JPS6366265A - シリコ−ン・エラストマ−の接着改良法 - Google Patents

シリコ−ン・エラストマ−の接着改良法

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JPS6366265A
JPS6366265A JP62209442A JP20944287A JPS6366265A JP S6366265 A JPS6366265 A JP S6366265A JP 62209442 A JP62209442 A JP 62209442A JP 20944287 A JP20944287 A JP 20944287A JP S6366265 A JPS6366265 A JP S6366265A
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amine
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silicone
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、水の除去によってニジストマーを生成するシ
リコーン水性エマルジョン(乳濁液)に関する。
従来の技術 種々のタイプのシリコーン水性エマルジョンが多年に渡
って開示さね、てきた。例えば、1971年1月26日
付はカナダ特許第Fl 62. I B 3号はより堅
いハンドを与えるために繊組ガラスを処理する組成物及
び方法を開示している。そのfil成物は本質的に液体
の水酸基末端封鎖ジメチル−シロキサン重合体、式nn
51n’4−.  (式中の1咀炭素カ;鬼子1〜20
を有する炭化水素−またFiIr’f、 防炭化水素基
である)のシラン、及びシロギザン縮合触媒から成る。
シランの適当なR基のリストにはアミン基を含むものが
含tiている。基の選択又に、乳化方法について論評は
行われていない。
コーク(0aulk)として有Jr−,1な組成物が1
974年6月18日付は米国特許第3. Rl 7.8
 !14号に記載されている。その組成物は、本TA的
にシロキサン重合体、水、充てん材、界面活fI剤およ
びアミノ官能性シランから成る。そのアミン官(714
件シランは、シロキサン重合体の槁かけ剤および硬化用
触媒の作用をすると述べている。
有機官能性トリアルコキシシランによって橋かけさカー
だオルガノポリシロキサン・ラテックスは、1980年
10月14日付は米国特許第4,228,054号に開
示されているように、ガラス繊維を結合させるのに有用
である。その組成物は、水に界面活性剤を溶解させ、環
状オルガノシロキザンと有機官能性1− IJアルコキ
シシランを添加し、次に乳化し、高分子量のオルガノポ
リシロキサン(これは冷却そして中和して生成物となる
)を得るために加熱することによって調製される。
昭和58年4月25日付は特開昭第58−69250号
は、(A)アニオン・シリコーン乳濁液、(B)アミノ
官能性シラン又は部分水解物とコロイドシリカの均一分
散系、および(C)硬化用角51媒から成るシリコーン
水性エマルジョン組成物を開示している。そのアミノ官
能性シランは式?s i (OR’) 4−n (式中
の■fはアミン官能基、R′はアルキル、アシル、等の
基、そしてnは1.2.34たは4である)によって表
さ力、るものである、 1985年1月29日付は米国特許第4.496,68
7号は、(A)si−結合水酸基を有しアニオン表面活
性剤の使用により水中に乳化した水性エマルジョンと、
(B)無水カルボン酸とアミノ官能性オルガノシランと
の反応生成物であって水性エマルジョンの形の混合体と
、(C)硬化用触媒を混合することによす調製したオル
ガノポリシロキサンを含有する水性エマルジョン組成物
を記載している。その組成物は極めて安定で長期間に渡
って貯蔵司能であると述べている。
1983年10月25日付は米国特許TJ’、’ 44
12f135号は、官能基としてアミノ基、エポキシ基
、および水酸基を含有するボリジオルガノシロギザンの
