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特許7101615ポリシロキサンマクロモノマー単位を有するコポリマー、該コポリマーの製造方法、ならびに該コポリマーの、コーティング組成物およびポリマー成形コンパウンドにおける使用
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-07
(45)【発行日】2022-07-15
(54)【発明の名称】ポリシロキサンマクロモノマー単位を有するコポリマー、該コポリマーの製造方法、ならびに該コポリマーの、コーティング組成物およびポリマー成形コンパウンドにおける使用
(51)【国際特許分類】
   C08F 290/06 20060101AFI20220708BHJP
   C08L 55/00 20060101ALI20220708BHJP
   C08L 101/00 20060101ALI20220708BHJP
   C08G 77/20 20060101ALI20220708BHJP
   C08G 77/42 20060101ALI20220708BHJP
   C09D 5/16 20060101ALI20220708BHJP
   C09D 7/65 20180101ALI20220708BHJP
   C09D 201/00 20060101ALI20220708BHJP
【FI】
C08F290/06
C08L55/00
C08L101/00
C08G77/20
C08G77/42
C09D5/16
C09D7/65
C09D201/00
【請求項の数】 11
(21)【出願番号】P 2018510942
(86)(22)【出願日】2016-08-31
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2018-11-08
(86)【国際出願番号】 EP2016070528
(87)【国際公開番号】W WO2017037123
(87)【国際公開日】2017-03-09
【審査請求日】2019-08-14
(31)【優先権主張番号】15183207.8
(32)【優先日】2015-08-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】510259817
【氏名又は名称】ビイク-ヒエミー ゲゼルシャフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】BYK-Chemie GmbH
【住所又は居所原語表記】Abelstrasse 45, D-46438 Wesel, Germany
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス=ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【弁理士】
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ヴォイチェフ ヤウンキー
(72)【発明者】
【氏名】アルベアト フランク
(72)【発明者】
【氏名】フェレナ ヴィンターマイアー
(72)【発明者】
【氏名】ミヒャエラ ミヒェルブリンク
【審査官】佐藤 のぞみ
(56)【参考文献】
【文献】特開平01-254719(JP,A)
【文献】特開平08-283362(JP,A)
【文献】特開平10-182987(JP,A)
【文献】特開2011-116037(JP,A)
【文献】特開2011-132398(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08F 290/00-290/14
C08L 55/00-55/04
C08L 83/00-83/16
C08L 101/00-101/16
C08F 220/00-220/70
C08F 230/00-230/10
C08G 77/00-77/62
C09D
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
主鎖および該主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖を含む、2000から200000までの範囲内の質量平均分子量を有する(メタ)アクリルコポリマーであって、
前記主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖のポリシロキサン部は、該コポリマーの全質量に対して27.5質量%から75.0質量%までに相当し、かつ
前記コポリマーの主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖は、互いに独立して、部分構造(P)
【化1】
[式中、
記号
【化2】
は、部分構造(P)の、本発明によるコポリマーの主鎖への共有結合を示し、
パラメータpは、1から200までの範囲内であり、
パラメータbは、2から30までの範囲内であり、
パラメータcは、1であり、
a、Rb、Rc、RdおよびReは、互いに独立して、1個~30個の炭素原子を有する直鎖状の飽和のハロゲン化されたまたはハロゲン化されていないアルキル基、3個~30個の炭素原子を有する分枝鎖状の飽和のハロゲン化されたまたはハロゲン化されていないアルキル基、6個~30個の炭素原子を有するアリール基、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリール基もしくはアリールアルキル基、またはアルコキシアルキレンオキシド残基またはアルコキシポリアルキレンオキシド残基を表す]によって表され、かつ前記(メタ)アクリルコポリマーは、
モノマー(a)、(b)および(c)ならびに任意に(d)、すなわち
(a)25質量%~85質量%の、正確に1個の(メタ)アクリル基を有する少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマーであって、主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖のポリシロキサン部を与えるマクロモノマー、
(b)5質量%~70質量%の、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のメタクリル酸エステル、
(c)0.1質量%~10質量%の、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のアクリル酸エステル、ならびに
(d)任意に、0.1質量%~30質量%の、モノマー(a)、(b)および(c)のそれぞれとは異なる、少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種のさらなるモノマー
の共重合によって得ることができ、ここで、コポリマーの製造のために使用されるモノマー(a)、(b)および(c)ならびに任意に(d)の合計は、足して100質量%となる、(メタ)アクリルコポリマー。
【請求項2】
前記(メタ)アクリルコポリマーは、3000から100000までの範囲内の質量平均分子量を有することを特徴とする、請求項に記載のコポリマー。
【請求項3】
以下のモノマー(d-i)、(d-ii)および(d-iii)、すなわち
(d-i)モノマー(b)および(c)のそれぞれとは異なる、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種の(メタ)アクリル酸エステルであって、これらの(メタ)アクリル酸エステルの(シクロ)アルキル部がOHおよび/またはCOOHで一置換されていてよい(メタ)アクリル酸エステル、
(d-ii)少なくとも2個のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種のモノマー、ならびに/または
(d-iii)式(II)
3C-CRac-CH2-CRb=CH2 (II)
[式中、
aおよびRbは、互いに独立して、6個~30個の炭素原子を有するアリール、CNまたはCOOR1を表し、ここで、R1は、H、1個~30個の炭素原子を有するアルキル、6個~30個の炭素原子を有するアリール、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリールまたはアリールアルキルを表し、
cは、1個~30個の炭素原子を有するアルキル、6個~30個の炭素原子を有するアリール、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリールまたはアリールアルキルを表す]の少なくとも1種の化合物
の少なくとも1種が、1種以上のモノマー(d)として、コポリマーの製造のために使用されることを特徴とする、請求項1または2に記載のコポリマー。
【請求項4】
モノマー(a)、(b)および(c)ならびに任意に(d)、すなわち
(a)30質量%~85質量%の、正確に1個の(メタ)アクリル基を有する少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマーであって、主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖のポリシロキサン部を与えるマクロモノマー、
(b)10質量%~50質量%の、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のメタクリル酸エステル、
(c)0.1質量%~10質量%の、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のアクリル酸エステル、
(d-ii)0.1質量%~10質量%の、少なくとも2個の(メタ)アクリル基を有する少なくとも1種のモノマー、ならびに
(d-iii)0.1質量%~10質量%の、式(II)
3C-CRac-CH2-CRb=CH2 (II)
[式中、
aおよびRbは、互いに独立して、6個~30個の炭素原子を有するアリール、またはCOOR1を表し、ここで、R1は、Hを表すか、1個~30個の炭素原子を有するアルキル、6個~30個の炭素原子を有するアリール、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリールまたはアリールアルキルを表し、
cは、1個~30個の炭素原子を有するアルキル、6個~30個の炭素原子を有するアリール、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリールまたはアリールアルキルを表す]の少なくとも1種の化合物
の共重合によって得ることができ、ここで、コポリマーの製造のために使用されるモノマー(a)、(b)および(c)ならびにモノマー(d-ii)および(d-iii)の合計は、足して100質量%となることを特徴とする、請求項1からまでのいずれか1項に記載のコポリマー。
【請求項5】
下記式(I)
【化3】
[式中、
Zは、HまたはC1~C4-アルキルを示し、
パラメータpは、1から200までの範囲内であり、
パラメータbは、2から30までの範囲内であり、
パラメータcは、1であり、
a、Rb、Rc、RdおよびReは、互いに独立して、1個~30個の炭素原子を有する直鎖状の飽和のハロゲン化されたまたはハロゲン化されていないアルキル基、3個~30個の炭素原子を有する分枝鎖状の飽和のハロゲン化されたまたはハロゲン化されていないアルキル基、6個~30個の炭素原子を有するアリール基、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリール基もしくはアリールアルキル基、またはアルコキシアルキレンオキシド残基またはアルコキシポリアルキレンオキシド残基を表す]の少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマー(a)が、製造のために使用されることを特徴とする、請求項1からまでのいずれか1項に記載のコポリマー。
【請求項6】
前記式中、
Zは、HまたはC1~C4-アルキルを示し、
パラメータpは、1から200までの範囲内であり、
パラメータbは、2から10までの範囲内であり、
パラメータcは、1であり、
aは、1個~30個の炭素原子を有する直鎖状の飽和のハロゲン化されたまたはハロゲン化されていないアルキル基、3個~30個の炭素原子を有する分枝鎖状の飽和のハロゲン化されたまたはハロゲン化されていないアルキル基、6個~30個の炭素原子を有するアリール基、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリール基もしくはアリールアルキル基、またはアルコキシアルキレンオキシド残基またはアルコキシポリアルキレンオキシド残基-(CH23-O-[(CH22-3-O]v-CH3[ここでvは1~10である]を表し、
b、Rc、RdおよびReは、互いに独立して、1個~30個の炭素原子を有する直鎖状の飽和のハロゲン化されたまたはハロゲン化されていないアルキル基、3個~30個の炭素原子を有する分枝鎖状の飽和のハロゲン化されたまたはハロゲン化されていないアルキル基、6個~30個の炭素原子を有するアリール基、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリール基もしくはアリールアルキル基を表す
ことを特徴とする、請求項に記載のコポリマー。
【請求項7】
請求項1からまでのいずれか1項に記載のコポリマーの製造方法であって、
前記方法は、
(a)25質量%~85質量%の、正確に1個の(メタ)アクリル基を有する少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマーであって、主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖のポリシロキサン部を与えるマクロモノマー、
(b)5質量%~70質量%の、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のメタクリル酸エステル、
(c)0.1質量%~10質量%の、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のアクリル酸エステル、ならびに
(d)任意に、0.1質量%~30質量%の、モノマー(a)、(b)および(c)のそれぞれとは異なる、少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種のさらなるモノマー
を共重合させて、コポリマーを形成するステップを含み、ここで、コポリマーの製造のために使用されるモノマー(a)、(b)および(c)ならびに任意に(d)の合計は、足して100質量%となり、かつ前記主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖のポリシロキサン部は、該コポリマーの全質量に対して27.5質量%から75.0質量%までに相当することを特徴とする製造方法。
【請求項8】
請求項1からまでのいずれか1項に記載のコポリマーを含む組成物であって、該組成物は、前記コポリマーを該組成物の全質量に対して0.1質量%から20質量%までの量で含有する組成物。
【請求項9】
前記組成物は、コーティング組成物、熱可塑性プラスチック、または成形コンパウンドであることを特徴とする、請求項に記載の組成物。
【請求項10】
請求項1からまでのいずれか1項に記載のコポリマーの、請求項8または9に記載の組成物における添加剤としての使用。
【請求項11】
