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JP7203196B2 - 架橋性オルガノシロキサン組成物 - Google Patents

架橋性オルガノシロキサン組成物 Download PDF

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Description

本発明は、ヒドロシリル架橋性オルガノポリシロキサン組成物、その製造方法、およびその使用、ならびにそれから得られうる加硫物に関する。
脂肪族炭素-炭素多重結合を有する反応性単位を含むオルガノポリシロキサン樹脂は、ヒドロシリル化/付加反応によって、触媒(通常は白金含有触媒)の存在下で、2個のSi-H基を有する適切な結合剤(koppler)または少なくとも3個のSi-H基を有する適切な架橋剤で架橋することができる。米国特許第6,689,859号明細書および米国特許第6,310,146号明細書には、平均組成(PhSiO3/20.75(ViMe2SiO1/225を有するシルセスキオキサンコポリマーと、ジフェニルシラン(米国特許第6,689,859号明細書、サンプル1)、1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサン(米国特許第6,689,859号明細書、サンプル5)および1,4-ビス(ジメチルシリル)ベンゼン(米国特許第6,310,146号明細書、例1)などの2価のSi-H結合剤との混合物の加硫物の特性が記載されており、該混合物は、白金触媒の存在下で架橋される。該加硫混合物の不利な点は、ポリマーネットワークの比較的低い流動特性の結果として、それらが低い弾性率または脆性破壊挙動のいずれかを示すことである。材料の低い流動特性とその結果として生じる比較的低い破壊靭性も、流量比の高い値によって圧縮試験曲線で確認できる。
米国特許第8,927,673号明細書には、有機溶媒中でのトリアルコキシシランの塩基により触媒された加水分解および重合による、はしご状またはケージ状のポリシルセスキオキサンの標的化された製造のための単純な方法が記載されている。コポリマーの合成の例もまた、例えば、フェニルトリメトキシシランおよび3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランの加水分解および共縮合によって報告されている(例13、段落[0084])。しかしながら、この方法の不利な点は、「はしご状」ポリシルセスキオキサンの重量平均Mwが反応条件によって限られた範囲でしか調節できないことであり、したがって、得られるポリシルセスキオキサンはかなり高い重量平均Mw、および2を超える高い多分散性Mw/Mnから明らかなように広い重量分布を有する。重量平均Mwを正確に制御するためにトリアルコキシオルガノシランをモノアルコキシトリオルガノシランと共重合するための選択肢は、米国特許第8,927,673号明細書に開示されていない。国際公開第2014/065432A1号には、ヒドロシリル架橋性組成物が記載されている。米国特許出願公開第2011/177342号明細書および米国特許出願公開第2008/318067号明細書には、ヒドロシリル架橋性組成物が記載されている。
米国特許第6,689,859号明細書 米国特許第6,310,146号明細書 米国特許第8,927,673号明細書 国際公開第2014/065432A1号 米国特許出願公開第2011/177342号明細書 米国特許出願公開第2008/318067号明細書
本発明は、
(A)式:R21SiO1/2 (I)、および
式:R2(OR3aSiO(3-a)/2 (II)
の単位を含むオルガノポリシロキサンと、
(B)2個のSi結合水素原子を有する有機ケイ素化合物と、
(C)脂肪族多重結合へのSi結合水素の付加を促進する触媒と
を含む、ヒドロシリル架橋性組成物を提供する。
上記式中、
Rは、同一であっても異なっていてもよく、脂肪族炭素-炭素多重結合を有さない炭化水素基を表し、
1は、脂肪族炭素-炭素多重結合を有する一価の炭化水素基を表し、
2は、脂肪族炭素-炭素多重結合を有さない芳香族炭化水素基を表し、
3は、同一であっても異なっていてもよく、水素またはアルキルを表し、
aは、0、1または2、好ましくは0または1であり、
ただし、オルガノポリシロキサン(A)において、式(I)および(II)のすべての単位の合計に対する式(I)の単位の合計は、0.15~0.24、好ましくは0.17~0.23、特に好ましくは0.18~0.22であり、
オルガノポリシロキサン(A)において、式(I)および(II)のすべての単位の合計に対する、a>0である式(II)の単位の合計は、0.08以下、好ましくは0.06以下、特に好ましくは0.04以下、とりわけ好ましくは0.02以下であり、
オルガノポリシロキサン(A)は、平均で10~20個、好ましくは11~18個、特に好ましくは12~17個のケイ素原子を含み、
オルガノポリシロキサン(A)の多分散度Mw/Mnは、1.05~1.40であり、
オルガノポリシロキサン(A)の、mol(R1)/molの単位で報告される分子当たりの基R1の平均数は、1.1~3.8、好ましくは1.5~3.5、特に好ましくは1.8~3.3、とりわけ好ましくは2.0~3.0である。
基Rは、好ましくはメチルまたはフェニルであり、好ましくはメチルである。
基R1は、好ましくはビニル、ビシクロヘプテニル、3a,4,5,6,7,7a-ヘキサヒドロ-4,7-メタノ-1H-インデニルまたは2-プロペニルであり、特に好ましくはビニルである。
基R2は、好ましくはフェニル、o-,m-もしくはp-トリルまたはベンジルであり、好ましくはフェニルである。
基R3は、好ましくは水素、メチルまたはエチルであり、特に好ましくは水素である。
本発明において使用される成分(A)は、
式:R21SiO1/2 (V)、
式:R2SiO3/2 (VI)
の単位と、
必要に応じて
式:R2(OR3)SiO2/2 (VII)、および
式:R2(OR32SiO1/2 (VIII)
の単位からなる群から選択される単位と
のみからなるオルガノポリシロキサンから選択されることが好ましい。
上記式中、R、R1、R2およびR3は、上記定義の一つを有し、
ただし、オルガノポリシロキサン(A)において、式(V)、(VI)、(VII)および(VIII)のすべての単位の合計に対する式(V)の単位の合計は、0.15~0.24、好ましくは0.17~0.23、特に好ましくは0.18~0.22であり、
オルガノポリシロキサン(A)において、式(V)、(VI)、(VII)および(VIII)のすべての単位の合計に対する式(VII)および(VIII)の単位の合計は、0.08以下、好ましくは0.06以下、特に好ましくは0.04以下、とりわけ好ましくは0.02以下であり、
オルガノポリシロキサン(A)は、平均で10~20個、好ましくは11~18個、特に好ましくは12~17個のケイ素原子を含み、
オルガノポリシロキサン(A)の多分散度Mw/Mnは、1.05~1.40であり、
オルガノポリシロキサン(A)の、mol(R1)/molの単位で報告される分子当たりの基R1の平均数は、1.5~3.0、好ましくは1.8~2.8、特に好ましくは2.0~2.6であり、
オルガノポリシロキサン(A)の、mol(R1)/molの単位で報告される分子当たりの基R1の平均数は、1.1~3.8、好ましくは1.5~3.5、特に好ましくは1.8~3.3、とりわけ好ましくは2.0~3.0である。
本発明は、
式:R21SiO1/2 (V)、
式:R2SiO3/2 (VI)
の単位と、
必要に応じて、
式:R2(OR3)SiO2/2 (VII)、および
式:R2(OR32SiO1/2 (VIII)
の単位からなる群から選択される単位と
のみからなるオルガノポリシロキサンをさらに提供する。
上記式中、R、R1、R2およびR3は、上記定義の一つを有し、
ただし、オルガノポリシロキサン(A)において、式(V)、(VI)、(VII)および(VIII)のすべての単位の合計に対する式(V)の単位の合計は、0.15~0.24、好ましくは0.17~0.23、特に好ましくは0.18~0.22であり、
オルガノポリシロキサン(A)において、式(V)、(VI)、(VII)および(VIII)のすべての単位の合計に対する式(VII)および(VIII)の単位の合計は、0.08以下、好ましくは0.06以下、特に好ましくは0.04以下、とりわけ好ましくは0.02以下であり、
オルガノポリシロキサン(A)は、平均で10~20個、好ましくは11~18個、特に好ましくは12~17個のケイ素原子を含み、
