンおよび(B)ポリイソシアネート化合物を含有する硬化性組成物、
6. 下記一般式(5)で表されるアミノ基含有アルコキシシランを含むアルコキシシラン、その加水分解縮合物、またはそれらの両方と、下記一般式(6)で表されるカルボニル化合物とを反応させ、その際に発生する水によって加水分解および縮合を進行させる1~4のいずれかのオルガノポリシロキサンの製造方法、
7. 下記一般式(5)で表されるアミノ基含有アルコキシシランと、下記一般式(7)で表されるアルコキシシランとの共加水分解縮合物と、下記一般式(6)で表されるカルボニル化合物とを反応させ、その際に発生する水によって加水分解および縮合をさらに進行させる1~4のいずれかのオルガノポリシロキサンの製造方法、
を提供する。
このような特性を有する本発明のオルガノポリシロキサンを含む組成物は、塗料またはコーティング剤等の材料を形成する硬化性組成物として好適に用いることができる。
本発明に係るオルガノポリシロキサンは、下記一般式(1)で表される構成単位、およびケイ素原子に直接に結合した下記一般式(2)で表される基を有する。
炭素原子数1~10のアルキル基としては、直鎖状、環状、分枝状のいずれでもよく、その具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、ネオペンチル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、n-ノニル、n-デシル、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、シクロオクチル基等が挙げられる。
炭素数6~10のアリール基の具体例としては、フェニル、α-ナフチル、β-ナフチル基等が挙げられる。
これらの中でも、硬化性および保存安定性の観点から、R1Aとしては、水素原子、直鎖のアルキル基が好ましく、水素原子、メチル基、エチル基がより好ましく、水素原子、メチル基がより一層好ましい。
また、R1Bとしては、炭素数1~6のアルキル基、フェニル基が好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル、n-ブチル、イソブチル基、フェニル基がより好ましく、フェニル基、イソブチル基がより一層好ましい。
R1AおよびR1Bの組み合わせとしては、メチル基およびイソブチル基の組み合わせ、水素原子およびフェニル基の組み合わせが好ましい。
A1の炭素数1~20の二価炭化水素基の具体例としては、メチレン、エチレン、トリメチレン、プロピレン、イソプロピレン、テトラメチレン、イソブチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン、ノナメチレン、デカメチレン、ウンデカメチレン、ドデカメチレン、トリデカメチレン、テトラデカメチレン、ペンタデカメチレン、ヘキサデカメチレン、へプタデカメチレン、オクタデカメチレン、ノナデカメチレン、エイコサデシレン基等のアルキレン基;シクロペンチレン、シクロヘキシレン基等のシクロアルキレン基;フェニレン、α-,β-ナフチレン基等のアリーレン基などが挙げられる。
また、これらの基は、その分子鎖中にO、S、NH等のヘテロ原子を含んでいてもよく、ヘテロ原子を含有するその他の二価の連結基を含んでいてもよい。
ヘテロ原子を含有するその他の二価の連結基の具体例としては、スルホニル結合(-S(=O)2-)、ホスフィニル結合(-P(=O)OH-)、オキソ結合(-C(=O)-)、チオオキソ結合(-C(=S)-)、エステル結合(-C(=O)O-)、チオエステル結合(-C(=O)S-)、チオノエステル結合(-C(=S)O-)、ジチオエステル結合(-C(=S)S-)、炭酸エステル結合(-OC(=O)O-)、チオ炭酸エステル結合(-OC(=S)O-)、アミド結合(-C(=O)NH-)、チオアミド結合(-C(=S)NH-)、ウレタン結合(-OC(=O)NH-)、チオウレタン結合(-SC(=O)NH-)、チオノウレタン結合(-OC(=S)NH-)、ジチオウレタン結合(-SC(=S)NH-)、尿素結合(-NHC(=O)NH-)、チオ尿素結合(-NHC(=S)NH-)等が挙げられる。
これらの中でも、トリメチレン、オクタメチレン基が好ましく、トリメチレン基がより好ましい。
R2の炭素原子数1~10のアルキル基は、直鎖状、環状、分枝状のいずれでもよいが、直鎖状のアルキル基がより好ましい。
