JP2022190755A - 室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
また、建築、構造用シーリング材としては脱酢酸型の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物も汎用的に使用されており、硬化性、接着性に優れ、かつUV照射に対する変色も僅かであることが知られているが、硬化中に発生する酢酸のため作業性が悪い。
(A)下記一般式(1)
(B)下記一般式(2)
(C)無機充填剤 1~200質量部、及び、
(D)1分子中に窒素原子を3個以上有するアミノ官能性基含有加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物 0.5~3質量部、
を含有する室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法であって、
予め(A)成分、(B)成分の一部又は全部((B)成分全体の10~100質量%)、及び(D)成分の一部又は全部((D)成分全体の50~100質量%)を混合して均一な混合物を調製した後、該混合物に(C)成分及び残余の(B)成分((B)成分全体の0~90質量%)及び残余の(D)成分((D)成分全体の0~50質量%)を添加、混合して組成物を調製する工程を有する、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法。
[2]
(D)成分が、下記一般式(3)又は一般式(3)’で示されるアミノ官能性基含有加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物である[1]に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法。
また、本発明の製造方法は、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造工程中においてベースポリマーの末端を封鎖できるため、コスト面等で非常に有利である。また、塩基性の接着性付与剤を組成物中に配合する場合であっても、本発明は酸触媒を使用しないため、塩基性の接着性付与剤が中和され、接着性が不良となることはない。
したがって、本発明の製造方法で製造された室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、建材用のシーリング材、電気・電子用の接着剤として有用である。
第1工程の後、該混合物に(C)成分及び残余の成分として、(B)成分の残余分(通常、(B)成分全体の0~90質量%、好ましくは20~85質量%、より好ましくは40~80質量%)、(D)成分の残余分(通常、(D)成分全体の0~50質量%、好ましくは0~25質量%、より好ましくは0~20質量%)、並びに必要に応じてその他の任意成分を添加、混合する工程(第2工程)
を有する。
(A)成分は、下記一般式(1)で示される分子鎖両末端がシラノール基(ケイ素原子に結合した水酸基)で封鎖された直鎖状のジオルガノポリシロキサンであり、本発明の組成物の主剤(ベースポリマー)として作用するものである。
R1は同一の基であっても異種の基であってもよく、またmは10以上の数、好ましくは10~2,000の数、より好ましくは50~1,500の数、更に好ましくは100~1,000の数であり、特に該ジオルガノポリシロキサンの23℃における粘度が25~500,000mPa・s、好ましくは50~100,000mPa・s、より好ましくは100~50,000mPa・sとなる数である。なお、本発明において、粘度は回転粘度計(例えば、BL型、BH型、BS型、コーンプレート型、レオメータ)等による23℃での測定値であり、ジオルガノポリシロキサン中の主鎖を構成する繰り返し単位((R1)2SiO2/2)の繰り返し数mの値(又は重合度)は、例えば、トルエン等を展開溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィ分析におけるポリスチレン換算の数平均重合度(又は数平均分子量)等として求めた値である。
(A)成分は1種単独でも又は2種以上を併用してもよい。
(B)成分は、下記一般式(2)で示される加水分解性(オルガノ)シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物であり、本発明の組成物の架橋剤・硬化剤として作用するものであると共に、(B)成分の一部は、上記(A)成分の分子鎖両末端シラノール基封鎖ジオルガノポリシロキサンの末端シラノール基を、加水分解性シリル基で封鎖するためのシリル化剤としても作用するものである。
本発明において、「部分加水分解縮合物」とは、加水分解性(オルガノ)シラン化合物を部分的に加水分解・縮合して生成する分子中に残存加水分解性基を3個以上有する(オルガノ)シロキサンオリゴマーを意味する。
