WO2023167021A1 - シロキサン変性ポリウレタン組成物 - Google Patents

シロキサン変性ポリウレタン組成物 Download PDF

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WO2023167021A1
WO2023167021A1 PCT/JP2023/005772 JP2023005772W WO2023167021A1 WO 2023167021 A1 WO2023167021 A1 WO 2023167021A1 JP 2023005772 W JP2023005772 W JP 2023005772W WO 2023167021 A1 WO2023167021 A1 WO 2023167021A1
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siloxane
represented
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PCT/JP2023/005772
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晃司 作田
裕司 安藤
典行 廻谷
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信越化学工業株式会社
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/38Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/61Polysiloxanes

Definitions

  • the present invention relates to a siloxane-modified polyurethane composition, and more specifically, to a siloxane-modified polyurethane composition having a novel structure and a cured product thereof.
  • Polyurethane resins are excellent in tensile strength, flex resistance, abrasion resistance, and oil resistance, and can be made thermoplastic or thermosetting depending on the composition, so that they can be processed into various shapes.
  • Polyols, isocyanates, chain extenders and the like are used as raw materials for polyurethane resins.
  • it has been proposed to copolymerize a hydroxy group-containing siloxane as a polyol Patent Documents 1 to 8).
  • hydroxyl group-containing polysiloxanes described in these patent documents are industrially produced by a hydrosilylation reaction between hydrogen polysiloxane and a hydroxyl group-containing olefin compound such as allyl glycol or polyoxyalkylene monoallyl ether.
  • a hydroxyl group-containing olefin compound such as allyl glycol or polyoxyalkylene monoallyl ether.
  • allyl glycol for example, has low compatibility with hydrogenpolysiloxane, so when the reaction is carried out without a solvent, it is necessary to use a large excess of allyl glycol relative to the hydrosilyl groups.
  • alcohol solvents such as ethanol and 2-propanol are used in the hydrosilylation reaction. Reaction by-products are likely to be generated. This by-product causes a decrease in the strength of the siloxane-modified polyurethane resin.
  • Patent Document 9 proposes a polysiloxane having a phenolic hydroxyl group and a hydroxyalkylenephenyl group. do not have. Moreover, it is difficult to industrially produce polysiloxanes having hydroxyalkylenephenyl groups.
  • polyurethane resins have the problem of low heat resistance
  • siloxane-modified polyurethane resins have the problem of reduced strength, as described above.
  • a siloxane-modified polyurethane resin having excellent heat resistance and strength is desired.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a siloxane-modified polyurethane composition that is easy to synthesize, has high resin physical properties such as tensile strength, and gives a cured product with excellent heat resistance. aim.
  • the present inventors found that the above problems can be solved by blending a siloxane compound with a specific structure into a polyurethane composition, and have completed the present invention.
  • each R 1 is independently a group selected from a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms and a group represented by the following formula (2), provided that all R 1 At least one of the groups is a group represented by the following formula (2).
  • k, p, q, and r are respectively numbers with k>0, numbers with p ⁇ 0, numbers with q ⁇ 0, and numbers with r ⁇ 0, where k+p+q ⁇ 2. Also, the bonding order of each siloxane unit shown in parentheses is arbitrary.
  • R 2 is each independently a hydrogen atom or a group selected from a monovalent hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms
  • R 3 is a hydrogen atom or a methyl group
  • s is an integer of 0 to 4
  • t is an integer of 2 to 4
  • u is a number of 1 to 3.
  • a broken line represents a bond.
  • the broken line represents a bond.) 3.
  • k is a number from 2 to 5
  • p is a number from 2 to 100
  • q is a number from 0 to 3
  • r is 0.
  • the siloxane-modified polyurethane composition according to 1 or 2, wherein 2 to 5 of all R 1 groups are groups represented by formula (2); 4.
  • the component (A) is an addition reaction product of an organohydrogenpolysiloxane represented by the following general formula (6) and a compound containing a hydroxyl group and an aliphatic unsaturated group represented by the following general formula (7).
  • the siloxane-modified polyurethane composition according to any one of 1 to 3, which is ( R43SiO1 /2 ) k ( R42SiO2 / 2 ) p ( R4SiO3 /2 ) q (SiO4 /2 ) r (6)
  • each R 4 is independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, provided that at least one of all R 4 groups is a hydrogen atom.
  • siloxane-modified polyurethane composition according to 4 wherein the compound containing a hydroxyl group and an aliphatic unsaturated group represented by the formula (7) is any one of the compounds represented by the following formulas (8) to (10); (Wherein, t and u are the same as above.) 6.
  • k is a number from 2 to 5
  • p is a number from 2 to 100
  • q is a number from 0 to 3
  • r is 0, and all R
  • a thermoset of the siloxane-modified polyurethane composition according to 10, which has thermoplasticity, is provided.
  • the siloxane-modified polyurethane composition of the present invention is easy to synthesize, has higher resin physical properties such as tensile strength than conventional ones, and can give cured products with excellent heat resistance.
  • the siloxane-modified polyurethane composition of the present invention contains the following components (A) to (C).
  • Component (A) is a hydroxyl group-containing organosilicon compound represented by the following formula (1).
  • each R 1 is independently a group selected from a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms and a group represented by the following formula (2).
  • at least one of all R 1 groups is an organic group represented by the following formula (2), and preferably 2 to 5 of all R 1 groups are organic groups represented by the following formula (2). is the base.
  • the monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms for R 1 may be linear, branched or cyclic, and has 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 carbon atom.
  • -3 alkyl groups; cycloalkyl groups having 5 to 10 carbon atoms, preferably 5 to 8 carbon atoms; aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, preferably 6 to 8 carbon atoms, aralkyl groups having 7 to 10 carbon atoms, etc. is mentioned.
  • R 1 Specific examples of monovalent hydrocarbon groups for R 1 include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, Alkyl groups such as n-octyl, n-nonyl and n-decyl groups; cycloalkyl groups such as cyclopentyl and cyclohexyl groups; aryl groups such as phenyl and tolyl groups; and aralkyl groups such as benzyl and phenethyl groups. .
  • R 1 is preferably a methyl group, an ethyl group, or a phenyl group.
  • each R 2 is independently a hydrogen atom or a group selected from a monovalent hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms.
  • the monovalent hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms for R 2 may be either linear or branched . Examples thereof include those similar to chain or branched groups, and among them, preferred are methyl group, isopropyl group and t-butyl group.
  • the alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms for R 2 preferably has 1 to 3 carbon atoms, and specific examples thereof include methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy and n-pentoxy groups. can be mentioned. Among them, methoxy group and ethoxy group are preferred.
  • R3 is a hydrogen atom or a methyl group.
  • s is an integer of 0-4, preferably an integer of 0-2.
  • t is an integer from 2 to 4, preferably 2 or 3;
  • u is a number from 1 to 3, but the repeating unit in parentheses with u may be a chemically single repeating unit or a combination of different repeating units, the average value of which is , which is a number from 1 to 3.
  • the hydroxyl group is phenolic and, for example, the reactivity to the isocyanate group becomes low, so u is 1 or more. Even if it is a combination of different repeating units, when u is 0, it is not included.
  • the repeating unit in parentheses with u is chemically a single repeating unit.
  • Examples of the group represented by formula (2) include, but are not limited to, those represented by the following formula.
  • groups represented by formulas (3) to (5) include, but are not limited to, groups represented by the following formulas. Among these, groups represented by formulas (3a), (4a) to (4e) and (5a) are preferred.
  • k, p, q, and r are numbers with k>0, numbers with p ⁇ 0, numbers with q ⁇ 0, and numbers with r ⁇ 0. However, the number is k+p+q ⁇ 2.
  • k is preferably a number from 2 to 5, more preferably a number from 2 to 4.
  • p is preferably a number from 2 to 100, more preferably a number from 5 to 80.
  • q is preferably a number from 0 to 3, more preferably a number from 0 to 2, still more preferably 1 or 2.
  • r is preferably a number from 0 to 3, more preferably 0 or 1, still more preferably 0; k+p+q is preferably a number k+p+q ⁇ 5, more preferably a number k+p+q ⁇ 8.
  • the order of bonding of each siloxane unit shown in parentheses is not particularly limited, and may be randomly bonded or may form a block structure.
  • k is a number from 2 to 5
  • p is a number from 2 to 100
  • q is a number from 0 to 3 in the above formula (1).
  • r is 0, and 2 to 5 of all R 1 groups are preferably groups represented by the above formula (2)
  • k is a number of 2 to 4
  • p is a number from 5 to 80
  • q is a number from 0 to 2
  • r is 0, and 2 or 3 of all R 4 groups are represented by the formula (2) is more preferred.
  • the group represented by the formula (2) may be present at either one of the molecular chain ends (one end or both ends) or in the middle of the molecular chain, or may be present at both of them. However, it is preferably present at least at the ends of the molecular chain (one end or both ends), more preferably at both ends of the molecular chain.
  • hydroxyl group-containing organosilicon compound used in the present invention those represented by the following formulas are particularly preferable.
  • n is a number of n ⁇ 0, and k, p and q are the same as above.
  • the weight average molecular weight of the hydroxyl group-containing organosilicon compound used in the present invention is preferably 400 to 15,000, more preferably 600 to 10,000, even more preferably 600 to 8,000, and particularly preferably is between 600 and 5,000.
  • this weight average molecular weight is a polystyrene conversion value by gel permeation chromatography (GPC) measured based on the following conditions. ⁇ Measurement condition ⁇ Developing solvent: tetrahydrofuran (THF) Flow rate: 0.6mL/min Detector: Differential Refractive Index Detector (RI) Column: TSK Guard column SuperH-H TSKgel Super HM-N (6.0mm I.D.
  • TSKgel SuperH2500 (6.0mm I.D. x 15cm x 1) (both manufactured by Tosoh Corporation) Column temperature: 40°C Sample injection volume: 50 ⁇ L (THF solution with a concentration of 0.3% by mass)
  • the kinematic viscosity of the hydroxyl group-containing organosilicon compound used in the present invention is preferably 40 to 10,000 mm 2 /s, more preferably 50 to 5,000 mm 2 /s.
  • the method for measuring the kinematic viscosity is as described later.
  • the hydroxyl-containing organosilicon compound used in the present invention includes, for example, an organohydrogenpolysiloxane represented by the following general formula (6), and a hydroxyl group and an aliphatic unsaturated group (Allyl group or methallyl group) can be obtained by hydrosilylation.
  • organohydrogenpolysiloxane one represented by the following formula (6) is used. ( R43SiO1 / 2 ) k ( R42SiO2 / 2 ) p ( R4SiO3 /2 ) q (SiO4 /2 ) r (6)
  • each R 4 is independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. However, at least one of all R 4 groups is a hydrogen atom, and 2 to 5 of all R 4 groups are preferably hydrogen atoms.
  • Examples of the monovalent hydrocarbon group for R 4 include the same groups as those exemplified for R 1 , and among them, methyl group, ethyl group and phenyl group are preferred.