その具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、n-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、n-ノニル、n-デシル基等が挙げられるが、メチル、エチル、n-プロピル、n-ヘキシル、n-オクチル基が好ましく、メチル、エチル基がより好ましく、メチル基がより一層好ましい。
また、炭素原子数6~10のアリール基の具体例としては、フェニル、α-ナフチル、β-ナフチル基等が挙げられるが、フェニル基が好ましい。
特に、硬化性の観点から、R2は水素原子または炭素原子数1~3のアルキル基が好ましい。
上記炭素原子数6~10のアリール基は、特に限定されるものではなく、例えば、上記一般式(1)中のR1AおよびR1Bで例示した炭素原子数6~10のアリール基等が挙げられるが、フェニル基が好ましい。
R3、R4、R5およびR6は、それぞれ独立して、一価の有機基を表す。この一価の有機基は、特に限定されるものではなく、例えば、上記一般式(1)中のR1AおよびR1Bで例示した炭素原子数1~10のアルキル基および炭素原子数6~10のアリール基等が挙げられる。
また、これらのアルキル基、アリール基の水素原子の一部または全部は置換基で置換されていてもよく、このような置換基としては、ハロゲン原子、ビニル基等のアルケニル基、グリシジル型エポキシ基、脂環式エポキシ基、チイラン基、(メタ)アクリロイルオキシ基、メルカプト基、イソ(チオ)シアネート基、無水コハク酸基、アミノ基、エチレンジアミノ基、パーフルオロアルキル基、ポリオキシエチレン基等のポリエーテル基、パーフルオロポリエーテル基等が挙げられる。
例えば、R3としてアルキル基が0.5かつアリール基が0.5や、R4としてアルキル基が0.2かつグリシジル型エポキシ基含有アルキル基が0.8のように、上述した各種一価の有機基から任意に選択することが可能であり、また任意の含有比率をとることが可能である。
これらの中でも、アルコキシシラン(7)としては、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランが好ましく、フェニルトリメトキシシランがより好ましい。
これらの中でも、アルコキシシラン(8)としては、ジフェニルジメトキシシランが好ましい。
アミノシラン(5)と、任意成分であるアルコキシシラン(7)~(12)との加水分解および縮合による共重合は、通常、無溶剤で行われるが、反応に用いるアミノシランおよびアルコキシシランの全てを溶解する有機溶媒(例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、トルエンおよびキシレン等)の存在下で行ってもよい。ただし、この際の有機溶媒には、アルコキシシリル基の加水分解または縮合反応により発生したアルコールは含まれない。
有機溶媒を使用する場合、その使用量は特に制限はないが、通常、アミノシラン(5)と、任意成分であるアルコキシシラン(7)~(12)の総質量1質量部に対して、20質量部以下が好ましく、0.5~10質量部がより好ましく、1~5質量部がより一層好ましい。
酸としては、特に限定されるものではなく、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、ギ酸、リン酸、パラトルエンスルホン酸やその水和物、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、陽イオン交換樹脂等が挙げられ、塩酸、メタンスルホン酸、陽イオン交換樹脂が好ましく、塩酸、陽イオン交換樹脂がより好ましく、陽イオン交換樹脂がより一層好ましい。
酸の使用量は、通常、アミノシラン(5)と、任意成分であるアルコキシシラン(7)~(12)の総モル数1モルに対して、0.001~1モルが好ましく、0.01~0.2モルがより好ましい。
塩基の使用量は、通常、アミノシラン(5)と、任意成分であるアルコキシシラン(7)~(12)の総モル数1モルに対して、0.001~1モルが好ましく、0.01~0.2モルがより好ましい。
反応時間は、通常1時間以上、好ましくは2~72時間である。
