JP2022551681A - シリコーン系生成物及びそれらの用途 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の実施形態では、縮合硬化性シリコーン系組成物であって、
(i)1分子当たり2つ以上のケイ素結合ヒドロキシル基又は加水分解性基と、23℃で30,000mPa・s~200,000mPa・sの粘度とを有するオルガノポリシロキサン系ポリマーと、
(ii)少なくとも2つのシリル基を有し、各シリル基が、少なくとも2つの加水分解性基を含有する、シリル官能性ポリマーを含む架橋剤と、
(iii)チタネート及び/又はジルコネートの群から選択される縮合触媒と、任意に
(iv)補強充填剤又は非補強充填剤と、を含み、
硬化すると、(≧)1.025以上の絶対粘着性を有する自己接着性シリコーン系生成物を提供し、
絶対粘着性=-[粘着性強度(F-)]/[硬度強度(F+)]である。
(i)1分子当たり2つ以上のケイ素結合ヒドロキシル基又は加水分解性基と、23℃で30,000mPa・s~200,000mPa・sの粘度とを有するオルガノポリシロキサン系ポリマーと、
(ii)少なくとも2つのシリル基を有し、各シリル基が、少なくとも2つの加水分解性基を含有する、シリル官能性ポリマーを含む架橋剤と、
(iii)チタネート及び/又はジルコネートの群から選択される縮合触媒と、任意に
(iv)補強充填剤又は非補強充填剤と、を含み、
≧1.025の絶対粘着性を有する縮合硬化型自己接着性シリコーン系生成物を提供し、
絶対粘着性=-[粘着性強度(F-)]/[硬度強度(F+)]である。
X3-A-X1 (1)
[式中、X3及びX1は、末端がヒドロキシル含有基であるシロキサン基から独立して選択され、Aは、シロキサン基及び任意に有機基を含むシロキサン系ポリマー鎖、あるいはシロキサンポリマー鎖である]を有する。
上記定義による-Si(OH)3、-(Ra)Si(OH)2、-(Ra)2Si(OH)、又は-(Ra)2Si-Rc-Si(Rd)p(OH)3-pが挙げられる。好ましくは、X3及び/又はX1末端基は、ヒドロキシジアルキル末端、例えば、ヒドロキシジメチル末端である。
-(R5 sSiO(4-s)/2)- (2)
[式中、各R5は、独立して、1~10個の炭素原子を有するヒドロカルビル基などの有機基で、任意選択で、塩素又はフッ素などの1個以上のハロゲン基で置換されており、sは0、1、又は2であり、典型的にはsの平均値は約2である]のシロキサン単位を含む。基R5の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ビニル基、シクロヘキシル基、フェニル基、トリル基、塩素又はフッ素で置換されたプロピル基、例えば3,3,3-トリフルオロプロピル基、クロロフェニル基、β-(ペルフルオロブチル)エチル基若しくはクロロシクロヘキシル基が挙げられる。好適には、基R5のうちの少なくともいくつか、好ましくは実質的に全てが、メチルである。
-[-Re-O-(-Rf-O-)w-Pn-CRg 2-Pn-O-(-Rf-O-)q-Re]-
[式中、Pnは1,4-フェニレン基であり、各Reは同一であるか又は異なり、2~8個の炭素原子を有する二価の炭化水素基であり、各Rfは同一であるか又は異なり、エチレン基又はプロピレン基であり、各Rgは同一であるか又は異なり、水素原子又はメチル基であり、下付き文字w及びqの各々は3~30の範囲の正の整数である]を挙げることができる。
-(Ra)2Si-Rc-SiRd q(ORb)3-q
[式中、Ra、Rc及びRdは、以前に定義されたとおりであり、Rbは、1~6個の炭素を有するアルキル基、例えば、メチルであり、qは0又は1であり、あるいはqは0である]を有してもよい。
(R4O)m(Y1)3-m-Si(CH2)x-((NHCH2CH2)t-Q(CH2)x)n-Si(OR4)m(Y1)3-m (4)
[式中、R4は、C1-10アルキル基であり、Y1は、1~8の炭素を含有するアルキル基であり、
