JPH10506674A - オルガノポリシロキサンの水性分散液 - Google Patents
オルガノポリシロキサンの水性分散液Info
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Abstract
(57)【要約】
出発物質:(A)縮合性基を有するオルガノポリシロキサン(B)式(II):
[式中、Rは、同じか又は異なっていてもよくかつ水素原子又は炭素原子1〜6個を有するアルキル基を表わし、R2は同じか又は異なっていてもよくかつ場合によりハロゲン原子、エーテル基、エステル基、エポキシ基、メルカプト基、シアノ基又は(ポリ)グリコール基によって置換されている、炭素原子1〜18個を有するSiC結合炭化水素残基を表わし、この際(ポリ)グリコール基はオキシエチレン−及び/又はオキシプロピレン単位から構成されており、かつR3は同じか又は異なっていてもよくかつ2価の炭化水素残基を表わし、aは0又は1でありかつeは0又は1である]で示される有機珪素化合物及び/又は最高8個のSi原子を有する同化合物の部分水解物ならびに(C)塩基性窒素を有する有機珪素化合物を使用して製造できる、有機遷移金属化合物及びIIIa族、IVa族及びVa族の金属の有機化合物を含まないオルガノポリシロキサンの水性分散液。
Description
【発明の詳細な説明】
オルガノポリシロキサンの水性分散液
本発明は、水を除去した後エラストマーに変えることのできるオルガノポリシ
ロキサンの水性分散液、該分散液の製造方法及び該分散液の封止−及び被覆材料
としての使用に関する。
環境保護のための手段は、化学的調製物中の有機溶剤を次第に回避せざるを得
なくなっている。従って水性系の使用が次第に増大している。
オルガノポリシロキサンの水性分散液それ自体はしばしば公知である。室温で
すでに加硫してエラストマーになるこのような分散液の基本的な構成は、線状ポ
リマー、架橋剤成分及び架橋触媒から成る。一般に、末端基が縮合性基を有する
ポリジオルガノシロキサンの水性エマルションを装入する。これらの高分子ポリ
シロキサンは直接乳化するか又は大抵慣用法により重合、縮合及び平衡によって
線状又は環状低分子ポリシロキサンからエマルションで製造する。次にこのポリ
マーエマルションを、一般にはそれぞれ塊状の又はエマルションとしての架橋剤
成分及び縮合触媒ならびに他の成分、例えば充填剤、付着助剤(Haftvermittler
)等を混合する。前記触媒は殆ど(有機)金属化合物のみである。
殆ど例外なく触媒として使用される(有機)金属触媒は、一方では未加硫材料
の貯蔵安定性を、しかしまた加硫エラストマーの強度を減じ、他方毒性学的に憂
慮すべきとみなされるという欠点を有する。多数の従来の開発の場合、極めて費
用がかかり、時間を要しかつコストの高い水性エマルションの製造が欠点である
。これらの難点は、主として、他の成分の混入による最終生成物の製造に先立っ
て行われねばならない、使用すべきポリジオルガノシロキサンの、反応時間を要
する乳化重合、−縮合及び平衡から生じる。従来公知の大部分の水性エマルショ
ンの他の欠点は固形物含量の少ないことである。しかし高い固形物含量は、大抵
の用途にとって望ましい加硫時の小さい又は極めて小さい収縮の前提をなす。
例えば、ドイツ国特許出願第4217561号明細書(Wacker-Chemie GmbH;
1992年5月27日出願)又は連続番号USSN 08/056,088を有
する相当の米国特許出願明細書には、縮合性オルガノポリシロキサン、珪素樹脂
、ポリビニルアルコール、(有機)金属触媒及びアミノ官能性物質から成るオル
ガノポリシロキサンの水性分散液が記載されている。このものを用いて透明な加
硫ゴムが得られる。
また、米国特許第5,045,231号明細書(Wacker-Chemie GmbH;1991
年9月3日発行)又は相当するドイツ国特許出願公開第3932025号明細書
には、縮合性オルガノポリシロキサン、(有機)金属触媒、オルガノポリシロキ
サン樹脂及びジオルガノシラノラートから成るオルガノポリシロキサンの水性分
散液が提案されており、該分散液の固形物含量は90%までであってよい。
ドイツ国特許出願公告第1037707号明細書(Dow Corning:1958年
8月28日発行)には、低分子シロキサンのエマルションから出発して高分子オ
ルガノポリシロキサンのエマルションを製造する方法が開示されている。所望の
分子量は強酸性又はアルカリ性触媒によって得られる。このようなエマルション
はエラストマーを生成しない。
米国特許第5,004,771号明細書(Rhone Poulenc:1990年4月2日
発行)又は相当するヨーロッパ特許出願公開第365439号明細書によれば、
水性エマルション中でOH−末端閉鎖ポリジオルガノシロキサンの酸性縮合が行
われる。ポリマーエマルションの中和後に、他の成分、例えばメチルシリコナー
ト溶液及び非珪酸塩性充填剤を加えるが、塩基性窒素を有する化合物は加えない
。しかし90%未満の固形物含量を有する記載されたエマルションはエラストマ
ーを生じない。
米国特許第4,894,412号明細書(Shin-Etsu Chemical Co.Ltd.;19
90年1月16日発行)には、織物被覆の製造方法が記載されている。これは、
有機珪素成分、アミノ官能性シロキサン及びオルガノシランから成る、固形物含
量の少ないポリシロキサンエマルションである。記載された方法は、乳化重合及
び引続く中和を包含する。得られた分散液は薄層で織物上に塗布され、熱時に、
例えば105℃/3時間加硫される。
さらに、書類番号第P4340400.6号を有するドイツ国特許出願明細書
(Wacker-Chemie GmbH:1993年11月26日出願)又は連続番号USSN0
8/342,192を有する相当する米国特許出願明細書には、縮合性オルガノ
ポリシロキサン、低分子珪素樹脂及び塩基性窒素を有する化合物から成り、有機
遷移金属化合物を含まない水性分散液が記載されている。
本発明の対象は、次の出発物質
(A) 縮合性基を有するオルガノポリシロキサン、
(B) 式:
{[(RO)3Si−R3−]eR2 1-e}aSi(OR)4-a (II)
[式中
Rは、同じか又は異なっていてもよくかつ水素原子又は炭素原子1〜6個を有
するアルキル基を表わし、
R2は、同じか又は異なっていてもよくかつ場合によりハロゲン原子、エーテ
