JP7485766B2 - オルガニルオキシシラン末端ポリマーの製造方法 - Google Patents
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Description
第1のプロセス工程では、少なくとも1種の一般式(IV)のポリマー(HP1)が、少なくとも1種の一般式(V)のイソシアネート官能性シラン(S)と反応して、シラン末端ポリマー(SP1)を得て、ここで、一般式(V)のイソシアネート官能性シラン(S)は、一般式(IV)の化合物(HP1)中の各ヒドロキシ基に対して、一般式(V)のイソシアネート官能性シラン(S)のイソシアネート基が少なくとも1.1個存在する量で用い、
続いて、第2のプロセス工程では、一般式(V)のイソシアネート官能性シラン(S)のすべての未反応のイソシアネート基を、少なくとも1種の一般式(VI)のオリゴマーまたはポリマー(HP2)と反応させ、かつ、一般式(VI)の化合物(HP2)は、第1のプロセス工程後の反応混合物中に依然として存在する各イソシアネート基に対して、一般式(IV)の化合物(HP2)中のヒドロキシ基が少なくとも1.1個存在する量で用いる。
一般式(II)、(III)および(VI)中のzおよびz1のいずれかが1の値を有し、混合物(M)中に一般式(II)のシラン末端ポリマー(SP2)が存在し、混合物(M)中に同様に存在するポリマー(SP3)が第2の反応工程で用いられるポリマー(HP2)に対応するか、あるいは、
一般式(II)、(III)および(VI)中のzが1を超える値を有し、Y2が最大で1500g/molの数平均モル質量Mnを有するz価のオリゴマーまたはポリマー基であり、混合物(M)は、z1がz未満であるヒドロキシ官能性ポリマー(SP3)を含有する。
Y2-[O-C(=O)-NH-(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]z (II)
Y2-[O-C(=O)-NH-(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]z-z1(OH)z1
(III)
O=C=N-(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a (V)
Y2(OH)z (VI)
Y1は、少なくとも2000g/molの数平均モル質量Mnを有するx価のポリマー基であり、
Y2は、少なくとも3個の同一の繰返し単位を有するz価のオリゴマーまたはポリマー基であり、該繰返し単位は、少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個のヘテロ原子とを含み、
Rは、同一でも異なっていてもよく、置換されていてもよい一価の炭化水素基であり、
R1は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、または置換されていてもよい一価の炭化水素基であり、
R2は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、または置換されていてもよい一価の炭化水素基であり、
xは、2~50の整数であり、
zは、1~50の整数であり、
z1は、z以下であって、1~50の整数であり、
aは、同一でも異なっていてもよく、0、1または2であり、
bは、同一でも異なっていてもよく、1~10の整数である。
・ポリマー(SP2)および(SP3)が、単官能性である、すなわち、それぞれ、シラン官能基またはヒドロキシ官能基を1個のみ有する(z=z1=1)場合、あるいは
・ポリマー(SP2)が、1個超のシラン官能基を有し、同時にポリマー(SP2)および(SP3)は、最大で2000g/mol、好ましくは最大で1000g/mol、より好ましくは最大で500g/molという低い平均モル質量Mnを有するポリマー骨格を有する場合、
明らかに興味深い特性を有するということである。
zは、好ましくは1、2または3であり、より好ましくは1または2である。
z1は、好ましくは1、2または3であり、より好ましくは1または2である。
aは、好ましくは0または1である。
bは、好ましくは1、3または4であり、より好ましくは1または3であり、より特に好ましくは1である。
攪拌、冷却および加熱の設備を備える1000mlの反応容器に、18,000g/molの平均モル質量Mnを有するヒドロキシ両末端(double-sidedly hydroxy-terminated)ポリプロピレングリコール(Covestro AG(Leverkusen、DE)からAcclaim(登録商標) 18200という名称で市販)を400.0g(22.2mmol)装入し、この初期装入物を攪拌しながら80℃および1mbarで2時間乾燥する。その後窒素で真空破壊を行う。その後の反応の全体は、窒素の不活性ガス雰囲気下で行う。
