JP6483669B2 - シラン基含有ポリマーと亜鉛触媒とに基づく硬化性組成物 - Google Patents
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Description
nは1、2又は3であり、
AはR4、又は式:
R1及びR2はそれぞれ独立して水素ラジカル、若しくは炭素数1〜10の一価の飽和若しくは不飽和ヒドロカルビルラジカルであるか、又は結合して炭素数3〜6の二価のアルキレンラジカルとなり、
R3及びR4はそれぞれ独立して水素ラジカル、若しくは炭素数1〜12であり、1つ若しくは複数のヘテロ原子を任意に含有する一価の飽和ヒドロカルビルラジカルであるか、又は結合して炭素数3〜6であり、1つ若しくは複数のヘテロ原子を任意に含有する二価のアルキレンラジカルとなる)。
式Znk(L)x(Y)2k−nx(式中、kは1〜10の整数であり、xは1、2、3又は4であり、nは下記の配位子Lの式(I)におけるnの値に相当するものであり、Yは一価の負に帯電した配位子であり、Lは式(I)の配位子である)の亜鉛(II)錯体である:
nは1、2又は3であり、
AはR4、又は式:
R1及びR2はそれぞれ独立して水素ラジカル、若しくは炭素数1〜10の一価の飽和若しくは不飽和ヒドロカルビルラジカルであるか、又は結合して炭素数3〜6の二価のアルキレンラジカルとなり、
R3及びR4はそれぞれ独立して水素ラジカル、若しくは炭素数1〜12であり、1つ若しくは複数のヘテロ原子を任意に含有する一価の飽和ヒドロカルビルラジカルであるか、又は結合して炭素数3〜6であり、1つ若しくは複数のヘテロ原子を任意に含有する二価のアルキレンラジカルとなる)。
nが1であり、AがR4であり、
R1が炭素数1〜4のアルキルラジカル、特にメチルラジカル若しくはブチルラジカル、若しくはアリールラジカル、特にフェニルラジカルであり、R2が水素ラジカルであるか、又はR1とR2とが結合して炭素数3若しくは4、特に炭素数3のアルキルラジカルとなり、
R3及びR4がそれぞれ独立して炭素数1〜8のアルキルラジカル、より好ましくはメチルラジカル、エチルラジカル、プロピルラジカル、イソプロピルラジカル、ブチルラジカル、イソブチルラジカル、ヘキシルラジカル、2−メチルペンチルラジカル、オクチルラジカル若しくは2−エチルヘキシルラジカル、若しくは炭素数5若しくは6、より好ましくは炭素数6のシクロアルキルラジカル、若しくは炭素数1〜4のアルキルエーテルラジカル、より好ましくは2−メトキシエチルラジカル若しくは2−(2−メトキシ)−エトキシエチルラジカルであるか、又はR3とR4とが結合して、式−(CH2)m−X−(CH2)o−(式中、XはO、NR(ここで、Rは炭素数1〜4の一価のアルキルラジカルである)、若しくはSであり、m及びoはそれぞれ独立して2〜4の整数であり、mとoとの合計が4〜6である)の二価のアルキレンラジカルであり、m及びoがそれぞれ2であり、XがO又はNRであることが特に好ましい)の二価のアルキレンラジカルとなる。
nが1、2又は3、特に1又は2であり、
Aがポリオキシアルキレンラジカル又はポリオキシアルキル化化合物のラジカルであり、ここでポリオキシアルキレンラジカル又はポリオキシアルキル化化合物のラジカルの数平均分子量Mnは約200g/mol〜5000g/mol、好ましくは約200g/mol〜2000g/molであるのが好ましく、
R1が炭素数1〜4のアルキルラジカル、特にメチルラジカル、プロピルラジカル、イソプロピル若しくはブチルラジカル、若しくはアリールラジカル、特にフェニルラジカルであり、R2が水素ラジカルであるか、又はR1とR2とが結合して炭素数3若しくは4、特に炭素数3のアルキレンラジカルとなり、
R3が水素ラジカル、炭素数1〜12であり、1つ若しくは複数のヘテロ原子を任意に含有する一価の飽和ヒドロカルビルラジカル、又はベンジルラジカルである。
(メタ)アクリロイルシランと非シラン官能性(メタ)アクリレート及び/又はオレフィンとの共重合、又は、
ポリオレフィン若しくはポリ(メタ)アクリレートとビニルシラン若しくは(メタ)アクリロイルシランとのグラフト重合、又は、
末端アリル基を有するポリマーとヒドロシランとのヒドロシリル化、又は、
末端(メタ)アクリロイル基を有するポリマーとアミノシラン若しくはメルカプトシランとのマイケル様反応、又は、
