(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-02
(54)【発明の名称】イソシアネート官能性プレポリマー、それを含む組成物、及びそれを用いて形成されたコーティング
(51)【国際特許分類】
C08G 18/12 20060101AFI20230925BHJP
C08G 18/61 20060101ALI20230925BHJP
C09D 175/04 20060101ALI20230925BHJP
C09D 183/04 20060101ALI20230925BHJP
C09D 175/08 20060101ALI20230925BHJP
C09D 7/40 20180101ALI20230925BHJP
【FI】
C08G18/12
C08G18/61
C09D175/04
C09D183/04
C09D175/08
C09D7/40
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023515181
(86)(22)【出願日】2021-09-10
(85)【翻訳文提出日】2023-03-29
(86)【国際出願番号】 US2021049848
(87)【国際公開番号】W WO2022056250
(87)【国際公開日】2022-03-17
(32)【優先日】2020-09-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】590001418
【氏名又は名称】ダウ シリコーンズ コーポレーション
(71)【出願人】
【識別番号】502141050
【氏名又は名称】ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100092783
【氏名又は名称】小林 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100095360
【氏名又は名称】片山 英二
(74)【代理人】
【識別番号】100120134
【氏名又は名称】大森 規雄
(72)【発明者】
【氏名】グジェシャク、アダム エル.
(72)【発明者】
【氏名】アレン、マーク ピー.
(72)【発明者】
【氏名】レーダー、エイミー エル.
(72)【発明者】
【氏名】ショール、デイビッド エイ.
(72)【発明者】
【氏名】シュタルケ、トッド エム.
【テーマコード(参考)】
4J034
4J038
【Fターム(参考)】
4J034DA01
4J034DB04
4J034DB05
4J034DB07
4J034DG03
4J034DG04
4J034DM01
4J034HA01
4J034HA06
4J034HA07
4J034HC03
4J034HC12
4J034HC22
4J034HC46
4J034HC61
4J034HC63
4J034HC64
4J034HC67
4J034HC71
4J034HC73
4J034JA42
4J034QB14
4J034RA07
4J038DG111
4J038DG131
4J038DG181
4J038DG261
4J038DG281
4J038DL051
4J038HA026
4J038HA066
4J038HA216
4J038HA286
4J038HA376
4J038HA446
4J038HA456
4J038KA04
4J038KA08
4J038PB07
4J038PC02
4J038PC03
4J038PC08
4J038PC10
(57)【要約】
イソシアネート官能性プレポリマーは、(A)ポリオールと、(B)1分子当たり少なくとも2つのカルビノール官能基を有するオルガノポリシロキサンと、(C)ポリイソシアネートと、の反応生成物を含む。成分(A)~(C)は、成分(A)及び(B)のイソシアネート反応性基の総量に対して化学量論的に過剰な成分(C)中のイソシアネート官能基を提供するために利用される。イソシアネート官能性プレポリマーを含むイソシアネート成分も開示される。イソシアネート成分は、(E)充填剤も含む。加えて、イソシアネート成分及びイソシアネート反応性成分を含む組成物が開示される。更に、組成物を用いてコーティングを調製する方法が開示され、この方法は、組成物を基材上に塗布することと、この基材上に組成物からコーティングを形成することと、を含む。基材及び基材上に配置されたコーティングを備えるコーティングされた基材であって、コーティングが組成物から形成される、コーティングされた基材が更に開示される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
イソシアネート官能性プレポリマーであって、
(A)ポリオールと、
(B)1分子当たり少なくとも2つのカルビノール官能基を有するオルガノポリシロキサンと、
(C)ポリイソシアネートと、の反応生成物を含み、
成分(A)~(C)が、成分(A)及び(B)のイソシアネート反応性基の総量に対して化学量論的に過剰な成分(C)中のイソシアネート官能基を提供するために利用される、イソシアネート官能性プレポリマー。
【請求項2】
(i)前記カルビノール官能基が、互いに同じであるか、(ii)前記カルビノール官能基が、一般式-D-O
a-(C
bH
2bO)
c-H(式中、Dは、共有結合又は2~18個の炭素原子を有する二価炭化水素連結基であり、下付き文字aは、0又は1であり、下付き文字bは、下付き文字cによって示される各部分において独立して2~4から選択され、下付き文字cは、0~500であるが、但し、下付き文字a及びcが同時に0ではないことを条件とする)を有するか、又は(iii)(i)及び(ii)の両方である、請求項1に記載のイソシアネート官能性プレポリマー。
【請求項3】
(i)前記カルビノール官能基のうちの少なくとも1つが、一般式-D-OH(式中、Dは、共有結合又は2~18個の炭素原子を有する二価炭化水素連結基である)を有するか、(ii)前記カルビノール官能基が、末端であるか、又は(iii)(i)及び(ii)の両方である、請求項1又は2に記載のイソシアネート官能性プレポリマー。
【請求項4】
(i)前記カルビノール官能基のうちの少なくとも1つが、一般式:
-D-O
a-[C
2H
4O]
x[C
3H
6O]
y[C
4H
8O]
z-H
(式中、Dは、共有結合又は2~18個の炭素原子を有する二価炭化水素連結基であり、下付き文字aは、0又は1であり、0≦x≦500、0≦y≦500、及び0≦z≦500であるが、但し、1≦x+y+z≦500であることを条件とする)を有するか、(ii)前記カルビノール官能基が、ペンダントであるか、又は(iii)(i)及び(ii)の両方である、請求項1又は2に記載のイソシアネート官能性プレポリマー。
【請求項5】
(i)2.5~12.5重量%のNCO含有量、(ii)成分(B)から形成される少なくとも1つのシロキサン部分を含む主鎖であって、前記シロキサン部分が、前記主鎖の総重量に基づいて0.1~10重量%の量で前記主鎖中に存在する、主鎖、又は(iii)(i)及び(ii)の両方を有する、請求項1又は2に記載のイソシアネート官能性プレポリマー。
【請求項6】
(i)成分(B)が、25℃で1~1,000mPa・sの粘度を有するか、(ii)成分(B)が、実質的に直鎖状であるか、(iii)成分(B)が、一般式:
【化1】
(式中、各Rは、独立して選択されたヒドロカルビル基であるか、若しくはカルビノール官能基を含むが、但し、Rのうちの少なくとも2つが、独立して、カルビノール官能基を含み、下付き文字nが、0~100であることを条件とする)を有するか、(iv)成分(C)が、ポリマーMDI(pMDI)を含むか、(v)前記イソシアネート官能性プレポリマーが、(D)触媒及び(E)充填剤の存在下で形成されるか、又は(vi)(i)~(v)の任意の組み合わせである、請求項1又は2に記載のイソシアネート官能性プレポリマー。
【請求項7】
イソシアネート成分であって、
請求項1又は2に記載のイソシアネート官能性プレポリマーと、
(E)充填剤と、を含む、イソシアネート成分。
【請求項8】
組成物であって、
請求項7に記載のイソシアネート成分と、
イソシアネート反応性成分と、を含む、組成物。
【請求項9】
(i)前記組成物が、2成分(2k)系であるか、(ii)前記組成物が、100重量%の固体を含むか、又は(iii)(i)及び(ii)の両方である、請求項8に記載の組成物。
【請求項10】
前記イソシアネート反応性成分が、(A)ポリオールを含み、前記(A)ポリオールが、(i)2~8の数平均官能価を有するか、(ii)0超~2,000の平均OH当量を有するか、(iii)ポリエーテルポリオールであるか、又は(iv)(i)~(iii)の任意の組み合わせである、請求項8に記載の組成物。
【請求項11】
(i)前記イソシアネート反応性成分が、(F)鎖延長剤を含むか、(ii)前記イソシアネート反応性成分が、(E)充填剤を含むか、又は(iii)(i)及び(ii)の両方である、請求項8に記載の組成物。
【請求項12】
コーティングを調製する方法であって、前記方法が、
請求項8に記載の組成物を基材上に塗布することと、
前記基材上に前記組成物から前記コーティングを形成することと、を含む、方法。
【請求項13】
コーティングを調製する方法であって、前記方法が、
ポリウレタン組成物を基材上に塗布することと、
前記基材上に前記ポリウレタン組成物から前記コーティングを形成することと、を含み、
前記ポリウレタン組成物が、
イソシアネート成分であって、
ポリオールとイソシアネートとの反応生成物を含むイソシアネート官能性ポリマーと、
ポリオールを含むイソシアネート反応性成分と、を含む、イソシアネート成分を含む、方法。
【請求項14】
コーティングされた基材であって、
基材と、
前記基板上に配置されたコーティングと、を備え、
前記コーティングが、請求項8に記載の組成物から形成される、コーティングされた基材。
【請求項15】
(i)前記基材が、布地を備えるか、(ii)前記基材が、織布又は不織布であるか、(iii)前記基材が、エアバッグを備えるか、又は(iv)(i)~(iii)の任意の組み合わせである、請求項14に記載のコーティングされた基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本出願は、2020年9月11日に出願された米国仮特許出願第63/077,185号の優先権及び全ての利点を主張するものであり、その内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
(発明の分野)
本開示は、概してプレポリマーに関し、より具体的には、イソシアネート官能性プレポリマー、それを含む組成物、及びそれを用いて形成されたコーティングに関する。
【背景技術】
【0003】
コーティングは、当該技術分野で既知であり、無数の産業で利用されている。例えば、コーティングは、自動車産業において、例えばエアバッグに関連して利用される。そのようなコーティングは、エアバッグを展開するときの摩擦を低減するため、及び展開したときにエアバッグに放出されたガスを保持するための両方に利用することができる。エアバッグ用の従来のコーティングは、典型的にはポリウレタン又はシリコーンをベースとする。シリコーンは、優れた性能を提供するが、特に高価であり、かなりのコーティングレベルを必要とし、これは車両軽量化の努力に影響を及ぼす。ポリウレタンは、一般に分散液の形態で利用されるが、これは揮発分除去(devolatization)に関連する追加の加工を必要とする。分散液を用いるそのような加工ステップを回避するために含水量を減少させると、レオロジーのためにポンプ圧を増加させる必要性などの他の有害な影響をもたらす。
【発明の概要】
【0004】
イソシアネート官能性プレポリマーが開示され、これは、(A)ポリオールと、(B)1分子当たり少なくとも2つのカルビノール官能基を有するオルガノポリシロキサンと、(C)ポリイソシアネートと、の反応生成物を含む。成分(A)~(C)は、成分(A)及び(B)のイソシアネート反応性基の総量に対して化学量論的に過剰な成分(C)中のイソシアネート官能基を提供するために利用される。
【0005】
イソシアネート官能性プレポリマーを含むイソシアネート成分も開示される。イソシアネート成分は、(E)充填剤も含む。
【0006】
加えて、イソシアネート成分及びイソシアネート反応性成分を含む組成物が開示される。更に、組成物を用いてコーティングを調製する方法が開示され、この方法は、組成物を基材上に塗布することと、この基材上に組成物からコーティングを形成することと、を含む。基材及び基材上に配置されたコーティングを備えるコーティングされた基材であって、コーティングが組成物から形成される、コーティングされた基材が更に開示される。
【発明を実施するための形態】
【0007】
イソシアネート官能性プレポリマーが開示される。イソシアネート官能性プレポリマーは、典型的には発泡体ではなくエラストマーの形態であるポリウレタンを形成するために組成物中で利用することができる。ポリウレタンは、以下に記載するように、自動車用途、特にコーティング(例えば、エアバッグ用)として使用するための優れた特性を有する。しかしながら、ポリウレタン及び/又はコーティングの最終使用用途は、そのように限定されない。
【0008】
イソシアネート官能性プレポリマーは、(A)ポリオールと、(B)1分子当たり少なくとも2つのカルビノール官能基を有するオルガノポリシロキサンと、(C)ポリイソシアネートと、の反応生成物を含む。成分(A)~(C)は、成分(A)及び(B)のイソシアネート反応性基の総量に対して化学量論的に過剰な成分(C)中のイソシアネート官能基を提供するために利用される。典型的には、イソシアネート官能性プレポリマー自体をポリイソシアネートと称することができ、すなわち、イソシアネート官能性プレポリマーは、典型的には2つ以上のイソシアネート官能基を含む。これら又は他の実施形態では、イソシアネート官能性プレポリマーは、イソシアネート反応性基、例えば、イソシアネート官能性プレポリマーを調製する際に消費される成分(A)及び(B)中に存在するものを含まない。
【0009】