前記コポリマーは、潤滑剤、滑剤、撥汚剤、表面の疎水性を高めるための添加剤、耐引掻性を改善するための添加剤、付着防止剤、粘着防止剤および減摩剤からなる群から選択される添加剤として使用されることを特徴とする、請求項10に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリシロキサン含有マクロモノマーから得ることができるコポリマー、および該コポリマーの製造方法に関する。本発明はさらに、前記コポリマーの、コーティング組成物およびポリマー成形コンパウンド等の組成物における添加剤としての使用、ならびに少なくとも1種の本発明によるコポリマーを含むそのような組成物に関する。
【0002】
従来技術
特定の品質、例えば改善された延展性、滑り性、耐擦傷性および耐引掻性、または家具用ワニスおよび乗り物用ワニスのための易洗浄特性を達成するために、コーティングおよびポリマー成形コンパウンドに添加剤を加えることは知られている。一般的にポリ(メタ)アクリレートおよび/またはポリシロキサン添加剤の使用が普及しており、非常に多岐にわたっている。
【0003】
欧州特許出願公開第1193303号明細書(EP1193303A2)では、抗付着特性および撥汚特性を有する組成物における分枝鎖状コポリマーの使用が記載されている。これらの分枝鎖状コポリマーは、ポリシロキサン側鎖を含み、すなわちポリシロキサングラフトコポリマーであり、そこで記載されるコポリマーのポリシロキサン含量は、該分枝鎖状ポリマーの全質量に対して5質量%から25質量%までである。
【0004】
Journal of Applied Polymer Science,2002,86(7),第1736頁~第1740頁においては、様々な種類のポリ(メチルメタクリレート)/ポリ(ジメチルシロキサン)グラフトコポリマー(PMMA-g-PDMS)が、ポリ(ジメチルシロキサン)マクロモノマーを使用して合成されている。そこで開示されるPMMA-グラフト-PDMSコポリマー中のポリシロキサン含量は、該コポリマーの全質量の90質量%超に相当する。
【0005】
問題点
先行技術のポリシロキサングラフトコポリマーは、しかしながら十分な易洗浄特性および滑り特性を、特に充分に長時間の期間にわたって提供しない。
【0006】
したがって、本発明の課題は、先行技術の製品の上述の欠点を解決する添加剤およびその製造方法を提供することであった。特に、本発明の課題は、長期的な易洗浄特性および滑り特性を有する、コーティング組成物およびポリマー成形コンパウンド等の組成物における、または熱可塑性プラスチックにおける添加剤として使用することができるポリシロキサングラフトコポリマーであって、より長時間の期間後に該添加剤が機械的除去または洗浄によりその表面から減損されたとしても、引掻き傷をほとんど受けず洗浄が容易な表面が生成可能となるポリシロキサングラフトコポリマーを提供することであった。
【0007】
解決策
前記課題は、本出願の特許請求の範囲の発明主題によって解決されるだけでなく、本明細書に開示されるそれらの好ましい実施形態によって、すなわち本明細書に記載される発明主題によって解決された。
【0008】
したがって、本発明の第一の発明主題は、主鎖および該主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖を含む、2000から200000までの範囲内の質量平均分子量を有する(メタ)アクリルコポリマーであって、
前記主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖のポリシロキサン部は、該コポリマーの全質量に対して25.0質量%超から75.0質量%までに相当し、かつ
前記コポリマーの主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖は、互いに独立して、部分構造(P)
【化1】
[式中、
記号
【化2】
は、部分構造(P)の、本発明によるコポリマーの主鎖への共有結合を示し、
パラメータpは、1から200までの範囲内であり、
パラメータbは、2から30までの範囲内であり、
パラメータcは、0または1であり、
a、Rb、Rc、RdおよびReは、互いに独立して、1個~30個の炭素原子を有する直鎖状の飽和のハロゲン化されたまたはハロゲン化されていないアルキル基、3個~30個の炭素原子を有する分枝鎖状の飽和のハロゲン化されたまたはハロゲン化されていないアルキル基、6個~30個の炭素原子を有するアリール基、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリール基もしくはアリールアルキル基、またはアルコキシアルキレンオキシド残基またはアルコキシポリアルキレンオキシド残基を表す]によって表される、(メタ)アクリルコポリマーである。
【0009】
本発明のさらなる発明主題は、主鎖および該主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖を含む、2000から200000までの範囲内の質量平均分子量を有する(メタ)アクリルコポリマーであって、前記主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖のポリシロキサン部は、該コポリマーの全質量に対して25.0質量%超から75.0質量%までに相当する、(メタ)アクリルコポリマーである。
【0010】
本発明の第二の発明主題は、本発明によるコポリマーの製造方法である。本発明によるコポリマーは、適切なモノマーの共重合によって製造することができる。特に、前記方法は、正確に1個のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマー(モノマー(a))、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のメタクリル酸エステル(モノマー(b))、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のアクリル酸エステル(モノマー(c))、および任意にモノマー(a)、(b)および(c)のそれぞれとは異なる、少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種のさらなるモノマー(モノマー(d))を共重合させてコポリマーを形成するステップを含む。
【0011】
本発明の第三の発明主題は、少なくとも1種の本発明によるコポリマーを添加物量で含む組成物である。前記組成物は、好ましくは少なくとも1種の本発明によるコポリマーを、該組成物の全質量に対して0.1質量%から20質量%までの量で含有する。好ましくは、該組成物は、コーティング組成物、熱可塑性プラスチック、または成形コンパウンドである。
【0012】
本発明の第四の発明主題は、本発明によるコポリマーの、組成物中の添加剤としての使用である。好ましくは、前記組成物は、少なくとも1種の本発明によるコポリマーを、該組成物の全質量に対して0.1質量%から20質量%までの量で含有する。
【0013】
驚くべきことに、本発明によるコポリマーは、特に熱可塑性プラスチック、成形コンパウンド、またはコーティング組成物中に比較的少量で、すなわち添加物量で導入される場合に、滑り特性および抗引掻特性を付与するために有効であることが判明した。
【0014】
さらに、特に驚くべきことに、本発明によるコポリマーは、特に熱可塑性プラスチック、コーティング組成物、または成形コンパウンド等の組成物中に導入される場合に、長期的な易洗浄特性および滑り特性をもたらす添加剤として効果的に使用することができ、より長時間の期間後に該添加剤が機械的除去または洗浄によりその表面から減損されたとしても、引掻き傷をほとんど受けず洗浄が容易な表面が生成可能となることが判明した。
【0015】
驚くべきことに、本発明によるコポリマーにより達成されるこれらの有利な特性は、該コポリマーの主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖のポリシロキサン部の特定の量に依存し、すなわち該コポリマーの全量に対して25.0質量%超から75.0質量%までの範囲である前記ポリシロキサン部の特定の量により得られることが判明した。驚くべきことに、より少ない量またはより多くの量を使用したとしても、上述の有利な特性は驚くべきことに達成され得ないことが判明した。
【0016】
驚くべきことに、さらに、本発明によるコポリマーは、容易に入手可能な出発材料から出発して1段階の共重合法によって簡単に製造可能であることが判明した。
【0017】
発明の詳細な説明
コポリマー
本明細書では、本発明による(メタ)アクリルコポリマーは、「(本)発明によるコポリマー」または「本発明によるコポリマー」とも呼ばれる。本発明によるコポリマーは、好ましくは櫛形コポリマーである。
【0018】
用語「(メタ)アクリル」は、「アクリル」および/または「メタクリル」を意味する。同様に「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよび/またはメタクリレートを意味する。したがって、「(メタ)アクリルポリマー」は一般的に、「アクリルモノマー」のみから、「メタクリルモノマー」のみから、または「アクリルモノマーおよびメタクリルモノマー」から形成され得る。しかしながら、アクリルモノマーおよび/またはメタクリルモノマー以外の重合可能なモノマー、例えばスチレン等が、「(メタ)アクリルコポリマー」中に含まれてもよい。すなわち、(メタ)アクリルポリマーは、アクリルモノマー単位および/またはメタクリルモノマー単位のみからなっていてよいが、必ずしもそうである必要はない。表記「(メタ)アクリレートポリマーまたはコポリマー」または「(メタ)アクリルポリマーまたはコポリマー」は、ポリマー/コポリマー(ポリマー骨格/主鎖)の、使用されるモノマー単位の大部分が、すなわち好ましくは50%超または75%超が、(メタ)アクリル基を有するモノマーから形成されることを意味すると解釈される。したがって、(メタ)アクリルコポリマーの製造においては、好ましくはモノマーの50%超または75%超が、(メタ)アクリル基を有する。しかしながら、その製造のためのコモノマーとしてのさらなるモノマーの使用は排除されない。
【0019】
本発明による(メタ)アクリルコポリマーは、2000から200000までの、好ましくは2500から150000までの、より好ましくは3000から100000までの、さらにより好ましくは3500から75000までの、一層より好ましくは4000から50000までの、なおもより好ましくは4250から25000までの、特に4500から15000までの、最も好ましくは5000から10000までの範囲内の質量平均分子量を有する。もう一つの好ましい実施形態においては、本発明による(メタ)アクリルコポリマーは、3000から175000までの、より好ましくは4000から150000までの、さらにより好ましくは5000から125000までの、一層より好ましくは5000から100000までのまたは6000から100000までの、なおもより好ましくは7000から75000までの、特に8000から60000までの、最も好ましくは10000から50000までの範囲内の質量平均分子量を有する。本発明によるコポリマーの質量平均分子量は、以下に記載される方法(「試験方法」)により測定される。すなわち、ポリスチレン標準および溶出剤としてのTHFを使用するGPCを介して測定される。
【0020】
前記定義の本発明によるコポリマーの適切な質量平均分子量は特に、その際に特に液状添加剤として使用され得る添加剤として使用するための、コポリマーの取り扱い性および相溶性を改善する。コポリマーの質量平均分子量が2000未満または200000を超過する場合に、該コポリマーをコーティング組成物等の組成物中に導入すると、不十分な滑り特性および/または易洗浄特性が観察されるにすぎない。
【0021】
ポリシロキサン含有側鎖は、コポリマー主鎖に共有結合を介して結合される。
【0022】
好ましくは、本発明によるコポリマーの主鎖は、(メタ)アクリル主鎖である。
【0023】
本発明によるコポリマーの主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖は、好ましくは、1200から175000までのまたは1200から100000までの、より好ましくは1400から150000までのまたは1400から75000までの、さらにより好ましくは1600から125000までのまたは1600から50000までの、一層より好ましくは1800から100000までのまたは1800から25000までの、なおもより好ましくは2000から75000までのまたは2000から50000までの、特に2000から60000までのまたは1000から25000までのまたは2000から25000までの範囲内の数平均分子量を有する。
【0024】
好ましくは本発明によるコポリマーの(メタ)アクリル主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖の数平均分子量は、以下に記載される方法(「試験方法」)により測定される。すなわち、ポリジメチルシロキサン標準および溶出剤としてのトルエンを使用するGPCを介して測定される。1個以上の側鎖の数平均分子量は、例えば、適切なポリシロキサン含有マクロモノマーから、好ましくは(メタ)アクリル主鎖の形成に使用されるその重合可能な基を差し引いたものの数平均分子量に相当する。
【0025】
主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖のポリシロキサン部は、該コポリマーの全質量に対して25.0質量%超から75.0質量%までに相当し、それぞれの場合に該コポリマーの全質量に対して、好ましくは27.5質量%から75.0質量%まで、より好ましくは28.5質量%から75.0質量%まで、さらにより好ましくは30.0質量%から75.0質量%まで、一層より好ましくは30.0質量%から70.0質量%まで、なおもより好ましくは35.0質量%から70.0質量%まで、特に40.0質量%から70.0質量%まで、最も好ましくは45.0質量%から70質量%までに相当する。
【0026】
好ましくは、(メタ)アクリル主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖は、同じ長さの側鎖であってよく、または長さの異なるポリシロキサン含有側鎖の混合物であってもよい。用語「ポリシロキサン含有側鎖」は、好ましくは、該側鎖が、少なくとも1個の、好ましくは共有結合されたポリシロキサン部を含むことを意味する。
【0027】
本発明によるコポリマーの好ましくは(メタ)アクリル主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖は、互いに独立して、好ましくは、部分構造(P)
【化3】
[式中、
記号
【化4】
は、部分構造(P)の、本発明によるコポリマーの好ましくは(メタ)アクリル主鎖への共有結合を示し、
パラメータpは、1から200までの範囲内であり、
パラメータbは、2から30までの範囲内であり、
パラメータcは、0または1、好ましくは1であり、
a、Rb、Rc、RdおよびReは、互いに独立して、
1個~30個の炭素原子を有する、より好ましくは1個~20個の炭素原子を有する、さらにより好ましくは1個~10個の炭素原子を有する、一層より好ましくは1個~8個の炭素原子を有する、特に1個~4個の炭素原子を有する、最も好ましくは1個~2個の炭素原子を有する、または1個だけの炭素原子を有する、直鎖状の飽和のハロゲン化されたもしくはハロゲン化されていないアルキル基、