ル基、エステル基、エポキシ基、メルカプト基、シアノ基又は(ポリ)グリコー
ル基で置換されている、炭素原子1〜18個を有する
SiC結合炭化水素残基を表わし、この際(ポリ)グリコール基はオキシエチレ
ン−及び/又はオキシプロピレン単位から構成されており、
R3は、同じか又は異なっていてもよくかつ2価の炭化水素残基を表わし、
aは0又は1であり、
eは0又は1である]で示される有機珪素化合物及び/又は最高8個のSi原
子を有する同化合物の部分水解物
及び
(C) 塩基性窒素を有する有機珪素化合物
を使用して製造することのできる、有機遷移金属化合物及びIIIa族、IVa族及
びVa族の金属の有機化合物を含まないオルガノポリシロキサンの水性分散液で
ある。
周期表のIIIa族、IVa族及びVa族の金属は、本発明の範囲では、アルミニ
ウム、ガリウム、インジウム、タリウム、ゲルマニウム、錫、鉛、アンチモン及
びビスマスを包含すべきである。
“縮合性”という概念は、本発明の範囲では場合により先行する加水分解も包
含すべきである。
本発明により使用される、縮合性基を有するオルガノポリシロキサン(A)は
、好ましくは式:
HO−[SiR1 2O]n−H (I)
で示されるようななものである。式中、
R1は、場合によりハロゲン原子、エーテル基、エステル基、エポキシ基、メ
ルカプト基、シアノ基又は(ポリ)グリコール基で置換されている、炭素原子1
〜18個を有する、同じか又は異なるSiC結合炭化水素残基を表わし、この際
(ポリ)グリコール基はオキシエチレン−及び/又はオキシプロピレン単位から
構成されており、
nは、少なくとも30の整数である。
炭化水素残基R1の例は、アルキル基、例えばメチル−、エチル−、n−プロ
ピル−、イソ−プロピル−、1−n−ブチル−、2−n−ブチル−、イソ−ブチ
ル−、t−ブチル−、n−ペンチル−、イソ−ペンチル−、ネオ−ペンチル−、
t−ペンチル基;ヘキシル基、例えばn−ヘキシル基;ヘプチル基、例えばn−
ヘプチル基;オクチル基、例えばn−オクチル基及びイソ−オクチル基、例えば
2,2,4−トリメチルペンチル基;ノニル基、例えばn−ノニル基;デシル基
、例えばn−デシル基;ドデシル基、例えばn−ドデシル基;オクタデシル基、
例えばn−オクタデシル基;アルケニル基、例えばビニル−及びアリル基;シク
ロアルキル基、例えばシクロペンチル−、シクロヘキシル−、シクロヘプチル基
及びメチルシクロヘキシル基;アリール基、例えばフェニル−、ナフチル−、ア
ントリル−及びフェナントリル基;アルカリル基、例えばo−、m−、p−トリ
ル基、キシリル基及びエチ
ルフェニル基;アラルキル基、例えばベンジル基、α−及びβ−フェニルエチル
基である。
置換された炭化水素残基R1の例は、ハロゲン化された基、例えば3−クロロ
プロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、クロロフェニル基、ヘキサ
フルオロプロピル基、1−トリフルオロメチル−2,2,2−トリフルオロエチ
ル基;2−(ペルフルオロヘキシル)エチル基、1,1,2,2−テトラフルオ
ロエチルオキシプロピル基、1−トリフルオロメチル−2,2,2−トリフルオ
ロエチルオキシプロピル基、ペルフルオロイソプロピルオキシエチル基、ペルフ
ルオロイソプロピルオキシプロピル基;エーテル官能性基、例えば3−メトキシ
プロピル基及び3−エトキシプロピル基;シアノ官能性基、例えば2−シアノエ
チル基;エステル官能性基、例えばメタクリルオキシプロピル基;エポキシ官能
性基、例えばグリシドオキシプロピル基及び硫黄官能性基、例えば3−メルカプ
トプロピル基である。
R1基としては、好ましくは炭素原子1〜10個を有する炭化水素残基であり
、特に好ましくはR1基の少なくとも80%、特に少なくとも90%はメチル基
である。
式(I)における数nの平均値は、好ましくは、式(I)のオルガノポリシロ
キサンが1000mm2/sよりも大きい粘度、特に好ましくは10000mm2
/sよりも大きい粘度、特に約80000mm2/sの粘度(それぞれ25℃の
温度で測定)を有するように選択されている。
式(I)には記載されていないけれども、ジオルガノシロキサン単位の10モ
ル%までは、大部分程度の差こそあれ避け難い不純物としてのみ存在する他のシ
ロキサン単位、すなわちR1 3SiO1/2−、R1SiO3/2−及びSiO4/2単位(
R1は前記のものを表わす)によって交換されていてもよい。
式(I)によるポリジオルガノシロキサンは、当業界周知の方法により、例え
ば低分子で環状又は線状の、ヒドロキシ−及び/又はアルコキシ末端閉鎖オルガ
ノポリシロキサンの重合又は縮合によって製造することができる。
本発明により使用される、縮合性基を有するオルガノポリシロキサン(A)は
、1種類のこのような縮合性基を有するオルガノポリシロキサン及び少なくとも
2種類のこのようなオルガノポリシロキサンから成る混合物である。
式(II)の有機珪素化合物は、式:
R2 aSi(OR)4-a (II′)
で示されるシラン及び式:
(OR)3Si−R3−Si(OR)3 (II″)
で示される化合物(前記式中R、R2、R3及びaは前記のものを表わす)である
。
R2基の例は、R1に関して記載した例であり、この際炭素原子1〜18個を有
する炭化水素残基が好ましく、特にメチル−、エチル−、ビニル−及びフェニル
基、特にメチル基が好ましい。
好ましいR基は水素原子及び炭素原子1〜4個を有するアルキル基であり、特
にメチル−及びエチル基が好ましい。
R3基は、好ましくは炭素原子1〜6個を有する2価の炭化水素残基、例えば
メチレン−、エチレン−、プロピレン−及びブチレン基であり、特にエチレン−
及びプロピレン基が好ましい。
本発明により使用される有機珪素化合物(B)の例は、メチルトリメトキシシ
ラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエト
キシシラン、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、テト
ラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリメ
トキシシラン及び(C2H5O)3Si−CH2CH2−Si(OC2H5)3ならびに
最高8個の珪素原子を有するそれらの部分水解物、例えばヘキサエトキシジシロ
