JP6617707B2 - 硬化性組成物の製造方法および硬化性組成物 - Google Patents
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Description
該可塑剤としては、芳香族カルボン酸エステル類、脂肪族カルボン酸エステル類、グリコールエステル類、リン酸エステル類、エポキシ系可塑剤、塩素化パラフィン等が一般的に使用される。
また可塑剤として、アクリル系重合体、ポリエーテル系重合体を用いることも知られている(特許文献1)。
しかしながら、これらの可塑剤は移行性があるため硬化物から流出しやすく、シーリング部周辺の汚染、接着性への悪影響、表面塗装への汚染や密着性低下等の問題がある。
例えば特許文献2、3には、概略、t−ブタノールにプロピレンオキシドを開環付加重合させたポリオキシプロピレンモノオールを開始剤として、主鎖の片末端に水酸基を有するポリエーテルモノオールを製造し、該末端の水酸基に下記の方法で反応性ケイ素基を導入した低分子量の重合体を、移行性が低い可塑剤として用いることが記載されている。
[1]下記工程(a)および下記工程(b)のあと、重合体(A)と重合体(B)を混合して硬化性組成物を得る方法であって、重合体(A)の数平均分子量は重合体(B)の数平均分子量より大きく、重合体(A)と重合体(B)の質量比(A)/(B)は5/95〜95/5である、硬化性組成物の製造方法。
工程(a):1分子当たりの主鎖末端の平均数が2.0〜6.0であり、前記主鎖末端に下式(1)で表される反応性ケイ素基を導入可能な官能基を有し、かつ数平均分子量が10,000を超えて50,000以下である前駆重合体(A’)に、前記反応性ケイ素基を導入数が1分子当たり平均して1.0を超えるように導入し、重合体(A)を得る工程。
工程(b):主鎖末端に水酸基と1個の不飽和基を有する重合体(b1’)の90〜100モル%と、主鎖末端に水酸基を有し不飽和基を有しない重合体(b2’)の0〜10モル%とからなり、かつ数平均分子量が3,000〜20,000である前駆重合体(B’)に、1分子中に水素−ケイ素結合と下式(1)で表される反応性ケイ素基とを有する化合物を反応させて前記反応性ケイ素基を導入し、重合体(B)を得る工程。
−SiX1 nR1 3−n ……(1)
(式(1)中、X1は水酸基または加水分解性基を表し、R1は炭素数1〜20の置換もしくは非置換の1価の有機基を表し、nは1〜3の整数を表す。ただし、R1が複数存在するとき複数のR1は互いに同一でも異なっていてもよく、X1が複数存在するとき複数のX1は互いに同一でも異なっていてもよい。)
[3]前記前駆重合体(B’)の、1分子中の主鎖末端数が2である、[1]または[2]に記載の製造方法。
[4]前記前駆重合体(B’)の主鎖がポリオキシアルキレン鎖を有する、[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]前記工程(b)において、1分子中に水酸基と1個の不飽和基を有する化合物を開始剤として、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下でアルキレンオキシドを開環付加して前記前駆重合体(B’)を得る、[4]に記載の製造方法。
[6]複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で前記開始剤にアルキレンオキシドを開環付加した後、金属配位性化合物を添加して、前記前駆重合体(B’)を得る、[5]に記載の製造方法。
[7]前記前駆重合体(A’)の主鎖がポリオキシアルキレン鎖を有する、[1]〜[6]のいずれかに記載の製造方法。
[8]直鎖状の主鎖の両末端に反応性ケイ素基を有し、かつ数平均分子量が3,000〜10,000である重合体を含まない、[1]〜[7]のいずれかに記載の製造方法。
重合体(A):下式(1)で表される反応性ケイ素基を1分子当たり平均1.0個を超え6.0個以下有し、かつ数平均分子量が10,000を超えて50,000以下である重合体。
重合体(B):主鎖末端に水酸基と1個の下式(1)で表される反応性ケイ素基を有し、かつ数平均分子量が3,000〜20,000である重合体の90〜100モル%と、主鎖末端に水酸基を有し反応性ケイ素基を有しない重合体の0〜10モル%とからなり、かつ数平均分子量が3,000〜20,000である重合体。
−SiX1 nR1 3−n ……(1)
(式(1)中、X1は水酸基または加水分解性基を表し、R1は炭素数1〜20の置換もしくは非置換の1価の有機基を表し、nは1〜3の整数を表す。ただし、R1が複数存在するとき複数のR1は互いに同一でも異なっていてもよく、X1が複数存在するとき複数のX1は互いに同一でも異なっていてもよい。)
[11]前記重合体(B)の、1分子中の主鎖末端数が2である、[9]または[10]に記載の硬化性組成物。