オルガノポリシロキサン(A)の多分散度Mw/Mnは、1.05~1.40であり、
オルガノポリシロキサン(A)の、mol(R1)/molの単位で報告される分子当たりの基R1の平均数は、1.1~3.8、好ましくは1.5~3.5、特に好ましくは1.8~3.3、とりわけ好ましくは2.0~3.0である。
本発明において使用されるオルガノポリシロキサン(A)の重量平均Mwは、1000~2100g/molであることが望ましく、好ましくは1150~1900g/mol、特に好ましくは1350~1850g/molである。
本発明において使用されるオルガノポリシロキサン(A)の数平均Mnは、1100~1500g/molであることが望ましく、好ましくは1100~1450g/mol、特に好ましくは1150~1400g/molである。
本発明において使用されるオルガノポリシロキサン(A)の多分散度Mw/Mnは、好ましくは1.05~1.30、特に好ましくは1.05~1.25、とりわけ好ましくは1.10~1.20である。
好ましいオルガノポリシロキサン(A)の例は、
(PhSiO3/20.79(MePhViSiO1/20.21(ここで、Mw=1730g/mol、Mn=1380g/mol、およびMw/Mn=1.25);
(PhSiO3/20.78(Me2ViSiO1/20.22(ここで、Mw=1480g/mol、Mn=1240g/mol、およびMw/Mn=1.19);ならびに
(PhSiO3/20.80(Me2ViSiO1/20.20(ここで、Mw=1600g/mol、Mn=1310g/mol、およびMw/Mn=1.22);
であり、式中、Meはメチル、Viはビニル、Phはフェニルである。
脂肪族不飽和オルガノポリシロキサン(A)は、特に好ましくは、
(i)一般式:R21(OR3)Si (III)、および
一般式:R2(OR33Si (IV)
[上記式中、R、R1、R2およびR3は、上記で定義された通りである。]
のオルガニルアルコキシシランと、
(ii)それぞれの場合において式(IV)のオルガニルアルコキシシラン(i)1モルに対して、1.0~10.0モル、好ましくは2.0~5.0モル、特に好ましくは2.5~4.0モル、とりわけ好ましくは2.9~3.5モルの量の水と
の、
(iii)それぞれの場合において式(IV)のオルガニルアルコキシシラン(i)100部に対して、好ましくは0.01~5.0重量部、好ましくは0.05~2.0部、特に好ましくは0.1~1.5部、とりわけ好ましくは0.2~1.0部の量の塩基
の存在下であって、
必要に応じて、
(iv)水混和性有機溶媒
の存在下における
反応(プロセスA)によって製造されるものである。
式(IV)のオルガニルアルコキシシラン(i)の例は、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、o-,m-またはp-トリルトリメトキシシラン、o-,m-またはp-トリルトリエトキシシラン、ベンジルトリメトキシシランおよびベンジルトリエトキシシランであり、フェニルトリメトキシシランが好ましい。
式(III)のオルガニルアルコキシシラン(i)の例は、ジメチル(ビニル)メトキシシラン、ジメチル(ビニル)エトキシシラン、ジメチル(ビシクロヘプテニル)メトキシシラン、ジメチル(ビシクロヘプテニル)エトキシシラン、ジメチル(3a,4,5,6,7,7a-ヘキサヒドロ-4,7-メタノ-1H-インデニル)メトキシシラン、ジメチル(3a,4,5,6,7,7a-ヘキサヒドロ-4,7-メタノ-1H-インデニル)エトキシシラン、メチル(フェニル)(ビニル)メトキシシラン、メチル(フェニル)(ビニル)エトキシシラン、(2-プロペニル)ジメチルメトキシシラン、(2-プロペニル)ジメチルエトキシシランであり、メチル(フェニル)(ビニル)メトキシシラン、メチル(フェニル)(ビニル)エトキシシラン、ジメチル(ビニル)メトキシシランまたはジメチル(ビニル)エトキシシランが好ましい。
水(ii)の例は、雨水、地下水、湧水、河川水および海水などの天然水;脱塩水、蒸留水または(複数回)再蒸留水などの化学水;精製水(aqua purificata; Pharm. Eur. 3)、薬用脱イオン水(aqua deionisata)、薬用蒸留水(aqua destillata)、薬用再蒸留水(aqua bidestillata)、薬用注射水(aqua ad injectionam)または薬用保存水(aqua conservata)などの医薬または調剤用の水;独国飲料水条例に従った飲料水;ならびにミネラルウォーターである。
塩基(iii)の例は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属およびアルカリ土類金属炭酸塩、アルカリ金属およびアルカリ土類金属炭酸水素塩、アルカリ金属およびアルカリ土類金属アルコキシド;1,4,5,6-テトラヒドロピリミジン、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノン-5-エン(DBN)、1,8-ジアザビシクロ[5.3.0]デカ-7-エン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン(DBU)などのアミジン;グアニジン、N-メチルグアニジン、N,N’-ジメチルグアニジン、N,N,N’,N’-テトラメチルグアニジン(TMG)、1-フェニルグアニジン、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エン(TBD)および7-メチル-1,5,7-トリアザビシクロ(4.4.0)デカ-5-エンなどのイミノウレアである。
塩基(iii)は、好ましくは、TMG、TBD、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属炭酸塩、またはアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属炭酸水素塩であり、アルカリ金属炭酸塩が特に好ましく、炭酸カリウムまたは炭酸セシウムがとりわけ好ましい。
プロセスAによるオルガノポリシロキサン(A)の製造に溶媒(iv)を使用する場合、20℃および1013hPaで、少なくとも10重量%の、好ましくは少なくとも30重量%の、特に好ましくは少なくとも50重量%の、とりわけ好ましくは無制限の量の水(ii)が溶解できる有機溶媒が好ましい。
プロセスAによるオルガノポリシロキサン(A)の製造に溶媒(iv)を使用する場合、これらは、特に好ましくは、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン;アセトニトリル、3-メトキシプロピオニトリルなどのニトリル;メチラール、1,3-ジオキソラン、1,3,5-トリオキサンおよびグリセロールホルマールなどのアセタール;エチレングリコールジアセテート、γ-ブチロラクトン、2-メトキシ-1-プロピルアセテート、1-メトキシ-2-プロピルアセテート、メチルアセトアセテート、エチルアセトアセテート、メチルアセテートなどのエステル;テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、エチルメチルエーテル、1,4-ジオキサン、テトラヒドロピラン、ジ-,トリ-またはテトラエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル;ならびにジメチルスルホキシド;またはそれらの混合物である。
プロセスAによるオルガノポリシロキサン(A)の製造に溶媒(iv)を使用する場合、
これらは、特に好ましくは、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン、ならびにアセトニトリルおよび3-メトキシプロピオニトリルなどのニトリル;とりわけ好ましくは、アセトンおよびアセトニトリル;ならびにそれらの混合物である。
プロセスAによるオルガノポリシロキサン(A)の製造に溶媒(iv)を使用する場合が好ましい。
