JPH11228700A - 硬化性ポリオルガノシロキサン組成物 - Google Patents

硬化性ポリオルガノシロキサン組成物

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JPH11228700A
JPH11228700A JP10325443A JP32544398A JPH11228700A JP H11228700 A JPH11228700 A JP H11228700A JP 10325443 A JP10325443 A JP 10325443A JP 32544398 A JP32544398 A JP 32544398A JP H11228700 A JPH11228700 A JP H11228700A
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Jean-Paul Lecomte
ジャン−ポール・ルコント
Francois De Buyl
フランソワ・ド・ビュイル
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 硬化して封止材として使用し得るエラストマ
ー素材を形成できる組成物を提供する。 【構成】 珪素に結合した少なくとも1つのヒドロキシ
ルまたは加水分解可能基を有する重合材料と、式R−S
i−(OR13であらわされ、式中Rは炭素原子4ない
し8個のアルキル基を示し、各R1は独立的に炭素原子
1ないし20個のアルキルまたはアシル基を示す架橋剤
と、チタン化合物からなる触媒化合物とを含む組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は硬化性ポリオルガノ
シロキサン組成物に関するものであり、より詳細に述べ
るならば硬化してエラストマー素材を形成するポリオル
ガノシロキサン組成物に関する。本発明は前記組成物を
封止材として使用する方法にも関する。
【0002】
【従来の技術】硬化してエラストマー素材になるポリオ
ルガノシロキサン組成物は公知である。典型的にはその
ような組成物は、反応性末端基、例えばシラノール基を
有するポリジオルガノシロキサンと、シラン架橋剤、例
えばアルコキシシラン、アセトキシシランまたはオキシ
モシランとを触媒の存在下で混合することによって得ら
れる。これらの材料は室温で大気中の湿度にさらされて
硬化することができる。
【0003】上記の硬化性組成物の重要な用途は、それ
らをシーラント組成物に使用することである。シーラン
トに使用するために適した組成物は、比較的短い時間内
に硬化して、低弾性率および高破断点伸びを有する物質
を形成しならなければならない。その他の所望特性は、
その組成物が硬化して、透明性を保持し、かつ使用中着
色しない、澄明、透明または“無色透明な”生成物にな
り得る性質である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】所望特性を得る目的で
当技術分野で報告されている1方法は、シランを含有す
る硬化性組成物の使用を含む。この方法では組成物の硬
化中に連鎖延長が起きる。連鎖延長を実現するために
は、官能基を2個だけ含むシラン、例えばジアルコキシ
シラン類が必要であり、実際多くの文献はこのようなシ
ラン類を含む組成物を記載している。しかし、ジアルキ
ルシランは好適シランであるトリアルコキシシランより
遅い速度で加水分解する。
【0005】大きい炭化水素基で置換されたアルコキシ
シラン類はシーラント組成物に使用され、連鎖延長反応
を達成し、低弾性率及び高破断点伸びを有するシーラン
トを生成する。例えば、フェニルトリメトキシシランが
このような硬化性組成物に用いられてきた。しかしこの
アルコキシシランの使用は硬化性組成物の硬化時間を延
長し、その上、生成した硬化生成物はシーラントへの使
用に所望な澄明性に欠ける。
【0006】
【課題を解決するための手段】今や驚くべきことに、ア
ルキルポリアルコキシまたはアルキルポリアセトキシ基
と長鎖アルキル基を有するアルコキシ−またはアセトキ
シ−シランを硬化性組成物に用いる場合、比較的低い弾
性率と比較的高い破断点伸びを有する硬化材料を、硬化
時間に甚大な影響を与えることなく得ることができるこ
とを我々は見いだした。我々はこのような硬化性組成物
から形成される封止が、シーラント−基質 界面におけ
る低められたストレスのおかげで、よい耐久性に富むこ
とも見いだした。その上、これらの種類のシラン類を含
む或る種の硬化性処方は硬化後も所望の澄明度を保持す
る。
【0007】本発明は一面において、硬化してエラスト
マー素材を形成できる組成物を提供し、前記組成物は珪