アルキレンオキシドとエポキシシランとの共重合によるシラン基を有するポリマーとポリイソシアネートとの反応、又は、
末端ヒドロキシル基を有するポリマー、特にポリオール若しくはOH終端ポリウレタンプレポリマーとイソシアナトシランとの反応、又は、
末端イソシアネート基を有するポリマー、特にNCO終端ポリウレタンプレポリマー(NCOプレポリマー)とアミノシラン、ヒドロキシシラン若しくはメルカプトシランとの反応、
により得ることができるのが好ましい。
エポキシドと第二級アミノシランとの反応、又は、
エポキシシランと第二級アミンとの反応、又は、
第一級アミノシランとラクトン若しくは環状カーボネートとの反応。
末端アリル基を有する任意に鎖延長したポリエーテルとヒドロシランとのヒドロシリル化、又は、
末端(メタ)アクリロイル基を有する任意に鎖延長したポリエーテルとアミノシラン若しくはメルカプトシランとのマイケル様反応、又は、
アルキレンオキシドとエポキシシランとの共重合によるアルコキシシラン基を有するポリエーテルとポリイソシアネートとの反応、又は、
末端ヒドロキシル基を有する任意に鎖延長したポリエーテル、特にポリエーテルポリオール若しくはOH終端ポリエーテル−ポリウレタンプレポリマーとイソシアナトシランとの反応、又は、
末端イソシアネート基を有する任意に鎖延長したポリエーテル、特にNCO終端ポリエーテル−ポリウレタンプレポリマー(ポリエーテル−NCOプレポリマー)とアミノシラン、ヒドロキシシラン若しくはメルカプトシランとの反応、
により得ることができるのが好ましい。
赤外スペクトルを、Perkin-Elmerの1600 FT−IR機器(ZnSe結晶を備えた水平型ATR測定ユニット、測定範囲4000cm−1〜650cm−1)にて記録した。液体サンプルを希釈せずに(neat)膜として塗布し、固体サンプルはCH2Cl2に溶解した。吸収帯は波長(cm−1)で報告する。
触媒1
丸底フラスコ内にて、2.70gの乾燥亜鉛(II)ビス(アセチルアセトネート)と5.65gのN,N−ジブチル−3−オキソヘプタンアミド(約2モル当量)とを混合し、混合物を撹拌しながら3時間、80℃に加熱した。その後、減圧下にて反応混合物から揮発性構成要素を取り除いた。これにより6.25gの黄色油を得た。
1H NMR(CDCl3):δ 0.8〜1.0(m,18H,CH3CH2)、1.25〜1.4(m,12H,CH3CH2)、1.45〜1.65(m,12H,CH2CH2CH3)、2.1〜2.2(t,4H,CH2CO)、3.1〜3.2(m,4H,NCH2)、3.25〜3.35(m,4H,NCH2)、4.75(s,2H,CHCO)。
FT−IR:2954、2929、2870、1552、1511、1461、1430、1393、1369、1290、1223、1102、951、768、731。
丸底フラスコ内にて、5.68gの乾燥亜鉛(II)ビス(アセチルアセトネート)と22.33gのN,N−ジブチル−3−オキソ−3−フェニルプロパンアミド(約4モル当量)とを混合し、混合物を撹拌しながら3時間、80℃に加熱した。その後、減圧下にて反応混合物から揮発性構成要素を取り除いた。これにより23.83gの橙色油を得た。
FT−IR:2957、2930、2871、1690、1623、1586、1574、1550、1499、1483、1466、1367、1292、1266、1212、1148、1111、1085、1021、969、915、760、716、690。
丸底フラスコ内にて、2.53gの亜鉛(II)ビス(アセチルアセトネート)ヒドレート(約2当量の水を含む)と17.99gの配位子L2−1(下記参照、約3モル当量)とを混合し、混合物を撹拌しながら3時間、90℃に加熱した。その後、減圧下にて反応混合物から揮発性構成要素を取り除いた。これにより18.24gの淡黄色油を得た。
FT−IR:3325、2968、2867、1652、1547、1450、1372、1341、1298、1263、1096、1015、964、925、866、782。
