JPH0912722A - 高再構成度の無溶媒シリコーン樹脂及びその製造法 - Google Patents
高再構成度の無溶媒シリコーン樹脂及びその製造法Info
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Abstract
その製造法を提供することにある。 【解決手段】高い再構成度を示す無溶媒樹脂が粉末やフ
レーク状、で製造される。その再構成度は、生成された
シリコーン樹脂/流体のアロイが溶媒を分散した未使用
樹脂から生成された類似アロイのガラス転移温度Tgに
おける僅かな移動のみを示すことによって判定される。
樹脂、望ましくは未使用樹脂が揮発性液体分散剤に分散
され、非揮発性シリコーン流体と混合される。次に、そ
の揮発性液体分散剤を噴霧乾燥や蒸発のような手段によ
って除去して、本発明の無溶媒シリコーン樹脂を生成す
る。
Description
ン樹脂およびそれらを粉末又はフレーク状で製造する方
法に関する。本発明の無溶媒樹脂は、シリコーンゴムお
よび塗料のような他の生成物の混合物に容易に分散およ
び混合するという優れた再構成度を示す。
は線状シリコーン重合体、例えば、ポリジメチルシロキ
サンを意味し、シクロシロキサン、すなわち、環状構造
において主に線状の重合体も含む。用語「流体」は、線
状重合体が少量の分枝鎖を含有しても、又は室温で該物
質がさらにガム又は固体になっても、この意味で用いら
れる。換言すると、用語「流体」はその重合体の主とし
て線状特徴のみを意味する。そのシリコーン流体は反応
基又は官能基も含む。
される。
z=1、y/(x+y+z)>0.9、そしてR′は官
能又は非官能、置換又は非置換有機基である)。
3次元の網状構造に配列されているシリコーン組成物を
意味する。従って、用語シリコーン「樹脂」は、組成物
をシリコーン流体およびシランと区別するために用いて
いる。本発明のシリコーン樹脂は、主にR3 SiO
1/2およびSiO4/2単位(Rは官能又は非官能、
置換又は非置換有機基である)から成る高分子の重合体
である。かかる樹脂は限定数のR2 SiO2/2および
RSiO3/2単位も含む。該樹脂はUS−A2,67
6,182号に開示されている方法で製造されることが
多い。
リコーン流体と樹脂から成る組成物を意味する。厳密に
金属学的意味で使用する場合、用語「アロイ」は2種以
上の成分(その少なくとも1つが金属である)を溶融し
ていずれの成分によっても別個に示されない物理的性質
を得ることを意味する。従って、ここでの用語「アロ
イ」は広い意味で用いて、シリコーン樹脂と流体成分の
溶融又はブレンドをして最初の樹脂や流体によって別個
に示すことができない物理的性質を得ることを意味す
る。
樹脂/流体のアロイとしてここに記載した組成物は樹脂
と流体間、又は成分自体の分子間の化学結合(その結合
は架橋用反応物質の添加によって行なわれる又は行なわ
れない)を含む又は含まない。
的に周知であって、US−A4,309,520号に開
示されている。この特許は感圧接着剤として有用なシリ
コーン樹脂/流体のアロイを教示している。全重量10
0部当り45〜75重量部の樹脂および25〜55重量
部の樹脂のアロイ組成物が開示されている。その実施例
1は、かかるアロイの典型的な調製例であって、供給さ
れる樹脂成分は有機溶媒に分散され、そのアロイも有機
溶媒中で生成される。トルエン、キシレン又はベンゼン
のような周知溶媒が典型的に使用される。従って、その
特許の樹脂成分は無溶媒の形態に決して変性されない。
すなわち、樹脂は、感圧接着剤アロイをブレンドする際
