KR100580799B1 - 접착성이향상된실리콘발포체로경화가능한발포성오가노실록산조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알케닐-관능성 폴리오가노실록산, 오가노하이드로겐실록산, 발포제, 백금 촉매, 및 에폭시-관능성 화합물, 하이드록실-관능성 화합물, 테트라알킬오르토실리케이트, 오가노티타네이트 및 알루미늄 또는 지르코늄 화합물을 포함하는 접착 촉진제를 포함하는 경화 가능한 발포성 오가노실록산 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 경화시 향상된 접착성을 갖는 실리콘 발포체를 생성시키는 접착 촉진제를 함유하는 발포성 오가노실록산 조성물에 관한 것이다.
발포와 경화를 위한 촉매로서 경화 가능한 액체 폴리오가노실록산, 오가노하이드로겐실록산, 하이드록실-함유 화합물 및 백금족 금속 또는 이의 화합물을 포함하는 발포성 조성물은 미국 특허 제3,923,705호, 제4,026,843호, 제4,189,545호, 제4,590,222호, 제4,599,357호 및 제5,252,627호에 기술되어 있다.
미국 특허 제5,595,826호는 알케닐-관능성 오가노폴리실록산, 오가노하이드로겐실록산, 에폭시-관능성 화합물, 하이드록실 그룹과 수소화규소, 알케닐 또는 아실 그룹을 갖는 화합물 및 알루미늄 또는 지르코늄 화합물을 포함하는 오가노실록산 조성물을 교시하고 있다.
본 발명은 경화시, 플라스틱을 포함하는 각종 기판에 대한 접착성이 향상된 실리콘 발포체를 생성하는 경화 가능한 발포성 오가노실록산 조성물을 제공한다. 본 발명의 오가노실록산 조성물은 분자당 평균 2개 이상의 알케닐 라디칼을 함유하는 폴리오가노실록산, 분자당 평균 2개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 오가노하이드로겐실록산, 발포제, 백금 촉매 및 접착 촉진제를 포함한다. 접착 촉진제는 에폭시-관능성 화합물, 동일한 분자내에 하나 이상의 하이드록시 그룹과 하나 이상의 알케닐 그룹을 포함하는 화합물, 테트라알킬오르토실리케이트, 오가노티타네이트 및 알루미늄 화합물 또는 지르코늄 화합물을 포함한다.
본 발명은 또한 분자당 평균 2개 이상의 알케닐 라디칼을 함유하는 폴리오가노실록산; 분자당 평균 2개 이상의 규소-결합된 수소를 갖는 오가노하이드로겐실록산; 발포제; 백금 촉매; 및 에폭시-관능성 화합물, 동일한 분자내에 하나 이상의 하이드록시 그룹과 하나 이상의 알케닐 그룹을 포함하는 화합물, 테트라알킬오르토실리케이트, 오가노티타네이트 및 알루미늄 화합물 또는 지르코늄 화합물을 포함하는 접착 촉진제를 포함하는 발포체-형성성 조성물을 제조하는 단계, 발포체-형성성조성물을 기판에 도포하는 단계 및 발포체-형성성 조성물을 발포시켜 경화시키는 단계를 포함하여, 기판에 대한 실리콘 발포체의 접착성을 향상시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 오가노실록산 조성물은
분자당 평균 2개 이상의 알케닐 라디칼을 함유하는 폴리오가노실록산(A),
분자당 평균 2개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 오가노하이드로겐실록산(B),
발포제(C),
백금 촉매(D) 및
에폭시-관능성 화합물(i),
동일한 분자내에 하나 이상의 하이드록시 그룹과 하나 이상의 알케닐 그룹을 포함하는 하이드록실-관능성 화합물(ii),
테트라알킬오르토실리케이트(iii) ,
오가노티타네이트(iv) 및
알루미늄 화합물 또는 지르코늄 화합물(v)을 포함하는 접착 촉진제(E)를 포함하며, 여기서 성분(A) 중의 알케닐 그룹의 평균 수와 성분(B) 중의 규소-결합된 수소 그룹의 평균 수의 합은 4 이상이다.
성분(A)는 분자당 평균 2개 이상의 알케닐 그룹을 함유하는 폴리오가노실록산이다. 이것은 본 발명의 조성물의 주성분이다. 본 발명의 조성물을 적절하게 가교결합시키기 위해서는, 성분(A)가 분자당 평균 2개 이상의 알케닐 그룹을 함유하여야 한다. 바람직한 양태에서, 성분(A)는 탄소수 2 내지 12의 알케닐 그룹을 함유한다. 바람직한 알케닐 그룹은 화학식 -R1CH=CH2(여기서, R1은 단일 결합 또는 탄소수 2 내지 10의 알킬렌 그룹이다)로 나타내어진다. 알킬렌 그룹은 직쇄 또는 측쇄일 수 있다. 바람직한 알케닐 그룹의 예는 비닐, 2-프로페닐, 3-부테닐, 5-헥세닐, 7-옥테닐 및 10-운데세닐을 포함한다. 더욱 바람직한 알케닐 그룹은 비닐 및 헥세닐이다. 바람직한 양태에서, 하나 이상의 알케닐 그룹은 분자 쇄의 말단에 위치한다. 더욱 바람직한 양태에서, 2개 이상의 알케닐 그룹이 분자 쇄의 2개의 말단에 위치한다.
바람직한 양태에서, 성분 (A)는 화학식
(여기서, 각각의 R2는 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 치환되지 않은 1가 탄화수소 그룹 및 치환된 1가 탄화수소 그룹으로부터 선택되고; R3은 R2 또는 알케닐 그룹이며; m은 0 이상이고; n은 성분(A)가 분자당 평균 2개 이상의 알케닐 그룹을 갖도록 선택된다)로 나타내어진다.