手順は、例1aと同様であるが、以下のように修正した:
・プロセス工程1(Acclaim(登録商標) 18200とイソシアネート官能性シランとの反応)において、わずか13.7g(66.8mmol)という、より少ないシラン過剰量を用いる。
・プロセス工程2(過剰のイソシアネート官能性シランと単官能性ポリプロピレングリコールとの反応)において、対応するより少量の、133.2g(26.6mmol)のPreminol(登録商標) S 1005を加える。
手順は、例1aと同様であるが、以下のように修正した:
・プロセス工程1(Acclaim(登録商標) 18200とイソシアネート官能性シランとの反応)において、わずか10.9g(53.3mmol)という、さらに少ないシラン過剰量を用いる。
・プロセス工程2において、Preminol(登録商標) S 1005を加えない。その代わりに、0.43g(13.4mmol)のメタノールを加えることにより、過剰のイソシアナトシランを破壊する。例1aとは対照的に、反応温度をプロセス工程2の開始時、すなわちメタノールの添加直前に60℃まで下げ、メタノールの添加後、この温度で攪拌を60分間継続する。
40.0gの例1aのポリマー混合物を、ビームミキサーおよびディゾルバーを備える実験用遊星型ミキサー(PC-Laborsystem)内で、20gのジイソノニルフタレート(Merck KGaA(Darmstadt、DE)などの会社から市販)、4.0gのビニルトリメトキシシラン(Wacker Chemie AG(Munich、DE)からGENIOSIL(登録商標) XL 10という名称で市販)、1.0gの安定剤混合物(20%のIrganox(登録商標) 1135(CAS番号 125643-61-0)、40%のTinuvin(登録商標) 571(CAS番号 23328-53-2)、および40%のTinuvin(登録商標) 765(CAS番号 41556-26-7)の混合物、BASF SE(ドイツ)からTINUVIN(登録商標) B 75という名称で市販)、ステアリン酸で被覆されており、約2.0μmの平均粒子径(D50%)を有する炭酸カルシウム(Omya(Cologne、DE)からOmyabond 520という名称で市販)24.2g、および脂肪酸で被覆されており、約0.07μmの平均粒子径(D50%)を有する沈降炭酸カルシウム(Shiraishi Omya GmbH(Gummern、AT)からHakuenka CCR S10という名称で市販)72.6gと混合し、固体物質をビームミキサーを用いて200rpmで1分間よくかき混ぜる。その後、ビームミキサーを用いて600rpm、ディゾルバーを用いて1000rpmで、攪拌を5分間継続する。
手順は、例2aと同様であり、例1aのポリマー混合物を同量の例1bのポリマー混合物で置き換える。
手順は、例2aと同様であり、例1aのポリマー混合物を同量の比較例1cのポリマーで置き換える。
例2a~2cで得られた接着剤を架橋させた後、それらのスキニング(skinning)、それらの機械的物性、各種基材へのそれらの接着性について検討する。その結果は、表1に示すとおりである。
皮膜時間を測定するため、上記例で得られた架橋性組成物をPEフィルムに2mm層厚で塗布し、標準条件(23℃、相対大気湿度50%)下で貯蔵する。硬化の過程で、皮膜の形成を5分毎に試験する。これは、乾燥した実験用スパチュラをサンプルの表面に注意深く置き、上方に引き上げることにより行われる。サンプルがスパチュラに付着したままであれば、皮膜はまだ形成されていない。サンプルがスパチュラにもはや付着していなければ、皮膜が形成されており、その時間を記録する。
上記組成物をそれぞれ、圧延されたテフロンプレートに深さ2mmでコーティングし、23℃、相対湿度50で2週間硬化させる。
引張強度は、DIN 53504-S1に準拠して測定する。
100%モジュラスは、DIN 53504-S1に準拠して測定する。
破断伸度は、DIN 53504-S1に準拠して測定する。
上記組成物を用いて、それぞれの場合において、表1に示す基材に以下の条件で接着試験を行う。
貯蔵後、剥離試験を行い、ここで鋭利なナイフでビードの一端を基材から約2cmの長さに切り離す。その後、この切り口からビードの残りを基材から引き剥がし、その結果生じる破壊の性質(凝集性および/または接着性)を評価する。
上記組成物を用いて、それぞれの場合において、表1に示す基材に以下の条件で接着試験を行う。