でも有機又は水性媒質に分散される。
液体媒質に分散するように製造される(その液体媒質は
常にではないが殆んど典型的に有機溶媒である)。従っ
て、ここでの用語「無溶媒」は、「固体」樹脂相から実
質的に全ての液体分散剤が除去されていることを意味す
る。
ことも技術的に知られている。例えば、US−A4,9
35,484号はオルガノポリシロキサンの水性コロイ
ド懸濁液を噴霧乾燥することによってシリコーン樹脂粉
末を得る方法を記載している。
部分水解物、および乳化剤から調製した樹脂を利用して
いる。加水分解で生成したアルカノールを蒸留によって
除去し、得られた懸濁液を噴霧乾燥する。アルコキシ基
を含まず、かつ1分子当り最大8つのシロキサン単位を
有するオルガノポリシロキサンも使用される、但しそれ
らは少なくとも1つのアルコキシシラン又はその部分水
解物と混合される。
ると、US−A4,935,484号の方法は生成され
た粉末状樹脂がシリコーン流体と非相容性てあるという
欠点を有する。その非相容性の原因のいくつかは乳化剤
による汚染と考えられる。従って、US−A5,32
4,806号は、感圧接着剤のような樹脂と流体の両方
を含む熱硬化性シリコーン・アロイ組成物は粉末状樹脂
から満足に製造できないと結論している。
た用語「再構成」および「再構成度」は、シリコーン樹
脂が決して無溶媒の形態に変性しないシリコーン・アロ
イ又は他の組成物の性能特徴と比較した無溶媒樹脂に混
合する同じシリコーン・アロイ組成物又は他の組成物の
予め選んだ性能特徴の目安である。例えば、US−A
4,309,520号の教示によって調製したものと、
粉末状樹脂を利用すること以外は同一の方法で調製した
ものという2種類の感圧接着剤の物理的性質の比較は、
粉末状樹脂の再構成度の目安となる。従って、US−A
4,935,484号の粉末状樹脂は、該粉末状樹脂を
液体と「非相容性」であると特徴づけるには、シリコー
ン樹脂/流体のアロイ型の感圧接着剤において低再構成
度を有するということをUS−A5,324,806号
が見つけたということができる。
「再構成樹脂」は、それぞれ液体分散系から決して除去
されなかった樹脂と、「無溶媒」形態に変成され液相分
散剤に再分散された又は組成物にその成分として混合さ
れた樹脂を表わすために使用する。
ノシロキサン水解物が有機溶媒中に分散された後に噴霧
乾燥される易流動性シリコーン樹脂粉末の製造法を開示
している。しかしながら、その方法で製造されたシリコ
ーン樹脂粉末も低再構成度を示す、しかしUS−A4,
935,484号の方法によって製造されたもの程低く
はない。
構成樹脂の使用を未使用樹脂の使用と殆んど区別できな
くさせる再構成度を示す無溶媒シリコーン樹脂の製造法
を提供することが極めて必要である。
性液体分散剤に分散されたシリコーン樹脂の分散系を調
製する工程; (2)前記シリコーン樹脂と非揮発性シリコーン流体の
合計の75〜98重量部当り2〜25重量部の非揮発性
シリコーン流体を工程(1)で得られた分散系に分散さ
せる工程;および (3)次に前記分散系から揮発性液体分散剤を除去する
工程、から成ることを特徴とする、高再構成度の無溶媒
シリコーン樹脂の製造法か提供される。
は、フレーク又は粉末状の無溶媒樹脂を生成するために
それぞれ蒸発又は噴霧乾燥によって除去される。我々の
意図する揮発性液体分散剤を除去する他の形態は、残留
の揮発性液体分散剤の蒸発前に水のような非溶媒に非揮
発性シリコーン流体および樹脂の共沈を含む。高温、減
圧またはその両方によって蒸発を促進することができ