素に結合した少なくとも1つのヒドロキシルまたは加水
分解可能基を有する重合材料と、架橋剤と、それらの間
の反応を触媒することができる化合物とを含んでなり、
前記架橋剤は式R−Si−(OR1であらわされる
材料を含み、上記式中Rは炭素原子4ないし8個のアル
キル基で、各R1は独立的に炭素原子1ないし20個の
アルキルまたはアシル基であり、前記触媒化合物はチタ
ン化合物を含むことを特徴とする。本発明の範囲には、
前記組成物を硬化することによって得られるエラストマ
ー生成物、および前記組成物をシーラントとして用いる
方法も含まれる。
【0008】
【発明の実施の形態】本明細書に用いられる用語“comp
rising(含む、含んでなる)”は、最も広義には“incl
ude(含む)”、“comprehend(包含する)”および“c
onsist of(から成る)”の概念を意味し、かつ包含す
るものとする。本発明による組成物において、架橋剤は
一般式R−Si−(OR13を有する。この式において
Rは炭素原子4ないし8個のアルキル基を意味し、直
鎖、枝分かれ鎖、または環状である。Rは例えばブチル
基、例えばイソブチルまたはt−ブチルなど、ペンチ
ル、ヘキシル、ヘプチルまたはオクチル基でよい。イソ
ブチル基が最も好ましい。前記架橋剤に見いだされるよ
うなR基のアルキル鎖の長さは本発明による硬化組成物
の破断点伸びの改善に貢献する最も重要な要因である。
各R1は独立的に、炭素原子1ないし20炭素原子を有
するアルキルまたはアシル基、好適には炭素原子約1な
いし6個のアルキル基、最も好適にはメチルまたはエチ
ル基である。2種類以上の架橋剤の混合物も本発明によ
る組成物に用いることができる。
【0009】好適架橋剤の例はアルキルトリアルコキシ
シラン類を含める。ブチルトリメトキシシラン、イソブ
チルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラ
ン、オクチルトリメトキシシラン、およびオクチルトリ
エトキシシランがより好適であり、イソブチルトリメト
キシシランが最も好適である。
【0010】本発明の好適実施態様において、架橋剤は
一般式R2−Si−(OR13であらわされる材料も含
んでなり、ここでR1は上記のようであり、R2はR以外
の炭化水素基をあらわす。例えば、好適組成物は上記の
好適アルキルトリアルコキシシラン類を含んでなる架橋
剤をトリアルコキシシラン類と混合して含み、ここで架
橋剤のR2はメチル、エチル、プロピルまたはビニル基
であり、好適にはメチル基である。架橋剤とトリアルコ
キシシランとの混合物は、例えば1:10ないし10:
1のようないかなる所望の比率でもよいが、これらの材
料を1:2ないし2:1のモル比で混合するのが好まし
く、約1:1の比率がより好ましい。本発明のより好適
な実施態様においては、架橋剤はモル比約1:1のイソ
ブチルトリメトキシシランとメチルトリメトキシシラン
との混合物を含んでなる。
【0011】架橋剤はその組成物の保存中、組成物を十
分安定に保ち、一方大気中の湿気にさらされたときに
は、その組成物に適切な硬化速度を与えるような量が用
いられる。一般的に、架橋剤は重合材料の重量の約0.
1ないし約25重量パーセントの範囲、より好適には約
0.5ないし約10重量パーセントの範囲で用いるのが
好ましい。
【0012】本発明による組成物において、重合材料
は、珪素に結合した少なくとも1つのヒドロキシルまた
は加水分解可能基を有するいかなるものでもよい。一般
的に、本発明による組成物に用いる重合材料は一般式
X−A−X を有する。この式において、Aは有機また
はシロキサン分子鎖をあらわし、好適には例えばポリオ
キシアルキレン鎖、またはより好適にはポリオルガノシ
ロキサン鎖を含める。
【0013】好適にはポリオルガノシロキサン鎖は式R
aSiO4−a/2 のシロキサン単位を含む。この式に
おいて、各R3は炭素原子1ないし10個のアルキル
基、例えばメチル、エチルまたはプロピル基、アルケニ
ル基、例えばビニル基、アルール基、例えばフェニル
基、またはフッ素化アルキル基をあらわし、は数値
0、1または2である。好適にはこのポリマー材料は実
質上直鎖状であり、すなわちは大部分の単位では2で
ある。最も好適なポリオルガノシロキサン鎖は一般式−
(R SiO)t− による。ここでR3単位の少なくと
も80%はメチル基で、は約200ないし約1500
の数値を有する。とくに適した材料は25℃で粘度約5
00mPa.sないし約200,000mPa.sを有す
る。
【0014】重合材料の上記一般式において、基Xの少
なくとも1つは、珪素に結合したヒドロキシルまたは加
水分解可能基を少なくとも1つは含む。このような基X