その後の剥離試験は、再び上記のように行う。
(Φ)部分的な接着性/剥離試験で凝集および接着破壊
(-)接着性なし/剥離試験で接着破壊
* 非発明例
攪拌、冷却および加熱の設備を備える1000mlの反応容器に、12,000g/molの平均モル質量Mnを有するヒドロキシ両末端ポリプロピレングリコール(Covestro AG(Leverkusen、DE)からAcclaim(登録商標) 12200という名称で市販)を400.0g(33.3mmol)装入し、この初期装入物を攪拌しながら80℃および1mbarで2時間乾燥する。その後窒素で真空破壊を行う。その後の反応の全体は、窒素の不活性ガス雰囲気下で行う。
手順は、例4aと同様であるが、第2のプロセス工程では、メチルトリグリコール4.1gではなく、350g/molの平均分子量Mnを有するポリグリコールモノメチルエーテル(Clariant(Basel、CH)からPolyglycol M 350という名称で市販)7.0g(20mmol)を用いる。
58.0gの例4aのポリマー混合物を、ビームミキサーおよびディゾルバーを備える実験用遊星型ミキサー(PC-Laborsystem)内で、40gのジイソウンデシルフタレート(ExxonMobilからJayflex DIUPという名称で市販)、4.0gのビニルトリメトキシシラン、およびステアリン酸で被覆されており、約0.4μmの平均粒子径(D50%)を有する粉砕炭酸カルシウム(Omya(Cologne、DE)からOmyabond 302という名称で市販)96.0gと混合し、該炭酸カルシウムをビームミキサーを用いて200rpmで1分間よくかき混ぜる。その後、ビームミキサーを用いて600rpm、ディゾルバーを用いて1000rpmで、攪拌を5分間続ける。
手順は、例5aと同様であり、例4aのポリマー混合物を同量の例4bのポリマー混合物で置き換える。
例5aおよび5bで得られた接着剤を架橋させ、例3に記載の方法により、それらのスキニングおよびそれらの機械的物性について検討する。その結果は、表2に示すとおりである。
攪拌、冷却および加熱の設備を備える1000mlの反応容器に、18,000g/molの平均モル質量Mnを有するヒドロキシ両末端ポリプロピレングリコール(Covestro AG(Leverkusen、DE)からAcclaim(登録商標) 18200という名称で市販)を400.0g(22.2mmol)装入し、この初期装入物を攪拌しながら80℃および1mbarで2時間乾燥する。その後窒素で真空破壊を行う。その後の反応の全体は、窒素の不活性ガス雰囲気下で行う。
58.0gの例7のポリマー混合物を、ビームミキサーおよびディゾルバーを備える実験用遊星型ミキサー(PC-Laborsystem)内で、40gのジイソウンデシルフタレート(ExxonMobilからJayflex DIUPという名称で市販)、4.0gのビニルトリメトキシシラン、およびステアリン酸で被覆されており、約0.4μmの平均粒子径(D50%)を有する粉砕炭酸カルシウム(Omya(Cologne、DE)からOmyabond 302という名称で市販)95.6gと混合し、該炭酸カルシウムをビームミキサーを用いて200rpmで1分間よくかき混ぜる。その後、ビームミキサーを用いて600rpm、ディゾルバーを用いて1000rpmで、攪拌を5分間続ける。
攪拌、冷却および加熱の設備を備える1000mlの反応容器に、12,000g/molの平均モル質量Mnを有するヒドロキシ両末端ポリプロピレングリコール(Covestro AG(Leverkusen、DE)からAcclaim(登録商標) 12200という名称で市販)を400.0g(33.3mmol)装入し、この初期装入物を攪拌しながら80℃および1mbarで2時間乾燥する。その後窒素で真空破壊を行う。その後の反応の全体は、窒素の不活性ガス雰囲気下で行う。
手順は、例9aと同様であるが、以下のように修正した:
・プロセス工程1(Acclaim(登録商標) 12200とイソシアネート官能性シランとの反応)において、わずか16.1g(99.9mmol)という、より少ないシラン過剰量を用いる。
・プロセス工程2(過剰のイソシアネート官能性シランと二官能性エチレングリコールとの反応)において、対応するより少量の、7.5g(25.0mmol)のPolyglycol 300を加える。
手順は、例9aと同様であるが、以下のように修正した:
・プロセス工程1(Acclaim(登録商標) 12200とイソシアネート官能性シランとの反応)において、わずか12.9g(79.9mmol)という、さらに少ないシラン過剰量を用いる。