キサンであり、好ましくはメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラ
ン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン及びテトラエトキシ
シランならびに最高6個の珪素原子を有するそれらの部分分解物である。
成分(B)は、特に好ましくは式(II`)の純シラン及び式(II`)のシラン
と最高6個の珪素原子を有する同シランの部分水解物とから成る混合物であり、
この際部分水解物の割合はシラン/部分水解物混合物の重量に対してせいぜい9
0重量%、特に好ましくはせいぜい50重量%である。
本発明によるオルガノポリシロキサンの水性分散液を製造するためには、有機
珪素化合物(B)は、縮合性基を有するオルガノポリシロキサン(A)の100
重量部に対して好ましくは0.01〜50重量部、特に好ましくは0.1〜20重
量部、特に0.1〜5重量部の量で使用する。
本発明により使用される有機珪素化合物(B)は、1種類のこのような有機珪
素化合物及び少なくとも2種類の該有機珪素化合物の混合物であってよい。
本発明により使用される、塩基性窒素を有する化合物(C)は、好ましくは式
:
で示される単位からなるようなものであり、式中
R4は、同じか又は異なっていてもよくかつ塩基性窒素を含まない1価のSi
C結合有機基を表わし、
R5は、同じか又は異なっていてもよくかつ水素原子、アルキル基、アルカリ
金属陽イオン、アンモニウム−又はホスホニウム基を表わし、
Yは、同じか又は異なっていてもよくかつ塩基性窒素を有する1価のSiC結
合基を表わし、
bは0、1、2又は3であり、
cは0、1、2、3又は4であり、
dは0、1、2又は3であり、
但し、b、c及びdの合計は4より小さいか又は4に等しく、1分子当り少なく
とも1個のY基が存在することを条件とする。
R4基は好ましくは炭素原子1〜18個を有する炭化水素残基であり、特に好
ましくはメチル−、エチル−及びプロピル基であり、特にメチル基である。
R4基の例は、R1に関して記載した、炭化水素残基の例である。
R5基は、好ましくは水素原子、メチル−、エチル基及びアルカリ金属陽イオ
ンであり、特に水素原子、メチル−、エチル基、ナトリウム−及びカリウム陽イ
オンが好ましい。
R5基の例は、R基に関して記載した炭化水素残基、アルカリ金属の陽イオン
、すなわちリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム及びセシウムの陽イオ
ン、ならびに式:
+NR6 4 (V)
又は
+PR6 4 (VI)
で示される基であり、前記式中R6は同じか又は異な
っていてもよくかつ炭素原子1〜6個を有する炭化水素残基を表わす。
Y基は、好ましくは式:
R7 2NR8− (VII)
で示されるようなものであり、式中R7は同じか又は異なっていてもよくかつ水
素、アルキル−、シクロアルキル−又はアミノアルキル基を表わし、R8は2価
の炭化水素残基を表わす。
アルキル−及びシクロアルキル基R1の例は、広い範囲でアルキル−及びシク
ロアルキル基R7にも当てはまる。
式(VII)の基中のどの窒素原子にも、好ましくは少なくとも1個の水素原子
が結合されている。
R8基は、好ましくは炭素原子1〜10個、特に好ましくは炭素原子1〜4個
を有する2価の炭化水素残基、特にn−プロピレン基である。
R8基の例は、メチレン−、エチレン−、プロピレン−、ブチレン−、シクロ
ヘキシレン−、オクタデシレン−、フェニレン−及びブテニレン基である。
Y基の例は、
H2N(CH2)3−、
H2N(CH2)2NH(CH2)2−、
H2N(CH2)2NH(CH2)3−、
H2N(CH2)2−、
H3CNH(CH2)3−、
C2H5NH(CH2)3−、
H3CNH(CH2)2−、
C2H5NH(CH2)2−、
H2N(CH2)4−、
H2N(CH2)5−、
H(NHCH2CH2)3−、
C4H9NH(CH2)2NH(CH2)2−、
シクロ−C6H11NH(CH2)3−、
シクロ−C6H11NH(CH2)2−、
(CH3)2N(CH2)3−、
(CH3)2N(CH2)2−、
(C2H5)2N(CH2)3−及び
(C2H5)2N(CH2)2である。
Yは、好ましくはH2N(CH2)3−、H2N(CH2)2NH(CH2)3−、H3C
NH(CH2)3−、C2H5NH(CH2)3−及びシクロ−C6H11NH(CH2)3
−であり、特にH2N(CH2)2NH(CH2)3−及びシクロC6H11NH(C
H2)3−が好ましい。
式(IV)の単位から成る有機珪素化合物がシランである場合には、bは好まし
くは0、1又は2、特に好ましくは0又は1であり、cは好ましくは1又は2、
特に好ましくは1であり、dは好ましくは1、2又は3、特に好ましくは2又は
3である。但しb、c及びdの合計は4に等しいことを条件とする。
式(IV)の本発明のシランの例は、
H2N(CH2)3−Si(OCH3)3
H2N(CH2)3−Si(OC2H5)3
H2N(CH2)3−Si(OCH3)2CH3
H2N(CH2)3−Si(OC2H5)2CH3
H2N(CH2)3−Si(OH)3-x(OM)x
H2N(CH2)3−Si(OH)2-y(OM)yCH3
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OCH3)3
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OC2H5)3
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OCH3)2CH3
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OC2H5)2CH3
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OH)3-x(OM)x
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OH)2-y(OM)yCH3
シクロ−C6H11NH(CH2)3−Si(OCH3)3
シクロ−C6H11NH(CH2)3−Si(OC2H5)3
シクロ−C6H11NH(CH2)3−Si(OCH3)2CH3
シクロ−C6H11NH(CH2)3−Si(OC2H5)2CH3