本発明において使用されるオルガノポリシロキサン(A)は、塩基(iii)の存在下、必要に応じて溶媒(iv)中で、式(III)および(IV)のオルガニルアルコキシシラン(i)の水(ii)を用いた加水分解および共縮合によるプロセスAにより得られる。本発明において使用されるオルガノポリシロキサン(A)の製造は、最初に式(IV)のオルガニルアルコキシシラン(i)と水(ii)との混合物を充分な溶媒(iv)と混合して均質な混合物を形成し、次に、塩基(iii)を加え、続いて、(曇りの開始時または一定の反応時間後、例えば45分後)式(III)のオルガニルアルコキシシラン(i)を加えるように実施できる。しかしながら、代わりに、塩基(iii)も、プロセスAにおいて水(ii)および/または溶媒(iv)と予混合してもよい。式(III)および(IV)のオルガニルアルコキシシラン(i)、水(ii)ならびに溶媒(iv)の均質な混合物の初期装入を最初に準備し、続いてそこに塩基(iii)を加え、または塩基(iii)を水(ii)および/または溶媒(iv)との混合物として加えることも可能である。
反応混合物が均質ではなく、むしろ有機相と水相とからなるように、より少量の溶媒(iv)を使用することも可能であるが、好ましくはない。
プロセスAによる本発明のオルガノポリシロキサン(A)の製造は、式(III)のオルガニルアルコキシシラン(i)のモル当たり、望ましくは2.0~5.0モル、好ましくは2.5~4.5モル、特に好ましくは2.8~4.0モル、とりわけ好ましくは3.0~3.5モルの、式(IV)のオルガニルアルコキシシラン(i)を使用する。
プロセスAの好ましい実施形態は、式(III)および(IV)の有機ケイ素化合物(i)ならびに必要に応じて溶媒(iv)を最初に装入し、続いて塩基(iii)と水(ii)との混合物を加えることを含む。
プロセスAのさらに好ましい実施形態は、式(IV)のオルガニルアルコキシシラン(i)および必要に応じて溶媒(iv)を最初に装入し、次に塩基(iii)と水(ii)との混合物を加え、続いて式(III)のオルガニルアルコキシシラン(i)を加えることを含む。
プロセスAのさらに好ましい実施形態は、必要に応じて溶媒(iv)、水(ii)および塩基(iii)を最初に装入し、次に式(IV)のオルガニルアルコキシシラン(i)、および次に式(III)のオルガニルアルコキシシラン(i)を、必要に応じて溶媒(iv)との混合物として、連続して加えることを含む。
本発明において使用されるオルガノポリシロキサン(A)の製造は、-20℃~100℃の範囲の温度で実施することが望ましく、好ましくは-10℃~90℃の範囲の温度、特に好ましくは0℃~80℃の範囲の温度、とりわけ好ましくは10℃~60℃の範囲の温度で実施する。周囲温度で混合するときに、原料の温度、反応熱、および混合中のエネルギー入力による温度上昇から生じる温度で混合することが非常に特に好ましく、混合物を必要に応じて加熱または冷却してもよい。混合は、周囲雰囲気の圧力、すなわち約900~1100hPaで実施することが望ましい。しかしながら、混合はまた、例えば500~3000hPaの絶対圧力で、減圧下または高圧下で一時的または連続的に行ってもよい。
プロセスAは、連続的、不連続的または半連続的に実施することができ、好ましくは不連続的に実施することができる。
塩基(iii)の存在下および必要に応じて溶媒(iv)中でのオルガニルアルコキシシラン(i)と水(ii)との反応は、典型的には、種々のオルガノポリシロキサン(A)の混合物を与える。ジシロキサンR21Si-O-SiR21、およびより少量の、R2Si(OR3)(OSiR212、R2Si(OR32(OSiR21)、R2Si(OSiR213、および[(R2SiO2/2(OSiR21))n(R2SiO1/2(OR322]および[(R2SiO2/2(OSiR21))n(R2SiO1/2(OSiR21)(OR3))2](式中、n=3~7または20を超える)などの低分子量または高分子量の線状または分岐状構造、または[R2SiO2/2(OSiR21)]3-4などの低分子量環状構造も、副生成物として形成される場合があり、上記基は上記で定義された通りである。
反応が完了した後、反応混合物を、真空下で脱揮してもよく、または先行する水性後処理に供してもよい。反応混合物の特定の種の単離または濃縮が望まれる場合、これは好ましくは結晶化によって行われる。
オルガノポリシロキサン(A)の製造の後に、まだ存在する任意の(OR3)基の含有量を減らすことが好ましいとされているように、さらなるプロセス工程を行ってもよく、ここでR3は上記で定義された通りである。この目的のために、塩基(iii)の存在下および必要に応じて有機溶媒(iv)の存在下でシラン(i)を水(ii)と反応させることによって得られたオルガノポリシロキサン(A)を、エーテル、飽和炭化水素および芳香族炭化水素から選択される有機溶媒中で、少なくとも1つのオルガニルオキシまたはヒドロキシ反応性化合物(v)と反応させてもよく、例えば、モノクロロシランと反応させてもよく、または触媒としてのトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランの存在下でのPiers-Rubinsztajn反応において反応性シランと反応させてもよい。
プロセスAの必要に応じて行われる追加のプロセス工程に続いて、反応混合物を、真空下で脱揮してもよく、または先行する水性後処理に供してもよい。反応混合物の特定の種の単離または濃縮が望まれる場合、これは好ましくは結晶化によって行われる。
本発明において使用される成分(B)は、任意の所望の従来知られている、2個のSi結合水素原子を有する有機ケイ素化合物、例えば、SiH官能性のシランおよびシロキサン、から選択できる。
結合剤(B)は、
式:R4 ef5 gSiO(4-e-f-g)/2 (IX)
の単位を含む有機ケイ素化合物から好ましくは選択される。
上記式中、R4は、同一であっても異なっていてもよく、一価または二価の、SiC結合した、必要に応じて置換された飽和炭化水素基を表し、
5は、同一であっても異なっていてもよく、一価または二価の、SiC結合した、必要に応じて置換された、脂肪族飽和芳香族炭化水素基を表し、
eは、0、1、2または3、好ましくは0、1または2、特に好ましくは1または2であり、fは0、1または2、好ましくは1または2であり、gは、0、1または2、好ましくは1または2であり、ただし、e+f+g≦4であり、分子当たり2個のSi結合水素原子が存在する。
結合剤(B)は、分子当たり、好ましくは少なくとも1個の基R5、特に好ましくは1~4個、とりわけ好ましくは1~2個の基R5を含む。
結合剤(B)は、二価の、SiC結合した、特に式(IX)の2つの単位を互いに連結する脂肪族飽和芳香族炭化水素基である基R5を、分子当たり少なくとも1個含むことが好ましい。
基R4の例は、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、1-n-ブチル基、2-n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基;n-ヘキシル基などのヘキシル基;n-ヘプチル基などのヘプチル基;n-オクチル基、ならびに2,4,4-トリメチルペンチル基および2,2,4-トリメチルペンチル基などのイソオクチル基などのオクチル基;n-ノニル基などのノニル基;n-デシル基などのデシル基;n-ドデシル基などのドデシル基;n-ヘキサデシル基などのヘキサデシル基;n-オクタデシル基などのオクタデシル基;などのアルキル基;;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基およびメチルシクロヘキシル基などのシクロアルキル基;;ならびにメチレン基、エチレン基、ジメチルメチレン基、メチルメチレン基、フェニルメチレン基およびジフェニルメチレン基であり、好ましくはメチル基である。
基R5の例は、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基およびフェナントリル基などのアリール基;o-,m-,p-トリル基、キシリル基およびエチルフェニル基などのアルカリール基;ならびにベンジル基、α-およびβ-フェニルエチル基、2-(2-メチルフェニル)エチル基、2-(3-メチルフェニル)エチル基および2-(4-メチルフェニル)エチル基などのアラルキル基;2-フェニルプロペニル基および2-フェニルイソプロペニル基、ならびにフェニレン基およびメチル(フェニル)メチレン基、フェニルメチレン基およびジフェニルメチレン基、-(C64)-CH2-(C64)-、-(C64)-C(CH32-(C64)-、-(C64)-C(CH3)H-(C64)-、-(C64)-C(C65)H-(C64)-、-(C64)-C(C65)Me-(C64)-、-(C64)-C(C652-(C64)-、-(C64)-O-(C64)-、-(C64)-S-(C64)-、および一価または二価のビフェニル基、ナフタレン基、アントラセン基またはフェナントレン基であり、フェニル基、二価のビフェニル基またはフェニレン基が好ましい。