特定の実施形態では、(A)ポリオールは、ポリエーテルポリオールを含むか、代替的にそれからなる。イソシアネート官能性プレポリマーを調製するのに好適なポリエーテルポリオールとしては、多官能性開始剤の存在下で、環状オキシド、例えば、エチレンオキシド(「ethylene oxide、EO」)、プロピレンオキシド(「propylene oxide、PO」)、ブチレンオキシド(「butylene oxide、BO」)、テトラヒドロフラン、又はエピクロロヒドリンの重合によって得られる生成物が挙げられるが、これらに限定されない。好適な開始剤は、2つ以上、すなわち、複数の活性水素原子を含有する。この重合のための触媒作用は、アニオン性又はカチオン性のいずれかであり得、好適な触媒としては、KOH、CsOH、三フッ化ホウ素、又はヘキサシアノコバルト酸亜鉛若しくは四級ホスファゼニウム化合物などの二重金属シアン化物錯体(double metal cyanide complex、DMC)触媒が挙げられる。開始剤は、例えば、ネオペンチルグリコール;1,2-プロピレングリコール;水;トリメチロールプロパン;ペンタエリスリトール;ソルビトール;スクロース;グリセロール;エタノールアミン、ジエタノールアミン、及びトリエタノールアミンなどアミノアルコール;1,6-ヘキサンジオール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-メチルプロパン-1,3-ジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、及び/又は2,5-ヘキサンジオールなどのアルカンジオール;エチレングリコール;ジエチレングリコール;トリエチレングリコール;ビス-3-アミノプロピルメチルアミン;エチレンジアミン;ジエチレントリアミン;9(1)-ヒドロキシメチルオクタデカノール;1,4-ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン;水素化ビスフェノール;9,9(10,10)-ビスヒドロキシメチルオクタデカノール;1,2,6-ヘキサントリオール;並びにそれらの組み合わせから選択され得る。他の開始剤としては、アミン基を含有する他の直鎖及び環状化合物が挙げられる。例示的なポリアミン開始剤としては、エチレンジアミン、ネオペンチルジアミン、1,6-ジアミノヘキサン;ビスアミノメチルトリシクロデカン;ビスアミノシクロヘキサン;ジエチレントリアミン;ビス-3-アミノプロピルメチルアミン;トリエチレンテトラミン;トルエンジアミンの種々の異性体;ジフェニルメタンジアミン;N-メチル-1,2-エタンジアミン、N-メチル-1,3-プロパンジアミン;N,N-ジメチル-1,3-ジアミノプロパン;N,N-ジメチルエタノールアミン;3,3’-ジアミノ-N-メチルジプロピルアミン;N,N-ジメチルジプロピレントリアミン;アミノプロピル-イミダゾール;及びこれらの組み合わせが挙げられる。当該技術分野で理解されているように、開始剤化合物又はその組み合わせは、概して、得られるポリエーテルポリオールの所望される官能性に基づいて選択される。
【0010】
他の好適なポリエーテルポリオールとしては、ポリオキシプロピレンジオール及びトリオールなどのポリエーテルジオール及びトリオール、並びに二官能性又は三官能性開始剤へのエチレン及びプロピレンオキシドの同時又は連続付加によって得られるポリ(オキシエチレン-オキシプロピレン)ジオール及びトリオールが挙げられる。トリオールよりも高い官能性を有するポリエーテルポリオールも、ポリエーテルジオール及び/又はトリオールの代わりに、又はそれに加えて用いることができる。コポリマーの重量に基づいて、5~90重量%のオキシエチレン含有量を有するコポリマーが利用され得る。(A)ポリオールがコポリマーである場合、コポリマーは、ブロックコポリマー、ランダム/ブロックコポリマー、又はランダムコポリマーであり得る。(A)ポリオールはまた、ターポリマーであり得る。なお他の好適なポリエーテルポリオールとしては、テトラヒドロフランの重合によって得られるポリテトラメチレングリコールが挙げられる。
【0011】
他の実施形態では、(A)ポリオールは、ポリエステルポリオールを含むか、代替的にそれからなる。イソシアネート官能性プレポリマーを調製するのに好適なポリエステルポリオールとしては、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、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、スクロース、ポリエーテルポリオールなどの多価アルコール(それらの混合物を含む)のヒドロキシル官能性反応生成物、及びポリカルボン酸、特にジカルボン酸、又はそれらのエステル形成誘導体、例えばコハク酸、グルタル酸、及びアジピン酸、又はそれらのジメチルエステル、セバシン酸、無水フタル酸、無水テトラクロロフタル酸、テレフタル酸ジメチル、又はそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。ラクトン、例えば、カプロラクトンをポリオールと組み合わせた重合、又はヒドロキシカルボン酸、例えば、ヒドロキシカプロン酸の重合によって得られるポリエステルポリオールを使用することもできる。特定の実施形態では、(A)ポリオールは、ポリエステルとポリエーテルポリオールとの混合物を含む。
【0012】
好適なポリエステルアミドポリオールは、ポリエステル化混合物にエタノールアミンなどのアミノアルコールを含めることによって得ることができる。好適なポリチオエーテルポリオールとしては、チオジグリコールを単独で縮合させるか、又は他のグリコール、アルキレンオキシド、ジカルボン酸、ホルムアルデヒド、アミノアルコール、又はアミノカルボン酸と縮合させることによってのいずれかで得られる生成物が挙げられる。好適なポリカーボネートポリオールとしては、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、又はテトラエチレングリコールなどのジオールを、ジアリールカーボネート、例えば、ジフェニルカーボネート、又はホスゲンと反応させることによって得られる生成物が挙げられる。好適なポリアセタールポリオールとしては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、又はヘキサンジオールなどのグリコールをホルムアルデヒドと反応させることによって調製されたものが挙げられる。他の好適なポリアセタールポリオールもまた、環状アセタールを重合することによって調製され得る。好適なポリオレフィンポリオールとしては、ヒドロキシ末端ブタジエンホモ及びコポリマーが挙げられ、好適なポリシロキサンポリオールとしては、ポリジメチルシロキサンジオール及びトリオールが挙げられる。
【0013】
特定の実施形態では、(A)ポリオールは、ポリマーポリオールである。特定の実施形態では、ポリマーポリオールは、グラフトポリオールである。グラフトポリオールはまた、グラフト分散ポリオール又はグラフトポリマーポリオールとも称され得る。グラフトポリオールとしては、多くの場合、1つ以上のビニルモノマー、例えばスチレンモノマー及び/又はアクリロニトリルモノマーのその場での重合によって得られる生成物、すなわちポリマー粒子、並びにポリオール中のマクロマー、例えばポリエーテルポリオールが挙げられる。
【0014】
他の実施形態では、ポリマーポリオールは、ポリ尿素(polyharnstoff)(PHD)ポリオール、ポリイソシアネート重付加(PIPA)ポリオール、及びそれらの組み合わせから選択される。PHDポリオールは、典型的には、ポリオール中でのジイソシアネートとジアミンとのその場での反応によって形成され、ポリ尿素粒子の安定した分散を与える。PIPAポリオールは、分散液が、典型的には、ジアミンの代わりにアルカノールアミンをジイソシアネートとその場で反応させて、ポリオール中のポリウレタン分散液を与えることによって形成される点を除いて、PHDポリオールと同様である。更に他の実施形態では、ポリマーポリオールは、スチレン-アクリロニトリル(SAN)に基づくコポリマーポリオールを含む。
【0015】
イソシアネート官能性プレポリマーを形成するために利用される(A)ポリオールは、官能性、分子量、粘度、又は構造に基づいて互いに異なる2つ以上のポリオールの任意の組み合わせを含み得ることを理解されたい。
【0016】
様々な実施形態では、(A)ポリオールは、10超~120mgKOH/g、代替的に20~90mgKOH/g、代替的に30~80mgKOH/g、代替的に40~70mgKOH/g、代替的に50~60mgKOH/gのヒドロキシル(OH)価を有する。ヒドロキシル価は、ASTM D4274に従うなど、様々な技術を介して測定することができる。これら又は他の実施形態では、(A)ポリオールは、1,000~4,000ダルトン、代替的に1,250~3,000ダルトン、代替的に1,500~2,500ダルトン、代替的に1,750~2,250ダルトン、代替的に1,900~2,100ダルトンの数平均分子量を有する。当該技術分野において容易に理解されるように、数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)を介して測定することができる。
【0017】
これら又は他の実施形態では、(A)ポリオールは、2~10、代替的に2~9、代替的に2~8、代替的に2~7、代替的に2~6、代替的に2~5、代替的に2~4、代替的に2~3、代替的に2の官能価を有する。
【0018】
(A)ポリオールが2つ以上の異なるポリオールのブレンドを含む場合、上記の特性は、全体的な(A)ポリオールに基づき得る、すなわち、(A)ポリオール中の個々のポリオールの特性を平均化すること、又はポリオールのブレンド中の具体的なポリオールに関連し得ることを理解されたい。典型的には、これらの特性は、全体的な(A)ポリオールに関する。具体的な実施形態では、(A)ポリオールは、1つ以上のポリエーテルポリオールを含むか、代替的にそれから本質的になるか、代替的にそれからなる。換言すると、これらの実施形態では、(A)ポリオールは、典型的には、ポリエーテルポリオールではないポリオールを全く含まない。これら又は他の実施形態では、(A)ポリオールは、ホモポリマージオールを含むか、代替的にホモポリマージオールである。
【0019】
イソシアネート官能性プレポリマーはまた、(B)1分子当たり平均して少なくとも2つのカルビノール官能基を有するオルガノポリシロキサンの反応生成物である。カルビノール官能基は、互いに同じであり得るか、又は異なり得る。オルガノポリシロキサン上のカルビノール官能基は、シラノール基とは区別され、カルビノール官能基は、炭素結合ヒドロキシル基を含み、シラノール官能基は、ケイ素結合ヒドロキシル基を含む。別の言い方をすると、カルビノール官能基は、式-COHのものであるが、シラノール官能基は、式-SiOHのものである。これらの官能基は、異なって機能し、例えば、シラノール官能基は、容易に凝縮して、シロキサン(-Si-O-Si-)結合を提供し得るが、一般に、カルビノール官能基では(少なくともシラノール官能基の加水分解と同じ触媒作用下では)発生しない。
【0020】
特定の実施形態では、カルビノール官能基は、独立して、一般式-D-Oa-(CbH2bO)c-Hを有し、式中、Dは、共有結合又は2~18個の炭素原子を有する二価炭化水素連結基であり、下付き文字aは、0又は1であり、下付き文字bは、下付き文字cによって示される各部分において独立して2~4から選択され、下付き文字cは、0~500であるが、但し、下付き文字a及びcが同時に0ではないことを条件とする。
【0021】
一実施形態では、下付き文字cは、少なくとも1であり、その結果、カルビノール官能基のうちの少なくとも1つは、一般式:
-D-Oa-[C2H4O]x[C3H6O]y[C4H8O]z-Hを有し、
式中、Dは、共有結合又は2~18個の炭素原子を有する二価炭化水素連結基であり、下付き文字aは、0又は1であり、0≦x≦500、0≦y≦500、及び0≦z≦500であるが、但し、1≦x+y+z≦500であることを条件とする。これらの実施形態では、カルビノール官能基は、代替的にポリエーテル基又は部分と称され得るが、ポリエーテル基又は部分は、-COR0ではなく、-COHで終端し、R0は、一価炭化水素基である。当該技術分野において理解されるように、下付き文字xによって示される部分は、エチレンオキシド(EO)単位であり、下付き文字yによって示される部分は、プロピレンオキシド(PO)単位であり、下付き文字zによって示される部分は、ブチレンオキシド(BO)単位である。EO、PO、及びBO単位は、存在する場合、ポリエーテル基又は部分中のブロック又はランダム化された形態であり得る。EO、PO、及びBO単位の相対量は、存在する場合、(B)オルガノポリシロキサン、組成物、及び結果として生じるポリウレタン物品の所望の特性に基づいて選択的に制御され得る。例えば、かかるアルキレンオキシド単位のモル比は、親水性及び他の特性に影響を及ぼし得る。
【0022】
別の実施形態では、下付き文字cは、0であり、下付き文字aは、1であり、その結果、カルビノール官能基のうちの少なくとも1つは、一般式:-D-OHを有し、式中、Dは、上記で記載されている。これらの実施形態では、この一般式を有するカルビノール官能基は、ポリエーテル基又は部分ではない。
【0023】
成分(B)のカルビノール官能基の独立した選択に関係なく、成分(B)は、典型的には、実質的に直鎖状である。実質的に直鎖状とは、成分(B)がM及びDシロキシ単位を含むか、それらから本質的になるか、又はそれらのみからなることを意味する。当該技術分野で容易に理解されるように、Mシロキシ単位は、式[R3SiO1/2]のものであり、Dシロキシ単位は、式[R2SiO2/2]のものである。従来、M及びDシロキシ命名法は、メチル置換のみに関連して利用されている。しかしながら、本開示の目的のために、上記のM及びDシロキシ単位において、Rは、独立して、置換若しくは非置換ヒドロカルビル基又はカルビノール官能基から選択されるが、但し、Rのうちの少なくとも2つが、独立して選択されたカルビノール官能基であることを条件とする。Mシロキシ単位が少なくとも1つのカルビノール官能基を含む場合、カルビノール官能基は、末端である。Dシロキシ単位が少なくとも1つのカルビノール官能基を含む場合、カルビノール官能基は、ペンダントである。実質的に直鎖状のオルガノポリシロキサンは、平均式:Ra’SiO(4-a’)/2を有し得、式中、各Rは、独立して選択され、上記で定義されており、Rのうちの少なくとも2つが、独立して選択されたカルビノール官能基であるという条件を含み、下付き文字a’は、1.9≦a’≦2.2であるように選択される。
【0024】