  • k, p, q and r are the same as above.
  • the order of bonding of each siloxane unit shown in parentheses is not particularly limited, and may be randomly bonded or may form a block structure.
  • k is a number from 2 to 5
  • p is a number from 2 to 100
  • q is a number from 0 to 3
  • r is , 0, and 2 to 5 of all R 4 groups are preferably hydrogen atoms
  • k is a number from 2 to 4
  • p is a number from 5 to 80
  • q is , 0 to 2
  • r is 0, and 2 or 3 of all R 4 groups are hydrogen atoms.
  • hydrogen atoms may be present at either one of the molecular chain ends (one end or both ends), in the middle of the molecular chain, or at both of them, but at least the molecular chain ends ( preferably present at one end or both ends), and more preferably present at both ends of the molecular chain.
  • organohydrogenpolysiloxane represented by the formula (6) include, for example, 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, dimethylhydrogensiloxy group-blocked dimethylpolysiloxane at both ends of the molecular chain, molecule dimethylhydrogensiloxy group-blocked methylhydrogenpolysiloxane at both chain ends, dimethylhydrogensiloxy group-blocked methylhydrogensiloxane-dimethylsiloxane copolymer at both molecular chain ends, methylhydrogensiloxane blocked at both molecular chain ends with dimethylhydrogensiloxy group -Diphenylsiloxane copolymer, methylhydrogensiloxane-dimethylsiloxane-diphenylsiloxane copolymer having dimethylhydrogensiloxy group-blocked at both ends of the molecular chain, ( CH3 ) 3SiO1 / 2 units and (
  • dimethylpolysiloxane having both molecular chain ends blocked with dimethylhydrogensiloxy groups and a copolymer consisting of (CH 3 ) 2 HSiO 1/2 units, (CH 3 ) 2 SiO units and CH 3 SiO 3/2 units are preferable.
  • Examples of the group represented by formula (7) include, but are not limited to, those represented by the following formula. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
  • groups represented by formulas (8) to (10) include, but are not limited to, groups represented by the following formulas. Among these, those represented by formulas (8a), (9a) to (9e), and (10a) are preferred.
  • a compound having a hydroxyl group and an aliphatic unsaturated group represented by formula (7) can be obtained, for example, by the following method.
  • a phenolic compound having an allyl group in the molecule such as ortho-allylphenol and eugenol (2-methoxy-4-allylphenol), which are readily available as commercial products
  • a known method is used to convert the phenolic hydroxyl group to , a predetermined amount of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, tetrahydrofuran, or the like, or a mixture thereof.
  • a phenol compound such as phenol, 2,6-dimethylphenol, 2,4-di-t-butylphenol, 2,6-di-t-butylphenol
  • these phenol compounds are reacted with allyl halide compounds such as allyl bromide, allyl chloride and methallyl chloride under basic conditions to obtain allyl (or methallyl) phenyl ethers.
  • a thermal rearrangement reaction of the allyl group is performed to obtain an allylated (or metallylated) phenol, to which a predetermined amount of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, tetrahydrofuran, or the like is added in the same manner as described above, or It can be obtained by subjecting a mixture of these to an addition reaction. Since the thermal rearrangement reaction of allyl groups occurs at the ortho or para position, 2,6-dimethylphenol, 2,4-di-t-butylphenol, 2,6-di-t It is more preferable to use a compound in which only one of the ortho and para positions is vacant, such as -butylphenol.
  • the amount of the compound having a hydroxyl group and an aliphatic unsaturated group to be reacted is the moles of hydrosilyl groups possessed by the organohydrogenpolysiloxane.
  • An amount ratio in which the number of moles of the aliphatic unsaturated group (allyl group or methallyl group) possessed by the compound having a hydroxyl group and an aliphatic unsaturated group is excessive relative to the number is preferable.
  • the molar ratio of the aliphatic unsaturated group to 1 mol of the hydrosilyl group is preferably 1 to 5 mol, more preferably 1 to 2 mol, still more preferably 1 to 1.5 mol. If the amount is less than 1 mol, dehydrogenation may easily occur due to insufficient aliphatic unsaturated groups. On the other hand, if it exceeds 5 mol, a large amount of unreacted compounds of the compound having a hydroxyl group and an aliphatic unsaturated group remain in the reaction system, which may be uneconomical.
  • the hydrosilylation reaction between the organohydrogenpolysiloxane of formula (6) and the compound having a hydroxyl group and an aliphatic unsaturated group of formula (7) is preferably carried out in the presence of a catalyst.
  • a catalyst is not particularly limited, and conventionally known addition reaction catalysts can be used.
  • the catalyst include, for example, platinum (including platinum black), platinum group metals such as palladium, rhodium, and ruthenium, and metal catalysts containing these platinum group metals, gold, nickel, cobalt, and the like. .
  • platinum group metal catalysts containing platinum, palladium or rhodium are particularly preferred.
  • catalysts containing platinum, palladium or rhodium include PtCl 4 , H 2 PtCl 6 .6H 2 O, Pt-ether complexes, Pt-olefin complexes, PdCl 2 (PPh 3 ) 2 , PdCl 2 (PhCN ) 2 , RhCl 2 (PPh 3 ) 3 (wherein Ph is a phenyl group), platinum chloride, chloroplatinic acid, or a complex of chloroplatinic acid salt and vinyl group-containing siloxane.
  • PtCl 4 H 2 PtCl 6 .6H 2 O
  • Pt-ether complexes Pt-olefin complexes
  • PdCl 2 (PPh 3 ) 2 PdCl 2 (PhCN ) 2
  • RhCl 2 (PPh 3 ) 3 wherein Ph is a phenyl group
  • platinum chloride chloroplatinic acid
  • vinyl group-containing siloxane platinum chloride
  • metal catalysts containing platinum are more preferred, and Karstedt's catalysts (1,1,3,3-tetramethyl-1,3-divinyldisiloxane and neutralized sodium bicarbonate of chloroplatinic acid) are particularly preferred. complex). These catalysts can be diluted with a solvent such as alcohols, aromatics, hydrocarbons, ketones, etc., if necessary.
  • the amount of the catalyst is not particularly limited as long as it is a catalytic amount.
  • the amount of catalyst is an amount sufficient to allow the addition reaction to proceed.
  • the amount of the metal catalyst in terms of the main metal atom is preferably 0.02 parts by mass with respect to 100 parts by mass of hydrogenpolysiloxane. Below, it is more preferably 0.00001 to 0.02 parts by mass, still more preferably 0.0001 to 0.01 parts by mass, and particularly preferably 0.0003 to 0.005 parts by mass.
  • the catalyst may be added in its entirety from the beginning of the reaction, or may be added in several portions during the reaction. Even with a low amount of catalyst, the reaction can proceed sufficiently. However, if the amount of the catalyst is too small, the reaction rate may become too slow, so the above lower limit or more is preferable. Moreover, even if the amount of the catalyst is too large, the reaction rate does not significantly improve, which may be uneconomical.
  • the amount of the metal catalyst contained in the obtained hydroxy group-containing siloxane is preferably 0.02 parts by mass or less, more preferably 0.02 parts by mass or less in terms of the main metal atom, based on 100 parts by mass of the siloxane. can be 0.01 parts by mass or less, more preferably 0.005 parts by mass or less.
  • the residual metal catalyst may be removed by adsorption using activated carbon or the like.
  • the hydrosilylation reaction between an organohydrogenpolysiloxane and a compound having a hydroxyl group and an aliphatic unsaturated group in the present invention is carried out without using a solvent, unlike known methods for synthesizing a hydroxyalkyl group-containing polysiloxane. It is also one of the characteristics that the solvent can be used.
  • solvents include toluene, xylene, benzene, hexane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride, tetrahydrofuran (THF), diethyl ether, acetone, methyl ethyl ketone, dimethylformamide (DMF), and acetonitrile. etc. can be mentioned. When a solvent is used, it may or may not be distilled off after completion of the addition reaction.
  • the reaction temperature of hydrosilylation is preferably 20 to 200°C, more preferably 40 to 180°C, still more preferably 60 to 150°C.
  • the reaction time is preferably 20 hours or less, more preferably 12 hours or less, still more preferably 8 hours or less.
  • Component (B) is an isocyanate compound having two or more isocyanate groups in one molecule.
  • Component (B) is not particularly limited as long as it has two or more isocyanate groups in one molecule, and examples thereof include those represented by the following formula (11).
  • OCN-Q-NCO (11) (In the above formula, Q is a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.)
  • the bivalent hydrocarbon group for Q is, for example, preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 15 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms; A cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 6 carbon atoms; an alkylene group having an alicyclic structure, preferably 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 13 carbon atoms; preferably 6 to 6 carbon atoms 15, more preferably arylene groups having 6 to 10 carbon atoms; aralkylene groups having preferably 7 to 15 carbon atoms, preferably 7 to 13 carbon atoms; Among these, Q is preferably a linear or branched alkylene group, an alkylene group having an alicyclic structure, or an aralkylene group, more preferably a linear or branched alkylene group, or an alkylene group having an alicyclic structure. .
  • alkylene groups include methylene, ethylene, trimethylene, propylene, tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene, heptamethylene, octamethylene, nonamethylene, decamethylene, dodecamethylene and tetradecamethylene groups.
  • cycloalkylene groups include cyclopentylene and cyclohexylene groups.
  • alkylene group having an alicyclic structure an alkylene group having a saturated alicyclic structure is preferable, and specific examples thereof include methylenecyclohexylene, methylenebiscyclohexylene groups, and the like.
  • arylene groups include phenylene and naphthylene groups.
  • aralkylene groups include methylenephenylene and methylenebisphenylene groups.
  • some of the hydrogen atoms in these groups may be substituted with other substituents, and other substituents include alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms such as methyl and ethyl; alkoxy groups having 1 to 3 carbon atoms such as methoxy group and ethoxy group; halogen atoms such as chlorine and bromine; and carboxy group.
  • isocyanate compound represented by the formula (11) examples include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4′- diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'-biphenylene diisocyanate, 3,3'-dimethoxy-4,4'-biphenylene diisocyanate, 3 ,3′-dichloro-4,4′-biphenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 1,5-tetrahydronaphthalene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, trimethyl
  • component (B) polymeric MDI, a reaction product of the diisocyanate compound and trimethylolpropane, and an isocyanate compound such as a trimer of the isocyanate compound can also be used.
  • component may be used individually by 1 type, or may be used in mixture of 2 or more types.
  • Component (C) is an organic compound having two or more functional groups capable of reacting with an isocyanate group in one molecule.
  • Functional groups capable of reacting with isocyanate groups include, for example, hydroxyl groups, amino groups, carboxy groups, mercapto groups, and the like.
  • Component (C) is not particularly limited as long as it has two or more such functional groups in one molecule, but one having a hydroxyl group or an amino group is preferred.