結合剤(B)の例は、ジフェニルシラン(CAS 775-12-2)またはメチル(フェニル)シラン(CAS 766-08-5)などのフェニルシラン;1,1,3-トリメチル-3-フェニルジシロキサン、1,5-ジメチル-1,3,3,5-テトラフェニルトリシロキサン、1,3-ジメチル-1,3-ジフェニル-ジシロキサン(CAS 6689-22-1)、1,1,3,3-テトラフェニル-ジシロキサン、1,1,5,5-テトラメチル-3,3-ジフェニルトリシロキサン、1,1,3,5,5-ペンタメチル-3-フェニルトリシロキサン、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサンなどのシロキサン単位を有する結合剤;1,4-ビス(ジメチルシリル)ベンゼン(CAS 2488-01-9)、1,4-ビス(メチルフェニルシリル)ベンゼン、4,4’-ビス(ジメチルシリル)-1,1’-ビフェニル、ビス(4’-(ジメチルシリル)-[1,1’-ビフェニル]-4-イル)ジメチルシラン、4,4’-ビス(メチルフェニルシリル)-1,1’-ビフェニル、ビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)ジメチルシラン、ビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)(エチル)メチルシラン、ビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)ジエチルシラン、ビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)ジ-n-ブチルシラン、ビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)ジ-tert-ブチルシラン、ビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)ジプロピルシラン、ビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)ジイソプロピルシラン、ビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)メタン、2,2-ビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)プロパンなどのフェニレン単位や二価のビフェニル単位を有する結合剤;9,10-ビス(ジメチルシリル)アントラセン、1,4-ビス(ジメチルシリル)ナフタレン、1,5-ビス(ジメチルシリル)ナフタレン、2,6-ビス(ジメチルシリル)ナフタレン、1,8-ビス(ジメチルシリル)ナフタレン、1,6-ビス(ジメチルシリル)ナフタレンまたは1,7-ビス(ジメチルシリル)ナフタレンなどの二価の多環芳香族炭化水素を含む結合剤;ならびにビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)エーテルおよびビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)スルフィドである。
結合剤(B)は、ジフェニルシラン、1,3-ジメチル-1,3-ジフェニル-ジシロキサン、1,1,5,5-テトラメチル-3,3-ジフェニルトリシロキサン、1,4-ビス(ジメチルシリル)ベンゼン、4,4’-ビス(ジメチルシリル)-1,1’-ビフェニル、ビス(4’-(ジメチルシリル)-[1,1’-ビフェニル]-4-イル)ジメチルシラン、ビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)ジメチルシラン、ビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)メタン、ビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)エーテルまたはビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)スルフィドなどの有機ケイ素化合物から好ましくは選択される。
有機ケイ素成分(B)は、特に好ましくは、ジフェニルシラン、1,4-ビス(ジメチルシリル)ベンゼン、1,3-ジメチル-1,3-ジフェニル-ジシロキサン、1,1,5,5-テトラメチル-3,3-ジフェニルトリシロキサン、4,4’-ビス(ジメチルシリル)-1,1’-ビフェニル、ビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)ジメチルシランであり、とりわけ好ましくは、1,4-ビス(ジメチルシリル)ベンゼン、4,4’-ビス(ジメチルシリル)-1,1’-ビフェニル、1,3-ジメチル-1,3-ジフェニルジシロキサンまたはビス(4-(ジメチルシリル)フェニル)ジメチルシランである。
結合剤(B)は、市販品から選択されるか、または化学で一般的に使用される方法、例えばグリニャール反応、によって製造してもよい。
本発明の組成物において、成分(A)、(B)および必要に応じて(F)は、脂肪族不飽和炭素-炭素多重結合に対するSi結合水素のモル比が望ましくは0.80~1.20、好ましくは0.85~1.10、特に好ましくは0.90~1.10、とりわけ好ましくは0.95~1.05であるような量で使用される。
使用可能な触媒(C)としては、脂肪族多重結合へのSi結合水素の付加に従来も使用されているすべての触媒が挙げられる。
触媒(C)の例は、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウムおよびイリジウムなどの金属、好ましくは白金であり、これらは、活性炭、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素などの微細化担体物質に、必要に応じて固定されていてもよい。
好ましく使用される触媒(C)は、白金、ならびにその化合物および錯体である。
そのような白金触媒(C)の例は、金属状および微細化白金(これらは、二酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたは活性炭などの担体上に配置されていてもよい)、白金の化合物または錯体であり、例えば、ハロゲン化白金(例えば、PtCl4、H2PtCl6・6H2O、Na2PtCl4・4H2O)、白金-オレフィン錯体、白金-アルコール錯体、白金-アルコキシド錯体、白金-エーテル錯体、白金-アルデヒド錯体、白金-ケトン錯体(例えばH2PtCl6・6H2Oとシクロヘキサノンとの反応生成物)、白金-ビニルシロキサン錯体(特に、検出可能な量の無機結合ハロゲンを含むかまたは含まない白金-ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体)、ビス(γ-ピコリン)白金二塩化物、トリメチレンジピリジン白金二塩化物、ジシクロペンタジエン白金二塩化物、ジメチルスルホキシドエチレン白金(II)二塩化物、ならびに四塩化白金とオレフィンおよび第一級アミンもしくは第二級アミンまたは第一級および第二級アミンとの反応生成物(例えば1-オクテンに溶解した四塩化白金とsec-ブチルアミンとの反応生成物)、または欧州特許第110370号明細書によるアンモニウム-白金錯体、ならびにN-ヘテロ環状カルベン(NHC)との白金錯体、例えば、[1,3-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)イミダゾール-2-イリデン][1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン]白金(0)(CAS 849830-54-2)、[1,3-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)イミダゾリジニリデン][1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン]白金(0)(CAS 873311-51-4)、[1,3-ビス(シクロヘキシル)イミダゾール-2-イリデン][1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン]白金(0)(CAS 400758-55-6)、1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)-3,4,5,6-テトラヒドロピリミジン-1-イウム白金(ジビニルテトラメチルジシロキサン)、1,3-ビス(2,6-ジメチルフェニル)-3,4,5,6-テトラヒドロピリミジン-1-イウム白金(ジビニルテトラメチルジシロキサン)および1,3-ビス(2-メチルフェニル)-3,4,5,6-テトラヒドロピリミジン-1-イウム白金(ジビニルテトラメチルジシロキサン)である。
