説明

カルビノール官能基シリコーン樹脂もしくは無水物官能基シリコーン樹脂を含有しているコーティング組成物

照射もしくは熱硬化可能なコーティング組成物が、脂環式エポキシド樹脂、カルビノール官能基シリコーン樹脂もしくは無水物官能基シリコーン樹脂、および、熱もしくは光活性化酸触媒を含有する。有機ポリオールも、任意成分として、本組成物において包含されてもよい。本組成物は、照射硬化可能なコーティングとして、接着剤として、光により画定可能なコーティングとして、もしくは熱硬化コーティングとして、有用である。該脂環式エポキシド樹脂は、丈夫さおよび接着性を、本組成物に加える一方、該カルビノール官能基シリコーン樹脂もしくは該無水物官能基シリコーン樹脂は、耐水性、天候順応性、熱安定性、および柔軟性を有する本組成物を与える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願に対する相互参照
本願は、2004年10月25日に出願された米国特許出願第60/621,740号に対する優先権を請求する。
【0002】
本発明は、照射もしくは熱硬化可能なコーティング組成物に関し、脂環式エポキシド樹脂、カルビノール官能基シリコーン樹脂もしくは無水物官能基シリコーン樹脂、および、熱もしくは光活性化酸触媒を含有している。これら組成物は、照射硬化可能なコーティング、接着剤、カプセル、光により画定可能なコーティング、ならびに、熱硬化コーティングおよび接着剤として、有用である。該脂環式エポキシド樹脂は、丈夫さおよび接着性を、本組成物に加える一方、該カルビノールおよび無水物官能基シリコーン樹脂は、耐水性、天候順応性、熱安定性、および柔軟性を、本組成物に付与する。
【背景技術】
【0003】
カルビノール官能基シリコーン樹脂と組み合わされているエポキシシリコーンが、当業界において知られている。例えば、米国特許第5,814,679号明細書(1998年9月29日)が、エポキシ官能化シリコーンと、カルビノール官能基を含有している長鎖非樹脂シリコーンとを含有している光硬化可能な組成物のブレンドを開示する。第’679号特許は、該長鎖非樹脂カルビノール含有シリコーンが、該エポキシ官能化シリコーンと、共重合もしくは共硬化し、これにより、プレミアムのついた光硬化可能な解離シリコーン組成物製剤を可能にすることを指し示す。
【0004】
ある幾つかのタイプのシリコーン樹脂が、エポキシ樹脂と組み合わされて、当業界において知られている。例えば、米国特許第5,135,993号明細書(1992年8月4日)が、(A)硬化可能なエポキシ樹脂と、(B)(i)PhSiO3/2、(ii)RSiO、ならびに(iii)(a)HNRSiO3/2、(b)RivHNRiiSiO3/2、(c)(RivHNRii3−y(RSiO1/2、および(d)(HNRii3−x(RSiO1/2のようなアミノ官能基シロキシ単位のような単位を含有しているアミノ官能基シリコーン樹脂とのブレンドを記載する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0005】
対照的に、本発明は、コーティング組成物に関し、1実施形態において:
(a)硅素原子のない20〜300重量部の脂環式エポキシド樹脂
(b)単位:
(RSiO1/2
(RSiO2/2
(RSiO3/2および
(SiO4/2
を含有している100重量部のカルビノール官能基シリコーン樹脂
を含有している。
【0006】
これらの式中、RおよびRが各々独立に、水素原子、1〜8炭素原子を持っているアルキル基、アリール基、アリール基のない少なくとも3炭素原子を持っているカルビノール基、もしくは、少なくとも6炭素原子を持っているアリール含有カルビノール基である。Rが、1〜8炭素原子を持っているアルキル基、もしくは、アリール基であり、aが、0.6以下の値を持ち、bが、0以上の値を持ち、cが、0より大きい値を持ち、dが、0.5未満の値を持ち、a+b+c+dの値=1。各Rがメチルである場合、値bは0.3未満である。
【0007】
平均して、カルビノール官能基シリコーン樹脂1分子につき、少なくとも1つのカルビノール基がある。好ましくは、該カルビノール官能基シリコーン樹脂成分(b)中のR+R+R基が、高くて充分な含量のフェニルを含有し、成分(b)の成分(a)との適切な相容性を与える。好ましくは、10重量%より多いR+R+R基がフェニル基であり、より好ましくは、25重量%より多い。照射硬化可能なコーティング組成物は、該脂環式エポキシド樹脂および該カルビノール官能基シリコーン樹脂を含有しており、成分(b)の重量部に基づき、(c)0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜5重量部の熱もしくは光活性化酸触媒も含有し、および任意に、成分(b)の重量部に基づき、(d)0〜300重量部、同基準で、好ましくは1〜300重量部、より好ましくは1〜50重量部の有機ポリオールも含有してよい。
【0008】
本発明は、コーティング組成物にも関し、第2の実施形態において:
(a)硅素原子のない20〜300重量部の脂環式エポキシド樹脂;ならびに
(b)単位式:
(i)(RSiO1/2
(ii)(RSiO2/2
(iii)(RSiO3/2および
(iv)(SiO4/2
を含有している50重量部の無水物官能基シリコーン樹脂
を含有している。
【0009】
式(i)〜(iv)中、R、R、およびRが各々独立に、無水物基、水素原子、1〜8炭素原子を持っているアルキル基、アリール基、アラルキル基、もしくはアルカリール基を表し得る。eの値は、0.1〜0.6である。fの値は、0〜0.5である。gの値は、0.3〜0.8である。hの値は、0〜0.3である。好ましくは、eが、0.2〜0.4であり、fが、0〜0.2であり、gが、0.5〜0.8であり、gが、0である。e、f、g、およびhの和が、1である。平均樹脂分子組成は、2より多い無水物基を含有する。好ましくは、無水物官能基シリコーン樹脂当たりの無水物基の当量は、100〜1000、より好ましくは、200〜800である。照射硬化可能なコーティング組成物は、該脂環式エポキシド樹脂および該無水物官能基シリコーン樹脂を含有しており、成分(b)に基づき、(c)0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜5重量部の熱もしくは光活性化酸触媒、および、成分(b)の重量部に基づき、(d)0〜300重量部、同基準で、好ましくは0〜50部の有機ポリオールも含有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