る。
シリコーン樹脂は、優れた再構成度を示す。シリコーン
樹脂/流体のアロイを配合するために我々の再構成樹脂
の使用は、未使用樹脂を配合したものと実質的に区別で
きない物理的性質をもった組成物を生ずる。無溶媒樹脂
の再構成度は、生成されるシリコーン/流体のアロイの
ガラス転移温度の移動(又は欠如又はその最少化)によ
って測定される。
(1)揮発性液体分散剤に分散されたシリコーン樹脂の
分散系を調製する工程、(2)シリコーン樹脂および非
揮発性シリコーン流体の合計の75〜98重量部当り2
〜25重量部の非揮発性シリーン流体を工程(1)で得
られた分散系に分散させる工程、および(3)次にその
分散系から揮発性液体分散剤を除去する工程によって製
造する。
が未使用のシリコーン樹脂の分散系であるが、本発明は
そのように限定されない。
媒のシリコーン樹脂は次の一般式 〔R3 SiO1/2〕a〔R2 SiO2/2〕b〔RSiO3/2〕c 〔SiO4/2〕d (1) (式中のa、b、cおよびdは正数値である、但しa+
b+c+d=1、1/2(b+c+d)<a<(b+c
+d)および0<(b+c)/d<0.2;Rは水素原
子、ヒドロキシル、アルキル、アルケニル、アルコキ
シ、オキシモ、アリール、エポキシド、カルボキシル、
エーテル、アミドおよびアミノ基から成る群からそれぞ
れ選んだ一価の基である、但し該R基の少なくとも60
モル%はメチルである)で表される。また、我々の望ま
しい実施態様におけるオルガノシリコーン樹脂は数平均
分子量(Mn)が2,000〜7,000である。上記
の式中および分子量範囲内のシリコーン樹脂は特許請求
しているシリコーン流体/樹脂のアロイの配合に広く利
用されることが示されている。
れぞれ液体分散剤およびシリコーン流体を意味する。こ
れらの用語は、相互におよび液体分散剤の除去が行なわ
れる条件に対して相対的である。
発によって液体分散剤を除去する場合には、トルエン、
キシレン、塩化メチレンのような揮発性分散剤又はヘキ
サメチルジシロキサンやオクタメチルシクロシロキサン
のような低分子量シロキサンを選ぶ。かかる条件下の非
揮発性シリコーン流体は、低蒸気圧を有するため非揮発
性シリコーン流体の実質的に全てが無溶媒シリコーン樹
脂と共に確実に残る。減圧雰囲気および高温によって促
進されると、単純な蒸発によって無溶媒樹脂は凝固して
脆い塊になり容易に分解してフレーク状になる。
って除去する場合(それは通常、環境温度よりかなり高
い温度にさらすことを含む)には、その温度における無
溶媒シリコーン流体の蒸気圧は十分低くて非揮発性シリ
コーン流体の実質的に全てが無溶媒シリコーン樹脂と共
に確実に残る。
きる揮発性液体分散剤の多くは容易に燃焼性であるの
で、除去手段によっては予防手段、例えば窒素又はアル
ゴンのブランケットにおける噴霧乾燥が必要である。
明の無溶媒樹脂を易流動性粉末状で生成する。人口およ
び出口温度や供給速度のような噴霧乾燥の条件を用い
て、生成される粉末の粒度を制御することができる。
分散剤の組成物は、それが無溶媒樹脂に樹脂が混合され
る最終製品に有害な性質を与えない程度に重要である。
性シリコーン流体は次の一般式 〔R′3 SiO1/2〕x〔R′2 SiO2/2〕y〔R′SiO3/2〕z (2) (式中のx、yおよびzは正数値である、但しx+y+
z=1そしてy/(x+y+z)>0.9、R′は水素
原子、ヒドロキシル、アルキル、アルケニル、アルコキ
シ、オキシモ、アリール、エポキシド、カルボキシル、
エーテル、アミドおよびアルキルアミノ基から成る群か