(C)成分は、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を硬化して得られるシリコーンゴム硬化物の機械的強度等の物性を向上させるための無機充填剤であり、例えば、粉砕シリカ、煙霧質シリカ(ヒュームドシリカ)、湿式シリカ、結晶性シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、ベーマイト、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化チタン、カーボンブラック、ガラスビーズ、ガラスバルーンなどが挙げられ、単独で使用してもよく、また2種類以上を組み合わせてもよい。これらの無機充填剤は、表面処理されていなくても、公知の処理剤で表面処理されていてもよい。公知の処理剤としては例えば、特開2000-256558号公報に記載の加水分解性基含有ポリシロキサンが好ましいが、これに限定されるものではない。これらの中では、粉砕シリカ、煙霧質シリカ、湿式シリカ、結晶性シリカ等のシリカ系充填剤が好ましく、煙霧質シリカ、湿式シリカが特に好ましい。
(D)成分は、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物において、上記(A)成分の分子鎖両末端シラノール基封鎖ジオルガノポリシロキサンの末端シラノール基を(B)成分から誘導される加水分解性シリル基で封鎖する((A)成分の分子鎖両末端を加水分解性シロキシ化する)ために作用するための末端封鎖触媒(縮合触媒)として働く重要な化合物であり、具体的には、1分子中に窒素原子を3個以上、好ましくは3~6個、より好ましくは3~5個有するアミノ官能性基含有加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物であり、特には、下記一般式(3)又は一般式(3)’で示される、触媒機能を発現する1価又は2価の塩基性部位(Y)を有するアミノ基含有加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物である。
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法は、上述の(A)成分~(D)成分に加えて、必要に応じて任意成分を組成物に配合する工程を有していてもよい。該工程は、上記第1工程後であってもよいし、上記第2工程中であってもよいし、上記第2工程後であってもよい。
該組成物の硬化物の各種被着体への接着性をさらに向上させるために、必要に応じて配合できる任意成分として、シランカップリング剤(1分子中に、窒素、硫黄及び酸素から選ばれるヘテロ原子を含有する官能性基(但し、グアニジル基を除く)を有する1価炭化水素基を有するアルコキシシラン等の加水分解性シラン化合物、又はいわゆるカーボンファンクショナルシラン化合物)を接着性付与剤として組成物に配合してもよい。シランカップリング剤としては、加水分解性基として、アルコキシシリル基又はアルケノキシシリル基を有するシラン化合物が挙げられ、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(N-アミノメチルベンジルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、N,N’-ビス[3-(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミン、N,N-ビス[3-(トリメトキシシリル)プロピル]アミン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリイソプロペノキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジイソプロペノキシシラン、(メタ)アクリルシランとアミノシランの反応物、エポキシシランとアミノシランの反応物等、アミノシランとハロゲン化アルキル基含有シランとの反応物などが例示される。特にはアミノ基を1分子内に少なくとも1つ有するシランカップリング剤の使用が好ましい。
添加剤としては、公知の添加剤を本発明の目的を損なわない範囲で添加してもよい。例えば、ウェッターやチキソトロピー向上剤としてのポリエーテル化合物、可塑剤としての非反応性ジメチルシリコーンオイル(分子鎖両末端トリアルキルシリル基封鎖ジメチルポリシロキサン)、イソパラフィン、架橋密度向上剤としてのトリメチルシロキシ単位〔(CH3)3SiO1/2単位〕とSiO2単位とからなる三次元網状構造のオルガノポリシロキサンレジン等が挙げられる。
分子鎖両末端がシラノール基で封鎖され23℃における粘度が50,000mPa・sのジメチルポリシロキサン(一般式(1)において、R1=メチル基、m=約970に相当するもの)60質量部、メチルトリメトキシシラン3.0質量部、γ-(N,N’-ジメチルグアニジル)プロピルトリメトキシシラン1.0質量部を減圧下にて60分混合して均一な混合物を調製した。次いで、該混合物に比表面積が130m2/gの煙霧質シリカ9.0質量部を減圧下にて30分混合した後、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され23℃における粘度が100mPa・sのジメチルポリシロキサン25質量部を減圧下にて15分混合した。最後に、メチルトリメトキシシラン3.0質量部、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン1.0質量部、ヘキサメチルジシラザン0.5質量部、ジオクチル錫ジラウレート0.2質量部を減圧下にて15分混合して組成物1を得た。
