JP7355105B2 - 室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物、シリコーンゴム及び物品 - Google Patents
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Description
[1]
(A)下記一般式(1)
で示されるオルガノポリシロキサン: 100質量部、
(B)下記一般式(2)
で示される加水分解性(オルガノ)シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物: 0.1~30質量部、
(C)アミノ基含有加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物: 0.1~10質量部、
(D)無機充填剤: 1~800質量部、及び
(E)有機スズ化合物又は有機チタン化合物である硬化触媒: 0.001~15質量部
を含有する室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
[2]
(C)成分が、γ-アミノプロピルトリアルコキシシラン又はN-β-(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリアルコキシシランである[1]に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
[3]
(C)成分が、下記一般式(3)、(4)及び(5)
Y-NH-Z-SiR3 (5)
(式中、R5はアルキレン基と芳香環を含む炭素数7~10の二価炭化水素基であり、但し、1級及び2級アミンの少なくとも一方はR5中の芳香環に直結していない。R6は炭素数1~10の二価炭化水素基であり、R7は炭素数1~10の非置換一価炭化水素基であり、R8は独立に炭素数1~10の非置換又は置換一価炭化水素基である。cはそれぞれ2又は3である。Yはその構造中に窒素原子を2個以上含有する炭素数1~15の一価又は二価炭化水素基であり、Zはヘテロ原子を含んでもよい炭素数1~10の非置換又は置換の二価炭化水素基である。Rは炭素数1~6の加水分解性基及び炭素数1~6の一価炭化水素基から選ばれる1種又は2種以上の一価の基であり、ケイ素原子に結合する3個のRのうち、少なくとも2個は加水分解性基である。)
で示されるアミノ基含有加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物から選ばれるものである[1]に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
[4]
[1]~[3]のいずれかに記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物からなるシリコーンゴム。
[5]
[1]~[3]のいずれかに記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物でコーティング、封止、固定又は接着された物品。
本発明のオルガノポリシロキサン組成物の(A)成分は、本発明の組成物において主剤(ベースポリマー)として作用するものであって、分子鎖両末端にそれぞれ2個又は3個のケイ素原子に結合したオルガノオキシ基を有する加水分解性シリル基で封鎖された直鎖状のオルガノポリシロキサンであり、下記一般式(1)で示されるものである。
なお、本発明において、(A)成分のジオルガノポリシロキサンの主鎖を構成する((R1)2SiO2/2)で示される2官能性のジオルガノシロキサン単位の繰り返し数であるn(又は重合度)は、通常、トルエン等を展開溶媒としてゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析におけるポリスチレン換算の数平均重合度(又は数平均分子量)等として求めることができる。また、粘度は通常、25℃において回転粘度計(例えば、BL型、BH型、BS型、コーンプレート型、レオメータ等)により測定することができる。
エチレン基の場合、α,ω-ジビニル末端ポリオルガノシロキサンに対し、対応するヒドロシランを金属触媒存在下で付加反応させることにより容易に生成できることから、非常に汎用性がある。
aは結合するケイ素原子毎に独立に0又は1である。
本発明のオルガノポリシロキサン組成物の(B)成分は、下記一般式(2)で示される加水分解性(オルガノ)シラン化合物(ラクタートシラン化合物)及び/又はその部分加水分解縮合物であり、上記した(A)成分のジオルガノポリシロキサン(ベースポリマー)の末端にそれぞれ2個又は3個ずつ存在する加水分解性シリル基(ケイ素原子結合オルガノオキシ基)と縮合反応することにより、乳酸エステルを放出して架橋(硬化)する架橋剤(硬化剤)として作用するものである。