より具体的には、アミノシラン(5)由来のアミノ基と、カルボニル化合物(6)のカルボニル基との脱水縮合によりイミン構造が生成するとともに、その際に発生する水によってアルコキシシリル基の加水分解および縮合が進行する。
有機溶媒を使用する場合、その使用量は特に制限はないが、通常、アミノシラン(5)と、任意成分であるアルコキシシラン(7)~(12)と、カルボニル化合物(6)の総質量1質量部に対して、20質量部以下が好ましく、0.5~10質量部がより好ましく、1~5質量部がより一層好ましい。
この際の酸または塩基の具体例としては、上述したものが挙げられ、その使用量も上記と同様である。
また、上記脱水縮合反応の反応温度は特に制限はないが、通常0~150℃、好ましくは20~120℃、より好ましくは40~100℃、より一層好ましくは50~80℃であり、反応時間は、通常1時間以上、好ましくは2~72時間である。
上記脱水縮合反応を行った反応混合物の濃縮温度は特に制限はないが、通常10~150℃、好ましくは60~120℃である。
濃縮時の圧力は特に制限はなく、常圧下でも、減圧下でもよい。
本発明の硬化性組成物は、ポリイソシアネート化合物の潜在性アミン硬化剤として上述した本発明のオルガノポリシロキサンを含んでいるため、固体基材を被覆処理した場合、従来、硬化剤として用いられていたポリオールやポリアミン化合物を用いた場合に比べ、本発明のオルガノポリシロキサンの構造に起因し、硬化性組成物の速硬化性および保存安定性、並びに本発明の硬化性組成物を硬化してなる硬化物の硬度、耐熱性および耐湿性が向上する。
すなわち、本発明のオルガノポリシロキサンが有するイミン構造が空気中の水分により脱保護されて生成したアミノ基(-NH2基)とポリイソシアネート化合物中のNCO基が反応し、尿素結合が形成されるとともに、加水分解性シリル基(Si-OR基)が、空気中の水分により加水分解されシラノール基(Si-OH基)となり、ガラス等の固体基材が有するOH基と反応してSi-O-Si結合が形成されるか、または本発明のオルガノポリシロキサン同士が自己縮合してSi-O-Si結合が形成される。これにより、硬化性組成物の速硬化性および保存安定性を両立しつつ、その硬化物の硬度、耐熱性および耐湿性が付与される。
この場合、ポリオール化合物としても特に限定されるものではなく、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール等の従来公知のポリオールから適宜選択して用いることができ、これらのポリオールはそれぞれ単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリオール化合物の具体例としては、ポリプロピレンエーテルジオール、ポリエチレンエーテルジオール、ポリプロピレンエーテルトリオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシプロピレントリオール、ポリオキシブチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)、ポリマーポリオール、ポリ(エチレンアジペート)、ポリ(ジエチレンアジペート)、ポリ(プロピレンアジペート)、ポリ(テトラメチレンアジペート)、ポリ(ヘキサメチレンアジペート)、ポリ(ネオペンチレンアジペート)、ポリ-ε-カプロラクトン、ポリ(ヘキサメチレンカーボネート)等や、ヒマシ油等の天然系のポリオール化合物などが挙げられる。
その反応条件としては、例えばNCO/OH当量比2.0~15.0の割合、より好ましくは2.0~8.0の割合にて、窒素またはドライエアー気流中で70~100℃で数時間反応させる条件が挙げられる。得られたNCO含有プレポリマーのNCO含有量としては、5~25質量%の範囲が好ましい。
これらの充填剤は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。その配合量は、本発明の硬化性組成物100質量部に対し、0.1~100質量部が好ましく、1~70質量部がより好ましい。
これらのカーボンブラックおよび炭酸カルシウムとしては、特に限定されず、通常市販されているものを用いることができる。例えば、カーボンブラックは、米国材料試験協会規格における、N110、N220、N330、N550、N770、およびこれらの混合物等が挙げられ、炭酸カルシウムは、重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム等が挙げられる。