一般に、Rに好適なヒドロカルビル基は、独立して、直鎖状、分岐状、環状、又はそれらの組み合わせであり得る。環状ヒドロカルビル基は、アリール基、及び飽和又は非共役環状基を包含する。環状ヒドロカルビル基は、独立して、単環式又は多環式であってもよい。直鎖及び分枝鎖ヒドロカルビル基は独立して、飽和又は不飽和であってもよい。直鎖及び環状ヒドロカルビル基の組み合わせの一例は、アラルキル基である。ヒドロカルビル基の全般的な例としては、アルキル基、アリール基、アルケニル基、ハロカーボン基等、並びに誘導体、変形体、及びそれらの組み合わせが挙げられる。好適なアルキル基の例としては、メチル、エチル、プロピル(例えば、イソプロピル及び/又はn-プロピル)、ブチル(例えば、イソブチル、n-ブチル、tert-ブチル、及び/又はsec-ブチル)、ペンチル(例えば、イソペンチル、ネオペンチル、及び/又はtert-ペンチル)、ヘキシル、ヘキサデシル、オクタデシル、並びに6~18個の炭素原子を有する分岐飽和炭化水素基が挙げられる。好適な非共役環状基の例としては、シクロブチル基、シクロヘキシル基、及びシシロヘプチル基が挙げられる。好適なアリール基の例としては、フェニル、トリル、キシリル、ナフチル、ベンジル、及びジメチルフェニルが挙げられる。好適なアルケニル基の例としては、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、イソブテニル基、ペンテニル基、ヘプテニル基、ヘキセニル基、ヘキサデセニル基、オクタデセニル基、及びシクロヘキセニル基が挙げられる。好適な一価ハロゲン化炭化水素基(すなわち、ハロ炭素基又は置換炭化水素基)の例としては、ハロゲン化アルキル基、アリール基、及びそれらの組み合わせが挙げられる。ハロゲン化アルキル基の例としては、1つ以上の水素原子が、F又はClなどのハロゲン原子で置換された、上述のアルキル基が挙げられる。ハロゲン化アルキル基の具体例としては、フルオロメチル、2-フルオロプロピル、3,3,3-トリフルオロプロピル、4,4,4-トリフルオロブチル、4,4,4,3,3-ペンタフルオロブチル、5,5,5,4,4,3,3-ヘプタフルオロペンチル、6,6,6,5,5,4,4,3,3-ノナフルオロヘキシル、及び8,8,8,7,7-ペンタフルオロオクチル、2,2-ジフルオロシクロプロピル、2,3-ジフルオロシクロブチル、3,4-ジフルオロシクロヘキシル、及び3,4-ジフルオロ-5-メチルシクロヘプチル、クロロメチル、クロロプロピル、2-ジクロロシクロプロピル、及び2,3-ジクロロシクロペンチル基、並びにそれらの誘導体が挙げられる。ハロゲン化アリール基の例としては、1つ以上の水素原子が、F又はClなどのハロゲン原子で置換された、上述のアリール基が挙げられる。ハロゲン化アリール基の具体例としては、クロロベンジル基及びフルオロベンジル基が挙げられる。
【0025】
具体的な実施形態では、カルビノール官能基ではない各Rは、独立して、1~32個、代替的に1~28個、代替的に1~24個、代替的に1~20個、代替的に1~16個、代替的に1~12個、代替的に1~8個、代替的に1~4個、代替的に1個の炭素原子を有するアルキル基から選択される。
【0026】
(B)オルガノポリシロキサンは、T又はQシロキシ単位の存在に起因する少なくともいくつかの分岐を含み得る。当該技術分野において理解されるように、T単位は、式[RSiO3/2]のものであり、Qシロキシ単位は、式[SiO4/2]のものであり、式中、Rは、上記で定義されている。しかしながら、(B)オルガノポリシロキサンは、典型的には、そのようなT及びQシロキシ単位を含まない。「少なくともいくつか」とは、(B)オルガノポリシロキサンが、(B)オルガノポリシロキサン中に存在する全てのシロキシ単位に基づいて、最大5モル%、代替的に最大4モル%、代替的に最大3モル%、代替的に最大2モル%、代替的に最大1モル%、代替的に0モル%のT及びQシロキシ単位を含み得ることを意味する。そのような分岐が(B)オルガノポリシロキサン中に存在する場合、それは、典型的には、Qシロキシ単位ではなくTシロキシ単位に起因する。典型的には、所望の粘度に鑑み、(B)オルガノポリシロキサンは、ゴム又は樹脂ではなく、溶媒又は担体ビヒクルの不在下を含む、室温における流動性液体である。ゴム又は樹脂は、溶媒又は担体流体中に溶解又は分散する場合、室温で液体であり得るが、溶媒が、典型的には、硬化プロセス中に揮発するか、又はその他の方法で除去されるため、そのような溶媒は、特定の最終使用用途では望ましくない場合がある。
【0027】
成分(B)が直鎖状である実施形態では、成分(B)は、一般式:
【0028】
【化1】
を有し得、式中、各Rは、独立して選択され、上記で定義されており、Rのうちの少なくとも2つが、独立して、カルビノール官能基を含み、下付き文字nが、0~100であるという条件を含む。下付き文字nは、代替的に成分(B)の重合度(DP)と称され得る。典型的には、DPは、粘度に正比例し、他の全て(例えば、置換基及び分岐)は、等しくなり、すなわち、DPが増加すると粘度が増加する。下付き文字nは、代替的に0超~95、代替的に0超~90、代替的に0超~85、代替的に0超~80、代替的に0超~75、代替的に0超~70、代替的に0超~65である。代替的に、下付き文字nは、5~70、代替的に10~65である。具体的な一実施形態では、下付き文字nは、5~30、代替的に10~20である。代替の具体的な実施形態では、下付き文字nは、28~32、代替的に29~31、代替的に30である。代替の具体的な実施形態では、下付き文字nは、48~52、代替的に49~51、代替的に50である。代替の具体的な実施形態では、下付き文字nは、58~62、代替的に59~61、代替的に60である。
【0029】
具体的な実施形態では、各カルビノール官能基は、式-D-OHを有し、(B)オルガノポリシロキサンは、以下の一般式を有し、
【0030】
【化2】
式中、D及び下付き文字nは、上記で定義されており、各R
1は、Rについて上記に記載されるように、独立して選択された置換又は非置換ヒドロカルビル基である。これらの実施形態では、カルビノール官能基は、成分(B)中の末端である。これらのカルビノール官能基は、Dに基づいて互いに同じであり得るか、又は異なり得る。この式は、代替的に[(OHD-)R
1
2SiO
1/2]
2[Si
1
2O
2/2]
nとして記載され得る。
【0031】
他の実施形態では、各カルビノール官能基は、一般式-D-Oa-(CbH2bO)c-Hを有し、式中、D及び下付き文字a~cは、上記で定義されており、カルビノール官能基は、ペンダントであり、その結果、(B)オルガノポリシロキサンは、以下の一般式を有し、
【0032】
【化3】
式中、各R
1は、独立して選択され、上記で定義されており、各下付き文字Zは、-D-O
a-(C
bH
2bO)
c-Hであり、式中、D及び下付き文字a~cは、上記で定義されており、各下付き文字R
2は、R
1及びZから独立して選択され、下付き文字p及びqは、各々1~99であるが、但し、p+q≦100であることを条件とする。上記の一般式において、下付き文字q及びpで示されるシロキシ単位は、ランダム化され得るか、又はブロック形態であり得る。上記の一般式は、その特定の順序を必要とすることなく、下付き文字qで示されるR
1
2SiO
2/2単位、及び下付き文字pで示されるR
2ZSiO
2/2単位の数に基づいて、本実施形態における成分(B)の平均単位式を表すことを意図している。したがって、この一般式は、代替的に[(R
1)
3SiO
1/2]
2[(R
1)
2SiO
2/2]
q[(R
1)ZSiO
2/2]
pとして記載され得、式中、下付き文字q及びpは、上記で定義されている。これらの実施形態では、カルビノール官能基は、ポリエーテル基であり、ポリエーテル基は、成分(B)中でペンダントである。各R
1がメチルである場合、成分(B)のこの実施形態は、トリメチルシロキシ末端ブロックであり、ジメチルシロキシ単位(下付き文字qで示される)を含む。
【0033】
成分(B)の具体的な構造が上記に例示されているが、成分(B)としては、カルビノール官能基としての末端ポリエーテル基、若しくはポリエーテル基ではないペンダントカルビノール官能基、又は独立して選択されたカルビノール官能基の任意の組み合わせを挙げることができる。
【0034】
Dは、典型的には、(B)オルガノポリシロキサンを調製する官能基である。例えば、(B)オルガノポリシロキサンは、オルガノハイドロジェンポリシロキサンと不飽和カルビノール化合物との間のヒドロシリル化反応によって形成され得る。そのような実施形態では、オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、カルビノール官能基が所望される場所(例えば、末端及び/又はペンダント)にケイ素結合水素原子を含む。不飽和カルビノール化合物は、式Y-Oa-(CbH2bO)c-Hを有し得、式中、Yは、エチレン性不飽和基であり、下付き文字a、b、及びcは、上記で定義されるとおりである。
【0035】
上記のヒドロシリル化反応において、Yで表されるエチレン性不飽和基は、2~18個、代替的に2~16個、代替的に2~14個、代替的に2~12個、代替的に2~8個、代替的に2~4個、代替的に2個の炭素原子を有するアルケニル及び/又はアルキニル基であり得る。「アルケニル」は、1つ以上の炭素-炭素二重結合を有する非環状、分岐状又は非分岐状の一価炭化水素基を意味する。その具体例としては、ビニル基、アリル基、及びヘキセニル基が挙げられる。「アルキニル」は、1つ以上の炭素-炭素三重結合を有する非環状、分枝鎖又は非分枝鎖の一価炭化水素基を意味する。その具体例としては、エチニル、プロピニル、及びブチニル基が挙げられる。エチレン性不飽和基の様々な例としては、CH2=CH-、CH2=CHCH2-、CH2=CH(CH2)4-、CH2=CH(CH2)6-、CH2=C(CH3)CH2-、H2C=C(CH3)-、H2C=C(CH3)-、H2C=C(CH3)CH2-、H2C=CHCH2CH2-、H2C=CHCH2CH2CH2-、HC≡C-、HC≡CCH2-、HC≡CCH(CH3)-、HC≡CC(CH3)2-、及びHC≡CC(CH3)2CH2-が挙げられる。典型的には、エチレン性不飽和は、Yの末端にある。当該技術分野で理解されるように、エチレン性不飽和は、脂肪族不飽和と称され得る。したがって、例えば、Dが-CH2CH2-である場合、不飽和カルビノール化合物は、式CH2=CH-Oa-(CbH2bO)c-Hを有することができ、式中、下付き文字a、b、及びcは、上で定義されている。D中の炭素原子の数は、エチレン性不飽和基中の炭素原子の数の関数であり、これは成分(B)を調製するためのヒドロシリル化反応の後であっても一定のままである。
【0036】
特定の実施形態では、成分(B)を形成するために利用されるヒドロシリル化反応触媒は、第VIII族~第XI族遷移金属を含む。第VIII族~第XI族遷移金属への言及は、最新のIUPAC命名法に基づく。第VIII族遷移金属は、鉄(Fe)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、及びハシウム(Hs)であり、第IX族遷移金属は、コバルト(Co)、ロジウム(Rh)、及びイリジウム(Ir)であり、第X族遷移金属は、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、及び白金(Pt)であり、第XI族遷移金属は、銅(Cu)、銀(Ag)、及び金(Au)である。それらの組み合わせ、それらの錯体(例えば、有機金属錯体)、及び他の形態のそのような金属は、ヒドロシリル化反応触媒として使用され得る。
【0037】
ヒドロシリル化反応触媒に好適な触媒の追加の例としては、レニウム(Re)、モリブデン(Mo)、第IV族遷移金属(すなわち、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、及び/又はハフニウム(Hf))、ランタニド、アクチニド、並びに第I族及び第II族の金属錯体(例えば、カルシウム(Ca)、カリウム(K)、ストロンチウム(Sr)などを含むもの)が挙げられる。それらの組み合わせ、それらの錯体(例えば、有機金属錯体)、及び他の形態のそのような金属は、ヒドロシリル化反応触媒として使用され得る。
【0038】
ヒドロシリル化反応触媒は、任意の好適な形態であり得る。例えば、ヒドロシリル化反応触媒は固体であり得、その例としては、白金系触媒、パラジウム系触媒、及び同様の貴金属系触媒、並びにニッケル系触媒が挙げられる。その具体例としては、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、コバルト、及び同様の元素、並びにまた白金-パラジウム、ニッケル-銅-クロム、ニッケル-銅-亜鉛、ニッケル-タングステン、ニッケル-モリブデン、及び複数の金属の組み合わせを含む同様の触媒が挙げられる。固体触媒の更なる例としては、Cu-Cr、Cu-Zn、Cu-Si、Cu-Fe-AI、Cu-Zn-Ti、及び同様の銅含有触媒などが挙げられる。
【0039】
ヒドロシリル化反応触媒は、固体担体の中又は上にあってもよい。担体の例としては、活性炭、シリカ、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライト、及びその他の無機粉末/粒子(例えば硫酸ナトリウム)などが挙げられる。ヒドロシリル化反応触媒はまた、ビヒクル、例えば、ヒドロシリル化反応触媒を可溶化する溶媒、代替的に、ヒドロシリル化反応触媒を単に運ぶが可溶化しないビヒクルに配置され得る。このようなビヒクルは、技術分野において既知である。
【0040】
具体的な実施形態では、ヒドロシリル化反応触媒は、白金を含む。これらの実施形態では、ヒドロシリル化反応触媒は、例えば、白金黒、塩化白金酸、塩化白金酸六水和物、塩化白金酸と一価アルコールとの反応生成物、白金ビス(エチルアセトアセテート)、白金ビス(アセチルアセトネート)、塩化白金、及びそのような化合物とオレフィン又はオルガノポリシロキサンとの錯体、並びにマトリックス又はコアシェル型化合物にマイクロカプセル化された白金化合物などの化合物によって例示される。マイクロカプセル化されたヒドロシリル化触媒、及びその調製方法はまた、当該技術分野において既知である。
【0041】
ヒドロシリル化反応触媒としての使用に好適なオルガノポリシロキサンとの白金錯体としては、1,3-ジエテニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン白金錯体が挙げられる。これらの錯体は、樹脂マトリックス中にマイクロカプセル化されていてもよい。代替的に、ヒドロシリル化反応触媒は、1,3-ジエテニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン白金錯体を含み得る。ヒドロシリル化反応触媒は、クロロ白金酸を、ジビニルテトラメチルジシロキサンなど脂肪族不飽和有機ケイ素化合物、又はアルケン-白金-シリル錯体と反応させることを含む方法によって調製され得る。アルケン-白金-シリル錯体は、例えば、0.015モルの(COD)PtCl2を、0.045モルのCOD及び0.0612モルのHMeSiCl2と混合することによって調製され得るものであり、ここで、CODは、シクロオクタジエンである。
【0042】
ヒドロシリル化反応触媒は、触媒量、すなわち、所望の条件でのその硬化を促進するのに十分な量又は分量で組成物中において利用される。ヒドロシリル化反応触媒は、単一ヒドロシリル化反応触媒、又は2つ以上の異なるヒドロシリル化反応触媒を含む混合物であり得る。