bは3又は4である。
また、式(2)のメチル基が結合しているメチン炭素は不斉中心となり得るが、(R)体、(S)体、ラセミ体のいずれであっても構わない。
なお、本発明において「部分加水分解縮合物」とは、(B)成分などの加水分解性シラン化合物を部分的に加水分解・縮合して生成する、分子中に残存加水分解性シリル基を2個以上、好ましくは3個以上有するオルガノシロキサンオリゴマーを意味する。
(B)成分は、1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
(C)成分のアミノ基含有加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物は、上記した(A)成分と(B)成分との縮合反応を促進する硬化促進剤として作用し、更には硬化物(シリコーンゴム)の各種基材に対する接着性を向上する接着性向上剤(接着助剤)としても作用するものである。
Y-NH-Z-SiR3 (5)
(式中、R5はアルキレン基と芳香環を含む炭素数7~10の二価炭化水素基であり、但し、1級及び2級アミンの少なくとも一方はR5中の芳香環に直結していない。R6は炭素数1~10の二価炭化水素基であり、R7は炭素数1~10の非置換一価炭化水素基であり、R8は独立に炭素数1~10の非置換又は置換一価炭化水素基である。cはそれぞれ2又は3である。Yはその構造中に窒素原子を2個以上含有する炭素数1~15の一価又は二価炭化水素基であり、Zはヘテロ原子を含んでもよい炭素数1~10の非置換又は置換の二価炭化水素基である。Rは炭素数1~6の加水分解性基及び炭素数1~6の一価炭化水素基から選ばれる1種又は2種以上の一価の基であり、ケイ素原子に結合する3個のRのうち、少なくとも2個は加水分解性基である。)
-CH2-C6H4-
-CH2-C6H4-CH2-
-CH2-C6H4-CH2-CH2-
-CH2-C6H4-CH2-CH2-CH2-
-CH2-CH2-C6H4-
-CH2-CH2-C6H4-CH2-
-CH2-CH2-C6H4-CH2-CH2-
-CH2-CH2-CH2-C6H4-
-CH2-CH2-CH2-C6H4-CH2-
これらの中で、特に好ましくは-CH2-C6H4-CH2-である。
(D)成分の無機充填剤は、組成物の強度やチキソトロピー性等の向上を目的として添加される成分であり、具体的には、粉砕シリカ、溶融シリカ、球状シリカ、煙霧質シリカ(ヒュームドシリカ又は乾式シリカ)、湿式シリカ(沈降シリカ、ゾルゲルシリカ)、結晶性シリカ(微粉末石英)、珪藻土などの補強性又は非補強性のシリカ系充填剤、水酸化アルミニウム、アルミナ、ベーマイト、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化チタン、カーボンブラック、ガラスビーズ、ガラスバルーン、シラスバルーンなどが挙げられ、単独で使用してもよく、また2種類以上を組み合わせてもよい。これらの無機充填剤は、表面処理されていなくても、公知の処理剤で表面処理されていてもよい。公知の処理剤としては例えば、特許第3543663号公報記載の加水分解性基含有メチルポリシロキサンが好ましいが、これに限定されるものではない。
(E)成分の硬化触媒は、スズ、チタン、ジルコニウム、鉄、アンチモン、ビスマス、マンガン等の金属の有機カルボン酸塩、アルコキサイド;有機チタン酸エステル、有機チタンキレート化合物等が例示され、より具体的には、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクトエート、ジオクチルスズジラウレート、ジブチルスズマレートエステル、ジメチルスズジネオデカノエート、ジブチルスズジメトキサイド、ジオクチルスズジネオデカノエート、スタナスオクトエート等のスズ化合物;テトラブチルチタネート、ジイソプロポキシビス(アセチルアセトネート)チタン、ジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)チタン等のチタン化合物、ジブチルアミン、ラウリルアミン、テトラメチルグアニジン、テトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン等のアミン化合物及びその塩などが例示される。本発明組成物の速硬化性や深部硬化性などの硬化特性が優れることから、有機スズ化合物あるいは有機チタン化合物を添加することが好ましく、中でも、ジアルキルスズジアルコキサイド、ジアルキルスズジカルボン酸塩であることが好ましい。
(E)成分は、1種を単独で使用しても2種以上の混合物として使用してもよい。