[12]前記重合体(B)の主鎖がポリオキシアルキレン鎖を有する、[9]〜[11]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[13]前記重合体(B)が、1分子中に水酸基と1個の不飽和基を有する化合物を開始剤として、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下でアルキレンオキシドを開環付加して得られる重合体である、[12]に記載の硬化性組成物。
[14]前記重合体(B)が、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で前記開始剤にアルキレンオキシドを開環付加した後、金属配位性化合物を添加して得られる重合体である、[13]に記載の硬化性組成物。
[15]前記重合体(A)の主鎖がポリオキシアルキレン鎖を有する、[9]〜[14]のいずれかに記載の硬化性組成物。
本発明の硬化性組成物によれば、反応性ケイ素基を有する重合体を含有する硬化性組成物において、可塑剤の添加による硬化物の伸びの向上効果が充分に得られる。
数平均分子量(Mn)は、特に断りが無い場合、ポリスチレン重合体をリファレンスとして用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって求めた、いわゆるポリスチレン換算分子量に基づくものである。
重合体の「主鎖」とは、2以上の単量体の連結により形成された重合鎖をいう。「主鎖末端」とは、各主鎖の末端であり「主鎖末端数」とは、各主鎖の末端の数であり、主鎖が直鎖状の重合体における主鎖末端数は2である。
前駆重合体(A’)または重合体(A)が混合物である場合は、混合後における平均値を、前駆重合体(A’)または重合体(A)の平均官能基数とする。
シリル化率の値は、NMR分析によって測定できる。または、塩化アリルを用いて、不飽和基を官能基として有する前駆重合体(A’)を製造した場合、該前駆重合体(A’)の不飽和基と、反応性ケイ素基(1)および不飽和結合に反応可能な反応性基(S)を有する化合物(以下、前駆重合体(A’)に反応性ケイ素基(1)を導入するための化合物を総称して「シリル化剤」ともいう。)との反応において副反応が起こる。シリル化剤投入量のおよそ10モル%に相当する塩化アリルを用いて製造した前駆重合体(A’)は異性化し、シリル化されないため、100%のシリル化は困難である。およそシリル化率が90%までのシリル化においては、該異性化が起こったとしても、該前駆重合体(A’)のアリル基が充分な量残存するため、シリル化剤の反応率はほぼ100%とみなすことができ、所望のシリル化率を達成することができる。
重合体(A)は、下式(1)で表される反応性ケイ素基を導入可能な官能基を有する前駆重合体(A’)に、反応性ケイ素基(1)を導入してなる、反応性ケイ素基(1)を1分子当たり平均して1.0を超えて有する重合体である。重合体(A)は、反応性ケイ素基(1)を1分子当たり平均して1.0を超えて有することで、得られる硬化性組成物が硬化する際に架橋性成分として機能する。
−SiX1 nR1 3−n ……(1)
(式(1)中、X1は水酸基または加水分解性基を表し、R1は炭素数1〜20の置換もしくは非置換の1価の有機基を表し、nは1〜3の整数を表す。ただし、R1が複数存在するとき複数のR1は互いに同一でも異なっていてもよく、X1が複数存在するとき複数のX1は互いに同一でも異なっていてもよい。)
重合体(A)はウレタン結合を含まないことが好ましい。ウレタン結合を含まない重合体(A)は、低粘度であることから作業性が良好であり、また硬化性組成物とした時により優れた耐熱性を有する点で好ましい。
前駆重合体(A’)および重合体(A)の数平均分子量は10,000を超えて50,000以下であり、11,000〜45,000が好ましく、12,000〜40,000がより好ましい。
重合体(A)および前駆重合体(A’)の数平均分子量が上記範囲の下限値以上であると、硬化物の伸び物性や柔軟性が良好となりやすい。上記範囲の上限以下であると、硬化性組成物が低粘度となりやすく、良好な作業性を得るうえで好ましい。
重合体(A)および前駆重合体(A’)がポリオキシアルキレン鎖を有すると温度依存性が小さい、硬化物の柔軟性が良好となりやすい、価格面で優れる等の利点がある。
例えば、前駆重合体(A’)として、反応性ケイ素基(1)を導入可能な官能基が水酸基である前駆重合体(A’)を用いた場合、重合体(A)は、前駆重合体(A’)の水酸基に、ナトリウムまたはナトリウム含有化合物を反応させた後、不飽和基を有するハロゲン化合物を反応させて不飽和基を導入し、該不飽和基にシリル化剤を反応させる方法で得られる。該シリル化剤は、不飽和基と反応する反応性基(S)および反応性ケイ素基(1)の両方を有する化合物である。
方法(I);前駆重合体(A’)と、ナトリウムまたはナトリウム含有化合物とを反応させて、末端の水酸基を−ONaに変換し、これと不飽和基を有するハロゲン化合物とを反応させて末端に不飽和基を導入する方法。
