JPH0692502B2 - フルオロシリコーン処理シリカの製造方法 - Google Patents

フルオロシリコーン処理シリカの製造方法

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JPH0692502B2
JPH0692502B2 JP63332527A JP33252788A JPH0692502B2 JP H0692502 B2 JPH0692502 B2 JP H0692502B2 JP 63332527 A JP63332527 A JP 63332527A JP 33252788 A JP33252788 A JP 33252788A JP H0692502 B2 JPH0692502 B2 JP H0692502B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フルオロシリコーン処理シリカの製造方法に
関する。
〔従来の技術〕
シリコーンゴム、シリコーングリース、シリコーンオイ
ルコンパウンド等のオルガノポリシロキサン組成物に
は、流動性の調節、機械的強度の補強、離型性や接着性
の改善、並びに圧縮永久歪み、耐熱性及び耐薬品性の向
上を目的としてシリカ微粒末が配合されている。このシ
リカ微粉末として、ケイ素化合物を酸水素炎中で加水分
解して製造されるヒュームドシリカ、ケイ酸ソーダ等を
水中で加水分解、中和して製造される湿式法シリカ等が
ある。しかし、これらのシリカ微粉末はいずれもその表
面に多数のシラノール基を有するため、これをそのまま
オルガノポリシロキサン組成物中に混合、混練すると、
保存中にストラクチュアリング、クリープハードニング
などと呼ばれる擬似架橋を起こし、組成物の流動性や稠
度が著しく低下したり、またゴムでは可塑化もどりが極
めて大きくなるなどの問題が生じる。そこで、従来は、
これらのシリカ微粉末を予め式:R5 3SiCl(式中、R5はフ
ッ素を含まない1価の炭化水素基である)等で表される
クロロシランや式:(R5 3Si)2NH(式中、R5は前記と同
じ)等で表されるシラザン化合物と反応させて表面にあ
るシラノール基をシリル化した処理シリカとしてオルガ
ノポリシロキサンに配合する方法;シリカ微粉末とシリ
コーンゴムを混練して組成物とする時に前記シラザン化
合物やジアルキルシランジオール、アルコキシシラン等
を添加して反応させ、組成物中のシリカ微粉末が表面に
有するシラノール基をシリル化する方法などが行われて
いる。このような方法によれば、得られるオルガノポリ
シロキサン組成物の保存中のストラクチュアリングを防
止することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記従来の方法によってシラノール基をシリル
化したシリカ微粉末を含有するオルガノポリシロキサン
組成物は、離型性や透明性が不十分であった。
そこで本発明の目的は、シリコーンゴム等のオルガノポ
リシロキサン組成物に配合してその離型性及び透明性を
向上させることができる新規なフルオロシリコーン処理
シリカを得ることができる方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記課題を解決するものとして、 (A) 比表面積50m2/g以上のシリカ微粉末 100重量部
に、 (B)式(I): 〔式中、Rfは式: FCqF2qOn (ここで、qは1〜3の整数であり、nは1〜4の整数
である) で表されるパーフルオロアルキルエーテル基を含有する
炭素原子数3〜15の含フッ素有機基を示し、R1は炭素原
子数1〜10のフッ素原子を含まない置換又は非置換の1
価の炭化水素基、R2は炭素原子数2〜10の2価の炭化水
素基を示し、aは0、1又は2である〕 で表される基を含む分子量3000以下のシラザン化合物1
〜200重量部 及び (C)水 0〜50重量部 を反応させることからなるフルオロシリコーン処理シリ
カの製造方法を提供するものである。
本発明の方法において用いられる(A)シリカ微粉末と
