JPWO2016035427A1 - 新規有機チタン化合物、該有機チタン化合物の製造方法及び室温硬化性樹脂組成物 - Google Patents

新規有機チタン化合物、該有機チタン化合物の製造方法及び室温硬化性樹脂組成物 Download PDF

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Abstract

化合物自体が接着促進剤の効果を持ち、なおかつ室温硬化性樹脂組成物を速やかに硬化させる新規な有機チタン化合物、該有機チタン化合物の製造方法及び該有機チタン化合物を硬化触媒兼接着促進剤として含有する室温硬化性樹脂組成物の提供。平均組成式(I):Ti(OR1)4−a(Y3Si-A-O-CO-CH=C(O)R)a(式中、R1は置換又は非置換の炭素数1〜12の一価炭化水素基であり、Rは置換又は非置換の炭素数1〜12の一価炭化水素基であり、Aは炭素数3〜6の二価炭化水素基であり、Yは加水分解性基であり、aは0<a<4の数である)で表される有機チタン化合物、該有機チタン化合物の製造方法、及び室温硬化性樹脂を含む室温硬化性樹脂組成物。

Description

本発明は、室温硬化性樹脂組成物の硬化触媒として有用な新規有機チタン化合物、該有機チタン化合物の製造方法、及び該有機チタン化合物を硬化触媒兼接着促進剤として含有する室温硬化性樹脂組成物、特にオルガノポリシロキサンを含有する室温硬化性樹脂組成物、に関する。
従来、大気中の湿気と反応し架橋硬化する組成物として、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物などの室温硬化性樹脂組成物が知られている。この室温硬化性樹脂組成物は、その安全性やゴムとしての耐久性、接着性に優れることから建築関係、輸送機関係、電気電子部品関係等に幅広く使用されている。特に接着性は使用された部材の信頼性に大きく関わることから、重要視されることが多い。
室温硬化性シリコーンゴム組成物を構成する触媒として、種々の硬化触媒が開示されており、特に、分子内に加水分解性ケイ素基を有する湿気硬化型の室温硬化性樹脂組成物の硬化触媒として、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート等のジブチル錫化合物、またはテトラ(n−ブトキシ)チタン、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)等の有機チタン触媒が使用されている。これら有機金属化合物は、室温硬化性樹脂組成物を速やかに硬化させうるため、広く一般的に使用されている
しかしながら、これら室温硬化性樹脂組成物の触媒として使用される有機金属化合物は基本的に硬化後の接着性とは無関係である。そのため、これら有機金属化合物は単に硬化触媒として使用されるのみであり、硬化後の接着性向上のため、室温硬化性樹脂組成物には別途シランカップリング剤などの接着促進剤の添加が必須であるのが実情であった。(特許文献1〜4参照)。
特開平10−168320号公報 特開2002−097367号公報 特開2010−065182号公報 特開2012−025876号公報
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、化合物自体が接着促進剤の効果を持ち、なおかつ室温硬化性樹脂組成物を速やかに硬化させる新規な有機チタン化合物、該有機チタン化合物の製造方法、及び該有機チタン化合物を硬化触媒兼接着促進剤として含有する室温硬化性樹脂組成物を提供することを目的とする。たとえ、他の接着促進剤を用いる場合であっても、その使用量を減らすことができ、経済的に有利な室温硬化性樹脂組成物を提供することが可能になる。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、以下に示す有機チタン化合物及び該有機チタン化合物の製造方法が上述した課題の解決に有用であることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、次の有機チタン化合物を提供するものである。
〈1〉 平均組成式(I):Ti(OR1)4−a(Y3Si-A-O-CO-CH=C(O)R)
(式中、Rは置換又は非置換の炭素数1〜12の一価炭化水素基であり、Rは置換又は非置換の炭素数1〜12の一価炭化水素基であり、Aは炭素数3〜6の二価炭化水素基であり、Yは加水分解性基であり、aは0<a<4の数である)
で表される有機チタン化合物。
〈2〉 前記有機チタン化合物が、下記一般式(1):

(式中、R、A及びYは前記の通りである)
で表されるβ‐ケトエステル構造を有する有機ケイ素化合物と、下記一般式(2):

(式中、Rは前記の通りである)
で表されるオルガノオキシチタンとの反応生成物である、〈1〉に記載の有機チタン化合物。
〈3〉 一般式(1)で表される前記有機ケイ素化合物が、下記一般式(3):

(式中、Rは前記の通りであり、Aは炭素数1〜4の二価炭化水素基である)
で表される不飽和脂肪族基含有β-ケトエステルと、下記一般式(4):

(式中、Yは前記の通りである)
で表される加水分解性シラン化合物との反応生成物である、〈2〉に記載の有機チタン化合物。
〈4〉 前記平均組成式(I):Ti(OR1)4−a(Y3Si-A-O-CO-CH=C(O)R)におけるチタンに対する加水分解性シリル基含有β‐ケトエステル構造の平均配位数aが0.5〜2.5である、〈1〉〜〈3〉のいずれか1に記載の有機チタン化合物。
上記で定義した本発明の有機チタン化合物は、有機チタン化合物集合体としての平均の構造が上記の範囲内にあれば、個々の有機チタン化合物の間で構造に違いがあってもその集合体は本発明に含まれる。
また、本発明は、次の〈5〉の有機チタン化合物の製造方法を提供するものである。
〈5〉下記一般式(1):