脂環式エポキシド樹脂
成分(a)、本明細書において使用される脂環式エポキシド樹脂は、樹脂であり、硅素原子を含まない。このような樹脂は、既知の組成物であり、例えば、米国特許第4,977,199号明細書において(1990年12月11日)、示されている。第’199号特許の6〜12欄において、数多くの樹脂組成物が詳細に、記載されている。第’199号特許が、本明細書において、援用される。
【0011】
脂環式エポキシド樹脂の代表は、多環アルケニル、つまり、炭素=炭素2重結合を含有している多環脂肪族化合物の、過酢酸のような有機過酸もしくは過酸化水素とのエポキシド化により調製される化合物を包含する。これら環状脂肪族エポキシド樹脂は、少量のグリシジルタイプのエポキシド、脂肪族エポキシド、エポキシクレゾールノボラック樹脂、エポキシフェノールノボラック樹脂、多核フェノールグリシジルエーテル由来の樹脂、芳香族およびヘテロ環(複素環)グリシジルアミン樹脂、ヒダントインエポキシ樹脂、ならびに、大豆および亜麻仁油のような天然オイルのエポキシドと、ブレンドされてもよい。
【0012】
本発明において使用される脂環式エポキシド樹脂は、平均2以上のエポキシ基を、1分子当たり持っている樹脂である。このような脂環式エポキシド樹脂の例は、(i)蓚酸ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)、アジピン酸ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)、アジピン酸ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)、およびピメリン酸ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)のような、ジカルボン酸の脂環式エステルのジエポキシド;(ii)3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸、3,4−エポキシ−1−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−1−メチルシクロヘキサンカルボン酸、6−メチル−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−6−メチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸、3,4−エポキシ−3−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−3−メチルシクロヘキサンカルボン酸、および3,4−エポキシ−5−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−5−メチルシクロヘキサンカルボン酸のような、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸;(iii)ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテルの脂環式ジエポキシド、アジピン酸ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)、および2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサン−メタ−ジオキサン;(iv)フタル酸、一部水素化されたフタル酸、もしくは完全に水素化されたフタル酸を包含して有機二酸のジグリシジルエステルのような、6員環構造を有するエポキシド、特にヘキサヒドロフタル酸のジグリシジルエステル;(v)クレゾール−ノボラックエポキシ樹脂;(vi)エポキシフェノールノボラック樹脂;(vii)多核フェノール−グリシジルエーテル由来の樹脂;(viii)テトラグリシジルメチレンジアニリン由来の樹脂、トリグリシジル−p−アミノフェノール由来の樹脂、トリアジン主体の樹脂、およびヒダントインエポキシ樹脂のような、芳香族およびヘテロ環(複素環)状グリシジルアミン樹脂;ならびに(ix)ヒドロキシル置換脂環式モノエポキシドである。
【0013】
第’199号特許に、これらおよび他の適切な脂環式エポキシド樹脂の詳細に関して、言及がなされてもよい。成分(a)としての使用に適している特に有用な市販材料のある幾つかの例は、Dow Chemical Company,Midland,Michiganから入手可能な、エポキシド当量約142を持っている脂環式エポキシド樹脂たるCYRACURE(登録商標)UVR6110;ならびに、Dow Chemical Company,Midland,Michiganからやはり入手可能な、エポキシド当量126〜135を持っている脂環式エポキシ樹脂たるCYRACURETM6105である。このような脂環式エポキシド樹脂と混合していくのに適している樹脂のある1つの例は、InChem Corporation,Rock Hill,South Carolinaから入手可能なフェノキシ樹脂たるPAPHENTMPKHP−200である。
【0014】
カルビノール官能基シリコーン樹脂
本カルビノール官能基シリコーン樹脂は、単位:
(RSiO1/2
(RSiO2/2
(RSiO3/2および
(SiO4/2
を含有する。
【0015】
これらの式中、RおよびRが各々独立に、水素原子、1〜8炭素原子を持っているアルキル基、アリール基、アリール基のない少なくとも3炭素原子を持っているカルビノール基、もしくは、少なくとも6炭素原子を持っているアリール含有カルビノール基である。Rが、1〜8炭素原子を持っているアルキル基、もしくは、アリール基であり、aが、0.6以下の値を持ち、bが、0以上の値を持ち、cが、0より大きい値を持ち、dが、0.5未満の値を持ち、a+b+c+dの値=1。各Rがメチルである場合、値bが0.3未満である。平均して、カルビノール官能基シリコーン樹脂1分子につき、少なくとも1つのカルビノール基がある。好ましくは、該カルビノール官能基シリコーン樹脂成分(b)中のR+R+R基が、高くて充分な含量のフェニルを含有し、成分(b)の成分(a)との適切な相容性を与える。好ましくは、10重量%より多いR+R+R基がフェニル基であり、より好ましくは、25重量%より多い。
【0016】