3個~30個の炭素原子を有する、より好ましくは3個~20個の炭素原子を有する、さらにより好ましくは3個~10個の炭素原子を有する、一層より好ましくは3個~6個の炭素原子を有する、分枝鎖状の飽和のハロゲン化されたもしくはハロゲン化されていないアルキル基、
6個~30個の炭素原子を有する、好ましくは6個~15個の炭素原子を有するアリール基、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有する、好ましくは7個~20個の炭素原子を有するアルキルアリール基もしくはアリールアルキル基、または
アルコキシアルキレンオキシド残基もしくはアルコキシポリアルキレンオキシド残基であって、そのアルキレン単位が、それぞれの場合に好ましくは、C2~C4-、より好ましくはC2-および/もしくはC3-アルキレン単位である残基、例えば-(CH23-O-[(CH22-3-O]v-CH3[ここでvは1~10である]
を表し、
dは、さらに-[O-Si(Rb)(Rc)]qaを表してよく、ここでRa、RbおよびRcは、互いに独立して、前記規定の意味を有し、かつパラメータqは、1から200までの範囲内であり、
eは、さらに-[O-Si(Rb)(Rc)]oaを表してよく、ここでRa、RbおよびRcは、互いに独立して、前記規定の意味を有し、かつパラメータoは、1から200までの範囲内である]によって表される。
【0028】
好ましくは、
Zは、HまたはC1~C4-アルキル、例えばHまたはメチルを示し、
パラメータpは、1から200までの範囲内であり、
パラメータbは、2から10までの範囲内であり、
パラメータcは、0または1であり、
aは、
1個~30個の炭素原子を有する、より好ましくは1個~20個の炭素原子を有する、さらにより好ましくは1個~10個の炭素原子を有する、一層より好ましくは1個~8個の炭素原子を有する、特に1個~4個の炭素原子を有する、最も好ましくは1個~2個の炭素原子を有する、または1個だけの炭素原子を有する、直鎖状の飽和のハロゲン化されたもしくはハロゲン化されていないアルキル基、
3個~30個の炭素原子を有する、より好ましくは3個~20個の炭素原子を有する、さらにより好ましくは3個~10個の炭素原子を有する、一層より好ましくは3個~6個の炭素原子を有する、分枝鎖状の飽和のハロゲン化されたもしくはハロゲン化されていないアルキル基、
6個~30個の炭素原子を有する、好ましくは6個~15個の炭素原子を有するアリール基、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有する、好ましくは7個~20個の炭素原子を有するアルキルアリール基もしくはアリールアルキル基、または
アルコキシアルキレンオキシド残基もしくはアルコキシポリアルキレンオキシド残基であって、そのアルキレン単位が、それぞれの場合に好ましくは、C2~C4-、より好ましくはC2-および/もしくはC3-アルキレン単位である残基、例えば-(CH23-O-[(CH22-3-O]v-CH3[ここでvは1~10である]
を表し、かつ
b、Rc、RdおよびReは、互いに独立して、
1個~30個の炭素原子を有する、より好ましくは1個~20個の炭素原子を有する、さらにより好ましくは1個~10個の炭素原子を有する、一層より好ましくは1個~8個の炭素原子を有する、特に1個~4個の炭素原子を有する、最も好ましくは1個~2個の炭素原子を有する、または1個だけの炭素原子を有する、直鎖状の飽和のハロゲン化されたもしくはハロゲン化されていないアルキル基、
3個~30個の炭素原子を有する、より好ましくは3個~20個の炭素原子を有する、さらにより好ましくは3個~10個の炭素原子を有する、一層より好ましくは3個~6個の炭素原子を有する、分枝鎖状の飽和のハロゲン化されたもしくはハロゲン化されていないアルキル基、
6個~30個の炭素原子を有する、好ましくは6個~15個の炭素原子を有するアリール基、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有する、好ましくは7個~20個の炭素原子を有するアルキルアリール基もしくはアリールアルキル基
を表し、かつ
dは、さらに-[O-Si(Rb)(Rc)]qaを表してよく、ここでRa、RbおよびRcは、互いに独立して、前記規定の意味を有し、かつパラメータqは、1から200までの範囲内であり、かつ
eは、さらに-[O-Si(Rb)(Rc)]oaを表してよく、ここでRa、RbおよびRcは、互いに独立して、前記規定の意味を有し、かつパラメータoは、1から200までの範囲内である。
【0029】
本発明によるコポリマーの主鎖に結合されたポリシロキサン含有側鎖のポリシロキサン部は、好ましくは、部分構造(Q)
【化5】
[式中、
記号
【化6】
は、部分構造(Q)の、本発明によるコポリマーの好ましくは(メタ)アクリル主鎖への共有結合であって、任意に部分構造(Q)と前記好ましくは(メタ)アクリル主鎖との間に位置するスペーサー、例えば構造-(CH2b-(O-C(=O))c-によって表されるスペーサーまたは構造-(CH2b-によって表されるスペーサーを介した共有結合を示し、かつ
a、Rb、Rc、Rd、Re、p、bおよびc、ならびにqおよびoは、部分構造(P)およびその好ましい実施形態に関連した前記規定の意味を有する]によって表される。
【0030】
本発明によるコポリマーは、以下で概略が述べられるその製造方法によって、すなわち「マクロモノマー法」によって得ることが可能である。
【0031】
本発明によるコポリマーの製造および該コポリマーの製造方法
「マクロモノマー法」は、正確に1個のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種の本発明により使用されるポリシロキサン含有マクロモノマー(モノマー(a))を、少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有する、コモノマーとしての少なくとも1種のさらなるモノマーと共重合させる共重合ステップであって、前記ポリシロキサン含有マクロモノマーの正確に1個のエチレン性不飽和基および前記コモノマーの少なくとも1個のエチレン性不飽和基のうちの少なくとも1個が(メタ)アクリル基である共重合ステップを含む。
【0032】
好ましくは、前記共重合は、それぞれの場合に当業者に公知の様式のラジカル共重合、特にフリーラジカル付加重合である。前記フリーラジカル重合は、好ましくは、フリーラジカル開始剤としてのペルオキシドまたはアゾ化合物によって有機溶剤中または塊状で行われる。適切な溶剤には、エステル、例えばエチルアセテート、n-ブチルアセテートまたは1-メトキシ-2-プロピルアセテート、そして芳香族溶剤、例えばトルエンまたはキシレン、あるいはケトン、例えばメチルイソブチルケトンまたはメチルエチルケトンが含まれる。溶剤の選択は、コポリマーの後に想定される用途によって左右される。コポリマーが、例えば紫外線硬化性コーティング組成物において100%の生成物として使用されるべきである用途の場合に溶剤の蒸留による除去を容易にするために、大気圧で低沸点溶剤を使用することが好ましい。適切な開始剤には、ペルオキシド、例えばt-ブチルペルオキソベンゾエートまたはジベンゾイルペルオキシドが含まれる。しかしながら、アゾ化合物、例えばアゾイソブチロニトリル(AIBN)を使用することも可能である。ペルオキシドが好ましくは使用される。
【0033】
ラジカル付加重合は、好ましくは40℃から180℃までの、より好ましくは100℃から150℃までの、特に好ましくは110℃から130℃までの温度で行われる。ラジカル重合は、連続法または回分法として行われ得る。ラジカル重合は、例えば塊状重合として、溶液重合として、沈殿重合として、乳化重合として、または懸濁重合として行われ得る。ラジカル重合は、非制御フリーラジカル重合として、または制御フリーラジカル重合として行われ得る。制御フリーラジカル重合の方法により、より狭い分子量分布を有するより良く定義されたポリマー構造を実現することが可能となる。制御フリーラジカル重合のために当業者に公知の方法、例えばATRP(原子移動ラジカル重合)、GTP(グループ移動重合)、NMP(ニトロキシド媒介重合)、RAFT(可逆的付加開裂連鎖移動法)またはMADIX(キサンテートの交換を介した巨大分子設計)を使用することが可能である。制御重合法には、特に、「可逆的付加開裂連鎖移動法(RAFT)」が含まれ、それは、特定の重合調節剤を使用する場合には、「MADIX」(キサンテートの交換を介した巨大分子設計)および「付加開裂連鎖移動」とも呼ばれる。RAFTは、例えばPolym.Int.2000,49,993,Aust.J.Chem 2005,58,379、J.Polym.Sci.Part A: Polym.Chem.2005,43,5347、Chem.Lett.1993,22,1089、J.Polym.Sci.,Part A 1989,27,1741および1991,29,1053および1993,31,1551および1994,32,2745および1996,34,95および2003,41,645および2004,42,597および2004,42,6021、そしてまたMacromol.Rapid Commun.2003,24,197および米国特許第6,291,620号明細書(U.S.Pat.No.6,291,620)、国際公開第98/01478号パンフレット(WO98/01478)、国際公開第98/58974号パンフレット(WO98/58974)および国際公開第99/31144号パンフレット(WO99/31144)に記載されている。制御重合のためのさらなる方法は、重合調節剤としてニトロキシル化合物を使用し(NMP)、該方法は、例えばChem.Rev.2001,101,3661に開示されている。もう一つの制御重合法は、「グループ移動重合」(GTP)であり、該方法は、例えばO.W.Websterによって「Encyclopedia of Polymer Science and Engineering」,第7巻,H.F.Mark,N.M.Bikales,C.G.OverbergerおよびG.Menges編,Wiley Interscience,New York 1987,第580頁以降の「Group Transfer Polymerization」に開示され、かつO.W.Webster,Adv.Polym.Sci.2004,167,1-34において開示されている。例えばMacromol.Symp.1996,111,63に記載されるテトラフェニルエタンを使用する制御フリーラジカル重合は、制御重合のさらなる一例である。重合調節剤として1,1-ジフェニルエテンを使用する制御フリーラジカル重合は、例えばMacromolecular Rapid Communications 2001,22,700に記載されている。イニファーターを使用する制御フリーラジカル重合は、例えばMakromol.Chem.Rapid.Commun.1982,3,127に開示されている。有機コバルト錯体を使用する制御フリーラジカル重合は、例えばJ.Am.Chem.Soc.1994,116,7973から、Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry,Vol.38,1753-1766(2000)から、Chem.Rev.2001,101,3611-3659から、かつMacromolecules 2006,39,8219-8222から公知である。さらなる制御重合技術は、例えばMacromolecules 2008,41,6261または米国特許第7,034,085号明細書(U.S.Pat.No.7,034,085)に記載されるヨウ素化合物を使用する退化的連鎖移動である。チオケトンの存在下での制御フリーラジカル重合は、例えばChem.Commun.,2006,835-837およびMacromol.Rapid Commun.2007,28,746-753に記載されている。前記コポリマーは、ランダムコポリマー、ブロックコポリマーまたはグラジエントコポリマーであってよい。
【0034】
本発明によるコポリマーの質量平均分子量およびこれらのコポリマーの分子量分布に影響を与えるために、適切な制御試薬または連鎖移動試薬を使用することが可能である。例としては、n-オクチルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタンまたはt-ドデシルメルカプタン等のチオールおよびα-メチルスチレンの二量体が挙げられる。例えば、質量平均分子量を制御された様式で増大させるために、重合において少量の二官能性モノマー(例えばヘキサンジオールジアクリレート)を使用することも可能である。
【0035】
ポリシロキサン含有マクロモノマー(モノマー(a))
好ましくは、少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマー(a)が、本発明によるコポリマーの製造のために使用される。前記マクロモノマーは、好ましくは、少なくとも1個のポリシロキサン部の他に、正確に1個のエチレン性不飽和基を含む。
【0036】
好ましくは、式(I)
【化7】
[式中、
Zは、HまたはC1~C4-アルキル、例えばHまたはメチルを示し、
パラメータpは、1から200までの範囲内であり、
パラメータbは、2から30までの範囲内であり、
パラメータcは、0または1であり、
a、Rb、Rc、RdおよびReは、互いに独立して、
1個~30個の炭素原子を有する、より好ましくは1個~20個の炭素原子を有する、さらにより好ましくは1個~10個の炭素原子を有する、一層より好ましくは1個~8個の炭素原子を有する、特に1個~4個の炭素原子を有する、最も好ましくは1個~2個の炭素原子を有する、または1個だけの炭素原子を有する、直鎖状の飽和のハロゲン化されたもしくはハロゲン化されていないアルキル基、
3個~30個の炭素原子を有する、より好ましくは3個~20個の炭素原子を有する、さらにより好ましくは3個~10個の炭素原子を有する、一層より好ましくは3個~6個の炭素原子を有する、分枝鎖状の飽和のハロゲン化されたもしくはハロゲン化されていないアルキル基、
6個~30個の炭素原子を有する、好ましくは6個~15個の炭素原子を有するアリール基、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有する、好ましくは7個~20個の炭素原子を有するアルキルアリール基もしくはアリールアルキル基、または
アルコキシアルキレンオキシド残基もしくはアルコキシポリアルキレンオキシド残基であって、そのアルキレン単位が、それぞれの場合に好ましくは、C2~C4-、より好ましくはC2-および/もしくはC3-アルキレン単位である残基、例えば-(CH23-O-[(CH22-3-O]v-CH3[ここでvは1~10である]
を表し、
dは、さらに-[O-Si(Rb)(Rc)]qaを表してよく、ここでRa、RbおよびRcは、互いに独立して、前記規定の意味を有し、かつパラメータqは、1から200までの範囲内であり、
eは、さらに-[O-Si(Rb)(Rc)]oaを表してよく、ここでRa、RbおよびRcは、互いに独立して、前記規定の意味を有し、かつパラメータoは、1から200までの範囲内である]の少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマー(a)が、本発明によるコポリマーの製造のために使用される。
