KR20090108024A - 실리콘 함유 조성물 - Google Patents

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KR20090108024A KR1020097014449A KR20097014449A KR20090108024A KR 20090108024 A KR20090108024 A KR 20090108024A KR 1020097014449 A KR1020097014449 A KR 1020097014449A KR 20097014449 A KR20097014449 A KR 20097014449A KR 20090108024 A KR20090108024 A KR 20090108024A
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Abstract

실리콘 함유 조성물은 제 1 성분 및 이소시아네이트화 중간체를 형성하기 위해 제 1 성분에 상대적으로 과량의 이소시아네이트 성분의 반응 생성물을 포함한다. 제 1 성분은 폴리실록산과 실리콘 수지 중 하나로부터 선택된다. 제 1 성분은 히드록시기와 아민기 중 하나로부터 선택된 탄소 결합 작용기를 포함한다. 이소시아네이트 성분은 제 1 성분의 탄소 결합 작용기와 반응성이다. 이소시아네이트화 중간체는 복수개의 이소시아네이트 작용기를 포함한다. 실리콘 함유 조성물은 제 2 성분의 반응 생성물을 더 포함하고, 이는 폴리실록산과 실리콘 수지의 나머지로부터 선택된다. 제 2 성분은 실리콘 함유 조성물을 제조하기 위한 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 작용기와 반응성인 복수개의 탄소 결합 작용기를 포함한다.
실리콘 함유 조성물, 이소시아네이트화 중간체, 이소시아네이트 성분, 탄소 결합 작용기

Description

실리콘 함유 조성물{SILICONE-CONTAINING COMPOSITION}
본 출원 발명은, 2007년 1월 12일자로 출원된 미국 가특허 출원 제 60/884,626호 및 2007년 1월 12일자로 출원된 미국 가특허 출원 제 60/884,628호의 우선권을 주장하며, 이들 특허 출원은 그의 전문으로서 본원에 참조된다.
미국 정부는 본 발명에 있어서 지불한 면허를 갖고, 제한된 환경에서 국립 재생 에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory)에 의해 수여되는 승인 번호 ZAX-5-33628-02로써 제공되는 바의 상당한 기간에 대해 특허 소유권자가 타인에게 허용하는데 필요한 권리를 갖는다.
본 발명은, 실리콘 함유 조성물에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 실리콘 함유 조성물과 실리콘 함유 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
공중합체는 중합체 과학 분야의 숙련자들에게 잘 공지되어 있다. 공중합체는 단 하나의 반복 유닛이 중합체 쇄를 형성하기 위해 사용되는 경우의 단독 중합체와 반대로, 2개 이상의 상이한 타입의 반복 유닛, 즉, 단량체가 중합체 쇄 내에서 링크되는 경우에 형성된다. 공중합체는 적어도 2가지 타입의 반복 유닛을 포함하기 때문에, 공중합체는 중합체 쇄 중 반복 유닛이 어떻게 배열되는지에 기초하여 분류될 수 있다. 공중합체의 이들 분류는 랜덤, 얼터네이팅, 블록, 그래프트, 스타 및 브러쉬를 포함한다.
블록 공중합체 상이한 중합된 단량체의 블록, 즉, 화학적 블록을 포함한다. 예를 들면, 폴리스티렌-b-폴리(메틸메타크릴레이트)는 PS-b-PMMA로도 공지된 것으로 먼저, 스티렌을 중합하고, 이어서 순차로 MMA를 중합함으로써 제조된다. PS-b-PMMA는 2가지 상이한 화학적 블록을 포함하기 때문에 디블록 공중합체이다. 3, 5 및 5개의 화학적 블록을 각각 포함하는 트리블록, 테트라블록, 및 펜타블록 공중합체는 또한 유사한 방식으로 제조될 수 있다. 블록 공중합체는 마이크로페이스 분리되어 주기적 나노구조물을 형성할 수 있다. 마이크로페이스 분리에서, 상이한 화학적 블록들은 나노-크기 구조물을 형성하게 허용하는 이들 사이의 공유 결합 만큼 서로 떨어져 이동한다. 이들 나노-크기 구조물은 예를 들면 PS의 매트릭스 내의 MMA 또는 그 역의 구체들처럼 보일 수 있거나, 또는 그 구조물들은 스트라이프, 즉 주름(lamellae) 또는 원통형(cylinders)일 수 있다. 블록 공중합체는 당해 블록 공중합체가 화학적 블록의 화학적 및 물리적 특성을 포함하는 경향이 있기 때문에 유용하다.
실리콘 블록 및 우레아 및 우레탄 블록 중 적어도 하나를 포함하는 블록 공중합체는 또한 실리콘-유기 공중합체 또는 세그멘트된 실리콘-우레아(우레탄) 공중합체로 공지된 것으로 당업계에 잘 알려져 있다. 당해 실리콘-유기 공중합체는 전형적으로 아민 관능성 폴리디메틸실록산과 같은 폴리실록산을 디이소시아네이트 및 아민 및 폴리올 중 적어도 하나와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 폴리실록산은 당업계에 잘 알려진 특성을 갖는다. 당해 특성은 높은 열, UV 광선, 및 산화 안정 성, 낮은 표면 에너지, 소수성, 높은 가스 투과성, 증가된 전기적 특성 및 생체 적합성을 갖는다. 그러나, 약 영하(-) 123℃의 낮은 유리 전이(Tg) 온도로 인해, 폴리실록산은 실온에서 불량한 기계적 특성을 나타낸다. 당해 폴리실록산과 우레아 및/또는 우레탄 블록을 배합함으로써, 이로부터 형성된 실리콘-유기 공중합체는 폴리실록산 단독에 비해 개선된 기계적 특성을 갖는다. 당해 실리콘 블록은 무기 백본으로 인해 전형적으로 연질 세그먼트로서 분류되고, 우레아 및 우레탄 블록은 유기 백본으로 인해 전형적으로 경질 세그먼트로서 분류된다. 이러한 맥락에서, 연질 및 경질 세그먼트라는 용어는 일반적으로 세그먼트의 강성 및 유리 전이 온도에 관련된다.
상기 실리콘-유기 공중합체의 특성의 장점을 추가로 취하기 위해, 압력 민감성 접착제와 같은 조성물은 여러 회사에 의해 제조된다. 당해 조성물은 전형적으로 실리콘-유기 공중합체 및 점착성 수지를 포함한다. 당해 점착성 수지는 전형적으로 MQ 수지와 같은 실리콘 수지이고, 이는 실리콘-결합된 수소, 실리콘-결합된 알케닐, 및 실론알 그룹을 포함할 수 있다. 그러나, 당해 점착성 수지는 전형적으로 공중합체와 미반응 상태로 남겨지고, 이는 기계적 강도를 필요로 하는 용도들에 대해 실패를 유도할 수 있다.
폴리실록산, 이소시아네이트 성분, 및 실리콘 수지로부터 제조된 실리콘 함유 조성물을 제공할 기회가 남아있다. 당해 폴리실록산과 실리콘 수지는 이소시아네이트 성분과 반응성이 있어서 실리콘 함유 조성물을 제조하는 탄소 결합 작용기를 포함한다. 또한 실리콘 함유 조성물을 제조하는 방법을 제공할 기회가 남아있 다.
본 발명은, 실리콘 함유 조성물을 제공한다. 당해 실리콘 함유 조성물은 제 1 성분 및 이소시아네이트화 중간체를 형성하기 위해 제 1 성분에 상대적으로 과량의 이소시아네이트 성분의 반응 생성물을 포함한다. 제 1 성분은 폴리실록산과 실리콘 수지 중 하나로부터 선택된다. 제 1 성분은 히드록시기와 아민기 중 하나로부터 선택된 탄소 결합 작용기를 포함한다. 이소시아네이트 성분은 제 1 성분의 탄소 결합 작용기와 반응성이다. 과량의 이소시아네이트 성분으로 인해, 이소시아네이트화 중간체는 복수개의 이소시아네이트 작용기를 포함한다. 실리콘 함유 조성물은 제 2 성분의 반응 생성물을 더 포함한다. 당해 제 2 성분은 폴리실록산과 실리콘 수지의 나머지로부터 선택된다. 제 2 성분은 실리콘 함유 조성물을 제조하기 위한 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 작용기와 반응성인 복수개의 탄소 결합 작용기를 포함한다.
본 발명은, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법을 추가로 제공한다. 당해 방법을 위해, 제 1 성분이 제공되고, 제 1 성분의 탄소 결합 작용기는 과량의 이소시아네이트 성분과 반응하여 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. 당해 제 2 성분은 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 작용기 중 적어도 하나와 반응하여 실리콘 함유 조성물을 제조한다.
본 발명은, 실리콘 함유 조성물을 제조하기 위해 폴리실록산, 이소시아네이트 성분, 및 실리콘 수지의 독특한 조합을 제공한다. 당해 실리콘 함유 조성물은 부분적으로 성분들 각각의 특성으로 인해 개선된 화학적 및 물리적 특성을 갖는다. 당해 특성은 높은 열, UV 광선, 및 산화 안정성, 낮은 표면 에너지, 소수성, 높은 가스 투과성, 증가된 전기적 특성 및 생체 적합성을 갖는다. 또한, 본 발명은 실리콘 함유 조성물을 제조하기 위한 독특한 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 장점들은 수반되는 도면과 관련하여 고려되는 경우 다음 상세한 설명을 참조함으로써 용이하게 인식되고, 더 잘 이해될 것이다:
도 1은, 본 발명의 진보적인 조성물의 예 5, 8, 및 14의 온도 변화의 함수로서 저장 탄성률(G')을 예시하는 선 그래프.
도 2는, 진보적인 조성물의 예 5, 8, 및 14의 온도 변화의 함수로서 탠 델타(δ: 유전 손실률)를 예시하는 선 그래프.
본 발명은, 실리콘 함유 조성물 및 당해 실리콘 함유 조성물, 이하 조성물의 제조 방법을 제공한다. "실리콘 함유"라는 용어는, 당해 조성물이 반복되는 실리콘-산소 결합, 즉 -Si-O- 백본을 포함하는 것을 의미한다.
조성물은 임의의 공업에 사용될 수 있고, 임의의 형태를 포함할 수 있다. 예를 들면, 당해 조성물은 필름, 코팅, 섬유, 액체, 발포체, 엘라스토머, 펠렛, 분말 등을 포함할 수 있다. 조성물은 당해 조성물을 여러 가지 용도에 적합하게 하기 위해 특정 성분들 및 비율로 제조될 수 있다. 당해 조성물은 여러 가지 특성을 갖는다. 당해 특성은 높은 열 안정성, UV 광선 안정성, 및 산화 안정성, 낮은 표면 에 너지, 소수성, 높은 가스 투과성, 증가된 전기적 특성 및 우수한 생체 적합성을 포함하지만, 이들로만 제한되지 않는다.
당해 조성물은 사용되어 물품을 형성할 수 있다. 당해 조성물이 물품을 형성하기 위해 사용되는 경우, 당해 물품은 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 당해 조성물은 몰딩되거나 또는 압출되어 물품을 형성할 수 있다. 당해 조성물로부터 형성된 물품의 예로는 열가소성 몰딩 부품, 열경화성 몰딩 부품, 고온용융된 접착제 부품, 개스켓, 시일제, o-링, 커넥터 및 당업계에 공지된 기타 물품을 들 수 있다.
일 실시예에서, 당해 조성물은 접착제로서, 예를 들면 접착제층인 물품을 형성하기 위해 사용된다. 예를 들면, 당해 조성물은 압력 민감성 접착제로서 사용될 수 있거나 또는 테이프로서 사용될 수 있다. 당해 접착제는 당해 조성물 만을 포함할 수 있거나, 또는 용매(이로써만 제한되지 않음)와 같은 추가의 성분을 포함할 수 있다. 조성물은 당해 조성물이 접착제로서 사용되는 경우와 같이 성분들을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 접착제로서 당해 조성물을 사용하여 제조된 성분들의 예는 전자 성분, 광양자 성분, 음향 뎀프닝(acoustic dampening) 성분, 및 기타 당업계에 공지된 성분을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 당해 조성물은 텍스타일 및 섬유(이들로만 제한되지 않음)와 같은 예비 성형 물품을 취급하기 위해 사용된다. 이 실시예에서, 당해 조성물은 코팅층 또는 처리층인 물품이다. 예를 들면, 당해 조성물은 예비 성형 물품이 발수성(water repellant), 즉, 소수성이 되도록 이들 물품을 취급하기 위해 사용될 수 있다. 당해 조성물은 예비 성형 물품의 적어도 일부를 커버하고 보호할 수 있고(있거나) 예비 성형 물품의 적어도 일부에 침투할 수 있다. 당해 조성물이 예비 성형 물품을 취급하기 위해 사용되는 경우; 당해 예비 성형 물품은 당업계 공지된 임의의 방법에 의해 취급될 수 있다. 예를 들면, 당해 예비 성형 물품은 당해 조성물 중에서 분무, 침지, 시일링 또는 코팅될 수 있다. 본 발명은 당해 조성물의 임의의 특정 용도로만 제한되지 않음을 인식해야 한다. 당해 조성물은 상기 기재되고 예시되지 않은 당업계에 공지된 기타 물품을 형성하기 위해 사용될 수 있음이 인식되어야 한다.