本明細書において使用される場合、このフレーズ(句)「カルビノール基」とは、少なくとも1つの炭素結合ヒドロキシル(COH)基を含有している如何なる基であるとしても、見なされる。本カルビノール基は、1つ以上のCOH基を含有してもよく、例えば:
【0017】
【化1】

【0018】
のようなものである。
【0019】
本カルビノール官能基シリコーン樹脂中のアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、およびオクチルにより例示され、該アルキル基は典型的にはメチルである。そのアリール基は、フェニル、ナフチル、ベンジル、トリル、キシリル、キセニル、メチルフェニル、2−フェニルエチル(フェネチル)、2−フェニル−2−メチルエチル、クロロフェニル、ブロモフェニル、およびフルオロフェニルにより例示され、該アリール基は典型的にはフェニルである。
【0020】
少なくとも3炭素原子を持っておりアリール基のないカルビノール基は、基ROHにより例示され、式中、Rが、少なくとも3炭素原子を持っている2価の炭化水素基、または、少なくとも3炭素原子を持っている2価の炭化水素オキシ基である。Rは、−(CH−、式中、mが3〜10、−CHCH(CH)−、−CHCH(CH)CH−、−CHCHCH(CHCH)CHCHCH−、および−OCH(CH)(CH−、式中、mが1〜10、のようなアルキレン基により例示される。少なくとも3炭素原子を持っておりアリール基のない該カルビノール基は、基R(OH)CHOHによっても例示され、式中、Rが基−CHCH(CHOCHCH−であり、式中、mが1〜10である。
【0021】
少なくとも6炭素原子を持っているアリール含有カルビノール基は、ROHにより例示され、式中、Rが、−(CH−、式中、nが0〜10、−CHCH(CH)(CH−、式中、nが0〜10、および、−(CH(CH−、式中、nが1〜10のようなアリーレン基である。該アリール含有カルビノール基は典型的には、6〜14原子を持つ。
【0022】
本発明によるカルビノール官能基シリコーン樹脂成分(b)において、aが、0.6以下の値を持ち、好ましくは、0.1〜0.6であり、より好ましくは、0.2〜0.4であり、bが、0以上の値を持ち、好ましくは、0〜0.4であり、cが、0より大きな値を持ち、好ましくは、0.3〜0.8であり、より好ましくは、0.4〜0.8であり、dが、0.5未満の値を持ち、好ましくは、0〜0.3である。各R基がメチル基である場合、値bは0.3未満たるべきであり、好ましくは、0.1未満である。本発明によるカルビノール官能基シリコーン樹脂は平均して、カルビノール官能基シリコーン樹脂1分子につき少なくとも1つのカルビノール基を持つ。好ましくは、1カルビノール官能基シリコーン樹脂についてのカルビノール基当量は100〜1,000、より好ましくは、200〜800である。
【0023】
ある幾つかの適切なカルビノール官能基シリコーン樹脂は、以降の組成物により、代表される:
I.単位:
((CHSiO1/2
((R)CHSiO2/2、式中、Rが−(CHOH
((C)CHSiO2/2および
(CSiO3/2
を含有しているカルビノール官能基シリコーン樹脂
II.単位:
((R)(CHSiO1/2、式中、Rが−(CHOHおよび
(CSiO3/2
を含有しているカルビノール官能基シリコーン樹脂
III.単位:
((R)(CHSiO1/2、式中、Rが−(CHOHおよび
(CSiO3/2
を含有しているカルビノール官能基シリコーン樹脂
IV.単位:
((R)(CHSiO1/2、式中、Rが−(CHOH
(CHSiO3/2および
(CSiO3/2
を含有しているカルビノール官能基シリコーン樹脂
V.単位:
((CHSiO1/2
((R)CHSiO2/2、式中、Rが−(CHOH
((C)CHSiO2/2および
(CSiO3/2
を含有しているカルビノール官能基シリコーン樹脂
VI.単位:
((CHSiO1/2
((R)(CHSiO1/2、式中、Rが−(CHOHおよび
(CSiO3/2
を含有しているカルビノール官能基シリコーン樹脂
ならびに
VII.単位:
((R)(CHSiO1/2、式中、Rが−CHCH(CH)CHOH
((H)(CHSiO1/2および
(CSiO3/2
を含有しているカルビノール官能基シリコーン樹脂
【0024】
式I〜VII中、aが、当該樹脂中の合計値0.2〜0.4を持ち、bが、当該樹脂中の合計値0〜0.4を持ち、cが、当該樹脂中の合計値0.3〜0.8を持つ。
【0025】
カルビノール官能基シリコーン樹脂は:
(A)単位式:
(R11SiO1/2
(R12SiO2/2
(RSiO3/2および
(SiO4/2
を含有している少なくとも1種の水素官能基シリコーン樹脂を
(B)少なくとも1種のビニル末端化アルコールと;
(C)ヒドロシリル化触媒;および任意に
(D)少なくとも1種の溶媒
存在下に反応させていくことにより、調製され得る。
【0026】
これらの式中、R11およびR12が各々独立に、1〜8炭素原子を持っているアルキル基、アリール基、もしくは水素原子であり;Rが、1〜8炭素原子を持っているアルキル基もしくはアリール基であり;aが、0.6以下であり;bが、0以上であり;cが、0より大きく;dが、0.5未満であり;a+b+c+dの和=1;但し、各Rがメチルである場合、値bが0.3未満であり、但し、少なくとも2つの硅素結合水素原子が、該シリコーン樹脂において存在している。
【0027】
無水物官能基シリコーン樹脂
本無水物官能基シリコーン樹脂は、単位式:
(i)(RSiO1/2
(ii)(RSiO2/2
(iii)(RSiO3/2および
(iv)(SiO4/2
を含有する。
【0028】
式(i)〜(iv)中、R、R、およびRが各々独立に、無水物基、水素原子、1〜8炭素原子を持っているアルキル基、アリール基、アラルキル基、もしくはアルカリール基を表し得る。eの値が、0.1〜0.6である。fの値が、0〜0.5である。gの値が、0.3〜0.8である。hの値が、0〜0.3である。好ましくは、eが、0.2〜0.4であり、fが、0〜0.2であり、gが、0.5〜0.8であり、hが、0である。e、f、g、およびhの和が、1である。平均樹脂分子組成は、2つより多い無水物基を含有する。好ましくは、1無水物官能基シリコーン樹脂についての無水物基の当量が、100〜1,000、より好ましくは、200〜800である。
【0029】
適切な無水物基の代表および好ましい無水物基は、テトラヒドロフタル酸無水物基であり、下に示される。
【0030】
【化2】

【0031】