方法(II);前駆重合体(A’)が、末端官能基として不飽和基1つと水酸基1つを有する場合には、前駆重合体(A’)と、ナトリウムまたはナトリウム含有化合物とを反応させて、末端の水酸基を−ONaに変換した後、多価ハロゲン化合物を用いて2量化もしくは多量化することによって、全末端が不飽和基である重合体を得る方法。
ハロゲン化合物のハロゲンとしては塩素または臭素が好ましい。不飽和基を有するハロゲン化合物としては、アルケニルハライドが好ましく、アリルクロライド、メタリルクロライド等のアルケニルクロライドがより好ましい。多価ハロゲン化合物としては、炭素数1〜2のジクロロ炭化水素、炭素数1〜2のトリクロロ炭化水素等が挙げられる。
HSiX1 nR1 3−n ……(2)
HSR2−SiX1 nR1 3−n ……(3)
式(2)および式(3)中のX1、R1、nは上式(1)と同じである。R2は2価の有機基である。
具体的には、アルキレンオキシド開環重合触媒の存在下で、水酸基を2〜4個有する開始剤の1種以上に、アルキレンオキシドを開環付加させて得られる、水酸基含有ポリオキシアルキレン重合体が好ましい。
水酸基を3個有する開始剤の具体例としてはグリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等が挙げられる。これらのうちで特にグリセリンが好ましい。
また、これらの、水酸基を有する化合物にアルキレンオキシドを開環付加重合させて得られる、水酸基1個当たりの分子量が80〜10,000の、ポリオキシアルキレンジオールまたはポリオキシアルキレントリオールを開始剤として用いるのも好ましい。開始剤は1種単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。
複合金属シアン化物錯体は、有機配位子を有する複合金属シアン化物錯体が好ましい。
特に有機配位子として、tert−ブチルアルコールが配位した複合金属シアン化物錯体触媒が好ましい。
複合金属シアン化物錯体としては、亜鉛ヘキサシアノコバルテートが特に好ましい。
重合体(B)は、工程(b)により、主鎖末端に水酸基と1個の不飽和基を有する重合体(b1’)の90〜100モル%と、主鎖末端に水酸基を有し不飽和基を有しない重合体(b2’)の0〜10モル%とからなり、かつ数平均分子量が3,000〜20,000である前駆重合体(B’)の不飽和基に、1分子中に水素−ケイ素結合と反応性ケイ素基(1)とを有する化合物を反応させて、反応性ケイ素基(1)を導入して得られる重合体である。重合体(B)は、ウレタン結合を有しないことが好ましい。
硬化性組成物中に共存する重合体(A)の反応性ケイ素基(1)と、重合体(B)の反応性ケイ素基(1)とは同じであってもよく、異なっていてもよい。硬化速度が同等になる点で同じであることが好ましい。
重合体(B)の1分子当たりの主鎖末端数は2であることが好ましい。すなわち重合体(B)は直鎖状であることが硬化性組成物とした時の貯蔵安定性が良好である点で好ましい。このために前駆重合体(B’)の1分子当たりの主鎖末端数は2であることが好ましい。
前駆重合体(B’)の水酸基としては、アルコール性水酸基、フェノール性水酸基、カルボキシル基が好ましく、アルコール性水酸基がより好ましい。
不飽和基としては、アリル基、メタリル基、ビニル基、イソプロペニル基などが挙げられ、アリル基が好ましい。
前駆重合体(B’)および重合体(B)の主鎖が、少なくともアルキレンオキシド単量体単位の連鎖、すなわちポリオキシアルキレン鎖を有することが好ましい。
重合体(B)がポリオキシアルキレン鎖を有すると温度依存性が小さい、硬化物の柔軟性が良好となりやすい、価格面で優れる等の点で好ましい。
Q=100−Y ……(i)
Y=W/(W+V) ……(ii)
ここで、Vは、前駆重合体(B’)中の、主鎖末端に水酸基と1個の不飽和基とを有する目的の重合体(b1’)の含有量(モル/g)であり、前駆重合体(B’)の試料1g中に含まれる不飽和基当量(モル/g)と同じ値である。不飽和基当量は、総不飽和度測定法、ヨウ素価滴定法により実測される。
W(モル/g)=(前駆重合体(B’)の水酸基当量(モル/g)−不飽和基当量(モル/g))/2 ……(iii)
前駆重合体(B’)において、重合体(b1’)の含有量Qは90〜100モル%、かつ重合体(b2’)の含有量Yは0〜10モル%である。重合体(b2’)の含有量が上記範囲内であると硬化物からブリードアウトする重合体(b2’)の量が少ないため、塗料汚染性が良好となることから好ましい。
開始剤の分子量は500〜3000が好ましく、1000〜2500がより好ましい。開始剤はポリオキシアルキレン鎖(ポリエーテル鎖)を有するポリエーテルであることが好ましい。開始剤は市販品から入手可能である。
DMC触媒の使用量は、重合後仕上がり量(重合反応終了時の前駆重合体(B’)の量)に対して、1〜1000ppmが好ましく、10〜500ppmがより好ましい。
前駆重合体(B’)における重合体(b2’)の含有量は、硬化物からブリードアウトする重合体(b2’)の量が少ないため、塗料汚染性が良好となることから、低い方が好ましい。