【0037】
好ましくは、
Zは、HまたはC1~C4-アルキル、例えばHまたはメチルを示し、
パラメータpは、1から200までの範囲内であり、
パラメータbは、2から10までの範囲内であり、
パラメータcは、0または1であり、
aは、
1個~30個の炭素原子を有する、より好ましくは1個~20個の炭素原子を有する、さらにより好ましくは1個~10個の炭素原子を有する、一層より好ましくは1個~8個の炭素原子を有する、特に1個~4個の炭素原子を有する、最も好ましくは1個~2個の炭素原子を有する、または1個だけの炭素原子を有する、直鎖状の飽和のハロゲン化されたもしくはハロゲン化されていないアルキル基、
3個~30個の炭素原子を有する、より好ましくは3個~20個の炭素原子を有する、さらにより好ましくは3個~10個の炭素原子を有する、一層より好ましくは3個~6個の炭素原子を有する、分枝鎖状の飽和のハロゲン化されたもしくはハロゲン化されていないアルキル基、
6個~30個の炭素原子を有する、好ましくは6個~15個の炭素原子を有するアリール基、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有する、好ましくは7個~20個の炭素原子を有するアルキルアリール基もしくはアリールアルキル基、または
アルコキシアルキレンオキシド残基もしくはアルコキシポリアルキレンオキシド残基であって、そのアルキレン単位が、それぞれの場合に好ましくは、C2~C4-、より好ましくはC2-および/もしくはC3-アルキレン単位である残基、例えば-(CH23-O-[(CH22-3-O]v-CH3[ここでvは1~10である]
を表し、かつ
b、Rc、RdおよびReは、互いに独立して、
1個~30個の炭素原子を有する、より好ましくは1個~20個の炭素原子を有する、さらにより好ましくは1個~10個の炭素原子を有する、一層より好ましくは1個~8個の炭素原子を有する、特に1個~4個の炭素原子を有する、最も好ましくは1個~2個の炭素原子を有する、または1個だけの炭素原子を有する、直鎖状の飽和のハロゲン化されたもしくはハロゲン化されていないアルキル基、
3個~30個の炭素原子を有する、より好ましくは3個~20個の炭素原子を有する、さらにより好ましくは3個~10個の炭素原子を有する、一層より好ましくは3個~6個の炭素原子を有する、分枝鎖状の飽和のハロゲン化されたもしくはハロゲン化されていないアルキル基、
6個~30個の炭素原子を有する、好ましくは6個~15個の炭素原子を有するアリール基、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有する、好ましくは7個~20個の炭素原子を有するアルキルアリール基もしくはアリールアルキル基
を表し、かつ
dは、さらに-[O-Si(Rb)(Rc)]qaを表してよく、ここでRa、RbおよびRcは、互いに独立して、前記規定の意味を有し、かつパラメータqは、1から200までの範囲内であり、
eは、さらに-[O-Si(Rb)(Rc)]oaを表してよく、ここでRa、RbおよびRcは、互いに独立して、前記規定の意味を有し、かつパラメータoは、1から200までの範囲内である。
【0038】
好ましくは、式(I)で示され、その式中、cが1である少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマー(a)、すなわち式(Ia):
【化8】
[式中、
a、Rb、Rc、Rd、Re、p、b、q、oおよびZは、式(I)の化合物およびその好ましい実施形態の定義に関して先に定義された意味を有する]のポリシロキサン含有マクロモノマー(a)が使用される。
【0039】
当業者は、式(I)の化合物および特にモノ-Si-H官能性ポリジアルキルシロキサンの製造方法を認識している。例えば、そのようなモノ-Si-H官能性ポリジアルキルシロキサンは、環状シロキサン、例えばヘキサメチレンシクロトリシロキサンのリビング重合、例えばリビングアニオン重合によって製造することができる。停止は、例えばスキーム1で以下に例示されるシランの使用によって達成することができる。そのような方法は、例えば鈴木によってPolymer,30(1989)333において開示され、国際公開第2009/086079号パンフレット(WO2009/086079A2)、欧州特許出願公開第1985645号明細書(EP1985645A2)および米国特許出願公開第2013/0041098号明細書(US2013/0041098A1)に開示されている。
【0040】
【化9】
【0041】
末端基の官能化、すなわち(メタ)アクリル基等のエチレン性不飽和基の導入を、次いで、例えばスキーム2で以下に概説される3-(メタクリロイルオキシ)プロピルジメチルクロロシラン等の適切なクロロシランとの反応によって行うことができる。
【0042】
【化10】
【0043】
その他の使用されるべき適切なクロロシランには、モノメチル(ビニル)ジクロロシランまたはトリクロロ(ビニル)シランが含まれる。
【0044】
マクロモノマー法によれば、本発明によるコポリマーは、例えば、少なくとも1個のポリシロキサン部および正確に1個の重合可能なエチレン性不飽和基を有する式(I)による化合物等の少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマー(a)、ならびに少なくとも1個の、好ましくは正確に1個の(メタ)アクリル基等のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種または1種より多くのさらなるラジカル重合可能な、好ましくはフリーラジカル重合可能なモノマーのラジカル共重合、好ましくはフリーラジカル共重合によって得ることができる。
【0045】
さらなるモノマー(「コモノマー」)
マクロモノマー法を使用して、式(I)および(Ia)で例示されるマクロモノマーを、1種以上のさらなる重合可能なモノマー(「コモノマー」)、例えばエチレン性不飽和モノマー、特に(メタ)アクリレートと反応させることで、本発明の目標とするコポリマーが形成される。好ましくは、本発明のコポリマーの製造のために使用されるコモノマーの少なくとも85質量%、好ましくは少なくとも90質量%、より好ましくは少なくとも95質量%、さらにより好ましくは少なくとも98質量%は、たった1個の重合可能な二重結合を有する。
【0046】
重合可能なコモノマーは、少なくとも1個の重合可能な基を有する化合物を意味するものと解釈される。重合可能な基は、それに慣例的な条件下で重合することができる官能基、例えば(メタ)アクリル基等のエチレン性不飽和基を意味するものと解釈される。
【0047】
エチレン性不飽和の重合可能なコモノマーの例は、以下の通りである。
【0048】
a1)本質的に酸基不含の(メタ)アクリル酸エステル、例えば(シクロ)アルキル基中に22個以下の炭素原子を有する、好ましくは1個~22個の炭素原子を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルまたはシクロアルキルエステル、例えば1個~22個の炭素原子を有する直鎖状アルコールまたは3個~22個の炭素原子を有する分枝鎖状もしくは環状脂肪族アルコールのアルキルアクリレートおよびアルキルメタクリレート、8個~18個の炭素原子を有するアラルキルアルコールのアラルキルアクリレートおよびアラルキルメタクリレートであって、アルキル基が直鎖状または分枝鎖状、好ましくは直鎖状であるエステル、特にメチル、エチル、プロピル、n-ブチル、s-ブチル、t-ブチル、ヘキシル、エチルヘキシル、ステアリルおよびラウリルのアクリレートまたはメタクリレート、環状脂肪族(メタ)アクリル酸エステル、特にシクロヘキシル、イソボルニル、ジシクロペンタジエニル、オクタヒドロ-4,7-メタノ-1H-インデンメタノールまたはt-ブチルシクロヘキシルの(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸オキサアルキルエステルまたはオキサシクロアルキルエステル、例えばエチルトリグリコール(メタ)アクリレートおよびメトキシオリゴグリコール(メタ)アクリレートまたはその他のエトキシル化および/もしくはプロポキシル化されたヒドロキシル不含の(メタ)アクリル酸誘導体、例えば5個~80個の炭素原子を有するポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、例えばメトキシポリエチレングリコールモノアクリレートおよびメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート。これらは、少量の、より高官能価の(メタ)アクリル酸のアルキルまたはシクロアルキルエステル、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、オクタヒドロ-4,7-メタノ-1H-インデンジメタノールまたは1,2-、1,3-もしくは1,4-シクロヘキサンジオールのジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレートもしくはトリ(メタ)アクリレート、またはペンタエリトリトールジ(メタ)アクリレート、トリ(メタ)アクリレートもしくはテトラ(メタ)アクリレート、1個~22個の炭素原子を有する直鎖状アルコールまたは3個~22個の炭素原子を有する分枝鎖状もしくは環状脂肪族アルコールのマレイン酸エステル、イタコン酸エステルおよびフマル酸エステル、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸およびメサコン酸(メチルフマル酸)、メタクリル酸、アクリル酸のフッ素化アルキルエステルおよびフッ素不含のアルキルエステルを含有してよい。
【0049】
a2)1分子あたり少なくとも1個のヒドロキシル基、アミノ基、アルコキシメチルアミノ基もしくはイミノ基を有し、かつ本質的に酸基を含まないモノマー、例えばアクリル酸、メタクリル酸のヒドロキシアルキルエステル、好ましくは2個~36個の炭素原子を有する直鎖状ジオールもしくは3個~36個の炭素原子を有する分枝鎖状もしくは環状脂肪族ジオールのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、または別のα,β-オレフィン性不飽和のカルボン酸のヒドロキシアルキルエステルであって、該酸でエステル化されたアルキレングリコールから得られるか、またはα,β-オレフィン性不飽和のカルボン酸とアルキレンオキシドとを反応させることによって得ることができるヒドロキシアルキルエステル、特にアクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸もしくはイタコン酸のヒドロキシアルキルエステルであって、該ヒドロキシアルキル基が20個以下の炭素原子を有するヒドロキシアルキルエステル、例えば2-ヒドロキシエチル、2-ヒドロキシプロピル、3-ヒドロキシプロピル、3-ヒドロキシブチル、4-ヒドロキシブチルのアクリレート、メタクリレート、エタクリレート、クロトネート、マレエート、フマレートもしくはイタコネート、またはヒドロキシシクロアルキルエステル、例えば1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、オクタヒドロ-4,7-メタノ-1H-インデンジメタノールもしくはメチルプロパンジオールのモノアクリレート、モノメタクリレート、モノエタクリレート、モノクロトネート、モノマレエート、モノフマレートもしくはモノイタコネート、または環状エステル、例えばε-カプロラクトンおよび/もしくはバレロラクトンの反応生成物、例えばカプロラクトン変性および/もしくはバレロラクトン変性されたアクリレートならびにカプロラクトン変性および/もしくはバレロラクトン変性されたヒドロキシエチルメタクリレート、またはオレフィン性不飽和のアルコール、例えばアリルアルコールもしくはポリオール、例えばトリメチロールプロパンモノアリルもしくはジアリルエーテルまたはペンタエリトリトールモノアリル、ジアリルもしくはトリアリルエーテル(これらのより高官能価のモノマー(a2)に関する限り、より高官能価のモノマー(a1)に関連する先に述べられた備考は同様に当てはまる)、N,N-ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N-ジエチルアミノエチルメタクリレート、アリルアミンもしくはN-メチルイミノエチルアクリレートもしくはN,N-ジ(メトキシメチル)アミノエチルのアクリレートおよびメタクリレートまたはN,N-ジ(ブトキシメチル)アミノプロピルのアクリレートおよびメタクリレート、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、例えばヒドロキシブチルビニルエーテル、エトキシル化および/もしくはプロポキシル化されたヒドロキシ官能性(メタ)アクリル酸誘導体、例えばトリエチレングリコールモノアクリレート、トリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート。
【0050】
a3)1分子あたり少なくとも1個の相応の酸アニオン基に変換され得る酸基を有するモノマー、例えばアクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸もしくはイタコン酸、オレフィン性不飽和スルホン酸もしくはホスホン酸、またはそれらの部分エステル、またはモノ(メタ)アクリロイルオキシエチルマレエート、スクシネートもしくはフタレート。
【0051】
a4)ビニルエステル、例えば2個~30個の炭素原子を有するビニルアルカノエート、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルブチレート、ビニルピバレート等のビニルエステルおよび/もしくは2-メチル-2-エチルヘプタン酸のビニルエステル、分子中に5個~18個の炭素原子を有するα分岐したモノカルボン酸のビニルエステル:分岐したモノカルボン酸は、ギ酸または一酸化炭素および水とオレフィンとを液体の強酸性触媒の存在下で反応させることによって得ることができる;前記オレフィンは、パラフィン系炭化水素、鉱油留分の分解生成物であってよく、分枝鎖状および直鎖状の非環式および/または環状脂肪族のオレフィンの両方を含み得る。そのようなオレフィンとギ酸、あるいは一酸化炭素および水との反応により、カルボキシル基が主に第四級炭素原子に位置するカルボン酸の混合物が生成する。その他のオレフィン性出発物質の例は、プロピレン三量体、プロピレン四量体およびジイソブチレンである。あるいは該ビニルエステル(a4)は、慣例のようにして酸から製造することができ、例えば酸とアセチレンとを反応させることによって製造することができる。特に好ましくは、それらの入手しやすさのため、α炭素原子で分岐した9個~11個の炭素原子を有する飽和の脂肪族モノカルボン酸、特にVersatic(登録商標)酸のビニルエステルが使用される。
【0052】
a5)アクリル酸および/もしくはメタクリル酸と、1分子あたり5個~18個の炭素原子を有するα分岐したモノカルボン酸、特にVersatic(登録商標)酸のグリシジルエステルとの反応生成物、または反応生成物ではなく、後に重合反応の間もしくは重合反応の後に、1分子あたり5個~18個の炭素原子を有するα分岐したモノカルボン酸、特にVersatic(登録商標)酸のグリシジルエステルと反応される当量のアクリル酸および/もしくはメタクリル酸。