適切なアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、およびオクチル基を包含する。適切なアリール基は、フェニルである。該アラルキル基は、ベンジル、フェニルエチル(フェネチル)、および2−フェニルプロピルを包含し得る。該アルカリール基は、トリルもしくはキシリルたり得る。
【0032】
無水物官能基シリコーン樹脂および該樹脂を調製していく方法が、実施例13において使用される樹脂同様、共通の出願人の同時係属米国仮出願第60/614,249号、2004年9月29日出願、において記載されている。一般的に、無水物官能基シリコーン樹脂はまず、SiH官能基樹脂中間体を調製していくことにより、調製され得る。この後、該SiH官能基樹脂中間体の、2−メチル−3−ブチン−2−オール(HC=CC(CHOH)とのヒドロシリル化、ジエン官能基を形成する脱水、および、マレイン酸無水物のディールス−アルダー付加を伴う。
【0033】
【化3】

【0034】
該反応は、ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン(THF)、ジエチルエーテルのような溶媒中において、温度−50℃〜100℃において、実施される。該反応は典型的には、30分〜24時間、一般的には6〜12時間、実施される。使用されるマレイン酸無水物量の、該SiH官能基樹脂中間体量に対する比は、モル基準で1:0.1〜1:2.5、一般的には、1:0.2〜1:1.5である。
【0035】
ヒドロシリル化は、この≡SiH含有反応試薬およびこの不飽和含有反応試薬間の反応を有効にする触媒を必要とする。適切な触媒は、VIII族遷移金属である。使用され得る金属触媒のある幾つかの例は、米国特許第3,419,593号明細書(1968年12月31日)において記載された、塩化白金酸の、末端脂肪族不飽和含有有機硅素化合物との反応から結果的に得られてくる白金触媒;本人の米国特許第3,715,334号明細書(1973年2月6日)および米国特許第3,814,730号明細書(1974年6月4日)において記載された、化学的に結合したハロゲンの実質的にない白金−ビニルシロキサンであるKarstedt触媒;米国特許第3,923,705号明細書(1975年12月2日)において記載された、沈着白金触媒および錯体化白金触媒;米国特許第5,175,325号明細書(1992年12月29日)において記載された、ハロゲン化白金を、末端オレフィン不飽和含有硅素結合有機基を持っている有機ポリシロキサンと反応させていくことにより調製された、白金−有機ポリシロキサン錯体;ならびに、活性炭粒子上担持された白金である。
【0036】
熱もしくは光活性化酸触媒
成分(c)たる本熱もしくは光活性化酸触媒は、光(反応)開始剤により例示され、溶液中において照射に晒される時に、カチオン触媒を生成することができ、ブレンステッド酸もしくはルイス酸を包含している。典型的に、これら光(反応)開始剤は、紫外(UV)照射に晒される。あるいは、該カチオン触媒が、熱硬化直前に、2部システムにおいて加えられ得るか、または、熱的に活性化され得る。成分(c)として使用され得る本光(反応)開始剤は、オニウム塩、スルホン酸のジアリールヨードニウム塩、スルホン酸のトリアリールスルホニウム塩、硼酸のジアリールヨードニウム塩、および硼酸のトリアリールスルホニウム塩により、例示される。
【0037】
代表的なオニウム塩は、R10MX、R10MX、R10SeMX、R10MX、およびR10MXであり、式中、各R10が、6〜20炭素原子を持っている芳香族炭素環状基のような1〜30炭素原子を持っている有機基である。各R10基は、1〜8炭素原子を持っているアルコキシ基、1〜16炭素原子を持っているアルキル基、または、ニトロ、クロロ、ブロモ、シアノ、カルボキシル、メルカプト、ならびに、ピリジル、チオフェニル、およびピラニル基のような芳香族ヘテロ環基のような、1〜4の1価の炭化水素基で置換され得る。
【0038】
上の式中のMは、金属またはメタロイドを表し、Sb、Fe、Sn、Bi、Al、Ga、In、Ti、Zr、Sc、V、Cr、Mn、Cs、Coのような遷移金属;ランタニドのような稀土類金属;Cd、Pr、およびNd;ならびに、B、P、およびAsのようなメタロイドを包含している。MXは、BF、B(C、PF、AsF、SbF、SbCl、HSO、ClO、FeCl、SnCl、およびBiClのような非塩基性非求核性アニオンを表す。
【0039】
ある幾つかの適切なオニウム塩は、アルコールおよびエポキシ官能基炭化水素中の分散ヘキサフルオロ砒酸ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムとして供給されている、UV9380CとしてGeneral Electric Company,Schenectady,New Yorkから入手可能なヘキサフルオロ砒酸ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムのようなビス−ジアリールヨードニウム塩;20重量%ジアセトンアルコール溶液として供給されている、RhodorsilRTM2074として入手可能な硼酸トリル−クミルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル);ヘキサフルオロアンチモンビス(ドデシルフェニル)ヨードニウム;ならびにヘキサフルオロアンチモンジアルキルフェニルヨードニウムを包含する。他のこのような塩が、ヘキサフルオロ燐酸ポリアリールスルホニウムに関してFC−508もしくはFX−512、ヘキサフルオロアンチモンポリアリールスルホニウム塩に関して3M CompanyのFC−509、General Electric Companyから入手可能なUVE−1014、ならびに、燐酸ヘキサフルオロスルホニウム塩光(反応)開始剤に関してDow Chemical Company,Midland,MichiganからCYRACURE(登録商標)UVI−6992の名の下に市販されている。
【0040】
スルホン酸のジアリールヨードニウム塩、スルホン酸のトリアリールスルホニウム塩、硼酸のジアリールヨードニウム塩、および、硼酸のトリアリールスルホニウム塩も、カチオン光(反応)開始剤として適切である。
【0041】