  • component (C) include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,2-butanediol, 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,4-pentanediol, 1,3-pentanediol, 1,2-pentanediol, 2,5-pentanediol, 2,4-pentanediol, 2 ,3-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,5-hexanediol, 1,4-hexanediol, 1,3-hexanediol, 1,2-hexanediol, 2,6-hexanediol, 2, 5-hexanediol, 2,4-hexanediol, 2,
  • trifunctional alcohols such as glycerin and trimethylolpropane
  • tetrafunctional alcohols such as pentaerythritol and ⁇ -methylglycoside
  • hexafunctional alcohols such as sorbitol and sucrose
  • monoethanolamine and diethanolamine such as glycerin and trimethylolpropane
  • triethanolamine ethylenediamine, diaminotoluene, diphenylmethanediamine, 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-methylenebis(2,6-diethylaniline), 4,4 '-methylenebis(2-ethyl-6-methylaniline), diethylmethylbenzenediamine, 4,6-diethyl-2-methyl-1,3-phenylenediamine, 2-methyl-4,6-bis(methylthio)-1 ,3-benzenediamine, 4-methyl-2,6-bis(methylthio)-1,3-benzenediamine, bis(4-amino-2,3-dichlorophenyl)methane (TCDAM), trimethylenebis(4-amino benzoate), and diamines such as isophoronediamine.
  • TDAM bis(4-amino-2,3-dichlorophenyl)methane
  • TDAM trimethylenebis(
  • polyols (diols) and diamines are preferred, and 1,4-butanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol (1,4-dihydroxymethylcyclohexane) and isophoronediamine are particularly preferred.
  • composition of the present invention may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Other components include polyols, catalysts, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, solvents and the like.
  • polyols examples include polyether polyols, polyester polyols, and polycarbonate polyols other than the component (C).
  • polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol-polytetramethylene glycol, polytetramethylene ether glycol, polytetramethylene glycol, polyhexamethylene glycol, etc. obtained by polymerizing or copolymerizing alkylene oxides and cyclic ethers. are mentioned.
  • catalysts include triethylamine, N,N-dimethylcyclohexylamine, N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine, N,N,N',N'-tetramethylhexamethylenediamine, N,N, N',N'',N'-pentamethyldiethylenetriamine, N,N,N',N'',N'-pentamethyldipropylenetriamine, triethylenediamine, N-methyl-N'-(2-dimethylaminoethyl)piperazine , N-ethylmorpholine, 1,2-dimethylimidazole, dimethylethanolamine, dimethylaminoethoxyethanol, N,N,N'-trimethylaminoethylethanolamine, N-methyl-N'-(2-hydroxyethyl)piperazine , amine compounds such as bis(2-dimethylaminoethyl) ether; tetraisopropoxy
  • antioxidants examples include hindered phenol-based antioxidants, amine-based antioxidants, phosphorus-based antioxidants, sulfur-based antioxidants, and the like.
  • ultraviolet absorbers examples include benzotriazole-based ultraviolet absorbers, triazine-based ultraviolet absorbers, benzophenone-based ultraviolet absorbers, and benzoate-based ultraviolet absorbers.
  • Examples of light stabilizers include hindered amine light stabilizers.
  • solvents examples include toluene, xylene, benzene, hexane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride, tetrahydrofuran (THF), diethyl ether, acetone, methylethylketone, dimethylformamide (DMF), acetonitrile, Methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N,N-dimethylacetamide ( DMAc), ethyl acetate, butyl acetate, water and the like.
  • solvents include toluene, xylene, benzene, hexane, cyclohexane, methylcycl
  • an organopolysiloxane containing amino groups at both ends of the molecular chain such as dimethylpolysiloxane having amino groups at both ends of the molecular chain can also be used.
  • the siloxane-modified polyurethane composition of the present invention can be obtained by mixing the above components according to a conventional method. Other components can be added to components (A) to (C) at any timing.
  • the method (synthesis method) for producing a resin from the siloxane-modified polyurethane composition of the present invention is not particularly limited, and methods conventionally used for producing polyurethane resins can be used. shot method and the like.
  • the (A) component and the (B) component are reacted.
  • the reaction temperature is preferably 10 to 250°C, more preferably 20 to 150°C, still more preferably 50 to 120°C.
  • the reaction time is preferably 10 minutes to 10 hours, more preferably 30 minutes to 5 hours. After that, the component (C) is further reacted.
  • the reaction temperature and reaction time are the same as above.
  • the one-shot method is a method of simultaneously reacting components (A), (B), and (C).
  • the reaction temperature is preferably 10 to 250°C, more preferably 20 to 150°C, still more preferably 50 to 120°C.
  • the reaction time is preferably 10 minutes to 10 hours, more preferably 30 minutes to 5 hours.
  • the siloxane-modified polyurethane composition of the present invention forms a thermoplastic resin or elastomer by curing (thermosetting). It can also be a thermosetting composition.
  • the compositions of the present invention are preferably those which form thermoplastic resins or elastomers upon curing.
  • a molding method for example, after cutting into pellets with a twin-screw extruder, it is molded into a molded product by various commonly used molding machines, such as an extruder, an injection molding machine, a calendar molding machine, and a press molding machine. A method of processing can be mentioned.
  • the liquid state of the composition of the present invention dissolved in an organic solvent, or the liquid state of two or three liquids in which the prepolymer and the chain extension component are separated may be polyester, nylon, polyvinyl chloride, ABS, OPP, It is also suitably used as a primer coating agent and a top coating agent for various plastics such as CPP.
  • various fibers such as elastic fibers, various fiber woven fabrics, non-woven fabrics, paper, natural leather, artificial leather, synthetic leather, paints such as wood, surface coating materials, sealants, OA rolls, shoes, ski boots, adhesives, wood It can be used as a binder, thermoplastic elastomer, thermosetting elastomer, and the like.
  • Kinematic viscosity was measured at a temperature of 25° C. using a Canon-Fenske viscometer according to the method described in JIS Z8803:2011.
  • the hydroxyl value was measured according to JIS K 0070:1992.
  • the tensile strength was measured at a speed of 100 mm/min by using a test piece obtained by punching out a No. 6 dumbbell from a 1 mm thick cured sheet according to the method described in JIS K 7312:1996.
  • Heat resistance was evaluated by measuring the tensile strength after heating at 120°C for 3 days. At that time, it was carried out without adding an antioxidant or a heat resistance improver.
  • the reduction rate can be obtained from the following formula.
  • Reduction rate (%) 100 - (tensile strength after heating / initial tensile strength x 100)
  • the modulus (storage elastic modulus) was measured using a dynamic viscoelasticity measuring device Rheogel-E4000HP (manufactured by UBM Co., Ltd.). The measurement conditions were an elongation test of a test piece of 0.8 to 1.5 mm, an initial elongation of 20 mm, a strain of 10 Hz at 5 ⁇ m, and a heating rate of 3°C/min from -50°C to 150°C.
  • the mixture was filtered through a filter plate (NA-500, manufactured by Advantech Co., Ltd.) to obtain 536.0 g of a hydroxyl group-containing organopolysiloxane represented by the following formula (19).
  • Ta the content ratio of primary hydroxyl groups and secondary hydroxyl groups was the same as the content ratio of the compound of formula (17) and the compound of formula (18). It had a colorless and transparent appearance, a kinematic viscosity of 283 mm 2 /s, and a hydroxyl value of 92.2 mgKOH/g.
  • Example 1 After purging the inside of the flask with nitrogen, 71.1 g of the hydroxyl group-containing organopolysiloxane of Synthesis Example 1 and 0.003 g of zirconium tetraacetylacetonate (Zr(acac) 4 ) were charged, to which 36.5 g of hexamethylene diisocyanate was added. Stir at 80° C. for 2 hours. After cooling to 35° C. or lower, 12.8 g of 1,4-butanediol was added and stirred for 5 minutes. Thereafter, the contents were transferred to a Teflon (registered trademark) vat and heated at 120° C.
  • Zr(acac) 4 zirconium tetraacetylacetonate
  • Example 2 After purging the inside of the flask with nitrogen, 72.7 g of the hydroxyl group-containing organopolysiloxane of Synthesis Example 2 and 0.003 g of zirconium tetraacetylacetonate (Zr(acac) 4 ) were charged, to which 35.0 g of hexamethylene diisocyanate was added, Stir at 80° C. for 2 hours. After cooling to 35° C. or lower, 12.2 g of 1,4-butanediol was added and stirred for 5 minutes. Thereafter, the contents were transferred to a Teflon (registered trademark) vat and heated at 120° C.
  • Zr(acac) 4 zirconium tetraacetylacetonate
  • Example 3 After purging the inside of the flask with nitrogen, 76.7 g of the hydroxyl group-containing organopolysiloxane of Synthesis Example 3 and 0.003 g of zirconium tetraacetylacetonate (Zr(acac) 4 ) were charged, to which 32.4 g of hexamethylene diisocyanate was added, Stir at 80° C. for 2 hours. After cooling to 35° C. or lower, 11.3 g of 1,4-butanediol was added and stirred for 5 minutes. Thereafter, the contents were transferred to a Teflon (registered trademark) vat and heated at 120° C.
  • Zr(acac) 4 zirconium tetraacetylacetonate
  • Example 4 After purging the inside of the flask with nitrogen, 75.0 g of the hydroxyl group-containing organopolysiloxane of Synthesis Example 4 and 0.003 g of zirconium tetraacetylacetonate (Zr(acac) 4 ) were charged, to which 33.9 g of hexamethylene diisocyanate was added, Stir at 80° C. for 2 hours. After cooling to 35° C. or lower, 11.9 g of 1,4-butanediol was added and stirred for 5 minutes. Thereafter, the contents were transferred to a Teflon (registered trademark) vat and heated at 120° C.
  • Zr(acac) 4 zirconium tetraacetylacetonate
  • Example 5 After purging the inside of the flask with nitrogen, 71.8 g of the hydroxyl group-containing organopolysiloxane of Synthesis Example 5 and 0.003 g of zirconium tetraacetylacetonate (Zr(acac) 4 ) were charged, to which 36.0 g of hexamethylene diisocyanate was added, Stir at 80° C. for 2 hours. After cooling to 35° C. or lower, 12.6 g of 1,4-butanediol was added and stirred for 5 minutes. Thereafter, the contents were transferred to a Teflon (registered trademark) vat and heated at 120° C.
  • Zr(acac) 4 zirconium tetraacetylacetonate
  • the blending amount is hydroxyl group-containing organopolysiloxane: hexamethylene diisocyanate:
  • the molar ratio of 1,4-butanediol was 1.0:3.06:2.0.
  • the amount of zirconium tetraacetylacetonate added was 25 ppm.
  • the cured products (siloxane-modified polyurethane resins) of the siloxane-modified polyurethane compositions of Examples 1 to 5 had a higher initial tensile strength than the cured product of the known composition of Comparative Example 1, and had a tensile strength of 120%.
  • the reduction rate after heating at °C was also low, and the heat resistance was improved.