일 실시예에서, 당해 조성물은 경화되지 않는다. 또 다른 실시예에서, 당해 조성물은 경화된다. "경화된"이라는 용어는 당해 조성물이 가교 결합되어 강성이 됨을 의미한다. 경화되는 경우, 당해 조성물은 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 경화될 수 있다 당해 조성물을 경화시키기에 적합한 방법들의 특정 예는 다음: 실온 가황(RTV), 자유 라디칼 경화, UV 경화를 포함하는 방사선, 및 광선-유도된 경화, 습기-유도된 경화, 알콜 분해, 히드로실화 경화, 및 유기 측쇄 반응(존재하는 경우)을 통한 가교 반응 등을 포함한다.
경화되는 경우, 당해 조성물은 물리적 전이 온도, 즉, 유리 전이(Tg) 또는 멜팅 전이 온도를 가짐으로써, 당해 경화된 조성물은 사용 조건 하에 특정 온도에 도달하는데 대해 점도의 연화 또는 비선형 감소에 의해 마킹되는 변화를 겪는다. 당해 물리적 전이 온도는 당해 조성물을 형성하기 위해 사용된 특정 성분들 및 당해 성분들의 양을 선택함으로써 더 높거나 또는 더 낮게 이동될 수 있다.
당해 조성물은 제 1 성분 및 당해 제 1 성분에 대해 상대적으로 과량의 이소시아네이트 성분의 반응 생성물을 포함한다. "과량"이라는 용어는 제 1 성분 전체가 전형적으로 이소시아네이트 성분과 반응하는 것을 의미한다. 그러나, 일부 량의 제 1 성분 및/또는 일부 량의 이소시아네이트 성분이 미반응 상태로 남겨질 수 있음을 인식해야 한다. 제 1 성분 및 이소시아네이트 성분은 반응하여 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. 제 1 성분은 폴리실록산과 실리콘 수지 중 하나로부터 선택된다. 제 1 실시예에서, 제 1 성분은 폴리실록산이다. 제 2 실시예에서, 제 1 성분은 실리콘 수지이다. 제 1 및 제 2 실시예는 아래 더욱 상세히 기재된다.
제 1 성분은 탄소 결합 작용기를 포함한다. 당해 탄소 결합 작용기는 히드록시기와 아민기 중 하나로부터 선택된다. 제 1 성분의 당해 탄소 결합 작용기는 전형적으로 말단 그룹이다. 그러나, 당해 탄소 결합 작용기는 펜던트 그룹(이로만 제한되지 않음)과 같은 비말단 그룹일 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 성분은 히드록시기와 아민기 중 적어도 하나를 포함하는 복수개의 탄소 결합 작용기를 포함할 수 있다. 이들 실시예에서, 당해 탄소 결합 작용기 중 적어도 하나는 알콕시 그룹 또는 하이드라이드 그룹(이들로만 제한되지 않음)과 같이 당업계에 공지된 기타 작용기로부터 선택될 수 있다. 또한, 복수개의 탄소 결합 작용기 각각은 상호 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 예를 들면, 제 1 성분은 탄소 결합 히드록시기 및 탄소 결합 아민기, 2개의 탄소 결합 히드록시기, 2개의 탄소 결합 아민기, 등을 포함할 수 있다. 제 1 성분이 복수개의 탄소 결합 작용기를 포함하는 경우, 탄소 결합 작용기들의 여러 가지 배합이 가능함을 인식해야 한다. 다른 실시예들에서, 제 1 성 분은 당업계에 공지된 임의의 작용기일 수 있는 비-탄소 결합 작용기 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 1 성분의 당해 비-탄소 결합 작용기는 실리콘-결합된 히드록시기 또는 실리콘-결합된 아민기일 수 있다.
제 1 성분은 당해 조성물 내에 임의의 양으로 존재할 수 있다. 제 1 실시예에서, 제 1 성분이 폴리실록산인 경우, 제 1 성분은 통상적으로 조성물 100중량부에 기초하여 5.0 내지 98, 더욱 통상적으로 25 내지 95, 가장 통상적으로 50 내지 95중량부의 양으로 존재한다. 제 2 실시예에서, 제 1 성분이 실리콘 수지인 경우, 제 1 성분은 통상적으로 조성물 100중량부에 기초하여 5.0 내지 70, 더욱 통상적으로 10 내지 40, 가장 통상적으로 20 내지 30중량부의 양으로 존재한다.
이소시아네이트 성분은 제 1 성분의 탄소 결합 작용기와 반응성이다. 당해 이소시아네이트 성분은 존재하는 경우 탄소 결합 및/또는 비-탄소 결합 작용기를 포함하는 제 1 성분의 다른 작용기와 반응성일 수도 있음을 인식해야 한다. 당해 이소시아네이트 성분 당업계에 공지된 임의의 이소시아네이트 성분일 수 있다. 당해 조성물을 형성하기에 적합한 이소시아네이트 성분들의 예는 유기 폴리이소시아네이트를 포함하고, 이는 2개 이상의 이소시아네이트 관능성을 가질 수 있고, 통상의 지방족, 사이클로지방족, 아랄리파틱 및 방향족 이소시아네이트를 포함할 수 있다. 당해 이소시아네이트 성분은 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 중합체의 디페닐메탄 디이소시아네이트(pMDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(HMDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 사이클로헥실 디이소시아네이트(CHDI), 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 당해 이소시아네이트 성분은 식 OCN-R-NCO을 갖고, 식에서 R은 알킬 부분, 아릴 부분, 및 아릴알킬 부분 중 하나로부터 선택된다. 이 실시예에서, 당해 이소시아네이트 성분은 임의의 수의 탄소 원자, 통상적으로 4 내지 20개의 탄소 원자를 포함할 수 있다.
적합한 이소시아네이트 성분들의 특정 예들은 다음: 1,12-도데칸 디이소시아네이트, 2-에틸-1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트, 2-메틸-l,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트, 및 바람직하게는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트와 같이 알킬렌 라디칼 중에 4 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 디이소시아네이트; 1,3- 및 1,4- 사이클로헥산 디이소시아네이트 뿐만 아니라 이들 이성체들의 임의의 혼합물, 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸사이클로헥산, 2,4- 및 2,6-헥사하이드로톨루엔 디이소시아네이트 뿐만 아니라 대응하는 이성체 혼합물들, 4,4'- 2,2'-, 및 2,4'- 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트 뿐만 아니라 대응하는 이성체 혼합물와 같은 사이클로지방족 디이소시아네이트, 및 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트 및 대응하는 이성체 혼합물, 4,4'-, 2,4'-, 및 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트 및 대응하는 이성체 혼합물, 4,4'-, 2,4'-, 및 2,2-디페닐메탄 디이소시아네이트의 혼합물 및 폴리페닐렌폴리메틸렌 폴리이소시아네이트, 뿐만 아니라 MDI 및 톨루엔 디이소시아네이트의 혼합물과 같은 방향족 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트를 포함한다
당해 이소시아네이트 성분은 변형된 다가 이소시아네이트, 즉, 유기 디이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트의 부분적 화학 반응에 의해 입수된 생성물 을 포함할 수 있다. 적합한 변형된 다가 이소시아네이트의 예는 에스테르 그룹, 우레아 그룹, 비우렛(biuret) 그룹, 알로파네이트(allophanate) 그룹, 카르보디이미드 그룹, 이소시아누레이트 그룹, 및/또는 우레탄 그룹을 포함하는 디이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트를 포함한다. 적합한 변형된 다가 이소시아네이트의 특정 예는 우레탄 그룹을 함유하고, 총중량에 기초하여 15 내지 33.6중량부의 NCO 함량을 갖고, 예를 들면 저분자량 디올, 트리올, 디알킬렌 글리콜, 트리알킬렌 글리콜, 또는 6000에 이르는 분자량을 갖는 폴리옥시알킬렌 글리콜을 갖는 유기 폴리이소시아네이트; 변형된 4,4'- 디페닐메탄 디이소시아네이트 또는 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트를 포함하고, 개별적으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있는 디- 및 폴리옥시 알킬렌 글리콜의 예는 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 및 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 글리콜 또는 -트리올을 포함한다. 이소시아네이트의 총중량에 기초하여 3.5 내지 29중량부의 NCO 함량을 갖는 NCO 그룹을 함유하고, 폴리에스테르 폴리올 및/또는 폴리에테르 폴리올로부터 생산된 프레폴리머; 즉 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'- 및 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4,- 및/또는 2,6-톨루엔 디이소시아네이트 또는 중합체의 MDI의 혼합물이 또한 적합하다. 또한, 카르보디이미드 그룹을 함유하고, 이소시아네이트 성분의 총중량에 기초하여 15 내지 33.6중량부의 NCO 함량을 갖는 액체 폴리이소시아네이트는 4,4'- 및 2,4'- 및/또는 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트 및/또는 2,4'- 및/또는 2,6-톨루엔 디이소시아네이트에 기초하여 적합할 수도 있다. 당 해 변형된 폴리이소시아네이트들은 임의로 함께 또는 2,4'- 및 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 중합체의 MDI, 2,4'- 및/또는 2,6-톨루엔 디이소시아네이트와 같은 변형된 유기 폴리이소시아네이트와 혼합될 수 있다.
일 실시예에서, 당해 이소시아네이트 성분은 디이소시아네이트이다. 당업계의 통상의 기술을 가진 자들에게 공지된 바와 같이, 디이소시아네이트는 2개의 이소시아네이트 작용기, 즉 2개의 NCO 그룹을 포함한다. 당해 실시예에서, 2개의 이소시아네이트 작용기 중 하나는 제 1 성분의 탄소 결합 작용기, 즉 히드록시기 아민기과 반응하여, 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. 2개의 이소시아네이트 작용기 중 나머지 하나는 통상적으로 제 1 성분과 미반응된 채로 남겨진다. 대안으로, 2개의 이소시아네이트 작용기의 나머지 하나는 제 1 성분의 또 다른 분자의 탄소 결합 작용기와 반응할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 당해 이소시아네이트 성분은 폴리이소시아네이트이다. 당업계의 통상의 기술을 가진 자들에게 공지된 바와 같이, 폴리이소시아네이트는 3개 이상의 이소시아네이트 작용기를 포함한다. 당해 실시예에서, 이소시아네이트 작용기 중 하나는 제 1 성분의 탄소 결합 작용기, 즉 히드록시기 또는 아민기과 반응한다. 나머지 이소시아네이트 그룹은 통상적으로 제 1 성분과 미반응된 채로 남아 있다. 대안으로, 나머지 이소시아네이트 그룹 중 1개 이상은 제 1 성분의 1개 이상의 다른 분자와 반응할 수 있다.
다른 실시예에서, 당해 이소시아네이트 성분은 1개 이상의 디이소시아네이트 및 1개 이상의 폴리이소시아네이트의 결합물을 포함할 수 있다. 당해 이소시아네이 트화 중간체는 복수개의 이소시아네이트 작용기를 포함한다. 이소시아네이트 작용기의 수는 이소시아네이트화 중간체를 형성하기 위해 사용된 제 1 성분 및/또는 이소시아네이트 성분에 의존함을 인식해야 한다. 또한, 성분들 각각의 양은 당해 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 작용기의 수에 영향을 미치기도 한다.
당해 이소시아네이트 성분이 디이소시아네이트인 경우, 당해 이소시아네이트 성분은 제 1 성분과 반응하고 그로부터 신장되어 이소시아네이트화 중간체를 형성하는 사슬 연장제로서 기능한다. 당해 이소시아네이트 성분이 폴리이소시아네이트인 경우, 당해 이소시아네이트 성분은 제 1 성분과 반응하고 그로부터 신장되어 이소시아네이트화 중간체를 형성하는 분지제로서 기능한다. 1개 이상의 디이소시아네이트 및 1개 이상의 폴리이소시아네이트의 다양한 양 및 배합이 이소시아네이트 성분으로서 이용되어 이소시아네이트화 중간체를 형성하기 위한 쇄 신장 및/또는 분지의 다양한 배합을 도입하는 것일 인식해야 한다.
당해 이소시아네이트 성분은 당해 조성물 내에 임의의 양으로 존재할 수 있다. 통상적으로, 당해 이소시아네이트 성분은 당해 조성물 100중량부에 기초하여 1.0 내지 50, 더욱 통상적으로 1.0 내지 10, 가장 통상적으로 3.5 내지 7.5,중량부의 양으로 존재한다.
제 1 성분의 탄소 결합 작용기가 히드록시기인 경우, 이소시아네이트 성분의 이소시아네이트 그룹 중 하나는 히드록시기과 반응하여 이소시아네이트화 중간체를 형성하면서 우레탄 연결기를 형성한다. 제 1 성분의 탄소 결합 작용기가 아민기인 경우, 이소시아네이트 성분의 이소시아네이트 그룹 중 하나는 아민기과 반응하여 이소시아네이트화 중간체를 형성하면서 우레탄 연결기를 형성한다. 당해 이소시아네이트화 중간체는 복수개의 우레탄 연결기 및/또는 복수개의 우레아 연결기를 포함할 수 있다. 다시 말하자면, 당해 이소시아네이트화 중간체는 우레탄 및/또는 우레아 연결기의 다양한 결합물을 포함할 수 있음을 인식해야 한다.
이소시아네이트화 중간체를 형성하는 일 예는 단순화된 반응식(I)에 의해 아래 예시된다.
반응식 (I):
Figure 112009042096396-PCT00001
상기 반응식(I)에서, 제 1 성분은 탄소 결합 작용기로서 히드록시기를 포함한다. 당해 이소시아네이트 성분은 디이소시아네이트이고, 더욱 상세하게는 당해 이소시아네이트 성분은 HDI이다. 당해 히드록시기는 이소시아네이트 성분의 이소시아네이트 그룹 중 하나와 반응하여 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. 당해 이소시아네이트화 중간체는 제 1 성분과 이소시아네이트 성분 사이의 반응에 의해 형성된 우레탄 연결기를 포함한다. R 그룹 각각은 예를 들면, 수소 원자 또는 유기 그룹일 수 있다. 또한, 제 1 성분의 당해 탄소 결합 작용기는 히드록시기 외에 적어도 하나의 추가의 그룹(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
이소시아네이트화 중간체를 형성하는 또 다른 예는 단순화된 반응식(II)에 의해 아래 예시된다.