は、例えば−R3 2SiOH、例えば−Si(CH2
OH、−R3Si(OR42、−Si(OR43、−R
3 2SiOR4または−R 2SiR5SiR3p(OR4
3−p、例えば−Si(CH3224Si(OC
253から選択される。ここでR3は上記と同様であ
り、好適にはメチル基であり、R4はアルキルまたはオ
キシアルキル基であり、アルキル基は20個までの炭素
原子を有し、好適にはメチルまたはエチル基であり、よ
り好適にはエチル基であり、R5は二価炭化水素基で、
それは6個までの珪素原子、より好適には2個の珪素原
子を有する1つ以上のシロキサンスペーサーによって中
断されており、は数値0、1または2である。最低1
個のヒドロキシルまたは加水分解可能基を含まないX基
は概ね式−SiR3 3を有し、ここでR3は上で定義した
ものであり、好適にはメチル基である。重合材料が、1
分子ごとに、珪素に結合した1個のヒドロキシルまたは
加水分解可能基を有する2つのX基を有するのが好まし
い。
【0015】これらの重合材料およびそれらの製法は当
業者には公知である。それらは例えば米国特許第3,1
75,993号、米国特許第4,772,675号、米国
特許第4,962,174号および日本特許第2,550,
749号など、多数の特許明細書に記載されている。
【0016】本発明による組成物に使用するための触媒
化合物として適するチタン化合物は、本明細書に記載さ
れているような架橋剤と重合材料との反応を触媒するも
のである。適切な化合物は当業者には公知であり、例え
ばアルキルチタネート エステル類、例えばテトラt−
ブトキシチタネート、テトライソプロポキシチタネー
ト、ジイソプロポキシジエチルアセトアセテートチタネ
ートおよびチタン キレート化合物を含める。適切なチタ
ン化合物の例は、例えば欧州特許第747443号に見
いだされ、それは本発明の範囲に含まれると思われる。
好適にはチタン化合物はアルキルチタネート エステル
またはチタン キレート化合物である。チタン化合物は
好適には重合材料の約0.1ないし約25重量%、より
好適には0.5ないし約10重量%の割合で用いられ、
最も好適には触媒対架橋剤の比率が1:2になるように
用いられる。組成物中に付加的アルコキシシロキサンが
存在する場合には、触媒化合物/架橋剤/付加的アルコ
キシシロキサンの重量比が1:1:1であるのが好まし
い。
【0017】本発明による組成物は、シリコーンシーラ
ントの処方に一般的なその他の成分を任意の構成成分と
して含んでもよい。例えば、組成物は1種類以上の微細
な補強−または増量フィラーを含むことができる。これ
らには例えば、高表面積のヒュームド−および沈降シリ
カ類、粉砕石英、珪藻土、炭酸カルシウム、硫酸バリウ
ム、酸化鉄、二酸化チタンおよびカーボンブラックが含
まれる。フィラーは微細フィラーが好ましく、微細シリ
カがより好ましい。用いられるこのようなフィラーの割
合はエラストマー形成性硬化性組成物および硬化エラス
トマーの所望特性によって決まる。大部分の用途では組
成物のフィラー含量は、珪素に結合した少なくとも1つ
のヒドロキシルまたは加水分解可能基を有する重合材料
100重量部分につき約5ないし約150重量部分であ
る。
【0018】本発明による組成物に含むことができるそ
の他の成分は組成物の硬化速度を速めるための助触媒、
色素類、可塑剤、フィラーを処理するための作用物質
(普通はオルガノシロキサン化合物)、組成物の細工可
能性(toolability)を改良するための流動学的添加
剤、および接着性改善物質、例えばγアミノプロピル
トリエトキシシランなどである。適切な助触媒は当業者
には公知であり、カルボン酸の金属塩、例えばオクタン
酸鉛およびジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセ
テートおよびオクタン酸錫などを含める。
【0019】可塑剤は硬化エラストマーの弾性率を低下
させるために一般的に用いられる。適切な材料は、有機
置換基が例えばメチル、ビニルまたはフェニル、または
これらの基の組み合わせである末端トリオルガノシロキ
シ基を有するポリジメチルシロキサン類を含める。この
ようなポリジメチルシロキサン類は普通は25℃で約1
0ないし約100,000mPa.sの粘度を有し、重合
材料100重量部分あたり約80重量部分までの量を用
いることができる。
【0020】本発明による組成物は、諸成分を混合する
ことによって作られる。その場合いかなる順序で混合し
ても、いかなる適した混合器具を用いてもよい。添加順
序および混合器具の選択は生成する硬化生成物のレオロ
ギーに影響を与える。重合材料と架橋剤とを混合した後
に触媒を加えるのが一般に好ましい。任意の添加成分を