分子鎖両末端がシラノール基で封鎖され23℃における粘度が50,000mPa・sのジメチルポリシロキサン(一般式(1)において、R1=メチル基、m=約970に相当するもの)60質量部、メチルトリメトキシシラン3.0質量部、γ-(N,N’-ジメチルグアニジル)プロピルトリメトキシシラン1.0質量部を減圧下にて60分混合して均一な混合物を調製した。次いで、該混合物に比表面積が130m2/gの煙霧質シリカ9.0質量部を減圧下にて30分混合した後、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され23℃における粘度が100mPa・sのジメチルポリシロキサン25質量部を減圧下にて15分混合した。最後に、メチルトリメトキシシラン3.0質量部、N-β-(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン1.0質量部、ヘキサメチルジシラザン0.5質量部、ジオクチル錫ジラウレート0.2質量部を減圧下にて15分混合して組成物2を得た。
分子鎖両末端がシラノール基で封鎖され23℃における粘度が50,000mPa・sのジメチルポリシロキサン(一般式(1)において、R1=メチル基、m=約970に相当するもの)60質量部、メチルトリメトキシシラン3.0質量部、γ-(N,N’-ジメチルグアニジル)プロピルトリメトキシシラン1.0質量部を減圧下にて60分混合して均一な混合物を調製した。次いで、該混合物に比表面積が130m2/gの煙霧質シリカ9.0質量部を減圧下にて30分混合した後、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され23℃における粘度が100mPa・sのジメチルポリシロキサン25質量部を減圧下にて15分混合した。最後に、ビニルトリメトキシシラン3.0質量部、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン1.0質量部、ヘキサメチルジシラザン0.5質量部、ジオクチル錫ジラウレート0.2質量部を減圧下にて15分混合して組成物3を得た。
分子鎖両末端がシラノール基で封鎖され23℃における粘度が50,000mPa・sのジメチルポリシロキサン(一般式(1)において、R1=メチル基、m=約970に相当するもの)60質量部、メチルトリメトキシシラン3.0質量部、γ-(N,N’-ジメチルグアニジル)プロピルトリメトキシシラン1.0質量部を減圧下にて60分混合して均一な混合物を調製した。次いで、該混合物に比表面積が130m2/gの煙霧質シリカ9.0質量部を減圧下にて30分混合した後、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され23℃における粘度が100mPa・sのジメチルポリシロキサン25質量部を減圧下にて15分混合した。最後に、23℃における粘度が5mPa・sであるメチルトリメトキシシランのオリゴマー(信越化学工業(株)製 KC-89E)を2.0質量部、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン1.0質量部、ヘキサメチルジシラザン0.5質量部、ジオクチル錫ジラウレート0.2質量部を減圧下にて15分混合して組成物4を得た。
分子鎖両末端がシラノール基で封鎖され23℃における粘度が50,000mPa・sのジメチルポリシロキサン(一般式(1)において、R1=メチル基、m=約970に相当するもの)60質量部、メチルトリメトキシシラン3.0質量部、下記式(12)で示される1分子中にアミノ基を2個有するアミノ官能性基含有加水分解性オルガノシラン化合物1.0質量部を減圧下にて60分混合して均一な混合物を調製した。次いで、該混合物に比表面積が130m2/gの煙霧質シリカ9.0質量部を減圧下にて30分混合した後、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され23℃における粘度が100mPa・sのジメチルポリシロキサン25質量部を減圧下にて15分混合した。最後に、メチルトリメトキシシラン3.0質量部、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン1.0質量部、ヘキサメチルジシラザン0.5質量部、ジオクチル錫ジラウレート0.2質量部を減圧下にて15分混合して組成物5を得た。
Meはメチル基を示す。