ある幾つかの適切なスルホン酸のジアリールヨードニウム塩は、過フッ化アルキルスルホン酸のジアリールヨードニウム塩、および、アリールスルホン酸のジアリールヨードニウム塩である。過フッ化アルキルスルホン酸のジアリールヨードニウム塩は、過フッ化ブタンスルホン酸のジアリールヨードニウム塩、過フッ化エタンスルホン酸のジアリールヨードニウム塩、過フッ化オクタンスルホン酸のジアリールヨードニウム塩、および、トリフルオロメタンスルホン酸のジアリールヨードニウム塩を包含する。アリールスルホン酸のジアリールヨードニウム塩は、パラトルエンスルホン酸のジアリールヨードニウム塩、ドデシルベンゼンスルホン酸のジアリールヨードニウム塩、ベンゼンスルホン酸のジアリールヨードニウム塩、および、3−ニトロベンゼンスルホン酸のジアリールヨードニウム塩を包含する。スルホン酸のトリアリールスルホニウム塩は、過フッ化アルキルスルホン酸のトリアリールスルホニウム塩、および、アリールスルホン酸のトリアリールスルホニウム塩を包含する。過フッ化アルキルスルホン酸のトリアリールスルホニウム塩は、過フッ化ブタンスルホン酸のトリアリールスルホニウム塩、過フッ化エタンスルホン酸のトリアリールスルホニウム塩、過フッ化オクタンスルホン酸のトリアリールスルホニウム塩、および、トリフルオロメタンスルホン酸のトリアリールスルホニウム塩を包含する。アリールスルホン酸のトリアリールスルホニウム塩は、パラトルエンスルホン酸のトリアリールスルホニウム塩、ドデシルベンゼンスルホン酸のトリアリールスルホニウム塩、ベンゼンスルホン酸のトリアリールスルホニウム塩、および、3−ニトロベンゼンスルホン酸のトリアリールスルホニウム塩を包含する。
【0042】
ある幾つかの適切な硼酸のジアリールヨードニウム塩は、過ハロゲン化アリール硼酸のジアリールヨードニウム塩を包含し、硼酸のトリアリールスルホニウム塩は、過ハロゲン化アリール硼酸のトリアリールスルホニウム塩のようなものである。
【0043】
使用される光(反応)開始剤の量は、成分(b)の重量部に基づき、0.01〜10重量部であり、好ましくは、同基準で、0.1〜5重量部である。
【0044】
有機ポリオール
本有機ポリオールたる任意成分(d)は、既知の組成物であり、詳細に、第’199号特許13〜19欄においても記載されている。ある幾つかの代表的な有機ポリオールは、ポリヒドロキシアルカンおよびポリオキシアルキレンポリオールのようなポリエーテルポリオール;アクリルおよびビニルポリオール;ポリエステルポリオール;ポリカプロラクトンポリオール;ならびに、ポリヴァレロラクトンポリオールおよびポリメチルカプロラクトンポリオールのような他のラクトンポリオールを包含する。
【0045】
適切なポリエーテルポリオールは、(a)ポリヒドロキシアルカンのアルキレンオキシド付加体;(b)非還元糖および糖誘導体のアルキレンオキシド付加体;(c)燐酸およびポリ燐酸のアルキレンオキシド付加体;(d)ポリフェノールのアルキレンオキシド付加体;ならびに(e)蓖麻子油のような天然オイルからのポリオールを包含する。
【0046】
本発明によるコーティング組成物における使用に最も好ましい有機ポリオールのクラス(分類)は、ポリカプロラクトンポリオールであり、これらの代表が、TONETMの下にDow Chemical Company,Midland,Michiganから販売された数多くの市販製品である。TONETM0305ポリオールが、実施例において使用された。これは、コーティングへの適用における使用のための低当量3官能基液体ポリオールである。これらの詳細および他の適切なタイプの有機ポリオールに関して、第’199号特許に対して、言及がなされてもよい。本有機ポリオールは、成分(b)の重量部に基づき約0〜300重量部の量で、使用されてよく、好ましくは、1〜300重量部、より好ましくは、同基準で、1〜50重量部の量で、使用されてよい。
【0047】
本発明によるコーティング組成物は、プリント回路板のような電子材料もしくは装置、光ファイバー網のような光学装置、および、光学システム中間層への適用のための照射もしくは熱硬化可能な変幻自在なコーティングとして有用である。本コーティング組成物は、このような適用において、本組成物成分を一緒に組み合わせ混合していき、本組成物を基材の少なくとも1表面に適用していき、本組成物を硬化させるかもしくは硬化するようにすることにより、調製、使用され得る。本組成物は、適切な成分を一緒に単に混合していくことにより、調製され得る。標準的な技術の混合および適用の手法および設備が、使用され得る。
【実施例】
【0048】
以降の実施例が説明され、本発明をより詳細に例示する。
【0049】
実施例1〜3−シリコーン樹脂中間体A1〜A3の調製
フェニルトリメトキシシランおよびメチルトリメトキシシランが、トリフルオロメタンスルホン酸(TFMSA)により触媒され、脱イオン水を用いて加水分解され、次いで、蒸留して副生成物メタノールを除去した。1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ジシロキサン(TMDS)。酢酸が加えられ、この混合物が、50℃にまで、3時間熱せられた。メタノールおよび酢酸メチルが、蒸留により除去された。ヘプタンが加えられ、この混合物が、(i)飽和重炭酸ナトリウム水および(ii)多数杯の脱イオン水を用いて洗浄された。この混合物が次いで濾過され、溶媒が必要に応じて蒸留により除去された。この実施例において使用された成分量が、表1において示される。結果的に得られてくる生成物が、表2において示される。
【0050】
比較例4−シリコーン樹脂中間体A4の調製
4958.4gのメチルトリメトキシシランが、4.93gのトリフルオロメタンスルホン酸存在下に、252.3gの脱イオン水を用いて加水分解された。5456.4gの1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ジシロキサン(TMDS)および更なる量の725.8gの脱イオン水が、加えられた。揮発成分が、蒸留により除去され、次いで、生成物混合物が、2210gのヘキサン中に溶解された。この生成物溶液が、飽和重炭酸ナトリウム水および多数杯の脱イオン水を用いて洗浄され、硫酸マグネシウムで乾燥され、濾過され、溶媒が、除去された。シリコーン樹脂A4の組成が、NMR解析により求められ、M0.54Me20.03Me0.43であったが、式中、MがH(CHSiO1/2であり、DMe2が(CHSiO2/2であり、TMeがCHSiO3/2である。
【0051】
【表1】

【0052】
表2において、MがH(CHSiO1/2のことであり、TMeがCHSiO3/2のことであり、TPhがCSiO3/2のことである。