・プロセス工程2において、Polyglycol 300を加えない。その代わりに、0.64g(20.0mmol)のメタノールを加えることにより、過剰のイソシアナトシランを破壊する。例9aとは対照的に、反応温度をプロセス工程2の開始時、すなわちメタノールの添加直前に60℃まで下げ、メタノールの添加後、この温度で60分間攪拌を継続する。
58.0gの例9aのポリマー混合物を、ビームミキサーおよびディゾルバーを備える実験用遊星型ミキサー(PC-Laborsystem)内で、40gのジイソウンデシルフタレート(ExxonMobilからJayflex DIUPという名称で市販)、4.0gのビニルトリメトキシシラン、およびステアリン酸で被覆されており、約0.4μmの平均粒子径(D50%)を有する粉砕炭酸カルシウム(Omya(Cologne、DE)からOmyabond 302という名称で市販)96.0gと混合し、該炭酸カルシウムをビームミキサーを用いて200rpmで1分間よくかき混ぜる。その後、ビームミキサーを用いて600rpm、ディゾルバーを用いて1000rpmで、攪拌を5分間続ける。
手順は、例10aと同様であり、例9aのポリマー混合物を同量の例9bのポリマー混合物で置き換える。
手順は、例9aと同様であり、例9aのポリマー混合物を同量の比較例9cのポリマーで置き換える。
例10a~10cで得られた接着剤を架橋させ、例3に記載の方法により、それらのスキニングおよびそれらの機械的物性について検討する。その結果は、表3に示すとおりである。
攪拌、冷却および加熱の設備を備える1000mlの反応容器に、12,000g/molの平均モル質量Mnを有するヒドロキシ両末端ポリプロピレングリコール(Covestro AG(Leverkusen、DE)からAcclaim(登録商標) 12200という名称で市販)を400.0g(33.3mmol)装入し、この初期装入物を攪拌しながら80℃および1mbarで2時間乾燥する。その後窒素で真空破壊を行う。その後の反応の全体は、窒素の不活性ガス雰囲気下で行う。
58.0gの例12のポリマー混合物を、ビームミキサーおよびディゾルバーを備える実験用遊星型ミキサー(PC-Laborsystem)内で、40gのジイソウンデシルフタレート(ExxonMobilからJayflex DIUPという名称で市販)、4.0gのビニルトリメトキシシラン、およびステアリン酸で被覆されており、約0.4μmの平均粒子径(D50%)を有する粉砕炭酸カルシウム(Omya(Cologne、DE)からOmyabond 302という名称で市販)96.0gと混合し、該炭酸カルシウムをビームミキサーを用いて200rpmで1分間よくかき混ぜる。その後、ビームミキサーを用いて600rpm、ディゾルバーを用いて1000rpmで、攪拌を5分間続ける。
攪拌、冷却および加熱の設備を備える1000mlの反応容器に、18,000g/molの平均モル質量Mnを有するヒドロキシ両末端ポリプロピレングリコール(Covestro AG(Leverkusen、DE)からAcclaim(登録商標) 18200という名称で市販)を400.0g(22.2mmol)装入し、この初期装入物を攪拌しながら80℃および1mbarで2時間乾燥する。その後窒素で真空破壊を行う。その後の反応の全体は、窒素の不活性ガス雰囲気下で行う。
58.0gの例14のポリマー混合物を、ビームミキサーおよびディゾルバーを備える実験用遊星型ミキサー(PC-Laborsystem)内で、40gのジイソウンデシルフタレート(ExxonMobilからJayflex DIUPという名称で市販)、4.0gのビニルトリメトキシシラン、およびステアリン酸で被覆されており、約0.4μmの平均粒子径(D50%)を有する粉砕炭酸カルシウム(Omya(Cologne、DE))からOmyabond 302という名称で市販)96gと混合し、該炭酸カルシウムをビームミキサーを用いて200rpmで1分間よくかき混ぜる。その後、ビームミキサーを用いて600rpm、ディゾルバーを用いて1000rpmで、攪拌を5分間続ける。
Claims (12)
- 一般式(I)のシラン末端ポリマー(SP1)、および一般式(III)のヒドロキシ官能性ポリマー(SP3)を含有し、
所望により、一般式(II)のシラン末端ポリマー(SP2)
を含有する混合物(M)を調製する方法であり、
第1のプロセス工程では、少なくとも1種の一般式(IV)のポリマー(HP1)が、少なくとも1種の一般式(V)のイソシアネート官能性シラン(S)と反応して、シラン末端ポリマー(SP1)を得て、ここで、一般式(V)の前記イソシアネート官能性シラン(S)は、一般式(IV)の前記ポリマー(HP1)中の各ヒドロキシ基に対して、一般式(V)の前記イソシアネート官能性シラン(S)のイソシアネート基が少なくとも1.1個存在する量で用い、