바람직하게는, R2는 탄소수 7 미만의 치환되지 않은 1가 탄화수소 그룹 또는 탄소수 7 미만의 할로겐화 알킬 그룹이다. 더욱 바람직하게는, R2는 메틸 또는 에틸과 같은 알킬 그룹, 사이클로헥실과 같은 사이클로알킬 그룹, 페닐과 같은 아릴 그룹 또는 클로로메틸, 3-클로로프로필 또는 3,3,3-트리플루오로프로필과 같은 할로겐화 알킬 그룹이다. 가장 바람직하게는, R2는 메틸이다. 바람직한 양태에서, n은 0이다.
일반적으로 실록산은 25℃에서 0.03 내지 500Pa·s, 바람직하게는 2 내지 250Pa·s의 점도로 중합된다. 더욱 높거나 낮은 점도의 중합체도 사용 가능하다.
본 발명의 폴리오가노실록산은 단독중합체 또는 공중합체일 수 있다. 단일 폴리오가노실록산이 사용되거나 상이한 폴리오가노실록산들의 혼합물이 사용될 수 있다.
성분(A)의 폴리오가노실록산을 제조하는 방법은 본 명세서에서 상세한 설명이 필요하지 않을 정도로 특허 및 기타 문헌에 기재되어 있다.
성분(B)는 분자당 평균 2개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 함유하는 오가노하이드로겐실록산이다. 이것은 본 발명의 조성물을 가교결합시키는 데 사용된다. 성분(B) 중의 규소-결합된 수소 원자는 성분(A) 중의 알케닐 그룹과 반응하여 조성물을 경화시킨다. 조성물이 실리론 엘라스토머가 되도록 경화시키기 위해서는, 성분(A) 중의 분자당 규소-결합된 알케닐 그룹의 평균 수와 성분(B) 중의 분자 당 규소-결합된 수소 원자의 평균 수의 합이 4 이상이어야 한다. 사용된 성분(B)의 양 및 수소 함량에 따라, 오가노실록산 중의 규소-결합된 수소 원자가 본 발명의 조성물을 발포시키기 위한 가스를 생성시키는 데 사용될 수 있다.
성분(B)로서 사용될 수 있는 오가노하이드로겐실록산은 바람직하게는 분자당평균 2개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 함유하며, 더욱 바람직하게는 분자당 평균 3개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 함유한다. 실리콘 원자의 나머지 원자가는 탄소수 7 미만의 알킬 그룹, 탄소수 7 미만의 할로겐화 알킬 그룹 및 아릴 그룹으로부터 선택된 유기 그룹에 의해 충족된다. 바람직한 아릴 그룹은 페닐이다. 바람직한 알킬 그룹은 메틸, 에틸 및 헥실이다. 가장 바람직한 알킬 그룹은 메틸 그룹이다. 바람직한 할로겐화 알킬 그룹은 3,3,3-트리플루오로프로필이다.
성분(B)의 오가노하이드로겐실록산은 직쇄 또는 측쇄 구조를 가질 수 있으며 단독중합체, 공중합체 또는 이러한 유형의 중합체들의 혼합물일 수 있다.
성분(B)로서 사용하기에 적합한 중합체로는 폴리메틸하이드로겐실록산, 트리메틸실록시-말단 폴리메틸하이드로겐실록산, 디메틸실록산, 메틸하이드로겐실록산 및 트리메틸실록산 단위의 공중합체 및 디메틸실록산, 메틸하이드로겐실록산 및 디메틸하이드록겐실록산 단위의 공중합체를 들 수 있다.
바람직한 직쇄형 오가노하이드로겐실록산의 점도는 25℃에서 0.01 내지 10P a·s이고 디알킬실록산 및 트리알킬실록시 말단 단위를 갖는 알킬하이드로겐실록산 단위를 포함한다. 알킬 그룹의 탄소수는 1 내지 4이며 가장 바람직하게는 메틸이다. 바람직한 양태에서, 성분 (B)는 2개 유형의 오가노하이드로겐실록산을 포함하며, 이중 하나는 폴리메틸하이드로겐실록산이고, 다른 것은 메틸하이드로겐실록산과 디메틸실록산 단위를 함유하는 공중합체이다.
성분(B)의 사용량은 경화 동안 바람직한 가교결합도를 제공하고 혼합물을 발포시키는 데 필요한 양의 수소 가스를 생성하기에 충분하여야 한다. 일반적으로,본 발명의 조성물 중의 성분(B)의 비는 성분(A) 100부당 1 내지 40중량부의 범위의 양이다. 바람직한 양태에서, 성분(B)는 성분(A) 100부당 5 내지 30부 범위의 양으로 존재한다. 더욱 바람직한 양태에서, 성분(B)는 성분(A) 100부당 7 내지 20부 범위의 양으로 존재한다.
수소화 규소 첨가(hydrosilation) 반응에 의해 경화 가능한 조성물 중의 비닐 또는 기타 에틸렌성 불포화 탄화수소 그룹에 대한 규소-결합된 수소 원자의 몰비는 경화된 엘라스토머의 특성에 있어 중요하다. 본 발명의 경화 가능한 조성물에서 이러한 비의 최적 비는 적어도 부분적으로 폴리오가노실록산의 분자량 및 가교결합제의 유형에 의해 결정될 것이다. 본 발명의 조성물 중의 오가노하이드로겐실록산(성분(B))과 폴리오가노실록산(성분(A))의 상대적인 농도는 규소-결합된 수소 원자 대 알케닐 라디칼의 몰 비에 상당하며, 통상적으로 3.5:1 내지 7.5:1이다.