Qは、孤立電子対を有するヘテロ原子を含有する化学基、例えば、アミン、N-アルキルアミン又は尿素であり、各xは、1~6の整数であり、tは、0又は1であり、各mは、独立して1、2又は3であり、nは0又は1である]により記載されるものなどの加水分解性基を少なくとも2個含有する、ポリマーであってもよい。
任意の補強及び/又は非補強充填剤(iv)は、存在する場合、処理剤で表面処理され得る。処理剤及び処理方法は、当該技術分野において公知である。充填剤の表面処理は、典型的には、例えば、脂肪酸若しくはステアレートなどの脂肪酸エステルを用いて、又はオルガノシラン、オルガノシロキサン、若しくはオルガノシラザン、例えばヘキサアルキルジシラザン若しくは短鎖シロキサンジオールを用いて行われる。概して、表面処理は充填剤を疎水性にし、したがって、組成物中の他の成分との均質混合物の取り扱い及び入手を容易にする。シラン、例えば、
R7 eSi(OR6)4-e
[式中、R7は、6~20個の炭素原子の置換若しくは非置換の一価炭化水素基、例えば、ヘキシル、オクチル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、及びオクタデシルなどのアルキル基、並びにベンジル及びフェニルエチルなどのアラルキル基であり、6~20個の炭素原子のアルキル基が好ましく、R6は1~6個の炭素原子のアルキル基であり、文字eは1、2、又は3に等しい]もまた、充填剤の処理剤としても利用されてもよい。
好適な接着促進剤は、以下の式
R14 hSi(OR15)(4-h)、[式中、下付き文字hは、1、2、又は3であり、あるいは、hは3である]のアルコキシシランを含み得る。各R14は独立して一価の有機官能基である。R14は、グリシドキシプロピル基若しくは(エポキシシクロヘキシル)エチル基などのエポキシ官能基、アミノエチルアミノプロピル基若しくはアミノプロピル基などのアミノ官能基、メタクリルオキシプロピル基、メルカプトプロピル基などのメルカプト官能基、又は不飽和有機基であり得る。各R15は独立して、少なくとも1個の炭素原子を有する非置換飽和炭化水素基である。R15は、1~4個の炭素原子、あるいは1~2個の炭素原子を有してよい。R15の例としては、メチル、エチル、n-プロピル、及びイソプロピルが挙げられる。
好適な界面活性剤としては、シリコーンポリエーテル、エチレンオキサイドポリマー、プロピレンオキサイドポリマー、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのコポリマー、その他のノニオン性界面活性剤、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。組成物は、組成物の重量に基づいて、最大0.05重量%の界面活性剤を含み得る。
組成物は、組成物の重量に基づいて最大2重量%の融剤を含み得る。カルボン酸及びアミンなどの化学活性官能基を含有する分子を融剤として使用することができる。そのような融剤としては、コハク酸、アビエチン酸、オレイン酸、及びアジピン酸などの脂肪族酸;安息香酸などの芳香族酸;脂肪族アミン及びそれらの誘導体、例えばトリエタノールアミン、アミンの塩酸塩、並びにアミンの臭化水素酸塩を挙げることができる。融剤は当該技術分野において既知であり、市販されている。
好適な酸受容体としては、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、及びこれらの組み合わせが挙げられる。組成物は、適切である場合、組成物の重量に基づいて、最大2重量%の酸受容体を含み得る。
(i)組成物の60重量%~90重量%、あるいは組成物の70重量%~90重量%の量の、1分子当たり2つ以上のケイ素結合ヒドロキシル基又は加水分解性基を有し、23℃で30,000mPa・s~200,000mPa・sの粘度を有するオルガノポリシロキサン系ポリマーと、
(ii)組成物の1.0重量%~10.0重量%、あるいは組成物の1重量%~7.5重量%の量の、少なくとも2つのシリル基を有し、各シリル基が、少なくとも2つの加水分解性基を含有するシリル官能性ポリマーを含む架橋剤と、