丸底フラスコ内にて、22.39gのtert−ブチルアセトアセテートを62.33gのポリエーテルアミン(Huntsman製のジェファミン(Jeffamine)(登録商標)M−600)に徐々に添加し、130℃に加熱して、反応混合物を更に18時間130℃に保った。その後、反応混合物を室温まで冷却し、減圧下にて該反応混合物から揮発性構成要素を取り除いた。得られた残渣を酢酸エチルに溶解し、溶液を塩酸溶液(0.1M)にて洗浄して、MgSO4にて乾燥させ、十分に濃縮した。これにより、58.14gの淡黄色油を得た。
FT−IR:3323、2969、2867、1720、1649、1547、1452、1371、1342、1297、1095、1013、924、817。
丸底フラスコ内にて、1.33gの亜鉛(II)ビス(アセチルアセトネート)ヒドレート(約2当量の水を含む)と15.57gの配位子L2−2(下記参照、約3モル当量の1,3−ケトアミド基)とを混合し、混合物を撹拌しながら3時間、90℃に加熱した。その後、減圧下にて反応混合物から揮発性構成要素を取り除いた。これにより16.15gの淡黄色油を得た。
FT−IR:2969、2930、2866、1718、1637、1587、1517、1450、1372、1341、1296、1259、1094、1014、925、866、768。
丸底フラスコ内にて、41.92gのポリエーテルアミン(Huntsman製のジェファミン(Jeffamine)(登録商標)SD−2001)と7.80gのtert−ブチルアセトアセテートとの混合物を300mbarにて撹拌しながら約4時間、110℃に加熱した。その後、減圧下にて反応混合物から揮発性構成要素を取り除いた。これにより45.37gの淡黄色油を得た。
FT−IR:2939、2868、1737、1589、1202、1449、1371、1269、1217、1092、934、906、868、800、772。
アルコキシシラン基含有ポリエーテルSTP−1
湿気を排除した状態にて、1000gのアクレーム(Acclaim)(登録商標)12200ポリオール(Bayer製の低不飽和度のポリオキシプロピレンジオール、OH価11.0mg KOH/g)、43.6gのイソホロンジイソシアネート(IPDI、ベスタナット(Vestanat)(登録商標)IPDI、Evonik製)、126.4gのフタル酸ジイソデシル(DIDP)及び0.1gのビスマストリス(ネオデカノエート)(DIDP中、10重量%)を絶えず撹拌しながら90℃に加熱し、滴定手段により求められる遊離イソシアネート基の含量が0.63重量%と安定した値に達するまでこの温度のまま放置した。続いて、63.0gのジエチルN−(3−トリメトキシシリルプロピル)アミノスクシネート(3−アミノプロピルトリメトキシシラン及びマレイン酸ジエチルから生成される付加物、米国特許第5,364,955号で与えられる指示に従って調製)をその中に混合し、FT−IR分光法を用いても遊離イソシアネートを全く検出することができなくなるまで混合物を90℃にて撹拌した。このようにして得られた、シラン当量が約6880g/eq(使用量から算出)であるトリメトキシシラン基含有ポリエーテルを室温まで冷却し、湿気を排除した状態を保った。
湿気を排除した状態にて、1000gのアクレーム(Acclaim)(登録商標)12200ポリオール(Bayer製の低不飽和度のポリオキシプロピレンジオール、OH価11.0mg KOH/g)、43.6gのイソホロンジイソシアネート(IPDI、ベスタナット(Vestanat)(登録商標)IPDI、Evonik製)、126.4gのフタル酸ジイソデシル(DIDP)及び0.1gのビスマストリス(ネオデカノエート)(DIDP中、10重量%)を絶えず撹拌しながら90℃に加熱し、滴定手段により求められる遊離イソシアネート基の含量が0.64重量%と安定した値に達するまでこの温度のまま放置した。続いて、70.6gのジエチルN−(3−トリエトキシシリルプロピル)アミノスクシネート(3−アミノプロピルトリエトキシシラン及びマレイン酸ジエチルから生成される付加物)をその中に混合し、FT−IR分光法を用いても遊離イソシアネートを全く検出することができなくなるまで混合物を90℃にて撹拌した。このようにして得られた、シラン当量が約6920g/eq(使用量から算出)であるトリエトキシシラン基含有ポリエーテルを室温まで冷却し、湿気を排除した状態を保った。
実施例1〜実施例4及び比較例V1〜比較例V4