성분(C)는 발포제이다. 본 발명의 조성물은 하나 이상의 발포제를 함유할 수 있다. 본 발명의 조성물용 발포제로 사용될 수 있는 화합물은 사용시 가스를 생성하는 화합물 또는 휘발되어 가스 상태가 되는 화합물이다. 이러한 화합물로는 물, 알콜, 실란올 및 기타 -OH 함유 화합물을 들 수 있다. 알콜에는 유기 알콜이 포함되며, 사용될 수 있는 유기 알콜에는 일관능성 알콜 및 폴리올이 포함된다. 바람직한 일관능성 알콜은 분자당 탄소수가 1 내지 12이고 분자당 하나 이상의 하이드록실 그룹을 갖는 유기 알콜이다. 유기 알콜의 주쇄를 구성하는 탄소 쇄는 직 쇄 또는 측쇄일 수 있으며, 또한 하이드록실 그룹이 직접 결합되어 있지 않은 방향족 환을 지닐 수 있다. 발포제로서 사용 가능한 일관능성 알콜의 예는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 2-부탄올, 3급-부탄올, n-옥타놀 및 벤질 알콜을포함한다. 바람직한 일관능성 알콜은 벤질 알콜이다. 바람직한 폴리올은 탄소수가 3 내지 12이며 분자당 평균 2개 이상의 하이드록실 그룹을 함유하는 유기 알콜이다. 폴리올의 주쇄를 구성하는 탄소 쇄는 직쇄 또는 측쇄일 수 있으며, 또한 하이드록실 그룹이 직접 결합되어 있지 않는 방향족 환을 지닐 수 있다.바람직한 폴리올은 디올이다. 바람직한 디올은 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올 및 1,7-헵탄디올이다. 본 발명의 조성물용으로 바람직한 발포제는 유기 알콜이다. 더욱 바람직한 발포제는 일관능성 유기 알콜이다.
발포 과정 동안 필요한 양의 수소 가스를 수득하기 위해서는 충분한 발포제를 사용해야 한다. 일반적으로, 성분(A)와 성분(B)를 합한 100중량부당 성분(C) 0.1 내지 20중량부가 사용되어야 한다. 성분(C)의 바람직한 양은 성분(A)와 성분(B)를 합한 100중량부당 0.1 내지 15중량부이다. 성분(C)의 더욱 바람직한 양은 성분(A)와 성분(B) 100중량부당 5 내지 l3중량부이다.
성분(D)는 주기율 표의 백금족으로부터의 금속 또는 이러한 금속의 화합물이다. 이러한 금속에는 백금,팔라듐 및 로듐이 포함된다. 백금 및 백금 화합물들이 수소화 규소 첨가 반응에 있어 활성도가 높다는 측면에서 바람직하다. 본 발명의 오가노실록산 조성물 중의 성분(D)로서 사용될 수 있는 촉매는 -SiH 그룹과 규소-결합된 알케닐 그룹과의 반응을 촉진시키는 데 효과적인 모든 공지된 형태이다.이러한 촉매는 또한 SiH 및 유기 알콜내 ≡ COH 그룹간의 반응을 촉진하여 발포 과정을 위한 수소를 제공하는 데에도 효율적이다.
적합한 형태의 백금으로는 염화백금산, 백금 화합물 및 백금 화합물과 불포화 유기 화합물 또는 에틸렌성 불포화 그룹을 함유하는 규소-결합된 그룹을 갖는 실록산과의 착체를 들 수 있다. 적합한 백금 촉매의 추가 예로는 할로겐화제1백금또는 염화백금산과 디비닐테트라메틸디실록산 및 테트라메틸디실록산과의 착체가 포함된다. 적합한 백금 촉매는 미국 특허 제3,419,593호에 기술되어 있다.
본 발명의 조성물 중의 성분(D)의 농도는, 성분(A)와 성분(B)를 합한 중량을 기준으로 하여, 백만부당 백금 금속 0.1 내지 500중량부(ppm), 바람직하게는 백금금속 5 내지 250ppm, 더욱 바람직하게는 백금 금속 25 내지 100ppm의 백금 농도에 상당한다.
성분(E)는 접착 촉진제이다. 본 발명의 접착 촉진제는 에폭시-관능성 화합물(i), 동일한 분자내에 하나 이상의 하이드록실 그룹과 하나 이상의 알케닐 그룹을 포함하는 하이드록실-관능성 화합물(ii), 테트라알킬오르토실리케이트(iii), 오가노티타네이트(iv) 및 알루미늄 화합물 또는 지르코늄 화합물(v)을 포함한다.
성분(i)는 에폭시-관능성 화합물이다. 본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 에폭시-관능성 화합물의 예는 일본 공개특허공보 제60-101146호, 유럽 공개특허공보 제0,497,349호 및 미국 특허 제4,087,585호에 기술되어 있다. 에폭시-관능성 화합물은 다음 화학식 1 내지 화학식 4의 규소 비함유 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
위의 화학식 1 내지 4에서,
Bu는 부틸이고,
Me는 메틸이다.
에폭시-관능성 화합물은 화학식 5 내지 화학식 7로 나타내어지는 랜덤 또는 블록 실록산 공중합체일 수 있다.
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
위의 화학식 5 내지 7에서,
Q는 화학식 이고,
a, b 및 c는 양의 정수이며,
d는 0 또는 양의 정수이고,
z는 양의 정수이며,
x 및 y는 0 또는 양의 정수이고,
(x+y+z)는 3 내지 8이며,
e는 3 내지 10, 바람직하게는 3이다.
바람직한 에폭시-관능성 화합물은 화학식 8의 에폭시-관능성 알콕시실란이다.
[화학식 8]
위의 화학식 8에서,
R4는 탄소수 1 내지 10의 치환되거나 치환되지 않은 포화 탄화수소이고,
R5는 탄소수 1 내지 10의 치환되지 않은 알킬이며,
m 및 n은 1, 2 또는 3이고,
m + n은 2, 3 또는 4이며,
e는 3 내지 10이다.
에폭시 관능성 알콕시실란에 있어서, R4는 메틸, 에틸, 페닐 및 3,3,3-트리플루오로프로필일 수 있다. R4가 메틸인 것이 바람직하다. 에폭시-관능성 알콕시실란에 있어서, R5는 메틸, 에틸, 프로필 및 3급-부틸일 수 있다. R5가 메틸인 것이 바람직하다. 에폭시-관능성 알콕시실란에 있어서, m이 2 이상인 것이 바람직하고 m이 3인 것이 가장 바람직하다. 본 발명의 조성물에 사용하기에 바람직한 에폭시-관능성 알콕시실란은 글리시독시프로필트리메톡시실란이다.
에폭시-관능성 화합물은 성분(A) 100부당 0.01 내지 10중량부, 바람직하게는 0.4 내지 5중량부의 농도로 본 발명의 경화 가능한 오가노실록산 조성물에 가해진다.