硬化触媒の添加量は特に限定されるものではないが、硬化速度および保存安定性を適切な範囲に調整して所望の物性(硬度、耐熱性および耐湿性)の硬化被膜を作製するとともに、塗布時の作業性を向上させること、さらには添加に伴う経済性などを考慮すると、硬化性組成物100質量部に対して0.01~10質量部が好ましく、0.05~5質量部がより好ましく、0.1~2質量部がより一層好ましい。
ここで、「実質的に」とは、硬化性組成物中に含まれる溶剤が1質量%以下、特に0.1質量%以下であることを意味する。
使用可能な溶剤の具体例としては、(A)オルガノポリシロキサンの製造時に使用した有機溶媒と同様のものが挙げられる。
なお、溶剤としては、減圧留去によって完全に除去できなかった反応溶媒など、硬化性組成物中に意図的に添加した成分ではないものも含む。
塗布方法としては特に限定されず、その具体例としては、スプレーコート、スピンコート、ディップコート、ローラーコート、刷毛塗り、バーコート、フローコート等の公知の方法から適宜選択して用いることができる。
固体基材としても特に限定されず、その具体例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート類およびポリカーボネートブレンド、ポリ(メタクリル酸メチル)等のアクリル系樹脂、ポリ(エチレンテレフタレート),ポリ(ブチレンテレフタレート),不飽和ポリエステル樹脂等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、アクリロニトリル-スチレン共重合体、スチレン-アクリロニトリル-ブタジエン共重合体、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとのブレンド、セルロースアセテートブチレート、ポリエチレン樹脂などの有機ポリマー基材、鋼板等の金属基材、塗料塗布面、ガラス、セラミック、コンクリート、スレート板、テキスタイル、木材、石材、瓦、(中空)シリカ,チタニア,ジルコニア,アルミナ等の無機フィラー、ガラス繊維をはじめとしたガラスクロス,ガラステープ,ガラスマット,ガラスペーパー等のガラス繊維製品などが挙げられ、基材の材質および形状については特に限定されるものではないが、本発明の硬化性組成物は、鋼板、ガラスの被覆に特に好適に用いることができる。
硬化反応温度および時間は、使用する基材、水分濃度、触媒濃度、および加水分解性基の種類等の因子に応じて適宜変更し得る。通常、使用する基材の耐熱温度を超えない範囲で1分から1週間程度である。
本発明の硬化性組成物は、常温でも良好に硬化が進行するため、特に、現場施工などで室温硬化が必須となる場合でも、数時間で塗膜表面のベタツキ(タック)がなくなり、作業性に優れているが、基材の耐熱温度を超えない範囲内に加熱処理を行っても構わない。
下記において、各生成物の粘度は、オストワルド粘度計による25℃における測定値であり、分子量は、東ソー(株)製GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフ)装置を使用し、溶剤としてテトラヒドロフラン、検出器としてRIを用いて求めたポリスチレン換算の重量平均分子量(以下Mw)である。
シリコーン平均組成は、日本電子(株)製300MHz-NMR測定装置を用いて、1H-NMRおよび29Si-NMRにおける検出スペクトルの積分値から算出した。
各生成物中に含まれるシラノール性水酸基の含有量(質量%)は、各生成物にグリニャール試薬(メチルマグネシウムヨージド)を作用させた際のメタンガス発生量より定量した。
[実施例1-1]オルガノポリシロキサン1の合成
撹拌機、還流冷却器、滴下ロートおよび温度計を備えた500mLのセパラブルフラスコに、3-アミノプロピルトリメトキシシラン179g(1.00モル)を入れ、撹拌しながら25℃で純水3.6g(0.20モル)を滴下し、60℃で2時間加水分解縮合した。その後、メチルイソブチルケトン110g(1.10モル)を滴下し、60℃で2時間加水分解縮合した。これを120℃まで加熱して副生メタノールおよび余剰のメチルイソブチルケトンを常圧留去した後、減圧濃縮および濾過し、オルガノポリシロキサン1を得た(収量205g)。得られたオルガノポリシロキサン1は、下記平均構造式で表される無色透明液体であり、粘度220mm2/s、Mw1,340、シラノール性水酸基の含有量0.6質量%であった。