前駆重合体(B’)および重合体(B)の数平均分子量は3,000〜20,000であり、3,000〜15,000が好ましく、4,500〜12,000がより好ましい。
重合体(B)および前駆重合体(B’)の数平均分子量が上記範囲の下限値以上であると、重合体(B)が反応性ケイ素基(1)を有していてもシーリング材部周辺の汚染がなく、硬化物が良好の物性を有する。上記範囲の上限以下であると、重合体(B)の粘度が低くなり、可塑剤として有効に働く。
すなわち、前駆重合体(B’)が、DMC触媒の存在下で開始剤にアルキレンオキシドを開環付加した後、金属配位性化合物を添加して得られる重合体であることが好ましい。かかる前駆重合体(B’)中には複合金属シアン化物錯体と金属配位性化合物との反応物が存在する。
該加熱温度が50℃未満では、前駆重合体(B’)中のDMC触媒によるヒドロシリル化反応の阻害を十分に抑えることができないことがある。150℃を越えると、前駆重合体(B’)に熱劣化が起こり不都合な場合がある。
本発明においては、工程(a)で得られる重合体(A)と、工程(b)により得られる重合体(B)を、以下のとおり混合して硬化性組成物を得る。
本発明の硬化性組成物は、重合体(A)、(B)の他に重合体(C)を含んでもよい。重合体(C)としては、例えば、重合体(A)および(B)以外の反応性ケイ素基を有するアクリル系重合体、反応性ケイ素基を有するエポキシ系重合体、反応性ケイ素基を有しないアクリル系重合体、または反応性ケイ素基を有しないエポキシ系重合体等が挙げられる。重合体(C)として用いるのは1種類でもよく、複数の重合体の組み合わせであってもよい。
本発明の硬化性組成物は、上記の重合体(A)、重合体(B)、他の重合体の他に、硬化性組成物において公知の成分を含むことができる。具体的には硬化触媒、助触媒、充填剤、チキソ性付与剤、安定剤、接着性付与剤、モジュラス調整剤等の添加剤が挙げられる。これらの添加剤成分はナトリウムを含有してもよいが、含有しないことが好ましい。
硬化触媒は、反応性ケイ素基の加水分解反応を触媒する化合物であれば特に限定されず、金属(錫、ビスマス等)と有機酸との塩(オクチル酸、オクテン酸、ナフテン酸等);有機金属錯体等が好ましい。有機酸塩は、オクチル酸第一錫、トリス(2−エチルヘキサン酸)ビスマス等が好ましい。
硬化触媒の使用量は、重合体(A)および重合体(B)の合計100質量部に対して、0.01〜15.0質量部が好ましく、0.1〜10質量部がより好ましい。1種を単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
硬化触媒と助触媒を併用してもよい。助触媒は、アミン、カルボン酸、またはリン酸が好ましく、硬化性組成物の速硬化性と硬化物の機械物性との観点から、アミンが特に好ましい。
助触媒は、重合体(A)および重合体(B)の合計100質量部に対して、0.01〜15質量部を用いるのが好ましく、0.1〜5質量部を用いるのが特に好ましい。
充填剤としては、平均粒径1〜20μmの重質炭酸カルシウム、沈降法により製造した平均粒径1〜3μmの軽質炭酸カルシウム、表面を脂肪酸や樹脂酸系有機物で表面処理した膠質炭酸カルシウム、軽微性炭酸カルシウム等の炭酸カルシウム;フュームドシリカ;沈降性シリカ;表面シリコーン処理シリカ微粉体;無水ケイ酸;含水ケイ酸;カーボンブラック;炭酸マグネシウム;ケイソウ土;焼成クレー;クレー;タルク;酸化チタン;ベントナイト;酸化第二鉄;酸化亜鉛;活性亜鉛華;シラスバルーン、パーライト、ガラスバルーン、シリカバルーン、フライアッシュバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、カーボンバルーン等の無機質の中空体;フェノール樹脂バルーン、エポキシ樹脂バルーン、尿素樹脂バルーン、サランバルーン、ポリスチレンバルーン、ポリメタクリレートバルーン、ポリビニルアルコールバルーン、スチレン−アクリル系樹脂バルーン、ポリアクリロニトリルバルーン等の有機樹脂中空体;樹脂ビーズ、木粉、パルプ、木綿チップ、マイカ、くるみ穀粉、もみ穀粉、グラファイト、アルミニウム微粉末、フリント粉末等の粉体状充填剤;ガラス繊維、ガラスフィラメント、炭素繊維、ケブラー繊維、ポリエチレンファイバー等の繊維状充填剤が挙げられる。
チキソ性付与剤の添加により硬化性組成物の垂れ性が改善される。チキソ性付与剤としては、水添ひまし油、脂肪酸アミド、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、微粉末シリカ、有機酸処理炭酸カルシウム等が挙げられる。
チキソ性付与剤は、重合体(A)および重合体(B)の合計100質量部に対して0.5〜10質量部添加することが好ましい。