성분(ii)는 동일한 분자내에 하나 이상의 하이드록시 그룹 및 하나 이상의 알케닐 그룹을 포함하는 화합물이다. 성분(ii)는 바람직하게는 알콕시 그룹을 포함하지 않는다. 성분(ii)는 화학식 9의 카비놀 관능성 유기 화합물, 화학식 10의 실란, 화학식 11의 카비놀 관능성 실란, 화학식 12의 하이드록시 말단-정지된 실록 산 및 화학식 13의 실록산일 수 있다.
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
[화학식 12]
[화학식 13]
위의 화학식 9 내지 13에서,
R6은 탄소수 1 내지 15의 2가 탄화수소 라디칼이고,
각각의 R7은 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 포화 탄화수소 라디칼로부터 선택되며,
R8은 알케닐 그룹이고,
f는 0 내지 2이며,
g는 1 내지 3이고,
f + g는 2 또는 3이며,
h는 0 내지 2이고,
i는 1 내지 3이며,
h + i는 1 내지 3이고,
각각의 R9는 독립적으로 탄소수 12 미만의 치환되지 않거나 치환된 포화 탄화수소로부터 선택되며,
p는 1 내지 40이고,
t는 0 내지 18이며,
p + t는 2 내지 40이고,
R10은 카비놀 관능성의 지방족 또는 방향족 라디칼이며,
j 및 k는 1 이상이고,
L은 0 이상이며,
j + k + L은 2 내지 150이다.
화학식 9의 카비놀 관능성 화합물에 있어서, R6은 메틸렌, 에틸렌 및 프로필렌과 같은 알킬렌이거나 페닐렌과 같은 아릴렌일 수 있다.
화학식 10의 실란에 있어서, R7은 메틸, 에틸, 3급-부틸, 사이클로펜탄, 사이클로헥산 및 페닐이고, R8은 비닐, 아릴 또는 헥세닐과 같은 알케닐이다. 화학식 10의 유용한 실란 화합물의 예는 미국 특허 제4,659,851호에서 찾을 수 있다.
화학식 12 및 13에 있어서, R9는 메틸, 에틸 및 프로필과 같은 알킬, 3,3,3-트리플루오로프로필과 같은 치환된 알킬, 페닐과 같은 아릴 및 사이클로펜틸 및 사이클로헥실과 같은 사이클로알킬일 수 있다. R9가 메틸인 경우가 바람직하다. 화학식 12 및 13에 있어서, 각각의 R8은 전술한 바와 같다. R8이 비닐인 것이 바람직하다.
바람직한 성분(ii)는 화학식 12의 하이드록시 말단-정지된 실록산이다. R8이 비닐이고, R9가 메틸이며, p가 1이고, t가 4인 화학식 12의 하이드록시 말단-정지된 실록산이 더욱 바람직하다.
본 발명의 조성물에 첨가되는 성분(ii)의 양은 성분(A) 100부당 0.01 내지 5부이다. 성분(A) 100부당 성분(ii) 0.1 내지 2부를 가하는 것이 바람직하다.
성분(iii)는 테트라알킬오르토실리케이트이다. 테트라알킬오르토실리케이트의 탄소수는 바람직하게는 1 내지 6이며, 더욱 바람직하게는 2 내지 3이다. 테트라에틸오르토실리케이트가 가장 바람직하다. 성분(iii)은 성분(A) 100부당 0.1 내지 5중량부 범위의 양으로 존재한다. 바람직한 양태에서, 본 발명의 조성물은 성분(A) 100부당 성분(iii) 0.6 내지 3.0부를 함유한다.
성분(iv)는 오가노티타네이트이다. 바람직한 오가노티타네이트는 테트라알킬티타네이트이다. 바람직한 테트라알킬티타네이트는 테트라부틸티타네이트이다. 성분 (iv)는 성분(A) 100부당 0.01 내지 1중량부 범위의 양으로 존재한다. 바람직한 양태에서, 본 발명의 조성물은 성분(iv) 0.1 내지 1.0중량부를 함유한다. 성분 (iv) 0.01부 미만을 함유하는 조성물로부터 제조된 실리콘 발포체가 저온에서 경화되는 경우, 이들은 플라스틱 및 기타 기판에 대한 접착을 나타내지 않는다.
성분(v)를 구성하는 알루미늄 화합물 또는 지르코늄 화합물은 성분(i) 내지성분(iv)와 함께 사용됨으로써 본 발명의 경화 가능한 오가노폴리실록산 조성물의접착성을 한층 증진시키는 역할을 한다. 유용한 알루미늄 화합물 및 지르코늄 화합물은 미국 특허 제4,742,103호 및 일본 특허공개공보 제60-101146호에 교시되어 있다. 알루미늄 화합물 또는 지르코늄 화합물은 알콕사이드, 펜옥사이드 및 카복실레이트를 포함하는 알콜레이트 및 하나 이상의 알콕사이드, 펜옥사이드 또는 카복실 그룹이 유기 리간드 또는 성분(1)에서 유래된 유기 규소 그룹으로 대체된 화합물일 수 있다. 알콕시 그룹으로는 메톡시, 에톡시 및 이소-프로폭시를 들 수 있고, 펜옥시 그룹으로는 펜옥시 및 P-메틸펜옥시를 들 수 있으며, 카본옥실 그룹으로는 아세톡시, 프로피오닐옥시, 이소프로피오닐옥시, 부티르옥시 및 스테아로일옥시를 들 수 있다. 알루미늄 화합물 또는 지르코늄 화합물은 알루미늄 알콜레이트 또는 지르코늄 알콜레이트와 아세토아세테이트 또는 디알킬말로네이트와의 반응에의해 수득된 것과 같은 킬레이트일 수 있다. 알루미늄 화합물 또는 지르코늄 화합물은 산화알루미늄 또는 산화지르코늄의 유기 염일 수 있거나 알루미늄 아세틸아세토네이트 또는 지르코늄 아세틸아세토네이트일 수 있다.