반응식(II):
Figure 112009042096396-PCT00002
상기 반응식(II)에서, 제 1 성분은 탄소 결합 작용기로서 아민기를 포함한다. 이소시아네이트 성분은 HDI이다. 당해 아민기는 이소시아네이트 성분의 이소시아네이트 그룹 중 하나와 반응하여 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. 당해 이소시아네이트화 중간체는 제 1 성분과 이소시아네이트 성분 사이의 반응에 의해 형성된 우레아 연결기를 포함한다. R 그룹 각각은 예를 들면, 수소 원자 또는 유기 그룹일 수 있다. 또한, 제 1 성분의 당해 탄소 결합 작용기는 아민기 외에 적어도 하나의 추가의 그룹(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
이소시아네이트화 중간체를 형성하는 또 다른 예는 단순화된 반응식(III)에 의해 아래 예시된다.
반응식(III):
Figure 112009042096396-PCT00003
상기 반응식(III)에서, 제 1 성분은 탄소 결합 작용기로서 히드록시기를 포함한다. 당해 이소시아네이트 성분은 폴리이소시아네이트이고, 더욱 상세하게는, 당해 이소시아네이트 성분은 HDI 이소시아누레이트이다. 당해 히드록시기는 이소시아네이트 성분의 이소시아네이트 그룹 중 하나와 반응하여 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. 당해 이소시아네이트화 중간체는 제 1 성분과 이소시아네이트 성분 간의 반응에 의해 형성된 우레탄 연결기를 포함한다. R 그룹 각각은 예를 들면, 수소 원자 또는 유기 그룹일 수 있다. 또한, 제 1 성분의 당해 탄소 결합 작용기는 히드록시기 외에 적어도 하나의 추가의 그룹(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 또 다른 반응식(도시되지 않음)에서, 제 1 성분은 히드록시기보다는 오히려 아민기를 포함할 수 있음으로써, 반응식(III)의 이소시아네이트화 중간체는 우레탄 연결기보다는 오히려 우레아 연결기를 포함할 것이다.
당해 조성물로 되돌아가서, 당해 조성물은 제 2 성분의 반응 생성물을 더 포함한다. 당해 제 2 성분은 폴리실록산과 실리콘 수지의 나머지로부터 선택된다. 다시 말하자면, 및 상기 암시된 바와 같이, 제 1 실시예에서, 제 1 성분이 폴리실록산인 경우, 당해 제 2 성분은 실리콘 수지이다. 반대로, 제 2 실시예에서, 제 1 성분이 실리콘 수지인 경우, 당해 제 2 성분은 폴리실록산이다. 제 1 성분 및 제 2 성분 각각에 대해 폴리실록산 또는 실리콘 수지를 선택함으로써, 및 상호 상대적으로 다양한 양의 성분들 각각을 선택함으로써, 당해 조성물의 최종 특성이 변화될 수 있다. 예를 들면, 성분들의 선택은 경화 속도, 모듈러스, 표면 에너지, 열 안정성, 습기 내성, 소수성 밸런스 및 접착성(이들로만 제한되지 않음)과 같은 조성물의 벌크 및 표면 특성들의 바람직한 배합을 조율하는데 유용하다. 상기 특성들의 일부는 당해 조성물이 경화되는 경우, 당해 조성물이 경화되기 전후에 적용될 수 있음을 인식해야 한다. 당해 폴리실록산 및 당해 실리콘 수지는 아래 더욱 상세히 기재된다.
당해 제 2 성분은 복수개의 탄소 결합 작용기를 포함한다. 제 2 성분의 당해 탄소 결합 작용기는 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 작용기와 반응성이 있어서 당해 조성물을 형성한다. 제 2 성분의 당해 탄소 결합 작용기는 제 1 성분의 탄소 결합 작용기와 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 제 2 성분의 당해 탄소 결합 작용기는 통상적으로 말단 그룹이다. 그러나, 당해 탄소 결합 작용기는 펜던트 그룹(이로써 제한되지 않음)과 같은 비-말단 그룹일 수 있다. 당해 제 2 성분은 말단 및 펜던트 그룹의 결합물을 포함할 수 있음이 인식되어야 한다. 통상적으로, 제 2 성분의 당해 탄소 결합 작용기는 히드록시기, 아민기, 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택된다. 그러나, 당해 탄소 결합 작용기는 알콕시 그룹 또는 하이드라이드 그룹(이들로만 제한되지 않음)과 같이 당업계에 공지된 기타 작용기로부터 선택될 수 있다. 제 2 성분의 탄소 결합 작용기 각각은 상호 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 예를 들면, 당해 제 2 성분은 탄소 결합 히드록시기 및 탄소 결합 아민기, 2개의 탄소 결합 히드록시기, 2개의 탄소 결합 아민기 등을 포함할 수 있다. 탄소 결합 작용기의 여러 가지 결합물이 가능함이 인식되어야 한다. 다른 실시예에서, 당해 제 2 성분은 적어도 하나의 비-탄소 결합 작용기를 포함하고, 이는 당업계에 공지된 임의의 작용기일 수 있다. 예를 들면, 제 2 성분의 비-탄소 결합 작용기는 실리콘-결합된 히드록시기 또는 실리콘-결합된 아민기일 수 있다.
당해 제 2 성분은 당해 조성물 내에 임의의 양으로 존재할 수 있다. 제 1 실시예에서, 제 2 성분이 실리콘 수지인 경우, 당해 제 2 성분은 당해 조성물 100중량부에 기초하여 통상적으로 5.0 내지 50, 더욱 통상적으로 10 내지 40, 가장 통상적으로 20 내지 30중량부의 양으로 존재한다. 제 2 실시예에서, 당해 제 2 성분이 폴리실록산인 경우, 당해 제 2 성분은 당해 조성물 100중량부에 기초하여 통상적으로 5.0 내지 98, 더욱 통상적으로 25 내지 95, 가장 통상적으로 50 내지 95중량부의 양으로 존재한다.
제 2 성분의 당해 탄소 결합 작용기 중 하나가 히드록시기인 경우, 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 그룹 중 하나는 히드록시기과 반응하여 우레탄 연결기를 형성한다. 제 2 성분의 탄소 결합 작용기 중 하나가 아민기인 경우, 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 그룹 중 하나는 당해 아민기과 반응하여 우레아 연결기를 형성한다. 일 실시예에서, 당해 조성물은 복수개의 우레탄 연결기를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 당해 조성물은 복수개의 우레아 연결기를 포함한다. 다른 실시예에서, 당해 조성물은 1개 이상의 우레탄 연결기 및 1개 이상의 우레아 연결기의 여러 가지 결합물을 포함한다. 일 실시예에서, 당해 조성물은 선형 실리콘-유기 공중합체일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 당해 조성물은 분지된 실리콘-유기 공중합체이다. 이들 실시예에서, 당해 조성물은 실리콘-우레아 공중합체, a 실리콘-우레탄 공중합체, 및 실리콘-우레아/우레탄 공중합체 중 하나로서 분류될 수 있다.
조성물을 형성하는 일 예는 단순화된 반응식(IV)에 의해 아래 예시된다.
반응식(IV):
Figure 112009042096396-PCT00004
상기 반응식(IV)에서, 당해 제 2 성분은 탄소 결합 작용기 중 하나로서 히드록시기를 포함한다. 당해 이소시아네이트화 중간체는 상기 반응식(I)의 이소시아네이트화 중간체이다. 당해 히드록시기는 이소시아네이트화 중간체의 당해 이소시아네이트 그룹과 반응하여 당해 조성물을 형성한다. 당해 조성물은 제 2 성분과 이소시아네이트화 중간체 간의 반응에 의해 형성된 제 2 우레탄 연결기를 포함한다. R 그룹 각각은 예를 들면, 수소 원자 또는 유기 그룹일 수 있다. 또한, 제 2 성분의 당해 탄소 결합 작용기는 히드록시기 외에 적어도 하나의 추가의 그룹 (도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
조성물을 형성하는 또 다른 예는 단순화된 반응식(V)에 의해 아래 예시된다.
반응식(V):
Figure 112009042096396-PCT00005
상기 반응식(V)에서, 당해 제 2 성분은 탄소 결합 작용기 중 하나로서 아민기를 포함한다. 당해 이소시아네이트화 중간체는 상기 반응식(II)의 이소시아네이 트화 중간체이다. 당해 아민기는 이소시아네이트화 중간체의 당해 이소시아네이트 그룹과 반응하여 당해 조성물을 형성한다. 당해 조성물은 제 2 성분과 이소시아네이트화 중간체 간의 반응에 의해 형성된 제 2 우레아 연결기를 포함한다. R 그룹 각각은 예를 들면, 수소 원자 또는 유기 그룹일 수 있다. 또한, 제 2 성분의 당해 탄소 결합 작용기는 아민기 외에 적어도 하나의 추가의 그룹 (도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
조성물을 형성하는 또 다른 예는 단순화된 반응식(VI)에 의해 아래 예시된다.
반응식(VI):
Figure 112009042096396-PCT00006
상기 반응식(VI)에서, 당해 제 2 성분은 탄소 결합 작용기 중 하나로서 히드록시기를 포함한다. 당해 이소시아네이트화 중간체는 상기 반응식(II)의 이소시아네이트화 중간체이다. 당해 아민기는 이소시아네이트화 중간체의 당해 이소시아네이트 그룹과 반응하여 당해 조성물을 형성한다. 당해 조성물은 제 2 성분과 이소시 아네이트화 중간체 간의 반응에 의해 형성된 우레탄 연결기를 포함한다. R 그룹 각각은 예를 들면, 수소 원자 또는 유기 그룹일 수 있다. 또한, 제 2 성분의 당해 탄소 결합 작용기는 히드록시기 외에 적어도 하나의 추가의 그룹(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
조성물을 형성하는 또 다른 예는 단순화된 반응식(VII)에 의해 아래 예시된다.
반응식(VII):
Figure 112009042096396-PCT00007
상기 반응식(VII)에서, 당해 제 2 성분은 탄소 결합 작용기 중 하나로서 히드록시기를 포함한다. 당해 이소시아네이트화 중간체는 상기 반응식(III)의 이소시아네이트화 중간체이다. 당해 히드록시기는 이소시아네이트화 중간체의 당해 이소 시아네이트 그룹 중 하나와 반응하여 당해 조성물을 형성한다. 당해 조성물은 제 2 성분과 이소시아네이트화 중간체 간의 반응에 의해 형성된 우레탄 연결기를 포함한다. R 그룹 각각은 예를 들면, 수소 원자 또는 유기 그룹일 수 있다. 또한, 제 2 성분의 당해 탄소 결합 작용기는 히드록시기 외에 적어도 하나의 추가의 그룹 (도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 당해 우레탄 연결기는 적어도 2개의 탄소 결합 작용기를 포함하는 제 2 성분 중 하나에 의해 형성될 수 있거나, 또는 각각 적어도 하나의 탄소 결합 작용기를 포함하는 당해 제 2 성분들 중 2에 의해 형성될 수 있음을 인식해야 한다.
상기 반응식(VII)과 유사한 또 다른 반응식(도시되지 않음)에서, 상기 제 2 성분은 히드록시기보다 오히려 아민기를 포함함으로써, 반응식 (VII)의 당해 조성물은 우레탄 연결기 전체보다는 오히려 적어도 하나의 우레아 연결기를 포함할 것이다.
일 실시예에서, 이소시아네이트화 중간체의 적어도 하나의 이소시아네이트 그룹은 미반응된 채로 남겨진다. 이는 당해 이소시아네이트화 중간체에 상대적으로 제 2 성분의 양을 조절함으로써 발생할 수 있음으로써, 당해 이소시아네이트화 중간체는 당해 제 2 성분에 상대적으로 과량으로 존재한다. 또한 또는 대안으로, 제 1 성분 및/또는 제 2 성분의 적어도 하나의 탄소 결합 작용기는 미반응된 채로 남겨질 수 있다. 다시 말하자면, 당해 조성물은 1개 이상의 미반응된 탄소 결합 작용기를 포함할 수 있다.
당해 조성물은 존재하는 경우, 1개 이상의 미반응된 비-탄소 결합 작용기를 포함할 수도 있다. 다음으로, 당해 조성물의 미반응된 작용기는 존재하는 경우 추가로 반응될 수 있거나 또는 미반응된 채로 남겨질 수 있다.
이하 폴리실록산을 참조하여, 당해 폴리실록산은 당업계에 공지된 임의의 폴리실록산일 수 있다. 당해 폴리실록산은 통상적으로 다음 화학식을 포함한다:
Figure 112009042096396-PCT00008
상기 식에서, R1 및 R2 부분 각각은 당업계에 공지된 임의의 부분일 수 있고, 식에서 첨자 n은 임의의 정수일 수 있다. R1 및 R2 부분 각각은 상호 동일하거나 또는 상이할 수 있음이 인식되어야 한다.
적합한 R1 및 R2 부분의 특정 예는 수소 원자, 알킬기, 알킬레닐 그룹, 아릴기, 알카릴 그룹, 알콕시 그룹, 할로겐 치환된 알킬 및 아릴기를 포함하는 할로겐 치환된 그룹, 아실옥시 그룹, 케톡시메이트 그룹, 메르캅토 그룹, 알케닐옥시 그룹, 및 이들의 결합물(이들로만 제한되지 않음)과 같은 작용기 및 비-작용기를 포함한다.