混合操作のどの段階に挿入してもよいが、触媒添加後に
加えるのが好ましい。ノンースランプ シーラントで
は、組成物に存在するフィラーを添加する前に、重合材
料、架橋剤および触媒を混合し、付加的架橋剤はその後
に加えるのが好ましい。コーティングのような用途で
は、重合材料と組成物に存在するあらゆるフィラーとを
混合して一つにし、その後触媒、架橋剤および任意の諸
成分を混入する。この方法は、コーティングのような用
途に適した、低粘度および低弾性率の組成物を生成す
る。混合後、組成物が使用のために必要になるまで、実
質上無水条件で、例えば密封容器中で保存する。本発明
による組成物は一般的な一または二部分系として処方し
てもよい。
【0021】本発明による組成物は種々の用途、例えば
コーティング−、コーキング−および封入材料(encaps
lating materials)のような種々の用途に用いられる。
しかし本組成物は相対的運動を受ける製品および構造
の、接合部、キャビティおよびその他の空間を封止する
のに特に適する。例えば、本発明による組成物は透明シ
ーラントとして、および建築構造の封止のために特に適
する。本発明の組成物からできる硬化シールは、大部分
の工業的標準に十分に適合する低い弾性率と、十分に適
合する高い破断点伸びを有する。その上シーラント/基
質 界面における低められたストレスにより、本組成物
によって形成された接合は、厳しい風雨条件、例えば浸
水および/または戸外における日光照射などにさらされ
たときの耐久性がより大きい。本発明は、本発明による
硬化性組成物を基質に塗布し、その後このような組成物
の硬化を促進することを含んでなるエラストマー素材形
成法をも提供する。
【0022】
【実施例】本発明をより明らかにするために、本発明を
説明するための非制限的例を以下に示す。これらの実施
例では、すべての部分は重量によってあらわされ、粘度
はすべて25℃のものである。実施例1 シーラント組成物1−4は、下記の方法によって製造し
た:重合材料(ポリマーA)70部、表Iに示す架橋剤
部、100cStポリジメチルシロキサン13部、
シロキサングリコール液 1部、テトラt−ブトキシ チ
タネート 2部、およびシリカ 9部を湿気のない条件
で、25℃でミキサーで混合した。ポリマーAは下記の
【0023】
【化1】(EtO)Si−C−SiMe−O
−(MeSiO)t−SiMe −C−Si
(OEt)
【0024】であらわされるポリジメチルシロキサンで
あった。上記式中、Etはエチル基をあらわし、Meは
メチル基をあらわし、は、ポリマーが約110,00
0mPa.sの粘度を有するような数値である。各組成
物はミキサーから310mlカートリッジに押し出さ
れ、そこで25℃で7日間保存された。その後各カート
リッジからの組成物を用いて粗サンプルを作り、それら
を用いて種々の物理特性を下記の標準試験法によって測
定した。
【0025】スキンオーバータイム(Skin-Over-Time)
(SOT)は、適用した組成物ビーズの表面が成形また
は加工可能になるまでの時間と決められた。スキンオー
バータイムはきれいな滑らかな無孔表面上に材料を塗布
し、約0.2cm厚さの層を形成することによって測定
した。サンプルを25℃、50%RHの相対湿度にさら
した。1分間ごとに、サンプル表面に指先を軽く触れ、
その指先をゆっくり離す。これを、サンプルが指先に粘
着しなくなるまで毎分繰り返す。材料を最初に塗布した
ときから表面が指先に粘着しなくなるまでの経過時間
(分)をスキンオーバータイムとして記録した。
【0026】不粘着時間(TFT)は、組成物ビーズの
押出しから、その表面が触れてもねばねばしなくなるま
での経過時間と決められた。不粘着時間は、組成物サン
プルをきれいな滑らかな無孔表面に2mm厚さに延ばす
ことによって測定された。そのサンプルを22℃で相対
湿度50%RHにさらした。5分間までの間隔で、きれ
いなポリエチレンストリップをサンプルの新しい表面に
重ねて置き、しずかに引き離した。サンプルを広げ延ば
してから、ストリップが表面からきれいに引き離される
ときまでの時間(分)を不粘着時間として記録した。
【0027】硬化深さ(Cure-In-Depth)(CID)
は、周囲温度および湿度で、特定期間エージング中にエ
ラストマー状態に硬化したときの組成物の厚さ(mm)
と決められた。
【0028】色は次のようにして決定した:未硬化組成
物のサンプルを70℃のカートリッジ中で1週間促進エ
ージングした。硬化した組成物を23℃及び50%相対
湿度の実験室条件下で2枚のガラス板(マクベスCol
or Eyes装置と連結した色測定用器具)の間に挟んだ。
色は、ガラス板の間のサンプルを目で見ることによって