96.5重量部のアルコキシシラン基含有ポリエーテルSTP−1と、0.5重量部のビニルトリメトキシシラン(VTMO)と、3.0重量部の3−アミノプロピルトリメトキシシラン(AMMO)とで構成される組成物を下記表1に従い様々な触媒とブレンドし、混合物を保存前後の標準的な気候条件下における粘度及びスキニング時間(ST)について調べた。スキニング時間はシラン基の架橋反応に対する触媒の活性、すなわち架橋速度の評価基準とみなした。粘度及びスキニング時間の増大は保存安定性の評価基準とみなした。結果は同様に表1に挙げている。
95.9重量部のアルコキシシラン基含有ポリエーテルSTP−2と、0.4重量部のビニルトリエトキシシラン(VTEO)と、3.7重量部のN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン(DAEO)とで構成される組成物を下記表2に従い様々な触媒とブレンドし、混合物を上記のように粘度及びスキニング時間(ST)について、更には標準的な気候条件における24時間の硬化時間後の表面の質について調べた。比較例はV5〜V8と表している。
プラネタリーミキサー内にて、37.6重量部のアルコキシシラン基含有ポリエーテルSTP−1と、60.0重量部の破砕チョーク(オムヤカルブ(Omyacarb)(登録商標)5 GU)と、1.2重量部のビニルトリメトキシシラン(VTMO)と、1.2重量部の3−アミノプロピルトリメトキシシラン(AMMO)と、下記表3による様々な触媒とをブレンドし、混合物を標準的な気候条件下にてスキニング時間(ST)について調べた。加えて、混合物を使用して厚さ2mmの膜を作製し、それを標準的な気候条件下にて7日間硬化させ、機械的特性について調べた。比較例はV9〜V12と表している。
プラネタリーミキサー内にて、70.8重量部のアルコキシシラン基含有ポリエーテルSTP−1と、27.5重量部の破砕チョーク(オムヤカルブ(Omyacarb)(登録商標)5 GU)と、0.3重量部のビニルトリメトキシシラン(VTMO)と、1.4重量部の3−アミノプロピルトリメトキシシラン(AMMO)と、上記で調製された触媒2、触媒3及び触媒4とを下記表4に従ってブレンドし、混合物を標準的な気候条件下にてスキニング時間(ST)について調べた。加えて、混合物を使用して厚さ2mmの膜を作製し、それを標準的な気候条件下にて7日間硬化させ、機械的特性について調べた。
Claims (15)
- 式Znk(L)x(Y)2k−nx(式中、kは1〜10の整数であり、xは1、2、3又は4であり、nは下記の配位子Lの式(I)におけるnの値に相当するものであり、2k−nxは0未満ではなく、Yは一価の負に帯電した配位子であり、Lは式(I)の配位子である)の亜鉛(II)錯体の、シラン基含有ポリマーを湿気によって架橋するための触媒としての使用:
nは1、2又は3であり、
AはR4、又は式:
R1及びR2はそれぞれ独立して水素ラジカル、若しくは炭素数1〜10の一価の飽和若しくは不飽和ヒドロカルビルラジカルであるか、又は結合して炭素数3〜6の二価のアルキレンラジカルとなり、
R3及びR4はそれぞれ独立して水素ラジカル、若しくは炭素数1〜12であり、1つ若しくは複数のヘテロ原子を任意に含有する一価の飽和ヒドロカルビルラジカルであるか、又は結合して炭素数3〜6であり、1つ若しくは複数のヘテロ原子を任意に含有する二価のアルキレンラジカルとなる)。 - 少なくとも1種のシラン基含有ポリマーと、
式Znk(L)x(Y)2k−nx(式中、kは1〜10の整数であり、xは1、2、3又は4であり、nは下記の配位子Lの式(I)におけるnの値に相当するものであり、2k−nxは0未満ではなく、Yは一価の負に帯電した配位子であり、Lは式(I):
nは1、2又は3であり、
AはR4、又は式:
R1及びR2はそれぞれ独立して水素ラジカル、若しくは炭素数1〜10の一価の飽和若しくは不飽和ヒドロカルビルラジカルであるか、又は結合して炭素数3〜6の二価のアルキレンラジカルとなり、
R3及びR4はそれぞれ独立して水素ラジカル、若しくは炭素数1〜12であり、1つ若しくは複数のヘテロ原子を任意に含有する一価の飽和ヒドロカルビルラジカルであるか、又は結合して炭素数3〜6であり、1つ若しくは複数のヘテロ原子を任意に含有する二価のアルキレンラジカルとなる)の配位子である)の少なくとも1種の亜鉛(II)錯体と、
を含む組成物。 - 前記配位子Lが、前記式(I)において、
nが1であり、AがR4であり、