【0043】
代替的に、Dは、成分(B)がヒドロシリル化以外の反応、例えば、縮合反応又は開環反応を介して形成される場合、共有結合であり得る。
【0044】
特定の実施形態では、成分(B)は、1~1,000mPa・s、代替的に1~900mPa・s、代替的に10~700mPa・s、代替的に10~600mPa・sの25℃における毛細管粘度(ガラス製毛細管を介した動粘度)を有する。毛細管粘度は、1970年7月20日のDow Corning Corporate試験方法CTM 0004に従って測定され得る。CTM0004は、当該技術分野において既知であり、ASTM D445、IP 71に基づく。典型的には、成分(B)がカルビノール官能基としてペンダントポリエーテル基を有する場合、成分(B)は、成分(B)が(上記の例示的な構造に記載されるような)ポリエーテル基ではない末端カルビノール官能基を含む場合よりも高い粘度を有する。例えば、成分(B)がペンダントポリエーテル基を含む場合、25℃における毛細管粘度は、典型的には、200~900mPa・s、代替的に300~800mPa・s、代替的に400~700mPa・s、代替的に500~600mPa・sである。対照的に、成分(B)が、ポリエーテル基ではない末端カルビノール官能基のみを含む場合、成分(B)は、0超~250mPa・s、代替的に0超~100mPa・s、代替的に0超~75mPa・s、代替的に10~75mPa・s、代替的に25~75mPa・sの25℃における毛細管粘度を有し得る。
【0045】
これら又は他の実施形態では、成分(B)は、100~2,000、代替的に200~1,750、代替的に300~1,500、代替的に400~1,200g/モルのOH当量を有し得る。OH当量を決定する方法は、官能価及び分子量に基づいて当該技術分野において既知である。
【0046】
イソシアネート官能性プレポリマーはまた、(C)ポリイソシアネートの反応生成物である。当該技術分野で容易に理解されるように、(C)ポリイソシアネートは、イソシアネート官能性プレポリマーを形成するときに(A)ポリオールのOH基及び(B)オルガノポリシロキサンのカルビノール官能基と反応する2つ以上のイソシアネート官能基を有する。
【0047】
好適な(C)ポリイソシアネートは、2つ以上のイソシアネート官能基を有し、従来の脂肪族、脂環式、芳香脂肪族、及び芳香族イソシアネートを含む。(C)ポリイソシアネートは、ジフェニルメタンジイソシアネート(diphenylmethane diisocyanates、「MDI」)、ポリマージフェニルメタンジイソシアネート(polymeric diphenylmethane diisocyanate、「pMDI」)、トルエンジイソシアネート(toluene diisocyanate、「TDI」)、ヘキサメチレンジイソシアネート(hexamethylene diisocyanate、「HDI」)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(dicyclohexylmethane diisocyanate、「HMDI」)、イソホロンジイソシアネート(isophorone diisocyanate、「IPDI」)、シクロヘキシルジイソシアネート(cyclohexyl diisocyanate、「CHDI」)、ナフタレンジイソシアネート(naphthalene diisocyanate、「NDI」)、フェニルジイソシアネート(phenyl diisocyanate、「PDI」)、及びそれらの組み合わせの群から選択され得る。特定の実施形態では、(C)ポリイソシアネートは、pMDIを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれである。一実施形態では、(C)ポリイソシアネートは、式OCN-R-NCOのものであり、式中、Rは、炭化水素部分(例えば、直鎖状、環状、及び/又は芳香族部分)である。この実施形態では、(C)ポリイソシアネートは、任意の数の炭素原子、典型的には4~20個の炭素原子を含み得る。
【0048】
好適な(C)ポリイソシアネートの具体例としては、アルキレン部分中に4~12個の炭素を有するアルキレンジイソシアネート、例えば、1,12-ドデカンジイソシアネート、2-エチル-1,4-テトラメチレンジイソシアネート、2-メチル-1,5-ペンタメチレンジイソシアネート、1,4-テトラメチレンジイソシアネート、及び1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート;脂環式ジイソシアネート、例えば、1,3-及び1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、並びにこれらの異性体の任意の混合物、1-イソシアナト-3,3,5-トリメチル-5-イソシアナトメチルシクロヘキサン、2,4-及び2,6-ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、並びに対応する異性体混合物、4,4’-2,2’-及び2,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、並びに対応する異性体混合物、並びに芳香族ジイソシアネート及びポリイソシアネート、例えば、2,4-及び2,6-トルエンジイソシアネート、及び対応する異性体混合物、4,4’-、2,4’-、及び2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、及び対応する異性体混合物、4,4’-、2,4’-及び2,2-ジフェニルメタンジイソシアネート及びポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネートの混合物、並びにMDI及びトルエンジイソシアネート(TDI)の混合物が挙げられる。
【0049】
(C)ポリイソシアネートは、修飾多価イソシアネート、すなわち、有機ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネートの部分的な化学反応によって得られる生成物を含み得る。好適な修飾多価イソシアネートの例としては、エステル基、尿素基、ビウレット基、アロファネート基、カルボジイミド基、イソシアヌレート基、及び/又はウレタン基を含有するジイソシアネート及び/又はポリイソシアネートが挙げられる。好適な修飾多価イソシアネートの具体例としては、ウレタン基を含有し、総重量に基づいて15~33.6重量部のNCO含量を有する有機ポリイソシアネート、例えば、最大6000の分子量を有する低分子量ジオール、トリオール、ジアルキレングリコール、トリアルキレングリコール、又はポリオキシアルキレングリコール;修飾4,4′-ジフェニルメタンジイソシアネート又は2,4-及び2,6-トルエンジイソシアネートが挙げられ、個々に又は混合物として使用され得るジ及びポリオキシアルキレングリコールの例としては、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、及びポリオキシプロピレンポリオキシエチレングリコール又は-トリオールが挙げられる。(C)ポリイソシアネートの総重量に基づいて、3.5~29重量部のNCO含有量を有し、ポリエステルポリオール及び/又はポリエーテルポリオールから生成されるNCO基含有プレポリマー;4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-及び4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートの混合物、2,4-及び/若しくは2,6-トルエンジイソシアネート、又はポリマーMDIも好適である。更に、(2)イソシアネート成分の総重量に基づいて、例えば、4,4’-及び2,4’-、及び/若しくは2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、並びに/又は2,4’-及び/若しくは2,6-トルエンジイソシアネートに基づいて、15~33.6重量部のNCO含有量を有するカルボジイミド基を含有する液体ポリイソシアネートもまた、好適であり得る。修飾ポリイソシアネートは、任意選択的に、2,4’-及び4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリマーMDI、2,4’-及び/又は2,6-トルエンジイソシアネートなどの未修飾有機ポリイソシアネートと一緒に混合又はこれらと混合され得る。
【0050】
(C)ポリイソシアネートが、官能価、分子量、粘度、又は構造に基づいて互いに異なる2つ以上のポリイソシアネートの任意の組み合わせを含む得ることを理解されたい。具体的な実施形態では、(C)ポリイソシアネートは、pMDIを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれである。
【0051】
(C)ポリイソシアネートは、典型的には、2.0~5.0、代替的に2.0~4.5、代替的に2.0~4.0、代替的に2.0~3.5の官能価を有する。
【0052】
これら又は他の実施形態では、(C)ポリイソシアネートは、15~60重量%、代替的に15~55重量%、代替的に20~48.5重量%の重量基準のNCOの含有量を有する。重量基準のNCOの含有量を決定する方法は、特定のイソシアネートの官能性及び分子量に基づいて、当該技術分野において既知である。
【0053】
成分(A)~(C)は、成分(A)及び(B)のイソシアネート反応性基の総量に対して化学量論的に過剰な成分(C)中のイソシアネート官能基を提供するために利用される。代替的に、これは、100を超えるイソシアネート指数で反応すると称することができる。イソシアネート官能性プレポリマーは、成分(A)及び(C)からの有機部分と成分(B)からの1つ以上のシロキサン部分との両方を含む主鎖を有する。典型的には、イソシアネート反応性基(すなわち、成分(A)のOH基及び成分(B)のカルビノール官能基)は、イソシアネート官能性プレポリマーがいかなるイソシアネート反応性基も含まないように、イソシアネート官能性プレポリマーを調製する際に消費される。イソシアネート官能性プレポリマーは、成分(A)及び(B)と成分(C)との間の反応からのウレタン結合を含む。イソシアネート官能性プレポリマーは、典型的には、平均して少なくとも2つのイソシアネート官能基を含む。
【0054】
特定の実施形態では、イソシアネート官能性プレポリマーは、0超~20重量%、代替的に0超~17重量%、代替的に0.1~14重量%の量で1つ以上のシロキサン部分を含む主鎖を有する。
【0055】
別の実施形態では、イソシアネート官能性ポリマーは、上記のように(A)ポリオールと(C)ポリイソシアネートとを(B)オルガノポリシロキサンの非存在下で反応させることによって形成することができる。この代替実施形態では、イソシアネート官能性ポリマーは、その主鎖中にいかなるシロキサン部分も含まない。当該技術分野において容易に理解されるように、この代替実施形態では、(A)ポリオール及び(C)ポリイソシアネートの選択、又はそれらのモル比は、上記の実施形態において(C)ポリイソシアネートのイソシアネート官能基とも反応する成分(B)のケイ素結合カルビノール官能基の欠如のために影響され得、容易に最適化され得る。この代替実施形態のイソシアネート官能性ポリマーは、明確にするために、上記のイソシアネート官能性プレポリマーと区別されるように、イソシアネート官能性ポリマーと称される。
【0056】
特定の実施形態では、イソシアネート官能性プレポリマー及び/又はイソシアネート官能性ポリマーは、(D)触媒の存在下で調製される。その(D)触媒は、利用される場合、典型的には、イソシアネート官能性プレポリマーの調製において成分(A)及び(B)を成分(C)と反応させる際にウレタン結合の形成を触媒する。
【0057】
一実施形態では、(D)触媒は、スズ触媒を含む。好適なスズ触媒としては、有機カルボン酸のスズ(II)塩、例えば、酢酸スズ(II)、オクタン酸スズ(II)、エチルヘキサン酸スズ(II)、及びラウリン酸スズ(II)が挙げられる。一実施形態では、(D)触媒は、有機カルボン酸のジアルキルスズ(IV)塩である、ジラウリン酸ジブチルスズを含む。好適な有機金属触媒、例えばジラウリン酸ジブチルスズの具体例は、商標DABCO(登録商標)でEvonikから市販されている。有機金属触媒はまた、二酢酸ジブチルスズ、マレイン酸ジブチルスズ、及び二酢酸ジオクチルスズなどの有機カルボン酸の他のジアルキルスズ(IV)塩を含み得る。
【0058】
他の好適な触媒の例としては、塩化鉄(II);塩化亜鉛;オクタン酸鉛;トリス(N,N-ジメチルアミノプロピル)-s-ヘキサヒドロトリアジンなどトリス(ジアルキルアミノアルキル)-s-ヘキサヒドロトリアジン、水酸化テトラメチルアンモニウムを含む、水酸化テトラアルキルアンモニウム、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムを含む、アルカリ金属水酸化物、ナトリウムメトキシド及びカリウムイソプロポキシドを含むアルカリ金属アルコキシド、並びに10~20個の炭素原子及び/又は側鎖OH基を有する長鎖脂肪酸のアルカリ金属塩が挙げられる。
【0059】
他の好適な触媒、特に三量体化触媒の更なる例としては、N,N,N-ジメチルアミノプロピルヘキサヒドロトリアジン、カリウム、酢酸カリウム、N,N,N-トリメチルイソプロピルアミン/ギ酸塩、及びそれらの組み合わせが挙げられる。
【0060】
他の好適な触媒、具体的には第三級アミン触媒のなお更なる例としては、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリエチルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、トリエチレンジアミン(1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンとしても知られる)、N,N-ジメチルアミノプロピルアミン、N,N,N’,N’,N”-ペンタメチルジプロピレントリアミン、トリス(ジメチルアミノプロピル)アミン、N,N-ジメチルピペラジン、テトラメチルイミノ-ビス(プロピルアミン)、ジメチルベンジルアミン、トリメチルアミン、トリエタノールアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン、N-メチルピロリドン、N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン、ビス(2-ジメチルアミノ-エチル)エーテル、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン(「DMCHA」)、N,N,N’,N’,N”-ペンタメチルジエチレントリアミン、1,2-ジメチルイミダゾール、3-(ジメチルアミノ)プロピルイミダゾール、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、及びそれらの組み合わせが挙げられる。(D)触媒は、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン(「DBU」)に基づく遅延作用第三級アミンを含み得る。代替的に又は追加的に、(D)触媒は、N,N,N’-トリメチル-N’-ヒドロキシエチル-ビスアミノエチルエーテル及び/又はエチレンジアミンを含み得る。第三級アミン触媒は、ほぼ同一の化学量論量のフェノール又はギ酸など酸性プロトン含有酸を添加することによって、遅延作用触媒として使用するために更に改質することができる。かかる遅延作用触媒は、Air Products及びEvonikから市販されている。