(iii)組成物の0.01重量%~5.0重量%、あるいは組成物の0.05重量%~3.0重量%の量の、チタネート及び/又はジルコネートの群から選択される縮合触媒と、任意に
組成物の10重量~40重量%、あるいは組成物の10重量%~25重量%、あるいは10重量%~20重量%の量で、補強又は非補強充填剤(iv)と、を含む組成物から作製され、組成物の総重量%は100重量%であり、硬化すると≧1.025の絶対粘着性を有する組成物が得られ、
絶対粘着性=-[粘着性強度(F-)]/[硬度強度(F+)]又は=-[F-]/[F+]である。
a)1つの部にポリマー(i)及び架橋剤(ii)、もう1つの部にポリマー(i)及び触媒(iii)、
b)1つの部に架橋剤(ii)、もう1つの部にポリマー(i)及び触媒(iii)、又は
c)1種よりも多くのポリマー(i)を使用する場合、1つの部に第1のポリマー(i)及び架橋剤(ii)、もう1つの部に第2のポリマー(i)及び触媒(iii)、
d)1つの部にポリマー(i)、もう1つの部に架橋剤(ii)及び触媒(iii)。
絶対粘着性=-[粘着性強度(F-)]/[硬度強度(F+)]又は=-[F-]/[F+]である。
実施例
国際公開第2018024857号から取得した比較例1及び2。
全ての粘度測定は、特記のない限り、Brookfieldコーンプレート粘度計RV DIIIで、最も適切なコーンプレートを用いて、23℃で測定した。
・Bridgestone(登録商標)Turanza ER300 205/55/16 91H、
・Continental(登録商標)Conti Premium Contact 5 205/55/16 91W、
・Goodyear(登録商標)Efficient Grip 205/55/16 91H、
・Michelin(登録商標)Energy Saver 205/55/16 91V、及び
・Pirelli(登録商標)Cinturato P7 205/55/16 91V。
73.01gのNanocyl(登録商標)NC7000カーボンナノチューブ、3544.2gのOH末端ポリジメチルシロキサン(約50,000mPa・sの粘度及び63,000g/molの数平均分子量(Mn)を示す)及び382.8gのトリメトキシシリル末端ポリジメチルシロキサン(約56,000mPa・sの粘度及び62,000g/molの数平均分子量(Mn)を示す)を、Neulinger5リットルミキサーに加えた。これらを最初に遊星ミキサーを用いて50rpmで2分間混合し、その後遊星ミキサーで50rpm及びディスクで700rpmで更に15分間、最後に遊星ミキサーで100rpm及びディスクで700rpmで更に30分間混合した。得られたベース生成物を、次いで、バケツに取り出した。
1500gのEvonik(登録商標)Printex Aカーボンブラック、8825gのOH末端ポリジメチルシロキサン(約50,000mPa・sの粘度及び63,000g/molの数平均分子量(Mn)を示す)及び973gのトリメトキシシリル末端ポリジメチルシロキサン(約56,000mPa・sの粘度及び62,000g/molの数平均分子量(Mn)を示す)を、20リットルのバケツに加え、Collomix Biaxペールミキサーで60分間混合した。
比較例1
24.87gのトリメトキシシリル末端ポリジメチルシロキサン(約56,000mPa・sの粘度及び62,000g/molの数平均分子量(Mn)を示す)及び0.133gのテトラn-ブチルチタネートを合わせて、デンタルミキサーにより2300rpmで30秒間混合した。250gのベースAをプラスチック容器に導入した。トリメトキシシリル末端ポリジメチルシロキサン(56,000mPa・sの粘度)とテトラn-ブチルチタネートとの上記予備混合物を、容器に加え、スピードミキサーにて2300rpmで30秒間を4回、混合した。