らそれぞれ選ぶ、但しR′基の少なくとも90モル%は
メチルである)を有する、そして該シリコーン流体は液
体分散剤の除去条件下で該シリコーン流体を非揮発性に
させる十分高い重合度(DP)を有する。我々の望まし
い実施態様における非揮発性流体は50〜100,00
0の重合度を有する。この重合度の範囲はシリコーン流
体を殆んどの条件下で非揮発性にさせる。
る場合には、シクロヘキサンのような低分子量のシロキ
サンも非揮発性シリコーン流体成分として使用される。
その非揮発性シリコーン流体成分の組成物は、それが無
溶媒樹脂の再構成度に本発明の目的を損う点まで悪影響
を与えないようにする必要がある。
ーン流体の量は、非揮発性シリコーン流体とシリコーン
樹脂固体分の合計の100重量部当り2〜25部であ
る。それよりも少ない量の非揮発性シリコーン流体を用
いると、生成する無溶媒樹脂の高再構成度の利点が失わ
れる。その値より多い量を用いると、生成される無溶媒
樹脂は望ましくない物理的特性をとって、泥状やガム状
の挙動をとる。
ロイの損失正接(tan(δ))の値と温度との関係を
示すグラフである。4種類のシリコーン樹脂/流体アロ
イの各々は同一の化学組成を有し、唯一の差は使用した
樹脂の供給源である。
l)加水分解/縮合から調製された。重合は、トリメチ
ルクロロシランおよびヘキサメチルジシロキサンのイソ
プロピルアルコール溶液の添加を介した末端付加によっ
て停止させた。その末端付加重合体樹脂からHClとイ
ソプロピルアルコールを洗浄し、ヘキサメチルジシロキ
サンをキシレンと溶媒交換した。
で残りがメチル基であった。キシレン−分散樹脂は7
1.5重量%の固体から成り、4850の数平均分子量
(Mn)を有した。
とするポリジメチルシロキサン流体(重合度=150)
とキシレン−分散未使用樹脂とを固体分を基準にして5
0/50部の重量比で混合することによって、第1の5
0/50シリコーン樹脂/流体アロイ(アロイ1)を調
製した。次にそのキシレン溶媒を95.5kPaの真
空、120℃の温度で15時間真空ストリッピングし
た。そのストリップした配合物に一定混合条件下で1分
子当り平均して12ジメチルシロキシ単位および28メ
チル水素シロキシ単位を有するトリメチルシロキシ末端
付加水素シロキサン架橋剤を添加した。その架橋剤は、
架橋剤のSiH単位:ジメチルビニルシロキシを末端基
とするシリコーン流体のSiCHCH2 単位の比が1.
5であるような量で添加した。その後、再び一定混合条
件下で、ストリップした樹脂とシリコーン流体の合計重
量10g当り0.02gのジエチルフマレート(架橋抑
制剤)を添加した。最後に、樹脂とジメチルビニルシロ
キシを末端基とするシリコーン流体の合計重量10g当
り0.02gの白金触媒(短鎖シロキサンに分散された
クロロ白金酸1.5重量%)を添加して、さらに5分間
混合を続けた。混合は全て600型混合装置を備えたミ
キサー(商品名Haake Rheocord90)を
使用して行なった。
は、次に170℃の温度で10分間圧縮成形して厚さ2
mmの矩形硬化スラブを作った。
分散シリコーン樹脂90重量部(固体分)を最初にジメ
チルビニルシロキシを末端基とするポリジメチルシロキ
サン流体10重量部と混合したことを除いて、アロイ1
と同一の方法で第2の50/50シリコーン樹脂/流体
アロイ(アロイ2)を調製そして成形した。次に、樹脂
が豊富な分散系中のキシレンを不燃性溶媒の塩化メチレ
ンと溶媒交換して、10重量%固体分の分散系を生成し
た。
燥装置を利用して噴霧乾燥した。その塩化メチレン−分