당해 폴리실록산은 또한 R1 및 R2 부분으로서 또는 그 외에 하이드로카빌렌 및/또는 플루오로카르빌렌 그룹을 포함할 수 있다. 하이드로카빌렌 그룹은 탄소 원자 및 수소 원자를 포함하는 2가 부분을 포함한다. 플루오로카빌렌 그룹은 적어도 하나의 수소 원자가 적어도 하나의 불소 원자로 대체된 하이드로카빌렌 부분을 포함한다. 바람직한 플루오로카빌렌 그룹은 부분적으로 또는 완전히 불소 치환된 알킬렌 그룹을 포함한다. 당해 폴리실록산은 또는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 비닐, 아세틸레닐, 및 이들의 결합물(이들로만 제한되지 않음)을 포함하는 올레핀 부분을 포함할 수 있다.
당해 폴리실록산은 통상적으로 폴리디오르가노실록산이다. 일 실시예에서, 당해 폴리실록산은 폴리디메틸실록산이다. 이러한 실시예에서, 당해 폴리실록산은 통상적으로 탄소 결합 작용기에 의해 종결된다. 그러나, 당해 폴리실록산은 말단 탄소 결합 작용기 외에 또는 그에 대한 대안으로 펜던트 탄소 결합 작용기를 포함할 수 있다. 당해 폴리실록산의 적합한 아미노관능성 탄화수소 그룹의 예는 다음 -CH2CH2NH2, -CH2CH2CH2NH2, -CH2CHMeNH2, -CH2CH2CH2CH2NH2, -CH2CH2CH2CH2CH2NH2, -CH2CH2CH2CH2CH2NH2, -CH2CH2NHMe, -CH2CH2CH2NHMe, -CH2CHMeCH2NHMe, -CH2CH2CH2CH2NHMe, -CH2CH2NHCH2CH2NH2, -CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2NH2, -CH2CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2CH2NH2, -CH2CH2NHCH2CH2NHMe, -CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2NHMe, -CH2CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2CH2NHMe, 및 -CH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2Me를 포함하고, 여기서 Me는 메틸 그룹이다.
당해 폴리실록산은 임의의 분자량을 가질 수 있다. 통상적으로, 당해 폴리실록산은 100 내지 200,000, 더욱 통상적으로 1,000 내지 50,000, 가장 통상적으로 1,000 내지 10,000의 분자량을 갖는다.
이하 실리콘 수지를 참조하여, 당해 실리콘 수지는 당업계에 공지된 임의의 실리콘 수지일 수 있다. 당해 실리콘 수지는 통상적으로 다음 중 1개 이상을 포함한다:
Figure 112009042096396-PCT00009
상기 식에서, M, D, T, 및 Q 각각은 독립적으로 당해 실리콘 수지의 구조적 유닛을 나타낸다. 상세하게는, 당해 M 구조적 유닛은 일 관능성 그룹 R3Si01/2을 나타낸다. 당해 D 구조적 유닛은 이 관능성 그룹 R2Si02/2을 나타낸다. 당해 T 구조적 유닛은 삼 관능성 그룹 RSiO3/2을 나타낸다. 당해 Q 구조적 유닛은 사 관능성 그룹 SiO4/2을 나타낸다.
당해 실리콘 수지는 당해 M, D, T, 및 Q 구조 단위 중 임의의 하나 또는 이 들의 결합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 당해 실리콘 수지는 R3 3SiO1/2 그룹 및 R3 2SiO2/2 그룹을 포함하는 MD 수지, R3 3SiO1/2 그룹 및 R3Si03/2 그룹을 포함하는 MT 수지, R3 3SiO1/2 그룹 및 SiO4/2 그룹을 포함하는 MQ 수지, R3Si03/2 그룹 및 R3 2Si02/2 그룹을 포함하는 TD 수지, R3 3SiO1/2 그룹, R3Si03/2 그룹, 및 R3 2Si02/2 그룹을 포함하는 MTD 수지, 및 이들의 결합물을 포함할 수 있다.
당해 R3 부분은 당업계에 공지된 임의의 부분일 수 있다. R3 부분 각각은 상호 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 당해 R3 부분은 관능성, 비관능성, 또는 이들의 결합물일 수 있다. 예를 들면, 당해 R3 부분은 아민 관능성 탄화수소 그룹 및/또는 하이드록실 관능성 탄화수소 그룹일 수 있다. 통상적으로, R3 부분 각각은 1가 유기 그룹을 포함한다. 당해 R3 부분은 통상적으로 1 내지 20, 더욱 통상적으로 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는다. 1가 유기 그룹의 적합한 예는 아크릴옥시알킬기과 같은 아크릴레이트 작용기, 메타크릴옥시알킬기과 같은 메타크릴레이트 작용기, 시아노작용기, 및 1가 탄화수소 그룹, 및 이들의 결합물(이들로만 제한되지 않음)을 포함한다. 당해 1가 탄화수소 그룹은 메틸, 에틸, 프로필, 펜틸, 옥틸, 운데실 및 옥타데실 그룹과 같은 알킬기; 사이클로헥실 그룹과 같은 사이클로알킬기; 비 닐, 알릴, 부테닐 및 헥세닐 그룹과 같은 알케닐기; 에티닐, 프로피닐, 및 부티닐 그룹과 같은 알키닐기; 페닐, 톨릴, 크실릴, 벤질, 및 2-페닐에틸 그룹과 같은 아릴기; 3,3,3-트리플루오로프로필, 3-클로로프로필, 디클로로페닐, 및 6,6,6,5,5,4,4,3,3-노나플루오로헥실 그룹과 같은 할로겐화된 탄화수소 그룹; 및 이들의 결합물을 포함할 수 있다. 당해 시아노-작용기는 시아노에틸 및 시아노프로필 그룹과 같은 시아노알킬기, 및 이들의 결합물을 포함할 수 있다.
실리콘 수지의 적합한 아미노 관능성 탄화수소 그룹의 예는 다음 -CH2CH2NH2, -CH2CH2CH2NH2, -CH2CHMeNH2, -CH2CH2CH2CH2NH2, -CH2CH2CH2CH2CH2NH2, -CH2CH2CH2CH2CH2NH2, -CH2CH2NHMe, -CH2CH2CH2NHMe, -CH2CHMeCH2NHMe, -CH2CH2CH2CH2NHMe, -CH2CH2NHCH2CH2NH2, CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2NH2, -CH2CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2CH2NH2, -CH2CH2NHCH2CH2NHMe, -CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2NHMe, -CH2CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2CH2NHMe, 및 -CH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2Me를 포함한다.
실리콘 수지는 통상적으로 하기 화학식을 갖는다:
Figure 112009042096396-PCT00010
상기 식에서, 첨자 a는 0 내지 0.6이고, 첨자 b는 0.1 내지 0.9이고, 첨자 c는 0.1 내지 0.8이고, 첨자 d는 0 내지 0.5이고, 당해 M, D, T, 및 Q 구조 단위는 상기 기재되고 예시된 바와 동일하다. 또 다른 실시예에서, 첨자 a는 0 내지 0.2이고, 첨자 b는 0.1 내지 0.8이고, 첨자 c는 0.1 내지 0.4이고, 첨자 d는 0 내지 0.2 이다.
일 실시예에서, 당해 실리콘 수지는 적어도 하나의 알킬기, 아릴기, 알케닐기, 및 알키닐기를 포함한다. 당해 실리콘 수지는 당해 그룹들의 여러 가지 결합물을 포함할 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들면, 일 실시예에서, 당해 실리콘 수지는 아릴기 및 알킬기를 포함하는 적어도 하나의 D 구조 단위, 적어도 하나의 아민기를 포함하는 적어도 또 다른 D 구조 단위, 아릴기를 포함하는 적어도 하나의 T 구조 단위를 포함한다.
일 실시예에서, 당해 실리콘 수지는 다음 화학식을 갖는다:
Figure 112009042096396-PCT00011
상기 식에서, D 구조 단위의 일부는 R3 부분으로서 페닐(Ph) 및 메틸(Me) 그룹을 포함하고, 나머지 D 구조 단위는 탄소 결합 작용기, 더욱 상세하게는, R3 부분 중 하나로서 아민기를 포함하고, 당해 T 구조 단위는 R3 부분으로서 페닐 그룹을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 당해 실리콘 수지는 다음 화학식을 갖는다:
Figure 112009042096396-PCT00012
상기 식에서, D 구조 단위의 일부는 R3 부분으로서 페닐 및 메틸 그룹을 포함하고, 나머지 D 구조 단위는 탄소 결합 작용기, 더욱 상세하게는, R3 부분 중 하 나로서 아민기를 포함하고, 당해 T 구조 단위는 R3 부분으로서 페닐 그룹을 포함한다.
당해 조성물을 형성하기 적합한 실리콘 수지의 몇몇 특정 예는 다음: M메타크릴옥시메틸Q 수지, M메타크릴옥시프로필Q 수지, MT메타크릴옥시메틸T 수지, MT메타크릴옥시프로필T 수지, MDT메타크릴옥시메틸T페닐T 수지, MDT메타크릴옥시프로필T페닐T 수지, M비닐T페닐 수지, TT메타크릴옥시메틸 수지, TT메타크릴옥시프로필 수지, T페닐T메타크릴옥시메틸 수지, T페닐T메타크릴옥시프로필 수지, TT페닐T메타크릴옥시메틸 수지, D페닐메틸D아민T페닐 수지, MD페닐메틸D아미노T페닐 수지 및 TT페닐T메타크릴옥시프로필 수지 및 이들의 결합물을 포함하고, 여기서 M, D, T, 및 Q 구조 단위는 상기 기재되고 예시된 바와 동일하다. 당해 조성물은 본원에 기재되고 예시된 실리콘 수지의 임의의 수 및/또는 이들의 결합물을 포함할 수 있음이 인식되어야 한다.
일 실시예에서, 당해 실리콘 수지는 카비놀-관능성 실리콘 수지이고, 이는 본원에 포함되고, Horstman et al의 PCT 공고 WO2005/037891에 기재되어 있다. 또 다른 실시예에서, 당해 실리콘 수지는 아미노-관능성 실리콘 수지이고, 이는 본원에 포함되고, Gordon et al의 PCT 공고 WO2005/010076에 기재되어 있다.
당해 실리콘 수지는 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 당해 실리콘 수지는 디- 및 트리오르가노실란의 가수분해 및 축합 반응에 의해 제조될 수 있다. 본 발명은 실리콘 수지를 제조하는 임의의 특정 방법으로 제한되지 않음을 인식해야 한다.
일 실시예에서, 당해 조성물은 사슬 연장제의 반응 생성물을 더 포함한다. 당해 사슬 연장제는 통상적으로 2개의 작용기를 포함하지만; 당해 사슬 연장제는 3개 이상의 작용기를 포함할 수 있음으로써, 당해 사슬 연장제는 분지제로서 기능한다. 당해 작용기는 상호 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 또한, 당해 작용기는 제 1 성분 및/또는 제 2 성분의 작용기와 동일하거나 또는 그와 상이할 수 있다.
당해 조성물을 제조하기 위해 사용되는 경우의 당해 사슬 연장제는 당업계에 공지된 임의의 사슬 연장제일 수 있다. 예를 들면, 당해 사슬 연장제는 디올 및 트리올을 포함하는 폴리올, 디아민 및 트리아민을 포함하는 폴리아민, 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 당해 사슬 연장제는 제 2 성분 및 이소시아네이트화 중간체가 부분적으로 반응하기 전에, 즉 당해 조성물을 형성하기 전에 당해 이소시아네이트화 중간체와 반응한다. 또 다른 실시예에서, 당해 사슬 연장제는 이소시아네이트 성분 및 제 1 성분을 반응시키기 전에 이소시아네이트 성분의 적어도 일부, 즉 과량의 이소시아네이트 성분과 반응한다. 당해 조성물을 형성하기 위해 사슬 연장제를 사용하는 경우, 일정 량의 사슬 연장제를 사용함으로써, 및 사슬 연장제를 사용하는 경우, 당해 조성물의 최종 특성은 변화될 수 있다.
적합한 사슬 연장제의 특정 예는 다음: 1,6-디아미노헥산, 1,4-부탄디올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 하이드로퀴논 디하이드록시에틸 에테르(HQEE), 에탄올아민, N-페 닐디에탄올아민, 비스페놀 A 비스(하이드록시에틸에테르), m-페닐렌디아민, 디에틸 톨루엔 디아민(DETDA), 에틸렌 디아민, 폴리테트라메틸렌 옥사이드(PTMO), 글리세롤, 트리메틸올프로판, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 1,2,4-부탄트리올, 및 이들의 결합물을 포함한다.
당해 조성물을 제조하기 위해 사용되는 경우, 당해 사슬 연장제는 당해 조성물 중에 임의의 양으로 존재할 수 있다. 통상적으로, 당해 사슬 연장제는 당해 조성물 100중량부에 기초하여 0.1 내지 30, 더욱 통상적으로 1 내지 20, 가장 통상적으로 1 내지 5중량부의 존재한다.