触媒(C)として好ましく使用されるのは、文献でKarstedt触媒として長い間知られている白金-1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体(CAS 68478-92-2)である。
触媒(C)は、それぞれの場合において金属元素、好ましくは白金元素として計算されるが、成分(A)および必要に応じて(F)の総重量に対して、望ましくは1~5000重量ppm(百万重量部当たりの重量部)の量で、好ましくは1~2000重量ppmの量で、とりわけ好ましくは1~500重量ppmの量で、本発明の調製物で使用される。
触媒(C)として、本発明の調製物は、Karstedt触媒(CAS 68478-92-2)を、白金元素として計算されるが、成分(A)および必要に応じて(F)の総重量に対して、非常に特に好ましくは5~100重量ppmの量で使用する。
好ましい実施形態では、触媒(C)は、抑制剤(D)および必要に応じて有機溶媒(E)と混合して、特に好ましくは線状ビニル末端ポリジメチルシロキサン(D)および必要に応じて有機溶媒(E)と混合して使用される。
成分(A)、(B)、(C)および必要に応じて(E)に加えて、本発明の組成物は、成分(A)、(B)、(C)および(E)とは異なるさらなる物質、例えば、抑制剤(D)、反応性可塑剤(F)および添加剤(G)、を含んでいてもよい。
本発明の組成物は、ヒドロシリル架橋性組成物に従来も使用され、室温で脂肪族炭素-炭素多重結合へのSi結合水素の付加を遅らせるもの、または処理時間および架橋速度を特異的に調節するために使用できるものなどの抑制剤(D)を含んでいてもよい。
必要に応じて使用される抑制剤(D)の例は、1-エチニルシクロヘキサン-1-オール、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、2-フェニル-3-ブチン-2-オールおよび2-メチル-3-ブチン-2-オールなどのアセチレンアルコール、線状ビニル末端ポリジメチルシロキサン、トリアルキルシアヌレート、マレイン酸ジアリル、マレイン酸ジメチルおよびマレイン酸ビス(2-メトキシ-1-メチルエチル)などのマレイン酸エステル、フマル酸ジエチルおよびフマル酸ジアリルなどのフマル酸アルキル、クメンヒドロペルオキシド、tert-ブチルヒドロペルオキシドおよびピナンヒドロペルオキシドなどの有機ヒドロペルオキシド、有機ペルオキシド、有機スルホキシド、有機アミンおよびアミド、ホスフィンおよびホスファイト、ホスホナイト、ホスフィナイト、ニトリル、ジアジリジンおよびオキシム、ならびにアルキルチオ尿素、チウラムモノスルフィドおよびジスルフィドである。
必要に応じて使用される抑制剤(D)の好ましい例は、1-エチニルシクロヘキサン-1-オール、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、2-フェニル-3-ブチン-2-オールおよび2-メチル-3-ブチン-2-オールなどのアセチレンアルコール、線状ビニル末端ポリジメチルシロキサン、トリアルキルシアヌレート、マレイン酸ジアリル、マレイン酸ジメチルおよびマレイン酸ビス(2-メトキシ-1-メチルエチル)などのマレイン酸エステル、フマル酸ジエチルおよびフマル酸ジアリルなどのフマル酸アルキル、クメンヒドロペルオキシド、tert-ブチルヒドロペルオキシドおよびピナンヒドロペルオキシドなどの有機ヒドロペルオキシド、有機ペルオキシド、ホスフィンおよびホスファイト、ホスホナイト、ホスフィナイト、ジアジリジンおよびオキシム、ならびにアルキルチオ尿素、チウラムモノスルフィドおよびジスルフィドである。
必要に応じて使用される抑制剤(D)は、特に好ましくは1-エチニルシクロヘキサン-1-オールまたはチウラムモノスルフィドであり、とりわけ好ましくはチウラムモノスルフィドである。
抑制剤(D)を使用する場合、その使用量は、それぞれの場合において成分(A)および必要に応じて(F)の総重量に対して、好ましくは5~5000重量ppm、特に好ましくは10~2000重量ppm、とりわけ好ましくは20~1000重量ppmである。本発明の組成物は、好ましくは抑制剤(D)を含む。
本発明の付加架橋組成物は、当該組成物を形成する個々の成分のすべてを-50℃~30℃の温度で組み合わせた後、比較的長期間、特に数週間から、少なくとも2ヶ月、好ましくは少なくとも3ヶ月、特に好ましくは少なくとも4ヶ月、とりわけ好ましくは少なくとも5ヶ月にわたって貯蔵安定であるように調節することができる。
同様に、上記調製物を形成する成分のすべてを組み合わせた後、硬化開始までの限られた作業時間(ポットライフ)しか残らないように、本発明の調製物を調節することが可能である。これは、抑制剤を加えないか、または、例えば、付加反応に対する抑制効果がそれほど顕著ではない、1-エチニルシクロヘキサン-1-オール、2-メチル-3-ブチン-2-オール、3-メチル-1-ペンチン-3-オール、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオール、2,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オールまたは3,7-ジメチルオクト-1-イン-6-エン-3-オールを使用することによって達成される。この抑制剤のリストは、単なる例示であり、限定的ではないと理解されるべきである。
必要に応じて使用される溶媒(E)の例は、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン、ジエチルケトン、2-ヘキサノン、アセチルアセトンおよびブタン-2,3-ジオンなどのケトン;酢酸エチル、エチレングリコールジアセテート、γ-ブチロラクトン、酢酸2-メトキシプロピル(MPA)、ジ(プロピレングリコール)ジベンゾエートおよびエチル(エトキシ)プロピオネート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸n-ブチル、酢酸メチル、酢酸n-,sec-またはtert-ブチル、2-ヒドロキシプロピオン酸ブチル、プロピオン酸エチル、2-ヒドロキシプロピオン酸エチルおよびマレイン酸ジメチルなどのエステル;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドンおよびN-エチル-2-ピロリドンなどのアミド;アセトニトリル、プロピオニトリル、3-メトキシプロピオニトリルなどのニトリル;メチラール、エチルヘキシラール、ブチラール、1,3-ジオキソラン、1,3,5-トリオキサンおよびグリセロールホルマールなどのアセタール;メチルtert-ブチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジフェニルエーテル、アリルフェニルエーテル、ベンジルフェニルエーテル、シクロヘキシルフェニルエーテル、メチルフェニルエーテル、テトラヒドロピラン、4-メチルテトラヒドロピラン、ブチルフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、アニソール、2-メチルテトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、ジブチルエーテル、ジエチルエーテル、モノ-,ジ-,トリ-またはテトラエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチルメチルエーテルおよび1,4-ジオキサンなどのエーテル;ジメチルスルホキシド、ジプロピルスルホキシドおよびジブチルスルホキシドなどのスルホキシド;n-ペンタン、n-ヘキサン、シクロヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン、ならびに2-エチルヘキサン、2,4,4-トリメチルペンタン、2,2,4-トリメチルペンタンおよび2-メチルヘプタンなどの異性体オクタン、Exxsol(商標)、Isopar(商標)、Hydroseal(登録商標)またはShellsol(登録商標)の商標名で入手できるような、60~300℃の沸点範囲を有する飽和炭化水素の混合物などの飽和炭化水素;ベンゼン、トルエン、o-,m-またはp-キシレン、ソルベントナフサおよびメシチレンなどの芳香族炭化水素;メチラール、エチルヘキシラール、ブチラール、1,3-ジオキソランおよびグリセロールホルマールなどのアセタール;1,3-ジオキソラン-2-オン、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、炭酸ジプロピル、炭酸プロピレングリコールおよび炭酸エチレンなどの炭酸塩;クロロホルム;ジクロロメタン;ならびにそれらの混合物である。