撹拌機、還流冷却器、滴下ロートおよび温度計を備えた500mLのセパラブルフラスコに、3-アミノプロピルトリメトキシシラン179g(1.00モル)を入れ、撹拌しながら25℃でベンズアルデヒド116.5g(1.10モル)を滴下し、60℃で2時間加水分解縮合した。これを120℃まで加熱して副生メタノールおよび余剰のベンズアルデヒドを常圧留去した後、減圧濃縮および濾過し、オルガノポリシロキサン2を得た(収量220g)。得られたオルガノポリシロキサン2は、下記平均構造式で表される黄色透明液体であり、粘度470mm2/s、Mw1,790、シラノール性水酸基の含有量0質量%であった。
撹拌機、還流冷却器、滴下ロートおよび温度計を備えた500mLのセパラブルフラスコに、3-アミノプロピルトリメトキシシラン89.6g(0.50モル)およびフェニルトリメトキシシラン99.1g(0.50モル)を入れ、撹拌しながら25℃で純水10.8g(0.60モル)を滴下し、60℃で2時間加水分解縮合した。その後、メチルイソブチルケトン60.0g(0.60モル)を滴下し、60℃で2時間加水分解縮合した。これを120℃まで加熱して副生メタノールおよび余剰のメチルイソブチルケトンを常圧留去した後、減圧濃縮および濾過し、オルガノポリシロキサン3を得た(収量180g)。得られたオルガノポリシロキサン3は、下記平均構造式で表される無色透明液体であり、粘度500mm2/s、Mw1,570、シラノール性水酸基の含有量0質量%であった。
純水の使用量を12.6g(0.70モル)に変更した以外は、実施例1-3と同様にしてオルガノポリシロキサン4を得た(収量175g)。得られたオルガノポリシロキサン4は、下記平均構造式で表される無色透明液体であり、粘度3,160mm2/s、Mw2,800、シラノール性水酸基の含有量0.4質量%であった。
純水の使用量を9.0g(0.50モル)に変更した以外は、実施例1-3と同様にしてオルガノポリシロキサン5を得た(収量185g)。得られたオルガノポリシロキサン5は、下記平均構造式で表される無色透明液体であり、粘度140mm2/s、Mw780、シラノール性水酸基の含有量0.1質量%であった。
撹拌機、還流冷却器、滴下ロートおよび温度計を備えた500mLのセパラブルフラスコに、3-アミノプロピルトリメトキシシラン161.4g(0.90モル)およびフェニルトリメトキシシラン19.8g(0.10モル)を入れ、撹拌しながら25℃で純水3.6g(0.20モル)を滴下し、60℃で2時間加水分解縮合した。その後、メチルイソブチルケトン108.2g(1.08モル)を滴下し、60℃で2時間加水分解縮合した。これを120℃まで加熱して副生メタノールおよび余剰のメチルイソブチルケトンを常圧留去した後、減圧濃縮および濾過し、オルガノポリシロキサン6を得た(収量210g)。得られたオルガノポリシロキサン6は、下記平均構造式で表される無色透明液体であり、粘度280mm2/s、Mw2,140、シラノール性水酸基の含有量0.2質量%であった。
撹拌機、還流冷却器、滴下ロートおよび温度計を備えた500mLのセパラブルフラスコに、3-アミノプロピルトリメトキシシラン17.9g(0.10モル)およびフェニルトリメトキシシラン178.5g(0.90モル)を入れ、撹拌しながら25℃で純水18.0g(1.00モル)を滴下し、60℃で2時間加水分解縮合した。その後、メチルイソブチルケトン12.0g(0.12モル)を滴下し、60℃で2時間加水分解縮合した。これを120℃まで加熱して副生メタノールおよび余剰のメチルイソブチルケトンを常圧留去した後、減圧濃縮および濾過し、オルガノポリシロキサン7を得た(収量150g)。得られたオルガノポリシロキサン7は、下記平均構造式で表される無色透明液体であり、粘度1,750mm2/s、Mw1,630、シラノール性水酸基の含有量0.5質量%であった。
3-アミノプロピルトリメトキシシラン89.6g(0.50モル)を、3-アミノプロピルトリエトキシシラン110.7g(0.50モル)に変更した以外は、実施例1-3と同様にしてオルガノポリシロキサン8を得た(収量185g)。得られたオルガノポリシロキサン8は、下記平均構造式で表される無色透明液体であり、粘度390mm2/s、Mw1,760、シラノール性水酸基の含有量0質量%であった。