알루미늄 화합물이 본 발명의 조성물에 있어 바람직하다. 유용한 알루미늄화합물은 알루미늄 아세틸아세토네이트, 알루미늄 트리이소프로폭사이드, 알루미늄 트리-t-부톡사이드, 알루미늄 트리아세테이트, 알루미늄 트리스테아레이트, 알루미늄 트리벤조에이트, 비스에틸아세토아세테이트알루미늄 모노아세틸아세토네이트, 아세토알콕시알루미늄 디이소프로필레이트 및 알루미늄 2,4-펜탄디오네이트를 포함할 수 있다. 바람직한 알루미늄 화합물은 알루미늄 아세틸아세토네이트이다.
성분(v)로서 유용한 지르코늄 화합물은 기술된 알루미늄 화합물의 동족체이다. 구체적인 예는 Zr(OH)2(C2H3)2 및 Zr{CH(COCH3)2}4이다.
성분(v)는 성분(A) 100중량부당 0.0005 내지 1중량부, 바람직하게는 0.001 내지 0.2중량부의 범위내에서 본 발명의 조성물에 가해진다. 성분(v)가 너무 소량으로 존재하면 접착성이 증가되지 않는 반면, 과량을 첨가하면 비경제적이고 압축영구 변형 및 가연성과 같은 경화 조성물의 물리적 특성에 악영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 또한
분자당 평균 2개 이상의 알케닐 라디칼을 함유하는 폴리오가노실록산(A),
분자당 평균 2개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 오가노하이드로겐실록산(B),
발포제(C),
백금 촉매(D) 및
에폭시-관능성 화합물(i),
동일한 분자내에 하나 이상의 하이드록시 그룹과 하나 이상의 알케닐 그룹을 포함하는 하이드록실-관능성 화합물(ii),
테트라알킬오르토실리케이트(iii),
오가노티타네이트(iv) 및
알루미늄 화합물 또는 지르코늄 화합물(v)을 포함하는 접착 촉진제(E)를 포함하는 발포체-형성성 조성물[여기서, 성분(A) 중의 분자당 알케닐 그룹의 평균 수 와 성분(B) 중의 규소-결합된 수소 그룹의 평균 수의 합은 4 이상이다]을 제조하는 단계(I),
조성물을 기판에 도포하는 단계(II),
조성물로부터 발포체를 형성하는 단계(III) 및
조성물을 경화시키는 단계(IV)를 포함하여, 기판에 대한 실리콘 발포체의 접착성을 향상시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 방법은 성분(A) 내지 성분(E) 모두와 임의 성분을 혼합함에 의해 경화 가능한 발포성 오가노실록산 조성물을 제조함으로써 수행한다. 성분들이 균 질하게 혼합되는 한, 혼합 방법은 중요하지 않다. 혼합은, 예를 들면, 수작업 또는 정적, 동적 또는 충돌-형 혼합 장치를 사용하여 수행할 수 있다. 성분(A) 내지성분(E) 및 임의 성분을 균질하게 혼합한 후, 발포체-형성성 조성물을 기판에 도포시킬 수 있다. 도포 방법은 중요하지 않으며 붓기, 분무 또는 분산을 포함한다. 도포 방법은 수작업 또는 자동 분산 장치를 사용할 수 있다. 발포성 조성물은 기판상에서 발포되어 경화된다. 기판은 바람직하게는 플라스틱이다. 바람직한 플라스틱은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체이다.
발포체-형성성 조성물은 통상의 주위 온도에서 혼합이 개시된 즉시 발포되기 시작할 것이다. 경우에 따라, 발포체-형성성 조성물 중에 억제제를 포함시킴으로써 발포와 경화의 개시를 지연시킬 수 있다. 비록 발포체의 경화는 통상의 주위 온도에서 일어날지라도, 기판에 대한 발포체의 접착성은 발포체가 승온에서 경화되는 경우에 증진될 것이다. 바람직한 양태에서, 발포체-형성성 조성물은 75℃ 이상의 온도에서 최소 5분 동안에 경화시킨다. 경화된 발포체의 물리적 특성을 증진시키기 위해서는 경화된 발포체를 후-경화시킬 수도 있다.
(A), (B), (C), (D) 및 (E)로 정의된 성분 외에, 본 발명의 조성물은 경화 가능한 조성물 및/또는 경화된 발포체의 특성을 개질시키기 위한 각종 성분을 함유할 수 있다.
이들 임의 성분으로는 석영 및 탄산 칼슘, 산화금속과 같은 미분된 강화용 광물 충전제 또는 비-강화용 광물 충전제; 알루미나, 수화 알루미나, 산화제2철 및 이산화티타늄과 같은 금속 산화물; 카본 블랙 및 산화아연과 같은 안료; 유기 안료및 염료, 산화방지제, 열 안정화제, 자외선 안정화제, 난연제, 및 경화 가능한 조성물의 작업시간을 증가시키기 위한 사이클릭 메틸비닐실록산과 같은 촉매 억제제를 들 수 있다.
본 발명의 조성물 중의 바람직한 임의 성분은 트리오가노실록시 단위와 SiO4/2 단위를 함유하는 수지성 유기 실록산 공중합체이다. 이러한 유형의 공중합체중의 트리오가노실록시 단위는 화학식 R11 3SiO1/2(여기서, R11은 1가의 비치환되거나 치환된 탄화수소 라디칼이다)로 나타낼 수 있다. 바람직한 공중합체에 있어서, R11로 나타낸 탄화수소 라디칼들은 저급 알킬들, 가장 바람직하게는 메틸들의 조합이다. 수지성 유기 실록산 공중합체 중의 트리오가노실록시 단위 대 SiO4/2 단위의 몰비는 통상적으로 0.7 내지 1.2이내이다. 수지성 유기 실록산 공중합체는 경화 가능한 알케닐-치환된 폴리오가노실록산과 수지성 유기 실록산 공중합체를 합한 중량의 30% 이하를 차지하며, 수지성 유기 실록산 공중합체 중의 규소 원자의 적어도 일부는 치환체로서 비닐과 같은 에틸렌성 불포화 탄화수소 라디칼을 함유한다.