本発明の組成物が溶媒(E)を含む場合、これは、好ましくはエーテル、芳香族炭化水素または飽和炭化水素から選択され、特に好ましくはトルエンである。
本発明の組成物が溶媒(E)を含む場合、その使用量は、それぞれの場合において、成分(A)、(B)および(F)の合計100重量部に対して、好ましくは0.001~30重量部、特に好ましくは0.001~20重量部、とりわけ好ましくは0.01~10重量部である。本発明の組成物は、好ましくは溶媒(E)を含まない。
必要に応じて使用される反応性可塑剤(F)の例は、3~6個のケイ素原子および反応性脂肪族炭素-炭素多重結合(例えばビニル基)を有する環状シロキサンであり、例えば、1,3,5,7-テトラメチル-1,3,5,7-テトラビニルシクロテトラシロキサン、1,3,5-トリメチル-1,3,5-トリビニルシクロトリシロキサン、1,3,5,7-トリフェニル-1,3,5,7-トリビニルシクロテトラシロキサンまたは1,3,5,7-テトラフェニル-1,3,5,7-テトラビニルシクロテトラシロキサンである。
本発明の組成物が成分(F)を含む場合、その使用量は、それぞれの場合において、成分(A)100重量部に対して、望ましくは0.1~200重量部、好ましくは5~100重量部、特に好ましくは5~50重量部、とりわけ好ましくは10~30重量部である。
本発明において必要に応じて使用される成分(G)は、可塑剤、接着促進剤、染料、無機および有機顔料、蛍光染料、殺菌剤、芳香剤、分散剤、レオロジー添加剤、腐食防止剤、酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤、難燃剤、タックに影響を与える物質、電気的性質に影響を与える物質、熱伝導率向上剤;強度、ガラス転移温度および/または破壊靭性を高めるための改質剤;補強フィラーおよび非補強フィラー;ならびにガラス、カーボンまたはプラスチック製の繊維織物;またはそれらの組合せから選択される。
本発明の組成物が成分(G)を含む場合、これは、好ましくは、酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤、電気的特性に影響を与える物質、熱伝導率向上剤、強度、ガラス転移温度および/または破壊靭性を高めるための改質剤;補強フィラーおよび非補強フィラー;ならびにガラス、カーボンまたはプラスチック製の繊維織物;またはそれらの組合せから選択され、特に好ましくは、酸化防止剤、熱安定剤、強度、ガラス転移温度および/または破壊靭性を高めるための改質剤;補強フィラーおよび非補強フィラー;ならびにガラス、カーボンまたはプラスチック製の繊維織物;またはそれらの組合せから選択される。
本発明の組成物が成分(G)を含む場合、その使用量は、それぞれの場合において、成分(A)および(B)の合計100重量部に対して、好ましくは0.1~200重量部、特に好ましくは0.1~100重量部、とりわけ好ましくは0.1~50重量部である。本発明の組成物は、好ましくは成分(G)を含む。
本発明の組成物は、望ましくは、
(A)オルガノポリシロキサン、
(B)結合剤、
(C)触媒、
必要に応じて(E)溶媒、
(D)抑制剤、
必要に応じて(F)反応性可塑剤、および
必要に応じて(G)さらなる構成要素
を含む組成物である。
本発明の組成物は、好ましくは、
(A)オルガノポリシロキサン、
(B)結合剤、
(C)触媒、
必要に応じて(E)溶媒、
(D)抑制剤、
(F)反応性可塑剤、および
必要に応じて(G)さらなる構成要素
を含む組成物である。
本発明の組成物は、特に好ましくは、
(A)オルガノポリシロキサン、
(B)結合剤、
(C)触媒、
(D)抑制剤、
必要に応じて(E)溶媒、
(F)反応性可塑剤、および
(G)さらなる構成要素
を含む組成物である。
本発明の組成物は、とりわけ好ましくは、
(A)オルガノポリシロキサン、
(B)二価の、SiC結合した、必要に応じて置換された、特に式(IX)の2つの単位を互いに連結する脂肪族飽和芳香族炭化水素基である基R5を、分子当たり少なくとも1個含む結合剤、
(C)触媒、
必要に応じて(E)溶媒、
(D)抑制剤、
(F)反応性可塑剤、および
(G)さらなる構成要素
を含む組成物である。
本発明の組成物は、非常に特に好ましくは、
(A)オルガノポリシロキサン、
(B)二価の、SiC結合した、必要に応じて置換された、特に式(IX)の2つの単位を互いに連結する脂肪族飽和芳香族炭化水素基である基R5を、分子当たり少なくとも1個含む結合剤、
(C)触媒、
必要に応じて(E)溶媒、
(D)抑制剤、
(F)反応性可塑剤、および
(G)さらなる構成要素
を含む組成物である。
成分(A)~(G)、ならびにジシロキサンまたは低分子量もしくは高分子量の線状もしくは分枝状構造、および低分子量の環状構造などの形成される任意の副生成物に加えて、本発明の組成物は、好ましくはさらなる構成要素を含まない。
本発明において使用される成分は、それぞれの場合において、当該成分の1種であってもよく、またはそれぞれの成分の少なくとも2種の混合物であってもよい。
本発明の組成物の粘度は、それぞれの場合において60℃で、10~500,000mPa・s、好ましくは50~100,000mPa・s、特に好ましくは100~50,000mPa・sである。
本発明の組成物の製造は、例えば、上記個々の成分を任意の所望の順序で、従来知られている方法で混合するなど、既知の方法に従って実施することができる。
本発明はさらに、上記個々の成分を混合することにより本発明の組成物を製造する方法を提供する。
本発明の方法では、混合は、好ましくは10℃~40℃の範囲の温度で実施することができる。しかしながら、必要に応じて、混合は、より高い温度、例えば、40℃~100℃の範囲の温度で実施することもでき、ここで、抑制剤(D)を組成物に加えることが好ましい。周囲温度で混合するときに、原料の温度に混合中のエネルギー入力による温度上昇を加えて生じる温度で混合を行うことが好ましく、必要に応じて加熱または冷却を行ってもよい。
混合は、周囲気圧、すなわち約900~1100hPaで実施することができる。さらに、減圧下、例えば30~500hPaの絶対圧で、一時的または連続的に混合を行い、揮発性化合物および/または空気を除去するか、または高圧下、例えば1100hPa~3000hPaの絶対圧で混合することが可能であり、特に連続モードでは、例えば、これらの圧力が、ポンピング中の圧力および高温で使用される材料の蒸気圧によって閉鎖系でもたらされる場合である。
本発明の方法は、連続的、不連続的または半連続的に実施することができ、好ましくは不連続的に実施することができる。
上記組成物を製造する本発明の方法の好ましい実施形態では、構成要素(A)、(B)および(C)ならびに必要に応じて使用される成分(E)、(D)、(F)および(G)を、任意の所望の順序で混合する。
本発明の方法が、成分(A)および(B)ならびに必要に応じて使用される成分(D)、(E)、(F)および(G)を任意の所望の順序で予混合し、次に、必要に応じて成分(D)および(E)との混合物として、成分(C)と均質化することを含む場合、特に好ましい。
好ましい実施形態では、製造後、成分(A)を、残留(OR3)基を低減するさらなる処理工程に供し;次に、成分(A)を、成分(B)ならびに必要に応じて成分(D)、(E)、(F)および(G)と予混合し、続いて、必要に応じて成分(D)および(E)との混合物として、成分(C)と均質化する。
本発明の混合物/本発明に従って製造される混合物は、好ましくは、硬化前に脱気される。
本発明における架橋は、好ましくは50℃~270℃、特に好ましくは70℃~200℃、とりわけ好ましくは140℃~200℃の範囲の温度で行われる。本発明における架橋は、特に好ましくは、最初に100℃~200℃の温度で行われ、続いて210℃~270℃での後硬化工程が行われる。
本発明における架橋は、好ましくは、周囲気圧、すなわち約900~1100hPaで行われるが、高圧、すなわち1200hPa~10MPaで行われてもよい。