28.85gのトリメトキシシリル末端ポリジメチルシロキサン(約56,000mPa・sの粘度及び62,000g/molの数平均分子量(Mn)を示す)及び0.155gのテトラn-ブチルチタネートを合わせて、デンタルミキサーにより2300rpmで30秒間混合した。290gのベース2をプラスチック容器に導入した。トリメトキシシリル末端ポリジメチルシロキサン(56,000mPa・sの粘度)とテトラn-ブチルチタネートとの上記予備混合物を、容器に加え、スピードミキサーにて2300rpmで30秒間を4回、混合した。
TA XT plusテクスチャーアナライザーを使用して、硬化エラストマーの硬度を観測した。使用したプローブは、球形端部で終端されたポリカーボネートシリンダである。プローブと球体の直径は、1/2インチ(1.27cm)である。スタートに戻る(return to start)プログラムを使用した。試験前速度は5mm/sであり、誘発力は0.1gである。テストスピードは1mm/sである。プローブは、生成物中に5mmの距離で挿入され、その後、有意な力が測定されない距離まで移される。最大の正及び負の力を測定し、本明細書に報告する。より高い正の力は、より高い硬度のエラストマーを表す。より高い負の力は、より粘着性のエラストマーを表す。
プレス及びカッティングシリンダーを使って、タイヤの回転バンド上に直径3mmの孔を切り取った。実施例1、2並びに比較例1及び2で得られた生成物を、それぞれ310mLのカートリッジに充填し、タイヤ内部に塗布し、ルーラーを用いて、設計厚さで平滑化した。
ベースの調製
以下の表3に示されるように、室温での粘度を示す260.87gのOH末端ポリジメチルシロキサンを使用して、評価した5つの組成物についてのベース組成物を、スピードミキサーを使用して39.13gのPrintex Aタイプのカーボンブラックと、2300rpmの速度で30秒間4回混合して調製した。各混合中に、スパチュラを使用して混合物を均一化した。
23℃で約56,000mPaの粘度(3rpmでコーンプレートCP-52を使用してBrookfieldコーンプレート粘度計RV DIII)を有するトリメトキシシリル末端ポリジメチルシロキサン313.04gを、1.25gのテトラnブトキシチタンと、スピードミキサーを使用して2300rpmの速度で30秒間4回混合した。
上記のように調製した300gのベースを26.09gの硬化剤と、2300rpmの速度で30秒間4回混合した。各混合中に、スパチュラを使用して混合物を均一化した。次いで、混合化合物を2300rpmの速度で30秒間4回混合した。各混合中に、スパチュラを使用して混合物を均一化した。混合物を310mlのカートリッジに導入し、直径50mm及び高さ15mmのアルミニウムカップ内に過剰に分配した。生成物を金属プレートで細工して平坦な表面を作製し、次いで室温で28日間硬化させた。
Stable Micro Systems TA XT plusテクスチャーアナライザーを使用して、硬化エラストマーの硬度を観測した。使用したプローブは、球形端部で終端されたポリカーボネートシリンダである。ポリカーボネートで作製された1/2インチ(1.27cm)半球プローブを有するStable Micro Systems TA XT+を、生成物中で試料5mmを0.1mm/sの速度で貫通し、その後、著しい力が測定されない距離に取り外すように設定した。最大の正[F+]及び負[F-]の力を測定し、本明細書に報告する。より高い正の力は、より高い硬度のエラストマーを表す。より高い負の力は、より粘着性のエラストマーを表す。しかしながら、プローブが生成物の内部に5mm貫通する必要があるため、より硬い材料はまた、プローブ上でより強い圧力を誘導し、一般に、測定された負の力を増加させる。絶対粘着性を決定するために、両方の値の比を以下のように計算した。
絶対粘着性=-[F-]/[F+]
Claims (18)
- 縮合硬化性シリコーン系組成物であって、
(i)1分子当たり2つ以上のケイ素結合ヒドロキシル基又は加水分解性基と、23℃で30,000mPa・s~200,000mPa・sの粘度を有するオルガノポリシロキサン系ポリマーと、
(ii)少なくとも2つのシリル基を有し、各シリル基が、少なくとも2つの加水分解性基を含有するシリル官能性ポリマーを含む架橋剤と、