シクロ−C6H11NH(CH2)3−Si(OH)3-x(OM)x及び
シクロ−C6H11NH(CH2)3−(OH)2-y(OM)yCH3好ましくは
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OCH3)3
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OC2H5)3
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OCH3)2CH3
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OC2H5)2CH3
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OH)3-x(ONa)x
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OH)2-y(ONa)yCH3
シクロ−C6H11NH(CH2)3−Si(OCH3)3
シクロ−C6H11NH(CH2)3−Si(OC2H5)3
シクロ−C6H11NH(CH2)3−Si(OCH3)2CH3
シクロ−C6H11NH(CH2)3−Si(OC2H5)2CH3
シクロ−C6H11NH(CH2)3−Si(OH)3-x(ONa)x
シクロ−C6H11NH(CH2)3−Si(OH)2-y(ONa)yCH3であり、
特に好ましくはH2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OCH3)3
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OCH3)3
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OC2H5)2CH3
シクロ−C6H11NH(CH2)3−Si(OCH3)3
シクロ−C6H11NH(CH2)3−Si(OCH3)2CH3
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OH)3-x(ONa)x
H2N(CH2)2NH(CH2)3−Si(OH)2-y(ONa)yCH3
であり、上記式中xは0、1、2又は3であり、yは0、1又は2であり、Mは
ナトリウム又はカリウムの陽イオンである。
式(IV)のシランは、市販製品であり、珪素化学において慣用の方法により製
造することができる。
式(IV)の単位から成る有機珪素化合物がオルガノポリシロキサンの場合には
、bの平均値は好ましくは0.5〜2.5、特に好ましくは0.8〜2.0であり、
cの平均値は好ましくは0.01〜1.5、特に好ましくは0.01〜1.0であり
、dの平均値は好ましくは0〜2.0、特に好ましくは0〜0.2である。但しb
、c及びdの合計は3より小さいか又は3に等しい。
本発明により使用される、式(IV)の単位から成るオルガノポリシロキサンは
、好ましくは5〜105mm2/s、特に好ましくは10〜104mm2/sの粘度
(25℃)を有する。
本発明により使用される、式(IV)の単位から成るオルガノポリシロキサンの
例は
(前記式中k:mの比は2:3〜9:1であり、k及びmの合計は10〜100
0である)及び
(ここでo+p+rの合計は10〜1000であり、o:(o+p+r)の比は
0〜0.9、特に0.2〜0.7であり、p:(o+p+r)の比は0.05〜0.
6、特に0.1〜0.5であり、r:(o+p+r)の比は0.05〜0.75、特
に0.2〜0.6である)及び
(式中nは5〜100である)。
式(IV)の単位から成るオルガノポリシロキサンは市販製品であり、珪素化学
で慣用の方法により製造することができる。
成分(C)としては、好ましくはカリウム−N−(2−アミノエチル)−3−
アミノプロピルメチルシラノラート、ナトリウム−N−(2−アミノエチル)−
3−アミノプロピルメチルシラノラート、α,ω−ジ
メトキシポリ(N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルシロキサ
ン)及びN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラ
ンを使用する。
本発明により使用される、塩基性窒素を有する化合物(C)は、唯1種類のこ
のような化合物及び少なくとも2種類のこのような化合物の混合物であってよい
。
本発明によるオルガノポリシロキサンの水性分散液を製造するためには、成分
(C)を、塩基性窒素の含量が、縮合性基を有するオルガノポリシロキサン(A
)100重量部に対して好ましくは0.01〜5重量部、特に好ましくは0.01
〜1重量部、特に0.04〜0.5重量部であるような量で使用する。
オルガノポリシロキサンの本発明の水性分散液は、一般には乳化剤(D)によ
って安定化される。陽イオン性、陰イオン性、両性及び非イオン性乳化剤を使用
することができる。これらの乳化剤及びその使用量は当業者には周知である。1
種類の乳化剤、例えば陰イオン性乳化剤を使用してもよいし、また少なくとも2
種類の乳化剤の混合物、例えば少なくとも1種類の陰イオン性乳化剤と少なくと
も1種類の非イオン性乳化剤との混合物も使用することができる。
乳化剤(D)は、分散すべき又は分散液として安定化すべき混合物にそのまま
加えることができ、また該
乳化剤は先駆物質、例えば実際の乳化剤の相応の酸、塩基又は塩から、分散すべ
き又は分散液として安定化すべき混合物中で化学反応によって生成することもで
きる。
陰イオン性乳化剤は、好ましくは乳化重合の際に縮合性基を有するオルガノポ
リシロキサン(A)の形成のために使用される、米国特許第3,294,725号
明細書(D.E.Findley,Dow Corning Corporation;1966年12月27日発
行)による界面活性スルホン酸の塩である。同明細書に界面活性スルホン酸及び
その塩は記載されている。スルホン酸のアルカリ−又はアンモニウム塩が好まし
く、特にカリウム塩が好ましい。
スルホン酸の例としては、脂肪族により置換されたベンゼンスルホン酸、脂肪
族により置換されたナフタリンスルホン酸、脂肪族スルホン酸、シリルアルキル
スルホン酸及び脂肪族により置換されたジフェニルエーテルスルホン酸が挙げら
れる。
さらに陰イオン性乳化剤としては、またアルカリスルホリジノレアート(Alka