シリコーン・カチオン乳濁液組成物に関するものであっ
て、該組成物ははく離削、ストリッピング剤、塗料成分
、およびあわ止め剤として使用される。シラノール含有
ポリジオルガノシロキサン、アミン官能性シランおよび
エボギシ官能性シランの反応生成物は、環状シロキサン
、第四アンモニウム塩界面活性剤および水で乳化重合さ
力、る。
1985年8月7日付は英国特許出願第2J52.’i
21A号は、水酸基末端シロキサン・オリゴマーとの反
応前に、三官能アミノアルキルシランを加水分解させる
ことによって高子分量のアミノアルキルシロキザン重合
体の製造法を開示している。
1985年8月13日付は米国特許第4,535,10
9号はシリコーン水性エマルジョン組成物の製造法を開
示している。該法はポリジオルガノシロキサンコロイド
シリカ、硬化用触媒、乳化剤及び水のエマルジョンを調
製している。一定期間の熟成後に、アミノ官能性シラン
又はその部分氷解物が優れた光沢、基材への良好な接着
性、及びさび止め塗料を与えるために添加さ力、る。
発明が解決しようとする問題点 エマルジョンを乾燥することにより得られるシリコーン
・エラストマーの接着性は、アミン官能性ポリジオルガ
ノシロキサン・コオリゴマーの添加によって改良される
。アミン官能性ポリジオルガノシロキサン・コオリゴマ
ーは、式 を有する、世し式中のRは炭素原子が1〜6の一価のア
ルキル基、Xは1〜250、そしてyは2〜50である
。乾燥時にシリコーン・エラストマーを基材へ接着させ
るのに必要なこのアミン官能性ポリジオルガノシロキサ
ン・コオリゴマーノ量は、エマルジョンにおけるシリコ
ーン・ポリジオルガノシロキサンの100部を基準にし
て001部と低くすることができる。
発明が解決しようとする手段 本発明の目的は、シリコーン・エラストマーの基材への
接着性を改良することである、この場合のシリコーン・
エンストマーは環境条件下においてエラストマーのエマ
ルジョンを基4)I−Lで乾燥することによって形成さ
れる。本発明は、(A)水分の除去に伴いシリコーン・
エラストマーにfill!化するエマルジョンの形のア
ニオン重合さ力たポリジオルガノシロキサンと、(B)
アミン官能性ポリジオルガノ・コオリゴマーを混合し、
次に得られた混合体を基材へ途布して乾燥させて、凝集
様式で基材に接着されたシリコーン・エラストマーを提
供する工程から成ることを特徴とする水性エマルジョン
から得られるシリコーン・エラストマーの接着性を改善
する方法に関する。アミン官能性ポリジオルガノシロキ
サン・コオリゴマー(B)は、式を有することが望まし
い、世し式中のRは炭素原子が1〜6の一価のアルキル
基、Xは1〜250、そしてyは2〜50である。
作用 シリコーン・エラストマーが室温でそのエマルジョンか
ら水分を除去することによって生成される既知シリコー
ン−ニラストマーエマルジョンは多数ある。かかるエマ
ルジョンは、例えば、Tohnson(q ) ら((よる1980年9月9F−1付は米国′1唇ど1
第’I、221,688 列、S a a mによる1
9Si年1月1:(l付は米国特許第4,244,84
41号、Wllliug による19Si年2月3日付
は米国!11il貫冒、24+1.7!i1 ′1八S
 a a mらの19Si年6月1611イマ1け米国
’1.!l’:+71第4.273,634号、および
Hu ebb a r  らによるI !] Sii年
2月4日付は米国特許第4.5 fi o、718−>
iに置市ψさ力ているものであって、そノ]、らt1全
て、水分の除去時にシリコーン・エラストマーVこ11
ψ11−、Iる:Lフマルョンの形でアニオン重合+合
−Gh/とポリジオルガノシロキサンを開示している。
1°イj fしい二1−マルジョン(A)は、連続的水
相と分散相から成り、It;II Jう、’−条件下に
おいて水の除去によってエラストマー生成物1を提供す
るのに適当なシリコーン・エマルジョンである。分散相
は本質的に1分Y−当e)約2個の1il−結合水酸基
を含むアニオン的に安定化さ71だヒドロキシル化ボリ