本発明における架橋は、空気雰囲気中または窒素もしくはアルゴンなどの保護ガス雰囲気中で行うことができる。本発明における架橋は、好ましくは、空気雰囲気中で220℃以下の温度で、保護ガス雰囲気中で220℃を超える温度で行われる。
本発明は、本発明の組成物を架橋することにより製造される成形品をさらに提供する。
本発明の成形品の、23℃で測定される弾性率は、0.5GPaを超えることが望ましく、好ましくは0.8GPaを超え、特に好ましくは1.0GPaを超え、とりわけ好ましくは1.3GPaを超える。
本発明の成形品の、23℃で測定される曲げ強度σfMは、20MPaを超えることが望ましく、好ましくは30MPaを超え、特に好ましくは40MPaを超え、とりわけ好ましくは45MPaを超える。
本発明の成形品のtanδmaxは、少なくとも0.400であることが望ましく、好ましくは少なくとも0.500、特に好ましくは少なくとも0.600、とりわけ好ましくは少なくとも0.700である。
本発明の成形品の半値全幅は、40℃以下であることが望ましく、好ましくは35℃以下、特に好ましくは30℃以下である。
25℃で測定される圧縮試験において、本発明の成形品は、好ましくは降伏応力σyを有し、降伏応力は、圧縮の増加が応力の増加を初めて伴わない応力(DIN EN ISO 604:2003-12、第3.3.1章を参照)として定義され、応力/圧縮ひずみ曲線(DIN EN ISO 604:2003-12、第4章、図1;曲線aを参照)における最大応力に続く、σy後のさらなる圧縮増加における応力降下(ひずみ軟化)によって確認可能である。
本発明の成形品の、25℃で測定される流量比は、1.40未満であることが望ましく、好ましくは1.30未満、特に好ましくは1.20未満、とりわけ好ましくは1.10未満である。
本発明の成形品は、高強度、すなわち高い弾性率値および曲げ強度値、良好な流動特性、すなわち低流量σ20%:σy、ならびにガラス転移温度(Tg)における高い減衰最大tanδmaxおよび低い半値全幅によって確認可能な均質なネットワーク構造を兼ね備えるという利点を有する。
本発明において製造されるオルガノポリシロキサン(A)は、製造が容易であるという利点を有する。
さらに、本発明の組成物は、液体であり、60℃で容易に加工可能であるという利点を有する。
例示的実施形態
シリンダー状試験体の作製
DMA、曲げ強度測定および圧縮測定を実施するために、シリンダー状加硫物から試験体を作製した。シリンダー状加硫物は、長さ×内径の測定値=150mm×10mmのステンレス鋼管(ステンレス鋼製のスクリュートップキャップで一方を密閉した)中で製造した。オルガノポリシロキサン組成物の付着を防ぐために、ポリテトラフルオロエチレン製の蓋用シールをスクリュートップの内側に配置し;ステンレス鋼管の内面を、オルガノポリシロキサン組成物を充填する前に、適切なサイズの試験管ブラシを使用してWACKER(登録商標)SILICONE PASTE Pでわずかに濡らし、続いて、上記管を180℃で2時間保管した。次に、上記管にオルガノポリシロキサン組成物を充填し、窒素雰囲気中の再循環空気オーブン内で180℃で72時間、次に、250℃でさらに2時間硬化させた。ステンレス鋼管を、開口側が上を向くように直立させた。次に、試験体を脱型する前に、試験体を管内で23℃に冷却した。硬化中に覆われなかった側の試験体の最上部20mmは、それ以上使用せずに廃棄した。
動的機械分析(DMA)
測定パラメータ:
・機器:ARESレオメーター(TA-機器)
・温度範囲:-100℃~300℃
・加熱速度:窒素パージで4K/min
・周波数:1Hz
・ひずみ:最初は0.03%、測定信号がしきい値を下回ると自動的に増加
調査のために、長さ×幅×高さ=40mm×6mm×3mmの寸法を有する長方形の試験片をシリンダー状試験体から作製し;結果として得られたクランプ長さは25mmであった。
本明細書では、tanδは、減衰、すなわち、位相角の正接、または損失弾性率G''の貯蔵弾性率G'に対する比に相当し;tanδmaxは、ガラス転移温度Tgでの減衰最大(=タンジェントデルタ曲線の最大値)tanδとして定義される。
本明細書では、半値全幅は、tanδmax/2におけるtanδ曲線の℃単位でのピーク幅として定義される。
表1に報告されているtanδmaxの値は、小数点以下第3位に丸められ、半値全幅の報告値は、最も近い整数に丸められ、それぞれの場合においてDIN 1333:1992-02 セクション4に準拠する。
圧縮試験
本発明の文脈において、圧縮特性(降伏応力)は、標準DIN EN ISO 604:2003-12に準拠して実施した。
測定パラメータ:
・機器:Instron 3369
・ロードセル:50kN
・圧縮ピストン:50mm
・試験速度:1mm/min
・温度:25℃、28%RH
・初期荷重:40N
・潤滑剤:なし
サンプル調製:調査のために、直径9.5mm、高さ17mmを有するシリンダー状試験片を作製した。圧縮試験は、試験体の3つの試験片で実施した。試験体を、約4.5mmに圧縮し、つまり初期高さを基準として約26%に圧縮し、測定が完了するまで、実質的に理想的なバレル形状(球根状)の変形を受けさせた。20%圧縮でのMPa単位での圧縮応力σと降伏応力σyの商として定義される流量比(DIN EN ISO 604:2003-12、第3.3.1章を参照)を使用して、材料の流動特性を評価した。表1に報告されている流量比の値は、DIN 1333:1992-02 セクション4に準拠して、小数点以下第2位に丸められた3つの個別の測定値のそれぞれの平均値に相当する。
曲げ強度
本発明において、曲げ強度は、ISO 178:2011-04 方法Aに準拠して、支持距離60mm、試験速度5mm/minで測定した。測定は、23℃および相対湿度50%で行った。好ましい手順は次のとおりである:長さ×直径=100mm×9.5mmの寸法を有するシリンダー状試験片を使用した。測定は、それぞれの場合において5つの試験片で実施した。曲げ強度σfM(試験中に試験体が受ける最大曲げ応力(ISO 178:2011-04、6ページ、第3.4章を参照))は、式
Figure 0007203196000001
に従って計算した。式中、Lは支持距離60mmであり、σfはニュートン単位で測定された曲げ応力であり、φはmm単位での試験体の直径である。曲げ弾性率Efは、式
Figure 0007203196000002
に従って計算した。式中、Lは支持距離60mmであり、σf1は0.10mmのたわみで測定されたキロニュートン(kN)単位での曲げ応力であり、σf2は0.25mmのたわみで測定されたキロニュートン(kN)単位での曲げ応力であり、φは試験体のmm単位での直径である。表1に報告されているMPa単位での曲げ強度σfMおよびGPa単位での曲げ弾性率Efの値は、DIN 1333:1992-02 セクション4に準拠して、最も近い整数(曲げ弾性率)または小数点以下第1位(曲げ強度)に丸められた個々の測定値のそれぞれの平均値に相当する。
モル質量
本発明の文脈において、数平均分子量Mnおよび重量平均分子量Mwは、それぞれの場合において、g/molの単位であり、DIN 1333:1992-02 セクション4に準拠して最も近い10の位に丸められて、固定相としてポリスチレン-co-ジビニルベンゼンをベースとし、10,000Å、500Åおよび100Åの順序で、排除サイズが450,000g/molを超える、異なる細孔サイズ分布を有する3つのカラムにより構成されるカラムアセンブリのポリスチレン標準に対する較正による、DIN 55672-1/ISO 160414-1およびISO 160414-3に準拠したサイズ排除クロマトグラフィー(SEC/GPC)によって測定される。フェニル含有成分はTHF溶離液で測定され、非フェニル含有成分はトルエン溶離液で測定される。分析は、屈折率検出器を使用して、45±1℃のカラム温度で実施される。
以下の例では、特に明記しない限り、すべての部とパーセンテージは重量によるものである。特に明記しない限り、以下の例は、周囲圧力、すなわち約1013hPa、および室温、すなわち約23℃、または追加の加熱もしくは冷却なしに室温で反応物を組み合わせたときに達成される温度で実施される。
以下では、Meはメチルを表し、Viはビニルを表し、Etはエチルを表し、Phはフェニルを表す。
シロキサン成分1の製造