しては、例えば、ヒュームドシリカ等の乾式シリカ;湿
式シリカなどが挙げられる。この微粉末シリカの比表面
積は50m2/g以上、好ましくは100m2/g以上であり、特
に、シリコーンゴムに配合して高い引き裂き強度を得る
ためには、比表面積が200〜400m2/gであることが好まし
い。使用するシリカ微粉末の比表面積が50m2/g未満であ
ると、本発明で得られる処理シリカをシリコーンゴムに
配合しても十分な補強効果が得られない。このシリカ微
粉末の具体例としては、デグッサ社のアエロジル−13
0、200、300、380;キャボット社のMS−5、MS−7;日本
シリカ社のニプシルVN−3、LP、E220、A−330などが
挙げられる。
本発明の方法で用いられる(B)シラザン化合物は、前
記式(I)で表される基を含むものであるが、式中、Rf
は一般式: FCqF2qOn (ここで、qは1〜3の整数であり、nは1〜4の整数
である) で表されるハーフルオロアルキルエーテル基を含有する
炭素原子数3〜15の含フッ素有機基を示し、例えば、下
記式: (ここで、nは1〜4の整数) (ここで、nは1〜4の整数) で表される基を含むものである。このRfの具体例として
は、例えば、下記式: F(CF2CF2CF2O)2CF2CF2CH2O−、 CF3CF2O(CF2CF2O)2CF2OCF2CF2O− で表される基等を挙げることができ。R1は炭素原子数1
〜10のフッ素原子を含まない置換又は非置換の1価の炭
化水素基を示し、例えば、メチル基、エチル基、プロピ
ル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、シクロペン
テニル基、ヘキセニル基等の脂肪族又は脂環式不飽和炭
化水素基;フェニル基、トリル基、キシリル基等の芳香
族炭化水素基;クロロエチル基、クロロプロピル基、シ
アノエチル基、メトキシエチル基等の置換炭化水素基な
どが挙げられ、R2は炭素原子数2〜10、好ましくは2〜
8の2価の炭化水素基、例えば、エチレン基、エチリデ
ン基、トリメチレン基、フェニルエチレン基あるいは
式: で表される基が挙げられる。aは0、1又は2である。
本発明で用いられる(B)シラザン化合物の分子量は30
00以下、好ましくは1000以下である。分子量が3000を超
えるシラザン化合物を使用するとその立体障害等のため
に反応性が低下しシリカ表面のシラノール基を十分にシ
リル化できなかったり、あるいは反応終了後に未反応の
シラザン化合物又はその分解副生物の除去が困難とな
り、不都合を生ずることがある。
このシラザン化合物の具体例としては、下記式: 等で表されるものが挙げられる。
以上のシラザン化合物は1種類単独でも2種類以上を組
合わせても用いられる。また、例えば、式:〔(CH33
Si〕2NH、〔CH2=CH(CH32Si〕2NH 等で表される含フッ素有機基を含有しないシラザン化合
物と適当な割合で混合して用いてもよい。
本発明で用いられるシラザン化合物は、例えば、対応す
るクロロシランを、例えば、塩化メチレン、ジクロロエ
タン、トリクロロエタン、トリクロロトリフルオロエタ
ン、メタキシレンヘキサフルオライド等の塩素化溶剤又
はフッ素化溶剤に溶解し、アンモニアガスを吹き込んで
反応させ、生成する塩化アンモニウムを濾過もしくはア
ルカリ性水溶液で洗浄することにより除去した後、蒸留
等により精製して単体又は混合物の形態で得ることがで
きる。
本発明におけるシラザン化合物の使用量は、シリカ微粉
末100重量部あたり1〜200重量部、好ましくは10〜50重
量部である。このシラザン化合物の使用量が1重量部未
満であるとシリカ表面のシラノール基のシリル化が不十
分となり、200重量部を超えると高価になることや、反
応終了後に未反応物や分解副生物の除去に多大の処理工
程を要し、経済的に不利である。
本発明の方法では、シリカ微粉末とシラザン化合物との
反応を水の存在下で行うことが望ましい。ここで用いら
れる水は、シリカ微粉末とシラザン化合物の反応を促進
させ、シリカ微粉末の表面のシラノール基のシリル化を