lisulforizinoleate)、脂肪酸のスルホン化グリセリンエステル、スルホン化1
価アルコールエステルの塩、アミノスルホン酸のアミド、例えばオレイルメチル
タウリドのナトリウム塩、スルホン化芳香族炭化水素のアルカリ塩、例えばナト
リウム−α−ナフタリン−モノスルホネート、ナフタ
リンスルホン酸とホルムアルデヒドの縮合生成物及び硫酸塩、例えばアンモニウ
ムラウリルスルフェート、トリエタノールアミンラウリルスルフェート及びナト
リウムラウリルエーテルスルフェートも使用することができる。
陰イオン性乳化剤に加えて、好ましくは非イオン性乳化剤を使用する。このよ
うな非イオン性乳化剤の例は、サポニン、脂肪酸とエチレンオキシドとの付加生
成物、例えばドデカン酸エステルとテトラエチレンオキシドの付加生成物、エチ
レンオキシドとソルビタントリオレエートの付加生成物、側鎖を有するフェノー
ル化合物とエチレンオキシドの付加生成物、例えばエチレンオキシドとイソドデ
シルフェノールの付加生成物、及びイミン誘導体、例えば重合されたエチレンイ
ミン、アルコールとエチレンオキシドの付加生成物、例えばポリエチレングリコ
ール−(10)−イソトリデシルエーテルである。
陽イオン乳化剤の例は、脂肪アミンの塩、第四級アンモニウム化合物、ピリジ
ン、モルホリン及びイミダゾリンの第四級化合物である。
両性乳化剤の例は、長鎖置換アミノ酸、例えばN−アルキル−ジ−(アミノエ
チル)−グリシン、N−アルキル−2−アミノプロピオネート、ならびにベタイ
ン、例えば(3−アシルアミノプロピル)−ジメチルグリシン及びアルキルイミ
ダゾリウムベタインである
。
さらに本発明の分散液の製造のための乳化剤としてはまた、分散液を安定化す
るために適当と文献に記載されている水溶性ポリマー、例えばポリビニルアルコ
ール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルスルフェート、ポリアクリレート、ポ
リアクリルアミド及びマロン酸−スチレン−コポリマーまたは多糖類も使用する
ことができる。
乳化剤(D)を使用する場合、陰イオン性乳化剤、非イオン性乳化剤及びそれ
らの混合物が好ましく、特にオルガノスルホン酸、オルガノポリグリコールエー
テル及びポリビニルアルコールのアルカリ塩が好ましい。
オルガノポリシロキサンの本発明の水性分散液を製造するためには、好ましく
は乳化剤(D)を使用する。
オルガノポリシロキサンの本発明の水性分散液を安定化するために有利な、乳
化剤の量は、その都度の分散液の組成に著しく依存している。一般には、縮合性
基を有するオルガノポリシロキサン(A)100重量部に対して乳化剤0.5〜
10重量部で十分である。
さらに、オルガノポリシロキサンの本発明の水性分散液は充填剤(E)も含有
することができる。
充填剤(E)の例は、非強化充填剤、つまり50m2/gまでのBET表面積
を有する充填剤、例えば
石英、珪藻土、珪酸カルシウム、珪酸ジルコニウム、ゼオライト、金属酸化物粉
末、例えば酸化アルミニウム、−チタン、−鉄又は−亜鉛及びそれらの混合酸化
物、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、石膏、窒化珪素、炭化珪素、窒化ホウ素、
ガラス−及びプラスチック粉末;強化充填剤、つまり50m2/gよりも大きい
BET表面積を有する充填剤、例えば高熱により製造された珪酸、沈降珪酸、カ
ーボンブラック、例えばファーネスブラック及びアセチレンブラック及び大きい
BET表面積を有する珪素−アルミニウム−混合酸化物;繊維状充填剤、例えば
アスベスト及びプラスチック繊維である。前記充填剤は、例えばオルガノシラン
又は−シロキサンで処理するか又はヒドロキシル基をアルコキシ基にエーテル化
することによって疎水化されていてもよい。
充填剤(E)を使用する場合には、縮合性基を有するオルガノポリシロキサン
(A)100重量部に対して好ましくは0.1〜200重量部、特に好ましくは
0.5〜100重量部の量を使用する。使用された充填剤(E)の量は広い範囲
で変えることができ、特に本発明の分散液のその都度の使用目的に依存する。
さらにオルガノポリシロキサンの本発明の水性分散液は、添加物(F)、好ま
しくは付着助剤、可塑剤、抑泡剤、チキソトロープ剤、分散剤、顔料、可溶性色
素、殺カビ剤、香料及び分散液に関して不活性の有機
溶剤から選択されたものを含有することができる。
付着助剤(本発明の水性分散液からその溶剤部分を除去した後得られるエラス
トマー生成物の、本発明の分散液が施されている支持体上での付着を改善するた
めに添加される)の例は、アミノ官能性シラン、例えばN−(2−アミノエチル
)−3−アミノプロピルトリアルコキシシランであり、ここでのアルコキシ基は
メトキシ−、エトキシ−、n−プロポキシ−又はイソプロポキシ基である。
可塑剤の例は、少なくとも10mm2/sの粘度を有し、室温で液状の、トリ
メチルシロキシ基によって末端閉鎖されたジメチルポリシロキサンである。
分散液に関して不活性の有機溶剤の例は、炭化水素、例えば種々の沸騰範囲を
有する石油エーテル、n−ペンタン、n−ヘキサン、ヘキサン異性体混合物、ト
ルエン及びキシレンである。
チキソトロープ剤の例はカルボキシメチルセルロース及びポリビニルアルコー
ルである。
分散剤の例はポリアクリル酸塩及びポリ燐酸塩である。
前記のチキソトロープ剤及び分散剤は部分的に乳化特性も有しているので、乳
化剤として使用することもできる。
本発明の水性分散液のための可能な成分として前記した物質群のそれぞれから
、その都度−成分としては
この群の1種の物質又はこの群の少なくとも2種類の物質から成る混合物を使用
することができる。
オルガノポリシロキサンの本発明の水性分散液は、好ましくは5〜13のpH
値、特に好ましくは6〜11のpH値を有する。
オルガノポリシロキサンの本発明の分散液の場合には、96重量%までの固形
物含量を達成することができる。より低い固形物含量はもちろん可能である。充
填剤を含有しない本発明の水性シリコーン分散液の場合ですら、90重量%を超
える固形物含量が得られる。ここで固形物含量とは、水及び有機溶剤(使用する
場合)以外の分散液のすべての成分の、分散液の全重量に対する重量割合である
、と理解すべきである。
オルガノポリシロキサンの本発明の水性分散液は使用に応じて安定している(