R1が炭素数1〜4のアルキルラジカル若しくはアリールラジカルであり、R2が水素ラジカルであるか、又はR1とR2とが結合して炭素数3若しくは4のアルキレンラジカルとなり、
R3及びR4がそれぞれ独立して炭素数1〜8のアルキルラジカル、若しくは炭素数5若しくは6のシクロアルキルラジカル、若しくは炭素数1〜4のアルキルエーテルラジカルであるか、又はR3とR4とが結合して、式−(CH2)m−X−(CH2)o−(式中、XはO、NR(ここで、Rは炭素数1〜4の一価のアルキルラジカルである)、若しくはSであり、m及びoはそれぞれ独立して2〜4の整数であり、mとoとの合計が4〜6である)の二価のアルキレンラジカルとなる配位子L1である、請求項2に記載の組成物。 - 前記亜鉛(II)錯体が式Zn(L1)x(Y)2−x(式中xは2である)を有する、請求項3に記載の組成物。
- 前記配位子Lが、前記式(I)において、
nが1、2又は3、特に1又は2であり、
Aがポリオキシアルキレンラジカル又はポリオキシアルキル化化合物のラジカルであり、
R1が炭素数1〜4のアルキルラジカル若しくはアリールラジカルであり、R2が水素ラジカルであるか、又はR1とR2とが結合して炭素数3若しくは4のアルキレンラジカルとなり、
R3が水素ラジカル、炭素数1〜12であり、1つ若しくは複数のヘテロ原子を任意に含有する一価の飽和ヒドロカルビルラジカル、又はベンジルラジカルである配位子L2である、請求項2に記載の組成物。 - 前記亜鉛(II)錯体が、式Znk(L2)x(Y)2k−nx(式中、kは1〜5の整数であり、及び/又はnは1若しくは2である)を有する、請求項5に記載の組成物。
- 前記シラン基含有ポリマーが、1分子当たり平均で1.3〜4のシラン基を有する、請求項2〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記シラン基含有ポリマーが、ポリスチレン標準に対してGPCを用いて測定された、1000g/mol〜30000g/molの範囲の数平均分子量Mnを有する、請求項2〜7のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記シラン基含有ポリマーを、(メタ)アクリロイルシランと非シラン官能性(メタ)アクリレート及び/又はオレフィンとの共重合、又はポリオレフィン若しくはポリ(メタ)アクリレートとビニルシラン若しくは(メタ)アクリロイルシランとのグラフト重合、又は末端アリル基を有するポリマーとヒドロシランとのヒドロシリル化、又は末端(メタ)アクリロイル基を有するポリマーとアミノシラン若しくはメルカプトシランとのマイケル様反応、又はアルキレンオキシドとエポキシシランとの共重合によるシラン基を有するポリマーとポリイソシアネートとの反応、又は末端ヒドロキシル基を有するポリマーとイソシアナトシランとの反応、又は末端イソシアネート基を有するポリマーとアミノシラン、ヒドロキシシラン若しくはメルカプトシランとの反応により得ることができる、請求項2〜8のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記シラン基含有ポリマーが、シラン基含有ポリエーテルである、請求項2〜9のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記シラン基含有ポリエーテルが、ポリマー鎖にオキシアルキレン単位だけでなく、尿素基、ウレタン基、チオウレタン基、エステル基及び/又はアミド基から選択される少なくとも1つの官能基も有する、請求項10に記載の組成物。
- 助触媒としての塩基、可塑剤、フィラー又は補強剤、レオロジー添加剤、シラン接着促進剤又は架橋剤、乾燥剤及び安定剤から選択される少なくとも1種の添加剤を含む、請求項2〜11のいずれか一項に記載の組成物。
- 一剤型又は多剤型である、請求項2〜12のいずれか一項に記載の組成物。
- 埋込用コンパウンド、成形コンパウンド、シーラント、接着剤、塗装組成物、下塗り剤又は補修用コンパウンドである、請求項2〜13のいずれか一項に記載の組成物。
- 硬化した組成物を含む物品であって、該組成物が請求項2〜14のいずれか一項に記載の組成物である、物品。
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