散樹脂と非揮発性シリコーン流体の混合物を噴霧乾燥す
ることによって無溶媒樹脂の豊富な粉末約200gを生
成した。噴霧乾燥装置の入口温度は85〜90℃そして
出口温度は65〜75℃であった。噴霧乾燥は環境雰囲
気中で行なって塩化メチレン(揮発性液体分散剤)を除
去した。
白金触媒、抑制剤および追加量のジメチルビニルシロキ
シを末端基とするポリジメチルシロキサン流体と混合し
て50/50のシリコーン樹脂/流体アロイ(アロイ
2)を調製した。
ロイ(アロイ3)は、本発明に従って未使用のキシレン
−分散シリコーン樹脂80重量部を最初にジメチルビニ
ルシロキシを末端基とするポリジメチルシロキサン20
重量部と混合したことを除いて、アロイ2の同じ方法で
調製そして硬化した。アロイ2に関して記載した方法と
同一の方法で、樹脂の豊富な分散系中のキシレンを塩化
メチレンと交換し、同一条件下で噴霧乾燥した。次に上
記のようにアロイ3を調製そして硬化した。
/流体アロイ(アロイ4)は、未使用シリコーン樹脂中
のキシレンを最初に塩化メチレンと交換し、次にジメチ
ルビニルシロキシを末端基とするポリジメチルシロキサ
ン流体、架橋剤、抑制剤および触媒と混合する前に、非
揮発性シリコーン流体を添加することなく、噴霧乾燥し
たことを除いて、アロイ1と同一の方法で調製そして成
形した。
(δ)を測定するために、成形したスラブから50.8
mm×6.4mmの矩形試験片を打抜いた。矩形のねじ
り工具形状を有するRDA−2型の動的機械的熱分析装
置(Rheometric社から入手)を使用した。1
ラジアン/秒の頻度で、ずっと線形粘弾性挙動を保証し
た歪を用いて、−140℃〜50℃の間5°間隔での温
度走査をして試料の温度依存損失正接を測定した。
接(tan(δ)は、∂〔tan(δ)〕∂T=0にお
いて2つの点を示す。これらの2つの点は一般に与えら
れた物質(材料)のガラス転移温度(Tg)と呼ばれ
る。第1の点は約−115℃で生じる鋭いピークを特徴
とし非揮発性シリコーン流体のTgにほゞ対応する。第
2のゆるやかなピークはシリコーン樹脂/流体アロイの
Tgに対応する。
0℃、−25℃、−15℃および−32℃である。従っ
て、図1からアロイ2および3に使用したシリコーン樹
脂(それは本発明によって製造した)は特に高い再構成
度を示した。アロイ2および3はそれぞれ未使用樹脂で
製造したアロイ1の2、3度以内のTgを有した。非揮
発性シリコーン流体を添加することなく、未使用樹脂か
ら噴霧乾燥した無溶媒樹脂を使用したアロイ4はアロイ
1より完全に12℃低いTgを有した。
と同一の化学組成を有した。アロイ5は、非揮発性シリ
コーン流体を含有することなく未使用樹脂の液体分散剤
の単純蒸発で製造したフレーク状樹脂を噴霧乾燥粉末樹
脂の代りに使用したことを除いて、アロイ4と同一の方
法で調製した。アロイ5は、−42.5℃のTgを有し
た、従ってさらに悪い再構成度を示す。
イ6〜11を調製して、各アロイのTgを測定した。こ
れらアロイの各々は、種々の形態の前記シリコーン樹脂
と0.14モル%のメチルビニルシロキサン単位と1
0,000の重合度を有するジメチルビニルシロキシを
末端基とするジメチルシロキサン、メチルビニルシロキ
サン共重合体と混合することによって調製した。それぞ
れの場合に、本発明に従って樹脂を製造する場合のシリ
コーン流体の全重量%は、各アロイにおける樹脂/流体
の最終重量比が50/50になるように調整した。混合
は全て150℃の温度で行なった。
そして−22℃のTgを示した。
加することなく未使用樹脂から噴霧乾燥した粉末樹脂を
使用した、そして−36℃のTgを有した。