続いて、第2のプロセス工程では、一般式(V)の前記イソシアネート官能性シラン(S)のすべての未反応のイソシアネート基を、少なくとも1種の一般式(VI)のオリゴマーまたはポリマー(HP2)と反応させ、かつ、一般式(VI)の前記オリゴマーまたはポリマー(HP2)は、前記第1のプロセス工程後の反応混合物中に依然として存在する各イソシアネート基に対して、一般式(VI)の前記オリゴマーまたはポリマー(HP2)中のヒドロキシ基が少なくとも1.1個存在する量で用い、
ただし、
一般式(II)、(III)および(VI)中のzおよびz1のいずれかが1の値を有し、前記混合物(M)中に一般式(II)のシラン末端ポリマー(SP2)が存在し、前記混合物(M)中に同様に存在する前記ポリマー(SP3)が前記第2のプロセス工程で用いられる前記ポリマー(HP2)に対応するか、あるいは、
一般式(II)、(III)および(VI)中のzが1を超える値を有し、Y2が最大で1500g/molの数平均モル質量Mnを有するz価のオリゴマーまたはポリマー基であり、
前記混合物(M)は、z1がz未満であるヒドロキシ官能性ポリマー(SP3)を含有する、方法。
Y1-[O-C(=O)-NH-(CR12)b-SiRa(OR2)3-a]x (I)
Y2-[O-C(=O)-NH-(CR12)b-SiRa(OR2)3-a]z (II)
Y2-[O-C(=O)-NH-(CR12)b-SiRa(OR2)3-a]z-z1(OH)z1
(III)
Y1-[OH]x (IV)
O=C=N-(CR12)b-SiRa(OR2)3-a (V)
Y2(OH)z (VI)
[式中、
Y1は、少なくとも2000g/molの数平均モル質量Mnを有するx価のポリマー基であり、
Y2は、少なくとも3個の同一の繰返し単位を有するz価のオリゴマーまたはポリマー基であり、前記繰返し単位は、少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個のヘテロ原子とを含み、
Rは、同一でも異なっていてもよく、置換されていてもよい一価の炭化水素基であり、
R1は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、または置換されていてもよい一価の炭化水素基であり、
R2は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、または置換されていてもよい一価の炭化水素基であり、
xは、2~50の整数であり、
zは、1~50の整数であり、
z1は、z以下であって、1~50の整数であり、
aは、同一でも異なっていてもよく、0、1または2であり、
bは、同一でも異なっていてもよく、1~10の整数である。] - zが少なくとも2の値を有し、Y2が最大で1000g/molの数平均モル質量Mnを有するz価のオリゴマーまたはポリマー基である、請求項1に記載の方法。
- xが2または3の値である、請求項1または2に記載の方法。
- zが1または2の値である、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- z1が1または2の値である、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- bが1または3の値である、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- Rが炭素数1~6の一価の炭化水素基である、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリマー基Y1が、ポリエステル基、ポリエーテル基、ポリウレタン基、ポリアルキレン基またはポリアクリレート基から選択される、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリマー基Y2が、ポリエステル基、ポリエーテル基、ポリウレタン基、ポリアルキレン基またはポリアクリレート基から選択される、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
- 両方のプロセス工程を、ビスマス含有触媒(K)の存在下で行う、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の方法によって調製可能なポリマー混合物(M)。
- 接着剤およびシーラント、ならびに塗料を製造するための、請求項11に記載のポリマー混合物(M)の使用。
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