【0053】
a6)環状および/または非環状オレフィン、好ましくは2個~30個の炭素原子を有するオレフィンおよび8個~30個の炭素原子を有するアリールアルケン、例えばエチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、シクロヘキセン、シクロペンテン、ノルボルネン、ブタジエン、イソプレン、シクロペンタジエンおよび/またはジシクロペンタジエン。
【0054】
a7)(メタ)アクリルアミド、例えば(メタ)アクリルアミド、N-メチル-、N,N-ジメチル-、N-エチル-、N,N-ジエチル-、N-プロピル-、N,N-ジプロピル-、N-ブチル-、N,N-ジブチル-、N-シクロヘキシル-、N,N-シクロヘキシルメチル-および/またはN-メチロール-、N,N-ジメチロール-、N-メトキシメチル-、N,N-ジ(メトキシメチル)-、N-エトキシメチル-、および/またはN,N-ジ(エトキシエチル)-(メタ)アクリルアミド。
【0055】
a8)エポキシ基含有のモノマー、例えばアクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸および/またはイタコン酸のグリシジルエステル。
【0056】
a9)ビニル芳香族炭化水素、例えばスチレン、α-アルキルスチレン、特にα-メチルスチレン、および/またはビニルトルエン、ビニル安息香酸(すべての異性体)、N,N-ジエチルアミノスチレン(すべての異性体)、α-メチルビニル安息香酸(すべての異性体)、N,N-ジエチルアミノ-α-メチルスチレン(すべての異性体)および/またはp-ビニルベンゼンスルホン酸。
【0057】
a10)ニトリル、例えばアクリロニトリルおよび/またはメタクリロニトリル。
【0058】
a11)ビニル化合物、特にビニルハロゲン化物および/またはビニリデン二ハロゲン化物、例えば塩化ビニル、フッ化ビニル、二塩化ビニリデンまたは二フッ化ビニリデン、N-ビニルアミド、例えばビニル-N-メチルホルムアミド、N-ビニルカプロラクタム、1-ビニルイミダゾールまたはN-ビニルピロリドン、ビニルエーテル、例えばエチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテルおよび/またはビニルシクロヘキシルエーテル、3個~20個の炭素原子を有するビニルケトン。
【0059】
a12)アリル化合物、特にアリルエーテルおよびアリルエステル、例えばアリルメチルエーテル、アリルエチルエーテル、アリルプロピルエーテルもしくはアリルブチルエーテルまたはアリルアセテート、アリルプロピオネートもしくはアリルブチレート。
【0060】
a13)ヒドロキシ官能性シランとエピクロロヒドリンとを反応させ、次いでその反応生成物と(メタ)アクリル酸ならびに/または(メタ)アクリル酸のヒドロキシアルキルおよび/もしくはヒドロキシシクロアルキルエステルとを反応させることによって製造することができるアクリルオキシシラン含有のビニルモノマー、5個~8個の炭素原子を有するビニルトリアルコキシシラン、および10個~16個の炭素原子を有するメタクリロイルオキシプロピルトリアルコキシシラン。
【0061】
幾つかの用途においては、ポリシロキサン側鎖を有するコポリマーは、コーティング組成物またはポリマー成形コンパウンド中に導入される場合に、ヒドロキシル基および/またはカルボン酸基等の反応性基を有することが望ましいことがある。少なくとも1個のOH基を有し、かつ1mg KOH/gから250mg KOH/gの間のOH価を有し、かつ0.5mg KOH/gから30mg KOH/gの間の酸価を有する本発明のコポリマーが好ましい。このように該コポリマーは、遊離OH基を有してよい。より好ましくは、該コポリマーは、5mg KOH/g~200mg KOH/gの、非常に好ましくは10mg KOH/g~100mg KOH/gのOH価を有する。この場合に、少なくとも1種のOH官能性モノマーは、本発明によるコポリマーの製造のために使用される。特に好ましいヒドロキシ官能性モノマーには、2個~36個の炭素原子を有する直鎖状ジオールまたは3個~36個の炭素原子を有する分枝鎖状もしくは環状脂肪族ジオールのヒドロキシルアルキル(メタ)アクリレート、例えば2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3,4-ジヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2,5-ジメチル-1,6-ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよびヒドロキシアルキルビニルエーテル、例えばヒドロキシブチルビニルエーテルが含まれる。さらなる適切なモノマーは、220g/molから1200g/molの間の質量平均分子量を有するカプロラクトン変性および/またはバレロラクトン変性されたヒドロキシアルキルアクリレートならびにカプロラクトン変性および/またはバレロラクトン変性されたヒドロキシアルキルメタクリレートであり、前記ヒドロキシル(メタ)アクリレートは、好ましくは、2個~8個の炭素原子を有する直鎖状ジオールまたは3個~8個の炭素原子を有する分枝鎖状もしくは環状脂肪族ジオールから得られる。
【0062】
好ましくは、本発明によるコポリマーは、モノマー(a)、(b)および(c)ならびに任意に(d)、すなわち
(a)少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマー、例えば正確に1個のエチレン性不飽和基を有する式(I)または(Ia)のマクロモノマー、
(b)直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のメタクリル酸エステル、
(c)直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のアクリル酸エステル、ならびに
(d)任意に、モノマー(a)、(b)および(c)のそれぞれとは異なる、少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種のさらなるモノマー
の共重合によって得ることができる。
【0063】
好ましくは、前記少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマー(a)は、式(I)または(Ia)のマクロモノマーである。適切なポリシロキサン含有マクロモノマー(a)は、例えばモノ(メタ)アクリルオキシプロピル末端ポリシロキサン、例えば直鎖構造のモノ(メタ)アクリルオキシプロピル末端ポリシロキサン、例えばSilaplane(商標)FM-0711、FM-0721およびFM-0725(チッソ株式会社から入手可能)、AK-5およびAK-30(東亞合成株式会社から入手可能)ならびにMCR-M07、MCR-M11、MCR-M17およびMCR-M22(Gelest,Inc.社から入手可能)であり、かつ分枝鎖構造のモノ(メタ)アクリルオキシプロピル末端ポリシロキサン、例えばMCS-M11(ビス[(n-ブチルジメチルシロキシ)ポリジメチルシロキシ](メタクリルオキシプロピル)メチルシラン)、MFS-M15(ビス[(n-ブチルトリフルオロプロピルメチルシロキシ)ポリトリフルオロプロピルメチルシロキシ](メタクリルオキシプロピル)メチルシラン)(両者ともGelest,Inc.社から入手可能)である。
【0064】
好ましくは、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のメタクリル酸エステル(b)は、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、s-ブチルメタクリレート、t-ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレートおよびラウリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ならびにイソボルニルメタクリレート、ジシクロペンタジエニルメタクリレート、オクタヒドロ-4,7-メタノ-1H-インデンメタノールメタクリレートまたはt-ブチルシクロヘキシルメタクリレートならびにそれらの混合物からなる群から選択される。
【0065】
好ましくは、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のアクリル酸エステル(c)は、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、s-ブチルアクリレート、t-ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、エチルヘキシルアクリレート、ステアリルアクリレートおよびラウリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ならびにイソボルニルアクリレート、ジシクロペンタジエニルアクリレート、オクタヒドロ-4,7-メタノ-1H-インデンメタノールアクリレートまたはt-ブチルシクロヘキシルアクリレートならびにそれらの混合物からなる群から選択される。
【0066】
モノマー(d)の使用は任意であるにすぎない。モノマー(a)、(b)および(c)のそれぞれとは異なる、少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有する適切なモノマー(d)は、特に、モノマー(d-i)、(d-ii)および/または(d-iii)、すなわち
(d-i)モノマー(a)、(b)および(c)のそれぞれとは異なる、少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種の任意に官能化されたモノマー、例えばモノマー(b)および(c)のそれぞれとは異なる、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種の(メタ)アクリル酸エステルであって、これらの(メタ)アクリル酸エステルの(シクロ)アルキル部がOHおよび/またはCOOHで一置換されていてよい(メタ)アクリル酸エステル、
(d-ii)少なくとも2個のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種のモノマー、ならびに/または
(d-iii)式(II)
3C-CRac-CH2-CRb=CH2 (II)
[式中、
aおよびRbは、互いに独立して、6個~30個の炭素原子を有するアリール、CNまたはCOOR1を表し、ここで、R1は、H、1個~30個の炭素原子を有するアルキル、6個~30個の炭素原子を有するアリール、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリールまたはアリールアルキルを表し、かつ
cは、1個~30個の炭素原子を有するアルキル、6個~30個の炭素原子を有するアリール、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリールまたはアリールアルキルを表す]の少なくとも1種の化合物
である。
【0067】
モノマー(d-i)の例は、例えば、これらのモノマーのいずれもマクロモノマー(a)ならびにモノマー(b)および(c)とは異なる限りは、先に特定されたモノマー(a1)~(a14)のいずれかである。特に、官能基を有するモノマーは、例えば前記組成物のそれぞれのポリマーマトリックスまたはバインダー中に後に結合させるために、モノマー(d-i)として使用され得る。そのような官能性モノマーは、特にヒドロキシ官能性および/またはカルボキシル官能性である。バインダーの反応性基と架橋し得るモノマーは、得られた架橋された組成物の種々の特性に関して長期持続性の効果を保証する。得られたヒドロキシル官能性またはカルボキシル官能性のコポリマーと、例えばアクリル-メラミン-ホルムアルデヒド樹脂との架橋を制御するために、これらのヒドロキシル基の幾つかまたはすべてをイソシアネートと反応させて、第二のカルバメート基を得ることも可能であるので、系全体の架橋により、そのコポリマーには、界面に近づき、そこでその効果を示し、一定時間の遅延後にメラミン-ホルムアルデヒド樹脂と反応するのに十分な時間が残る。さらに、本発明によるコポリマー中のモノマー単位のヒドロキシル基を、バインダーの反応性基と架橋させることができ、こうして永続的な効果を保証することが特に有利であることも判明した。特に好ましいモノマー(d-i)は、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸およびイタコン酸、マレイン酸、フマル酸およびイタコン酸のエステル、2個~36個の炭素原子を有する直鎖状ジオール、分枝鎖状ジオールもしくは環状脂肪族ジオールのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、例えば3-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3,4-ジヒドロキシブチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2,5-ジメチル-1,6-ヘキサンジオールモノメタクリレート、5個~80個の炭素原子を有するエーテル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールまたは混合型のポリエチレン/プロピレングリコールの(メタ)アクリレート、例えばテトラヒドロフルフリルメタクリレート、メトキシエトキシエチルメタクリレート、1-ブトキシプロピルメタクリレート、1-メチル-(2-ビニルオキシ)エチルメタクリレート、シクロヘキシルオキシメチルメタクリレート、メトキシメトキシエチルメタクリレート、ベンジルオキシメチルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、2-ブトキシエチルメタクリレート、2-エトキシエトキシメチルメタクリレート、2-エトキシエチルメタクリエート、1-エトキシブチルメタクリレート、メトキシメチルメタクリレート、1-エトキシエチルメタクリレート、エトキシメチルメタクリレート、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール)メチルエーテル(メタ)アクリレート、グリシドキシプロピルメタクリレート、220g/molから1200g/molの数平均分子量を有するカプロラクトン変性および/またはバレロラクトン変性されたヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートであって、ヒドロキシ(メタ)アクリレートが、2個~8個の炭素原子を有する直鎖状ジオール、分枝鎖状ジオールもしくは環状脂肪族ジオールから得られるヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、そしてまた共重合のために適したその他のモノエチレン性不飽和モノマー、例えばスチレン、α-メチルスチレン、アクリロニトリル、およびビニルエーテル、例えばエチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、およびシクロヘキシルビニルエーテルである。
【0068】