また上記成分以外に、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の添加剤として公知の添加剤を本発明の目的を損なわない範囲で添加してもよい。例えば、チキソトロピー向上剤としてのポリエーテル、可塑剤としての非反応性ジメチルシリコーンオイル(例えば、分子鎖両末端トリメチルシリル基封鎖の直鎖状ジメチルポリシロキサン等のいわゆる無官能性ジメチルシリコーンオイル)、イソパラフィン、架橋密度向上剤としてのトリメチルシロキシ単位とSiO2単位とからなる3次元網状ポリシロキサンレジン等が挙げられる。
上記式(1)において、Xがエチレン基(-CH2CH2-)であり、R1、R2がメチル基であり、aが0であり、nが約750である、分子鎖両末端がトリメトキシシリル基で封鎖され、25℃における粘度が30,000mPa・sのジメチルポリシロキサン80質量部、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され、25℃における粘度が300mPa・sの直鎖状ジメチルポリシロキサン20質量部、及びBET比表面積130m2/gの煙霧質シリカ10質量部を20分間均一に混合・撹拌してベース混合物を調製し、次いで、該ベース混合物に、メチルトリスエチルラクタートシラン5質量部、ビニルトリスエチルラクタートシラン1.6質量部及びN-β-(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン0.3質量部を常圧下にて15分間均一に混合・撹拌し、次いで、ジオクチルスズジネオデカノエート0.2質量部を加え、減圧条件下15分間均一に混合・撹拌して組成物1を得た。
上記式(1)において、Xがエチレン基(-CH2CH2-)であり、R1、R2がメチル基であり、aが0であり、nが約750である、分子鎖両末端がトリメトキシシリル基で封鎖され、25℃における粘度が30,000mPa・sのジメチルポリシロキサン80質量部、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され、25℃における粘度が300mPa・sの直鎖状ジメチルポリシロキサン20質量部、及びBET比表面積130m2/gの煙霧質シリカ10質量部を20分間均一に混合・撹拌してベース混合物を調製し、次いで、該ベース混合物に、メチルトリスエチルラクタートシラン5質量部、ビニルトリスエチルラクタートシラン1.6質量部及びγ-アミノプロピルトリエトキシシラン0.4質量部を常圧下にて15分間均一に混合・撹拌し、次いで、ジオクチルスズジネオデカノエート0.2質量部を加え、減圧条件下15分間均一に混合・撹拌して組成物2を得た。
上記式(1)において、Xがエチレン基(-CH2CH2-)であり、R1、R2がメチル基であり、aが0であり、nが約750である、分子鎖両末端がトリメトキシシリル基で封鎖され、25℃における粘度が30,000mPa・sのジメチルポリシロキサン80質量部、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され、25℃における粘度が300mPa・sの直鎖状ジメチルポリシロキサン20質量部、及びBET比表面積130m2/gの煙霧質シリカ10質量部を20分間均一に混合・撹拌してベース混合物を調製し、次いで、該ベース混合物に、メチルトリスエチルラクタートシラン5質量部、ビニルトリスエチルラクタートシラン1.6質量部及び下記式(17)で示されるアミノ基含有トリメトキシシラン化合物0.4質量部を常圧下にて15分間均一に混合・撹拌し、次いで、ジオクチルスズジネオデカノエート0.2質量部を加え、減圧条件下15分間均一に混合・撹拌して組成物3を得た。
上記式(1)において、Xがエチレン基(-CH2CH2-)であり、R1、R2がメチル基であり、aが0であり、nが約750である、分子鎖両末端がトリメトキシシリル基で封鎖され、25℃における粘度が30,000mPa・sのジメチルポリシロキサン80質量部、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され、25℃における粘度が300mPa・sの直鎖状ジメチルポリシロキサン20質量部、及びBET比表面積130m2/gの煙霧質シリカ10質量部を20分間均一に混合・撹拌してベース混合物を調製し、次いで、該ベース混合物に、メチルトリスエチルラクタートシラン5質量部、ビニルトリスエチルラクタートシラン1.6質量部及び下記式(18)で示されるアミノ基含有トリメトキシシラン化合物0.4質量部を常圧下にて15分間均一に混合・撹拌し、次いで、ジオクチルスズジネオデカノエート0.2質量部を加え、減圧条件下15分間均一に混合・撹拌して組成物4を得た。