본 발명의 조성물은 상기 조성물의 성분들을 균질하게 배합함으로써 제조한다. 조성물은 성분(A), 성분(B), 성분(C) 및 성분(D)가 배합되는 때에 경화와 발포가 개시된다. 조성물을 경화시키기 전에 저장하는 것이 바람직한 경우, 성분들을 2개 이상의 용기에 포장하며, 이때 오가노하이드로겐실록산[성분(B)]과 촉매[성분(D)]를 각각 별도의 용기에 포장함으로써 저장할 수 있다. 투 파트 시스템(two part system)에 있어서는 성분(i)과 성분(v)를 각각 상이한 파트에 포장하는 것이 바람직하다.
경화와 발포 반응 둘 다는 경화 가능한 조성물을 가열함으로써 촉진된다. 30 내지 75℃의 반응 온도가 바람직하다. 본 발명의 조성물의 발포 및 경화에 요구되는 시간은 통상적으로, 성분들의 반응성 및 온도를 기준으로 하여, 3 내지 30분이다.
하기 실시예는 본 발명의 조성물의 바람직한 양태를 기술한 것이나 첨부된 특허청구의 범위에 정의된 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 실시예에서 모든 부 및 퍼센트는 중량 기준이고, 점도는 25℃에서 측정한다.
실시예 및 비교 실시예의 조성물은 다음과 같이 제조한다. 비교 실시예 1의 파트 A는 일정량의 디메틸비닐실록시-정지된 디메틸실록산, 수화 알루미나 및 피마자 오일을 혼합물의 온도가 150°F에 이를 때까지 혼합하여 제조한다. 나머지 디메틸비닐실록시-정지된 디메틸실록산을 혼합하고 이 혼합물을 냉각시킨다. 이어서, 나머지 성분을 혼합하여, 수득한 조성물을 진공하에 혼합한다. 비교 실시예 1의 파트 B는 파트 B의 성분들의 l/3을 혼합물의 온도가 150°F에 이를 때까지 혼합하고, 혼합물의 온도가 100℃ 이하로 강하될 때 나머지 성분을 혼합하여 제조한다.
실시예 1
비교 실시예 1 및 실시예 1 내지 9의 접착성을 다음의 방법에 따라 평가한다. 각각의 실시예의 파트 A는 파트 A의 나열한 성분들을 균질하게 혼합하여 제조한다. 각각의 실시예의 파트 B는 파트 B의 성분들을 균질하게 혼합하여 제조한다.파트 A 50부와 파트 B 50부를 1분간 혼합한다. 혼합물의 박층(대략 3g)을 검정색의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 플라스틱의 시이트상에 스프레딩(spreading)한다. 플라스틱 시이트의 크기는 1.25 인치 x 6인치 x 0.125 인치(3.l8cm x 15.24cm x 0.32cm)로 측정된다. 1인치 x 16인치(2.54cm x 40.64cm)로 측정되고 메쉬 크기가 15인 체를 층위에 얹고 층 속으로 가압한다. 또다른 3g의 혼합물을 체의 상부에 스프레딩한다. 이 혼합물은 발포되기 시작한다. 플라스틱, 체 및 발포체를 오븐내에서 75℃로 10분간 둔다. 플라스틱, 체 및 발포체를 오븐에서 꺼내어 주위 온도에서 12시간 동안 냉각시킨다. 플라스틱 및 발포체를 1인치(2.54cm)의 너비로 트리밍한다. 체의 가장자리를 플라스틱 및 발포체로부터 90도각도로 들어올린다. 발포체와 플라스틱의 연결부에서 발포체 및 플라스틱의 1인치(2.54cm) 너비를 따라 발포체를 절개한다. 체의 가장자리를 장력계로 클램핑하여 박리 강도를 측정한다. 장력계를 1인치(25mm)의 이동 거리, 분당 0.5인치(12.7mm)의 인취 속도 및 100뉴톤의 인취력으로 설정한다. 박리 강도를 표 1에 기록한다.
실시예 2
비교 실시예 1, 2 및 3과 실시예 10의 접착 특성을 다음 방법에 따라 평가한다. 0.5인치(1.27cm) 너비의 비드 그로브(bead grove)를 갖는 테플론(TeflonR) 금형을 회색의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 플라스틱의 시이트에 클램프한다. "테플론"은 델라웨어 윌밍톤에 소재하는 이. 아이. 듀퐁 드 네모아 앤드 캄파니, 인코포레이티드(E. I. DuPont de Nemours and Company, Inc.)의 등록 상표이다. 파트 A 50부와 파트 B 50부를 컵 속에서 1분간 함께 혼합한다. 이 혼합물을, 혼합물이 금형의 상부와 높이가 같아질 때까지, 그로브 내로 붓는다. 이 혼합물을 발포시킨다. 발포체를 경화시키기 위하여 플라스틱 시이트, 테플론 금형 및 발포체를 오븐내에 10분 동안 75℃로 둔다. 경화된 발포체를 10분 동안 주위 온도로 냉각시킨다. 이어서, 발포체와 플라스틱 시이트를 남겨두고 테플론 금형을 떼어낸다. 플라스틱 시이트에 대한 발포체의 접착성을 손으로 시험하여 접착 불량 도를 측정한다. 0%의 응집 파단률을 나타내는 발포체를 "1"로 하며, 이는 약한 접착력을 나타낸다. 10% 이하의 응집 파단률을 나타내는 발포체를 "2"로 하며, 이는 약에서 중 정도의 접착력을 나타낸다. 10 내지 50%의 응집 파단률을 나타내는 발 포체를 "3"으로 하며, 이는 중 정도의 접착력을 나타낸다. 50% 이상 100% 미만의 응집 파단률을 나타내는 발포체를 "4"로 하며, 이는 중 정도 내지 강한 접착력을 나타낸다. 100% 응집 파단률을 나타내는 발포체를 "5"로 하며, 이는 강한 접착력을 나타낸다. 발포체의 접착성을 표 2에 나타낸다.