standfest)か又は流動性であってよい。
本発明によるオルガノシロキサン分散液は、好ましくは、成分(A)、(B)
、(C)、(D)、水ならびに場合により(E)及び(F)を使用してのみ製造
されるようなものである。
本発明によるオルガノシロキサン分散液は、特に好ましくは、成分(A)、(
B)、(C)、(D)、水及び場合により(E)を使用してのみ製造されるよう
なものである。
本発明の水性分散液は、原則として従来公知の任意
の方法により製造することができる。
オルガノポリシロキサンの水性分散液の本発明による組成から、著しく単純化
された、従って経済的な製造方法として、充填剤(E)以外の分散液の全成分を
相互に混合しかつ一緒に分散することを特徴とする一つの方法(方法1)が得ら
れる。混合及び分散の後、所望ならば直ちに充填剤(E)を該分散液に混入する
ことができる。
他の方法(方法2)によれば、成分(C)以外の分散液の全成分及び充填剤(
E)を相互に混合し、一緒に分散する。その後成分(C)及び場合により充填剤
(E)を分散液中に混入する。
本発明の分散液は、好ましくは方法2により製造する。
乳化又は分散は、エマルション又は分散液の製造のために適当な、常用の混合
装置で、例えば Prof.P.Willems による高速固定子−回転子撹拌装置(商品名
“Ultra-Turrax”として公知)で行うことができる。これに関してはさらに、Ul
lmanns Encyklopaedie der Technischen Chemie,Urban & Schwarzenberg,Muen
chen,Berlin 第3版,第1巻,720頁以下を参照されたい。
もちろん本発明の分散液は他の方法でも製造することができる。しかし、方法
は重大であって、すべての種類の製造が、水の除去後にエラストマーを形成する
分散液を生ずるわけではないことが判明した。
本発明の方法は、実施上極めて単純でありかつ極めて高い固形物含量を有する
水性分散液を製造することができる、という利点を有する。高い固形物含量は、
大部分の用途にとって望ましい、加硫時の小さい又は極めて小さい収縮の前提で
ある。
本発明方法はさらに、オルガノポリシロキサンの水性分散液の個々の成分を前
処理なしに使用することができるという利点を有しており、特に従来の技術水準
でしばしば記載された、ポリオルガノシロキサン成分の乳化前の縮合又は重合が
省略される。
従って本発明方法は、水性分散液を唯一つの作業工程で製造でき、製造方法を
複雑化し、延長させる製造中の熟成時間を待つ必要がないという利点を有する。
本発明方法は、不連続的にも連続的にも実施することができる。
本発明の水性分散液は、有機遷移金属化合物及び周期表のIIIa、IVa及びV
a族の金属の有機化合物を含有しておらず、それによってとりわけ分散液の高い
貯蔵安定性がもたらされるという利点を有する。
本発明の水性分散液は、好ましくは、室温で、空気排除下で環境大気の圧力で
少なくとも3年の期間にわたって貯蔵安定である、つまり未加硫分散液の貯蔵の
場合には少なくとも3年の比較的長い期間にわたって未加硫分散液ならびにそれ
から水の除去後に生じるエ
ラストマーの諸特性は変化しないか又は僅かしか変化しない。特に水性分散液の
コンシステンシー(Konsistenz)ならびにこの分散液から得られるエラストマー
の機械的特性及び付着特性は、空気排除下及び室温での未加硫分散液の長期貯蔵
後にも保存されている。
本発明の水性分散液及びそれから生成されるエラストマーは、無臭でありかつ
毒性学的に危険がないと認められる、という利点を有する。
本発明の水性分散液は、水の除去後に形成されるエラストマーが完全に乾燥し
ていて、粘着性のない表面を有するという利点を有する。それというのも、オル
ガノポリシロキサン樹脂及びアクリレートを基剤とする水性分散液からしばしば
形成される粘着性加硫物表面は、例えばダストのような汚物粒子の付着によって
汚れの増大を招く傾向があるからである。
オルガノポリシロキサンの本発明の水性分散液は、すでに室温で溶剤部分、つ
まり水及び場合により有機溶剤の蒸発後短時間内に硬化してエラストマーを形成
する。
本発明の水性分散液、特にポリビニルアルコールを使用して製造されたような
ものは、薄層で硬化して透明なエラストマーになるという利点を有する。
オルガノポリシロキサンの本発明の水性分散液は、従来もオルガノポリシロキ
サンの水性分散液をそのために使用しているすべての目的のために使用すること
ができる。該分散液は、例えば封止材料、着色剤(Farbe)、塗料系として、電
気絶縁性又は導電性で、疎水性の接着性物質を拒絶する被覆系として又はこのよ
うな系のためのベース又は添加物として使用することができる。
本発明の水性分散液は、多数の支持体、例えば紙、繊維、鉱物建築材料、プラ
スチック、木材及び多くの他の支持体上に強固に付着する被覆を形成するという
他の利点も有する。被覆はこの場合塗布、ロール塗り、浸漬又は噴霧によって行
うことができる。
好ましい用途としては、封止材料及び被覆材料としての使用が考えられる。例
としては、ファサード(Fassade)及び建造物の継目封止材料ならびに窓ガラス
のとり付け及び衛生分野におけるシール材料としての使用が挙げられる。被覆の
例は、とりわけファサード被覆材料及び−含浸材料、弾性ファサード塗料、繊維
−及び織物被覆材料である。
次に記載する実施例では、部及びパーセントのすべての数値は、他に断りがな
ければ、重量部及び重量%である。またすべての粘度の数値は25℃の温度を基
準にしている。次の実施例は、他に断りがなければ、環境大気の圧力、つまり約
1000hPa及び室温、つまり約22℃又は室温で反応成分を一緒に供給する
際付加的加熱又は冷却なしに設定される温度で実施する。
アミン価(Aminzahl)は、数値的には、アミノ官能性有機珪素化合物1gの中
和の際の1N HClの消費量(ml)を示す値に等しい。
エラストマー特性は、標準化された次の試験によりそれぞれ測定する:
引張強さ :DIN 53504−85S1
破断点伸び :DIN 53504−85S1
モジュラス(Modul) :DIN 53504−85S1
ショアー−A−硬度 :DIN 53505−87
引張強さ :ASTM D624B−73
次の略語を使用する:
Me:メチル基
Et:エチル基
Prop:プロピル基
Bu:ブチル基
Vi:ビニル基
Ac:アセチル基
Ph:フェニル基