(式中、R、A及びYは前記の通りである)
で表されるβ‐ケトエステル構造を有する有機ケイ素化合物と、下記一般式(2):

(式中、Rは前記の通りである)
で表されるオルガノオキシチタンとを反応させる工程を有することを特徴とする〈1〉に記載の有機チタン化合物の製造方法。
また、本発明は、次の〈6〉〜〈10〉の室温硬化性樹脂組成物等を提供するものである。
〈6〉 (A)〈1〉〜〈4〉のいずれか1に記載の有機チタン化合物、及び
(B)室温硬化性樹脂
を含む、室温硬化性樹脂組成物。
〈7〉 (B)室温硬化性樹脂100質量部に対し、
(A)〈1〉〜〈4〉のいずれか1に記載の有機チタン化合物を0.01〜30質量部
を含む、〈6〉記載の室温硬化性樹脂組成物。
〈8〉 前記(B)室温硬化性樹脂組成物が、オルガノポリシロキサンを含むものであることを特徴とする〈6〉又は〈7〉に記載の室温硬化性樹脂組成物。
〈9〉 更に、(B)成分100質量部に対し、
(C)前記(A)成分以外の硬化触媒を0〜15質量部、
(D)加水分解性基含有シラン及びその部分加水分解縮合物のいずれか又は両方を0〜30質量部、
(E)充填剤を0〜1,000質量部、及び
(F)接着促進剤を0〜30質量部、
を含むものであることを特徴とする〈7〉又は〈8〉に記載の室温硬化性樹脂組成物。
〈10〉 〈6〉〜〈9〉のいずれか1に記載の室温硬化性樹脂組成物を含有するコーティング剤、接着剤又はシーリング材。
本発明の新規有機チタン化合物は、接着促進剤の効果を持ち、なおかつ室温硬化性樹脂組成物を速やかに硬化させることから、室温硬化性樹脂組成物の硬化触媒として有用である。
また、本発明の室温硬化性樹脂組成物は、硬化触媒兼接着促進剤として特定の有機チタン化合物含むことで、たとえ他の接着促進剤を用いなくとも、短時間で硬化することが可能であり、更に十分な接着強度を有する室温硬化性樹脂組成物、特には、硬化してシリコーンゴム弾性体を与える室温硬化性オルガノポリシロキサン樹脂組成物となる。また硬化後は十分な硬さ、せん断時伸び、引張強さ、すなわちゴム物性を有する硬化物となる。
さらに、このような本発明の室温硬化性樹脂組成物は、コーティング剤、接着剤又はシーリング材に好適に用いることができる。
合成例1で得られた有機チタン化合物のH NMRチャートである。 合成例2で得られた有機チタン化合物のH NMRチャートである。
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<有機チタン化合物>
本発明の有機チタン化合物は、平均組成式(I):Ti(OR1)4−a(Y3Si-A-O-CO-CH=C(O)R)で表わされる。
ここで、上記平均組成式(I)において、Rで表される置換又は非置換の炭素数1〜12の一価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、α−,β−ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、2−フェニルエチル基、3−フェニルプロピル基等のアラルキル基;また、これらの基の水素原子の一部又は全部が、F、Cl、Br等のハロゲン原子やシアノ基等で置換された基、例えば、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2−シアノエチル基等を例示することができる。これらの中でも、メチル基、エチル基等の低級アルキル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
上記平均組成式(I)において、Aで表される炭素数3〜6の二価炭化水素基は、−C2p−で表される、直鎖状又は分岐状のアルキレン基等の飽和脂肪族二価炭化水素基であることが好ましく、−(CH−(pは3〜6である)で表される直鎖状のアルキレン基がより好ましい。これらの中でも、特に−(CH−が好ましい。
上記平均組成式(I)において、Yは加水分解性基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等のアルコキシ基;メトキシエトキシ基、エトキシエトキシ基、メトキシプロポキシ基等のアルコキシアルコキシ基、アセトキシ基、オクタノイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアシロキシ基;ビニロキシ基、アリルオキシ基、プロペニルオキシ基、イソプロペニルオキシ基、1−エチル−2−メチルビニルオキシ基等のアルケニルオキシ基;ジメチルケトオキシム基、メチルエチルケトオキシム基、ジエチルケトオキシム基等のケトオキシム基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基等のアミノ基;ジメチルアミノキシ基、ジエチルアミノキシ基等のアミノキシ基;N−メチルアセトアミド基、N−エチルアセトアミド基、N−メチルベンズアミド基等のアミド基等が挙げられる。これらの中でも、アルコキシ基が好ましく、特にメトキシ基、エトキシ基等の低級アルコキシ基が好ましい。
上記平均組成式(I)において、Rで表される置換又は非置換の炭素数1〜12の一価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、α−,β−ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、2−フェニルエチル基、3−フェニルプロピル基等のアラルキル基;また、これらの基の水素原子の一部又は全部が、F、Cl、Br等のハロゲン原子やシアノ基等で置換された基、例えば、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2−シアノエチル基等を例示することができる。これらの中でも、メチル基、エチル基、イソプロピル基等の低級アルキル基が好ましく、特にイソプロピル基が好ましい。
上記平均組成式(I)において、チタンに対する加水分解性シリル基含有β‐ケトエステル構造の平均配位数aは0.5〜2.5、より好ましくは1.5〜2.4、更に1.7〜2.3、特に約2であることが好ましい。
本発明の有機チタン化合物は、例えば、次の方法により製造することができる。
下記一般式(1):