  • Example 6 After replacing the inside of the flask with nitrogen, 102.4 g of the hydroxyl group-containing organopolysiloxane of Synthesis Example 7, 16.1 g of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 0.006 g of zirconium tetraacetylacetonate (Zr(acac) 4 ), and 30 mL of methyl ethyl ketone. was added and stirred at 80° C. for 2 hours. After cooling to 35° C. or lower, 3.8 g of 1,4-butanediol was added and stirred for 5 minutes. Thereafter, the contents were transferred to a Teflon (registered trademark) vat and heated at 120° C.
  • Teflon registered trademark
  • the molar ratio of hydroxyl group-containing organopolysiloxane:4,4′-diphenylmethane diisocyanate:1,4-butanediol was 1.0:3.06:2.0. Also, the amount of zirconium tetraacetylacetonate added was 50 ppm.
  • the cured product (siloxane-modified polyurethane resin) of the siloxane-modified polyurethane composition of Example 6 had a higher initial tensile strength than the cured product of the known composition of Comparative Example 2, and was cured at 120°C.
  • the reduction rate after heating was also low, and the heat resistance was improved.
  • the temperature dependence of the storage elastic modulus was low, and the storage elastic modulus was stable from low temperature to high temperature.
  • Example 7 After purging the inside of the flask with nitrogen, 60.4 g of the hydroxyl group-containing organopolysiloxane of Synthesis Example 9, 0.003 g of zirconium tetraacetylacetonate (Zr(acac) 4 ), and 20 mL of tetrahydrofuran were charged, and 4,4′-dicyclohexyl was added. 24.1 g of methane diisocyanate was added and stirred at 80° C. for 2 hours. After cooling to 35° C. or lower, a mixed solution of 47.4 g of amino group-containing organopolysiloxane represented by the following formula (30) and 40 mL of tetrahydrofuran was added dropwise over 35 minutes.
  • Example 8 After replacing the inside of the flask with nitrogen, 17.66 g of the hydroxyl group-containing organopolysiloxane of Synthesis Example 2, 80.5 g of the hydroxyl group-containing organopolysiloxane of Synthesis Example 7, and 0.012 g of zirconium tetraacetylacetonate (Zr(acac) 4 ) were added. To this, 17.0 g of hexamethylene diisocyanate was added and stirred at 80°C for 2 hours. After cooling to 35° C. or lower, 5.9 g of 1,4-butanediol was added and stirred for 5 minutes.
  • Zr(acac) 4 zirconium tetraacetylacetonate
  • Example 9 After purging the inside of the flask with nitrogen, 83.9 g of the hydroxyl group-containing organopolysiloxane of Synthesis Example 7, 6.5 g of polytetramethylene glycol (molecular weight: 250), 0.006 g of zirconium tetraacetylacetonate (Zr(acac) 4 ), and methyl ethyl ketone. 40 mL was prepared, 22.1 g of hexamethylene diisocyanate was added thereto, and the mixture was stirred at 80° C. for 2 hours. After cooling to 35° C. or lower, 7.7 g of 1,4-butanediol was added and stirred for 5 minutes.
  • Example 10 After purging the inside of the flask with nitrogen, 88.6 g of the hydroxyl group-containing organopolysiloxane of Synthesis Example 10 and 0.012 g of zirconium tetraacetylacetonate (Zr(acac) 4 ) were charged, and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate 24 was added. .1 g was added and stirred at 80° C. for 2 hours. After cooling to 35° C. or lower, 5.4 g of 1,4-butanediol was added and stirred for 5 minutes. Thereafter, the contents were transferred to a Teflon (registered trademark) vat and heated at 120° C.
  • Teflon registered trademark
  • Example 11 After replacing the inside of the flask with nitrogen, 95.2 g of the hydroxyl group-containing organopolysiloxane of Synthesis Example 11 and 0.012 g of zirconium tetraacetylacetonate (Zr(acac)4) were charged, and 17.8 g of isophorone diisocyanate was added thereto. C. for 2 hours. After cooling to 35° C. or lower, 7.3 g of 1,4-dihydroxymethylcyclohexane was added and stirred for 5 minutes. Thereafter, the contents were transferred to a Teflon (registered trademark) vat and heated at 120° C.
  • Zr(acac)4 zirconium tetraacetylacetonate
  • Example 12 After replacing the inside of the flask with nitrogen, 100.8 g of the hydroxyl group-containing organopolysiloxane of Synthesis Example 12, 0.012 g of zirconium tetraacetylacetonate (Zr(acac)4), and 30 mL of tetrahydrofuran were charged, and 14.0 g of isophorone diisocyanate was added thereto. and stirred at 80° C. for 2 hours. After cooling to 35° C. or lower, 6.7 g of isophoronediamine was added and stirred for 5 minutes. Thereafter, the contents were transferred to a Teflon (registered trademark) vat and heated at 120° C.
  • Zr(acac)4 zirconium tetraacetylacetonate

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Abstract

(A)式(1)で表される水酸基含有有機ケイ素化合物 (R1 3SiO1/2)k(R1 2SiO2/2)p(R1SiO3/2)q(SiO4/2)r (1) [R1は1価炭化水素基等であり、ただし全R1基中の少なくとも1個は、式(2)で表される基である。k>0、p≧0、q≧0、r≧0、k+p+q≧2の数である。] (R2は水素原子等であり、R3は水素原子又はメチル基である。sは0~4の整数、tは2~4の整数、uは1~3の数である。破線は、結合手を表す。) (B)イソシアネート基を1分子中に2個以上有するイソシアネート化合物 (C)イソシアネート基と反応し得る官能基を1分子中に2個以上有する有機化合物 を含むシロキサン変性ポリウレタン組成物を提供する。

Description

シロキサン変性ポリウレタン組成物
 本発明は、シロキサン変性ポリウレタン組成物に関し、さらに詳述すると、新規な構造を有するシロキサン変性ポリウレタン組成物及びその硬化物に関する。
 ポリウレタン樹脂は、引張強度、耐屈曲性、耐摩耗性、耐油性に優れ、かつ組成により熱可塑性あるいは熱硬化性とすることができるため、様々な形状に加工できる。
 ポリウレタン樹脂の原料としては、ポリオール、イソシアネート、鎖長延長剤等が用いられる。このポリウレタン樹脂に柔軟性や滑り性を付与するため、ポリオールとしてヒドロキシ基含有シロキサンを共重合することが提案されている(特許文献1~8)。
 これらの特許文献に記載されているヒドロキシ基含有ポリシロキサンは、ハイドロジェンポリシロキサンとアリルグリコール等の水酸基含有オレフィン化合物やポリオキシアルキレンモノアリルエーテルとのヒドロシリル化反応によって工業的に製造されている。
 しかし、例えば、アリルグリコールは、ハイドロジェンポリシロキサンとの相溶性が低いため、無溶剤で反応させる際には、ヒドロシリル基に対して大過剰のアリルグリコールを使用する必要がある。
 これを解消するために、ヒドロシリル化反応の際に、エタノールや2-プロパノールのようなアルコール溶剤を使用すると、反応性は高くなるが、溶剤中の水酸基とハイドロジェンポリシロキサンのヒドロシリル基が脱水素反応した副生成物が生成しやすくなる。この副生成物は、シロキサン変性ポリウレタン樹脂の強度を低下させる原因となってしまう。
 また、上記特許文献には、工業的に製造されていないものの、ハイドロジェンポリシロキサンとアリルアルコールが付加した構造に相当するヒドロキシ基含有ポリシロキサンも報告されている。
 さらに、特許文献9には、フェノール性水酸基、ヒドロキシアルキレンフェニル基を有するポリシロキサンも提案されているが、フェノール性水酸基は、イソシアネート基との反応性が低いことから、ウレタン樹脂合成には適していない。また、ヒドロキシアルキレンフェニル基を有するポリシロキサンは、工業的に製造するのが難しい。
 一方、ポリウレタン樹脂は、耐熱性が低いといった問題点があり、シロキサン変性ポリウレタン樹脂には、上述のように、強度が低下するといった問題点がある。
 以上のことから、耐熱性や強度に優れたシロキサン変性ポリウレタン樹脂が望まれている。
特開平10-101766号公報 特開2017-52821号公報 特開2004-250683号公報 特開2004-332126号公報 特開2011-174037号公報 特開2014-77120号公報 特開2014-193945号公報 国際公開2016/158967号公報 特表2007-508425号公報
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、合成が容易で、引張強さ等の樹脂物性値が高く、耐熱性に優れた硬化物を与えるシロキサン変性ポリウレタン組成物を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ポリウレタン組成物に、特定構造のシロキサン化合物を配合することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明をなすに至った。
 即ち、本発明は、
1. (A)下記一般式(1)で表される水酸基含有有機ケイ素化合物
(R1 3SiO1/2k(R1 2SiO2/2p(R1SiO3/2q(SiO4/2r
                            (1)
[式(1)中、R1は、互いに独立して、炭素数1~10の1価炭化水素基及び下記式(2)で表される基から選ばれる基であり、ただし、全R1基中の少なくとも1個は、下記式(2)で表される基である。k、p、q及びrは、それぞれ、k>0の数、p≧0の数、q≧0の数、r≧0の数であり、ただし、k+p+q≧2の数である。また、括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、任意である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式(2)中、R2は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1~5の1価炭化水素基及び炭素数1~5のアルコキシ基から選ばれる基であり、R3は、水素原子又はメチル基である。sは、0~4の整数であり、tは、2~4の整数であり、uは、1~3の数である。破線は、結合手を表す。)]
(B)イソシアネート基を1分子中に2個以上有するイソシアネート化合物
(C)イソシアネート基と反応し得る官能基を1分子中に2個以上有する有機化合物
を含むシロキサン変性ポリウレタン組成物、
2. 前記式(2)で表される基が、下記式(3)~(5)で表されるいずれかの基である1記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中、t及びuは、前記と同じである。破線は、結合手を表す。)
3. 前記(A)成分の式(1)において、kが、2~5の数であり、pが、2~100の数であり、qが、0~3の数であり、rが、0であり、全R1基中の2~5個が、式(2)で表される基である1又は2記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物、