安定剤(老化防止剤)としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等が挙げられ、ヒンダードアミン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系、シアノアクリレート系、アクリレート系、ヒンダードフェノール系、リン系、硫黄系の化合物が使用可能である。特に、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤のうち2以上を組み合わせて使用することが好ましい。このような使用方法により、それぞれの特徴を生かして全体として老化防止効果を向上させることができる。
具体的には、3級および2級のヒンダードアミン系光安定剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ヒンダードフェノール系、ならびにホスファイト系酸化防止剤から選ばれる2種以上を組み合わせることが特に効果的である。
酸化防止剤、紫外線吸収剤、または光安定剤として市販されている製品を適宜用いることができる。
酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤の使用量は、それぞれ、重合体(A)および重合体(B)の合計100質量部に対してそれぞれ0.1〜10質量部であることが好ましい。0.1質量部未満では老化防止効果が充分に発現せず、10質量部を越える場合は経済的に不利である。
接着性の改善のため接着性付与剤を使用してもよい。接着性付与剤の具体例としては、(メタ)アクリロイルオキシ基を有するシラン、アミノ基を有するシラン、エポキシ基を有するシラン、カルボキシル基を有するシラン等の有機シランカップリング剤;イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエチル)プロピルトリメトキシチタネート、3−メルカプトプロピルトリメトキチタネート等の有機金属カップリング剤;エポキシ樹脂が挙げられる。
硬化性組成物に前記エポキシ樹脂を添加する場合、その添加量は重合体(A)および重合体(B)の反応性ケイ素基を有する重合体合計100質量部に対して100質量部以下が好ましく、10〜80質量部がより好ましい。
または重合体(A)、重合体(B)、および必要に応じた配合成分の全部を予め配合して密封保存し、使用時には空気中の湿気により硬化させる1成分型の硬化性組成物としてもよい。
測定方法は以下の方法を用いた。
以下の例における数平均分子量(Mn)は、分子量既知の標準ポリスチレン試料を用いて作成した検量線を用い、以下の条件にてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定することによって得られた、ポリスチレン換算分子量に基づくものである。
使用機種:HLC−8220GPC(東ソー社製)。
データ処理装置:SC−8020(東ソー社製)。
使用カラム:TSG gel G2500H(東ソー社製)。
カラム温度:40℃。検出器:RI。
溶媒:テトロヒドロフラン。流速0.6mL/分。
試料濃度:0.5質量%。注入量:10μL。
検量線作成用標準サンプル:ポリスチレン([Easical]PS−2[Polystyrene Standards]、Polymer Laboratories社製)。
試料を1mL採取し、E型粘度計(東機産業社製、製品名:RE80型)を用いて、測定温度25℃、ローターNo.4の条件で粘度を測定した。校正用標準液としては、JS14000(日本グリース社製)を使用した。
<水酸基価の測定方法(水酸基価滴定)>
無水フタル酸のピリジン溶液でポリオール類の水酸基をエステル化し、水酸化ナトリウム(NaOH)溶液による滴定方法(JIS K1557(2007年版)に準拠)で測定した。
水酸基価がS1で一分子当たりS2個の水酸基を有するポリオールの水酸基換算分子量は、式(iv)により求めることができる。
水酸基換算分子量=56100/S1×S2 ……(iv)
<不飽和度の測定方法(ヨウ素価滴定)>
試料にウイス液(ICI−酢酸溶液)を反応させ、暗所に放置し、その後、過剰のICIをヨウ素に還元し、ヨウ素分をチオ硫酸ナトリウムで滴定してヨウ素価を算出した。ヨウ素価をビニル当量に換算し、それを不飽和度とした。
官能基数T1の反応性ケイ素基含有ポリエーテルT2mol%と官能基数U1の反応性ケイ素基含有ポリエーテルU2mol%からなる混合物の平均官能基数は、式(v)により求めることができる。
平均官能基数=T1×(T2/(T2+U2))+U1×(U2/(T2+U2)) ……(v)
表1に示す重合体(A1)〜(A4)を製造した。
[製造例1:重合体(A1)の製造]
重合体(A1)として、以下の方法で反応性ケイ素基(1)含有ポリエーテルを製造した。
プロピレングリコールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体触媒の存在下で、プロピレンオキシドを開環付加反応させて得られた水酸基価換算分子量が16,000のポリオキシプロピレンジオールを前駆重合体(A’−1)として用いた。