(式中、R、A及びYは前記の通りである。)
で表されるβ‐ケトエステル構造と加水分解性シリル基とを有する有機ケイ素化合物と、
下記一般式(2):

(式中、Rは前記の通りである)
で表されるオルガノオキシチタン(例えば、テトラアルコキシチタン等のテトラオルガノオキシチタン)とを反応させ、反応液から副生するR-OHで示されるアルコール等のヒドロキシ基含有化合物を留去すれば、目的とする有機チタン化合物を製造することができる。
一般式(1)で表される有機ケイ素化合物と一般式(2)で表されるオルガノオキシチタンとの割合は、目的とする有機チタン化合物中のチタンに対するβ‐ケトエステル構造の配位数に依存するが、通常はオルガノオキシチタン(2)1モルに対して有機ケイ素化合物(1)は1〜4モル、好ましくは1〜3モル、特に1.5〜2.5モルである。反応は室温で行うことができ、撹拌下で行うのが好ましい。反応時間は通常15〜30時間、特に24時間程度である。
さらに、一般式(1)で表される前記有機ケイ素化合物は、
下記一般式(3):

(式中、Rは前記の通りであり、Aは炭素数1〜4の二価炭化水素基である)
で表される不飽和脂肪族基含有β-ケトエステルと、
下記一般式(4):

(式中、Yは前記の通りである)
で表される加水分解性シラン化合物とを反応させる等、公知の方法(特開2005-314325号公報)を参照して調製することができる。なお、Aは、一般式(1)中のAからエチレン基(−(CH−)を除いた基に該当する。
上記一般式(3)において、Aで表される炭素数1〜4の二価炭化水素基は、−C2p−で表される、直鎖状又は分岐状のアルキレン基等の飽和脂肪族二価炭化水素基であることが好ましく、−(CH−(pは1〜4である)で表される直鎖状のアルキレン基がより好ましい。これらの中でも、特に−(CH)−が好ましい。
このような有機チタン化合物の具体例としては、下記の構造式で表されるチタンジイソプロポキシビス(トリメトキシシリルプロピルアセトアセテート)、チタンジイソプロポキシビス(トリエトキシシリルプロピルアセトアセテート)等が挙げられる。
チタンジイソプロポキシビス(トリメトキシシリルプロピルアセトアセテート)の構造式:
チタンジイソプロポキシビス(トリエトキシシリルプロピルアセトアセテート)の構造式:
<室温硬化性樹脂組成物>
本発明の室温硬化性樹脂組成物は、(A)上記有機チタン化合物と(B)室温硬化性樹脂とを含む室温硬化性樹脂組成物、好ましくは、(B)室温硬化性樹脂100質量部に対し(A)上記有機チタン化合物を0.01〜30質量部含有する室温硬化性樹脂組成物であり、また、好ましくは、該室温硬化性樹脂(B)が硬化性オルガノポリシロキサンを含むものである室温硬化性樹脂組成物(いわゆる、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物)であり、特には、
(B)硬化性オルガノポリシロキサン100質量部に対し、
(A)上記有機チタン化合物を0.01〜30質量部、
(C)前記(A)成分以外の硬化触媒を0〜15質量部、
(D)加水分解性基含有シラン及びその部分加水分解縮合物のいずれか又は両方を0〜30質量部、
(E)充填剤を0〜1,000質量部、及び
(F)接着促進剤を0〜30質量部、
を含む室温硬化性樹脂組成物(室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物)であることが好ましく、とりわけ、室温で硬化してゴム状弾性体(エラストマー)を与える室温硬化性シリコーンゴム組成物であることが好ましい。
‐(A)成分‐
(A)成分の有機チタン化合物は、上述した平均組成式(I):Ti(OR1)4−a(Y3Si-A-O-CO-CH=C(O)R)
で表わされるものである。
本発明の室温硬化性樹脂組成物に含まれる上述の有機チタン化合物は、室温硬化性樹脂組成物を速やかに硬化させるものであり、室温硬化性樹脂組成物の硬化触媒となり、また、室温硬化性樹脂組成物の接着性を向上させるものであり、室温硬化性樹脂組成物の接着促進剤にもなりえる。従って、硬化触媒兼接着促進剤として有機チタン化合物を含む本発明の室温硬化性樹脂組成物であれば、接着促進剤としてシランカップリング剤を用いなくとも、十分な接着強度を有する室温硬化性樹脂組成物となる。また該組成物は、短時間で硬化可能であり、硬化後は十分な硬さ、せん断時伸び、引張強さ、すなわちゴム物性を有する硬化物となる。
もちろん、接着促進剤として本発明の有機チタン化合物とシランカップリング剤を併用することによって、より接着強度を向上させることができる。この場合であっても、シランカップリング剤の使用量を減少させることができ、従来に比べて経済的に優位な組成物を提供することができる。
なお、本発明の室温硬化性樹脂組成物中の有機チタン化合物の配合量は、後述の(B)成分の硬化性オルガノポリシロキサン等の室温硬化性樹脂100質量部に対して、0.01〜30質量部が好ましく、0.05〜15質量部がより好ましく、特に0.1〜5質量部が好ましい。
‐(B)成分‐
本発明の室温硬化性樹脂組成物の主剤となる樹脂(ベースポリマー)は、室温硬化性の有機樹脂であれば特に限定されないが、硬化性オルガノポリシロキサンを含むものであることが好ましい。
(B)成分の好適例である硬化性オルガノポリシロキサンは、本発明の室温硬化性樹脂組成物の主剤(ベースポリマー)となるものであり、分子中に少なくとも2個のケイ素原子に結合した水酸基(シラノール基)又は加水分解性基から選ばれる硬化性官能基を、好ましくは分子鎖両末端にそれぞれ、有するものである。このようなオルガノポリシロキサンとして、具体的には、下記一般式(5)又は(6)で表される分子鎖末端が水酸基(ジオルガノヒドロキシシリル基)又は加水分解性基(加水分解性基含有トリオルガノシリル基)で封鎖された直鎖状のジオルガノポリシロキサンが用いられる。