4. 前記(A)成分が、下記一般式(6)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、下記一般式(7)で表される水酸基及び脂肪族不飽和基を含有する化合物との付加反応物である1~3のいずれかに記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物、
(R4 3SiO1/2k(R4 2SiO2/2p(R4SiO3/2q(SiO4/2r
                            (6)
(式(6)中、R4は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1~10の1価炭化水素基であり、ただし、全R4基中の少なくとも1個は、水素原子である。k、p、q及びrは、前記と同じである。また、括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、任意である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式(7)中、R2、R3、s、t及びuは、前記と同じである。)
5. 前記式(7)で表される水酸基及び脂肪族不飽和基を含有する化合物が、下記式(8)~(10)で表されるいずれかの化合物である4記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式中、t及びuは、前記と同じである。)
6. 前記式(6)において、kが、2~5の数であり、pが、2~100の数であり、qが、0~3の数であり、rが、0であり、かつ全R4基中の2~5個が、水素原子である4又は5記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物、
7. 前記(B)成分が、下記式(11)で表されるものである1~6のいずれかに記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物、
 OCN-Q-NCO                    (11)
(前記式中、Qは、置換又は非置換の炭素数1~20の2価炭化水素基である。)
8. 前記式(11)において、Qが、直鎖状若しくは分岐状アルキレン基又は脂環式構造を有するアルキレン基である7記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物、
9. 前記(C)成分のイソシアネート基と反応し得る官能基が、水酸基、アミノ基、カルボキシ基及びメルカプト基から選ばれる基である1~8のいずれかに記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物、
10. 1~9のいずれかに記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物の熱硬化物、
11. 熱可塑性を有するものである10記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物の熱硬化物
を提供する。
 本発明のシロキサン変性ポリウレタン組成物は、合成が容易で、従来のものよりも引張強度等の樹脂物性値が高く、耐熱性にも優れる硬化物を与えることができる。
 以下に本発明について詳述する。
 本発明のシロキサン変性ポリウレタン組成物は、下記(A)~(C)成分を含む。
(A)下記式(1)で表される水酸基含有有機ケイ素化合物
(B)イソシアネート基を1分子中に2個以上有するイソシアネート化合物
(C)イソシアネート基と反応し得る官能基を1分子中に2個以上有する有機化合物
〔(A)成分〕
 (A)成分は、下記式(1)で表される水酸基含有有機ケイ素化合物である。
(R1 3SiO1/2k(R1 2SiO2/2p(R1SiO3/2q(SiO4/2r
                            (1)
 前記式(1)において、R1は、互いに独立して、炭素数1~10の1価炭化水素基及び下記式(2)で表される基から選ばれる基である。ただし、全R1基中の少なくとも1個は、下記式(2)で示される有機基であるが、好ましくは全R1基中の2~5個が、下記式(2)で示される有機基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式(2)中、破線は、結合手を表す。)
 R1の炭素数1~10の1価炭化水素基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、炭素数1~10、好ましくは炭素数1~6、さらに好ましくは炭素数1~3のアルキル基;炭素数5~10、好ましくは炭素数5~8のシクロアルキル基;炭素数6~10、好ましくは炭素数6~8のアリール基、炭素数7~10のアラルキル基などが挙げられる。
 R1の1価炭化水素基の具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、n-ノニル、n-デシル基等のアルキル基;シクロペンチル、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル、トリル基等のアリール基;ベンジル、フェネチル基等のアラルキル基などを挙げることができる。
 これらの中でも、R1は、好ましくはメチル基、エチル基、フェニル基である。
 式(2)において、R2は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1~5の1価炭化水素基及び炭素数1~5のアルコキシ基から選ばれる基である。
 R2の炭素数1~5の1価炭化水素基としては、直鎖状、分岐状のいずれでもよく、その具体的としては、R1で例示した基のうち、炭素数1~5の直鎖状又は分岐状のものと同様のものが挙げられるが、中でも、好ましくはメチル基、イソプロピル基、t-ブチル基である。
 R2の炭素数1~5のアルコキシ基としては、炭素数1~3のものが好ましく、その具体例としては、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、n-ペントキシ基等を挙げることができる。中でも、好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。
 R3は、水素原子又はメチル基である。
 式(2)において、sは、0~4の整数であり、好ましくは0~2の整数である。
 tは、2~4の整数であり、好ましくは2又は3である。
 uは、1~3の数であるが、uが付された括弧内の繰り返し単位は、化学的に単一の繰り返し単位であっても、異なる繰り返し単位の組み合せであって、その平均値が、1~3の数であるものであってもよい。uが0のときは、水酸基がフェノール性であり、例えば、イソシアネート基に対する反応性が低くなってしまうため、uは、1以上である。異なる繰り返し単位の組み合せである場合も、uが0の場合は、含まれない。また、uが3を超えると耐熱性が低下するため、uが4以上の場合も含まれず、uは、1~3の数である。uが付された括弧内の繰り返し単位は、化学的に単一の繰り返し単位であることが特に好ましい。
 式(2)で表される基としては、例えば、下記式で表されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式中、t及びuは、前記と同じである。破線は、結合手を表す。)
 これらの中でも、下記式(3)~(5)で表されるものが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(式中、t及びuは、前記と同じである。破線は、結合手を表す。)
 前記式(3)~(5)で表される基の具体例としては、下記式で表される基が挙げられるが、これらに限定されない。これらの中でも、式(3a)、(4a)~(4e)、(5a)で表される基が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(式中、破線は、結合手を表す。)
 式(1)において、k、p、q及びrは、k>0の数、p≧0の数、q≧0の数、r≧0の数である。ただし、k+p+q≧2の数である。
 kは、好ましくは2~5の数であり、より好ましくは2~4の数である。
 pは、好ましくは2~100の数であり、より好ましくは5~80の数である。
 qは、好ましくは0~3の数であり、より好ましくは0~2の数であり、さらに好ましくは1又は2である。
 rは、好ましくは0~3の数であり、より好ましくは0又は1であり、さらに好ましくは0である。
 k+p+qは、好ましくはk+p+q≧5の数であり、より好ましくはk+p+q≧8の数である。
 なお、上記括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、特に制限されず、ランダムに結合していても、ブロック構造を形成していてもよい。
 本発明で用いられる水酸基含有有機ケイ素化合物としては、前記式(1)において、kが、2~5の数であり、pが、2~100の数であり、qが、0~3の数であり、rが、0であり、かつ全R1基中の2~5個が、前記式(2)で表される基であるものが好ましく、kが、2~4の数であり、pが、5~80の数であり、qが、0~2の数であり、rが、0であり、かつ全R4基中の2又は3個が、前記式(2)で表される基であるものがより好ましい。
 また、前記式(2)で表される基は、分子鎖末端(片末端又は両末端)、分子鎖途中のいずれか一方に存在していてもよいし、これらの両方に存在していてもよいが、少なくとも分子鎖末端(片末端又は両末端)に存在していることが好ましく、分子鎖両末端に存在していることがより好ましい。
 本発明で用いられる水酸基含有有機ケイ素化合物としては、下記式で示されるものが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013

(式中、nは、n≧0の数であり、k、p及びqは、上記と同じである。)
 本発明で用いられる水酸基含有有機ケイ素化合物の重量平均分子量は、好ましくは400~15,000であり、より好ましくは600~10,000であり、さらに好ましくは600~8,000であり、特に好ましくは600~5,000である。なお、この重量平均分子量とは、下記条件に基づいて測定したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算値である。
 〔測定条件〕
 展開溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
 流量:0.6mL/min
 検出器:示差屈折率検出器(RI)
 カラム:TSK Guardcolumn SuperH-H
 TSKgel SuperHM-N(6.0mmI.D.×15cm×1)
 TSKgel SuperH2500(6.0mmI.D.×15cm×1)
 (いずれも東ソー(株)製)
 カラム温度:40℃
 試料注入量:50μL(濃度0.3質量%のTHF溶液)
 本発明で用いられる水酸基含有有機ケイ素化合物の動粘度は、好ましくは40~10,000mm2/sであり、より好ましくは50~5,000mm2/sである。なお、動粘度の測定方法は、後述する通りである。
 本発明で用いられる水酸基含有有機ケイ素化合物は、例えば、下記一般式(6)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、下記一般式(7)で表される、水酸基及び脂肪族不飽和基(アリル基又はメタリル基)を有する化合物とを、ハイドロシリレーションすることによって得ることができる。
 オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記式(6)で表されるものが用いられる。
(R4 3SiO1/2k(R4 2SiO2/2p(R4SiO3/2q(SiO4/2r
                            (6)
 式(6)において、R4は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1~10の1価炭化水素基である。ただし、全R4基中の少なくとも1個は、水素原子であるが、全R4基中の2~5個が水素原子であることが好ましい。
 R4の1価炭化水素基としては、R1で例示した基と同様のものが挙げられるが、中でも、好ましくはメチル基、エチル基、フェニル基である。
 k、p、q及びrは、前記と同じである。
 なお、上記括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、特に制限されず、ランダムに結合していても、ブロック構造を形成していてもよい。
 オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、前記式(6)において、kが、2~5の数であり、pが、2~100の数であり、qが、0~3の数であり、rが、0であり、かつ全R4基中の2~5個が、水素原子であるものが好ましく、kが、2~4の数であり、pが、5~80の数であり、qが、0~2の数であり、rが、0であり、かつ全R4基中の2又は3個が、水素原子であるものがより好ましい。
 また、水素原子は、分子鎖末端(片末端又は両末端)、分子鎖途中のいずれか一方に存在していてもよいし、これらの両方に存在していてもよいが、少なくとも分子鎖末端(片末端又は両末端)に存在していることが好ましく、分子鎖両末端に存在していることがより好ましい。
 前記式(6)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンの具体例としては、例えば、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、(CH33SiO1/2単位と(CH32HSiO1/2単位と(CH32SiO単位とCH3SiO3/2単位からなる共重合体、(CH32HSiO1/2単位と(CH32SiO単位とCH3SiO3/2単位からなる共重合体、(CH32HSiO1/2単位と(C652SiO単位と(CH32SiO単位とCH3SiO3/2単位からなる共重合体、(CH3)(C65)HSiO1/2単位と(CH32SiO単位とCH3SiO3/2単位からなる共重合体、(CH32HSiO1/2単位と(CH32SiO単位とC65SiO3/2単位からなる共重合体等が挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
 これらの中でも、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、(CH32HSiO1/2単位と(CH32SiO単位とCH3SiO3/2単位からなる共重合体が好ましい。
 一方、水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物としては、下記式(7)で表されるものが用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式(7)中、R2、R3、s、t及びuは、前記と同じである。)
 式(7)で表される基としては、例えば、下記式で表されるものが挙げられるが、これらに限定されない。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式中、t及びuは、前記と同じである。)
 これらの中でも、下記式(8)~(10)で表されるものが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(式中、t及びuは、前記と同じである。)
 前記式(8)~(10)で表される基の具体例としては、下記式で表される基が挙げられるが、これらに限定されない。これらの中でも、式(8a)、(9a)~(9e)、(10a)で表されるものが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 式(7)で表される、水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物は、例えば、以下の方法によって得ることができる。
 オルトアリルフェノール、オイゲノール(2-メトキシ-4-アリルフェノール)等の市販品として入手が容易な、分子内にアリル基を有するフェノール化合物を出発原料とする場合、公知の方法によって、フェノール性水酸基に、所定量のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン等のいずれか、あるいはこれらの混合物を付加反応させることによって得ることができる。