【0053】
上のシリコーン樹脂A1〜A4が、キシレンに溶解され、70〜95℃にまで熱せられた。触媒量の1重量%のPt(Al)が加えられ、次いで、アリルアルコールを添加した。この混合物が、そのSiHが消費されるまで、70〜110℃において熱せられ、これは、そのFTIRスペクトルにおける約2165cm−1におけるそのピークの消失に従って求められた。トリフェニルホスフィンおよびカーボンブラックが、必要に応じて加えられた。生成物混合物が、濾過され、溶媒が、除去された。そのシリコーン樹脂タイプ、反応試薬重量、収率、およびその樹脂組成が、表3において示される。表3において、MPrOHが(HO(CH)(CHSiO1/2のことであり、TPhがCSiO3/2のことであり、TMeがCHSiO3/2のことであり、アリルアルコールはCH=CHCHOHである。
【0054】
以降の実施例5〜9および比較例10において、それらのコーティング製剤を調製していくのに使用された材料は、(i)CYRACURE(登録商標)UVR6110、エポキシド当量約142を持っている脂環式エポキシド樹脂、Dow Chemical Company,Midland,Michiganから入手可能;(ii)CYRACURE(登録商標)UVI−6992、燐酸ヘキサフルオロスルホニウム塩光(反応)開始剤、Dow Chemical Company,Midland,Michiganから入手可能;(iii)TONETM0305ポリオール、ポリカプロラクトントリオール、Dow Chemical Company,Midland,Michiganから入手可能、を包含した。
【0055】
実施例5〜9および比較例10−コーティング製剤
1gのアルミニウムのサンプルのパンに、CYRACURE(登録商標)UVR6110脂環式エポキシド樹脂、カルビノール官能基シリコーン樹脂組成物、および4重量%のCYRACURE(登録商標)UVI−6992燐酸ヘキサフルオロスルホニウム塩光(反応)開始剤が、表4において示された量で加えられた。該パンのこれら内容物が、木製攪拌棒を用いて徹底して混合され、これらサンプルが、覆われた箱の中において遮光して、紫外(UV)ユニットに晒されるまで、保管された。該UVユニットは、50rpmにセットされたコンベアベルトと、DユニットおよびHユニットのUVランプからなり、1透過当たり500mJ/cmの線量を与えた。各サンプルが、これらのUVランプに晒され、各透過後のその硬化の終結具合に関して評価された。
【0056】
全サンプルが、これらのUVランプ下に、5回の透過(2500mJ/cm)内に、剛直な1枚岩にまで硬化された。コントロールサンプルは、不均一な硬化の示唆を呈し、当該サンプルのある領域は、他の領域よりも、暗く焼けた色であった。実施例5〜9は、非常に一様な硬化を呈し、非常に均一な焼け色を有し、硬化が進行するに連れて、現像された。比較例10は、透明でなかった唯一の材料であり、乏しい表面の質を持ったが、これは、そのフェニル非含有シリコーン樹脂の、その脂環式エポキシド樹脂との限られた相容性による。実施例8は、低フェニル含量を有するカルビノールシリコーン樹脂を包含し、透明性を呈したが、硬化していく時に、表面粗さを表した。
【0057】
大部分のコーティングへの適用が、そのカルビノール官能基シリコーン樹脂とその脂環式エポキシド樹脂との間の良好な相容性を必要とするので、フェニル含有カルビノール官能基シリコーン樹脂が好ましいが、ある幾つかの適用は、より少ない相容性のフェニル低含有カルビノール官能基シリコーン樹脂の表面活性から、利益を受けることがある。
【0058】
【表2】

【0059】
以降の実施例11において、使用された材料は、(i)CYRACURE(登録商標)UVI6976、ヘキサフルオロアンチモン酸トリアリールスルホニウム塩光(反応)開始剤、Dow Chemical Company,Midland,Michiganから入手可能;(ii)ORGANOSILICASOLTMIPA−ST、10〜5nmコロイド状分散シリカ、30重量%固形分をイソプロピルアルコール中含有、Nissan Chemical America Corporation,Houston,Texas;ならびに(iii)DARCO(登録商標)G−60、活性炭、American Norit Co.,Marshall,Texasから入手可能、を包含した。
【0060】
実施例11−シリコーン樹脂A5およびこれからのコーティングの調製
225.0gのフェニルトリメトキシシランおよび111.5gのORGANOSILICASOLTMIPA−STの混合物が、42.9gの水および0.12gの濃塩酸を用いて加水分解された。この混合物を熱して15分間還流させた後、256.8gのトルエン、76.2gのテトラメチルジシロキサン、および0.36gのトリフルオロメタンスルホン酸が、加えられた。この混合物が、65℃において3時間熱せられた。揮発成分が蒸留により除去され、2.4gの炭酸カルシウムが加えられた。この混合物が濾過され、更なる溶媒が蒸留により除去された。1.38gの1重量%Pt/Al触媒および197.8gのアリルアルコールが加えられ、この混合物が熱せられ、2.5時間還流させた。0.06gのトリフェニルホスフィンおよび1gのDARCO(登録商標)G60が、加えられた。この混合物が濾過され、溶媒が蒸留により真空下に除去されると、293.2gの乳白色の液体を与えた。このシリコーン樹脂A5が、29SiNMRにより解析され、組成MPrOH0.38Ph0.410.21を持つと求められた。
【0061】
0.8gのCYRACURE(登録商標)UVR6110脂環式エポキシド樹脂、CYRACURE(登録商標)UVR6110脂環式エポキシド樹脂中0.4gの10重量%CYRACURE(登録商標)UVI6976ヘキサフルオロアンチモントリアリールスルホニウム塩光(反応)開始剤、ならびに、0.8gのシリコーン樹脂A5が、アルミニウムパンに加えられ、更に木製攪拌棒を用いて混合された。この透明な混合物が、前の実施例において記載されたように、UVランププロセッサーに、3回の透過(1回の透過当たり500mJ/cmの線量)晒された。この結果得られてくるフィルムは透明であり、均一な焼け色を呈し、本光触媒の一様な硬化および分散が得られたことを示唆していた。この硬化したフィルムは、良好なスクラッチ耐性を持った。
【0062】