(式中、Rは上記と同様であり、Xは酸素原子又は炭素数1〜8の二価、又は三価の炭化水素基であり、Y′は加水分解性基であり、bは0又は1であり、mはこのジオルガノポリシロキサンの25℃における粘度を100〜1,000,000mPa・sとする数である。)
上記一般式(5)及び(6)において、Xは、酸素原子又は炭素数1〜8の二価、又は三価炭化水素基であり、−(CHCH−、又は−(CH=CH)−(qは1〜4を表す)で表されるものであることが好ましい。これらの中でも特に酸素原子、−CHCH−又は−CH=CH−が好ましい。
上記一般式(6)において、Y′は、加水分解性基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等のアルコキシ基;メトキシエトキシ基、エトキシエトキシ基、メトキシプロポキシ基等のアルコキシアルコキシ基;アセトキシ基、オクタノイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアシロキシ基;ビニロキシ基、アリルオキシ基、プロペニルオキシ基、イソプロペニルオキシ基、1−エチル−2−メチルビニルオキシ基等のアルケニルオキシ基;ジメチルケトオキシム基、メチルエチルケトオキシム基、ジエチルケトオキシム基等のケトオキシム基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基等のアミノ基;ジメチルアミノキシ基、ジエチルアミノキシ基等のアミノキシ基;N−メチルアセトアミド基、N−エチルアセトアミド基、N−メチルベンズアミド基等のアミド基等が挙げられる。これらの中でも、炭素数1〜3のアルコキシ基が特に好ましい。
(B)成分の硬化性オルガノポリシロキサンは、25℃における粘度が100〜1,000,000mPa・sであることが好ましく、より好ましくは300〜500,000mPa・s、特に好ましくは500〜100,000mPa・s、とりわけ1,000〜80,000mPa・sである。上記オルガノポリシロキサンの粘度が100mPa・s以上であれば、物理的・機械的強度に優れたコーティング塗膜を得ることが可能であり、1,000,000mPa・s以下であれば、室温硬化性樹脂組成物の粘度が高くなりすぎて使用時における作業性が悪くなることがないため、好ましい。ここで、粘度は回転粘度計(ブルックフィールド型粘度計)による数値である。
(B)成分の硬化性オルガノポリシロキサンの具体例としては、例えば、下記のジオルガノポリシロキサンが挙げられる。