100g(504mmol)のフェニルトリメトキシシラン(CAS 2996-92-1;Wacker Chemie AG、ミュンヘン、ドイツからGENIOSIL(登録商標)XL 70の名称で市販)を、30.13g(1673mmol)の脱イオン水と混合し、次に均質な溶液を形成するために充分な無水アセトン(71g)を加えた。続いて、混合物を、0.60g(4.4mmol)の固体炭酸カリウム(CAS 584-08-7;Sigma-Aldrich Chemie GmbH、シュタインハイム、ドイツから市販)と混合し、45分間攪拌した後、21g(161mmol)のビニルジメチルエトキシシラン(CAS 5356-83-2;abcr GmbH、カールスルーエ、ドイツから市販)を加えた。混合物を23℃で12時間撹拌し、100mlのトリクロロメタンを加え、次に混合物をそれぞれの場合において200mlの脱イオン水で3回抽出した。有機相を分離し、硫酸マグネシウムで乾燥させた。次に、揮発性成分を留去し、残留物を100℃および1mbarで1時間脱揮した。23℃に冷却すると、平均組成(PhSiO3/20.76(PhSi(OH)O2/20.04(PhSi(OMe)O2/20.01(ViMe2SiO1/20.19、重量平均Mwが1420g/mol、数平均Mnが1220g/molおよび多分散度Mw/Mnが1.17の無色の固体65.11gが得られた。
窒素雰囲気下で、65.00gのこの固体を200mLの無水トルエン(CAS 108-88-3;Sigma-Aldrich Chemie GmbH、シュタインハイム、ドイツから市販)に溶解させた。続いて、4.07gの1,3-ジビニルテトラメチルジシラザン(CAS 2627-95-4;Sigma-Aldrich Chemie GmbH、シュタインハイム、ドイツから市販)と2.63gのクロロ(ジメチル)ビニルシラン(CAS 1719-58-0;Sigma-Aldrich Chemie GmbH、シュタインハイム、ドイツから市販)との混合物を加え;混合物を23℃で12時間、次に70℃で1時間撹拌した。23℃に冷却した後、混合物を濾過し、濾液をそれぞれの場合において150mlの脱イオン水で3回洗浄し、続いて硫酸ナトリウムで乾燥させた。その後、揮発性成分を留去し、残留物を80℃および1mbarで1時間脱揮した。23℃に冷却すると、平均組成(PhSiO3/20.78(PhSi(OMe)O2/20.01(ViMe2SiO1/20.21、重量平均Mwが1480g/mol、数平均Mnが1240g/molおよび多分散度Mw/Mnが1.19の無色の固体61.31gが得られた。
例1
50.00gのオルガノポリシロキサン1を8.78gの1,4-ビス(ジメチルシリル)ベンゼン(CAS 2488-01-9;abcr GmbH、カールスルーエ、ドイツから市販)および0.10gの1-エチニルシクロヘキサン-1-オール(CAS 78-27-3、Sigma-Aldrich Chemie GmbH、シュタインハイム、ドイツから市販)と混合し、超音波浴中で60℃で均質化した。次に、0.05gの白金触媒(Wacker Chemie AG、ミュンヘン、ドイツからWACKER(登録商標)KATALYSATOR OLの名称で市販)を加え、50℃で均質に組み込んだ。次に混合物を50℃で100mPaに脱気し、窒素で真空を解除した後、100℃に予熱したステンレス鋼のシリンダー型にすぐに注ぎ、硬化させた。測定結果を表1に示す。
例2
50.00gのオルガノポリシロキサン1を10.00gの1,3,5,7-テトラメチル-1,3,5,7-テトラビニルシクロテトラシロキサン(CAS 2554-06-5、Sigma-Aldrich Chemie GmbH、シュタインハイム、ドイツから市販)、20.62gの1,4-ビス(ジメチルシリル)ベンゼンおよび0.10gの1-エチニルシクロヘキサン-1-オールと混合し、超音波浴中で50℃で均質化した。次に、0.05gのWACKER(登録商標)KATALYSATOR OL 白金触媒を加え、周囲温度で均質に組み込んだ。次に混合物を100mPaに脱気し、窒素で真空を解除した後、100℃に予熱したステンレス鋼のシリンダー型にすぐに注ぎ、硬化させた。測定結果を表1に示す。
Figure 0007203196000003

Claims (8)

  1. (A)式:R21SiO1/2 (V)、
    式:R2SiO3/2 (VI)
    の単位と、
    必要に応じて
    式:R2(OR3)SiO2/2 (VII)、および
    式:R2(OR32SiO1/2 (VIII)
    の単位からなる群から選択される単位と
    のみからなるオルガノポリシロキサンと、
    (B)式:R4 ef5 gSiO(4-e-f-g)/2 (IX)
    の単位を含む、2個のSi結合水素原子を有する有機ケイ素化合物と、
    (C)脂肪族多重結合へのSi結合水素の付加を促進する触媒と
    を含む、ヒドロシリル架橋性組成物。
    [上記式(V)~(VIII)中、
    Rは、同一であっても異なっていてもよく、脂肪族炭素-炭素多重結合を有さない炭化水素基を表し、
    1は、脂肪族炭素-炭素多重結合を有する一価の炭化水素基を表し、
    2は、脂肪族炭素-炭素多重結合を有さない芳香族炭化水素基を表し、
    3は、同一であっても異なっていてもよく、水素またはアルキルを表し、
    ただし、オルガノポリシロキサン(A)において、式(V)、(VI)、(VII)および(VIII)のすべての単位の合計に対する式(V)の単位の合計は、0.15~0.24であり、
    オルガノポリシロキサン(A)において、式(V)、(VI)、(VII)および(VIII)のすべての単位の合計に対する式(VII)および(VIII)の単位の合計は、0.08以下であり、
    オルガノポリシロキサン(A)は、平均で10~20個のケイ素原子を含み、
    オルガノポリシロキサン(A)の多分散度Mw/Mnは、1.05~1.40であり、重量平均Mwは、1350~1850g/molであり、
    オルガノポリシロキサン(A)の、mol(R1)/molの単位で報告される分子当たりの基R1の平均数は、1.1~3.8である。]
    [上記式(IX)中、
    4は、同一であっても異なっていてもよく、一価または二価の、SiC結合した、必要に応じて置換された飽和炭化水素基を表し、
    5は、同一であっても異なっていてもよく、一価または二価の、SiC結合した、必要に応じて置換された脂肪族飽和芳香族炭化水素基を表し、
    eは、0、1、2または3であり、
    fは、0、1または2であり、
    gは、0、1または2であり、
    ただし、e+f+g=4であり、分子当たり2個のSi結合水素原子が存在する。]
  2. 結合剤(B)が、少なくとも1個の基R5を有する前記式(IX)の単位を含む有機ケイ素化合物から選択されることを特徴とする、請求項1記載の組成物。
  3. (A)オルガノポリシロキサン、
    (B)結合剤、
    (C)触媒、
    必要に応じて(E)溶媒
    要に応じて(F)反応性可塑剤、および
    必要に応じて(G)さらなる構成要素
    を含む組成物であることを特徴とする、請求項1または2に記載の組成物。
  4. 前記個々の成分を混合することにより、請求項1~のいずれか一項に記載の組成物を製造する方法。
  5. 前記オルガノポリシロキサン(A)
    (iii)塩基
    の存在下であって、
    (iv)水混和性有機溶媒
    の存在下における、
    (i)一般式:R21(OR3)Si (III)、および
    一般式:R2(OR33Si (IV)
    [上記式中、R、R1、R2およびR3は、上記で定義された通りである。]
    のオルガニルアルコキシシランと、
    (ii)式(IV)のオルガニルアルコキシシラン(i)1モルに対して、1.0~10.0モルの量の水と
    の反応(プロセスA)によって製造する
    請求項に記載の方法
  6. 製造後、成分(A)を、残留(OR3)基を低減するさらなる処理工程に供し、次いで、成分(B)ならびに必要に応じて成分(E)、(F)および(G)と予混合し、続いて、必要に応じて成分(E)との混合物として、成分(C)と均質化することを特徴とする、請求項4または5に記載の方法。
  7. 請求項1~のいずれか一項に記載の組成物を架橋することによって製造される成形品。
  8. 23℃で測定される弾性率が0.5GPaを超えることを特徴とする、請求項7に記載の成形品。
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