3-アミノプロピルトリメトキシシラン89.6g(0.50モル)を、3-アミノプロピルジメトキシメチルシラン81.6g(0.50モル)に変更した以外は、実施例1-3と同様にしてオルガノポリシロキサン9を得た(収量170g)。得られたオルガノポリシロキサン9は、下記平均構造式で表される無色透明液体であり、粘度320mm2/s、Mw1,450、シラノール性水酸基の含有量0.2質量%であった。
メチルイソブチルケトン60.0g(0.60モル)を、メチルエチルケトン43.3g(0.60モル)に変更した以外は、実施例1-3と同様にしてオルガノポリシロキサン10を得た(収量165g)。得られたオルガノポリシロキサン10は、下記平均構造式で表される無色透明液体であり、粘度550mm2/s、Mw1,400、シラノール性水酸基の含有量0質量%であった。
フェニルトリメトキシシラン99.1g(0.50モル)を、メチルトリメトキシシラン68.1g(0.50モル)に変更した以外は、実施例1-3と同様にしてオルガノポリシロキサン11を得た(収量150g)。得られたオルガノポリシロキサン11は、下記平均構造式で表される無色透明液体であり、粘度600mm2/s、Mw1,270、シラノール性水酸基の含有量0質量%であった。
フェニルトリメトキシシラン99.1g(0.50モル)を、ジメチルジメトキシシラン60.1g(0.50モル)に変更した以外は、実施例1-3と同様にしてオルガノポリシロキサン12を得た(収量145g)。得られたオルガノポリシロキサン12は、下記平均構造式で表される無色透明液体であり、粘度210mm2/s、Mw1,200、シラノール性水酸基の含有量0.2質量%であった。
フェニルトリメトキシシラン99.1g(0.50モル)を、ジフェニルジメトキシシラン122.2g(0.50モル)に変更した以外は、実施例1-3と同様にしてオルガノポリシロキサン13を得た(収量200g)。得られたオルガノポリシロキサン13は、下記平均構造式で表される無色透明液体であり、粘度300mm2/s、Mw1,700、シラノール性水酸基の含有量0.7質量%であった。
フェニルトリメトキシシラン99.1g(0.50モル)を、テトラメトキシシラン76.1g(0.50モル)に変更した以外は、実施例1-3と同様にしてオルガノポリシロキサン14を得た(収量160g)。得られたオルガノポリシロキサン14は、下記平均構造式で表される無色透明液体であり、粘度1,000mm2/s、Mw1,330、シラノール性水酸基の含有量0質量%であった。
[合成例2-1]
Mw5,000のポリプロピレンエーテルトリオール600g(G-5000、商品名「EXCENOL5030」、旭硝子(株)製)と、Mw2,000のポリプロピレンエーテルジオール300g(D-2000、商品名「EXCENOL2020」、旭硝子(株)製)とをフラスコに投入して、100~130℃に加熱し、脱気しながら撹拌して水分率が0.01質量%以下になるまで脱水した。
その後、90℃まで冷却し、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI、商品名「スミジュール44S」、住友バイエルジャパン(株)製)138.6g(NCO基/OH基の当量比(NCOmol/OHmol)が1.70となる量)を添加した後、約24時間、窒素雰囲気下で反応を進め、ウレタンプレポリマーを作製した。
[実施例3-1]
ポリイソシアネート化合物としてポリメリックMDI(商品名「コスモネートM-200」、三井化学(株)製)100質量部と、上記実施例1-1で得られたオルガノポリシロキサン1 5質量部とを撹拌機を用いて均一に混合し、硬化性組成物を調製した。
オルガノポリシロキサン1を、実施例1-2~1-14で得られたオルガノポリシロキサン2~14にそれぞれ変更した以外は、実施例3-1と同様にして硬化性組成物を作製した。
オルガノポリシロキサン1を、テトラエチレンペンタミン(TEPA)に変更した以外は、実施例3-1と同様にして硬化性組成物を作製した。
オルガノポリシロキサン1を、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン(KBE-9103P、信越化学工業(株)製)に変更した以外は、実施例3-1と同様にして硬化性組成物を作製した。
〔保存安定性〕