以降の実施例12において、使用された材料は、(i)FC520触媒、トリフルオロメタンスルホン酸触媒、3M Company,Minneapolis,Minnesotaから入手可能;(ii)CYRACURETMERL4221D、エポキシド当量130を持っている脂環式エポキシド樹脂、Dow Chemical Company,Midland,Michiganから入手可能;ならびに(iii)プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(PGMEA)、Mallinckrodt Baker,Phillipsburg,New Jerseyから入手可能、を包含した。
【0063】
実施例12−熱硬化
2オンスのガラスのサンプルヴァイアルに、実施例1において使用された5gのカルビノール官能基シリコーン樹脂、3.25gのCYRACURETMERL4221D脂環式エポキシド樹脂、ならびに、0.32gの10重量%FC520触媒PGMEA溶媒溶液が加えられた。これら材料が、木製攪拌棒を用いて徹底して混合され、該材料が、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)処理8インチシリコンウェーハ上にキャストされ、1時間100℃において、1時間150℃において、実験室オーブン中において熱硬化された。剛直で透明なコーティングが強く、このPTFE処理シリコンウェーハに接着する結果となった。
【0064】
実施例13−無水物官能基シリコーン樹脂およびUV硬化組成物
8.04g(1.0当量)のCYRACURETM6105、Dow Chemical Company,Midland,Michiganから入手可能なエポキシド当量126〜135を持っている脂環式エポキシ樹脂が、1.96g(0.1当量)の無水物官能基シリコーン樹脂と、ガラスヴァイアル中において混合された。この実施例において使用された無水物官能基シリコーン樹脂は、液体生成物であり、7ppm(0.21モル分率、M)、−20ppm(0.29モル分率、(CHSiO2/2)、および−66ppm(0.40モル分率、CHSiO3/2)のケミカル(化学)シフト(テトラメチルシランを0ppmとして)を中心とした主要なピークを含有している29SiNMRスペクトルを持っていた。M単位は、テトラヒドロフタル酸無水物であったが、下により詳細に示される。
【0065】
【化4】

【0066】
この混合物が、ステンレス鋼スパーテルを用いて攪拌され、透明で僅かに黄の混合物を与え、粘度350センチプワズ(センチポイズ、cP)/mPa・sを25℃において持っていた。この混合物が、85℃において3時間、密封ヴァイアル中において熱せられた。この結果得られてくる混合物は、透明で黄色の液体であり、粘度629センチプワズ(センチポイズ、cP)/mPa・sを25℃において有していた。1.39gの該黄色液体に、InChem Corporation,Rock Hill,South Carolinaから入手可能な1.15gのPAPHENTMPKHP−200フェノキシ樹脂および3M Company,Minneapolis,Minnesotaから入手可能な0.05gの光触媒FX−512ヘキサフルオロアンチモントリアリールスルホニウム塩が加えられた。
【0067】
この結果得られてくる混合物が、Hauschildデンタルミキサー中において30秒間均一化され、でステンレス鋼スパーテルを用いて手動攪拌され、更に30秒該デンタルミキサー中において均一化された。生成物は、半透明で薄黄のガムであり、100,000センチプワズ(センチポイズ、cP)/mPa・sより大きいと推定される粘度を有していた。該ガムは、ガラススライド上に、厚さ50ミクロンにおいて型紙プリントされた。該型紙プリントは、第2のガラススライドにより覆われ、この物品は、300ワットおよび30%ベルト電力において操作された水銀蒸気ランプを使用して、硬化された。測定された合計電力は、3,175ミリジュール(mJ)/cmであった。この硬化された物品は、該ガラススライドを壊すことなく、分離され得なかった。
【0068】
本発明による組成物は、一体型紫外(UV)硬化コーティングもしくはカプセルを、接着剤、光画定コーティング、もしくは熱硬化コーティングとして調製していくことにおいて使用され得る。本脂環式エポキシド樹脂は、丈夫さおよび接着性を、本カルビノール官能基シリコーン樹脂もしくは無水物官能基シリコーン樹脂は、耐水性、天候順応性、熱安定性、および柔軟性を、本コーティングおよび接着剤に加える。
【0069】
他のバリエーションが、本発明の必須の特徴から逸脱していくことなく、本明細書において記載された化合物、組成物、および方法においてなされてよい。特に本明細書において例示された本発明の実施形態は、例であるだけであり、その範囲における限定として意図されず、添付された請求項において定義されたとおりである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)20〜300重量部の脂環式エポキシド樹脂;
(b)100重量部のカルビノール官能基シリコーン樹脂、無水物官能基シリコーン樹脂、もしくはこれらの混合物、但し、50重量部より多い該無水物官能基シリコーン樹脂があってはならない;および
(c)0.01〜10重量部の熱もしくは光活性化酸触媒
を含む、照射もしくは熱硬化可能な組成物。
【請求項2】
(a)20〜300重量部の脂環式エポキシド樹脂;
(b)100重量部のカルビノール官能基シリコーン樹脂;および
(c)0.01〜10重量部の熱もしくは光活性化酸触媒
を含み、該カルビノール官能基シリコーン樹脂が、単位:
(RSiO1/2
(RSiO2/2
(RSiO3/2および
(SiO4/2
を含有し、式中、RおよびRが各々独立に、水素原子、1〜8炭素原子を持っているアルキル基、アリール基、アリール基のない少なくとも3炭素原子を持っているカルビノール基、もしくは、少なくとも6炭素原子を持っているアリール含有カルビノール基であり;Rが、1〜8炭素原子を持っているアルキル基、もしくは、アリール基であり;aが、0.6以下の値を持ち;bが、0以上の値を持ち;cが、0より大きい値を持ち;dが、0.5未満の値を持ち;a+b+c+dの値=1;但し、各Rがメチルである場合、値bが0.3未満であり;平均して、カルビノール官能基シリコーン樹脂1分子につき、少なくとも1つのカルビノール基があり;10重量%より多いR+R+R基がフェニル基である、照射もしくは熱硬化可能な組成物。
【請求項3】
(a)20〜300重量部の脂環式エポキシド樹脂;
(b)カルビノール当量200〜1000を持っている100重量部のカルビノール官能基シリコーン樹脂;および