ジオルガノシロギ−リンと、KiP9スズ化合物と、コ
ロイドシリカから成X)。1;qシリコーン・エマルジ
ョンは9〜11.5の1(:]をイJする。
かかるエマルジョンの1つは、ジョンソンらによる19
80年9月9日付は米国特許第4,221,688号に
開示されているものであって、該特許は有機スズ化合物
を含み環境高度において水分の除去に伴いニジストマー
に硬化する硬化性、アニオン、シリコーンエマルジョン
及びそれらの製法を示している。最も車重しいヒドロキ
シル化ポリジオルガノシロキサンは、1966年12月
27日付は米国!トキ許第3.294.725号におい
てフィンドレイ(Findley)らによって記載され
たアニオン乳化重合法によって調製されたものである。
本発明の方法は、最初に連続的水相とポリオルガノシロ
キサン及び有機スズ化合物の分散相から成るアニオン・
シリコーンエマルジョンヲ調裂する。該エマルジョンは
、十分な期間熟成させた後でエマルジョンから水分を除
去することにより弾性生成物を提供する型式のものであ
る。該エマルジョンの調製法の1つは米国特許第4,2
21,688号に教示されているものであって、1分子
肖り約2つのSi−結合水酸基を含むヒドロキシル化ポ
リジオルガノシロキサンがアニオン界面活(’l剤と水
含・使用して乳化さね−る。このエイ′、゛に゛’イア
ー、4)しい方l)、は、米国特許第3.294.72
5号に開示さh−Cいるイ、のであって、エマルジョン
は、弐II (’! 、、 II 、、 ji +1 
、 II〔式中の■(は少なくとも6つの炭素ハ’、!
 −’J’−4・イ1する一価の脂肪族炭化水素基であ
る〕の化合物のイr、在下で、必要な分子量の増加が1
杯られる捷で水1’l媒体中でオルガノシロキザンを乳
化さすことVCよって調製さ力る。好適な1[1°檜平
均分?−1−、v’ &;1: 5o、o o o J
ご1上であって、200,000〜700,000の+
1iij囲が最必である。米国特許第4,221,68
R号の方ii、it、次にコ盲1イド・シリカと有機ス
ズ化合物を添加(7−C、イ;1られるエマルジョンの
■〕11を9〜11.5の11眞四内に調節する。エマ
ルジョンは次に一定内助間熟成させて、成分間の反応を
させる。イ1(・畿スズ化合物がヒドロギシル化ポリジ
オルガノ70ギリ゛ンの10()重量部当りO,1〜2
重M・部のジオルガノスズジカルボキシレイトである場
合に、必要な11、N li、fl r、i約1〜3日
である、さらに畏い期間、例λrj’ +(〜1・1日
間も許容される。
エマルジョンかう得う力だシリコーン・エラストマーの
基材への接着を改良する本発明の方法は、シリコーン弾
性エマルジョンに混合さねたアミン官能性ポリジオルガ
ノシロキサン・コオリゴマーを使用する。これらのアミ
ン官能性ポリジオルガノシロキサン・コオリゴマー(以
下コオリゴマーと記す)は、ジオルガノシロキサンとア
ミン官能性シランとの短鎖共重合体である。接着添加物
としてニオリボマーの使用はアミン官能性シラン自身の
使用よりも著しく効率的であることがわかっている。研
究は、シランがシリコーン−エマルジョンに添加される
とき、エマルジョンの水相に顕著に見られ、重合体のミ
セルと会合するのは極めて僅かであることが示している
。一方、本発明に使用されるコオリゴマーはポリジオル
ガノシロキサンのミセルと著しく会合する。コオリゴマ
ーは、ポリジオルガノシロキサン100g当り002g
と1菫かで十分であることがわかっているので、エマル
ジョンに橙少量添加したとき、基材へのシリコーン・エ
マルジョンの凝集接着を与えうろことがわかった。コオ
リゴマーはポリジオルガノシロキサンと反応性の基を含
まず、かつシランよりむしろ低い分子量の重合体である
ので、コオリゴマーが、添加されるエマルジョンの保存
性や性質を変えるチャンスはシラン添加の場合よりも著
しく少ないと考えられる。
望ましいアミン官能性ポリジオルガノシロキサン・コオ
リゴマーは式 を有するものである、但し式中のI(は1〜6の炭素原
子を有する一価のアルキル基、Xは1〜250、そして