上記式(1)において、Xがエチレン基(-CH2CH2-)であり、R1、R2がメチル基であり、aが0であり、nが約750である、分子鎖両末端がトリメトキシシリル基で封鎖され、25℃における粘度が30,000mPa・sのジメチルポリシロキサン80質量部、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され、25℃における粘度が300mPa・sの直鎖状ジメチルポリシロキサン20質量部、及びBET比表面積130m2/gの煙霧質シリカ10質量部を20分間均一に混合・撹拌してベース混合物を調製し、次いで、該ベース混合物に、メチルトリスエチルラクタートシラン5質量部、ビニルトリスエチルラクタートシラン1.6質量部及びN-β-(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン0.4質量部を常圧下にて15分間均一に混合・撹拌し、次いで、ジイソプロポキシチタンビス(エチルアセトアセテート)3質量部を加え、減圧条件下15分間均一に混合・撹拌して組成物5を得た。
実施例1において、上記式(1)においてXがエチレン基(-CH2CH2-)であり、R1、R2がメチル基であり、aが0であり、nが約750である、分子鎖両末端がトリメトキシシリル基で封鎖され、25℃における粘度が30,000mPa・sのジメチルポリシロキサン80質量部に代えて、分子鎖両末端がシラノール基(ケイ素原子に結合した水酸基)で封鎖され、25℃における粘度が20,000mPa・sのジメチルポリシロキサン80質量部を使用したこと以外は、実施例1に記載の同じ成分を同様にして配合することにより、組成物6を得た。
ベースポリマーとして、分子鎖両末端がシラノール基で封鎖され、25℃における粘度が20,000mPa・sのジメチルポリシロキサン80質量部、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され、25℃における粘度が300mPa・sの直鎖状ジメチルポリシロキサン20質量部、及びBET比表面積130m2/gの煙霧質シリカ10質量部を20分間均一に混合・撹拌してベース混合物を調製し、次いで、該ベース混合物に、メチルトリスエチルラクタートシラン5質量部、ビニルトリスエチルラクタートシラン1.6質量部及び上記式(17)で示されるアミノ基含有トリメトキシシラン化合物0.8質量部を減圧下にて30分間均一に混合・撹拌し、次いで、ジオクチルスズジネオデカノエート0.2質量部を加え、減圧条件下15分間均一に混合・撹拌して組成物7を得た。
ベースポリマーとして、分子鎖両末端がシラノール基で封鎖され、25℃における粘度が20,000mPa・sのジメチルポリシロキサン80質量部、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され、25℃における粘度が300mPa・sの直鎖状ジメチルポリシロキサン20質量部、及びBET比表面積130m2/gの煙霧質シリカ10質量部を20分間均一に混合・撹拌してベース混合物を調製し、次いで、該ベース混合物に、メチルトリスエチルラクタートシラン5質量部、ビニルトリスエチルラクタートシラン1.6質量部及び上記式(17)で示されるアミノ基含有トリメトキシシラン化合物0.8質量部を減圧下にて30分間均一に混合・撹拌し、次いで、ジイソプロポキシチタンビス(エチルアセトアセテート)3質量部を加え、減圧条件下15分間均一に混合・撹拌して組成物8を得た。
JIS K 6249に準拠して測定した。
調製した組成物1~8を、23℃/50%RH環境下にて厚さが3mmになるように7日放置し、硬化させ、JIS K 6249に従い硬さ(Durometer A)を測定した。
調製した組成物1~8をφ10mm、高さ13mmのガラスシャーレに入れ、23℃/50%RH環境下に1日放置した。1日後、表面から深部方向に硬化したゴムをくり抜いた後、硬化した厚み(mm)を測定した。
被着体〔金属(アルミニウム)、樹脂(PA66、エポキシ)、ガラス〕をエタノールで洗浄後、調製した組成物1~8をビード状に塗布した。23℃/50%RH環境下に7日放置し、各被着体に接着しているかどうか簡易的に試験を行った。具体的に試験方法としては、被着体と組成物1~8を硬化して得られた厚さ3mmの硬化物(シリコーンゴム)との界面にカッターナイフで切り込みを入れ、それぞれの硬化物(シリコーンゴム)を被着体に対して水平方向に引っ張り、接着しているかどうか確認するものである。
上記試験における被着体への接着の状態を下記基準により評価した。
〇:被着体に対し良好に接着している(ビードの全長に亘って凝集破壊する
)
△:被着体に対し一部剥離が確認される(ビード全長の1/2以上が界面剥
離する)