促進させる働きを有するものである。室温以上の温度の
水を使用するとシラザン化合物の分解を促進し、アンモ
ニアの揮散を促進させることができるので、好都合であ
る。
本発明における水の使用量はシリカ微粉末100重量部に
対して0〜50重量部、好ましくは2〜20重量部である。
水の使用量が多すぎると反応終了後、残存する水の除去
に多大の時間とエネルギーを必要とするため経済的に不
利である。
さらに、本発明の方法においては、用いられるシリカ微
粉末の表面を湿潤化し、シリカ微粉末とシラザン化合物
の反応を十分に行わせるために、湿潤剤を使用すること
もできる。この湿潤剤としては、例えば、下記一般式; (CH3)Si(RO4、CH3Si(RO4 〔式中、R4は水素原子または炭素原子数1〜4の1価の
炭化水素基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル
基、メトキシエチル基等を示し、s及びtは正の整数で
ある〕 で表される化合物が挙げられる。この湿潤剤は、通常、
分子量3800以下、さらに1000のものが好ましい。
湿潤剤を使用する場合、その使用量は、通常、シリカ微
粉末100重量部あたり30重量部以下、好ましくは0〜10
重量部である。
本発明のフルオロシリコーン処理シリカの製造方法は、
上記(A)シリカ微粉末の所定量を反応器に仕込み、室
温で撹拌しながら、(C)シラザン化合物を滴下又はス
プレー等により添加するだけでも、通常は緩やかに発熱
し、アンモニアガスを遊離しながら反応が進行する。こ
の状態で数時間から数日間熟成後、加熱又は減圧下にア
ンモニア、低分子量のシラノール化合物、シロキサン化
合物等の副生物又は未反応のシラザン化合物を除去すれ
ば、フルオロシリコーン処理シリカを得ることができ
る。ここで、シリカ微粉末表面のシラノール基をシラザ
ン化合物と十分に反応させ、シラノール基のシリル化を
十分に行うため、シラザン化合物を添加する前に、水を
滴下又はスプレーにより添加するとよい。反応は、室温
でも進行するが、さらに室温〜200℃の温度に加熱して
促進させることができ、例えば、反応時間を2時間以内
に短縮することもできる。
本発明の方法によって得られるフルオロシリコーン処理
シリカは、オルガノポリシロキサンに混合、混練して流
動性の調節、強度の補強、離型性や接着性の改善、並び
に圧縮永久歪み、耐熱性及び耐薬品性の向上を図ること
ができる。オルガノポリシロキサンとフルオロシリコー
ン処理シリカの混合・混練は、上記の方法によって得た
処理シリカをオルガノポリシロキサンに、例えば、オル
ガノポリシロキサン100重量部に対して1〜100重量部の
割合で配合すればよい。
〔実施例〕
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳細に説明す
る。
実施例1 シリカ微粉末(比表面積200m2/g、日本アエロジル社
製、アエロジル200)10gをフラスコに仕込み、室温下、
撹拌しながらイオン交換水1.0gをゆっくり滴下した後、
下記式: で表されるジシラザン9.9gを徐々に滴下して反応させた
ところ、穏やかな発熱とアンモニア臭の発生が認められ
た。密閉雰囲気下、1時間撹拌した。次に、室温下、18
時間熟成させた後、反応混合物をホーロー皿に移し、ド
ラフト内で約6時間風乾した後、熱風循環炉にて150℃
で約16時間熱処理し、副生したアンモニア等の揮発成分
を除去して白色微粉末状の処理シリカ14.3gを得た。
得られた処理シリカの比表面積、炭素含有量及びフッ素
含有量を測定したところ、それぞれ105m2/g、9.5重量
%、14.9重量%であった。また、この処理シリカをガラ
ス瓶に水とともに入れ、振とうして水による濡れ試験に
供したところ、処理シリカはすべて水面上に浮上し、撥
水性を有することがわかった。
実施例2 ジシラザンとして、実施例1で使用したジシラザン4.9g
とヘキサメチルジシラザン0.9gとからなる混合物を滴下
した以外は実施例1と同様にして処理シリカを得た。