上記硬化性組成物を25℃の恒温で保存した際の粘度変化を測定した。粘度はB型回転粘度計による25℃における測定値であり、初期との粘度変化が小さいほど保存安定性は良好であることを示す。
一方、比較例3-1~3-2で用いたTEPAおよびKBE-9103Pは、ポリイソシアネート化合物に配合すると短時間でゲル化してしまうか、初期との粘度変化が大きく、いずれも保存安定性が悪かった。
[実施例4-1]
ポリイソシアネート化合物として、上記合成例2-1で合成したウレタンプレポリマー100質量部と、上記実施例1-1で得られたオルガノポリシロキサン1 16質量部とを撹拌機を用いて均一に混合し、硬化性組成物を調製した。
得られた硬化性組成物を、25℃、50%RHの空気下でバーコーターNo.5を用いてガラス板に塗布し、25℃、50%RHの空気下で3日間乾燥・硬化させ、硬化被膜を作製した。
オルガノポリシロキサン1を、実施例1-2~1-14で得られたオルガノポリシロキサン2~14にそれぞれ変更した以外は、実施例4-1と同様にして硬化性組成物および硬化被膜を作製した。
さらに硬化触媒としてテトラn-ブトキシチタン2質量部を用いた以外は、実施例4-3と同様にして硬化性組成物および硬化被膜を作製した。
テトラn-ブトキシチタン2質量部に代えて、テトラt-ブトキシチタン2質量部を硬化触媒として用いた以外は、実施例4-15と同様にして硬化性組成物および硬化被膜を作製した。
テトラn-ブトキシチタン2質量部に代えて、ジ-n-ブトキシ(エチルアセトアセテート)アルミニウム2質量部を硬化触媒として用いた以外は、実施例4-15と同様にして硬化性組成物および硬化被膜を作製した。
オルガノポリシロキサン1を、テトラエチレンペンタミン(TEPA)に変更した以外は、実施例4-1と同様にして硬化性組成物および硬化被膜を作製した。
オルガノポリシロキサン1を、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン(KBE-9103P、信越化学工業(株)製)に変更した以外は、実施例4-1と同様にして硬化性組成物および硬化被膜を作製した。
〔指触乾燥時間〕
上記塗布方法にて硬化性組成物をガラス板に塗布して得た試験片を25℃、50%RHの空気下に放置し、湿気硬化が進行することによって、塗布表面を指で圧しても塗膜が指に付着しなくなるまでの時間を示した。値が小さいほど硬化性は良好であることを示す。
〔鉛筆硬度〕
上記塗布方法にてガラス板に硬化被膜を形成した試験片を、JIS K 5600-5-4記載の鉛筆引掻き試験に準じた方法で750gの荷重をかけて測定し、その結果を示した。
〔碁盤目密着性(初期)〕
上記塗布方法にてガラス板に硬化被膜を形成した試験片を、JIS K 5400第6,15項記載の碁盤目試験に準じて、カッターナイフを用いて4mm間隔で縦横それぞれ6本ずつ25マスの切り傷を入れ、粘着テープを塗膜に密着させてから引き剥がした時の残存塗膜の碁盤目の数を確認し、その結果を示した。
〔碁盤目密着性(耐湿試験後)〕
上記塗布方法にてガラス板に硬化被膜を形成した試験片を、85℃、85%RHの条件下で1週間静置した後、上記と同様の碁盤目試験を実施し、その結果を示した。
〔耐熱性〕
上記塗布方法にてガラス板に硬化被膜を形成した試験片を、150℃のオーブンで6時間加熱処理した際の硬化被膜の黄変および白化度合を目視で確認した。黄変および白化が観測されなかった場合には、耐熱性に優れるものとして「○」と評価した。顕著な黄変および白化が観測された場合には「×」と評価した。
一方、比較例4-1~4-2で作製した硬化被膜は、速硬化性、硬度、耐熱性および耐湿性が不十分であった。
Claims (4)
- 下記一般式(1)で表される構成単位を有し、かつ、ケイ素原子に直接結合した、下記一般式(2)で表される基を有し、下記平均構造式(4)で表されるオルガノポリシロキサン。
- 前記R1AおよびR1Bが、それぞれ独立して、炭素原子数1~10のアルキル基であり、前記A1が、トリメチレン基であり、R2が、水素原子、または非置換の炭素原子数1~3のアルキル基である請求項1記載のオルガノポリシロキサン。
- (A)請求項1または2記載のオルガノポリシロキサンおよび(B)ポリイソシアネート化合物を含有する硬化性組成物。
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