(式中、R、Y′、b、mは上記と同様である。)
(B)成分のオルガノポリシロキサンは、1種単独で使用することもできるし、構造や分子量の異なる2種以上を組み合わせて使用することもできる。
このような硬化性オルガノポリシロキサンを含む本発明の室温硬化性樹脂組成物(特に、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物)であれば、短時間で硬化可能であり、硬化後は十分な接着強度を有する室温硬化性樹脂組成物となる。
‐(C)成分‐
(C)成分は上述の(A)成分以外の硬化触媒であり、この室温硬化性樹脂組成物の硬化時間を更に短縮させるために任意成分として必要に応じて使用される。このような触媒としては、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクトエート等のアルキル錫エステル化合物、テトライソプロポキシチタン、テトラn−ブトキシチタン、テトラキス(2−エチルヘキソキシ)チタン、ジプロポキシビス(アセチルアセトナト)チタン、チタニウムイソプロポキシオクチレングリコール等のチタン酸エステル又はチタンキレート化合物、ナフテン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、亜鉛−2−エチルオクトエート、鉄−2−エチルヘキソエート、コバルト−2−エチルヘキソエート、マンガン−2−エチルヘキソエート、ナフテン酸コバルト、アルコキシアルミニウム化合物、アルミニウムキレート化合物等の有機金属化合物、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、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等のアミノアルキル基置換アルコキシシラン、ヘキシルアミン、リン酸ドデシルアミン等のアミン化合物及びその塩、ベンジルトリエチルアンモニウムアセテート等の第4級アンモニウム塩、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、シュウ酸リチウム等のアルカリ金属の低級脂肪酸塩、ジメチルヒドロキシルアミン、ジエチルヒドロキシルアミン等のジアルキルヒドロキシルアミン、テトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン、テトラメチルグアニジルプロピルメチルジメトキシシラン、テトラメチルグアニジルプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン等のグアニジル基を含有するシラン又はシロキサン等が例示されるが、これらはその1種に限定されず、2種以上の混合物として使用してもよい。
なお、これら硬化触媒の配合量は、上記(B)成分のオルガノポリシロキサン100質量部に対して0〜15質量部、特に0.01〜5質量部が好ましい。
‐(D)成分‐
(D)成分の加水分解性基含有シラン及びその部分加水分解縮合物のいずれか又は両方は、任意成分として必要に応じて配合される架橋剤であり、該加水分解性基としては、例えば、ケトオキシム基、アルコキシ基、アセトキシ基、イソプロペノキシ基等が挙げられ、アルコキシ基、イソプロペノキシ基が好ましい。
(D)成分の具体例としては、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、α-(ジメトキシメチルシリル)プロピオン酸2‐エチルヘキシル等のアルコキシシラン;メチルトリイソプロペノキシシラン、エチルトリイソプロペノキシシラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、フェニルトリイソプロペノキシシラン等のイソプロペノキシ基含有シラン;メチルトリアセトキシシラン、エチルトリアセトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン等のアセトキシシラン;並びにこれらのシランの部分加水分解縮合物が挙げられる。これらは1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
(D)成分の配合量は、上記(B)成分100質量部に対して通常0〜30質量部であるが、0.1〜20質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜15質量部である。上記配合量が30質量部以下であれば、硬化物が硬くなり過ぎることがなく、また経済的であるため好ましい。
‐(E)成分‐
(E)成分は充填剤であり、この組成物から形成される硬化物に十分な機械的強度を与えるために任意成分として必要に応じて使用される。この充填剤としては公知のものを使用することができ、例えば微粉末シリカ、煙霧質シリカ、シリカエアロゲル、沈降シリカ、けいそう土;酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタンなどの金属酸化物、あるいはこれらの表面をシラン処理したもの;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛などの金属炭酸塩;アスベスト、ガラスウール、カーボンブラック、微粉マイカ、溶融シリカ粉末等の無機質充填剤;又はポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンなどの合成樹脂粉末等が使用される。
(E)成分の配合量は、上記(B)成分100質量部に対して、0〜1,000質量部、特に5〜200質量部とすることが好ましい。(E)成分を配合することで、室温硬化性樹脂組成物から得られる硬化物が十分な機械的強度を有するものとなり、またその配合量が1,000質量部以下であれば、組成物の粘度が増大して作業性が悪くなったり、硬化後のゴム強度が低下してゴム弾性が悪化したりすることがないため、好ましい。