(c)0.01〜10重量部の熱もしくは光活性化酸触媒
を含み、該カルビノール官能基シリコーン樹脂が、単位:
(RSiO1/2
(RSiO2/2
(RSiO3/2および
(SiO4/2
を含有し、式中、RおよびRが各々独立に、水素原子、1〜8炭素原子を持っているアルキル基、アリール基、アリール基のない少なくとも3炭素原子を持っているカルビノール基、もしくは、少なくとも6炭素原子を持っているアリール含有カルビノール基であり;Rが、1〜8炭素原子を持っているアルキル基、もしくは、アリール基であり;aが、0.6以下の値を持ち;bが、0以上の値を持ち;cが、0より大きい値を持ち;dが、0.5未満の値を持ち;a+b+c+dの値=1;但し、各Rがメチルである場合、値bが0.3未満であり;平均して、カルビノール官能基シリコーン樹脂1分子につき、少なくとも1つのカルビノール基があり;10重量%より多いR+R+R基がフェニル基である、照射もしくは熱硬化可能な組成物。
【請求項4】
前記カルビノール官能基シリコーン樹脂(b)が:
I.単位:
((CHSiO1/2
((R)CHSiO2/2、式中、Rが−(CHOH
((C)CHSiO2/2および
(CSiO3/2
II.単位:
((R)(CHSiO1/2、式中、Rが−(CHOHおよび
(CSiO3/2
III.単位:
((R)(CHSiO1/2、式中、Rが−(CHOHおよび
(CSiO3/2
IV.単位:
((R)(CHSiO1/2、式中、Rが−(CHOH
(CHSiO3/2および
(CSiO3/2
V.単位:
((CHSiO1/2
((R)CHSiO2/2、式中、Rが−(CHOH
((C)CHSiO2/2および
(CSiO3/2
VI.単位:
((CHSiO1/2
((R)(CHSiO1/2、式中、Rが−(CHOHおよび
(CSiO3/2
ならびに
VII.単位:
((R)(CHSiO1/2、式中、Rが−CHCH(CH)CHOH
((H)(CHSiO1/2および
(CSiO3/2
からなる群から選択される単位を含有し、式中、aが、当該樹脂中の合計値0.2〜0.4を持ち、bが、当該樹脂中の合計値0〜0.4を持ち、cが、当該樹脂中の合計値0.3〜0.8を持つ、請求項1〜3のいずれか1項の組成物。
【請求項5】
(a)20〜300重量部の脂環式エポキシド樹脂;
(b)50重量部の無水物官能基シリコーン樹脂;および
(c)0.01〜10重量部の熱もしくは光活性化酸触媒
を含み、該無水物官能基シリコーン樹脂が、単位:
(i)(RSiO1/2
(ii)(RSiO2/2
(iii)(RSiO3/2および
(iv)(SiO4/2
を含有し、式中、R、R、およびRが各々独立に、無水物基、水素原子、1〜8炭素原子を持っているアルキル基、アリール基、アラルキル基、もしくはアルカリール基であり;eが、0.1〜0.6の値を持ち;fが、0〜0.5の値を持ち;gが、0.3〜0.8の値を持ち;hが、0〜0.3の値を持ち;e、f、g、およびhの和が、1であり;但し、組成物が平均して、2より多い無水物基を、平均分子につき含有する、熱もしくは照射硬化可能な組成物。
【請求項6】
前記無水物官能基シリコーン樹脂が、(RSiO1/2および(RSiO3/2単位だけを含み、式中、RおよびRが各々独立して、無水物基、水素原子、1〜8炭素原子を持っているアルキル基、アリール基、アラルキル基、もしくはアルカリール基であり;eが、0.1〜0.6の値を持ち、gが、0.3〜0.8の値を持ち、但し、前記組成物が平均して、2より多い無水物基を、平均分子につき含有する、請求項1〜5のいずれか1項の組成物。
【請求項7】
前記無水物基が、テトラヒドロフタル酸無水物である、請求項1、5、もしくは6の組成物。
【請求項8】
脂環式エポキシド樹脂(a)が平均して、1分子につき2以上のエポキシ基を持ち、(i)ジカルボン酸の脂環式エステルのジエポキシド;(ii)3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸;(iii)ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、アジピン酸ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)、および2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサン−メタ−ジオキサンの脂環式ジエポキシド;(iv)6員環構造を有するエポキシド;(v)クレゾール−ノボラックエポキシ樹脂;(vi)エポキシフェノールノボラック樹脂;(vii)多核フェノール−グリシジルエーテル由来の樹脂;(viii)芳香族およびヘテロ環状グリシジルアミン樹脂;ならびに(ix)ヒドロキシル置換脂環式モノエポキシドからなる群から選択される、請求項1〜7のいずれか1項の組成物。
【請求項9】
光活性化酸触媒(c)が、オニウム塩、スルホン酸ジアリールヨードニウム塩、スルホン酸トリアリールスルホニウム塩、硼酸ジアリールヨードニウム塩、および硼酸トリアリールスルホニウム塩からなる群から選択され、あるいは、前記熱触媒が、ブレンステッド酸もしくはルイス酸である、請求項1〜8のいずれか1項の組成物。
【請求項10】
前記熱触媒が、コバルトを含有する、請求項1〜8のいずれか1項の組成物。
【請求項11】
更に、(d)1〜300重量部の、ポリヒドロキシアルカンおよびポリオキシアルキレンポリオール、アクリルおよびビニルポリオール、ポリエステルポリオール、ならびにポリカプロラクトンポリオールからなる群から選択される有機ポリオールを含む、請求項1〜10のいずれか1項の組成物。
【請求項12】
基材の少なくとも1表面に請求項1〜11のいずれか1項の組成物を適用していき、該組成物を硬化させていくことを含む、基材をコーティングする方法。

【公表番号】特表2008−518050(P2008−518050A)
【公表日】平成20年5月29日(2008.5.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−538082(P2007−538082)
【出願日】平成17年10月20日(2005.10.20)
【国際出願番号】PCT/US2005/037964
【国際公開番号】WO2006/047319
【国際公開日】平成18年5月4日(2006.5.4)
【出願人】(596012272)ダウ・コーニング・コーポレイション (347)
【Fターム(参考)】