 また、例えば、フェノール、2,6-ジメチルフェノール、2,4-ジ-t-ブチルフェノール、2,6-ジ-t-ブチルフェノール等のフェノール化合物を出発原料とする場合、先ずは、公知の方法により、塩基性条件下で、これらのフェノール化合物に、臭化アリル、塩化アリル、塩化メタリル等のハロゲン化アリル化合物を反応させ、アリル(又はメタリル)フェニルエーテルを得る。
 次いで、アリル基の熱転位反応を行い、アリル化(又はメタリル化)フェノールを得て、これに、前記と同様に、所定量のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン等のいずれか、あるいはこれらの混合物を付加反応させることによって得ることができる。
 アリル基の熱転位反応は、オルト位又はパラ位に生じるため、高純度品を得るためには、2,6-ジメチルフェノール、2,4-ジ-t-ブチルフェノール、2,6-ジ-t-ブチルフェノールのように、オルト位及びパラ位のうちの1か所のみが空位である化合物を用いることがより好ましい。
 オルガノハイドロジェンポリシロキサンと、水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物との反応において、反応に供する水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物の量は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンが有するヒドロシリル基のモル数に対し、水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物が有する脂肪族不飽和基(アリル基又はメタリル基)のモル数が過剰となる量比が好ましい。
 例えば、ヒドロシリル基1モルに対し、脂肪族不飽和基のモル数が好ましくは1~5モル、より好ましくは1~2モル、さらに好ましくは1~1.5モルとなる量比がよい。1モル未満であると、脂肪族不飽和基の量が足りずに、脱水素を生じやすくなってしまう場合がある。一方、5モルを超えると、水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物の未反応物が大量に反応系に残るため、不経済となる場合がある。
 前記式(6)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、前記式(7)の水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物とのハイドロシリレーション反応は、触媒の存在下で行われるのが好ましいが、触媒としては、特に制限されず、従来公知の付加反応触媒を使用することができる。
 触媒の具体例としては、例えば、白金(白金黒を含む。)、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等の白金族金属の単体、これら白金族金属や金、ニッケル、コバルト等を有する金属触媒等が挙げられる。これらの中でも特には、白金、パラジウム又はロジウムを有する白金族金属触媒が好ましい。
 白金、パラジウム又はロジウムを有する触媒の具体例としては、例えば、PtCl4、H2PtCl6・6H2O、Pt-エーテル錯体、Pt-オレフィン錯体、PdCl2(PPh32、PdCl2(PhCN)2、RhCl2(PPh33(前記式中、Phはフェニル基である。)、塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサンとの錯体等が挙げられる。これらの触媒は、1種単独で用いても、2種以上の混合物として用いてもよい。
 これらの中でも、さらに好ましくは白金を有する金属触媒であり、特に好ましくはKarstedt触媒(1,1,3,3-テトラメチル-1,3-ジビニルジシロキサンと塩化白金酸の重曹中和物との錯体)である。
 なお、これらの触媒は、必要に応じて、アルコール類、芳香族類、炭化水素類、ケトン類等の溶媒で希釈して用いることができる。
 触媒の量は、特に制限されず、触媒量であればよい。触媒量とは、前記付加反応を進行させるのに十分な量であり、例えば、ハイドロジェンポリシロキサン100質量部に対して、前記金属触媒の主金属原子換算量で、好ましくは0.02質量部以下、より好ましくは0.00001~0.02質量部、さらに好ましくは0.0001~0.01質量部、特に好ましくは0.0003~0.005質量部である。
 触媒は、反応の初めから全量を添加しても、反応途中に数回に分けて添加してもよい。
低触媒量であっても十分に反応を進行させることができる。しかし、触媒の量が少なすぎると反応速度が遅くなりすぎる場合があるため、前記下限値以上が好ましい。また、触媒の量が多すぎても反応速度は格別に向上せず、不経済となる場合がある。
 得られるヒドロキシ基含有シロキサンに残存金属触媒が多く含まれていると、着色の原因となる。そのため、残存金属触媒量は少ない方がよい。本発明における製造方法では、得られるヒドロキシ基含有シロキサンに含有する金属触媒の量を、該シロキサン100質量部に対して、主金属原子の換算量として、好ましくは0.02質量部以下、より好ましくは0.01質量部以下、さらに好ましくは0.005質量部以下とすることができる。
 なお、付加反応終了後に活性炭などによって、残存金属触媒を吸着除去してもよい。
 本発明におけるオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物とのハイドロシリレーション反応は、公知のヒドロキシアルキル基含有ポリシロキサンの合成方法とは異なり、溶剤を使用することなく実施することができることも特徴の一つであるが、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて溶剤を用いても構わない。
 溶剤の具体例としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、テトラヒドロフラン(THF)、ジエチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル等を挙げることができる。
 溶剤を用いる場合は、付加反応終了後に留去しても、しなくてもよい。
 ハイドロシリレーションの反応温度は、好ましくは20~200℃、より好ましくは40~180℃、さらに好ましくは60~150℃である。反応時間は、好ましくは20時間以内、より好ましくは12時間以内、さらに好ましくは8時間以内である。
〔(B)成分〕
 (B)成分は、イソシアネート基を1分子中に2個以上有するイソシアネート化合物である。(B)成分としては、1分子中にイソシアネート基を2個以上有していれば特に限定されるものではなく、例えば、下記式(11)で表されるものが挙げられる。
 OCN-Q-NCO                    (11)
(前記式中、Qは、置換又は非置換の炭素数1~20の2価炭化水素基である。)
 Qの2価炭化水素基としては、例えば、好ましくは炭素数1~15、より好ましくは炭素数1~10、さらに好ましくは炭素数1~8の直鎖状又は分岐状アルキレン基;好ましくは炭素数3~10、より好ましくは炭素数3~6のシクロアルキレン基;好ましくは炭素数4~15、より好ましくは炭素数4~13の脂環式構造を有するアルキレン基;好ましくは炭素数6~15、より好ましくは炭素数6~10のアリーレン基;好ましくは炭素数7~15、好ましくは炭素数7~13のアラルキレン基等が挙げられ、さらに、これらを組み合わせた基などが挙げられる。
 これらの中でも、Qは、直鎖状又は分岐状アルキレン基、脂環式構造を有するアルキレン基、アラルキレン基が好ましく、直鎖状又は分岐状アルキレン基、脂環式構造を有するアルキレン基がより好ましい。
 アルキレン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、テトラメチレン、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、ドデカメチレン、テトラデカメチレン基等が挙げられる。
 シクロアルキレン基の具体例としては、シクロペンチレン、シクロヘキシレン基等が挙げられる。
 脂環式構造を有するアルキレン基としては、飽和脂環式構造を有するアルキレン基が好ましく、その具体例としては、メチレンシクロヘキシレン、メチレンビスシクロヘキシレン基等が挙げられる。
 アリーレン基の具体例としては、フェニレン、ナフチレン基等が挙げられる。
 アラルキレン基の具体例としては、メチレンフェニレン、メチレンビスフェニレン基等が挙げられる。
 また、これらの基は、その水素原子の一部が、その他の置換基で置換されていてもよく、その他の置換基としては、メチル基、エチル基等の炭素数1~3のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1~3のアルコキシ基;塩素、臭素等のハロゲン原子;カルボキシ基等が挙げられる。
 前記式(11)で表されるイソシアネート化合物の具体例としては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジクロロ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、1,5-テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,3-シクロヘキシレンジイソシアネート、1,4-シクロヘキシレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物が挙げられる。
 また、(B)成分としては、ポリメリックMDI、前記ジイソシアネート化合物とトリメチロールプロパンとの反応物、前記イソシアネート化合物のトリマー等のイソシアネート化合物なども用いることができる。
 (B)成分は、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
 これらの中でも、好ましくは2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートである。
〔(C)成分〕
 (C)成分は、イソシアネート基と反応し得る官能基を1分子中に2個以上有する有機化合物である。イソシアネート基と反応し得る官能基としては、例えば、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、メルカプト基等が挙げられる。(C)成分としては、当該官能基を1分子中に2個以上有するものであれば特に限定されるものではないが、水酸基又はアミノ基を有するものが好ましい。
 (C)成分の具体例としては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,2-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,2-ペンタンジオール、2,5-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、2,3-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、1,4-ヘキサンジオール、1,3-ヘキサンジオール、1,2-ヘキサンジオール、2,6-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2,4-ヘキサンジオール、2,3-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール(1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサン)、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、ネオペンチルグリコール、メチルペンタンジオール等のポリオール(ジオール)類等が例示される。
 さらに、グリセリン、トリメチロールプロパン等の3官能性のアルコール類;ペンタエリスリトール、α-メチルグリコシド等の4官能性のアルコール類;ソルビトール、シュークロース等の6官能性のアルコール類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン;エチレンジアミン、ジアミノトルエン、ジフェニルメタンジアミン、3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-メチレンビス(2,6-ジエチルアニリン)、4,4’-メチレンビス(2-エチル-6-メチルアニリン)、ジエチルメチルベンゼンジアミン、4,6-ジエチル-2-メチル-1,3-フェニレンジアミン、2-メチル-4,6-ビス(メチルチオ)-1,3-ベンゼンジアミン、4-メチル-2,6-ビス(メチルチオ)-1,3-ベンゼンジアミン、ビス(4-アミノ-2,3-ジクロロフェニル)メタン(TCDAM)、トリメチレンビス(4-アミノベンゾアート)、イソホロンジアミン等のジアミン類などが例示される。
 これらは、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
 これらの中でも、ポリオール(ジオール)類、ジアミン類が好ましく、1,4-ブタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール(1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサン)、イソホロンジアミンが特に好ましい。
 (A)~(C)成分の配合量は、{(B)成分に含まれる全イソシアネート基の数(個)}/{(A),(C)成分に含まれる全ヒドロキシ基及びアミノ基の数(個)}=0.7~1.4となるような量が好ましく、より好ましくは0.8~1.2、さらに好ましくは0.9~1.1、特に好ましくは0.95~1.05となるように配合する。
〔その他の成分〕
 本発明の組成物には、(A)~(C)成分以外にもその他の成分を本発明の効果を妨げない範囲で配合することができる。その他の成分としては、ポリオール、触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、溶剤等が挙げられる。
 ポリオールとしては、例えば、(C)成分以外の、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール等が例示される。具体的には、アルキレンオキシドや環状エーテルを重合又は共重合して得られる、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール-ポリテトラメチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール等が挙げられる。
 触媒としては、例えば、トリエチルアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’,N”,N”-ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N,N’,N”,N”-ペンタメチルジプロピレントリアミン、トリエチレンジアミン、N-メチル-N’-(2-ジメチルアミノエチル)ピペラジン、N-エチルモルフォリン、1,2-ジメチルイミダゾール、ジメチルエタノールアミン、ジメチルアミノエトキシエタノール、N,N,N’-トリメチルアミノエチルエタノールアミン、N-メチル-N’-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル等のアミン化合物;テトライソプロポキシチタン、テトラn-ブトキシチタン、テトラt-ブトキシチタン、チタンジイソプロポキシビスアセチルアセトン錯体;チタンテトラ-2-エチルヘキソキシド、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)等の有機チタン化合物;ジルコニウムテトラブトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラキス(2,4-ペンタンジオナト)ジルコニウム、ジルコニウムジブトキシビス(エチルアセトアセテート)等の有機ジルコニウム化合物;ジブチルスズジアセタート、ジブチルスズジラウレート等の有機スズ化合物等が例示される。
 酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤等が例示される。
 紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤等が例示される。
 光安定化剤としては、例えば、ヒンダードアミン系光安定化剤等が例示される。
 溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、テトラヒドロフラン(THF)、ジエチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)、酢酸エチル、酢酸ブチル、水等が例示される。
 また、分子鎖両末端にアミノ基を有するジメチルポリシロキサン等の分子鎖両末端アミノ基含有オルガノポリシロキサンなども用いることができる。
 本発明のシロキサン変性ポリウレタン組成物は、常法に従い、上述した成分を混合して得ることができる。なお、その他の成分は、(A)~(C)成分に任意のタイミングで添加することができる。
 本発明のシロキサン変性ポリウレタン組成物から樹脂を製造する方法(合成方法)としては、特に制限されず、従来ポリウレタン樹脂の製造に用いられている方法を用いることができ、例えば、プレポリマー法、ワンショット法等が挙げられる。
 プレポリマー法は、まず、(A)成分と(B)成分とを反応させる。反応温度は、好ましくは10~250℃、より好ましくは20~150℃、さらに好ましくは50~120℃である。反応時間は、好ましくは10分~10時間、より好ましくは30分~5時間である。
 その後、さらに、(C)成分を反応させる。反応温度及び反応時間は、前記と同じである。
 ワンショット法は、(A)成分、(B)成分、(C)成分を同時に反応させる方法である。反応温度は、好ましくは10~250℃、より好ましくは20~150℃、さらに好ましくは50~120℃である。反応時間は、好ましくは10分~10時間、より好ましくは30分~5時間である。
 本発明のシロキサン変性ポリウレタン組成物は、その組成により、硬化(熱硬化)によって熱可塑性を有する樹脂又はエラストマーを形成するが、3官能以上の多官能のイソシアネート化合物や多価アルコールを用いることにより、熱硬化性組成物とすることもできる。本発明の組成物としては、硬化によって熱可塑性を有する樹脂又はエラストマーを形成するものが好ましい。
 成型方法としては、例えば、2軸押出機でペレット状にカットした後、一般に使用されている各種成型機、即ち、押出成型機、射出成型機、カレンダー成型機、プレス成型機等により成型物に加工する方法が挙げられる。
 また、本発明の組成物を有機溶剤に溶解した液状状態、又はプレポリマーと鎖長延長成分を分離した2液、3液等の液状状態として、ポリエステル、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ABS、OPP、CPP等の各種プラスチックのプライマーコート剤、トップコート剤としても好適に用いられる。さらに、弾性繊維等の各種繊維、各種繊維編織物、不織布、紙、天然皮革、人工皮革、合成皮革、木材等の塗料、表面被覆材、シーラント、OAロール、靴、スキー靴、接着剤、木質バインダー、熱可塑性エラストマー、熱硬化エラストマーなどとして用いることができる。
 以下、合成例、実施例及び比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は、下記の実施例に制限されるものではない。
 下記例において、特性評価は、以下の方法で行った。
 動粘度は、JIS Z8803:2011記載の方法で、キャノン-フェンスケ粘度計を用いて、温度25℃で測定した。
 水酸基価は、JIS K 0070:1992により測定した。
 引張強さは、JIS K 7312:1996記載の方法で、1mm厚の硬化物シートからダンベル6号形を打ち抜いたものを試験片として、100mm/分の速度で測定した。
 耐熱性は、120℃で3日間加熱した後の引張強さを測定することにより評価した。その際、酸化防止剤や耐熱向上剤は添加せずに行った。なお、減少率は、下記式より求めることができる。
  減少率(%)=100-(加熱後の引張強さ÷初期の引張強さ×100)
 モジュラス(貯蔵弾性率)は、動的粘弾性測定装置Rheogel-E4000HP((株)ユービーエム製)を用いて測定した。測定条件は、試験片0.8~1.5mmの伸長試験、初期伸長20mmで、5μmで10Hzの歪、-50℃から150℃まで昇温速度3℃/分とした。
[合成例1]
 フラスコ内を窒素置換した後、下記式(12)で表される不飽和アルコール化合物186.9g、Karstedt触媒(白金濃度0.5質量%)0.10gを仕込み、70℃に加熱した。これに下記式(13)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン363.0gを35分かけて滴下した。滴下終了後、さらに110℃で2時間撹拌した。
 続いて、未反応物を減圧下で加熱溜去(220℃/400Pa)した。活性炭2.5gを加え、室温で2時間撹拌後、濾過板(NA-500、アドバンテック(株)製)で濾過し、下記式(14)で表される水酸基含有オルガノポリシロキサン497.0gを得た。
 外観は無色透明で、動粘度は125mm2/s、水酸基価は112mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
[合成例2]
 フラスコ内を窒素置換した後、下記式(15)で表される不飽和アルコール化合物446.9g、Karstedt触媒(白金濃度0.5質量%)0.23gを仕込み、60℃に加熱した。これに前記式(13)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン742.8gを22分かけて滴下した。滴下終了後、さらに110℃で2時間撹拌した。
 続いて、未反応物を減圧下で加熱溜去(220℃/400Pa)した。活性炭5.9gを加え、室温で2時間撹拌後、濾過板(NA-500、アドバンテック(株)製)で濾過し、下記式(16)で表される水酸基含有オルガノポリシロキサン1074.2gを得た。
 外観は無色透明で、動粘度は372mm2/s、水酸基価は105mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
[合成例3]
 フラスコ内を窒素置換した後、下記式(17)で表される化合物と下記式(18)で表される化合物の混合物である不飽和アルコール化合物231.1g(式(17)の化合物と式(18)の化合物の含有量比は、式(17)/式(18)=86/14モル%である。)、Karstedt触媒(白金濃度0.5質量%)0.11gを仕込み、70℃に加熱した。これに前記式(13)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン363.0gを44分かけて滴下した。滴下終了後、さらに110℃で2時間撹拌した。
 続いて、未反応物を減圧下で加熱溜去(220℃/400Pa)した。活性炭3.0gを加え、室温で2時間撹拌後、濾過板(NA-500、アドバンテック(株)製)で濾過し、下記式(19)で表される水酸基含有オルガノポリシロキサン536.0gを得た。生成物において、1級水酸基と2級水酸基の含有比率は、式(17)の化合物と式(18)の化合物の含有比率に同じであった。
 外観は無色透明で、動粘度は283mm2/s、水酸基価は92.2mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
[合成例4]
 フラスコ内を窒素置換した後、下記式(20)で表される不飽和アルコール化合物160.0g、Karstedt触媒(白金濃度0.5質量%)0.07gを仕込み、70℃に加熱した。これに前記式(13)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン219.0gを38分かけて滴下した。滴下終了後、さらに110℃で2時間撹拌した。
 続いて、未反応物を減圧下で加熱溜去(220℃/400Pa)した。活性炭2.0gを加え、室温で2時間撹拌後、濾過板(NA-500、アドバンテック(株)製)で濾過し、下記式(21)で表される水酸基含有オルガノポリシロキサン340.6gを得た。
 外観は無色透明で、動粘度は408mm2/s、水酸基価は98.7mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
[合成例5]
 フラスコ内を窒素置換した後、下記式(22)で表される不飽和アルコール化合物203.0g、Karstedt触媒(白金濃度0.5質量%)0.11gを仕込み、70℃に加熱した。これに前記式(13)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン325.2gを20分かけて滴下した。滴下終了後、さらに110℃で2時間撹拌した。
 続いて、未反応物を減圧下で加熱溜去(220℃/400Pa)した。活性炭2.5gを加え、室温で2時間撹拌後、濾過板(NA-500、アドバンテック(株)製)で濾過し、下記式(23)で表される水酸基含有オルガノポリシロキサン467.1gを得た。
 外観は無色透明で、動粘度は290mm2/s、水酸基価は109mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
[比較合成例6]
 フラスコ内を窒素置換した後、アリルグリコール64.7g、Karstedt触媒(白金濃度0.5質量%)0.15gを仕込み、70℃に加熱した。これに前記式(13)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン150.0gを30分かけて滴下した。滴下終了後、さらに110℃で2時間撹拌した。
 続いて、未反応物を減圧下で加熱溜去(120℃/400Pa)した。活性炭1.0gを加え、室温で2時間撹拌後、濾過板(NA-500、アドバンテック(株)製)で濾過し、下記式(24)で表される水酸基含有オルガノポリシロキサン171.9gを得た。
 外観は無色透明で、動粘度は35.0mm2/s、水酸基価は115mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
[実施例1]
 フラスコ内を窒素置換した後、合成例1の水酸基含有オルガノポリシロキサン71.1g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.003gを仕込み、これにヘキサメチレンジイソシアネート36.5gを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、1,4-ブタンジオール12.8gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。結果を表1に記載した。
[実施例2]
 フラスコ内を窒素置換した後、合成例2の水酸基含有オルガノポリシロキサン72.7g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.003gを仕込み、これにヘキサメチレンジイソシアネート35.0gを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、1,4-ブタンジオール12.2gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。結果を表1に記載した。
[実施例3]
 フラスコ内を窒素置換した後、合成例3の水酸基含有オルガノポリシロキサン76.7g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.003gを仕込み、これにヘキサメチレンジイソシアネート32.4gを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、1,4-ブタンジオール11.3gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。結果を表1に記載した。
[実施例4]
 フラスコ内を窒素置換した後、合成例4の水酸基含有オルガノポリシロキサン75.0g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.003gを仕込み、これにヘキサメチレンジイソシアネート33.9gを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、1,4-ブタンジオール11.9gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。結果を表1に記載した。
[実施例5]
 フラスコ内を窒素置換した後、合成例5の水酸基含有オルガノポリシロキサン71.8g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.003gを仕込み、これにヘキサメチレンジイソシアネート36.0gを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、1,4-ブタンジオール12.6gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。結果を表1に記載した。
[比較例1]
 フラスコ内を窒素置換した後、比較合成例6の水酸基含有オルガノポリシロキサン70.3g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.003gを仕込み、これにヘキサメチレンジイソシアネート37.0gを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、1,4-ブタンジオール13.0gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。結果を表1に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024


 配合量は、水酸基含有オルガノポリシロキサン:ヘキサメチレンジイソシアネート:
1,4-ブタンジオールの割合をモル比で、1.0:3.06:2.0とした。また、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート添加量は、25ppmとした。
 表1に示す通り、実施例1~5のシロキサン変性ポリウレタン組成物の硬化物(シロキサン変性ポリウレタン樹脂)は、比較例1の公知組成の硬化物に較べ、初期の引張強さが高く、かつ120℃加熱後の減少率も低く、耐熱性が向上していた。
[合成例7]
 フラスコ内を窒素置換した後、前記式(15)で表される不飽和アルコール化合物103.5g、Karstedt触媒(白金濃度0.5質量%)0.22gを仕込み、70℃に加熱した。これに下記式(25)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン1012.5gを15分かけて滴下した。滴下終了後、さらに110℃で2時間撹拌した。
 続いて、未反応物を減圧下で加熱溜去(220℃/400Pa)した。活性炭5.6gを加え、室温で2時間撹拌後、濾過板(NA-500、アドバンテック(株)製)で濾過し、下記式(26)で表される水酸基含有オルガノポリシロキサン1004.0gを得た。
 外観は無色透明で、動粘度は244mm2/s、水酸基価は23.0mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
[比較合成例8]
 フラスコ内を窒素置換した後、アリルグリコール30.6g、Karstedt触媒(白金濃度0.5質量%)0.18gを仕込み、70℃に加熱した。これに前記式(25)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン427.8gを30分かけて滴下した。滴下終了後、さらに110℃で2時間撹拌した。
 続いて、未反応物を減圧下で加熱溜去(120℃/400Pa)した。活性炭2.3gを加え、室温で2時間撹拌後、濾過板(NA-500、アドバンテック(株)製)で濾過し、下記式(27)で表される水酸基含有オルガノポリシロキサン395.4gを得た。
 外観は無色透明で、動粘度は70.0mm2/s、水酸基価は24.0mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
[実施例6]