‐(F)成分‐
(F)成分は上述の(A)成分以外の接着促進剤であり、任意成分として必要に応じて配合されるものである。特にγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−2−(アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン等のアミノ官能性基含有アルコキシシラン類;γ−グリシド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等のエポキシ官能性基含有アルコキシシラン類;又はイソシアネート官能性基含有アルコキシシラン等のシランカップリング剤(カーボンファンクショナル加水分解性シラン類)を配合することが好ましい。これら接着促進剤の配合量は(B)成分のオルガノポリシロキサン100質量部に対して0〜30質量部、特に0.2〜10質量部が好ましい。
本発明の室温硬化性樹脂組成物は、上述のように(A)成分の有機チタン化合物を硬化触媒兼接着促進剤として含むため、シランカップリング剤等の(F)成分の接着促進剤を用いる場合、その使用量を減らすことができる。すなわち、経済的に有利な室温硬化性樹脂組成物となる。
‐その他の添加剤‐
また、本発明の室温硬化性樹脂組成物には、上記の(A)〜(F)成分のほかに添加剤として、顔料、染料、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、酸化アンチモン、塩化パラフィン等の難燃剤など公知の添加剤を配合することができる。更に、チクソ性向上剤としてのポリエーテル、或いは防かび剤、抗菌剤、接着助剤等を配合することもできる。
なお、本発明の室温硬化性樹脂組成物は、室温硬化性の官能性基を有するオルガノポリシロキサン等の(B)成分の室温硬化性樹脂成分(ベースポリマー)を必須に含有するものである点において、被着体の表面に直接適用されて各種有機ゴムと被着体との接着性を向上するために用いられ、それ自身は硬化性を有さないものであるいわゆるプライマー組成物とは本質的に相違するものである。
以上のように、本発明の室温硬化性樹脂組成物は、硬化触媒として有機チタン化合物を含むことで、短時間で硬化することが可能であり、更に十分な接着強度を有する室温硬化性樹脂組成物となる。また硬化後は十分な硬さ、せん断時伸び、引張強さ、すなわちゴム物性を有する硬化物となる。また、このような本発明の室温硬化性樹脂組成物は、速硬化性樹脂として好適であり、コーティング剤、接着剤又はシーリング材に好適に用いることができる。
以下、合成例、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、常圧は1気圧、室温は25±5℃を意味する。また、粘度は25℃における回転粘度計(ブルックフィールド型粘度計)による測定値を示す。また、部は質量部を示す。
[合成例1]
50mlナス型フラスコにチタンテトライソプロポキシド14.2g(0.05mol)を仕込み、これに、撹拌しながらアリルアセトアセテートとトリメトキシシランとの反応生成物であるトリメトキシシリルプロピルアセトアセテート26.4g(約0.10mol、但し、異性体等の不純物を極微量含む。以下、同様。)を滴下した。室温で24時間撹拌した後、副生したイソプロパノールを留出させ、濃黄色液体の、代表的な平均構造がチタンジイソプロポキシビス(トリメトキシシリルプロピルアセトアセテート)である生成物34.2g(収率99%)を得た。
上記生成物の平均の構造を確認するために、H−NMRスペクトルの測定を行った(図1)。
H-NMRスペクトル:
δ0.51〜0.53(H比4、SiCHCHCH
δ1.12〜1.14(H比12、Ti−OCH(CH
δ1.61(H比4、SiCHCHCH
δ1.90(H比6、CH3C(O)=CH)
δ3.45〜3.51(H比18、Si(OCH
δ3.87〜3.88(H比2、Ti−OCH(CH
δ4.15〜4.16(H比4、SiCHCHCH
δ4.89〜4.96(H比2、CH3C(O)=CH)
H−NMRスペクトルの測定の結果から、ここで得られた生成物は、式(7)の構造のチタンジイソプロポキシビス(トリメトキシシリルプロピルアセトアセテート)を代表的な平均構造とするものであると考えられる。
[合成例2]
50mlナス型フラスコにチタンテトライソプロポキシド14.2g(0.05mоl)を仕込み、撹拌しながらアリルアセトアセテートとトリエトキシシランとの反応生成物であるトリエトキシシリルプロピルアセトアセテート30.6g(約0.10mоl)を滴下した。室温で24時間撹拌した後、副生したイソプロパノールを留出させ、濃黄色液体の、代表的な平均構造がチタンジイソプロポキシビス(トリエトキシシリルプロピルアセトアセテート)である生成物38.4g(収率99%)を得た。
上記生成物の平均の構造を確認するためにH−NMRスペクトルの測定を行った(図2)。
H-NMRスペクトル:
δ0.53〜0.54(H比4、SiCHCHCH
δ1.12〜1.14(H比30、Ti−OCH(CH、Si(OCHCH
δ1.63(H比4、SiCHCHCH
δ1.90(H比6、CH3C(O)=CH)
δ3.74〜3.80(H比12、Si(OCHCH
δ4.70〜4.71(H比6、Ti−OCH(CH、SiCHCHCH
δ4.91〜4.94(H比2、CH3C(O)=CH)
H−NMRスペクトルの測定の結果から、ここで得られた生成物は、式(8)の構造のチタンジイソプロポキシビス(トリエトキシシリルプロピルアセトアセテート)を代表的な平均構造とするものであると考えられる。