당해 사슬 연장제가 당해 조성물을 제조하기 위해 사용되고 히드록시기를 포함하는 경우, 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 그룹 중 하나는 히드록시기과 반응하여 추가의 우레탄 연결기를 형성한다. 당해 사슬 연장제가 당해 조성물을 제조하기 위해 사용되고 아민기를 포함하는 경우, 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 그룹 중 하나는 아민기과 반응하여 추가의 우레아 연결기를 형성한다. 당해 사슬 연장제는 1개 이상의 히드록시기 및 1개 이상의 아민기의 결합물을 포함할 수 있다. 상기한 바와 같이, 당해 조성물은 복수개의 우레탄 연결기 및/또는 복수개의 우레아 연결기를 포함할 수 있다. 이미 존재하는 경우, 과량의 이소시아네이트 성분은 당해 이소시아네이트화 중간체에 부착된 사슬 연장제와 추가로 반응할 수 있다. 당해 조성물을 형성하기 위해 사용된 경우에, 당해 사슬 연장제는 당해 이소시아네이트화 중간체와 통합되는 것을 인식해야 한다. 다음으로, 1개 이상의 사슬 연장제를 통해 쇄 신장부를 갖는 당해 이소시아네이트화 중간체 제 2 성 분과 추가로 반응하여 조성물을 형성할 수 있다.
쇄 신장부를 갖는 당해 이소시아네이트화 중간체를 형성하는 예는 단순화된 반응식(VIII)에 의해 아래 예시된다.
반응식(VIII):
Figure 112009042096396-PCT00013
상기 반응식(VIII)에서, 당해 사슬 연장제는 디올이고, 더욱 상세하게는, 당해 사슬 연장제는 1,4-부탄디올이다. 당해 이소시아네이트화 중간체는 상기 반응식(I)의 이소시아네이트화 중간체이다. 당해 사슬 연장제의 히드록시기 중 하나는 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 그룹 중 하나와 반응한다. 당해 이소시아네이트 성분은 당해 사슬 연장제 (당해 사슬 연장제는 현재 반응식(I)의 이소시아네이트화 중간체와 통합됨)의 다른 히드록시기과 반응하여 쇄 신장부를 갖는 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. R 그룹 각각은 예를 들면, 수소 원자 또는 유 기 그룹일 수 있다. 다음으로 쇄 신장부를 갖는 당해 이소시아네이트화 중간체는 또 다른 사슬 연장제 및 또 다른 이소시아네이트 성분과 반응하여 당해 이소시아네이트화 중간체를 추가로 쇄 신장시킬 수 있다. 대안으로, 쇄 신장부를 갖는 당해 이소시아네이트화 중간체는 이어서 제 2 성분과 추가로 반응하여 조성물을 형성할 수 있다.
상기 반응식(VIII)과 유사한 또 다른 반응식(도시되지 않음)에서, 당해 이소시아네이트화 중간체 및 사슬 연장제가 반응한 후, 또 다른 이소시아네이트화 중간체는 당해 이소시아네이트 성분보다는 오히려 당해 사슬 연장제(당해 사슬 연장제는 현재 이소시아네이트화 중간체와 통합됨)의 다른 히드록시기과 반응한다. 다시 말하자면, 당해 사슬 연장제는 이소시아네이트화 중간체들의 2개 이상의 분자를 가교시켜 더 큰 이소시아네이트화 중간체를 형성할 수 있다.
당해 조성물은 통상적으로 복수개의 경질 세그먼트를 포함한다. 당해 경질 세그먼트는 우레아 연결기, 우레탄 연결기, 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택된 유기 세그먼트를 포함한다. 당해 조성물은 또한 통상적으로 복수개의 연질 세그먼트를 포함한다. 당해 연질 세그먼트는 실리콘 백본 내의 실리콘 연결기와 같은 무기 세그먼트를 포함한다. 당업계의 숙련자들은 당해 실리콘 수지 및 당해 폴리실록산이 실리콘 연결기, 즉, Si-O 결합을 포함하는 것을 인지한다. 당해 조성물은 임의의 비율의 연질 세그먼트 대 경질 세그먼트를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 당해 조성물은 적어도 1.1:1인 연질 세그먼트 대 경질 세그먼트의 비율을 포함한다. 임의의 특정 이론에 의해 구속되거나 제한됨이 없이, 연질 세그먼트에 상대적 으로 더 적은 수의 경질 세그먼트를 포함하는 조성물을 제조함으로써, 당해 조성물은 개선된 기계적 및 열적 특성을 갖는 것으로 믿어진다. 이는 부분적으로 더욱 길고 더 가요성인 연질 세그먼트에 비해 더욱 짧고 강성인 경질 세그먼트에 통상적으로 기인하는 것으로 믿어진다. 당업계의 통상의 기술을 가진 자들은 당해 조성물이 경질 및 연질 세그먼트, 및/또는 실리콘 수지, 폴리실록산, 이소시아네이트 성분, 및 임의로, 사슬 연장제의 결합물로 인해 공중합체로서 분류될 수 있음을 인식한다.
일 실시예에서, 당해 조성물은 습기 경화성이다. 이 실시예에서, 당해 조성물은 실란 함유 습기 경화성 성분의 추가의 반응 생성물을 포함한다. 당해 실란 함유 습기 경화성 성분은 성분들 중 임의의 하나 또는 결합물과 반응하여 습기 경화성 조성물을 제조할 수 있다. 예를 들면, 당해 실란 함유 습기 경화성 성분은 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 그룹 중 하나와 또는 성분들 중 하나의 작용기들 중 하나와 반응될 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 성분은 습기 경화성 부분을 포함할 수 있음으로써, 당해 조성물이 실란 함유 습기 경화성 성분을 사용하지 않고 습기 경화성임을 인식해야 한다.
당해 실란 함유 습기 경화성 성분은 당업계에 공지된 임의의 실란 함유 습기 경화성 성분일 수 있다. 일 실시예에서, 당해 실란 함유 습기 경화성 성분은 오르가노실란, 오르가노폴리실록산, 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택된다. 이 실시예에서, 당해 오르가노폴리실록산은 실란올 말단 실록산, 알콕실실릴-말단 실록산, 및 이들의 결합물(이들로만 제한되지 않음)의 그룹으로부터 선택될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 당해 실란 함유 습기 경화성 성분은 알콕시실란을 포함하고, 더욱 통상적으로 트리메톡시실란 또는 트리에톡시실란을 포함한다.
적합한 실란 함유 습기 경화성 성분의 특정 예는 다음: 3-아미노프로필트리에톡시실록산, 3-아미노프로필트리메톡시실록산, 3-이소시아네이토프로필트리메톡시실록산, 3-이소시아네이토프로필트리에톡시실록산, N-(2-아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실록산, 및 이들의 결합물을 포함한다.
당해 조성물을 제조하기 위해 사용되는 경우, 당해 실란 함유 습기 경화성 성분은 당해 조성물 중에 임의의 양으로 존재할 수 있다. 통상적으로, 당해 실란 함유 습기 경화성 성분은 당해 조성물 100중량부에 기초하여 0.1 내지 30, 더욱 통상적으로 0.5 내지 20, 가장 통상적으로 0.5 내지 5중량부의 양으로 존재한다.
또 다른 실시예에서, 당해 조성물은 광 경화성이다. 이 실시예에서, 당해 조성물은 광-경화성 성분의 추가의 반응 생성물을 포함한다. 당해 광-경화성 성분은 당해 성분들 중 임의의 하나 또는 이들의 결합물과 반응하여 당해 광 경화성 조성물을 제조할 수 있다. 예를 들면, 당해 광-경화성 성분은 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 그룹 중 하나와 또는 성분들 중 하나의 작용기들 중 하나와 반응될 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 성분은 광 경화성 부분을 포함할 수 있음으로써, 당해 조성물이 광-경화성 성분을 사용하지 않고 광 경화성임을 인식해야 한다.
당해 광-경화성 성분은 당업계에 공지된 임의의 광-경화성 성분일 수 있다. 일 실시예에서, 당해 광-경화성 성분은 아크릴레이트, 신남아미드, 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택된다. 당해 광-경화성 성분은 통상적으로 라디칼 경화성 오 르가노실리콘 그룹을 포함하고, 이는 적어도 하나의 아크릴레이트 그룹 및 메타크릴레이트 그룹을 포함할 수 있다. 대안으로, 당해 라디칼 경화성 오르가노실리콘 그룹은 아크릴옥시프로필 그룹과 같은 아크릴옥시알킬기, 메타크릴옥시프로필 그룹과 같은 메타크릴옥시알킬기, 및/또는 비닐, 알릴, 부테닐, 및 헥세닐 그룹을 포함하여 2-12 탄소 원자를 갖는 알케닐기, 에티닐, 프로피닐, 및 부티닐 그룹을 포함하여 2-12 탄소 원자를 갖는 알키닐기를 포함하지만 이들로만 제한되지 않는 불포화된 유기 그룹, 및 이들의 결합물을 포함할 수 있다. 당해 불포화된 유기 그룹은 알릴옥시폴리(옥시알킬렌) 그룹을 포함하는 올리고머성 및/또는 중합성 폴리에테르, 그들의 할로겐 치환된 유사체, 및 이들의 결합물 중에서 라디칼 중합 가능한 그룹을 포함할 수 있다.
당해 조성물을 제조하기 위해 사용되는 경우, 당해 광-경화성 성분은 당해 조성물 중에 임의의 양으로 존재할 수 있다. 통상적으로, 당해 광-경화성 성분은 당해 조성물 100중량부에 기초하여 0.1 내지 20, 더욱 통상적으로 0.5 내지 10, 가장 통상적으로 0.5 내지 5중량부의 양으로 존재한다.
당해 조성물은 광개시제를 더 포함할 수 있다. 당해 조성물은 통상적으로 당해 광-경화성 성분이 사용되어 당해 조성물을 제조하는 경우 광개시제를 포함한다. 당해 광개시제는 당업계에 공지된 임의의 광개시제일 수 있다. 당해 광개시제는 α-하이드록시케톤, 페닐글리옥실레이트, 벤질디메틸-케탈, α-아미노케톤, 모노-(아실 포스핀), 비스-(아실 포스핀), 포스핀 옥사이드, 메탈로센, 인도늄 염, 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택될 수 있다.
당해 조성물을 제조하기 위해 사용되는 경우, 당해 광개시제는 당해 조성물 내에 임의의 양으로 존재할 수 있다. 통상적으로, 당해 광개시제는 당해 조성물 100중량부에 기초하여 0.05 내지 20, 더욱 통상적으로 0.1 내지 10, 가장 통상적으로 0.5 내지 5중량부의 양으로 존재한다.
당해 조성물은 촉매를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 당해 조성물은 실란 함유 습기 경화성 성분 및 촉매를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 당해 조성물은 광-경화성 성분 및 촉매를 포함한다. 통상적으로, 광-경화성 성분 및 촉매에 의한 이 실시예는 또한 당해 조성물의 광 경화를 개시하기 위한 광개시제를 포함한다. 촉매는 본 발명의 임의의 실시예들에서 조성물을 제조하기 위해 사용될 수 있음을 인식해야 한다.
촉매는 당업계에 공지된 임의의 촉매일 수 있다. 당해 촉매는 테트라부틸 티타네이트, 테트라프로필 티타네이트와 같은 티탄산 에스테르, 디이소프로폭시티타늄-디(에틸아세오아세토네이트) 및 디(n-프로폭시)지르코늄-디(에틸아세오아세토네이트)와 같은 부분적으로 킬레이트된 오르가노티타늄 및 오르가노지르코늄 화합물, 디부틸 주석 디라우레이트, 디부틸 주석 디아세테이트, 및 옥토산 제 1 주석(stannous octoate)과 같은 오르가노주석 화합물, 알루미늄 트리스아세틸아세토네이트, 알루미늄 트리스에틸아세토네이트, 디아소프로폭시알루미늄 에틸아세토네이트와 같은 오르가노알루미늄 화합물 및 비스무쓰 트리스(2- 에틸헥소에이트), 비스무쓰 트리스(네오데카노에이트)와 같은 비스무쓰 염 및 유기 카복실산, 지르코늄 테트라세틸아세토네이트, 티타늄 테트라아세틸아세토네이트와 같은 킬레이트 화합 물, 납 옥틸레이트와 같은 오르가노 납 화합물, 오르가노바나듐 화합물, 부틸아민, 옥틸아민, 디부틸아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 올레일아민, 사이클로헥실아민, 벤질아민, 디에틸아미노프로필아민, 크실릴렌디아민, 트리에틸렌디아민과 같은 아민 화합물, 구아니딘, 디페닐구아니딘, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 모르폴린, N-메틸모르폴린, 2-에틸4-메틸이미다졸, 1,1-디아자비사이클로(5,4,0)운데칸-7(DBU), 및 카복실산과 이들의 염, 과량의 폴리아민 및 폴리 염기산으로부터 입수된 저-분자량 폴리아미드 수지, 과량의 폴리아민 및 에폭시 화합물의 반응 생성물, 및 이들의 결합물을 포함할 수 있다.
또한, 당해 촉매는 오르가노금속 화합물을 포함할 수 있다. 당해 오르가노금속 화합물은 티타늄, 지르코늄, 주석, 및 이들의 결합물을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 당해 촉매는 주석 화합물을 포함한다. 당해 주석 화합물은 디부틸주석 디아세테이트, 디메틸 주석 디라우레이트, 디부틸주석 디라우레이트, 디부틸주석 말레에이트 및 디옥틸주석 디아세테이트와 같은 유기 카복실산의 디알킬 주석(IV) 염, 주석 옥틸레이트 또는 주석 나프테네이트와 같은 주석 카복실레이트, 디알킬 주석 산화물 및 프탈산 에스테르 또는 알칸 디온의 반응 생성물, 디부틸주석 디아세틸아세토네이트(디부틸주석 아세틸아세토네이트)와 같은 디알킬주석 디아세틸 아세토네이트, 디부틸주석 산화물과 같은 디알킬주석 산화물, 주석(II) 디아세테이트, 주석(II) 디옥타노에이트, 주석(II) 디에틸헥사노에이트 또는 주석(II) 디라우레이트와 같은 유기 카복실산의 주석(II) 염, 디메틸 주석 디클로라이드와 같은 디 알킬 주석(IV) 디할라이드, 제 1 주석 옥토에이트, 제 1 주석 올레에이트, 제 1 주석 아세테이트, 또는 제 1 주석 라우레이트와 같은 카복실산의 제 1 주석염, 및 이들의 결합물을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 당해 촉매는 디부틸주석 디아세테이트, 디부틸주석 디라우레이트, 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택된다. 단일 촉매가 사용될 수 있거나 또는 복수개의 촉매가 사용될 수 있는 것으로 예상된다. 통상적으로, 당해 촉매는 디부틸주석 디아세테이트 및/또는 디부틸 주석 디라우레이트를 포함한다. 일 실시예에서, 당해 촉매는 디부틸주석 디아세테이트를 포함한다.