 フラスコ内を窒素置換した後、合成例7の水酸基含有オルガノポリシロキサン102.4g、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート16.1g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.006g、メチルエチルケトン30mLを仕込み、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、1,4-ブタンジオール3.8gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。また、同じ硬化シートを用い、-30℃と+120℃における貯蔵弾性率を測定した。結果を表2に記載した。
[比較例2]
 フラスコ内を窒素置換した後、比較合成例8の水酸基含有オルガノポリシロキサン99.6g、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート16.3g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.006g、メチルエチルケトン30mLを仕込み、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、1,4-ブタンジオール3.8gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。また、同じ硬化シートを用い、-30℃と+120℃における貯蔵弾性率を測定した。結果を表2に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027


 配合量は、水酸基含有オルガノポリシロキサン:4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート:1,4-ブタンジオールの割合をモル比で、1.0:3.06:2.0とした。また、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート添加量は、50ppmとした。
 表2に示す通り、実施例6のシロキサン変性ポリウレタン組成物の硬化物(シロキサン変性ポリウレタン樹脂)は、比較例2の公知組成の硬化物に比べて、初期の引張強さが高く、かつ120℃加熱後の減少率も低く、耐熱性が向上していた。さらに、貯蔵弾性率の温度依存性が低く、低温から高温まで安定した貯蔵弾性率を有していた。
[合成例9]
 フラスコ内を窒素置換した後、前記式(15)で表される不飽和アルコール化合物131.0g、Karstedt触媒(白金濃度0.5質量%)0.12gを仕込み、70℃に加熱した。これに下記式(28)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン484.2gを15分かけて滴下した。滴下終了後、さらに110℃で2時間撹拌した。
 続いて、未反応物を減圧下で加熱溜去(220℃/400Pa)した。活性炭3.0gを加え、室温で2時間撹拌後、濾過板(NA-500、アドバンテック社製)で濾過し、下記式(29)で表される水酸基含有オルガノポリシロキサン542.1gを得た。
 外観は無色透明で、動粘度は216mm2/s、水酸基価は55.7mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
[実施例7]
 フラスコ内を窒素置換した後、合成例9の水酸基含有オルガノポリシロキサン60.4g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.003g、テトラヒドロフラン20mLを仕込み、これに4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート24.1gを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、下記式(30)で表されるアミノ基含有オルガノポリシロキサン47.4gとテトラヒドロフラン40mLの混合溶液を35分かけて滴下した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 次いで、1,4-ブタンジオール2.7gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、減圧下50℃で溶媒を除去した後、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。結果を表3に記載した。
[実施例8]
 フラスコ内を窒素置換した後、合成例2の水酸基含有オルガノポリシロキサン17.66g、合成例7の水酸基含有オルガノポリシロキサン80.5g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.012gを仕込み、これにヘキサメチレンジイソシアネート17.0gを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、1,4-ブタンジオール5.9gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。結果を表3に記載した。
[実施例9]
 フラスコ内を窒素置換した後、合成例7の水酸基含有オルガノポリシロキサン83.9g、ポリテトラメチレングリコール(分子量250)6.5g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.006g、メチルエチルケトン40mLを仕込み、これにヘキサメチレンジイソシアネート22.1gを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、1,4-ブタンジオール7.7gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、減圧下50℃で溶媒を除去した後、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。結果を表3に記載した。
[合成例10]
 フラスコ内を窒素置換した後、前記式(12)で表される不飽和アルコール化合物48.7g、Karstedt触媒(白金濃度0.5質量%)0.10gを仕込み、80℃に加熱した。これに下記式(31)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン372.0gを5分かけて滴下した。滴下終了後、さらに110℃で2時間撹拌した。
 続いて、未反応物を減圧下で加熱溜去(220℃/400Pa)した。活性炭2.0gを加え、室温で2時間撹拌後、濾過板(NA-500、アドバンテック(株)製)で濾過し、下記式(32)で表される水酸基含有オルガノポリシロキサン353.8gを得た。
 外観は無色透明で、動粘度は173mm2/s、水酸基価は38.0mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
[実施例10]
 フラスコ内を窒素置換した後、合成例10の水酸基含有オルガノポリシロキサン88.6g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.012gを仕込み、これに4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート24.1gを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、1,4-ブタンジオール5.4gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。結果を表3に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031

[合成例11]
 フラスコ内を窒素置換した後、前記式(15)で表される不飽和アルコール化合物182.3g、Karstedt触媒(白金濃度0.5質量%)0.30gを仕込み、80℃に加熱した。これに下記式(33)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン1296.0gを10分かけて滴下した。滴下終了後、さらに110℃で2時間撹拌した。
 続いて、未反応物を減圧下で加熱溜去(220℃/400Pa)した。活性炭7.4gを加え、室温で2時間撹拌後、濾過板(NA-500、アドバンテック(株)製)で濾過し、下記式(34)で表される水酸基含有オルガノポリシロキサン1404.0gを得た。
 外観は無色透明で、動粘度は231mm2/s、水酸基価は33.0mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
[合成例12]
 フラスコ内を窒素置換した後、前記式(22)で表される不飽和アルコール化合物80.8g、Karstedt触媒(白金濃度0.5質量%)0.25gを仕込み、80℃に加熱した。これに前記式(25)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン762.7gを5分かけて滴下した。滴下終了後、さらに110℃で2時間撹拌した。
 続いて、未反応物を減圧下で加熱溜去(230℃/400Pa)した。活性炭4.5gを加え、室温で2時間撹拌後、濾過板(NA-500、アドバンテック社製)で濾過し、下記式(35)で表される水酸基含有オルガノポリシロキサン776.0gを得た。
 外観は無色透明で、動粘度は191mm2/s、水酸基価は24.5mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
[実施例11]
 フラスコ内を窒素置換した後、合成例11の水酸基含有オルガノポリシロキサン95.2g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.012gを仕込み、これにイソホロンジイソシアネート17.8gを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサン7.3gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。結果を表4に記載した。
[実施例12]
 フラスコ内を窒素置換した後、合成例12の水酸基含有オルガノポリシロキサン100.8g、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(Zr(acac)4)0.012g、テトラヒドロフラン30mLを仕込み、これにイソホロンジイソシアネート14.0gを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、イソホロンジアミン6.7gを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂を得た。
 得られた塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さを測定した。結果を表4に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034

Claims (11)

  1.  (A)下記一般式(1)で表される水酸基含有有機ケイ素化合物
    (R1 3SiO1/2k(R1 2SiO2/2p(R1SiO3/2q(SiO4/2r
                                (1)
    [式(1)中、R1は、互いに独立して、炭素数1~10の1価炭化水素基及び下記式(2)で表される基から選ばれる基であり、ただし、全R1基中の少なくとも1個は、下記式(2)で表される基である。k、p、q及びrは、それぞれ、k>0の数、p≧0の数、q≧0の数、r≧0の数であり、ただし、k+p+q≧2の数である。また、括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、任意である。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(2)中、R2は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1~5の1価炭化水素基及び炭素数1~5のアルコキシ基から選ばれる基であり、R3は、水素原子又はメチル基である。sは、0~4の整数であり、tは、2~4の整数であり、uは、1~3の数である。破線は、結合手を表す。)]
    (B)イソシアネート基を1分子中に2個以上有するイソシアネート化合物
    (C)イソシアネート基と反応し得る官能基を1分子中に2個以上有する有機化合物
    を含むシロキサン変性ポリウレタン組成物。
  2.  前記式(2)で表される基が、下記式(3)~(5)で表されるいずれかの基である請求項1記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、t及びuは、前記と同じである。破線は、結合手を表す。)
  3.  前記(A)成分の式(1)において、kが、2~5の数であり、pが、2~100の数であり、qが、0~3の数であり、rが、0であり、全R1基中の2~5個が、式(2)で表される基である請求項1又は2記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物。
  4.  前記(A)成分が、下記一般式(6)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、下記一般式(7)で表される水酸基及び脂肪族不飽和基を含有する化合物との付加反応物である請求項1~3のいずれか1項記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物。
    (R4 3SiO1/2k(R4 2SiO2/2p(R4SiO3/2q(SiO4/2r
                                (6)
    (式(6)中、R4は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1~10の1価炭化水素基であり、ただし、全R4基中の少なくとも1個は、水素原子である。k、p、q及びrは、前記と同じである。また、括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、任意である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式(7)中、R2、R3、s、t及びuは、前記と同じである。)
  5.  前記式(7)で表される水酸基及び脂肪族不飽和基を含有する化合物が、下記式(8)~(10)で表されるいずれかの化合物である請求項4記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式中、t及びuは、前記と同じである。)
  6.  前記式(6)において、kが、2~5の数であり、pが、2~100の数であり、qが、0~3の数であり、rが、0であり、かつ全R4基中の2~5個が、水素原子である請求項4又は5記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物。
  7.  前記(B)成分が、下記式(11)で表されるものである請求項1~6のいずれか1項記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物。
     OCN-Q-NCO                 (11)
    (前記式中、Qは、置換又は非置換の炭素数1~20の2価炭化水素基である。)
  8.  前記式(11)において、Qが、直鎖状若しくは分岐状アルキレン基又は脂環式構造を有するアルキレン基である請求項7記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物。
  9.  前記(C)成分のイソシアネート基と反応し得る官能基が、水酸基、アミノ基、カルボキシ基及びメルカプト基から選ばれる基である請求項1~8のいずれか1項記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物。
  10.  請求項1~9のいずれか1項記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物の熱硬化物。
  11.  熱可塑性を有するものである請求項10記載のシロキサン変性ポリウレタン組成物の熱硬化物。
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