下記の実施例及び比較例において、以下の各成分を使用した。
(A)成分
A−1:チタンジイソプロポキシビス(トリメトキシシリルプロピルアセトアセテート)(合成例1の生成物)
A−2:チタンジイソプロポキシビス(トリエトキシシリルプロピルアセトアセテート)(合成例2の生成物)
A−3(比較例用):チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)(商品名:TC−750、マツモトファインケミカル(株)社製)
A−4(比較例用):テトラオクチルチタネート(商品名:TA−30、マツモトファインケミカル(株)社製)
(B)成分
B−1:粘度20000mPa・sの分子鎖両末端がメチルジメトキシシリル基で封鎖されたジメチルポリシロキサン
B−2:粘度20000mPa・sの分子鎖両末端が水酸基(シラノール基)で封鎖されたジメチルポリシロキサン
(C)成分
C−1:グアニジルプロピルトリメトキシシラン
(D)成分
D−1:メチルトリメトキシシラン
D−2:α-(ジメトキシメチルシリル)プロピオン酸2‐エチルヘキシル
(E)成分
E−1:表面処理疎水性シリカ(商品名:MU−215信越化学工業(株)製)
[実施例1]
粘度20000mPa・sの分子鎖両末端がメチルジメトキシシリル基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(B−1)100部に、表面処理疎水性煙霧質シリカ(商品名;MU−215、ジメチルジクロロシラン表面疎水化処理品、BET比表面積;120m/g、水分量0.5質量%、信越化学工業株式会社製)(E−1)13部を加えて室温で常圧下にて30分混合した後、室温で減圧下にて再度15分混合した。この混合物にメチルトリメトキシシラン(D−1)6部、合成例1で調製したチタンジイソプロポキシビス(トリメトキシシリルプロピルアセトアセテート)(A−1)2部を加え、室温で常圧下にて5分混合した後、減圧下に室温で60分混合して組成物1を得た。
[実施例2]
粘度20000mPa・sの分子鎖両末端がメチルジメトキシシリル基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(B−1)100部に、表面処理疎水性シリカ(E−1)13部を加えて室温で常圧下にて30分混合した後、室温で減圧下にて再度15分混合した。この混合物にメチルトリメトキシシラン(D−1)6部、合成例2で調製したチタンジイソプロポキシビス(トリエトキシシリルプロピルアセトアセテート)(A−2)2部を加え、室温で常圧下にて5分混合した後、減圧下に室温で60分混合して組成物2を得た。
[比較例1]
粘度20000mPa・sの分子鎖両末端がメチルジメトキシシリル基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(B−1)100部に、表面処理疎水性シリカ(E−1)13部を加えて室温で常圧下にて30分混合した後、室温で減圧下にて再度15分混合した。この混合物にメチルトリメトキシシラン(D−1)6部、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)(商品名:TC−750、マツモトファインケミカル(株)社製)(A−3)2部を加え、室温で常圧下にて5分混合した後、室温で減圧下に60分混合して組成物C1を得た。
[比較例2]
粘度20000mPa・sの分子鎖両末端がメチルジメトキシシリル基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(B−1)100部に、表面処理疎水性シリカ(E−1)13部を加えて室温で常圧下にて30分混合した後、室温で減圧下にて再度15分混合した。この混合物にメチルトリメトキシシラン(D−1)6部、テトラオクチルチタネート(商品名:TA−30、マツモトファインケミカル(株)社製)(A−4)2部を加え、室温で常圧下にて5分混合した後、室温で減圧下に60分混合して組成物C2を得た。
[実施例3]
粘度20,000mPa・sの分子鎖両末端が水酸基(シラノール基)で封鎖されたジメチルポリシロキサン(B−2)100質量部に、表面処理疎水性シリカ(E−1)13質量部を加えて室温で常圧下にて30分混合した後、室温で減圧下にて再度15分混合した。この混合物にグアニジルプロピルトリメトキシシラン(C−1)0.6質量部とα-(ジメトキシメチルシリル)プロピオン酸2‐エチルヘキシル(D−2)9.1質量部を加えて室温で減圧下に15分混合した。減圧混合終了後、合成例1で調製したチタンジイソプロポキシビス(トリメトキシシリルプロピルアセトアセテート)(A−1)1質量部を加え、室温で減圧下に60分混合して組成物3を得た。
[実施例4]
粘度20,000mPa・sの分子鎖両末端が水酸基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(B−2)100質量部に、表面処理疎水性シリカ(E−1)13質量部を加えて常圧下にて30分混合した後、減圧下にて再度15分混合した。この混合物にグアニジルプロピルトリメトキシシラン(C−1)0.6質量部とα-(ジメトキシメチルシリル)プロピオン酸2‐エチルヘキシル(D−2)9.1質量部を加えて減圧下に15分混合した。減圧混合終了後、合成例1で調製したチタンジイソプロポキシビス(トリメトキシシリルプロピルアセトアセテート)(A−1)2質量部を加え、減圧下に60分混合して組成物4を得た。
[実施例5]
粘度20,000mPa・sの分子鎖両末端が水酸基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(B−2)100質量部に、表面処理疎水性シリカ(E−1)13質量部を加えて常圧下にて30分混合した後、減圧下にて再度15分混合した。この混合物にグアニジルプロピルトリメトキシシラン(C−1)0.6質量部とα-(ジメトキシメチルシリル)プロピオン酸2‐エチルヘキシル(D−2)9.1質量部を加えて減圧下に15分混合した。減圧混合終了後、合成例2で調製したチタンジイソプロポキシビス(トリエトキシシリルプロピルアセトアセテート)(A−2)2質量部を加え、減圧下に60分混合して組成物5を得た。
[比較例3]
粘度20,000mPa・sの分子鎖両末端が水酸基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(B−2)100質量部に、表面処理疎水性シリカ(E−1)13質量部を加えて常圧下にて30分混合した後、減圧下にて再度15分混合した。この混合物にグアニジルプロピルトリメトキシシラン(C−1)0.6質量部とα-(ジメトキシメチルシリル)プロピオン酸2‐エチルヘキシル(D−2)9.1質量部を加えて減圧下に15分混合した。減圧混合終了後、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)(A−3)1部を加え、減圧下に60分混合して組成物C3を得た。
[比較例4]
粘度20,000mPa・sの分子鎖両末端が水酸基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(B−2)100質量部に、表面処理疎水性シリカ(E−1)13質量部を加えて常圧下にて30分混合した後、減圧下にて再度15分混合した。この混合物にグアニジルプロピルトリメトキシシラン(C−1)0.6質量部とα-(ジメトキシメチルシリル)プロピオン酸2‐エチルヘキシル(D−2)9.1質量部を加えて減圧下に15分混合した。減圧混合終了後、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)(A−3)2部を加え、減圧下に60分混合して組成物C4を得た。
(試験)
[タックフリータイム]
実施例3〜5及び比較例3、4で調製された各室温硬化性樹脂組成物のタックフリータイムを測定した。結果を表2に示す。
[シート物性]
実施例1〜5及び比較例1〜4で調製された調製直後の各室温硬化性樹脂組成物を厚さ2mmのシート状に押し出し、23℃,50%RHの空気に曝し、次いで、このシートを同じ雰囲気下に7日間放置して得た硬化物の物性(硬さ、せん断時伸び、引張強さ)を、JIS K−6249に準拠して測定した。なお、硬さは、JIS K−6249のデュロメーターA硬度計を用いて測定した(初期物性)。結果を表1及び表2に示す。
また、実施例3〜5及び比較例3、4で調製された調製直後の各室温硬化性樹脂組成物を密閉容器に入れて、70℃の温度で7日間放置したものから作った厚さ2mmのシートについても同様の測定を行った(保管試験)。結果を表2に示す。
[剪断接着試験]
実施例1〜5及び比較例1〜4で調製された調製直後の各室温硬化性樹脂組成物と、幅25mm、長さ100mmの被着体(アルミニウム、銅、SUS、PC、ABS、PBT、ガラス)を用い、23℃、50%RHで7日間養生して接着面積2.5mm、接着厚さ1mmの剪断接着試験体を作製し、JIS K−6249に準じて剪断接着力を測定した。結果を表1及び表2に示す。
表1の結果より、実施例1、2で使用した本発明の有機チタン化合物は、比較例1、2で使用した既存の有機チタン触媒と比べて、触媒活性を維持しながら良好な接着性が発現することが明らかである。
また、表2に示されるように、硬化触媒として本発明の有機チタン化合物を含有する実施例3〜5の樹脂組成物は、既存の有機チタン触媒を使用した比較例3、4の樹脂組成物に比べて、同様の硬化性および、ゴム物性を有し、更に、高い接着強度と凝集破壊率を示した。また、保管試験後もゴム物性が大きく劣化することもなかった。
以上のことから、本発明の室温硬化性樹脂組成物は、硬化触媒として特定の有機チタン化合物を含むことで、短時間で硬化可能であり、更に十分な接着強度を有する室温硬化性樹脂組成物となること、そして硬化後は十分な硬さ、せん断時伸び、引張強さ、すなわちゴム物性を有することが明らかとなった。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (10)