조성물을 제조하기 위해 사용된 경우, 당해 촉매는 당해 조성물 중에 임의의 양으로 존재할 수 있다. 통상적으로, 당해 촉매는 당해 조성물 100중량부에 대해 0.1 내지 20, 더욱 통상적으로 0.1 내지 10, 가장 통상적으로 0.1 내지 5중량부의 양으로 존재한다.
당해 조성물은 첨가제를 더 포함한다. 당해 첨가제는 당업계에 공지된 임의의 첨가제를 포함할 수 있다. 당해 첨가제는 반응성일 수 있거나 또는 불활성일 수 있다. 당해 첨가제는 접착 촉진제, 신장 중합체, 연화 중합체, 강화 중합체, 강성 중합체, 점도 변경제, 휘발성 변경제, 신장 충전제, 강화 충전제, 도전성 충전제, 스페이서, 염료, 안료, 공-단량체, 무기 염, 오르가노금속 착물, UV 광선 흡수제, 장애된 아민 광 안정제, 아지리딘 안정제, 공극 감소제(void reducing agent), 경화 변경제, 자유 라디칼 개시제, 희석제, 유동학 변경제, 산 수용체, 항산화제, 열 안정제, 난연제, 실릴화제, 발포 안정제, 가스 생성제, 계면활성제, 보습제, 용매, 가소제, 용융제, 카복실산, 알데히드, 또는 케톤과 같은 관능성을 갖는 반응성 화학제, 흡습제 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 당해 조성물은 특정 생물학적 제제에 노출되는 경우 반응성인 적어도 하나의 화학적 첨가제를 더 포함한다.
적합한 접착 촉진제의 특정 예는 첨가제로서 사용되는 경우, 다음: (3-글리시딜프로필)트리메톡시실록산, 글리시독시메틸트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, (아크릴옥시프로필)트리메톡시실록산, 아크릴옥시메틸트리메톡시실란과 같은 상기 알콕시관능성 오르가노실란 및 (메타크릴옥시프로필)메틸실록산-디메틸실록산 공중합체, 메타크릴옥시메틸-말단 폴리디메틸실록산, 메타크릴옥시프로필말단 폴리디메틸실록산, (아크릴옥시프로필)메틸실록산-디메틸실록산 공중합체와 같은 오르가노폴리실록산, 및 이들의 결합물을 포함한다.
당해 조성물을 제조하기 위해 사용되는 경우, 당해 첨가제는 당해 조성물 내에 임의의 양으로 존재할 수 있다. 통상적으로, 당해 첨가제는 당해 조성물 100중량부에 기초하여 0.1 내지 90, 더욱 통상적으로 0.1 내지 50, 가장 통상적으로 0.1 내지 10중량부의 양으로 존재한다. 특정 실시예에서, 당해 첨가제는 도전성 충전제를 포함한다. 사용되는 경우, 당해 도전성 충전제는 일반적으로 금속을 포함한다. 적합한 도전성 충전제의 예는 은, 알루미늄 산화물, 및 이들의 결합물을 포함하지만 이들로만 제한되지 않는다. 당해 도전성 충전제 분말과 같은 여러 가지 형태일 수 있다. 당해 조성물을 제조하기 위해 사용되는 경우, 당해 도전성 충전제는 당해 조성물 100중량부에 기초하여 통상적으로 50 내지 90, 더욱 통상적으로 50 내지 70, 가장 통상적으로 60 내지 70중량부의 양으로 존재한다.
당해 조성물을 제조하는 방법을 위해, 제 1 성분이 제공된다. 제 1 성분의 당해 탄소 결합 작용기는 과량의 이소시아네이트 성분과 반응하여 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. 당해 제 2 성분은 이소시아네이트화 중간체의 적어도 하나의 이소시아네이트 작용기와 반응하여 실리콘 함유 조성물을 제조한다. 당해 조성물은 당업계에 공지된 임의의 장치에서 제조될 수 있고, 임의로, 복수개의 장치에서 제조될 수 있다. 예를 들면, 당해 조성물은 반응 용기 내에서 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 당해 조성물은 질소 퍼지 하에 제조된다. 당해 성분들은 각각 임의의 양으로 존재하여 당해 조성물을 제조할 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 성분이 유기 용매에 용해된다. 이 실시예는 적어도 하나의 성분이 고체 또는 점성인 경우 이용될 수 있다. 또한, 당해 유기 용매는 또는 당해 조성물을 제조하기 위해 사용된 성분들 간의 반응을 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 당해 유기 용매는 임의의 양으로 존재할 수 있고, 예를 들면, 당해 조성물이 제조된 후, 조성물은 당해 조성물 100중량부에 기초하여 10 내지 50중량부의 양으로 존재하고 당해 유기 용매가 합해진다. 당해 유기 용매는 당업계에 공지된 임의의 유기 용매일 수 있다. 당해 유기 용매는 테트라하이드로푸란(THF), 톨루엔, 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택될 수 있다. 당해 유기 용매가 당해 조성물을 제조하기 위해 사용되는 경우, 당해 유기 용매는 당해 조성물이 제조된 후 당해 조성물을 입수하기 위해 제거된다. 당해 유기 용매는 감압을 통한 증발(이 로써 제한되지 않음)과 같이 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 제거될 수 있다.
당해 조성물은 임의의 온도에서 제조될 수 있다. 특정 실시예에서, 당해 과량의 이소시아네이트 성분은 55℃ 내지 75℃의 온도에서 제 1 성분과 반응하고 당해 제 2 성분은 이소시아네이트화 중간체와 반응한다. 온도는 당해 조성물을 제조하는 동안 비교적 일정하게 유지될 수 있거나 또는 변화될 수 있음이 인식되어야 한다. 다시 말하자면, 당해 조성물의 제조는 다양한 온도에서 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 이소시아네이트 성분의 양은 당해 이소시아네이트 성분과 제 1 성분(이로써 제한되지 않음)과 같은 적어도 하나의 성분 간의 반응 정도를 측정하기 위해 분석된다. 반응 정도를 분석함으로써, 다른 성분들이 당해 조성물을 제조하기 위해 당해 이소시아네이트 성분의 반응의 미리-결정된 정도로 첨가될 수 있다. 예를 들면, 반응 정도는 당해 이소시아네이트화 중간체가 완전히 형성되었는지 여부를 결정하기 위해 분석될 수 있다. 반응 정도는 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 분석될 수 있다. 예를 들면, 반응 정도는 IR 분광학에 의해 분석될 수 있다.
일 실시예에서, 당해 사슬 연장제는 조성물과 함께 존재하는 경우, 당해 이소시아네이트화 중간체의 또는 당해 조성물의 이소시아네이트 작용기와 반응하고, 그로 인해 적어도 하나의 경질 세그먼트를 형성한다. 또 다른 실시예에서, 당해 실란 함유 습기 경화성 성분은 조성물과 함께 존재하는 경우, 당해 이소시아네이트화 중간체의 또는 당해 조성물의 적어도 하나의 이소시아네이트 작용기와 반응함으로써, 당해 조성물은 습기 경화성이다. 다른 실시예에서, 당해 실란 함유 습기 경화 성 성분은 존재하는 경우 및 미반응된 경우 탄소 결합 및/또는 비-탄소 결합 작용기(이들로만 제한되지 않음)를 포함하는 다른 작용기와 반응한다. 또 다른 실시예에서, 당해 광-경화성 성분은 조성물과 함께 존재하는 경우, 당해 이소시아네이트화 중간체의 또는 당해 조성물의 적어도 하나의 이소시아네이트 작용기와 반응함으로써 당해 조성물은 광 경화성이다. 다른 실시예에서, 당해 광-경화성 성분은 존재하는 경우 및 미반응된 경우 탄소 결합 및/또는 비-탄소 결합 작용기(이들로만 제한되지 않음)를 포함하는 다른 작용기와 반응할 수 있다. 본원에 기재된 실시예들의 임의의 조합이 당해 조성물을 제조하기 위해 사용될 수 있음을 인식해야 한다.
본 발명의 조성물 및 방법을 예시하는 다음 예들은 본 발명을 예시하고 제한하지 않도록 의도된다.
예
실리콘 수지
복수개의 탄소 결합 작용기, 더욱 상세하게는 탄소 결합 아민기를 포함하는 실리콘 수지의 독창적인 예들이 제조된다.
실리콘 수지 1:
당해 실리콘 수지의 제 1 예를 제조하기 위해, 혼합물은 용기 내에서 질소 퍼지 하에 반응한다. 이하 다양한 예를 통해 사용되는 용기는 1 리터(L) 3-목 둥근 바닥 플라스크이고, 이는 자성 교반 막대, 온도계, 응축기 및 Dean-Stark 트랩이 장착되어 있다.
당해 혼합물은 다음:
페닐트리메톡시실란 (PhSi(OMe)3) 118.98 g;
페닐메틸디메톡시실란 (PhMeSi(OMe)2) 191.40 g;
d-아미노프로필트리에톡시실란 (APTS; ((OEt)2MeSi(PrNH2))) 38.26 g; 및
톨루엔 174.85 g을 포함한다.
당해 혼합물은 60℃의 온도에서 120분 동안 교반되고 반응한다. 당해 혼합물은 탈이온(DI) 수 38.73 g에 의해 가수분해된다. 다음으로, 당해 혼합물은 트리메틸에톡시실란(EtOSiMe3) 26.61 g과 반응한다. 필요할 경우, 추가의 톨루엔 및 DI 수가 첨가된다. 당해 혼합물은 수성 수산화칼륨 (KOH) 4.89 g에 의해 촉매된다. 120분 후, 당해 DI 수는 공비 혼합물(azeotrope) 증류를 통해 당해 혼합물로부터 제거된다. 당해 혼합물 중 KOH는 수성 염화수소산(HCl) 5.01 g에 의해 중화된다. 당해 톨루엔은 감압을 통해 당해 혼합물로부터 제거되어, 당해 실리콘 수지의 제 1 예를 뒤에 남긴다. 당해 실리콘 수지의 제 1 예는 존재하는 경우 용기로부터 제거되고, 여과되고, 헹굼되어 불순물을 제거한다.
당해 실리콘 수지의 제 1 예는 다음 화학식을 갖는다:
Figure 112009042096396-PCT00014
상기 식에서, 0.075, 0.525, 0.10, 및 0.30은 당해 실리콘 수지의 1 유닛당 각각의 M, D, 및 T 구조적 유닛들 각각의 평균이다. D 및 T 구조적 유닛은 각각의 Me, NH2, 및 Ph 그룹을 포함한다.
실리콘 수지 2:
실리콘 수지의 제 2 예를 제조하기 위해, 제 2 혼합물은 용기 내에서 질소 퍼지 하에 반응한다.
제 2 혼합물은:
페닐트리메톡시실란 46.12 g;
페닐메틸디메톡시실란 84.77 g;
d-아미노프로필트리에톡시실란 14.83 g; 및
톨루엔 68.32 g을 포함한다.
당해 제 2 혼합물은 60℃의 온도에서 120분 동안 교반되고 반응한다. 당해 제 2 혼합물은 DI 수 32.16 g에 의해 가수분해된다. 당해 제 2 혼합물은 수성 KOH 1.90 g에 의해 촉매된다. 120분 후, 당해 DI 수는 공비 혼합물 증류를 통해 당해 제 1 혼합물로부터 제거된다. 당해 제 2 혼합물 중 KOH는 수성 HCl 1.95 g에 의해 중화된다. 당해 톨루엔은 감압을 통해 당해 제 2 혼합물로부터 제거되어, 당해 실리콘 수지의 제 2 예를 뒤에 남긴다. 당해 실리콘 수지의 제 2 예는 존재하는 경우 용기로부터 제거되고, 여과되고, 헹굼되어 불순물을 제거한다.
당해 실리콘 수지의 제 2 예는 다음 화학식을 갖는다:
Figure 112009042096396-PCT00015
상기 식에서, 0.60, 0.10, 및 0.30은 당해 실리콘 수지의 1 유닛당 각각의 D 및 T 구조적 유닛들 각각의 평균이다. D 및 T 구조적 유닛은 각각의 Me, NH2, 및 Ph 그룹을 포함한다.
조성물
제 1 성분, 이소시아네이트 성분, 제 2 성분, 및 임의로 적어도 하나의 사슬 연장제, 실란 함유 습기 경화성 성분, 광-경화성 성분, 광개시제, 촉매, 및 유기 용매는 본 발명의 조성물을 제조하기 위해 용기 내에서 합해진다. 이하 다양한 예들을 통해 사용되는 용기는 1L 3-목 둥근 바닥 플라스크이고, 이는 자성 교반 막대, 온도계, 및 응축기가 장착되어 있다.