(iii)チタネート及び/又はジルコネートの群から選択される縮合触媒と、任意に
(iv)補強充填剤又は非補強充填剤とを含み
前記組成物が、硬化すると、≧1.025の絶対粘着性を有する自己接着性シリコーン系生成物を提供し、
絶対粘着性=-[粘着性強度(F-)]/[硬度強度(F+)]である、縮合硬化性シリコーン系組成物。 - 前記組成物が、ヒュームドシリカ、沈殿シリカ、炭酸カルシウム、カーボンブラック、中空ガラスビーズ、及び/又はカーボンナノチューブから選択される1つ以上の補強充填剤又は非補強充填剤(iv)を含む、請求項1に記載の縮合硬化性シリコーン系組成物。
- 前記充填剤が、多層カーボンナノチューブ及び/又はカーボンブラックである、請求項1又は2に記載の縮合硬化性シリコーン系組成物。
- 全ケイ素結合ヒドロキシル基の全加水分解性基に対するモル比が、>2:1であることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の縮合硬化性シリコーン系組成物。
- 組成物が、2部で、ポリマー(i)及び存在する場合は、充填剤(iv)を含むベース部と、架橋剤(ii)及び触媒(iii)を含む硬化部で保存される、請求項1~4のいずれか一項に記載の縮合硬化性シリコーン系組成物。
- ポリマー(i)が、1つのシラノール含有末端基と1つの非反応性末端基とを有するポリジオルガノシロキサンを更に含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の縮合硬化性シリコーン系組成物。
- 前記シリコーンセルフシーリング組成物の架橋剤(ii)が、少なくとも2つのシリル基を有するシリル官能性分子を更に含み、少なくとも1つのシリル基が、1つの加水分解性基を含有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の縮合硬化性シリコーン系組成物。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の縮合硬化性シリコーン系組成物から得られた縮合硬化型自己接着性シリコーン系生成物。
- 前記生成物が、感圧接着剤、自己接着性材料、及び/又はセルフシーリング材料である、請求項8に記載の縮合硬化型自己接着性シリコーン系生成物。
- 膨張可能な物品におけるパンクセルフシーリング層としての、請求項8又は9に記載の縮合硬化型自己接着性シリコーン系生成物。
- 前記膨張可能な物品が、セルフシーリング空気タイヤであることを特徴とする、請求項10に記載の縮合硬化型自己接着性シリコーン系生成物。
- 前記セルフシーリング空気タイヤが、
a)外側トレッド表面及び内面を有するタイヤ本体と、
b)前記内面に接着された前記縮合硬化型自己接着性シリコーン系生成物のパンクセルフシーリング層と、を含む、請求項11に記載の縮合硬化型自己接着性シリコーン系生成物。 - 前記パンクセルフシーリング層が、0.3mm超の厚さを有する、請求項12に記載の縮合硬化型自己接着性シリコーン系生成物。
- 前記パンクセルフシーリング層が、0.5mm~10mmの厚さを有する、請求項12に記載の縮合硬化型自己接着性シリコーン系生成物。
- 膨張可能な物品の。空気タイヤにおけるパンクセルフシーリング層としての、請求項8に記載の縮合硬化型自己接着性シリコーン系生成物の使用。
- 前記膨張可能な物品が、セルフシーリング空気タイヤである、請求項15に記載の縮合硬化型自己接着性シリコーン系生成物の使用。
- 膨張可能な物品であって、
外面及び内面を備え、
前記その内面に適用されたセルフシーリングシリコーン層を有し、
前記セルフシーリングシリコーン層が、請求項1~7のいずれか一項に記載のシリコーンセルフシーリング組成物から硬化される、膨張可能な物品。 - 前記膨張可能な物品が、請求項8~14いずれか一項に記載の縮合硬化型自己接着性シリコーン系生成物を含有する空気タイヤである、請求項17に記載の膨張可能な物品。
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