グリセリンを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体触媒の存在下で、プロピレンオキシドを反応させて得られた水酸基価換算分子量が20,000のポリオキシプロピレントリオールを前駆重合体(A’−2)として用いた。
得られたポリエーテル混合物に、前駆重合体(A’−1)と(A’−2)の合計の水酸基量に対して1.05倍モルのナトリウムメトキシドを含むメタノール溶液を添加して、末端の水酸基をアルコラート化した。
次いで、加熱減圧によりメタノールを留去した後に、前駆重合体(A’−1)と(A’−2)の合計の水酸基量に対して過剰量の塩化アリルを添加した。これにより、前駆重合体(A’−1)および(A’−2)の末端水酸基をアリルオキシ基に変換して、平均官能基数2.3の前駆重合体(A’−11)を得た。
得られた重合体(A1)の粘度を上記の方法で測定した。結果を表1に示す。表1にはアリルオキシ基を有する前駆重合体(A’−11)の、平均官能基数および数平均分子量も記載する(以下、同様)。
製造例1において、前駆重合体(A’−1)と(A’−2)の混合物に代えて、プロピレングリコールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体触媒の存在下で、プロピレンオキシドを開環付加反応させて得られた水酸基価換算分子量が18,000のポリオキシプロピレンジオールを前駆重合体(A’−3)として用いた。
製造例1と同様にして、前駆重合体(A’−3)の末端の水酸基をアリルオキシ基に変換して前駆重合体(A’−12)を得、該アリルオキシ基にメチルジメトキシシランを反応させた。
こうして、末端に1分子当たり平均1.7個のメチルジメトキシシリルプロピル基を有する反応性ケイ素基含有ポリエーテル(表1の重合体(A2))を得た。
製造例1において、前駆重合体(A’−1)と(A’−2)の混合物に代えて、グリセリンを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体触媒の存在下で、プロピレンオキシドを反応させて得られた水酸基価換算分子量が24,000のポリオキシプロピレントリオールを前駆重合体(A’−4)として用いた。
こうして、末端に1分子当たり平均2.0個のメチルジメトキシシリルプロピル基を有する反応性ケイ素基含有ポリエーテル(表1の重合体(A3))を得た。
製造例1において、前駆重合体(A’−1)と(A’−2)の混合物に代えて、ペンタエリスリトールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体触媒の存在下で、プロピレンオキシドを反応させて得られた水酸基価換算分子量が33,000のポリオキシプロピレンポリオールを前駆重合体(A’−5)として用いた。
こうして、末端に1分子当たり平均2.6個のメチルジメトキシシリルプロピル基を有する反応性ケイ素基含有ポリエーテル(表1の重合体(A4))を得た。
[製造例11:重合体(B1)の製造]
重合体(B1)として、以下の方法で反応性ケイ素基と水酸基を有するポリエーテルを製造した。
開始剤として、直鎖状(主鎖末端数が2)で両末端にアリル基と水酸基をそれぞれ有するポリエーテル(日本油脂社製、製品名:PKA5014、以下ポリエーテル(Z1)という。)を用いた。ポリエーテル(Z1)の水酸基価換算分子量は1,500、水酸基価滴定により求めた水酸基価は37.4mgKOH/g、ヨウ素価滴定で求めた不飽和度は0.59mmol/gであった。開始剤中には、不飽和基を含有しない化合物が不純物として含まれていた。
触媒活性化のためのプロピレンオキシド100gを仕込み、100℃に加熱した。誘導期を経た後、反応液温は急激に上昇し、その後に降下した。反応液温の降下を確認した後、追加のプロピレンオキシド2500gを約5時間かけて滴下し、内温を100〜110℃に保って重合付加反応させた。滴下終了後さらに1時間加熱を続けた後、減圧脱気を行って微量の未反応モノマーを除去した。
製造例11において、開始剤として、直鎖状(主鎖末端数が2)で両末端にアリル基と水酸基をそれぞれ有するポリエーテル(日本油脂社製、製品名:PKA5013、以下ポリエーテル(Z2)という。)を用いた。ポリエーテル(Z2)の水酸基換算分子量は2,000、水酸基価滴定により求めた水酸基価は28.1mgKOH/g、ヨウ素価滴定で求めた不飽和度は0.445mmol/gであった。またポリエーテル(Z2)中の全オキシアルキレン基100質量%中のオキシエチレン基の割合(EO含有量ともいう。)は43質量%であった。開始剤中には、不飽和基を含有しない化合物が不純物として含まれていた。
その他は製造例11と同様にして、約100ppmのヘキサシアノコバルト酸亜鉛グライム錯体を含有する、1分子中の主鎖末端数が2である、直鎖状で両末端にアリル基と水酸基をそれぞれ有するポリエーテル系重合体(前駆重合体(B’−2))を得た。得られた前駆重合体(B’−2)の不飽和度は0.155mmol/g、水酸基価は10.3gKOH/g、数平均分子量は8,000であった。