yは2〜50である。Rはメチル基が望ましい。アミン
官能性ポリジオルガノシロキサン・コオリゴマーは、低
分子量の水酸基末端−ト1釦ポリジオルガノシロキサン
とアミン官能性ジアルコギシ・シランを水酸化カリウム
のようなアルカリ性重合触媒で共重合させることによっ
てM17,1製するととができる。共重合後、コオリゴ
マーは中和し、ろ鍋して本発明に適当な生成物にする。
コオリゴマーハ、エマルジョンの形でアニオン重合化ポ
リジオルガノシロキサンの100重量部当り0.01〜
05重量部の水準で使用される。この値よりも多いコオ
リゴマーを使用することも可能であるが、その必要はな
く、車重しい量は0.01〜005部である。コオリゴ
マーを得るこの方法を一連の実験に用いることによって
、約75μm 27秒(75as)から20. OOO
μmz/秒(20,000c s )に及ぶ範囲のコオ
リゴマー粘度を与える、そして最低粘度はアミンs m
 /ジメチル95モルのモル比、又は9515のx/y
の比において生じる。
車重しい方法は9515の比でコオリゴマーを生成し、
次にそれをポリジメチルシロキサン流体と混和して、低
比のアミン/ジメチルを得る方法である。この方法は必
要量のアミンと最低粘度の混和物を与える。
本発明の方法に従って生成したエマルジョンは増粘剤、
あわ止め剤、充てん材、顔料、およびシリコーン・エラ
ストマーに有用な熱安定用添加物のような添加物も含み
つる。
エマルジョンに補強および/捷たは増m゛用充てん材を
混和することによって、エマルジョンの粘度を生成物が
ペーストと々るように高くすることができる。ここでの
ペーストは、表面に置いたときに流れないように十分高
く、かつ貯蔵容器から押し出せるように十分低い粘度を
有する均一混合体と定義される。かかる生成物は特にコ
ーキング材料として有用である。エマルジョンは水分の
蒸発を防ぐ周知の密封カートリッジに貯蔵される。
使用時に、カートリッジの排出ノズルを開けて、ビイル
デイングの継目のような充てんしようとする空flJm
内へエマルジョンを押し出す。ペースト状のエマルジョ
ンは空間の側部に付着して継目から流出しない。次に水
分が蒸発して、継目の側部に接着されたニジストマーが
後に残る。かかる用途の場合には、継目の側部へのボン
ド(接着剤)が継目の移動時に過剰な応力を受けないよ
うに、茜い伸びと低いモジュラスを有することが望まし
い。
次の実施例は本発明を説明するためのものであって、特
許請求の範囲に記載されている発明の範囲を限定するも
のではない。
実施例 アニオン乳化ポリジメチルシロキサンと共に後続の使用
のために一連の材料を調製して、接着の改良におけるそ
れらの有用性を評価した。
51のフラスコに空気駆動かくはん機、温度計及び真空
蒸留ヘッドを装着した。そのフラスコに式Me(MeO
)2S1CH2(CH3)CHCH2NHCH2CH2
NH2の粗モノマーを装てんし、それを667パスカル
(5+u Hl/の真空)の圧力下、124℃のヘッド
温度及び130℃のボッl”IFA度で蒸留した。
生成物は前記モノマーの約9ON量%であった、そして
低沸点の不純物を有した。この材料を単量体と呼ぶ。
51のフラスコに空気駆動かくはん機、温度計、窒素パ
ージ・チューブ、及びDean−8tarkウオーター
・トラップ及び凝縮器を装着した。
そのフラスコにメトキシ基273モルを含んだ上記単量
体300 g (1,364モル)を装入した。
次に水273モルをかくはんしなから人ねた。その混合
体を反応させたところ、温度が22℃から62℃に上昇
した。その混合体を次に加熱して、3時間40分間還流
し、揮発物質50gを除去した。生成物は4660パス
カル(36肩gr−+ 9の真空)の圧力下、110℃
の高度でス) IJツブした。
その生成物は加水分解単量体(ilyd、mon)であ
る。
使用前に2時間、単量体60gと蒸留水60gをかくは
んすることによって混合体を調製した。
これは単量体/水の混合体(+ron / H□0)で
ある。
51のフラスコに空気駆動かくはん機、41.1度肝、