조성물 1:
당해 조성물은 용기 내에서 질소 퍼지 하에 제조된다. 당해 조성물은 실리콘 및 우레아 연결기를 포함한다. 제 1 혼합물, 제 2 혼합물, 및 제 3 혼합물이 제조된다. 당해 제 1 혼합물은 무수 테트라하이드로푸란(THF) 200 밀리리터(mL) 중 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 2.0 g이다. 제 2 혼합물은 THF에 용해된 실리콘 수지 12.0g이다. 당해 실리콘 수지는 상기한 바의 실리콘 수지 1이다. 당해 실리콘 수지는 당해 조성물 100중량부에 기초하여 12중량부의 양으로 존재한다. 당해 제 3 혼합물은 THF에 용해된 폴리실록산 83.0 g이다. 당해 폴리실록산은 펜실베니아주 Morrisville 소재 Gelest, Inc.로부터 DMS-A 15로서 상업적으로 입수할 수 있는 아미노프로필 말단 폴리디메틸실록산이다. 당해 폴리실록산은 당해 조성물 100중량부에 기초하여 86중량부의 양으로 존재한다. 당해 제 1 및 제 2 혼합물은 용기 내로 도입된다. 당해 혼합물은 65℃의 온도에서 15분 동안 교반되고 반응되어 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. 다음으로, 제 3 혼합물은 용기 내로 도입되고, 65℃의 온도에서 120분 동안 교반되고 이소시아네이트화 중간체와 반응하여 당해 조성물을 형성한다. 당해 THF는 감압을 통해 용기로부터 제거되어, 조성물을 남긴다. 당해 조성물은 존재하는 경우, 오븐 내의 릴리스 라이너 상에 놓여 임의의 나머지 THF를 제거한다.
당해 조성물의 기계적 특성은 다이내믹 기계적 분석(DMA)에 의해 시험된다. 시험된 기계적 특성은 저장 탄성률(G'), 손실 탄성률(G"), 및 탠 델타(δ)를 포함하고, 각각 조성물의 온도 변화에 상대적이다. 당해 조성물의 유리 전이 온도(Tg) 범위 및 엘라스토머 융점이 또한 측정된다. 당해 조성물의 형태학 특성은 원자력 현미경 분석(AFM)에 의해 조사된다. 형태학 특성은 당해 조성물의 상 분리 특성을 포함한다.
조성물 2 - 14:
당해 조성물의 13개의 추가의 독창적인 예인 조성물 2 내지 14는 아래 기재된 바와 같이 제조된다. 당해 조성물은 실리콘 및 우레아 연결기를 포함한다. 당해 조성물을 형성하기 위해 사용된 각각의 성분의 양 및 타입은 아래 표 I에 달리 지시하지 않는 한 당해 조성물 100중량부에 기초하여 모든 값들을 근사치 중량부로 나타낸다.
[표 I]
조성물 번호 제 1 성분 이소시아네이트 성분 제 2 성분
2 10.34 6.85 82.80
3 10.81 8.11 75.68
4 10.93 8.20 76.50
5 20.83 6.25 72.92
6 25.03 4.89 70.08
7 28.30 5.66 66.04
8 5.00 6.80 86.00
9 10.46 5.83 83.70
10 25.22 4.14 70.63
11 40.29 3.31 56.50
12 20.19 4.42 75.63
13 25.22 4.15 70.63
14 10.00 6.80 93.00
조성물 2 내지 14에서, 제 1 성분은 THF 중 실리콘 수지의 혼합물이다. 당해 실리콘 수지는 실리콘 수지 2이다. 당해 실리콘 수지는 당해 조성물 100중량부에 기초하여 5 내지 40중량부의 양으로 존재한다. 조성물 2 내지 7에서, 당해 이소시아네이트 성분은 HDI이다. 조성물 8 내지 14에서, 당해 이소시아네이트 성분은 이소포론 디이소시아네이트(IPDI)이다. 조성물 2 내지 14에서, 당해 제 2 성분은 THF 중 폴리실록산의 혼합물이다. 당해 폴리실록산은 아미노프로필 말단 폴리디메틸실록산이다. 당해 폴리실록산은 당해 조성물 100중량부에 기초하여 56.5 내지 93중량부의 양으로 존재한다.
당해 조성물 각각은 개별적으로 용기 내에서 질소 퍼지 하에 제조된다. 제 1 성분 및 이소시아네이트 성분이 용기 내로 도입된다. 당해 성분들은 65℃의 온도에서 15분 동안 교반되고 반응되어 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. 다음으로, 제 2 성분은 용기 내로 도입되고, 65℃의 온도에서 120분 동안 교반되고 이소시아네이트화 중간체와 반응하여 당해 조성물을 형성한다. 당해 THF는 감압을 통해 용 기로부터 제거되어, 조성물을 남긴다. 당해 조성물은 존재하는 경우, 오븐 내의 릴리스 라이너 상에 놓여 임의의 나머지 THF를 제거한다. 당해 조성물의 기계적 특성은 DMA에 의해 시험된다. 당해 조성물의 형태학 특성은 AFM에 의해 조사된다. 이하 도 1을 참조하여, 조성물, 즉, 예를 들면 번호 5, 8, 및 14의 G' 대 섭씨 단위의 온도 변화가 더 잘 인식될 수 있다. 도 2에서, 조성물 번호 5, 8, 및 14의 탠 δ 대 섭씨 단위의 온도 변화가 더 잘 인식될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 당해 조성물의 기계적 특성은 조성물을 제조하기 위해 사용된 제 1 성분의 양에 따라 변화한다.
조성물 15:
당해 조성물은 용기 내에서 질소 퍼지 하에 제조된다. 당해 조성물은 광 경화성이고, 실리콘 및 우레아 연결기를 포함한다. 제 1 혼합물, 제 2 혼합물, 및 제 3 혼합물이 제조된다. 당해 제 1 혼합물은 무수 THF 200mL 중 HDI 2.0 g이다. 제 2 혼합물은 THF에 용해된 실리콘 수지 12.0g이다. 당해 실리콘 수지는 상기한 바의 실리콘 수지 2이다. 당해 실리콘 수지는 당해 조성물 100중량부에 기초하여 12중량부의 양으로 존재한다. 당해 제 3 혼합물은 THF에 용해된 폴리실록산 83.0 g이다. 당해 폴리실록산은 아미노프로필 말단 폴리디메틸실록산이다. 당해 폴리실록산은 당해 조성물 100중량부에 기초하여 86중량부의 양으로 존재한다. 당해 제 1 및 제 2 혼합물은 용기 내로 도입된다. 당해 혼합물은 65℃의 온도에서 15분 동안 교반되고 반응되어 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. 다음으로, 제 3 혼합물은 용기 내로 도입되고, 65℃의 온도에서 120분 동안 교반되고 이소시아네이트화 중간체와 반응하여 반응 혼합물을 형성한다. 과량의 HDI는 IR 분광학을 통해 모니터링되어 반응 혼합물의 반응 정도를 결정한다. 용기 및 반응 혼합물은 실온(~25℃)으로 냉각된다. 다음으로, 광-경화성 성분, 더욱 상세하게는, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 0.8 g은 용기에 첨가되어 당해 반응 혼합물과 반응한다. 당해 반응 혼합물은 촉매, 더욱 상세하게는, 디부틸주석 디라우레이트 0.05 g에 의해 촉매된다. 당해 반응 혼합물은 실온에서 180분 동안 혼합된다. 당해 THF는 감압을 통해 용기로부터 제거되어, 조성물을 남긴다. 광 경화성 조성물은 존재하는 경우 60℃의 온도에서 오븐 내의 릴리스 라이너 상에 놓여 임의의 나머지 THF를 제거한다. 당해 광 경화성 조성물의 기계적 특성은 DMA에 의해 시험된다. 당해 광 경화성 조성물의 형태학 특성은 AFM에 의해 측정된다.
조성물 16:
당해 조성물은 용기 내에서 질소 퍼지 하에 제조된다. 당해 조성물은 습기 경화성이고, 실리콘 및 우레아 연결기를 포함한다. 제 1 혼합물 및 제 2 혼합물이 제조된다. 당해 제 1 혼합물은 무수 THF 200mL 중 HDI 1.55g이다. 제 2 혼합물은 폴리실록산 14.0g 및 실리콘 수지 2.0g이다. 당해 폴리실록산은 말단 아민기를 포함하고, 약 3000의 분자량을 갖는다. 당해 실리콘 수지는 아민기를 포함한다. 당해 제 1 및 제 2 혼합물은 용기 내로 도입된다. 당해 혼합물은 60℃의 온도에서 120분 동안 교반되고 반응하여 반응 혼합물을 형성한다. 용기 및 반응 혼합물은 실온으로 냉각된다. 다음으로, 습기-경화성 성분, 더욱 상세하게는, 3-아미노프로필트리메톡시 실란 0.5g이 용기에 첨가된다. 당해 반응 혼합물은 디부틸주석 디라우레이트 0.05 g에 의해 촉매된다. 당해 반응 혼합물은 실온에서 180분 동안 혼합된다. 당해 THF는 감압을 통해 용기로부터 제거되어, 습기 경화성 조성물을 남긴다. 당해 습기 경화성 조성물의 기계적 특성은 DMA에 의해 시험된다. 당해 습기 경화성 조성물의 형태학 특성은 AFM에 의해 측정된다.
조성물 17:
당해 조성물은 용기 내에서 질소 퍼지 하에 제조된다. 당해 조성물은 광 경화성이고, 실리콘 및 우레아 연결기를 포함한다. 제 1 혼합물이 제조된다. 당해 제 1 혼합물은 무수 THF 200mL 중 HDI 1.6g이다. 제 1 혼합물 및 폴리실록산 16.0g이 용기에 첨가되고, 70℃의 온도에서 120분 동안 반응하여 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. 당해 폴리실록산은 아미노프로필 말단 폴리디메틸실록산이다. 용기 및 이소시아네이트화 중간체는 실온으로 냉각된다. 다음으로, 광-경화성 성분, 더욱 상세하게는, 2-하이드록시메틸메타크릴레이트 0.3g이 용기에 첨가되고, 이소시아네이트화 중간체와 반응하여 반응 혼합물을 형성한다. 당해 반응 혼합물은 디부틸주석 디라우레이트 0.05 g에 의해 촉매된다. 당해 반응 혼합물은 실온에서 240분 동안 혼합된다. 과량의 HDI는 IR 분광학을 통해 모니터링되어 반응 혼합물의 반응 정도를 측정한다. 당해 THF는 감압을 통해 용기로부터 제거되어, 광 경화성 조성물을 남긴다.
다음으로, 광-경화성 성분 5.0g이 광개시제 0.01g과 함께 THF 17mL에 용해되어 용액을 형성한다. 당해 광 개시제는 뉴욕주 소재 Ciba Specialty Chemicals, Inc.로부터 상업적으로 입수할 수 있는 Darocur 1173이다. 당해 용액은 60℃의 온 도에서 오븐 내의 릴리스 라이너 상에서 캐스트되고 배치되어 THF를 증발시킴으로써, 광 경화성 조성물의 필름을 형성한다. 당해 필름은 256 나노미터 파장에서 UV 광선에 노출되어 필름을 경화시킨다. 당해 필름의 기계적 특성은 DMA에 의해 시험된다. 당해 필름의 형태학 특성은 AFM에 의해 조사된다.
조성물 18 - 20:
당해 조성물의 3개의 추가의 독창적인 예인 조성물 18 내지 20은 본 발명에 따라 제조된다. 당해 조성물은 실리콘 및 우레아 연결기를 포함하고, 경화성이고, 더욱 상세하게는 습기 또는 광 경화성이다. 당해 조성물을 형성하기 위해 사용된 각각의 성분의 양 및 타입은 아래 표 II에 달리 지시하지 않는 한 당해 조성물 100중량부에 기초하여 모든 값들을 근사치 중량부로 나타낸다.
[표 II]
조성물 번호 제 1 성분 이소시아네이트 성분 제 2 성분 경화 성분
18 10.81 8.11 75.68 5.41
19 11.08 8.59 77.56 2.77
20 10.93 8.20 76.50 4.37
당해 제 1 성분은 THF 중 실리콘 수지의 혼합물이다. 당해 실리콘 수지는 상기한 바의 실리콘 수지 2이다. 당해 실리콘 수지는 당해 중합체 100중량부에 기초하여 약 11중량부의 양으로 존재한다. 당해 이소시아네이트 성분은 HDI이다. 당해 제 2 성분은 THF 중 폴리실록산의 혼합물이다. 당해 폴리실록산은 상기한 바의 아미노프로필 말단 폴리디메틸실록산이다. 당해 폴리실록산은 당해 혼합물 100중량부에 기초하여 약 76중량부의 양으로 존재한다. 조성물 18에서, 당해 경화 성분은 실란 함유 습기 경화성 성분, 더욱 상세하게는, 3-아미노프로필트리메톡시실란(APTS) 이다. 조성물 19 및 20에서, 당해 경화 성분은 광-경화성 성분, 더욱 상세하게는, 각각 신나메이트 및 메타크릴레이트이다.
당해 조성물들 각각은 개별적으로 용기 내에서 질소 퍼지 하에 제조된다. 당해 제 1 성분 및 이소시아네이트 성분이 용기 내로 도입된다. 당해 성분들은 65℃의 온도에서 15분 동안 교반되고 반응하여 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. 다음으로, 당해 제 2 성분은 용기 내로 도입되고, 65℃의 온도에서 120분 동안 교반되고 이소시아네이트화 중간체와 반응하여 반응 혼합물을 형성한다. 용기 및 반응 혼합물은 실온으로 냉각된다. 당해 경화 성분은 용기에 첨가되어 반응 혼합물과 반응하여 조성물을 형성한다. 당해 반응 혼합물은 디부틸주석 디라우레이트 0.05 g에 의해 촉매된다. 당해 반응 혼합물은 실온에서 240분 동안 혼합된다. 과량의 HDI는 완료될 때, 즉 완전히 반응될 때까지 IR 분광학을 통해 모니터링된다. 당해 THF는 감압을 통해 용기로부터 제거되어, 경화성 조성물을 남긴다.