  1. 平均組成式(I):Ti(OR1)4−a(Y3Si-A-O-CO-CH=C(O)R)
    (式中、Rは置換又は非置換の炭素数1〜12の一価炭化水素基であり、Rは置換又は非置換の炭素数1〜12の一価炭化水素基であり、Aは炭素数3〜6の二価炭化水素基であり、Yは加水分解性基であり、aは0<a<4の数である)
    で表される有機チタン化合物。
  2. 前記有機チタン化合物が、下記一般式(1):

    (式中、R、A及びYは前記の通りである)
    で表されるβ‐ケトエステル構造を有する有機ケイ素化合物と、下記一般式(2):

    (式中、Rは前記の通りである)
    で表されるオルガノオキシチタンとの反応生成物である、請求項1に記載の有機チタン化合物。
  3. 一般式(1)で表される前記有機ケイ素化合物が、下記一般式(3):

    (式中、Rは前記の通りであり、Aは炭素数1〜4の二価炭化水素基である)
    で表される不飽和脂肪族基含有β-ケトエステルと、下記一般式(4):

    (式中、Yは前記の通りである)
    で表される加水分解性シラン化合物との反応生成物である、請求項2に記載の有機チタン化合物。
  4. 前記平均組成式(I):Ti(OR1)4−a(Y3Si-A-O-CO-CH=C(O)R)におけるチタンに対する加水分解性シリル基含有β‐ケトエステル構造の平均配位数aが0.5〜2.5である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機チタン化合物。
  5. 下記一般式(1):

    (式中、R、A及びYは前記の通りである)
    で表されるβ‐ケトエステル構造を有する有機ケイ素化合物と、下記一般式(2):

    (式中、Rは前記の通りである)
    で表されるオルガノオキシチタンとを反応させる工程を有することを特徴とする請求項1に記載の有機チタン化合物の製造方法。
  6. (A)請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機チタン化合物、及び
    (B)室温硬化性樹脂
    を含む、室温硬化性樹脂組成物。
  7. (B)室温硬化性樹脂100質量部に対し、
    (A)請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機チタン化合物を0.01〜30質量部
    を含む、請求項6記載の室温硬化性樹脂組成物。
  8. 前記(B)室温硬化性樹脂が、硬化性オルガノポリシロキサンを含むものであることを特徴とする請求項6又は7に記載の室温硬化性樹脂組成物。
  9. 更に、(B)成分100質量部に対し、
    (C)前記(A)成分以外の硬化触媒を0〜15質量部、
    (D)加水分解性基含有シラン及びその部分加水分解縮合物のいずれか又は両方を0〜30質量部、
    (E)充填剤を0〜1,000質量部、及び
    (F)接着促進剤を0〜30質量部、
    を含むものであることを特徴とする請求項7又は8に記載の室温硬化性樹脂組成物。
  10. 請求項6〜9のいずれか1項に記載の室温硬化性樹脂組成物を含有するコーティング剤、接着剤又はシーリング材。
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