モノマー(d-ii)の例は、少なくとも2個のエチレン性不飽和基、好ましくは2個または3個のエチレン性不飽和基を有するモノマーである。そのようなモノマーの例は、ジビニルベンゼン、N,N’-ビスアクリロイル-1,2-ジアミノエタン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、およびポリプロピレングリコールジメタクリレートである。ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートまたはポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートには、特にトリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートおよびトリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートが含まれる。特に好ましいのは、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートである。
【0069】
モノマー(d-iii)の例は、式(II)によるモノマーであり、2,4-ジシアノペンタ-1-エン、2,4-ジシアノ-4-メチルペンタ-1-エン、2,4-ジフェニル-4-メチルペンタ-1-エン、2-シアノ-4-メチル-4-フェニルペンタ-1-エン、ジメチル2,2-ジメチル-4-メチレンペンタン-1,5-ジオエート、およびジブチル2,2-ジメチル-4-メチレンペンタン-1,5-ジオエートである。特に好ましいのは、2,4-ジフェニル-4-メチルペンタ-1-エン(α-メチルスチレン二量体)である。
【0070】
より好ましくは、本発明によるコポリマーは、モノマー(a)、(b)および(c)ならびに任意に(d)、すなわち
(a)25質量%~85質量%の、好ましくは30質量%~80質量%の、より好ましくは35質量%~75質量%の、少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマー、例えば正確に1個のエチレン性不飽和基を有する式(I)または(Ia)のマクロモノマー、
(b)5質量%~70質量%の、好ましくは7.5質量%~60質量%の、より好ましくは10質量%~50質量%の、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のメタクリル酸エステル、
(c)0.1質量%~10質量%の、好ましくは0.1質量%~7.5質量%の、より好ましくは0.2質量%~5質量%の、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のアクリル酸エステル、ならびに
(d)任意に、0.1質量%~30質量%の、好ましくは0.1質量%~20質量%の、より好ましくは0.1質量%~10質量%の、モノマー(a)、(b)および(c)のそれぞれとは異なる、少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種のさらなるモノマー
の共重合によって得ることができ、ここで、コポリマーの製造のために使用されるモノマー(a)、(b)および(c)ならびに任意に(d)の合計は、足して100質量%となる。
【0071】
好ましくは、1種以上のモノマー(d)としての以下のモノマー(d-i)、(d-ii)および(d-iii)、すなわち
(d-i)モノマー(b)および(c)のそれぞれとは異なる、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種の(メタ)アクリル酸エステルであって、これらの(メタ)アクリル酸エステルの(シクロ)アルキル部がOHおよび/またはCOOHで一置換されていてよい(メタ)アクリル酸エステル、
(d-ii)少なくとも2個のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種のモノマー、ならびに/または
(d-iii)式(II)
3C-CRac-CH2-CRb=CH2 (II)
[式中、
aおよびRbは、互いに独立して、6個~30個の炭素原子を有するアリール、CNまたはCOOR1を表し、ここで、R1は、H、1個~30個の炭素原子を有するアルキル、6個~30個の炭素原子を有するアリール、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリールまたはアリールアルキルを表し、
cは、1個~30個の炭素原子を有するアルキル、6個~30個の炭素原子を有するアリール、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリールまたはアリールアルキルを表す]の少なくとも1種の化合物
の少なくとも1種、より好ましくは少なくとも2種は、本発明によるコポリマーの製造のために使用される。
【0072】
モノマー(d-ii)および/または(d-iii)の使用は、特に好ましい。
【0073】
モノマー(d-ii)および(d-iii)の両方が使用される場合に、好ましくは、モノマー(d-ii)の質量%での量は、モノマー(d-iii)の質量%での量を超過しない。
【0074】
特に、本発明によるコポリマーは、モノマー(a)、(b)および(c)ならびに任意に(d)、すなわち
(a)30質量%~85質量%の、少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマー、例えば正確に1個のエチレン性不飽和基を有する式(I)または(Ia)のマクロモノマー、
(b)10質量%~50質量%の、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のメタクリル酸エステル、
(c)0.1質量%~10質量%の、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のアクリル酸エステル、
(d-ii)0.1質量%~10質量%の、少なくとも2個の(メタ)アクリル基を有する少なくとも1種のモノマー、ならびに
(d-iii)0.1質量%~10質量%の、式(II)
3C-CRac-CH2-CRb=CH2 (II)
[式中、
aおよびRbは、互いに独立して、6個~30個の炭素原子を有するアリール、またはCOOR1を表し、ここで、R1は、H、1個~30個の炭素原子を有するアルキル、6個~30個の炭素原子を有するアリール、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリールまたはアリールアルキルを表し、
cは、1個~30個の炭素原子を有するアルキル、6個~30個の炭素原子を有するアリール、それぞれの場合に7個~30個の炭素原子を有するアルキルアリールまたはアリールアルキルを表す]の少なくとも1種の化合物
の共重合によって得ることができ、ここで、コポリマーの製造のために使用されるモノマー(a)、(b)および(c)ならびにモノマー(d-ii)および(d-iii)の合計は、足して100質量%となる。
【0075】
本発明によるコポリマーは、好ましくは、モノマー(a)、(b)、(c)ならびに任意に(d)および少なくとも1種の開始剤を一緒に計量供給する1段階法で製造される。モノマー(d)、特に(d-iii)が使用される場合には、その一方で、前記モノマー(d)、特に(d-iii)は初充填物として導入されてよく、成分(a)、(b)および(c)のモノマーならびに少なくとも1種の開始剤の混合物が後に計量供給される。あるいはモノマー(a)の一部のみを計量供給し、次いでモノマー(b)、(c)および任意に(d)ならびに少なくとも1種の開始剤の混合物を一緒に計量供給し、その後に、モノマー(a)の残りの部分が添加される。
【0076】
それぞれの場合に、ランダム構成を有するコポリマーが製造される。ランダム構成は、ブロック構成、グラフト構成、および交互構成とは異なる、モノマー単位の不規則でランダムな配列を特徴とするポリマーの構成を意味する。特に、分岐点は、コポリマー中にランダムに分布している。したがって、ランダムに分岐したコポリマーが、1段階法で形成される。特に、ポリシロキサン含有側鎖は、該コポリマー内にランダムに分布される。
【0077】
前記コポリマーは、引き続きポリマー類似反応によって変性されてよい。例えば、無水マレイン酸との後続の反応によって、反応性二重結合と同様に酸官能も導入することができる。この酸官能はまた、例えば改善された水溶性のためにトリエタノールアミンで塩化させてもよい。また、本発明によるコポリマーがコーティング組成物等の組成物における添加剤として使用される場合に考えられる被膜間密着の問題をより効果的に回避することを可能にするために、遊離のOH基を、例えば無水酢酸との後続の反応によってエステル化することも可能である。
【0078】
本明細書で先に概略を述べたように、本発明のさらなる一態様は、本発明によるコポリマーの製造方法であって、
(a)少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマー、例えば正確に1個のエチレン性不飽和基を有する式(I)または(Ia)のマクロモノマー、
(b)直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のメタクリル酸エステル、
(c)直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のアクリル酸エステル、ならびに
(d)任意に、モノマー(a)、(b)および(c)のそれぞれとは異なる、少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種のさらなるモノマー
を共重合させて、コポリマーを形成するステップを含む製造方法である。
【0079】
好ましくは、前記方法は、
(a)25質量%~85質量%の、少なくとも1種のポリシロキサン含有マクロモノマー、例えば正確に1個のエチレン性不飽和基を有する式(I)または(Ia)のマクロモノマー、
(b)5質量%~70質量%の、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のメタクリル酸エステル、
(c)0.1質量%~10質量%の、直鎖状のC1~C22-アルキルモノアルコールまたは分枝鎖状もしくは環状のC3~C22-(シクロ)アルキルモノアルコールの少なくとも1種のアクリル酸エステル、ならびに
(d)任意に、0.1質量%~30質量%の、モノマー(a)、(b)および(c)のそれぞれとは異なる、少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1種のさらなるモノマー
を共重合させて、コポリマーを形成するステップを含み、ここで、コポリマーの製造のために使用されるモノマー(a)、(b)および(c)ならびに任意に(d)の合計は、足して100質量%となる。
【0080】
本明細書で先に記載された本発明によるコポリマーに関して好ましいすべての実施形態は、本発明によるコポリマーの製造方法の好ましい実施形態でもある。
【0081】
組成物
本発明のさらなる発明主題は、少なくとも1種の本発明によるコポリマーを添加物量で、すなわち比較的少量で含む組成物である。
【0082】
本明細書で先に記載された本発明によるコポリマーに関して好ましいすべての実施形態は、本発明の組成物の成分としての本発明によるコポリマーの好ましい実施形態でもある。
【0083】
好ましくは、該組成物は、コーティング組成物、熱可塑性プラスチック、または成形コンパウンドである。
【0084】
本発明による組成物が成形コンパウンドである場合に、前記成形コンパウンドは、好ましくはポリマー成形コンパウンドである。ポリマー成形コンパウンドは、好ましくは熱硬化性ポリマー成形コンパウンドならびに熱可塑性ポリマー成形コンパウンドを含むと解釈される。成形コンパウンドとは、本発明の意味においては、成形品に加工することができる組成物を意味する。
【0085】
特に好ましいコーティング組成物は、ペイント、例えば顔料含有ペイント、染料を含むコーティング組成物、およびクリアワニスである。
【0086】
本発明による組成物中の本発明によるコポリマーの量は、例えば適切な流動の促進、潤滑性の増加、および耐引掻性の向上に関する望ましい効果を達成するのに十分な量である。顕著な効果を達成するために、非常に少量で十分なことがある。例えば、コーティング組成物の全質量に対して0.005質量%が、既に所望の効果を奏することがある。
【0087】
前記組成物は、好ましくは、前記少なくとも1種の本発明によるコポリマーを、それぞれの場合に該組成物の固体含分の全質量に対して、0.01質量%から10質量%までの、または0.1質量%から10質量%までの、好ましくは0.05質量%から8質量%までの、または0.2質量%から8質量%までの、より好ましくは0.1質量%から7質量%までの、または0.3質量%から7質量%までの、または0.3質量%から6質量%までの、または0.3質量%から5質量%までの、特に0.5質量%から5.0質量%までの量で含有する。
【0088】
もう一つの実施形態においては、前記組成物は、好ましくは、前記少なくとも1種の本発明によるコポリマーを、それぞれの場合に該組成物の全質量に対して、0.1質量%から20質量%までの、好ましくは0.2質量%から18質量%までの、より好ましくは0.3質量%から17質量%までの、または0.3質量%から16質量%までの、または0.3質量%から15質量%までの、特に0.5質量%から10.0質量%までの量で含有する。
【0089】
本発明によるコポリマーは、好ましくは100%の物質として、溶液として、分散液として、またはエマルジョンとして添加される。
【0090】
組成物、特にコーティング組成物、熱可塑性プラスチック、成形コンパウンドおよび化粧品製剤の特性は、その中に存在する本発明によるコポリマーの量によって損なわれない。これらのコポリマーの存在または使用は、例えば、これらの組成物から得られたコーティングの防食性、光沢保全性、耐候性および/または機械的強度に関して悪影響を及ぼさない。
【0091】
本発明によるコポリマーが、少なくとも1個の遊離の反応性基、例えばOH基および/またはカルボキシル酸基を有するのであれば、該コポリマーの反応性基が、バインダーの相補的反応性基と架橋して、永続的な効果を保証することができることが特に有利であることが分かった。この場合に所望の親水特性は、長期の時間にわたっても、そして数回の洗浄サイクルにわたっても一般的に保持される。
【0092】
本発明の組成物は、水性組成物または溶剤ベースの組成物であってよい。液相として、これらの組成物は、有機溶剤および/もしくは水または可塑剤を含んでよい。液相は、適切なジ(メタ)アクリレート等のその他のバインダー成分と反応してコーティングを形成するモノマーまたは低分子量化合物の形であってもよい。しかしながら、本発明による組成物は、粉末コーティング組成物であってもよく、該組成物はしたがって液相を含まず、被覆されるべき基材へと粉末の形で適用され、そこで該粉末は反応される。粉末コーティング材料は、しばしば静電的適用技術を使用して適用される。
【0093】
本発明による組成物は、特にコーティング組成物の場合には、好ましくは少なくとも1種のバインダーを含む。当業者に公知のすべての慣用のバインダーが、本発明の組成物のバインダー成分として適している。本発明により使用されるバインダーは、架橋可能な官能基を有してよい。当業者に公知のあらゆる慣用の架橋可能な官能基が本明細書では考慮に入れられる。より具体的には、架橋可能な官能基は、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボン酸基、および不飽和炭素二重結合、イソシアネート、ポリイソシアネート、およびエチレンオキシド等のエポキシドからなる群から選択される。バインダーは、発熱的にまたは吸熱的に架橋可能または硬化可能であってよい。バインダーは、好ましくは-20℃から250℃までの温度範囲において架橋可能または硬化可能である。バインダーは、物理乾燥性バインダーであってもよい。