조성물 21:
실리콘, 우레탄, 및 우레아 연결기를 포함하는 조성물의 독창적인 예는 용기 내에서 질소 퍼지 하에 제조된다. 제 1 혼합물, 제 2 혼합물, 및 제 3 혼합물이 제조된다. 당해 제 1 혼합물은 무수 THF 200mL 중 HDI 1.4g이다. 제 2 혼합물은 THF에 용해된 실리콘 수지 4.0g이다. 당해 실리콘 수지는 상기한 바와 같이 실리콘 수지 2이다. 당해 실리콘 수지는 당해 조성물 100중량부에 기초하여 17중량부의 양으로 존재한다. 당해 제 3 혼합물은 THF에 용해된 폴리실록산 14g이다. 당해 제 3 혼합물은 폴리올, 더욱 상세하게는, 1,4-부탄디올 4.0g을 더 포함한다. 당해 폴리실 록산은 아미노프로필 말단 폴리디메틸실록산이다. 각각 당해 조성물 100중량부에 기초하여 당해 폴리실록산은 56중량부의 양으로 존재하고, 당해 폴리올은 17중량부의 양으로 존재한다. 당해 제 1 및 제 2 혼합물은 용기 내로 도입된다. 당해 혼합물은 65℃의 온도에서 15분 동안 교반되고 반응하여 이소시아네이트화 중간체를 형성한다. 다음으로, 당해 제 3 성분은 용기 내로 도입되고, 65℃의 온도에서 120분 동안 교반되고 이소시아네이트화 중간체와 반응하여 당해 조성물을 형성한다. 당해 THF는 감압을 통해 용기로부터 제거되어, 조성물을 남긴다. 당해 조성물은 60℃의 온도에서 오븐 내의 릴리스 라이너 상에 배치되어 존재하는 경우의 임의의 나머지 THF를 제거한다. 당해 필름의 기계적 특성은 DMA에 의해 시험된다. 당해 필름의 형태학 특성은 AFM에 의해 조사된다.
본 발명을 예시적인 방식으로 기재하였으며, 사용된 용어는 제한하기보다는 오히려 설명하는 어휘의 특성에 속하는 것임이 이해되어야 한다. 본 발명의 여러 가지 변형 및 변화가 상기 제시 내용에 비추어 가능하고, 본 발명은 특별히 기재된 것 외의 다른 방식으로 실시될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 실리콘 함유 조성물과 실리콘 함유 조성물을 제조하는 방법을 제공하는데 사용된다.

Claims (44)

  1. 실리콘 함유 조성물로서,
    폴리실록산과 실리콘 수지 중 하나로부터 선택되고, 히드록시기와 아민기 중 하나로부터 선택된 탄소 결합 작용기를 갖는 제 1 성분과;
    상기 제 1 성분의 상기 탄소 결합 작용기와 반응성이 있어서 복수개의 이소시아네이트 작용기를 갖는 이소시아네이트화 중간체를 형성하고, 상기 제 1 성분에 상대적으로 과량인 이소시아네이트 성분과;
    실리콘 함유 조성물을 제조하기 위해 상기 이소시아네이트화 중간체의 상기 이소시아네이트 작용기와 반응성이 있는 복수개의 탄소 결합 작용기를 갖고, 상기 폴리실록산과 상기 실리콘 수지 중 나머지로부터 선택되는 제 2 성분의
    반응 생성물을 포함하는, 실리콘 함유 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 성분의 상기 탄소 결합 작용기는 히드록시기, 아민기, 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택되는, 실리콘 함유 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 실리콘 수지는 식 (M)a(D)d(T)c(Q)d를 갖고, 첨자 a는 0 내지 0.6이고, 첨자 b는 0.1 내지 0.9이며, 첨자 c는 0.1 내지 0.8이고, 첨자 d는 0 내지 0.5인, 실리콘 함유 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 실리콘 수지는 알킬기, 아릴기, 알케닐기, 및 알키닐기 중 적어도 하나를 더 포함하는, 실리콘 함유 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 폴리실록산은 폴리디메틸실록산인, 실리콘 함유 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 이소시아네이트 성분은 식 OCN-R-NCO를 갖고, R은 알킬 부분, 아릴 부분, 및 아릴알킬 부분 중 하나로부터 선택되는, 실리콘 함유 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 이소시아네이트 성분은 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 중합체의 디페닐메탄 디이소시아네이트(pMDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(HMDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 사이클로헥실 디이소시아네이트(CHDI), 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택되는, 실리콘 함유 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 습기 경화성이고, 실란 함유 습기 경화성 성분의 반응 생성물을 더 포함하는, 실리콘 함유 조성물.
  9. 제 1항에 있어서, 광 경화성이고, 아크릴레이트, 신남아미드 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택된 광-경화성 성분의 반응 생성물을 더 포함하는, 실리콘 함유 조성물.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 성분들과 반응성인 사슬 연장제 및 상기 이소시아네이트 성분의 반응 생성물을 포함함으로써 경질 세그먼트를 형성하는, 실리콘 함유 조성물.
  11. 제 1항에 있어서, 우레아 연결기 및 우레탄 연결기 중 적어도 하나로 정의된 경질 세그먼트를 더 포함하고, 실리콘 연결기로서 정의되는 연질 세그먼트를 더 포함하고, 상기 연질 세그먼트 대 상기 경질 세그먼트의 비율은 적어도 1.1:1인, 실리콘 함유 조성물.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 성분들의 상기 탄소 결합 작용기와 상기 이소시아네이트 작용기 중 적어도 하나는 미반응된, 실리콘 함유 조성물.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 성분은 상기 실리콘 수지이고, 상기 제 2 성분은 상기 폴리실록산인, 실리콘 함유 조성물.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 제 2 성분의 상기 탄소 결합 작용기는 히드록시기, 아민기, 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택되는, 실리콘 함유 조성물.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 실리콘 수지는 식 (M)a(D)b(T)c(Q)d를 갖고, 첨자 a는 0 내지 0.6이고, 첨자 b는 0.1 내지 0.9이며, 첨자 c는 0.1 내지 0.8이고, 첨자 d는 0 내지 0.5인, 실리콘 함유 조성물.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 실리콘 수지는 알킬기, 아릴기, 알케닐기, 및 알키닐기 중 적어도 하나를 더 포함하는, 실리콘 함유 조성물.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 실리콘 수지는, 아릴기와 알킬기를 포함하는 상기 D 구조 단위 중 적어도 하나, 적어도 하나의 아민기를 포함하는 상기 D 구조 단위 중 적어도 다른 하나, 및 아릴기를 포함하는 상기 T 구조 단위 중 적어도 하나를 포함하는, 실리콘 함유 조성물.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 폴리실록산은 폴리디메틸실록산인, 실리콘 함유 조성물.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 이소시아네이트 성분은, 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 중합체의 디페닐메탄 디이소시아네이트(pMDI), 톨루엔 디이소시아네이 트(TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(HMDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 사이클로헥실 디이소시아네이트(CHDI), 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택되는, 실리콘 함유 조성물.
  20. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 성분은 상기 폴리실록산이고, 상기 제 2 성분은 상기 실리콘 수지인, 실리콘 함유 조성물.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 제 2 성분의 상기 탄소 결합 작용기는 히드록시기, 아민기, 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택되는, 실리콘 함유 조성물.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 실리콘 수지는 식 (M)a(D)b(T)c(Q)d를 갖고, 첨자 a는 0 내지 0.6이고, 첨자 b는 0.1 내지 0.9이고, 첨자 c는 0.1 내지 0.8이고, 첨자 d는 0 내지 0.5인, 실리콘 함유 조성물.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 실리콘 수지는 알킬기, 아릴기, 알케닐기, 및 알키닐기 중 적어도 하나를 더 포함하는, 실리콘 함유 조성물.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 실리콘 수지는 아릴기와 알킬기를 포함하는 상기 D 구조 단위 중 적어도 하나, 적어도 하나의 아민기를 포함하는 상기 D 구조 단위 중 적어도 또 다른 하나, 및 아릴기를 포함하는 상기 T 구조 단위 중 적어도 하나를 포함하는, 실리콘 함유 조성물.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 폴리실록산은 폴리디메틸실록산인, 실리콘 함유 조성물.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 이소시아네이트 성분은, 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 중합체의 디페닐메탄 디이소시아네이트(pMDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(HMDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 사이클로헥실 디이소시아네이트(CHDI), 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택되는, 실리콘 함유 조성물.
  27. 제 1항에 나타낸 실리콘 함유 조성물로부터 형성된 물품.
  28. 실리콘 함유 조성물로서,
    (I) 폴리실록산과 실리콘 수지 중 하나로부터 선택되고, 히드록시기와 아민기 중 하나로부터 선택된 탄소 결합 작용기를 갖는 제 1 성분과;
    상기 제 1 성분의 상기 탄소 결합 작용기와 반응성이 있어서 복수개의 이소시아네이트 작용기를 갖는 이소시아네이트화 중간체를 형성하고, 상기 제 1 성분에 상대적으로 과량인 이소시아네이트 성분과;
    실리콘 함유 조성물을 제조하기 위해 상기 이소시아네이트화 중간체의 상기 이소시아네이트 작용기와 반응성이 있는 복수개의 탄소 결합 작용기를 갖고, 상기 폴리실록산과 상기 실리콘 수지 중 나머지로부터 선택되는 제 2 성분의
    반응 생성물과;
    (II) 첨가제를
    포함하는, 실리콘 함유 조성물.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 제 2 성분의 상기 탄소 결합 작용기는 히드록시기, 아민기, 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택되는, 실리콘 함유 조성물.
  30. 제 28항에 있어서, 상기 첨가제는 도전성 충전제를 포함하는, 실리콘 함유 조성물.
  31. 실리콘 함유 조성물을 제조하는 방법으로서,
    (A) 폴리실록산과 실리콘 수지 중 하나로부터 선택되고, 히드록시기와 아민기 중 하나로부터 선택된 탄소 결합 작용기를 갖는 제 1 성분을 제공하는 단계와;
    (B) 상기 제 1 성분의 상기 탄소 결합 작용기와 반응성이 있어서 복수개의 이소시아네이트 작용기를 갖는 이소시아네이트화 중간체를 형성하고, 상기 제 1 성분에 상대적으로 과량인 이소시아네이트 성분을 반응시키는 단계와;
    (C) 복수개의 탄소 결합 작용기를 갖고 폴리실록산과 상기 실리콘 수지 중 나머지로부터 선택되는 제 2 성분을 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 작용기의 적어도 하나와 반응시키는 단계를
    포함하는, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 제 2 성분의 상기 탄소 결합 작용기는 히드록시기, 아민기, 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택되는, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 실리콘 수지는 식 (M)a(D)b(T)c(Q)d를 갖고, 첨자 a는 0 내지 0.6이고, 첨자 b는 0.1 내지 0.9이고, 첨자 c는 0.1 내지 0.8이고, 첨자 d는 0 내지 0.5인, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 실리콘 수지는 알킬기, 아릴기, 알케닐기, 및 알키닐기 중 적어도 하나를 더 포함하는, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
  35. 제 31항에 있어서, 상기 폴리실록산은 폴리디메틸실록산인, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
  36. 제 31항에 있어서, 상기 이소시아네이트 성분은 식 OCN-R-NCO를 갖고, R이 알킬 부분, 아릴 부분, 및 아릴알킬 부분 중 하나로부터 선택되는, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
  37. 제 31항에 있어서, 상기 이소시아네이트 성분은 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 중합체의 디페닐메탄 디이소시아네이트(pMDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(HMDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 사이클로헥실 디이소시아네이트(CHDI), 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택되는, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
  38. 제 32항에 있어서, 사슬 연장제를 이소시아네이트화 중간체의 이소시아네이트 작용기 중 하나와 반응시킴으로써 경질 세그먼트를 형성하는 단계를 더 포함하는, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
  39. 제 32항에 있어서, 실란 함유 습기 경화성 성분을 이소시아네이트 작용기 중 적어도 하나와 반응시킴으로써 상기 실리콘 함유 조성물이 습기 경화성이 되게 하는 단계를 더 포함하는, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
  40. 제 32항에 있어서, 아크릴레이트, 신남아미드 및 이들의 결합물의 그룹으로부터 선택된 광-경화성 성분을 이소시아네이트 작용기 중 적어도 하나와 반응시킴 으로써 상기 실리콘 함유 조성물이 광 경화성이 되게 하는 단계를 더 포함하는, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
  41. 제 32항에 있어서, 상기 성분들 중 적어도 하나를 유기 용매에 용해시키는 단계를 더 포함하는, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
  42. 제 41항에 있어서, 상기 제 2 성분을 반응시키는 단계 후 유기 용매를 제거하여 실리콘 함유 조성물을 수득하는 단계를 더 포함하는, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
  43. 제 32항에 있어서, 상기 과량의 이소시아네이트 성분을 반응시키는 단계 및 제 2 성분을 반응시키는 단계는 55℃ 내지 75℃의 온도에서 수행되는, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
  44. 제 32항에 있어서, 일 분량의 이소시아네이트 성분을 분석하여 이소시아네이트 성분과 다른 성분들 중 적어도 하나 사이의 반응 정도를 결정하는 단계를 더 포함하는, 실리콘 함유 조성물의 제조 방법.
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