得られた処理シリカは白色微粉末状を呈し、比表面積、
炭素含有量及びフッ素含有量を測定したところ、それぞ
れ115m2/g、5.3重量%及び7.5重量%であった。また実
施例1と同様に、水による濡れ試験にかけたところ、撥
水性を示した。
実施例3、比較例1 実施例1及び2で得られた処理シリカ、並びにシラザン
化合物としてヘキサメチルジシラザンのみを用いた他は
実施例1と同様にして製造した処理シリカ(比表面積12
0m2/g、炭素含有量3.5重量%)(比較例1)のそれぞれ
を用いて、下記の組成: 一般式: で表され、粘度5000cStである両末端にビニル基を有す
るジメチルポリシロキサン 100重量部 処理シリカ 10重量部 式: で表されるビニルシロキサンと塩化白金酸とから調製さ
れた実質的に塩素分を含まない白金触媒(Pt濃度:1.0重
量%、トルエン溶液) 0.5重量部 式: 〔(CH2=CH)・CH3SiO〕 で表されるシクロテトラシロキサン 0.05重量部 からなる混合物を、3本ロールで均一に混練して均一に
分散した。これに、一般式: で表される架橋剤0.2重量部を均一に混合して組成物を
得、得られた組成物の透明性及び粘度を測定し、さらに
下記の方法にしたがって離型性試験に供し、また硬化後
の強度及び比重を測定した。結果を第1表に示す。
離型性試験 真空脱泡した組成物を、7×7×1.5cmの箱形の型に入
れた5×5×0.5cmの鏡面状金属ブロックの鏡面に塗布
した。室温下に16時間放置して硬化させた後、型から取
り出してさらに2日間熟成、硬化させ、組成物の硬化物
からなる雌型を得た。得られた雌型に、ビスフェノール
型の液状エポキシ樹脂に架橋剤としてトリエチレンテト
ラミンを主成分とする硬化剤を混合してなる樹脂組成物
を流し込み、80℃で30分間硬化させて得られる成形品を
脱型する操作を繰り返し、離型性及び離型耐久性を測定
した。
離型性 各例で得られた組成物から作成した雌型についての離型
性を下記の基準で評価した。A……硬化した成形品を脱
型するときにほとんど抵抗がない。
B……AとCの中間 C……硬化した成形品を脱型するときにやや抵抗があ
る。
離型耐久性 ゴムの雌型表面の劣化に伴って成形品の艶が低下するこ
とから、成形品の表面の艶が低下するまで脱型操作を繰
り返し、その繰り返し回数で示した。
硬化後の強度 12×15×0.3cmの金型に組成物を入れ、上面をステンレ
ススチール製の板で平滑にならし、室温下に16時間放置
して硬化させた後、金型から取り出してさらに2日間熟
成・硬化させて成形シートを得た。この成形シートにつ
いてJIS K6301に準拠して硬さ、伸び、引っ張り強さを
測定した。
以上の結果から、本発明の方法により製造されたフルオ
ロシリコーン処理シリカを添加してなるシリコーンゴム
組成物は、離型性に優れていることがわかる。
〔発明の効果〕 本発明の方法によれば、オルガノポリシロキサンに配合
して離型性及び透明性に優れたオルガノポシロキサン組
成物を得ることができるフルオロシリコーン処理シリカ
を製造することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A) 比表面積50m2/g以上のシリカ微粉
    末 100重量部 に、 (B)式(I): 〔式中、Rfは式:FCqF2qOn(ここで、qは1〜3の
    整数であり、nは1〜4の整数である)で表されるパー
    フルオロアルキルエーテル基を含有する炭素原子数3〜
    15の含フッ素有機基を示し、R1は炭素原子数1〜10のフ
    ッ素原子を含まない置換又は非置換の1価の炭化水素
    基、R2は炭素原子数2〜10の2価の炭化水素基を示し、
    aは0、1又は2である〕 で表される基を含む分子量3000以下のシラザン化合物1
    〜200重量部 及び (C)水 0〜50重量部 を反応させることからなるフルオロシリコーン処理シリ
    カの製造方法。
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