【0061】
(D)触媒は、そのまま使用し得るか、又は担体ビヒクル中に配置され得る。担体ビヒクルは、当該技術分野において既知であり、組成物の任意選択的な成分として以下に更に記載される。担体ビヒクルを利用し、(D)触媒を溶解する場合、担体ビヒクルは溶媒と称され得る。担体ビヒクルは、イソシアネート反応性、例えば、ジプロピレングリコールなどアルコール官能性担体ビヒクルであり得る。
【0062】
(D)触媒は、様々な量で利用することができる。当業者は、(D)触媒の好適な量又は触媒量を決定する方法を容易に理解する。
【0063】
これら又は他の実施形態では、イソシアネート官能性プレポリマー及び/又はイソシアネート官能性ポリマーは、(E)充填剤の存在下で調製される。典型的には、充填剤は、補強充填剤、増量充填剤、レオロジー調整充填剤、鉱物充填剤、ガラス充填剤、炭素充填剤、又はそれらの組み合わせから選択される。しかしながら、イソシアネート官能性プレポリマー及び/又はイソシアネート官能性ポリマーは、その調製後に(E)充填剤と組み合わされてもよい。
【0064】
(E)充填剤は、未処理であり得るか、前処理され得るか、又は以下で記載される任意の充填剤処理剤と組み合わせて添加され得、そのように添加されるとき、(E)充填剤をその場で、及び/又は使用前に処理し得る。(E)充填剤は、単一の充填剤、代替的に充填剤のタイプ、調製方法、処理若しくは表面化学、充填剤組成、充填剤形状、充填剤表面積、平均粒径、及び/又は粒径分布などの少なくとも1つの特性において異なる2つ以上の充填剤の組み合わせであり得る。
【0065】
(E)充填剤の形状及び寸法はまた、特に限定されない。例えば、(E)充填剤は、球形、長方形、卵形、不規則であり得、例えば、粉末、細粉、繊維、フレーク、チップ、シェービング、ストランド、スクリム、ウエハー、ウール、わら、粒子、及びそれらの組み合わせの形態にあり得る。寸法及び形状は、典型的には、利用される(E)充填剤のタイプ、及びイソシアネート官能性プレポリマー(及びそれを含むイソシアネート成分)の最終用途に基づいて選択される。特定の実施形態では、(E)充填剤は、0超~500ミクロン、代替的に0超~450ミクロン、代替的に0超~400ミクロン、代替的に0超~350ミクロン、代替的に0超~300ミクロン、代替的に0超~250ミクロン、代替的に0超~200ミクロン、代替的に0超~150ミクロン、代替的に0超~100ミクロンの平均粒径又は平均最大寸法を有する。他の実施形態では、(E)充填剤は、0超~500ナノメートル、代替的に0超~450ナノメートル、代替的に0超~400ナノメートル、代替的に0超~350ナノメートル、代替的に0超~300ナノメートル、代替的に0超~250ナノメートル、代替的に0超~200ナノメートル、代替的に0超~150ナノメートル、代替的に0超~100ナノメートルの平均粒径又は平均最大寸法を有する。平均粒径を測定する方法は、例えば、動的光散乱などの光散乱技術を介して、当該技術分野において既知である。
【0066】
補強充填剤として機能し得る充填剤の非限定的な例には、ヒュームシリカ、シリカエアロゲル、シリカキセロゲル、及び沈降シリカなどの補強シリカ充填剤が含まれる。ヒュームドシリカは、当該技術分野において既知であり、市販されており、例えば、Cabot Corporation(Massachusetts,U.S.A.)によってCAB-O-SILという名称で販売されているヒュームドシリカがある。
【0067】
増量又は補強充填剤として機能し得る充填剤の非限定的な例としては、石英及び/又は破砕石英、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、シリカ(例えば、ヒュームドシリカ、粉砕シリカ、沈降シリカ)、水和マグネシウムシリケート、炭酸マグネシウム、ドロマイト、シリコーン樹脂、珪灰石、石鹸石、カオリナイト、カオリン、マイカ、白雲母、金雲母、ハロイサイト(水和アルミナシリケート)、ケイ酸アルミニウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ガラス(例えば、風力タービン又は他の供給源からの再生ガラスを含む、繊維、ビーズ又は粒子)、粘土、マグネタイト、ヘマタイト、炭酸カルシウム、例えば、沈降炭酸カルシウム、ヒュームド炭酸カルシウム、及び/又は粉砕炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、メタケイ酸カルシウム、酸化亜鉛、タルク、珪藻土、酸化鉄、粘土、マイカ、チョーク、二酸化チタン(チタニア)、ジルコニア、砂、カーボンブラック、グラファイト、無煙炭、石炭、亜炭、木炭、活性炭、非官能性シリコーン樹脂、アルミナ、銀、金属粉末、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、オキシ硫酸マグネシウム繊維、アルミニウム三水和物、オキシ水和物、被覆充填剤、炭素繊維(例えば、航空機及び/又は自動車産業からの再生炭素繊維を含む)、チョップドKEVLAR(商標)又はTwaron(商標)などのポリアラミド、ナイロン繊維、鉱物充填剤又は顔料(例えば、二酸化チタン、非水和、部分水和、又は水和フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、クロム酸塩、炭酸塩、水酸化物、リン酸塩、リン酸水素塩、硝酸塩、酸化物、並びにナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム及びバリウム;酸化亜鉛、五酸化アンチモン、三酸化アンチモン、酸化ベリリウム、酸化クロム、リトポン、ホウ酸又はホウ酸塩、例えばホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム又はホウ酸アルミニウム、混合金属酸化物、例えばバーミキュライト、ベントナイト、軽石、パーライト、フライアッシュ、粘土、及びシリカゲル;もみ殻灰、セラミック及びゼオライト、金属、例えばアルミニウムフレーク又は粉末、青銅粉末、銅、金、モリブデン、ニッケル、銀粉末又はフレーク、ステンレス鋼粉末、タングステン、チタン酸バリウム、シリカ-カーボンブラック複合体、官能化カーボンナノチューブ、セメント、スレート粉、パイロフィライト、セピオライト、スズ酸亜鉛、硫化亜鉛)、並びにそれらの組み合わせが挙げられる。代替的に、増量又は補強充填剤は、炭酸カルシウム、タルク、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。
【0068】
増量充填剤は、技術分野において既知であり、市販されており、例えば、U.S.Silica(Berkeley Springs,WV)によってMIN-U-SILの名称で販売されている粉砕シリカがある。好適な沈降炭酸カルシウムは、SolvayのWinnofil(商標)SPM、並びにSMIのUltra-pflex(商標)及びUltra-pflex(商標)100を含む。
【0069】
代替的に、(E)充填剤は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、アルミニウムトリハイドレート、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、酸化ベリリウム、炭素繊維、ダイヤモンド、グラファイト、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、マグネシウムオキシサルフェート繊維、金属粒子、オニキス、炭化ケイ素、炭化タングステン、酸化亜鉛、被覆充填剤、及びそれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【0070】
金属充填剤には、金属の粒子、金属粉末、及び粒子の表面に層を有する金属の粒子が含まれる。これらの層は、例えば、金属窒化物層又は金属酸化物層であり得る。好適な金属充填剤は、アルミニウム、銅、金、ニッケル、銀、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される金属の粒子、代替的にアルミニウムによって例示される。好適な金属充填剤は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化銅、酸化ニッケル、酸化銀、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される表面に層を有する上に列挙される金属の粒子によって更に例示される。例えば、金属充填剤は、その表面上に酸化アルミニウム層を有するアルミニウム粒子を含み得る。無機充填剤は、オニキス;アルミニウム三水和物、アルミニウムオキシ水和物、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、及び酸化亜鉛などの金属酸化物;窒化アルミニウムなどの窒化物;炭化ケイ素及び炭化タングステンなどの炭化物、並びにこれらの組み合わせによって例示される。代替的に、無機充填剤は、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、及びこれらの組み合わせによって例示される。
【0071】
代替的に、(E)充填剤は、非反応性シリコーン樹脂を含み得る。例えば、(E)充填剤は、非反応性MQシリコーン樹脂を含み得る。当該技術分野において既知であるように、Mシロキシ単位は、R0
3SiO1/2によって表され、Qシロキシ単位は、SiO4/2によって表され、式中、R0は、独立して選択される置換基である。そのような非反応性シリコーン樹脂は、典型的には、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘプタンなどの液体炭化水素、又は低粘度の環状及び直鎖状ポリジオルガノシロキサンなどの液体有機ケイ素化合物に可溶である。非反応性シリコーン樹脂中のM対Qシロキシ単位のモル比は、0.5/1~1.5/1、代替的に0.6/1~0.9/1であり得る。これらのモル比は、好都合には、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第9,593,209号の第32欄の参照実施例2に記載されているシリコン29核磁気共鳴分光法(29Si NMR)により測定され得る。非反応性シリコーン樹脂は、2.0重量%以下、代替的に0.7重量%以下、代替的に0.3重量%以下のシリコン結合ヒドロキシル又は加水分解性基を含むT単位を更に含み得、それは、そのような非反応性シリコーン樹脂の範囲内でありながらも、アルコキシ、例えば、メトキシ及びエトキシ、並びにアセトキシにより例示される。非反応性シリコーン樹脂中に存在する加水分解性基の濃度は、フーリエ変換赤外(FT-IR)分光法を使用して決定され得る。
【0072】
代替的に又は追加的に、(E)充填剤は、直前に記載される非反応性MQシリコーン樹脂以外の非反応性シリコーン樹脂を含み得る。例えば、(E)充填剤は、T樹脂、TD樹脂、TDM樹脂、TDMQ樹脂、又は任意の他の非反応性シリコーン樹脂を含み得る。典型的には、そのような非反応性シリコーン樹脂は、少なくとも30モルパーセントのTシロキシ及び/又はQシロキシ単位を含む。当該技術分野において既知であるように、Dシロキシ単位は、R0
2SiO2/2によって表され、Tシロキシ単位は、R0SiO3/2によって表され、式中、R0は、独立して選択される置換基である。
【0073】
非反応性シリコーン樹脂の重量平均分子量、Mwは、シリコーン樹脂の分子量及び非反応性シリコーン樹脂中に存在する置換基(例えば、ヒドロカルビル基)のタイプに少なくとも部分的に依存する。本明細書で使用されるMwは、ネオペンタマーを表すピークが測定から除外されるときに、狭い分子量分布ポリスチレン(PS)標準較正を用いて、従来のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を使用して測定された重量平均分子量を表す。非反応性シリコーン樹脂のPS当量Mwは、12,000~30,000g/モル、典型的には、17,000~22,000g/モルであり得る。非反応性シリコーン樹脂は、任意の好適な方法により調製され得る。このタイプのシリコーン樹脂は、当該技術分野で一般に知られている対応するシランの加水分解法、又はシリカヒドロゾルキャッピング法により調製されてきた。
【0074】
(E)充填剤の選択に関係なく、(E)充填剤は、未処理、前処理、又は任意の充填剤処理剤と組み合わせて本組成物を形成するために添加され得、そのように添加されるとき、充填剤処理剤は、本組成物中で(E)充填剤をその場で処理し得る。
【0075】
充填剤処理剤は、アルコキシシランなどのシラン、アルコキシ官能性オリゴシロキサン、環状ポリオルガノシロキサン、ジメチルシロキサンなどのヒドロキシル官能性オリゴシロキサン若しくはメチルフェニルシロキサン、有機ケイ素化合物、ステアリン酸、又は脂肪酸を含んでもよい。充填剤処理剤は、単一の充填剤処理剤を含んでもよく、又は類似の若しくは異なる種類の分子から選択された2種以上の充填剤処理剤の組み合わせを含んでもよい。
【0076】
充填剤処理剤は、アルコキシシランを含んでもよく、これはモノアルコキシシラン、ジ-アルコキシシラン、トリ-アルコキシシラン、又はテトラアルコキシシランであり得る。アルコキシシラン充填剤処理剤の例には、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルエチルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。特定の態様において、アルコキシシランは、反応性の低いアルコキシシランの表面ヒドロキシルとの反応を触媒するシラザンと組み合わせて使用してもよい。このような反応は、典型的には、100℃より高温で、高剪断で、アンモニア、メタノール及び水等の揮発性副生成物を除去しながら実施される。