【0094】
本発明の組成物は、1成分系または2成分系として提供され得る。
【0095】
本発明による組成物は、顔料が加えられた形で、または顔料が加えられていない形で使用することができ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、強化繊維、例えばガラス繊維、炭素繊維およびアラミド繊維等の充填剤を含んでもよい。
【0096】
バインダーは、好ましくは、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレートおよびポリブチレンテレフタレート等の不飽和であってよいポリエステル、ビニルエステルベースの樹脂、ポリアミド、ポリ(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリロニトリル、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリアミド、ポリスチレン(例えばABS、SEBS、SBSを含む)、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネートを含むポリエーテル、ポリイソシアネート、ニトロセルロース、シリコーン樹脂、例えばシリコーンアルキド樹脂、フェニルメチルシリコーン樹脂、シリコーン-ポリエステル樹脂、シリコーン-エポキシ樹脂およびシリコーン-ポリウレタン樹脂、ならびにメラミンホルムアルデヒド樹脂からなる群から選択される。これらのポリマーは、ホモポリマーまたはコポリマーであってよい。これらの樹脂およびそれらの製造は、当業者に公知である。特に好ましいバインダーは、ポリメチル(メタ)アクリレート(PMMA)である。
【0097】
本発明の目的のための熱可塑性プラスチックは、好ましくは、ポリ(メタ)アクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、スチレン系ポリマー(例えば、ABS、SEBS、SBS)、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、熱可塑性ポリウレタン(TPU)、ポリ塩化ビニル、ポリオキシメチレン、ポリエチレンおよびポリプロピレンである。本発明の目的のための熱可塑性プラスチックには、異なる種類の熱可塑性プラスチックの混合物(ブレンド)が含まれる。熱可塑性プラスチックは、例えば、公知の可紡性の熱可塑性繊維、例えばポリエステル繊維またはポリアミド繊維も含み得る。特に好ましい熱可塑性プラスチックは、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)を基礎とするものである。
【0098】
本発明の組成物は、好ましくはバインダーを、該組成物の全質量に対して、2質量%~90質量%の量で、好ましくは3質量%~80質量%の量で、より好ましくは5質量%~75質量%の量で、特に7.5質量%~60質量%の量で含む。
【0099】
所望の用途に応じて、本発明の組成物は、1種以上の慣例的に使用される添加剤を成分として含んでよい。これらの添加剤は、好ましくは、乳化剤、流動調節助剤、可溶化剤、消泡剤、安定剤、好ましくは熱安定剤、加工安定剤、ならびに紫外線安定剤および/または光安定剤、触媒、ワックス、柔軟剤、難燃剤、反応性希釈剤、付着促進剤、100nm未満の粒度を有する有機および/または無機のナノ粒子、プロセス助剤、可塑剤、充填剤、ガラス繊維、強化剤、湿潤剤および分散剤、触媒および/または硬化促進剤、そしてまたレオロジー活性を有する剤、光安定剤、劣化防止剤ならびに上述の添加剤の混合物からなる群から選択される。本発明の組成物の前記添加剤の含量は、意図された用途に応じて非常に広く変動し得る。本発明の組成物の全質量に対する含量は、好ましくは、0.1質量%~10.0質量%、より好ましくは0.1質量%~8.0質量%、非常に好ましくは0.1質量%~6.0質量%、特に好ましくは0.1質量%~4.0質量%、特に0.1質量%~2.0質量%である。
【0100】
本発明の組成物は、例えば木材、紙材、ガラス、セラミック、漆喰、コンクリートおよび金属等の多岐にわたる基材に適用することができる。多層コート法においては、コーティングは、プライマー、プライマーサーフェイサーまたはベースコートに適用され得る。該組成物の硬化は、具体的な架橋型に依存し、例えば-10℃から250℃までの広い温度範囲内で行われ得る。しかしながら、本発明により使用される本発明のコポリマーの効果は、熱硬化性コーティング材料において特に好ましい。それというのも、本発明により使用される本発明のコポリマーの熱安定性は、通常比較的高く、例えば熱安定性は、250℃以下の温度での焼き付け条件で、かつ例えば5分~30分の比較的短い焼き付け時間にわたっても存在し、例えば350℃以下の温度でさえも5分間~30分間にわたり熱安定性は存在するからである。
【0101】
本発明の、好ましくはポリマーの成形コンパウンドは、ラッカー樹脂、アルキド樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエチレン、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリアミド、フェノール樹脂、ポリエチレンテレフタレート、PVC、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニル、またはこれらのポリマーの混合物もしくはそれらの任意のコポリマーからなる群から選択される少なくとも1種のポリマーを含む。本発明の目的のために好ましい成形コンパウンドは、例えば不飽和ポリエステル樹脂およびビニル樹脂をベースとする成形コンパウンドであり、そこには同様に、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレートおよびスチレン-ブタジエンコポリマー等の熱可塑性プラスチックを、例えば収縮を低減する成分の形で添加することも可能である。さらなる成形コンパウンドは、特にポリウレタンおよびポリアミドであり、それらは、例えば反応射出成形法で使用することができ、かつ離型可能性に関して特定の難点を示す。その他の成形コンパウンドは、エポキシ樹脂をベースとする構成を有してもよい。これらのエポキシ樹脂は、好ましくは注型コンパウンドおよび圧縮成形コンパウンドの分野で使用される。例えば、湿式圧縮法、射出法または引抜法によって加工することができるさらなる成形コンパウンドは、フェノール-ホルムアルデヒド縮合樹脂(用語「フェノール樹脂」としても知られる)である。
【0102】
成形コンパウンドは一般的に、先行技術において慣例的である、例えば本発明による組成物自体に関して既に先にも述べた添加剤またはその他の成分を含んでよい。特に、そのような成形コンパウンドは、強化繊維および/または非強化繊維、例えばガラス繊維、炭素繊維およびポリアミド繊維、例えばウォラストナイト、ケイ酸塩、無機炭酸塩、水酸化アルミニウム、硫酸バリウムおよびカオリン、そしてまたアルミナおよびシリカをベースとするナノスケールの充填剤を含むことが可能である。
【0103】
本発明の組成物は、好ましくは、落書き防止コーティング、剥離コーティング、自浄性(ファサード)コーティング、特に航空機のための耐着氷性コーティング、車体もしくはアロイホイールのための防汚性コーティングまたは撥汚性の機械用コーティングおよび装置用コーティング、撥汚性家具用コーティングまたは船舶用コーティング、例えば汚損防止性コーティングおよび剥離紙用コーティングとして適している。
【0104】
使用
本発明はさらに、本発明によるコポリマーの、コーティング組成物、熱可塑性プラスチックまたは成形コンパウンド等の組成物における添加剤としての使用を提供する。
【0105】
本発明によるコポリマーは、組成物中で添加剤として、好ましくは潤滑剤、滑剤、撥汚剤、表面の疎水性を高めるための添加剤、耐引掻性を改善するための添加剤、付着防止剤、粘着防止剤および減摩剤からなる群から選択される添加剤として使用することができる。特に、本発明によるコポリマーは、組成物中で潤滑剤として使用することができる。
【0106】
所望の添加剤の効果をもたらすために、前記組成物は、好ましくは、前記少なくとも1種の本発明によるコポリマーを、それぞれの場合に該組成物の固体含分の全質量に対して、0.01質量%から10質量%までの、または0.1質量%から10質量%までの、好ましくは0.05質量%から8質量%までの、または0.2質量%から8質量%までの、より好ましくは0.1質量%から7質量%までの、または0.3質量%から7質量%までの、または0.3質量%から6質量%までの、または0.3質量%から5質量%までの、特に0.5質量%から5.0質量%までの量で含有する。
【0107】
もう一つの実施形態においては、所望の添加剤の効果をもたらすために、前記組成物は、好ましくは、前記少なくとも1種の本発明によるコポリマーを、それぞれの場合に該組成物の全質量に対して、0.1質量%から20質量%までの、好ましくは0.2質量%から18質量%までの、より好ましくは0.3質量%から17質量%までの、または0.3質量%から16質量%までの、または0.3質量%から15質量%までの、特に0.5質量%から10.0質量%までの量で含有する。
【0108】
特に、本発明によるコポリマーは、特にコーティング組成物において潤滑剤として使用される。該コポリマーは、特に、例えば滑剤、撥汚剤、耐引掻性を改善するための添加剤、および粘着防止剤として使用することもできる。潤滑剤としての使用以外に、易洗浄性等の追加的な有益な特性も、少なくとも1種の本発明によるコポリマーを添加剤として使用することによって得られる。
【0109】
試験方法
nおよびMwの測定
製造されたマクロモノマーおよびコポリマーまたはそれらの任意の前駆体の数平均(Mn)分子量および質量平均(Mw)分子量ならびに分子量分布は、GPC分析(ゲル浸透クロマトグラフィー分析)によってDIN 55672-1:2007-08に従って40℃で高圧液体クロマトグラフィーポンプ(WATERS 600 HPLCポンプ)および屈折率検出器(Waters 410)を使用して測定される。1本のカラムにつき300mm×7.8mm内径、5μmの粒度、および細孔サイズHR4、HR2およびHR1を有するWATERS社製の3本のStyragelカラムの組み合わせが、分離カラムとして使用される。コポリマーのために使用される溶出剤は、1ml/分の溶出速度でのテトラヒドロフランであった。慣例的な校正を、ポリスチレン標準を使用して実施した。該マクロモノマーおよびすべてのマクロモノマー前駆体については、溶出剤は、1ml/分の溶出速度でのトルエンであった。慣例的な校正を、ポリジメチルシロキサン標準を使用して実施した。
【0110】
固形分
固形分の量は、DIN EN ISO 3251:2008-06を介して150℃で20分間にわたって測定される。
【0111】
実施例
以下の実施例は、本発明をさらに説明するものであるが、その範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。以下で、示されるすべての量は、特に記載がない限り、質量部を指す。
【0112】
1. 合成
本発明により使用されるメタクリル官能性ポリジメチルシロキサン(PDMS)マクロモノマーM1の製造
撹拌機、温度計、滴下漏斗および窒素導入管を備えた四ツ口フラスコを、窒素流下でヒートガンを用いて150℃に慎重に加熱して、痕跡水を除去する。装置を窒素流下で周囲温度に冷却した後に、容器に、モレキュラーシーブA3を通して24時間にわたり乾燥させた545.30gのシクロヘキサン中の679.3gのヘキサメチルシクロトリシロキサン(D3)の溶液を装入する。20℃の反応温度で、100.0gのn-ブチルリチウム溶液(ヘキサン中1.7M、Aldrich社)を、5分間の時間をかけて導入した。その反応混合物は、氷浴での冷却によって30℃を超過させなかった。30分後に、545.30gのTHFをゆっくりと添加して、重合反応を開始させた。温度を監視して、30℃未満に保った。5時間後に、その反応を、92.29gの3-メタクリルオキシプロピルジメチルクロロシラン(97%、ABCR)の添加により停止させ、さらに30分間にわたり撹拌した。その後に、該混合物を、53.85gの水中の4.82gの重炭酸ナトリウム溶液(8.0質量%)の添加によって中和し、1時間にわたり激しく撹拌した。有機層を分離し、真空中(100℃で20mbar)で蒸留することで、すべての溶剤を完全に除去し、そしてセライトの詰め物を通して濾過した。生成物M1(非対称性のメタクリル官能性ポリジメチルシロキサン)は、低粘度の澄明で無色の液体である。M1は、直鎖状のメタクリル官能性ポリジメチルシロキサン(PDMS)マクロモノマーであり、該マクロモノマーは、以下に示される構造を有し、ここでpは、本明細書で先に定義された通りである。
【0113】
【化11】
【0114】
得られたマクロモノマーM1の質量平均分子量(Mw)は、2159g/molである。多分散性Pは、1.1である。
【0115】
比較のために使用されるメタクリル官能性ポリジメチルシロキサン(PDMS)マクロモノマーM1’の製造
比較のために使用されるマクロモノマーM1’は、M1と同様にして合成されるが、違いは、n-ブチルリチウム溶液の量を2倍で使用することであり、さらなる違いは、末端封鎖を、3-(メタクリロイルオキシ)プロピルジメチルクロロシランの代わりに、3-(メタクリロイルオキシ)プロピルメチルジクロロシランを用いて行うことであり、すなわち、その反応は、3-(メタクリロイルオキシ)プロピルジメチルクロロシランの代わりに3-(メタクリロイルオキシ)プロピルメチルジクロロシランを添加することによって停止され、こうして直鎖状ではなく分枝鎖状のメタクリル官能性ポリジメチルシロキサン(PDMS)マクロモノマーが得られる。M1’は、以下に示される構造を有し、ここでpは、本明細書で先に定義された通りである。
【0116】
【化12】
【0117】
得られたマクロモノマーM1’の質量平均分子量(Mw)は、2311g/molである。多分散性Pは、1.24である。
【0118】
比較例C1
撹拌機、温度計、滴下漏斗および窒素導入管を備えた四ツ口フラスコに、1.48gのPDMSマクロモノマーM1(項目1)および59.24gのイソブタノール(項目2)を入れ、窒素流下で撹拌しながら混合する。得られた混合物を、100℃に加熱する。この温度で185分間の期間にわたって、49.67gのメチルメタクリレート(MMA)(項目3)、0.76gのエチルアクリレート(EA)(項目4)、0.77gのα-メチルスチレン二量体(2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン)(項目5)、0.15gのトリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)(項目6)、2.47gのPerkadox(Akzo Nobel(オランダ、アメルスフォールト)から入手可能なAMBN: 2,2’-アゾジ(2-メチルブチロニトリル)(項目7))およびさらなる1.48gのPDMSマクロモノマーM1(項目8)の混合物を添加する。その後に、さらなる0.81gのPerkadox(項目9)を添加する。さらに30分後に、さらなる0.81gのPerkadox(項目10)を添加する。再び、さらに60分後に、さらなる0.81gのPerkadox(項目11)を、この温度で添加する。次いでその反応混合物を、100℃でさらに60分間にわたり撹拌する。この温度で、該混合物は、澄明かつ無色の液体である。しかしながら、20℃に冷却した後に、固体が得られる。得られた比較コポリマーC1は、7561g/molの質量平均分子量(Mw)および2.4の多分散性Pを有する。前記指定の項目は、以下の第1表を参照している。得られたコポリマーは、その製造のために使用されたすべてのモノマーの4.3質量%だけが、PDMSマクロモノマーM1に相当するにすぎないので、比較コポリマーである。