窒素パージ・チューブ、及びDean−8tarkウオ
ーター・トラップ及び凝縮器を装着した。そのフラスコ
に低分子量の水酸基末端封釦ポリジメチルシロキサン3
866.5.9と単量体605gを装入した。これは9
515のモル比であった。かくはんと窒素パージングを
しながら、水酸化ナトリウムと水の50%混合体1.4
3 jiを添加した。ポット温度を徐々に上げて揮発物
を除去した。35時間後、72.111の揮発性物質を
捕集した、その温度は112℃であった。次に0.7 
gの重炭酸ナトリウムを添加して、2時間に渡りかくは
ん及び冷却しながら中和した。次に内容物を6667パ
スカル(50+nHgの真空)の圧力下で110℃に加
熱して揮発性物質を除去し、室温に冷却した。パーライ
トを通してろ過した後の生成物は透明流体であって、7
0μm2/秒(7ocs)の粘度と1773のアミン当
量を有した。この生成物をコオリゴマー(Cool、)
  と呼ぶ。これは本発明のアミン官能性ポリジオルガ
ノシロキサン・コオリゴマーの例である。このコオリゴ
マーにおけるXは約48そしてyは約2であると算出さ
れる。5モル%のアミンを有するコオリゴマーと、低分
子量の水酸基末端封鎖ポリジメチルシロキサンと混合し
て、05.10及び2.0モル%のアミンを有する混合
物を与えるべく一連の混合体を調製した。
これらを混合物と呼ぶ。
エマルジョンは、コオリゴマーを使用し、蒸留水467
gに、硫酸ナトリウム・ラウリルの30%水溶液375
gの溶液にコオリゴマー2009を添加して%時間かく
はんし、次にガラリン(Gaulin)の単段ホモジナ
イザーに20.7 M P a(約2 t o K9/
cr! )で通し、48.3MPa (490Kp /
 cnl )で第2のパスをくり返すことによって4周
製した。とれはコオリゴマー・エマルジョン(cool
 E)と呼ぶ。
混合物のエマルジョンは、それぞり、の混合物250g
を、蒸留水167gと硫酸ナトリウム・ラウリルの30
%水溶液375gの溶液と混合し・次に前の調製におけ
るように乳化することによって調製した。これらは混合
物エマルジョン(混合物E)と呼ぶ。
実施例1 最初に、約325. OOOの重1辻平均分子1を有す
る乳化重合、水酸基末端封鎖ポリジメチルシロキサンを
調和した。そのエマルジョンは、水54部と、低分子量
、線状、水酸基末端封鎖ポリジメチルシロキザン流体1
00部と、30重41%の硫酸ナトリウム・ラウリル水
溶液からなる界面活性剤4部を混合して、それらの混合
体を均一化することによって調製した。そのエマルジョ
ンをドデシルベンゼン・スルホン酸1部と混合して重合
させ、50重量%の水性ジエチルアミン05部を添加す
ることによって塩基性にした。そのエマルジョンはpH
約10と、固体含量約60重量%を有した。
シリコーン塩基エマルジョンハ、上記エマルジョン89
.09部に、50重量%の固体含量を有する水性ナトリ
ウム安定化コロイドシリカ414部を2−アミノ−2−
メチル−1−プロパツール311部を混合し、次にかく
はんし、続いて35%固体分のポリジメチルシロキサン
/シリカ混合体のあわ止め剤016部と、エチレン・グ
リコール026部と、30%固体分のアクリル増粘剤0
52部と、二酸化チタンの76%固体分の2.59部と
、ジオクチルスズラウリン酸塩の50重量%固体分のエ
マルジョン013部を混合することにより調製した;そ
のエマルジョンは約58重量%の固体含量と約11のp
Hを有した。
次に、上記塩基エマルジョンと上記添加物から一連のシ
リコーン・シーラントを調製し/coぞ力ぞルの例にお
いて、上記塩基エマルジョン5431を、表に示した単
量体の■゛を掃供するのに十分な添加物、又は当量のア
ミン官能性を15えるのに必要な添加物の量と混合し、
次に炭酸カルシウム457gを添加し5分間混合した。
次にその試料を混合容器から取り出し、8オンスのガラ
スびんに入力、20kPaの圧力下の真空室で真空に引
き、空気と揮発性物質を除去した。
それらのシーラントと試料を24時間熟成した後、接着
試料はマツ(松)の木片上に約o321Ill厚さのシ