【0077】
好適な充填剤処理剤としては、アルコキシシリル官能性アルキルメチルポリシロキサン、又は加水分解性基が、例えばシラザン、アシルオキシ、又はオキシモを含み得る、類似の材料が挙げられる。
【0078】
アルコキシ官能性オリゴシロキサンもまた充填剤処理剤として使用することができる。アルコキシ官能性オリゴシロキサン及びその調製方法は当該技術分野において概ね知られている。他の充填剤処理剤は、モノエンドキャップされたアルコキシ官能性ポリジオルガノシロキサン、すなわち、一端にアルコキシ官能基を有するポリオルガノシロキサンを含む。
【0079】
代替的に、充填剤処理剤は、典型的にはシリカ充填剤の処理に使用される有機ケイ素化合物のいずれかであってよい。有機ケイ素化合物の例としては、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、及びトリメチルモノクロロシランなどのオルガノクロロシラン;ヒドロキシ末端封鎖ジメチルシロキサンオリゴマー、水素化ケイ素官能性シロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、及びテトラメチルジビニルジシロキサンなどのオルガノシロキサン;ヘキサメチルジシラザン及びヘキサメチルシクロトリシラザンなどのオルガノシラザン;並びにメチル、プロピル、n-ブチル、i-ブチル、n-ヘキシル、n-オクチル、i-オクチル、n-デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、又はオクタデシル置換基を有するアルキルアルコキシシランなどのオルガノアルコキシシランが挙げられる。有機反応性アルコキシシラン、アミノ、メタクリルオキシ、ビニル、グリシドキシ、エポキシシクロヘキシル、イソシアヌレート、イソシアナト、メルカプト、スルフィド、ビニル-ベンジル-アミノ、ベンジル-アミノ、又はフェニル-アミノ置換基を含んでもよい。代替的に、充填剤処理剤は、オルガノポリシロキサンを含んでもよい。(E)充填剤の表面を処理するためのそのような充填剤処理剤の使用は、オルガノシロキサンを(E)充填剤の表面に結合する方法として、クラスター化、又は分散化、又はそれらの両方の複数の水素結合を利用し得る。水素結合可能なオルガノシロキサンは、1分子当たり、平均して少なくとも1つの水素結合可能なケイ素結合基を有する。上記基は、複数のヒドロキシル官能性を有する一価有機基又は少なくとも1つのアミノ官能基を有する一価有機基から選択されてもよい。水素結合は、充填剤処理剤の(E)充填剤への結合の主要な形態であり得る。充填剤処理剤は、(E)充填剤と共有結合を形成できなくてもよい。水素結合可能な充填剤処理剤は、糖-シロキサンポリマー、アミノ官能性オルガノシロキサン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。代替的に、水素結合可能な充填剤処理剤は、サッカライド-シロキサンポリマーであり得る。
【0080】
代替的に、充填剤処理剤は、オクタデシルメルカプタンなどのアルキルチオール、及び脂肪酸、例えば、オレイン酸、ステアリン酸、チタネート、チタネートカップリング剤、ジルコネートカップリング剤、並びにこれらの組み合わせを含んでもよい。当業者であれば、過度の実験を行うことなく、(E)充填剤の分散を助けるための充填剤処理剤を最適化することができるであろう。
【0081】
利用される場合、充填剤処理剤及び(E)充填剤の相対量は、利用される特定の充填剤、並びに充填剤処理剤、及びそれらの所望の効果又は特性に基づいて選択される。
【0082】
利用される(E)充填剤の量は、もしあったとしても、多くの変数の関数である。例えば、(E)充填剤は、イソシアネート官能性プレポリマー及び/若しくはイソシアネート官能性ポリマーを含むイソシアネート成分、又はイソシアネート成分を含む組成物に組み込むことができる。したがって、(E)充填剤は、イソシアネート官能性プレポリマー及び/又はイソシアネート官能性ポリマーを調製するときに任意選択であり、存在する場合、以下に記載されるように、最終的なイソシアネート成分又は組成物において所望される総添加量までの任意の量で利用することができる。
【0083】
イソシアネート官能性プレポリマーを含むイソシアネート成分も開示される。イソシアネート成分について以下に記載される成分のいずれも、イソシアネート官能性プレポリマーを調製する場合に利用することができ、すなわち、イソシアネート官能性プレポリマーをその場で形成してイソシアネート成分を得ることができる。代替的に、イソシアネート官能性プレポリマーを調製し、続いてイソシアネート成分の他の成分と組み合わせてもよい。特定の実施形態では、イソシアネート成分は、イソシアネート官能性プレポリマー以外のイソシアネート官能性成分又は化合物を実質的に含まない。イソシアネート成分がイソシアネート官能性プレポリマー以外のイソシアネート官能性成分又は化合物を実質的に含まないことに関して、「実質的に含まない」とは、イソシアネート成分が、イソシアネート官能性プレポリマーを、イソシアネート官能性プレポリマーを調製するために利用される(C)ポリイソシアネートの任意の残留未反応分子とともに含むことを意味する。言い換えれば、そのような実施形態では、従来のポリイソシアネートは、典型的には、イソシアネート官能性プレポリマーを調製するために利用される(C)ポリイソシアネートとは別のイソシアネート成分中に別個に含まれない。特定の実施形態では、イソシアネート成分は、イソシアネート官能性プレポリマーを含むイソシアネート成分中のイソシアネート官能性成分又は化合物の総重量に基づいて、0~10重量パーセント、代替的に0~9重量パーセント、代替的に0~8重量パーセント、代替的に0~7重量パーセント、代替的に0~6重量パーセント、代替的に0~5重量パーセント、代替的に0~4重量パーセント、代替的に0~3重量パーセント、代替的に0~2重量パーセント、代替的に0~1重量パーセント、代替的に0重量パーセントの量でイソシアネート官能性プレポリマー以外のイソシアネート官能性成分又は化合物を含む。
【0084】
イソシアネート成分は、上記のように、(E)充填剤を更に含む。特定の実施形態では、イソシアネート成分は、イソシアネート成分の総重量に基づいて、0超~10重量パーセント、代替的に0超~9重量パーセント、代替的に0超~8重量パーセント、代替的に0超~7重量パーセント、代替的に0超~6重量パーセント、代替的に1~6重量パーセント、代替的に1~5重量パーセント、代替的に1~4重量パーセント、代替的に1~3重量パーセント、代替的に2~6重量パーセントの量で(E)充填剤を含む。
【0085】
イソシアネート官能性プレポリマー及び/又はイソシアネート官能性ポリマー並びに(E)充填剤を含むイソシアネート成分は、典型的には、より高い剪断速度で減少した粘度及び低い剪断速度で増加した粘度を示し、すなわち、イソシアネート成分は、剪断減粘性である。これは、特にコーティングを形成する際に、ニュートン又はより低い剪断減粘性成分を利用する従来のコーティングよりも効率的な使用を可能にする。更に、イソシアネート成分は、コーティングを調製する際に、多孔質基材、例えば布地上へのイソシアネート成分の含浸を防止するのに役立ち得る。
【0086】
特定の実施形態では、イソシアネート成分は、pH調整剤又は安定剤を更に含む。その具体例としては、マロン酸ジエチル、アルキルフェノールアルキレート、パラトルエンスルホン酸イソシアネート、塩化ベンゾイル、及びギ酸オルトアルキルが挙げられる。利用される場合、pH調整剤又は安定剤は、典型的には、イソシアネート成分の総重量に基づいて、0超~5重量パーセント、代替的に0超~4重量パーセント、代替的に0超~3重量パーセント、代替的に0超~2重量パーセント、代替的に0超~1重量パーセント、代替的に0超~0.8重量パーセント、代替的に0超~0.5重量パーセントの量でイソシアネート成分中に存在する。
【0087】
様々な実施形態では、イソシアネート成分は、1~20重量%、代替的に2~17.5重量%、代替的に3~15重量%、代替的に4~12.5重量%の重量基準のNCOの含有量を有する。重量基準のNCOの含有量を決定する方法は、特定のイソシアネートの官能性及び分子量に基づいて、当該技術分野において既知である。
【0088】
組成物もまた開示される。組成物は、上記のイソシアネート成分及びイソシアネート反応性成分を含む。組成物が硬化してポリウレタンを与えるので、組成物はポリウレタン組成物と称され得る。組成物は、典型的には、イソシアネート成分とイソシアネート反応性成分との反応からの副生成物として形成される任意のガスを除いて、発泡剤を含まないので、それから形成されるポリウレタンは、発泡体ではなくエラストマーである。
【0089】
イソシアネート反応性成分は、ポリオールを含む。イソシアネート反応性成分のポリオールは、イソシアネート成分のイソシアネート官能性プレポリマーを調製するために利用される(A)ポリオールと同じであっても異なっていてもよい。特定の実施形態では、イソシアネート反応性成分のポリオールは、イソシアネート成分のイソシアネート官能性プレポリマーを調製するために利用される(A)ポリオールとは異なる。
【0090】
ポリオールの具体例は、イソシアネート成分のイソシアネート官能性プレポリマーを調製するために利用される(A)ポリオールに関して上に記載されている。特定の実施形態では、イソシアネート反応性成分のポリオールは、三官能性開始剤へのエチレンオキシド及びプロピレンオキシドの同時又は逐次付加によって得られるポリオキシプロピレントリオール及びポリ(オキシエチレン-オキシプロピレン)トリオールなどのポリエーテルポリオールを含む。トリオールよりも高い官能性を有するポリエーテルポリオールも、ポリエーテルジオール及び/又はトリオールの代わりに、又はそれに加えて用いることができる。
【0091】
様々な実施形態では、ポリオールは、10超~100mgKOH/g、代替的に20~90mgKOH/g、代替的に30~80mgKOH/g、代替的に40~70mgKOH/g、代替的に50~60mgKOH/gのヒドロキシル(OH)価を有する。ヒドロキシル価は、ASTM D4274に従うなど、様々な技術を介して測定することができる。これら又は他の実施形態では、ポリオールは、2,000~4,000ダルトン、代替的に2,250~3,750ダルトン、代替的に2,500~3,500ダルトン、代替的に2,750~3,250ダルトン、代替的に2,900~3,100ダルトンの数平均分子量を有する。当該技術分野において容易に理解されるように、数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を介して測定することができる。
【0092】
これら又は他の実施形態では、ポリオールは、2~10、代替的に2~9、代替的に2~8、代替的に2~7、代替的に2~6、代替的に2~4、代替的に2.5~3.5の官能価を有する。
【0093】
具体的な実施形態では、イソシアネート反応性成分のポリオールは、イソシアネート官能性プレポリマーを調製するために利用される(A)ポリオールよりも高い官能価及び分子量を有する。
【0094】
イソシアネート反応性成分は、鎖延長剤を更に含んでもよい。当該技術分野において容易に理解されるように、鎖延長剤は、典型的には2つ以上であるが、典型的には2つのイソシアネート反応性基(又は活性水素原子)を含む。これらのイソシアネート反応性基は、好ましくは、ヒドロキシル、第一級アミノ、第二級アミノ、又はこれらの基の2つ以上の混合物の形態である。「活性水素原子」という用語は、分子中のそれらの配置のために、KohlerによってJ.Am.Chemical Soc.,49,31-81(1927)に記載されているようなツェレビチノフ試験に従って活性を示す水素原子を指す。鎖延長剤がジオールである場合、得られる生成物は、熱可塑性ポリウレタン(TPU)である。鎖延長剤がジアミン又はアミノアルコールである場合、得られる生成物は、熱可塑性ポリ尿素(TPUU)である。
【0095】
鎖延長剤は、脂肪族、脂環式、又は芳香族であってもよく、ジオール、ジアミン、及びアミノアルコールによって例示される。二官能性鎖延長剤の実例は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール及び他のペンタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2-エチル-1,6-ヘキサンジオール、他の2-エチル-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール及び他のヘキサンジオール、2,2,4-トリメチルペンタン-1,3-ジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、ビスフェノールA、水素化ビスフェノールA、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-ビス(2-ヒドロキシエトキシ)-シクロヘキサン、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-ビス(2-ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、エステルジオール204(TCI Americaから入手可能なプロパン酸、3-ヒドロキシ-2,2-ジメチルプロピルエステル)、N-メチルエタノールアミン、N-メチルイソプロピルアミン、4-アミノシクロヘキサノール、1,2-ジアミノエタン、1,3-ジアミノプロパン、ジエチレントリアミン、トルエン-2,4-ジアミン、及びトルエン-1,6-ジアミンである。2~8個の炭素原子を含有する脂肪族化合物が最も典型的である。アミン鎖延長剤としては、エチレンジアミン、モノメタノールアミン、及びプロピレンジアミンが挙げられるが、これらに限定されない。
【0096】
一般に使用される直鎖状鎖延長剤は、一般に、400g/モル(又はダルトン)以下の分子量を有することを特徴とするジオール、ジアミン、又はアミノアルコール化合物である。この文脈において、「直鎖状」とは、第三級炭素からの分岐が含まれないことを意味する。好適な鎖延長剤の例は、以下の式:HO-(CH2n-OH、H2N-(CH2)n-NH2、及びH2N-(CH2)n-OHによって表され、式中、下付き文字nは、典型的には1~50の数である。
【0097】
1つの一般的な鎖延長剤は、1,4-ブタンジオール(「ブタンジオール」又は「BDO」)であり、以下の式:HO-CH2CH2CH2CH2-OHによって表される。他の好適な鎖延長剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,5-ヘプタンジオール、トリエチレングリコール、及びこれらの延長剤の2つ以上の組み合わせが挙げられる。