비교 실시예 1
파트 A
점도가 25℃에서 55Pa·s인 디메틸비닐실록시-정지된 폴리메틸실록산 72중량% 및 트리메틸실록시와 디메틸비닐실록시로 이루어진 트리오가노실록시 단위와 SiO2 단위(여기서, 트리오가노실록시 단위의 몰 비는 SiO2 단위의 몰당 0.7몰이다)를 함유하는 수지성 벤젠-가용성 공중합체(여기서, 공중합체는 규소-결합된 비닐 라디칼 1.8중량%를 함유한다) 28중량%로 필수적으로 이루어진 혼합물 75.8중량부.
수소화된 피마자 오일 1중량부.
카본 블랙 0.5중량부.
수화 알루미나 14.8중량부.
벤질 알콜 7.2중량부.
백금 0.65중량%를 제공하는, 디메틸비닐실록시 말단차단된 폴리디메틸실록산으로 희석된 디비닐테트라메틸디실록산의 염화백금산 착체 0.53중량부.
파트B
점도가 25℃에서 55Pa·s인 디메틸비닐실록시-종결된 폴리디메틸실록산 72중량% 및 트리메틸실록시와 디메틸비닐실록시로 이루어진 트리오가노실록시 단위와 SiO2 단위(여기서, 트리오가노실록시 단위의 몰 비는 SiO2 단위의 몰당 0.7몰이다)를 함유하는 수지성 벤젠-가용성 공중합체(여기서, 공중합체는 규소-결합된 비닐 라디칼 1.8중량%를 함유한다) 28중량%로 필수적으로 이루어진 혼합물 55.5중량부.
수소화된 피마자 오일 2중량부.
통상적인 입자 크기가 5㎛ 미만인 석영 25.8중량부.
필수적으로 대략 0.75:1의 몰 비의 (CH3)3SiO1/2 단위와 SiO2 단위로 이루어지고 FTIR(ASTM E-168)에 의해 측정시 고체를 기준으로 하이드록실 약 2.65중량%를 함유하는 실록산 수지 공중합체의 70중량%의 크실렌 용액 58.8중량%와 점도가 0.13Pa·s이고 규소-결합된 수소 원자의 함량이 1.6중량%인 트리메틸실록시 말단차단된 폴리메틸하이드로겐실록산 41.2중량%를 배합시킨 다음 가열하여 실질적으로 모든 용매를 제거함으로써 수득한 생성물 12.3중량부[이 생성물의 점도는 약 1400mm2/s이고, SiH의 함량은 약 0.8중량%이며, 하이드록실 함량은 약 1.7중량%이다].
분자당 평균 5개의 메틸하이드로겐실록산 단위와 3개의 디메틸실록산 단위를 가지며 규소-결합된 수소 원자의 함량이 0.8중량%인 트리메틸실록시-정지된 폴리디오가노실록산 4.6중량부.
비교 실시예 2
파트 A
비교 실시예 1의 파트 A 50중량부.
백금 0.65중량%를 제공하는, 디메틸비닐실록시 말단차단된 폴리디메틸실록산으로 희석시킨 디비닐테트라메틸디실록산의 염화백금산 착체 1.5중량부.
비닐 라디칼 10.5중량%와 하이드록실 그룹 8중량%를 함유하는 하이드록실-정지된 디메틸실록산/메틸비닐실록산 공중합체 0.8중량부.
γ-글리시드록시프로필트리메톡시실란 1.2중량부.
알루미늄 아세틸아세토네이트 0.05중량부.
파트 B
비교 실시예 1의 파트 B 50중량부.
비교 실시예 3
파트 A
비교 실시예 1의 파트 A 50중량부.
백금 0.65중량%를 제공하는, 디메틸비닐실록시 말단차단된 폴리디메틸실록산으로 희석시킨 디비닐테트라메틸디실록산의 염화백금산 착체 1중량부.
γ-글리시드옥시프로필트리메톡시실란 1.26중량부.
비닐 라디칼 10.5중량%와 하이드록실 그룹 8중량%를 함유하는 하이드록실-종결된 디메틸실록산/메틸비닐실록산 공중합체 0.51중량부.
테트라부틸티타네이트 0.11중량부.
알루미늄 아세틸아세토네이트 0.05중량부.
실시예 1
파트 A
비교 실시예 1의 파트 A 50중량부.
비닐 라디칼 10.5중량%와 하이드록실 그룹 8중량%를 함유하는 하이드록실-정지된 디메틸실록산/메틸비닐실록산 공중합체 0.13중량부.
테트라부틸티타네이트 0.5중량부.
알루미늄 아세틸아세토네이트 0.1중량부.
파트 B
비교 실시예 1의 파트 B 50중량부.
γ-글리시드록시프로필트리메톡시실란 1.25중량부.
테트라에틸오르토실리케이트 0.5중량부.
실시예 2
파트 A
비교 실시예 1의 파트 A 50중량부.
비닐 라디칼 10.5중량%와 하이드록실 그룹 8중량%를 함유하는 하이드록실-정지된 디메틸실록산/메틸비닐실록산 공중합체 0.5중량부.
테트라부틸티타네이트 0.1중량부.
알루미늄 아세틸아세토네이트 0.05중량부.
파트 B
비교 실시예 1의 파트 B 50중량부.
γ-글리시드록시프로필트리메톡시실란 1.25중량부.
테트라에틸오르토실리케이트 0.5중량부.
실시예 3
파트 A
비교 실시예 1의 파트 A 50중량부.
비닐 라디칼 10.5중량%와 하이드록실 그룹 8중량%를 함유하는 하이드록실-정지된 디메틸실록산/메틸비닐실록산 공중합체 0.5중량부.
테트라부틸티타네이트 0.5중량부.
알루미늄 아세틸아세토네이트 0.1중량부.
파트 B
비교 실시예 1의 파트 B 50중량부.
γ-글리시드록시프로필트리메톡시실란 1.5중량부.
테트라에틸오르토실리케이트 1.5중량부.
실시예 4
파트 A
비교 실시예 1의 파트 A 50중량부.