また前駆重合体(B’−2)中の全オキシアルキレン基100質量%中のオキシエチレン基の割合(EO含有量ともいう。)は16質量%であった。
[比較製造例13:重合体(P)の製造]
本例では、t−ブタノールにプロピレンオキシドを開環付加重合させたポリオキシプロピレンモノオール(水酸基換算平均分子量2000、水酸基価:28.1mgKOH/g)を開始剤として用い、該モノオールの水酸基末端に反応性ケイ素基を導入した重合体(P)を製造した。
表3に示す配合でシーリング材用硬化性組成物を製造した。表3に示す配合の単位は質量部である。表3に示す各成分は以下の通りである。例1〜6は実施例であり、例11〜17は比較例である。
(重合体(A))
重合体(A)として製造例1〜4で製造した重合体(A1)〜(A4)を用いた。
(重合体(B))
可塑剤として添加する重合体(B)として、製造例11、12で製造した重合体(B1)または(B2)を用いた。
反応性ケイ素基を有する他の重合体(C)として、(メタ)アクリル酸アルキルエステルから誘導される構成単位を含み、加水分解性シリル基を有する重合体ARUFON US−6110(製品名、東亜合成社製)(重合体(C1))を用いた。
比較可塑剤として、比較製造例13で製造した重合体(P)、EXCENOL3020(製品名、旭硝子社製、反応性ケイ素基を有しないポリオキシプロピレングリコール、水酸基価換算分子量3000)、DINP(ジイソノニルフタレート、新日本理化社製)を用いた。
添加材としては、下記を用いた。
充填剤(1):白艶華CCR(製品名)、白石工業社製、表面処理炭酸カルシウム。
充填剤(2):ホワイトンSB(製品名)、白石カルシウム工業社製、重質炭酸カルシウム。
脱水剤(3):KBM−1003(製品名)、信越化学社製、ビニルトリメトキシシラン。
接着性付与剤(5):KBM−403(製品名)、信越化学社製、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン。
酸化防止剤(6):Irganox1135(製品名)、BASF社製。
有機錫触媒(7):EXCESTAR C201(製品名)、旭硝子社製。
次に、上記撹拌混合により上昇した混合物の温度を25℃まで下げ、各例について表3に示す量の、脱水剤、接着付与剤、および酸化防止剤を加えてさらに撹拌混合した。
その後、硬化触媒として4価の有機スズ化合物(旭硝子社製:EXCESTAR C201)加え、撹拌混合して1成分型のシーリング材用硬化性組成物を調製した。
被着体として、表面陽極酸化アルミニウムを使用した。シーリング材用硬化性組成物を用い、JIS A 1439の建築用シーリング材の試験方法に準拠して、H型試験体を作製し、引張特性試験を行った。
また破断時の伸び量(Emax)については、実施例である各例のEmaxの値をE’とし、各例における可塑剤を重合体(P)に変えた例(比較例)のEmaxの値を基準(E0)とするときの伸び向上率(単位:%)を下記数式(vi)により求めた。
伸び向上率=(E’−E0)/E0×100 ……(vi)
本発明の硬化性組成物の硬化物をシーリング材として用いる場合、上に塗料を塗ることがある。硬化物と塗料の密着性と共に、硬化物が塗料の硬化性能を低下させないことが必要である。塗膜汚染性とは、硬化物が塗料の硬化性能に与える影響を表す。アルミニウム板の上に縦50mm、横50mm、厚さ10mmの形状に硬化性組成物を施工し、23℃、湿度50%で48時間養生し硬化させた。その上から1液水性反応硬化型シリコーン樹脂塗料(日本ペイント社製、商品名:オーデフレッシュSi100II)を塗布した。
得られたシーリング材用硬化性組成物を硬化が始まる前に速やかに、東機産業社製デジタル粘度計「TVB−25」を用いて、23℃でローターの回転数を10rpmとして、初期粘度を測定した。さらに貯蔵安定性を評価するため、得られたシーリング材用硬化性組成物をカートリッジに充填して、50℃2週間保存した後、同じ測定条件で保存後粘度を測定した。粘度上昇率(単位:%)を下記数式(v)により求めた。これらの結果を表3に示す。
粘度上昇率=(保存後粘度−初期粘度)/初期粘度×100 ……(v)
両末端に反応性ケイ素基を有する副生物を含まない重合体(B1)、(B2)を用いた実施例である例1〜6は、両末端に反応性ケイ素基を有する副生物を含む重合体(P)を用いた比較例としての例11、14〜17に比べて、該重合体の添加量は同じであるにもかかわらず、硬化物の伸びに優れる。
一方、重合体(B1)、(B2)に代えて、反応性ケイ素基を有しないポリオキシプロピレングリコール(EXCENOL3020)を用いた比較例としての例12、またはDINP(ジイソノニルフタレートを用いた比較例としての例13は、硬化物の塗料汚染性が悪く、硬化物の伸びも実施例に比べて劣る。
Claims (11)