×:被着体に対し全く接着しない(ビードの全長に亘って界面剥離する)
調製した組成物1~8をポリエチレン製の密閉可能な容器に入れ、70℃のオーブンに7日放置した。その後、上記の硬化性の測定方法に従い、組成物を硬化させて、硬さを測定した。
調製した組成物1~8を、23℃/50%RH環境下にて厚さが3mmになるように7日放置し、硬化サンプルを作製した。得られた硬化サンプルを85℃/85%RHの恒温恒湿槽に一定時間(250時間、500時間、750時間、1,000時間)入れ、それぞれの硬さを測定し、変化を確認した。
調製した組成物1~8の引火点をSTANHOPE SETA社製セタ密閉式引火点試験器によりJIS K 2265-2で定められた方法に準拠して測定した。
また、本発明の比較例である組成物6及び7においては、硬化性、硬化速度、接着性は良好であったものの、耐湿性評価において僅か250時間で硬さが初期値の半分以下となった。また、組成物8においては、23℃/50%RH環境下に7日放置してももはや硬化せず、物性評価は不可能であった。
一方、本発明の実施例である組成物5では、本発明の比較例である組成物8と比較して、硬化触媒に有機チタン化合物を使用しても硬化することを確認し、組成物1~4の結果と同様に、良好な耐湿性が発現することが認められた。
また、乳酸エステル自身は天然にも存在し、食品や香水にも添加されている化合物であるため、脱アルコール型のアルコール(メタノール、エタノール)、脱オキシム型のオキシム、脱酢酸型の酢酸と比較して低臭気であることも利点の一つとして挙げられる。
Claims (5)
- (A)下記一般式(1)
(式中、R1は独立に炭素数1~10の非置換又はハロゲン置換一価炭化水素基であり、nは10以上の整数であり、Xは酸素原子又は炭素数1~4のアルキレン基であり、R2は独立に炭素数1~6の非置換一価炭化水素基又はアルコキシ置換された炭素数1~6のアルキル基であり、aは結合するケイ素原子毎に独立に0又は1である。)
で示されるオルガノポリシロキサン: 100質量部、
(B)下記一般式(2)
(式中、R3、R4は、それぞれ独立に炭素数1~10の非置換又はハロゲン置換一価炭化水素基であり、bは3又は4である。)
で示される加水分解性(オルガノ)シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物: 0.1~30質量部、
(C)アミノ基含有加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物: 0.1~10質量部、
(D)無機充填剤: 1~800質量部、及び
(E)有機スズ化合物又は有機チタン化合物である硬化触媒: 0.001~15質量部
を含有する室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。 - (C)成分が、γ-アミノプロピルトリアルコキシシラン又はN-β-(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリアルコキシシランである請求項1に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
- (C)成分が、下記一般式(3)、(4)及び(5)
Y=N-Z-SiR3 (4)
Y-NH-Z-SiR3 (5)
(式中、R5はアルキレン基と芳香環を含む炭素数7~10の二価炭化水素基であり、但し、1級及び2級アミンの少なくとも一方はR5中の芳香環に直結していない。R6は炭素数1~10の二価炭化水素基であり、R7は炭素数1~10の非置換一価炭化水素基であり、R8は独立に炭素数1~10の非置換又は置換一価炭化水素基である。cはそれぞれ2又は3である。Yはその構造中に窒素原子を2個以上含有する炭素数1~15の一価又は二価炭化水素基であり、Zはヘテロ原子を含んでもよい炭素数1~10の非置換又は置換の二価炭化水素基である。Rは炭素数1~6の加水分解性基及び炭素数1~6の一価炭化水素基から選ばれる1種又は2種以上の一価の基であり、ケイ素原子に結合する3個のRのうち、少なくとも2個は加水分解性基である。)
で示されるアミノ基含有加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物から選ばれるものである請求項1に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物からなるシリコーンゴム。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物でコーティング、封止、固定又は接着された物品。
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