イ2に従って記載した非揮発性シリコーン流体10重量
%を含有する噴霧乾燥樹脂粉末を使用した、そして−3
2℃のTgを有した。
イ3に従って記載した非揮発性シリコーン流体の20重
量%を含有する噴霧乾燥樹脂粉末を使用した、そして−
28℃のTgを有した。
ったフレーク樹脂を利用して製造した、そして−53℃
のTgを有した。
ロイ2および3について記載した非揮発性シリコーン流
体20重量%を含有するフレーク樹脂を使用して製造し
た、そして−34℃のTgを有した。
無溶媒樹脂の使用は従来の技術によって製造した樹脂よ
りも高い再構成度を有することを明示している。未使用
樹脂から製造したものに比較して、シリコーン樹脂/流
体アロイに無溶媒シリコーン樹脂の使用に伴うTgの移
動は、本発明の無溶媒樹脂の調製によって最小にされ
る。
イに関する温度関数としての損失正接(tan(δ))
のグラフである。
Claims (10)
- 【請求項1】(1)揮発性液体分散剤に分散されたシリ
コーン樹脂の分散系を調製する工程; (2)前記シリコーン樹脂と非揮発性シリコーン流体の
合計の75〜98重量部当り2〜25重量部の非揮発性
シリコーン流体を工程(1)で得られた分散系に分散さ
せる工程;および (3)次に前記分散系から揮発性液体分散剤を除去する
工程、から成ることを特徴とする、高再構成度の無溶媒
シリコーン樹脂の製造法。 - 【請求項2】前記工程(3)は、前記工程(2)で得ら
れた分散系を噴霧乾燥によって行なって粉末状の前記無
溶媒シリコーン樹脂を得る請求項1記載の方法。 - 【請求項3】前記工程(3)を実施する前に、工程
(2)で得られた液体分散系から前記樹脂および前記無
溶媒シリコーン樹脂を共沈させる工程を含む請求項1記
載の方法。 - 【請求項4】前記工程(3)は、前記樹脂および無溶媒
シリコーン樹脂を脆性塊に凝固させて、それから破砕し
てフレークとなるような方法で行なう請求項1記載の方
法。 - 【請求項5】前記シリコーン樹脂が、次の一般式 〔R3 SiO1/2〕a〔R2 SiO2/2〕b〔RSiO3/2〕c 〔SiO4/2〕d (1) (式中のa、b、cおよびdは正数値である、但しa+
b+c+d=1、1/2(b+c+d)<a<(b+c
+d)および0<(b+c)/d<0.2;Rは水素原
子、ヒドロキシル、アルキル、アルケニル、アルコキ
シ、オキシモ、アリール、エポキシド、カルボキシル、
エーテル、アミドおよびアミノ基から成る群からそれぞ
れ選んだ一価の基である、但し該R基の少なくとも60
モル%はメチルである)で表される請求項1記載の方
法。 - 【請求項6】前記シリコーン樹脂が2,000〜7,0
00の数平均分子量を有する請求項5記載の方法。 - 【請求項7】前記揮発性液体分散剤がシロキサンを含む
請求項1記載の方法。 - 【請求項8】前記シロキサン揮発性液体分散剤がヘキサ
メチルジシロキサンである請求項7記載の方法。 - 【請求項9】前記シリコーン樹脂が未使用である請求項
1記載の方法。 - 【請求項10】(1)揮発性液体分散剤に分散されたシ
リコーン樹脂の分散系を調製する工程; (2)前記シリコーン樹脂および非揮発性シリコーン流
体の合計の75〜98重量部当り2〜25重量部の非揮
発性シリコーン流体を工程(1)で得られた分散系に分
散させる工程;および (3)次に前記分散系から揮発性液体分散剤を除去する
工程、から成る方法によって得られる無溶媒シリコーン
樹脂。
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