例1
粘度80000mm2/sを有するα,ω−ジヒドロキシポリジメチルシロキ
サン500g、ViSi(OMe)3 5g及び粘度4000mm2/s及びアミ
ン価12を有するα,ω−ジメトキシポリ(N−(2−アミノエチル)−3−ア
ミノプロピルメチルシロキサン)5gを、75%水性ナトリウムドデシルベン
ゼンスルホネート溶液(Huels AG製“Marlon A 375”の名称下で市販
)30g及び水75gを一緒に混合し、ウルトラ−ツラックス(Ultra-Turrax)
混合機を用いて分散液に変える。沈降白亜345gを加えた後、91%の固形物
含量及びpH値10を有するクリーム状軟質の、なめらかで、持続的に均質な安
定材料が得られる。このものをケース(Kartusche)に気密に詰める。このよう
に貯蔵した分散液の特性は1年を超える期間にわたって不変である。
このようにして得られたオルガノポリシロキサンの分散液から、該水性分散液
をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から成る表面上に塗布しかつ室温で
水を蒸発するままにすることによって、厚さ2mmのフィルムを形成する。形成
されている乾燥弾性フィルムを、塗布の2週間後にそのエラストマー特性につい
て検査する。エラストマー特性に関する数値は第1表に記載されている。
例2
例1で記載した方法を反復する。但し、ViSi(OMe)3 5gの代りに
種々のバッチではそれぞれ第2表に記載した有機珪素化合物を使用する点が異な
る:
沈降白亜345gを、上記のバッチa)〜e)のそれぞれに加えた後、それぞ
れ約91%の固形物含量及び約10のpH値を有する、クリーム状軟質の、なめ
らかで、持続的に均質な安定材料が得られる。このものをケースに気密に詰める
。このように貯蔵したそれぞれの分散液の特性は、1年を超える期間にわたって
不変である。
このようにして得られた、オルガノポリシロキサンの分散液から、該水性分散
液をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から成る表面に塗布し、室温で水
を蒸発するままにすることによって厚さ2mmのフィルムを形成する。形成され
ている乾燥弾性フィルムを、塗布の2週間後にエラストマー特性について検査す
る。エラストマー特性に関する数値は第1表に記載してある。
例3
例1で記載した方法を反復する。但し、75%水性ナトリウムドデシルベンゼ
ンスルホネート溶液30g
の代りに、異なるバッチではそれぞれ、第3表に記載した化合物又は混合物を使
用する点が異なる:
沈降白亜345gを、上記のバッチa)〜c)のそれぞれに加えた後、91%
の固形物含量及び約10の
pH値を有し、クリーム状軟質の、なめらかで、持続的均質の安定材料が得られ
る。このものをケースに気密に詰める。このようにして貯蔵されたそれぞれの分
散液は、1年を超える期間にわたって不変である。
このようにして得られた、オルガノポリシロキサンの分散液から、該水性分散
液をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から成る表面上に塗布しかつ室温
で水を蒸発するままにすることによって、厚さ2mmのフィルムを形成する。形
成されている乾燥弾性フィルムを、塗布の2週間後にエラストマー特性について
検査する。エラストマー特性に関する数値は第1表に記載してある。
例4
粘度80000mm2/sを有するα,ω−ジヒドロキシポリジメチルシロキ
サン200g、ViSi(OMe)3 5g及び粘度1000mm2/s及びアミ
ン価0.3を有する3−(2−アミノエチルアミノ)プロピル官能性ポリジメチ
ルシロキサン(Wacker-Chemie GmbH 社製“Finish WR 1300”の名称下
で市販)10gを、粘度4000mm2/s及びアミン価12を有するα,ω−
ジメトキシポリ(N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルシロキ
サン)2g、水20g及び分子量85000g/モル及びケン化価240を有す
るポリビニルアルコール(Wacker-Chemie GmbH 製“Polyviol”W30/24
0の商標名で市販)の10%水溶液50gと混合し、ウルトラ−ツラックス混合
機を用いて分散液に変える。固形物含量84%及びpH値7.5を有する白色で
、クリーム状軟質の、なめらかで持続的均質な安定材料が得られる。このものを
ケースに空気密に詰める。このように貯蔵されたこの分散液の特性は1年を超え
る期間にわたって不変である。加硫生成物は透明である。
このようにして得られたオルガノポリシロキサンの分散液から、該水性分散液
をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から成る表面上に塗布しかつ水を室
温で蒸発するままにすることによって、厚さ2mmのフィルムを形成する。形成
されている乾燥弾性フィルムを塗布の2週間後にそのエラストマー特性について
検査する。エラストマー特性に関する数値は第1表に記載してある。
例5
例1で記載した方法を反復する。但し、α,ω−ジメトキシ−ポリ(N−(2
−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルシロキサン)5gの代りに、種々
のバッチではそれぞれ第4表に記載した、塩基性窒素を有する有機珪素化合物を
使用する点が異なる:
沈降白亜345gを、上記のバッチa)〜d)のそれぞれに加えた後、それぞ
れ91%の固形物含量及び約10のpH値を有する、クリーム状軟質の、なめら
かで持続的均質な安定材料が得られる。このものをケ
ースに気密に詰める。このように貯蔵した分散液それぞれの特性は、1年を超え
る期間にわたって不変である。
このようにして得られた、オルガノポリシロキサンの分散液から、該水性分散
液をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から成る表面上に塗布し、水を室
温で蒸発するままにすることによって厚さ2mmのフィルムを形成する。形成さ
れている乾燥弾性フィルムを、塗布の2週間後にエラストマー特性について検査
する。エラストマー特性に関する数値は第1表に記載してある。
比較例1
例1で記載した方法を反復する。但し、α,ω−ジメトキシポリ(N−(2−
アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルシロキサン)5gの代りに、種々の
バッチでそれぞれ第5表に記載した塩基性化合物を使用する点が異なる:
沈降白亜345gを上記のバッチV1a)〜V1f)のそれぞれに加えた後、
91%の固形物含量及び約10のpH値を有する、クリーム状軟質で均質な安定
材料が得られる。このものをケースに気密に詰める。
比較例V1a、V1d、V1e及びV1fからの分散液はケース内で3日以内
に緊張する(verstrammen)、つまり該分散液は不均質になり、分解する。ケー
ス内にすでに不所望の弾性的部分ができている。これらの分散液は使用すること
ができない。したがってこれらの材料からは機械的試験のためのフィルムはもは
や製造することはできない。
バッチV1b及びV1cのオルガノポリシロキサンの分散液からは、該水性分
散液をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から成る表面上に塗布し、水を
室温で蒸発するままにすることによって、厚さ2mmのフィルムを形成する。1
カ月を超える期間後にも測定に耐える弾性フィルムは形成されない。
例6
例1で記載した方法を反復する。但し、沈降白亜345gの代りに沈降白亜8
00gを使用する点が異なる。得られたクリーム状の、均質な安定材料は、10
のpH値及び95.6%の固形物含量を有する。
このようにして得られた、オルガノポリシロキサンの分散液から、該水性分散
液をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から成る表面上に塗布し、水を室
温で蒸発するままにすることによって、厚さ2mmのフィルムを形成する。形成
されている乾燥弾性フィルムを、塗布の2週間後にエラストマー特性について検
査する。エラストマー特性に関する数値は第1表に記載してある。
─────────────────────────────────────────────────────
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(72)発明者 アルフレート ハインリッヒ
オーストリア国 A−5122 アッハ シュ
パルカッセンヴェーク 2
(72)発明者 ルードルフ ブラウン
ドイツ連邦共和国 D−84556 カストゥ
ル アルバーラーヴェーク 9
(72)発明者 ヘルベルト ゼルラドゥル
ドイツ連邦共和国 D−84547 エマーテ
ィング フォルストシュトラーセ 27
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 次の出発物質 (A)式: HO−[SiR1 2O]n−H (I) [式中 R1は、場合によりハロゲン原子、エーテル基、エステル基、エポキシ基 、メルカプト基、シアノ基又は(ポリ)グリコール基によって置換されている、 炭素原子1〜18個を有する同じか又は異なるSiC結合炭化水素残基を表わし 、この際(ポリ)グリコール基はオキシエチレン−及び/又はオキシプロピレン 単位から構成されており、 nは、少なくとも30の整数である] で示される、縮合性基を有するオルガノポリシロキサン、 (B)式: {[(RO)3Si−R3−]eR2 1-e}aSi(OR)4-a (II) [式中 Rは、同じか又は異なっていてもよくかつ水素原子又は炭素原子1〜6個 を有するアルキル基を表わし、 R2は、同じか又は異なっていてもよくかつ場合によりハロゲン原子、エ ーテル基、エステル基、エポキシ基、メルカプト基、シアノ基又は(ポリ)グ リコール基によって置換されている、炭素原子1〜18個を有するSiC結合炭 化水素残基を表わし、この際(ポリ)グリコール基はオキシエチレン−及び/又 はオキシプロピレン単位から構成されており、 R3は、同じか又は異なっていてもよくかつ2価の炭化水素残基を表わし 、 aは0又は1であり、 eは0又は1である] で示される有機珪素化合物及び/又は最高8個のSi原子を有する同化合物 の部分水解物0.01〜50重量部[縮合性基を有するオルガノポリシロキサン (A)100重量部を基準にする]及び (C)式: [式中 R4は、同じか又は異なっていてもよくかつ塩基性窒素を含まない1価の SiC結合有機基を表わし、 R5は、同じか又は異なっていてもよくかつ水素原子、アルキル基、アル カリ金属陽イオン、アンモニウム−又はホスホニウム基を表わし、 Yは、同じか又は異なっていてもよくかつ塩基性窒素を有する1価のSi C結合基を表わし、 bは0、1、2又は3であり、 cは0、1、2、3又は4であり、 dは0、1、2又は3である、 但し、b、c及びdの合計は4より小さいか又は4に等しく、1分子当り少 なくとも1個のY基が存在しており、成分(C)は塩基性窒素の含量が縮合性基 を有するオルガノポリシロキサン(A)100重量部に対して0.01〜5重量 部であるような量で使用することを条件とする] で示される単位から成る、塩基性窒素を有する有機珪素化合物 を使用して製造することができる、有機遷移金属化合物及びIIIa族、IVa 族及びVa族の金属の有機化合物を含まないオルガノポリシロキサンの水性分散 液。 2. R2基がメチル−、エチル−、ビニル−及びフェニル基である、請求項1 記載の水性分散液。 3. 乳化剤(D)を、縮合性基を有するオルガノポリシロキサン(A)100 重量部に対して0.5〜10重量部の量で使用する、請求項1又は2記載の水性 分散液。 4. 請求項1から請求項3までのいずれか1項記載の水性分散液を製造するに 当り、 (A)縮合性基を有するオルガノポリシロキサン、 (B)式(II)の有機珪素化合物及び 場合により(D)乳化剤ならびに場合により(F)添加物を相互に混合しかつ分 散し、次に(C)塩基性窒素を有する化合物及び場合により(E)充填剤を混入 することを特徴とする、オルガノポリシロキサンの水性分散液の製造方法。 5. 請求項1から請求3までのいずれか1項記載の水性分散液又は請求項4記 載の方法により製造された水性分散液から水を除去してエラストマーを製造する 方法。 6. 請求項1から請求項3までのいずれか1項記載の又は請求項4記載の方法 により製造された水性分散液の、封止−及び被覆材料としての使用。
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