【0098】
400g/モル以下の分子量を有することを特徴とする、一般にジオール、ジアミン又はアミノアルコール化合物である環状鎖延長剤も好適である。この文脈において、「環状」とは、環構造を意味し、典型的な環構造としては、ヒドロキシルアルキル分岐を有する5~8員環構造が挙げられるが、これらに限定されない。
【0099】
利用される場合、イソシアネート反応性成分は、典型的には、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0超~40重量パーセント、代替的に0超~35重量パーセント、代替的に5~30重量パーセント、代替的に10~30重量パーセント、代替的に15~30重量パーセントの量で鎖延長剤を含む。
【0100】
イソシアネート反応性成分は、イソシアネート成分に関して上記の追加量の(D)触媒及び/又は(E)充填剤を更に含んでもよい。典型的には、イソシアネート成分及びイソシアネート反応性成分の両方が(E)充填剤を含む。例えば、イソシアネート反応性成分は、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0超~20重量パーセント、代替的に0超~15重量パーセント、代替的に0超~10重量パーセント、代替的に2~9重量パーセント、代替的に2~8重量パーセント、代替的に2~7重量パーセント、代替的に2~6重量パーセントの量で(E)充填剤を含むことができる。イソシアネート反応性成分中に存在する(E)充填剤は、存在する場合、イソシアネート成分中で利用される(E)充填剤と同じであり得るか、又は異なり得る。好適な例は、上記のとおりである。
【0101】
具体的な実施形態では、イソシアネート反応性成分は、本質的にポリオール、並びに任意選択的に任意の鎖延長剤、充填剤、及び触媒からなる。この文脈における「から本質的になる」とは、イソシアネート反応性成分が、イソシアネートと反応してカルバメート(ウレタン)又はカルボジイミド結合をもたらす、ポリオール及び鎖延長剤以外の成分を含まないことを意味する。したがって、イソシアネート反応性成分は、そのような他の成分又は添加剤が非反応性である限り、イソシアネート反応性成分が本質的にポリオール及び任意選択で任意の鎖延長剤、充填剤、及び触媒からなる場合であっても、以下に記載される更なる成分又は任意選択の添加剤のいずれかなどの他の成分又は添加剤を含むことができる。
【0102】
組成物は、任意選択的に、添加剤成分を更に含み得る。添加剤成分は、触媒、可塑剤、架橋剤、連鎖停止剤、湿潤剤、表面改質剤、界面活性剤、ワックス、水分スカベンジャー、乾燥剤、減粘剤、強化剤、染料、顔料、着色剤、難燃剤、離型剤、酸化防止剤、相溶剤、紫外線安定剤、チキソトロピック剤、老化防止剤、潤滑剤、カップリング剤、レオロジー促進剤、増粘剤、難燃剤、発煙抑制剤、帯電防止剤、抗菌剤、及びそれらの組み合わせの群から選択され得る。
【0103】
添加剤のうちの1つ以上は、組成物の任意の好適な重量パーセント(重量%)、例えば、組成物の0.1重量%~15重量%、0.5重量%~5重量%、又は0.1重量%以下、1重量%、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15重量%以上として存在し得る。当業者であれば、例えば添加剤のタイプ及び所望の結果に応じて、添加剤の好適な量を容易に決定することができる。特定の任意選択の添加剤を、以下、より詳細に記載する。
【0104】
好適な顔料は、当該技術分野で知られている。様々な実施形態では、組成物は、カーボンブラック、例えばアセチレンブラックを更に含む。
【0105】
典型的には、組成物は、2k(2成分)組成物である。これら又は他の実施形態では、組成物は、分散液ではなく、100%固体系(すなわち、100重量%の固体を含む)である。
【0106】
組成物は、イソシアネート反応性成分とイソシアネート成分とを任意の添加順序で、任意選択で、剪断下で合わせることによって調製され得る。組成物は、最終用途においてその場で調製することができ、すなわち、イソシアネート反応性成分及びイソシアネート成分は、組成物の最終用途の間に合わされてもよく、又は形成され、続いて利用されてもよい。組成物は、室温及び周囲条件で形成され得る。代替的に、少なくとも1つの条件、例えば、温度、湿度、圧力などが、組成物の形成中に選択的に変更され得る。
【0107】
この組成物を用いて形成されたコーティング及びコーティングされた基材も開示される。コーティング及びコーティングされた基材は、組成物を基材上に配置することと、基材上に組成物からコーティングを形成することと、によって形成される。典型的には、基材上に組成物からコーティングを形成することは、組成物を硬化させてコーティングを得ることを含む。コーティングは、一般にポリウレタンエラストマーである。硬化条件は、当業者によって容易に特定することができ、典型的には、組成物を熱、例えば100~200℃の温度に曝露してコーティングを形成することを伴う。
【0108】
組成物は、任意の好適な様式で基材上に配置又は分配することができる。組成物は、i)スピンコーティング、ii)ブラシコーティング、iii)ドロップコーティング、iv)スプレーコーティング、v)ディップコーティング、vi)ロールコーティング、vii)フローコーティング、viii)スロットコーティング、ix)グラビアコーティング、x)メイヤーバーコーティング、xi)スクリーン印刷、xii)ナイフブレードコーティング、又はxiii)i)~xii)のうちのいずれか2つ以上の組み合わせによって塗布され得る。具体的な実施形態では、組成物は、10~120g/m2、代替的に10~110g/m2、代替的に12~100g/m2、代替的に14~90g/m2、代替的に16~80g/m2、代替的に18~70g/m2、代替的に20~60g/m2の量で基材に塗布される。組成物は、典型的には100%の固体であるので、コーティングを調製するときに組成物から追い出される水又はビヒクルがない場合、より少ない量の組成物を利用して同じコーティングを得ることができる。しかしながら、基材上に塗布される組成物の量、及びそれから形成されるコーティングの寸法は、その最終用途に基づいて選択することができる。
【0109】
基材は限定されず、任意の基材であってもよい。コーティングは、例えば、基材が型である場合は、基材から分離可能であり得るか、又は、その選択に応じて、物理的及び/若しくは化学的に基材に結合され得る。基材は、任意選択的に、連続的又は非連続的な形状、サイズ、寸法、表面粗さ、及び他の特性を有してもよい。
【0110】
基材は、熱硬化性及び/又は熱可塑性であってもよいプラスチックを含み得る。しかしながら、基材は、代替的に、ガラス、セラミック、チタン、マグネシウム、アルミニウム、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル被覆鋼など金属、若しくはかかる金属の合金、又は異なる材料の組み合わせであり得るか、又はそれらを含み得る。代替的に、基材は、繊維材料(紙若しくはリグノセルロースを含む)、布地(織布若しくは不織布)、又は織物であってもよい。
【0111】
好適な基材の具体例としては、ポリアミド(PA)などのポリマー基材、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate、PET)、ポリブチレンテレフタレート(polybutylene terephthalate、PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(polytrimethylene terephthalate、PTT)、ポリエチレンナフタレート(polyethylene naphthalate、PEN)、液晶ポリエステルなどのポリエステル;ポリエチレン(polyethylene、PE)、DowからSurlynの商品名で入手可能なものなどエチレン/酸性モノマーコポリマー、ポリプロピレン(polypropylene、PP)、及びポリブチレンなどポリオレフィン;ポリスチレン(PS)及びSBゴムなど他のスチレン系樹脂;ポリオキシメチレン(polyoxymethylene、POM);ポリカーボネート(polycarbonate、PC);ポリメチルメタクリレート(polymethylmethacrylate、PMMA);ポリ塩化ビニル(polyvinyl chloride、PVC);ポリフェニレンスルフィド(polyphenylene sulfide、PPS);ポリフェニレンエーテル(polyphenylene ether、PPE);ポリイミド(polyimide、PI);ポリアミドイミド(polyamideimide、PAI);ポリエーテルイミド(polyetherimide、PEI);ポリスルホン(polysulfone、PSU);ポリエーテルスルホン;ポリケトン(polyketone、PK);ポリエーテルケトン;ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol、PVA);ポリエーテルエーテルケトン(polyetheretherketone、PEEK);ポリエーテルケトンケトン(polyetherketoneketone、PEKK);ポリアリレート(polyarylate、PAR);ポリエーテルニトリル(polyethernitrile、PEN);フェノール樹脂;フェノキシ樹脂;トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セロハンなどのセルロース;ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素化樹脂;ポリスチレン型、ポリオレフィン型、ポリウレタン型、ポリエステル型、ポリアミド型、ポリブタジエン型、ポリイソプレン型、フルオロ型などの熱可塑性エラストマー;並びにこれらのコポリマー及び組み合わせが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ、ポリウレタン、ポリ尿素、フェノール-ホルムアルデヒド、尿素-ホルムアルデヒド、又はこれらの組み合わせが挙げられる。基材は、その上に配置されたコーティング、薄膜、又は層を含み得る。アクリル酸、アクリレート、メタクリレート、メタクリル酸、他のアルキルアクリレート、他のアルキルアクリル酸、スチレン、イソプレンブチレンモノマーからのラテックス、又は前述の酸モノマーのアルキルエステルからのラテックス、又は前述のモノマーのコポリマーからのラテックスなどのポリマーラテックスから作製されたコーティングを使用することができる。これらの樹脂のいずれかに基づいた複合材料は、ガラス繊維、炭素繊維、又は固体充填剤、例えば、炭酸カルシウム、粘土、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、ガラス球、おがくず、木繊維、若しくはそれらの組み合わせなどと組み合わせることによって基材として使用することができる。
【0112】
組成物は、自動車エアバッグの製造において典型的に使用されるポリエステル及びナイロン織布などの合成織物のためのコーティングを調製するのに特に適している。代替的に、組成物は、保護コーティング、空気を含む気体に対する基材の透過性を減少させるためのコーティングを調製するために、又はコーティングが使用される任意の他の目的のために使用され得る。一般に、組成物は、引裂強度、耐摩耗性、疎水性、及び/又は耐衝撃性を種々の基材に付与することができるコーティングを調製する。
【0113】
具体的な実施形態では、基材は、エアバッグである。本発明の組成物は、一般に、従来のシリコーンコーティングよりも安価であり、組成物が100重量%の固体を含む場合、揮発分除去(devolatization)を必要としない。更に、イソシアネート官能性プレポリマーは、典型的には、特に(E)充填剤と組み合わせて利用される場合、剪断減粘性であり、これは、高剪断速度における粘度の低下をもたらし、コーティング調製の効率を増加させる。加えて、(E)充填剤の包含を考慮すると、組成物は、典型的には基材に含浸せず、これは、コーティングされた基材の剛性を低減し、気体をより良好に保持する(例えば、展開されるエアバッグ上で利用される場合)。
【0114】
実施形態1は、イソシアネート官能性プレポリマーであって、(A)ポリオールと、(B)1分子当たり少なくとも2つのカルビノール官能基を有するオルガノポリシロキサンと、(C)ポリイソシアネートと、の反応生成物を含み、成分(A)~(C)が、成分(A)及び(B)のイソシアネート反応性基の総量に対して化学量論的に過剰な成分(C)中のイソシアネート官能基を提供するために利用される、イソシアネート官能性プレポリマーに関する。
【0115】
実施形態2は、(i)カルビノール官能基が、互いに同じであるか、(ii)カルビノール官能基が、一般式-D-Oa-(CbH2bO)c-H(式中、Dは、共有結合又は2~18個の炭素原子を有する二価炭化水素連結基であり、下付き文字aは、0又は1であり、下付き文字bは、下付き文字cによって示される各部分において独立して2~4から選択され、下付き文字cは、0~500であるが、但し、下付き文字a及びcが同時に0ではないことを条件とする)を有するか、又は(iii)(i)及び(ii)の両方である、実施形態1のイソシアネート官能性プレポリマーに関する。
【0116】
実施形態3は、(i)カルビノール官能基のうちの少なくとも1つが、一般式-D-OH(式中、Dは、共有結合又は2~18個の炭素原子を有する二価炭化水素連結基である)を有するか、(ii)カルビノール官能基が、末端であるか、又は(iii)(i)及び(ii)の両方である、実施形態1又は2のイソシアネート官能性プレポリマーに関する。
【0117】
実施形態4は、(i)カルビノール官能基のうちの少なくとも1つが、一般式:
-D-Oa-[C2H4O]x[C3H6O]y[C4H8O]z-H
(式中、Dは、共有結合又は2~18個の炭素原子を有する二価炭化水素連結基であり、下付き文字aは、0又は1であり、0≦x≦500、0≦y≦500、及び0≦z≦500であるが、但し、1≦x+y+z≦500であることを条件とする)を有するか、(ii)カルビノール官能基が、ペンダントであるか、又は(iii)(i)及び(ii)の両方である、実施形態1又は2のイソシアネート官能性プレポリマーに関する。
【0118】
実施形態5は、(i)2.5~12.5重量%のNCO含有量、(ii)成分(B)から形成される少なくとも1つのシロキサン部分を含む主鎖であって、シロキサン部分が、主鎖の総重量に基づいて0.1~10重量%の量で主鎖中に存在する、主鎖、又は(iii)(i)及び(ii)の両方を有する、実施形態1~4のいずれか1つのイソシアネート官能性プレポリマーに関する。