- 下記工程(a)および下記工程(b)のあと、重合体(A)と重合体(B)を混合して硬化性組成物を得る方法であって、重合体(A)の数平均分子量は重合体(B)の数平均分子量より大きく、重合体(A)と重合体(B)の質量比(A)/(B)は5/95〜95/5である、硬化性組成物の製造方法。
工程(a):主鎖がポリオキシアルキレン鎖であり、1分子当たりの主鎖末端の平均数が2.0〜6.0であり、前記主鎖末端に下式(1)で表される反応性ケイ素基を導入可能な官能基を有し、かつ数平均分子量が10,000を超えて50,000以下である前駆重合体(A’)に、前記反応性ケイ素基の導入数が1分子当たり平均して1.0を超えるように導入し、重合体(A)を得る工程。
工程(b):ポリオキシアルキレン鎖である主鎖の末端に水酸基と1個の不飽和基を有する重合体(b1’)の90〜100モル%と、ポリオキシアルキレン鎖である主鎖の末端に水酸基を有し不飽和基を有しない重合体(b2’)の0〜10モル%とからなり、かつ数平均分子量が3,000〜20,000である前駆重合体(B’)に、1分子中に水素−ケイ素結合と下式(1)で表される反応性ケイ素基とを有する化合物を反応させて前記反応性ケイ素基を導入し、重合体(B)を得る工程。
−SiX1 nR1 3−n ……(1)
(式(1)中、X1は水酸基または加水分解性基を表し、R1は炭素数1〜20の置換もしくは非置換の1価の有機基を表し、nは1〜3の整数を表す。ただし、R1が複数存在するとき複数のR1は互いに同一でも異なっていてもよく、X1が複数存在するとき複数のX1は互いに同一でも異なっていてもよい。) - 前記重合体(A)が、ウレタン結合を含まない、請求項1に記載の製造方法。
- 前記前駆重合体(B’)の、1分子中の主鎖末端数が2である、請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記工程(b)において、1分子中に水酸基と1個の不飽和基を有する化合物を開始剤として、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下でアルキレンオキシドを開環付加して前記前駆重合体(B’)を得る、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で前記開始剤にアルキレンオキシドを開環付加した後、金属配位性化合物を添加して、前記前駆重合体(B’)を得る、請求項4に記載の製造方法。
- 直鎖状の主鎖の両末端に反応性ケイ素基を有し、かつ数平均分子量が3,000〜10,000である重合体を含まない、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。
- 下記重合体(A)と、下記重合体(B)とを含有し、重合体(A)の数平均分子量は重合体(B)の数平均分子量より大きく、重合体(A)と重合体(B)の質量比(A)/(B)は5/95〜95/5であり、直鎖状の主鎖の両末端に反応性ケイ素基を有し、かつ数平均分子量が3,000〜10,000である重合体を含まない硬化性組成物。
重合体(A):主鎖がポリオキシアルキレン鎖であり、下式(1)で表される反応性ケイ素基を1分子当たり平均1.0個を超え6.0個以下有し、かつ数平均分子量が10,000を超えて50,000以下である重合体。
重合体(B):ポリオキシアルキレン鎖である主鎖の末端に水酸基と1個の下式(1)で表される反応性ケイ素基を有し、かつ数平均分子量が3,000〜20,000である重合体の90〜100モル%と、ポリオキシアルキレン鎖である主鎖の末端に水酸基を有し反応性ケイ素基を有しない重合体の0〜10モル%とからなり、かつ数平均分子量が3,000〜20,000である重合体。
−SiX1 nR1 3−n ……(1)
(式(1)中、X1は水酸基または加水分解性基を表し、R1は炭素数1〜20の置換もしくは非置換の1価の有機基を表し、nは1〜3の整数を表す。ただし、R1が複数存在するとき複数のR1は互いに同一でも異なっていてもよく、X1が複数存在するとき複数のX1は互いに同一でも異なっていてもよい。) - 前記重合体(A)が、ウレタン結合を含まない、請求項7に記載の硬化性組成物。
- 前記重合体(B)の、1分子中の主鎖末端数が2である、請求項7または8に記載の硬化性組成物。
- 前記重合体(B)が、1分子中に水酸基と1個の不飽和基を有する化合物を開始剤として、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下でアルキレンオキシドを開環付加して得られる重合体である、請求項7〜9のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記重合体(B)が、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で前記開始剤にアルキレンオキシドを開環付加した後、金属配位性化合物を添加して得られる重合体である、請求項10に記載の硬化性組成物。
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