分子鎖両末端がシラノール基で封鎖され23℃における粘度が50,000mPa・sのジメチルポリシロキサン(一般式(1)において、R1=メチル基、m=約970に相当するもの)60質量部、メチルトリメトキシシラン3.0質量部、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン1.0質量部を減圧下にて60分混合して均一な混合物を調製した。次いで、該混合物に比表面積が130m2/gの煙霧質シリカ9.0質量部を減圧下にて30分混合した後、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され23℃における粘度が100mPa・sのジメチルポリシロキサン25質量部を減圧下にて15分混合した。最後に、メチルトリメトキシシラン3.0質量部、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン1.0質量部、ヘキサメチルジシラザン0.5質量部、ジオクチル錫ジラウレート0.2質量部を減圧下にて15分混合して組成物6を得た。
分子鎖両末端がシラノール基で封鎖され23℃における粘度が50,000mPa・sのジメチルポリシロキサン(一般式(1)において、R1=メチル基、m=約970に相当するもの)60質量部、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され23℃における粘度が100mPa・sのジメチルポリシロキサン25質量部、メチルトリメトキシシラン6.0質量部、γ-(N,N’-ジメチルグアニジル)プロピルトリメトキシシラン1.0質量部、比表面積が130m2/gの煙霧質シリカ9.0質量部、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン1.0質量部、ヘキサメチルジシラザン0.5質量部、ジオクチル錫ジラウレート0.2質量部を一括して同時に(同一工程中に)配合し、減圧下にて15分混合して組成物7を得た。
調製した組成物1から7のそれぞれを、JIS K 6249に記載の方法に従い、23℃/50%RH環境下にて指触によるタックフリータイム(分)を評価した。得られた結果を表1に示す。
組成物1から7のそれぞれを密閉可能容器(ポリカーボネート製330mlカートリッジ)に入れた後、先端にφ4.5mmの吐出口を開けたノズルを取り付け、0.2MPaの吐出圧にて5秒間各組成物を押し出す。5秒後、押し出された重さ(g)を測定し、吐出性を評価した。得られた結果を表1に示す。
調製した組成物1から7のそれぞれを、JIS A 1439(建築用シーリング材の試験方法)に記載のスランプ試験の方法に従い、耐スランプ性の確認を行った。
調製した組成物1から7のそれぞれを、23℃/50%RH環境下にて厚さが3mmになるように7日放置し硬化させ、JIS K 6249に従い硬さ、伸び、引張り強度を測定した。
調製した組成物1から7のそれぞれを、エタノールで表面を洗浄した表1に示す各種基材からなる被着体に、厚さが3mmになるように塗布し、23℃/50%RH環境下にて7日硬化させた。7日後、被着体からゴム(組成物の硬化物)を剥がし、接着性を確認し、下記の基準で評価した。
○:被着体とゴム界面に1cm程度の切込みを入れ、手でせん断方向に引張った際に、ゴムが被着体から剥離しない。
×:被着体とゴム界面に1cm程度の切込みを入れ、手でせん断方向に引張った際に、ゴムが被着体から剥離する。
調製した組成物1から7のそれぞれを、23℃/50%RH環境下にて厚さが3mmになるように7日放置し硬化させ、KONICA MINOLTA社製 色彩色差計CR-400にて色差を測定した。測定後、硬化物に254nmのUVを1日照射し、再度色差を測定した。UV照射前後の色差をΔEで算出した。
以下の基準により、UV照射に対する変色耐性を評価した。得られた結果を表1に示す。
○:ΔEが3.0未満である。
×:ΔEが3.0以上である。
γ-(N,N’-ジメチルグアニジル)プロピルトリメトキシシランの代わりに、特定のアミノシランを配合するとUV照射に対する変色が大きいか、あるいは耐スランプ性、硬化性、接着性に乏しい室温硬化性オルガノポリシロキサンとなった(組成物5、6)。
実施例1と同じ成分を同じ量で全て同一工程中に同時に配合し混合した組成物では、混合中にゲル化してしまい、目的とする硬化物が得られなかった(組成物7)。
Claims (2)
- (A)下記一般式(1)
(B)下記一般式(2)
(C)無機充填剤 1~200質量部、及び、
(D)1分子中に窒素原子を3個以上有するアミノ官能性基含有加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物 0.5~3質量部、
を含有する室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法であって、
予め(A)成分、(B)成分の一部又は全部((B)成分全体の10~100質量%)、及び(D)成分の一部又は全部((D)成分全体の50~100質量%)を混合して均一な混合物を調製した後、該混合物に(C)成分及び残余の(B)成分((B)成分全体の0~90質量%)及び残余の(D)成分((D)成分全体の0~50質量%)を添加、混合して組成物を調製する工程を有する、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法。
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