ーラント層を塗布し、その表面にプライマーで処理した
25X1001111のステンレス鋼スクリーン片を埋
め込んで補強し、次にそのスクリーンの上に25m+厚
さのシーラント層を塗布することによって調製した。そ
のシーラントば14日間乾燥させた。次に、木片の表面
からシーランI・の層を180度の角度で引っ張るのに
必要な力を5鰭/分のはく離速度与えて測定した。スト
リップをはがす際に、シーラントと木片との間の界面に
応力を加えるためにかみそりの刃を使用して木片の表面
に対して45度の角度でシーラントを切断した。この操
作を3回くり返した。木の表面からシーラントを分離す
るのに必要な力の平均値を表に示す。破壊の性質も記録
した。シーラントが木の表面から表面にゴムを残すこと
なくはく離した場合は、その破壊は接着破壊と記録した
。木の表面全体が接着したシーラントの塗膜を有し、従
って破壊が全てシーラント内である場合は、その破壊は
凝集破壊と記録した。凝集型であった破壊の%として中
間で変わった、すなわちどれだけ多くの表面が試験後に
表面へ接着したシーラントを有したかの破壊の評価を行
った。
表ハ、単量体とシロキサンのコオリゴマーの形で存在す
るアミン官能性を有する添加物のものが、単量体又は加
水分解単量体として存在するアミン官能性を有する添加
物のものよりも極めて低レベルの使用で高はく離強さ及
び凝集型破壊を有することを示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(A)水分の除去時にシリコーン・エラストマーに
    硬化するエマルジョンの形のアニオン重合化ポリジオル
    ガノシロキサンと、 (B)アミン官能性ポリジオルガノシロキサン・コオリ
    ゴマーとを混合し、得られた混合体を基材へ塗布し、乾
    燥させて、凝集型で基材へ接着したシリコーン・エラス
    トマーを提供することから成ることを特徴とする水性エ
    マルジョンから得られたシリコーン・エラストマーの基
    材への接着改良法。 2、(A)水分の除去時にシリコーン・エラストマーに
    硬化するエマルジョンの形のアニオン重合化ポリジオル
    ガノシロキサン100重量部と、 (B)アミン官能性ポリジオルガノシロキサン・コオリ
    ゴマー0.01〜0.5重量部とを混合し、得られた混
    合体を基材に塗布し、乾燥させて、凝集型で接着したシ
    リコーン・エラストマーを提供すること から成ることを特徴とする水性エマルジョンから得られ
    たシリコーン・エラストマーの基材への接着改良法。 3、前記エマルジョン(A)が、環境条件下で水分の除
    去時に、水相と分散相から成る弾性生成物を提供するの
    に適当なシリコーン・エマルジョンから成り、該分散相
    が本質的に1分子当り約2つのSi−結合水酸基を含有
    するアニオン的に安定化されたヒドロキシル化ポリジオ
    ルガノシロキサンと、有機スズ化合物と、コロイド・シ
    リカから成り、前記シリコーン・エマルジョンが9〜1
    1.5の範囲内のpHを有することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の方法。 4、前記アミン官能性ポリジオルガノシロキサン・コオ
    リゴマー(B)が、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ただし、Rは炭素原子1〜6を有する一価のアルキル
    基であり、xは1〜250であり、yは2〜50である
    。) を有する特許請求の範囲第1項記載の方法。 5、Rがメチル基である特許請求の範囲第4項記載の方
    法。 6、アミン官能性ポリジオルガノシロキサン・コオリゴ
    マー(B)がエマルジョンの形である特許請求の範囲第
    1項記載の方法。 7、特許請求の範囲第1項の方法によつて生成されたシ
    ーラント。
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