【0119】
以下の第1表において、C1の製造のために使用される出発材料ならびにさらなる成分およびそれらの量がまとめられている。
【0120】
第1表 - 比較コポリマーC1の製造
【表1】
【0121】
比較例C2
比較コポリマーC2は、比較コポリマーC1について記載したのと同様の手順であるが、ただし、以下の第2表にまとめられるように異なる量の出発材料およびさらなる成分を使用して製造される。得られた比較コポリマーC2は、7804g/molの質量平均分子量(Mw)および2.3の多分散性Pを有する。得られたコポリマーは、その製造のために使用されたすべてのモノマーの9.8質量%だけが、PDMSマクロモノマーM1に相当するにすぎないので、比較コポリマーである。
【0122】
第2表 - 比較コポリマーC2の製造
【表2】
【0123】
本発明による実施例I1
本発明によるコポリマーI1は、比較コポリマーC1について記載したのと同様の手順であるが、ただし、以下の第3表にまとめられるように異なる量の出発材料およびさらなる成分を使用して製造される。さらに、第3表の項目3~項目8に列挙される反応物/成分を、100℃で195分間の時間をかけて添加した。100℃で澄明かつ無色の液体が生成物として得られる。しかしながら、20℃に冷却した後に、ワックス様の物質が得られる。得られた本発明によるコポリマーI1は、7791g/molの質量平均分子量(Mw)および2.8の多分散性Pを有する。得られたコポリマーは、その製造のために使用されたすべてのモノマーの29.5質量%が、PDMSマクロモノマーM1に相当するので、本発明によるコポリマーである。
【0124】
第3表 - 本発明によるコポリマーI1の製造
【表3】
【0125】
本発明による実施例I2
本発明によるコポリマー12は、比較コポリマーC1について記載したのと同様の手順であるが、ただし、以下の第4表にまとめられるように異なる量の出発材料およびさらなる成分を使用して製造される。さらに、第4表の項目3~項目8に列挙される反応物/成分を、100℃で180分間だけの時間をかけて添加した。100℃で澄明かつ無色の液体が生成物として得られる。しかしながら、20℃に冷却した後に、濁った無色の液体が生成物として得られる。得られた本発明によるコポリマーI2は、7901g/molの質量平均分子量(Mw)および3.1の多分散性Pを有する。得られたコポリマーは、その製造のために使用されたすべてのモノマーの49.0質量%が、PDMSマクロモノマーM1に相当するので、本発明によるコポリマーである。
【0126】
第4表 - 本発明によるコポリマーI2の製造
【表4】
【0127】
本発明による実施例I3
本発明によるコポリマー13は、比較コポリマーC1について記載したのと同様の手順であるが、ただし、以下の第5表にまとめられるように異なる量の出発材料およびさらなる成分を使用して製造される。100℃および20℃の両方で澄明かつ帯黄色の液体が生成物として得られる。得られた本発明によるコポリマーI3は、8315g/molの質量平均分子量(Mw)および3.7の多分散性Pを有する。得られたコポリマーは、その製造のために使用されたすべてのモノマーの70.5質量%が、PDMSマクロモノマーM1に相当するので、本発明によるコポリマーである。
【0128】
第5表 - 本発明によるコポリマーI3の製造
【表5】
【0129】
比較例C3
比較コポリマーC3は、比較コポリマーC1について記載したのと同様の手順であるが、ただし、以下の第6表にまとめられるように異なる量の出発材料およびさらなる成分を使用して製造される。さらに、第6表の項目3~項目8に列挙される反応物/成分を、100℃で195分間の時間をかけて添加した。100℃および20℃の両方で澄明かつ無色の液体が生成物として得られる。得られた比較コポリマーC3は、7832g/molの質量平均分子量(Mw)および3.8の多分散性Pを有する。得られたコポリマーは、その製造のために使用されたすべてのモノマーの88.5質量%が、PDMSマクロモノマーM1に相当するので、比較コポリマーである。
【0130】
第6表 - 比較コポリマーC3の製造
【表6】
【0131】
比較例C4
比較コポリマーC4は、比較コポリマーC1について記載したのと同様の手順であるが、ただし、以下の第7表にまとめられるように異なる量の出発材料およびさらなる成分を使用して製造される。さらに、第7表の項目3~項目7に列挙される反応物/成分を、100℃で100分間だけの時間をかけて添加した。100℃および20℃の両方で澄明かつ帯黄色の液体が生成物として得られる。得られた比較コポリマーC4は、6512g/molの質量平均分子量(Mw)および3.3の多分散性Pを有する。得られたコポリマーは、その製造のために使用されたすべてのモノマーの98.1質量%が、PDMSマクロモノマーM1に相当するので、比較コポリマーである。
【0132】
第7表 - 比較コポリマーC4の製造
【表7】
【0133】
比較例C5
比較コポリマーC5は、本発明によるコポリマーI1について記載したのと同様の手順で製造されるが、唯一の違いは、本発明により使用された直鎖状のマクロモノマーM1ではなく、比較用に使用される分枝鎖状のマクロモノマーM1’が使用されたことである。得られた比較コポリマーC5は、7591g/molの質量平均分子量(Mw)および2.93の多分散性Pを有する。得られたコポリマーは、その製造のために直鎖状のマクロモノマーM1ではなく分枝鎖状のマクロモノマーM1’が使用されたので、比較コポリマーである。
【0134】
比較例C6
比較コポリマーC6は、本発明によるコポリマーI2について記載したのと同様の手順で製造されるが、唯一の違いは、本発明により使用された直鎖状のマクロモノマーM1ではなく、比較用に使用される分枝鎖状のマクロモノマーM1’が使用されたことである。得られた比較コポリマーC6は、7472g/molの質量平均分子量(Mw)および3.54の多分散性Pを有する。得られたコポリマーは、その製造のために直鎖状のマクロモノマーM1ではなく分枝鎖状のマクロモノマーM1’が使用されたので、比較コポリマーである。
【0135】
比較例C7
比較コポリマーC7は、本発明によるコポリマーI3について記載したのと同様の手順で製造されるが、唯一の違いは、本発明により使用された直鎖状のマクロモノマーM1ではなく、比較用に使用される分枝鎖状のマクロモノマーM1’が使用されたことである。得られた比較コポリマーC7は、7504g/molの質量平均分子量(Mw)および3.90の多分散性Pを有する。得られたコポリマーは、その製造のために直鎖状のマクロモノマーM1ではなく分枝鎖状のマクロモノマーM1’が使用されたので、比較コポリマーである。
【0136】
以下の第8表は、本発明によるコポリマーI1、I2およびI3ならびに比較コポリマーC1、C2、C3およびC4ならびにC5、C6およびC7を、使用されるポリシロキサン含有マクロモノマーM1またはM1’の量ならびに該コポリマーのポリシロキサン含量に関してまとめている。
【0137】
第8表:
【表8】
【0138】
2.適用および性能
2.1 PMMA溶液の調製
エチルアセテート中のポリメチルメタクリレート(PMMA)の溶液を調製する。前記溶液は、該溶液の全質量に対して10質量%のPMMAを含有する。100gの前記溶液に、0.5gの比較コポリマーC1を添加することで、PMMA-C1溶液が得られる。同様に、全部で6つのさらなるPMMA溶液を調製するが、ここで、それぞれの場合に比較コポリマーC2、C3、C4、C5、C6、C7または本発明によるコポリマーI1、I2もしくはI3の1つが、そのようなPMMA溶液に前記量で添加されている。こうして、溶液PMMA-C2、PMMA-C3、PMMA-C4、PMMA-C5、PMMA-C6、PMMA-C7、PMMA-I1、PMMA-I2およびPMMA-I3が得られる。
【0139】
これらのコポリマー含有PMMA溶液の各々を、ガラス板(100mm×250mm)に150μmの厚さで適用する。それぞれの場合に乾燥および溶剤の除去を行った後に、乾燥被膜厚さ15μmが得られた。コポリマーを一切含まないさらなるPMMA溶液(第9表中の「PMMA」)も同様にガラス板に適用し、それを参考試料として用いる。
【0140】
2.2 水の接触角の測定
水の接触角は、前記(項目2.1)のように製造された被覆ガラス板上で、Kruess社の計器(一体型カメラを有するモデル「easy drop」)を使用して測定した。水の接触角は、表面の疎水性を特徴付けるために測定される。測定は、23℃および65%の相対湿度で行った。結果は、前記Kruess社の計器と一緒に供給されるソフトウェアを使用することによって評価した。接触角が大きいほど、疎水性および易洗浄性効果は一層顕著である。
【0141】
測定は、各々のPMMA溶液をガラス基材に適用した1日後と、被覆された表面を引き続きイソプロパノールで洗浄した直後と、イソプロパノールでの洗浄を行った後に24℃で3週間貯蔵した後に実施した。イソプロパノールで表面を洗浄した後に、該添加剤は表面から減損されるため、接触角は減少する。24℃での3週間の貯蔵後に、該表面は再び満たされて、再び疎水性となるため、接触角は増大する。これらの測定から得られた結果を、以下で第9a表および第9b表に示す。
【0142】
第9a表:
【表9】
【0143】
第9a表から明らかなように、PMMA-I1、PMMA-I2およびPMMA-I3から得られたコーティングだけが、適用1日後にイソプロパノールで洗浄した後に24℃で3週間貯蔵した後に、良好な疎水特性を示す、すなわち>100°の接触角を有する。
【0144】
第9b表:
【表10】
【0145】
第9b表から明らかなように、PMMA-I1、PMMA-I2およびPMMA-I3から得られたコーティングは、PMMA-C5、PMMA-C6およびPMMA-C7から得られたコーティングよりも良好な疎水特性を示す。このことは、コーティング中に導入される場合に、直鎖状ポリシロキサンマクロモノマーM1から得られた本発明によるコポリマーI1、I2およびI3が、分枝鎖状ポリシロキサンマクロモノマーM1’から得られた比較コポリマーC5、C6およびC7と比較して優れた撥水性を示すことを指摘している。
【0146】
2.3 表面エネルギーならびにその極性成分および分散成分の測定
これらの測定のために、周知の表面張力ならびに極性成分および分散成分を有する5種の異なる試験液体を使用した。試験液体は、水、グリセリン、エチレングリコール、1-オクタノールおよびn-ドデカンである。被覆されたパネル(すなわち、PMMA-C1、PMMA-C2、PMMA-C3、PMMA-C4、PMMA-C5、PMMA-C6、PMMA-C7、PMMA-I1、PMMA-I2、PMMA-I3またはPMMAで被覆されたガラス板)上の試験液体の接触角を、前記の接触角法によって、5μL~11μLの液滴容量から測定する。表面エネルギーは、Owens-Wendt-RabelおよびKaelbleの方法で測定される。これらの測定から得られた結果を、以下で第10a表および第10b表に示す。表面エネルギーの極性成分が低いほど、所望の易洗浄性効果は一層高められる。
【0147】
第10a表:
【表11】
【0148】
第10a表から明らかなように、PMMA-I1、PMMA-I2およびPMMA-I3から得られたコーティングだけが、1週間の貯蔵後に十分な易洗浄性効果が得られることを示しており、そのことは、測定された表面エネルギーの極性成分を表す0.1mN/m~0.2mN/mの値によって裏付けられる。
【0149】
第10b表:
【表12】
【0150】
第10b表から明らかなように、PMMA-I1、PMMA-I2およびPMMA-I3から得られたコーティングは、1週間の貯蔵後により良好な易洗浄性効果を示す。それに対して、PMMA-C5、PMMA-C6およびPMMA-C7から得られたコーティングは、表面エネルギーの極性成分についてより高い値を示している。このことは、コーティング中に導入される場合に、直鎖状ポリシロキサンマクロモノマーM1から得られた本発明によるコポリマーI1、I2およびI3が、分枝鎖状ポリシロキサンマクロモノマーM1’から得られた比較コポリマーC5、C6およびC7と比較して優れた易洗浄性特性を示すことを指摘している。
【0151】
2.4 エディング社マーカー試験
PMMA-C1、PMMA-C2、PMMA-C3、PMMA-C4、PMMA-C5、PMMA-C6、PMMA-C7、PMMA-I1、PMMA-I2、PMMA-I3またはPMMAから得られた各々の被覆されたガラス板の被膜表面に、エディング社製のパーマネントマーカー400で記し、その表面に書き込むことができるかどうかの視覚的評価を行う。インクが表面上で広がるか、収縮するかどうかの評価を行う。インクが乾燥した後に、乾いた布で拭き取ることによってインクを除去することが試みられる。
【0152】
評価: 1~5(1=インクが収縮し、紙布を使用して残さず除去できる;5=インクが基材上に非常に十分に広がり、ほぼ取り除くことが不可能である)。
【0153】
第11a表および第11b表に示されるエディング社マーカー試験の結果は、前記概説された第10a表および第10b表に示される表面エネルギー測定から得られた結果と一致している。
【0154】
第11a表:
【表13】
【0155】
第11a表から明らかなように、PMMA-I1、PMMA-I2およびPMMA-I3から得られたコーティングだけが、十分な易洗浄性効果を示す。
【0156】
第11b表:
【表14】
【0157】
第11b表から明らかなように、PMMA-I1、PMMA-I2およびPMMA-I3から得られたコーティングだけが、十分な易洗浄性効果を示す。このことは、コーティング中に導入される場合に、直鎖状ポリシロキサンマクロモノマーM1から得られた本発明によるコポリマーI1、I2およびI3が、分枝鎖状ポリシロキサンマクロモノマーM1’から得られた比較コポリマーC5、C6およびC7と比較して優れた易洗浄性特性を示すことを指摘している。
【0158】
2.5 耐滑り性の減少の測定
COF値(摩擦係数)、すなわち耐滑り性の減少を測定するために、PMMA-C1、PMMA-C2、PMMA-C3、PMMA-C4、PMMA-I1、PMMA-I2、PMMA-I3またはPMMAの1つで被覆されたガラス板を、それぞれALTEK Company社の計器Altek-9505 AEを使用して測定に供する。これは、500gの重りを、被覆されたガラス板上で127mm/分の速度で引っ張ることを必要とする。結果を、第12表に示す。
【0159】
第12表:
【表15】
【0160】
第12表から明らかなように、PMMA-I1、PMMA-I2およびPMMA-I3から得られたコーティングだけが、適用1日後にイソプロパノールで洗浄した後に1週間貯蔵した後に、20%を超えるCOF減少を示している。