비닐 라디칼 10.5중량%와 하이드록실 그룹 8중량%를 함유하는 하이드록실-정지된 디메틸실록산/메틸비닐실록산 공중합체 0.25중량부.
테트라부틸티타네이트 0.5중량부.
알루미늄 아세틸아세토네이트 0.1중량부.
파트 B
비교 실시예 1의 파트 B 50중량부.
γ-글리시드록시프로필트리메톡시실란 1.5중량부.
테트라에틸오르토실리케이트 1.5중량부.
실시예 5
파트 A
비교 실시예 1의 파트 A 50중량부.
비닐 라디칼 10.5중량%와 하이드록실 그룹 8중량%를 함유하는 하이드록실-정지된 디메틸실록산/메틸비닐실록산 공중합체 0.13중량부.
테트라부틸티타네이트 0.5중량부.
알루미늄 아세틸아세토네이트 0.1중량부.
파트 B
비교 실시예 1의 파트 B 50중량부.
γ-글리시드록시프로필트리메톡시실란 1.5중량부.
테트라에틸오르토실리케이트 1.5중량부.
실시예 6
파트 A
비교 실시예 1의 파트 A 50중량부.
비닐 라디칼 10.5중량%와 하이드록실 그룹 8중량%를 함유하는 하이드록실-정지된 디메틸실록산/메틸비닐실록산 공중합체 0.13중량부.
테트라부틸티타네이트 0.1중량부.
알루미늄 아세틸아세토네이트 0.05중량부.
파트 B
비교 실시예 1의 파트 B 50중량부.
γ-글리시드록시프로필트리메톡시실란 0.6중량부.
테트라에틸오르토실리케이트 0.5중량부.
실시예 7
파트 A
비교 실시예 1의 파트 A 50중량부.
비닐 라디칼 10.5중량%와 하이드록실 그룹 8중량%를 함유하는 하이드록실-정지된 디메틸실록산/메틸비닐실록산 공중합체 0.15중량부.
테트라부틸티타네이트 0.1중량부.
알루미늄 아세틸아세토네이트 0.1중량부.
파트 B
비교 실시예 1의 파트 B 50중량부.
γ-글리시드록시프로필트리메톡시실란 0.25중량부.
테트라에틸오르토실리케이트 1중량부.
실시예 8
파트 A
비교 실시예 1의 파트 A 50중량부.
비닐 라디칼 10.5중량%와 하이드록실 그룹 8중량%를 함유하는 하이드록실-정지된 디메틸실록산/메틸비닐실록산 공중합체 0.32중량부.
테트라부틸티타네이트 0.3중량부.
알루미늄 아세틸아세토네이트 0.1중량부.
파트 B
비교 실시예 1의 파트 B 50중량부.
γ-글리시드록시프로필트리메톡시실란 1.05중량부.
테트라에틸오르토실리케이트 1중량부.
실시예 9
파트 A
비교 실시예 1의 파트 A 50중량부.
비닐 라디칼 10.5중량%와 하이드록실 그룹 8중량%를 함유하는 하이드록실-정지된 디메틸실록산/메틸비닐실록산 공중합체 0.13중량부.
테트라부틸티타네이트 0.25중량부.
알루미늄 아세틸아세토네이트 0.1중량부.
파트 B
비교 실시예 1의 파트 B 50중량부.
γ-글리시드록시프로필트리메톡시실란 1.25중량부.
테트라에틸오르토실리케이트 1중량부.
실시예 10
파트 A
비교 실시예 1의 파트 A 50중량부.
비닐 라디칼 10.5중량%와 하이드록실 그룹 8중량%를 함유하는 하이드록실-정지된 디메틸실록산/메틸비닐실록산 공중합체 0.5중량부.
테트라부틸티타네이트 0.5중량부.
알루미늄 아세틸아세토네이트 0.1중량부.
파트 B
비교 실시예 1의 파트 B 50중량부.
γ-글리시드록시프로필트리메톡시실란 1.5중량부.
테트라에틸오르토실리케이트 1.5중량부.
[표 1]
[표 2]
본 발명에 의해 경화시, 플라스틱을 포함하는 각종 기판에 대한 접착성이 향상된 실리콘 발포체를 생성하는 경화 가능한 발포성 오가노실록산 조성물이 제공된다.
Claims (2)
- 분자당 평균 2개 이상의 알케닐 라디칼을 함유하며 25℃에서의 점도 범위가 0.03Pa·s 내지 500Pa·s 범위인 폴리오가노실록산(A) 100중량부,분자당 평균 2개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 오가노하이드로겐실록산(B) 1 내지 40중량%발포제(C)[성분(C)의 함량은, 성분(A)와 성분(B)의 총 합 100중량부를 기준으로 하여, 0.1 내지 20중량%이다],촉매적 유효량의 백금족 금속 촉매(D)[성분(D)의 함량은, 성분(A)와 성분 (B)의 총 중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 500ppm의 백금 금속을 제공하는 양이다]및에폭시-관능성 화합물(i) 0.01 내지 10중량%,동일한 분자내에 하나 이상의 하이드록시 그룹과 하나 이상의 알케닐 그룹을 포함하는 하이드록실-관능성 화합물(ii) 0.01 내지 5중량%,테트라알킬오르토실리케이트(iii) 0.01 내지 5중량%,오가노티타네이트(iv) 0.01 내지 1중량% 및알루미늄 화합물 및 지르코늄 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합 물(v) 0.0005 내지 1중량%를 포함하는 접착 촉진제(E)를 포함하며,성분(A)의 분자당 규소-결합된 알케닐 그룹의 평균 수와 성분(B)의 분자당 규소-결합된 수소 원자의 평균 수의 합이 4 이상이고, 경화시, 기판에 대한 접착성이 향상된 실리콘 발포체를 형성하는, 경화 가능한 발포성 오가노실록산 조성물.
- 제1항에 있어서, 성분(B)의 규소-결합된 수소 원자 대 성분(A)의 규소-결합된 알케닐 그룹의 몰 비가 3.5:1 내지 7.5:1인, 경화 가능한 발포성 오가노실록산조성물.
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