【0119】
実施形態6は、(i)成分(B)が、25℃で1~1,000mPa・sの粘度を有するか、(ii)成分(B)が、実質的に直鎖状であるか、(iii)成分(B)が、一般式:
【0120】
【化4】
(式中、各Rは、独立して選択されたヒドロカルビル基であるか、若しくはカルビノール官能基を含むが、但し、Rのうちの少なくとも2つが、独立して、カルビノール官能基を含み、下付き文字nが、0~100であることを条件とする)を有するか、(iv)成分(C)が、ポリマーMDI(pMDI)を含むか、(v)イソシアネート官能性プレポリマーが、(D)触媒及び(E)充填剤の存在下で形成されるか、又は(vi)(i)~(v)の任意の組み合わせである、実施形態1~5のいずれか1つのイソシアネート官能性プレポリマーに関する。
【0121】
実施形態7は、イソシアネート成分であって、実施形態1~6のいずれか1のイソシアネート官能性プレポリマーと、(E)充填剤と、を含む、イソシアネート成分に関する。
【0122】
実施形態8は、組成物であって、実施形態7のイソシアネート成分と、イソシアネート反応性成分と、を含む、組成物に関する。
【0123】
実施形態9は、(i)組成物が、2成分(2k)系であるか、(ii)組成物が、100重量%の固体を含むか、又は(iii)(i)及び(ii)の両方である、実施形態8の組成物に関する。
【0124】
実施形態10は、イソシアネート反応性成分が、(A)ポリオールを含み、(A)ポリオールが、(i)2~8の数平均官能価を有するか、(ii)0超~2,000の平均OH当量を有するか、(iii)ポリエーテルポリオールであるか、又は(iv)(i)~(iii)の任意の組み合わせである、実施形態8又は9の組成物に関する。
【0125】
実施形態11は、(i)イソシアネート反応性成分が、(F)鎖延長剤を含むか、(ii)イソシアネート反応性成分が、(E)充填剤を含むか、又は(iii)(i)及び(ii)の両方である、実施形態8~10のうちの1つの組成物に関する。
【0126】
実施形態12は、コーティングを調製する方法であって、実施形態8~11のうちの1つの組成物を基材上に塗布することと、基材上に組成物からコーティングを形成することと、を含む、方法に関する。
【0127】
実施形態13は、コーティングを調製する方法であって、方法が、
組成物を基材上に塗布することと、
基材上にポリウレタン組成物からコーティングを形成することと、を含み、
ポリウレタン組成物が、
イソシアネート成分であって、
ポリオールとイソシアネートとの反応生成物を含むイソシアネート官能性ポリマーと、
ポリオールを含むイソシアネート反応性成分と、を含む、イソシアネート成分を含む、方法に関する。
【0128】
実施形態14は、コーティングされた基材であって、基材と、基材上に配置されたコーティングと、を備え、コーティングが、実施形態8~11の1つの組成物から、又は実施形態13の方法に従って形成される、コーティングされた基材に関する。
【0129】
実施形態15は、(i)基材が、布地を備えるか、(ii)基材が、織布又は不織布であるか、(iii)基材が、エアバッグを備えるか、又は(iv)(i)~(iii)の任意の組み合わせである、実施形態14のコーティングされた基材に関する。
【0130】
本開示の実施形態を示す以下の実施例は、本発明を説明することを意図するものであり、本発明を限定するものではない。特に明記しない限り、全ての反応は、空気下で実行され、全ての成分は、様々な商業的供給業者から購入されるか、又は別の方法で商業的供給業者から得られる。
【0131】
以下の機器及び特性評価手順/パラメータを使用して、以下の実施例で調製された化合物及び組成物の様々な物理的特性を評価する。
【0132】
毛細管粘度(ガラス製毛細管を介した動粘度)を、シリコーン含有材料(成分(B))については、1970年7月20日のDow Corning Corporate試験方法CTM0004法を介して測定した。CTM0004は、当該技術分野において既知であり、ASTM D445、IP 71に基づく。
【0133】
実施例で利用される様々な成分を以下の表1に示す。
【0134】
【0135】
調製例1~9
調製例1~9において、イソシアネート官能性プレポリマーを含むイソシアネート成分を、一般に、以下の表2に記載される成分及び量に基づいて、グローブボックス中の乾燥容器中で合成した。特に、調製例1~9のそれぞれにおいて、成分(A1)、成分(B)(成分(B)を利用しない調製例9を除く)、及び成分(D)をSpeedMixerカップに配置し、FlackTek DAC 600 FVZ SpeedMixerによって混合し、2000rpmで60秒間混合した。次いで、成分(C)をSpeedMixerカップに配置し、内容物をもう1度FlackTek DAC 600 FVZ SpeedMixerで混合し、2000rpmで30秒間混合した。次いで、内容物を乾燥ガラス容器に移し、80℃のオーブン中で4時間反応させて、プレポリマー反応を完了させた。冷却後、内容物をアリコートに分割し、成分(E1)又は(E2)の総量が組み込まれるまで、所望の質量の成分(E1)又は(E2)を、反復添加ごとに約1重量%の充填剤を多段階で組み込ませた。混合は、FlackTek DAC 150スピードミキサーを用いて、約1%の充填剤増分ごとに15秒間、2000rpmの混合速度で行った。混合の間に、木製舌圧子を利用してコンテナの側面を削り落とし、充填剤の完全な組み込みを確実にした。試料を脱気するために、FlackTek 600.2 VAC LRスピードミキサーを使用して、800rpmで30秒間、その直後に2000rpmで30秒間の混合速度で、最終多段階混合プロトコルを減圧下で実行した。
【0136】
【0137】
比較調製例1~4:
比較調製例1~4において、イソシアネート官能性プレポリマーを含むイソシアネート成分を、一般に、以下の表3に記載される成分及び量に基づいて、グローブボックス中の乾燥容器中で合成した。特に、比較調製例1~4のそれぞれにおいて、成分(A1)(及び利用する場合には成分(A2))、並びに利用する場合には成分(D)をSpeedMixerカップに配置し、FlackTek DAC 600 FVZ SpeedMixerによって混合し、2000rpmで60秒間混合した。次いで、成分(C)をSpeedMixerカップに配置し、内容物をもう1度FlackTek DAC 600 FVZ SpeedMixerで混合し、2000rpmで30秒間混合した。次いで、内容物を乾燥ガラス容器に移し、80℃のオーブン中で4時間反応させて、プレポリマー反応を完了させた。冷却後、内容物をアリコートに分割し、成分(E1)又は(E2)の総量が組み込まれるまで、所望の質量の成分(E1)又は(E2)を、反復添加ごとに約1重量%の充填剤を多段階で組み込ませた。混合は、FlackTek DAC 150スピードミキサーを用いて、約1%の充填剤増分ごとに15秒間、2000rpmの混合速度で行った。混合の間に、木製舌圧子を利用してコンテナの側面を削り落とし、充填剤の完全な組み込みを確実にした。試料を脱気するために、FlackTek 600.2 VAC LRスピードミキサーを使用して、800rpmで30秒間、その直後に2000rpmで30秒間の混合速度で、最終多段階混合プロトコルを減圧下で実行した。
【0138】
【0139】
対照例、実施例1~9、及び比較例1~4
調製例1~9で作製したイソシアネート成分及びイソシアネート官能性プレポリマー、調製例9で作製したイソシアネート成分及びイソシアネート官能性ポリマー、並びに比較調製例1~4で作製したイソシアネート成分を用いて組成物を調製する。加えて、以下の対照例は、イソシアネート官能性プレポリマーではなく従来のポリマーMDIを利用する。実施例1~9は、それぞれ、調製例1~9において上記で作製されたイソシアネート成分及びイソシアネート官能性プレポリマーを利用し、比較例1~4は、それぞれ、調製比較例1~4において上記で作製されたイソシアネート成分及びイソシアネート官能性プレポリマーを利用する。以下の表4は、実施例1~9で利用した成分を示す。イソシアネート反応性成分は、特定のイソシアネート成分の一部ではない表4中の成分を含む。
【0140】
【0141】
以下の表5は、対照例及び比較例1~4において利用される成分を示す。表5において、「Cont.」は、対照例を示し、C.E.は、比較例を意味する。
【0142】
【0143】
実施例1~9、対照例、及び比較例1~4の組成物を用いてコーティングを調製した。特に、40グラムの各組成物を100mLの試料容器に入れ、DAC 150ミキサーを使用して2000rpmで20秒間混合した。容器を開け、側面を削り取り、容器の中心まで混練した。容器をミキサーに戻し、2000rpmで更に20秒間混合した。
【0144】
1枚の12インチ×17インチの布地(精練した470 DTEX PET)をMathis Lab Coater LTE-Sコーティングフレーム上に取り付け、しっかりと引き伸ばした。布地を150℃で2分間予備乾燥して、あらゆる残留水分を除去した。コーティングナイフを持ち上げられたコーティングヘッドに取り付け、約10gの各コーティングをブレードの前にスパチュラで堆積させた。次いで、コーティングナイフを操作者に向けて引っ張り、約2インチ/秒の速度で布地上にフィルムを引き寄せた。コーティング厚さは、ブレードと支持ロールとの間のギャップを設定することによって調整した。次いで、コーティングされた布地をオーブンに移し、150℃で3分間硬化させて、硬化コーティングを得た。硬化後、硬化したコーティングを含む布地をオーブンから取り出した。
【0145】
以下の表6及び7は、実施例1~9、対照例、及び比較例1~4の組成物を用いて形成された硬化コーティングに関連する性能特性を示す。レオロジー測定(粘度)は、TA InstrumentsからのAR-G2を使用して、500μmのギャップを有する25mmの平行プレート及びデータ収集前に25℃で1分間のコンディショニングステップを使用して実行した。キング剛性は、ASTM D4032に従って測定される。充填プレポリマーに関する表6及び7中の粘度値は、イソシアネート反応性成分との反応前の調製例1~9(又は対照若しくは比較例1~4)において形成されたイソシアネート成分の粘度である。
【0146】
【表6】
*キング剛性値は、コーティング後約2時間ではなく、6又は7日後に完了した測定値を示す。コーティングの数日後にキング剛性がどの程度変化するかについて利用可能なデータはない。
【0147】
【0148】
添付の特許請求の範囲は、「発明を実施するための形態」を表現するために、かつそこに記載される特定の化合物、組成物、又は方法に限定されず、添付の特許請求の範囲の範疇の特定の実施形態間で異なり得ることを理解されたい。
【手続補正書】
【提出日】2023-06-16
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
イソシアネート官能性プレポリマーであって、
(A)ポリオールと、
(B)1分子当たり少なくとも2つのカルビノール官能基を有するオルガノポリシロキサンと、
(C)ポリイソシアネートと、の反応生成物を含み、
成分(A)~(C)が、成分(A)及び(B)のイソシアネート反応性基の総量に対して化学量論的に過剰な成分(C)中のイソシアネート官能基を提供するために利用される、イソシアネート官能性プレポリマー。
【請求項2】
(i)前記カルビノール官能基が、互いに同じであるか、(ii)前記カルビノール官能基が、一般式-D-O
a-(C
bH
2bO)
c-H(式中、Dは、共有結合又は2~18個の炭素原子を有する二価炭化水素連結基であり、下付き文字aは、0又は1であり、下付き文字bは、下付き文字cによって示される各部分において独立して2~4から選択され、下付き文字cは、0~500であるが、但し、下付き文字a及びcが同時に0ではないことを条件とする)を有するか、又は(iii)(i)及び(ii)の両方である、請求項1に記載のイソシアネート官能性プレポリマー。
【請求項3】
(i)前記カルビノール官能基のうちの少なくとも1つが、一般式:
-D-O
a-[C
2H
4O]
x[C
3H
6O]
y[C
4H
8O]
z-H
(式中、Dは、共有結合又は2~18個の炭素原子を有する二価炭化水素連結基であり、下付き文字aは、0又は1であり、0≦x≦500、0≦y≦500、及び0≦z≦500であるが、但し、1≦x+y+z≦500であることを条件とする)を有するか、(ii)前記カルビノール官能基が、ペンダントであるか、又は(iii)(i)及び(ii)の両方である、請求項1又は2に記載のイソシアネート官能性プレポリマー。
【請求項4】
(i)2.5~12.5重量%のNCO含有量、(ii)成分(B)から形成される少なくとも1つのシロキサン部分を含む主鎖であって、前記シロキサン部分が、前記主鎖の総重量に基づいて0.1~10重量%の量で前記主鎖中に存在する、主鎖、又は(iii)(i)及び(ii)の両方を有する、請求項1又は2に記載のイソシアネート官能性プレポリマー。
【請求項5】
(i)成分(B)が、25℃で1~1,000mPa・sの粘度を有するか、(ii)成分(B)が、実質的に直鎖状であるか、(iii)成分(B)が、一般式:
【化1】
(式中、各Rは、独立して選択されたヒドロカルビル基であるか、若しくはカルビノール官能基を含むが、但し、Rのうちの少なくとも2つが、独立して、カルビノール官能基を含み、下付き文字nが、0~100であることを条件とする)を有するか、(iv)成分(C)が、ポリマーMDI(pMDI)を含むか、(v)前記イソシアネート官能性プレポリマーが、(D)触媒及び(E)充填剤の存在下で形成されるか、又は(vi)(i)~(v)の任意の組み合わせである、請求項1又は2に記載のイソシアネート官能性プレポリマー。
【請求項6】
イソシアネート成分であって、
請求項1又は2に記載のイソシアネート官能性プレポリマーと、
(E)充填剤と、を含む、イソシアネート成分。
【請求項7】
組成物であって、
請求項6に記載のイソシアネート成分と、
イソシアネート反応性成分と、を含む、組成物。
【請求項8】
(i)前記組成物が、2成分(2k)系であるか、(ii)前記組成物が、100重量%の固体を含むか、又は(iii)(i)及び(ii)の両方である、請求項7に記載の組成物。
【請求項9】
コーティングを調製する方法であって、前記方法が、
請求項7に記載の組成物を基材上に塗布することと、
前記基材上に前記組成物から前記コーティングを形成することと、を含む、方法。
【請求項10】
コーティングされた基材であって、
基材と、
前記基板上に配置されたコーティングと、を備え、
前記コーティングが、請求項7に記載の組成物から形成される、コーティングされた基材。
【国際調査報告】