測定した。
【0029】弾性率100%(Mpa)、破断点伸び
(%)および引っ張り強さ(Mpa)は各組成物の成
形、硬化させた2mm厚さの標準的試験平板を用いて測
定した。それらは平らな面上で室温で少なくとも7日間
空気にさらして硬化させたものである。硬化したサンプ
ルからティアーストリップを切り、張力計で破断点まで
引っ張り、種々の測定値を記録した。
【0030】各硬化サンプルの硬度(ショアーA)をジ
ュロメーターを用いて測定した。ジュロメーターの脚部
がサンプルとしっかりと接触した後2秒以内に硬度の読
みを記録した。シーラント組成物1−4で行った上記測
定結果を表1に示す。表Iの結果から、本発明による組
成物を用いた組成物4は比較組成物(組成物1−3)よ
り高い伸びおよびより低い弾性率を有することがわか
る。
【0031】
【表1】
【0032】実施例2 シーラント組成物5−12は、重合材料A 70部、表
2に記載の架橋剤 y部、100cStポリジメチルシ
ロキサン 13部、シリコーングリコール液 1部、テト
ラt−ブトキシチタネート 2.5部およびシリカ 9部
を無水条件下で25℃で混合することによって調製され
た。シーラント組成物を押出し、実施例1に記載したよ
うに分析した。分析結果を表2に示す。表2の結果は、
本発明による組成物(組成物6−10)では、組成物中
のイソブチルトリメトキシシラン濃度が増加するにつれ
てシーラント弾性率の低下および破断点伸びの増加がお
きることを示す。
【0033】実施例3 シーラント組成物13−15は、重合材料B 66部、
表3に記載したアルコキシシラン 部、100cSt
ポリジメチルシロキサン 13部、シリコーングリコー
ル液 1部、テトラt−ブトキシチタネート 2.2部、
シリカ 9部、そしてメチルトリメトキシシラン、グリ
シドキシプロピルトリメトキシシランおよびアミノプロ
ピルトリメトキシシランを含んでなる定着剤 1.2部を
無水条件下で25℃で混合することによって作られた。
【0034】
【表2】
【0035】ポリマーBは下記の式であらわされるポリ
ジメチルシロキサン類の混合物で、
【0036】
【化2】X−O−(MeSiO)t−X ここに、X単位の80%が (EtO)Si−C−SiMe− であり、X単位の20%がMe3Si−である。
【0037】上記式中、Etはエチル基をあらわし、M
eはメチル基をあらわし、は上記ポリマーが約11
0,000mPa.sの粘度になるような数値である。結
果は表3に示す。表3に見いだされる結果からわかるよ
うに、本発明の組成物中に見いだされる架橋剤とMTM
との混合物を用いる本発明による組成物(組成物14お
よび15)は、架橋剤としてMTMのみを用いる比較組
成物(組成物13)よりも大きい伸びおよび低い弾性率
を有する。
【0038】
【表3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592015259 PARC INDUSTRIEL, 7180 SENEFFE, BELGIUM

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硬化してエラストマー素材を形成できる
    組成物であって、珪素に結合した少なくとも1つのヒド
    ロキシルまたは加水分解可能基を有する重合材料と、架
    橋剤と、これら両者間の反応を触媒し得る化合物とを含
    んでなり、架橋剤が、式R−Si−(OR13であらわ
    され、上記式中、Rは炭素原子4ないし8個のアルキル
    基であり、各R1は独立的に炭素原子1ないし20個の
    アルキルまたはアシル基である材料からなり、触媒化合
    物はチタン化合物からなることを特徴とする前記組成
    物。
  2. 【請求項2】 さらに重合材料が、 −Si(C
    3、−Si(CH32OHまたは−Si(CH3
    224Si(OC25を含む末端基を有する実質
    上直鎖のポリジオルガノシロキサンであることを特徴と
    する請求項1に記載の組成物。
  3. 【請求項3】 さらにチタン化合物が、アルキルチタネ
    ートエステルまたはチタンキレートからなることを特徴
    とする請求項1または2に記載の組成物。
  4. 【請求項4】 さらに架橋剤が、ブチルトリメトキシシ
    ラン、オクチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメ
    トキシシランまたはオクチルトリエトキシシランを含ん
    でなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1
    項に記載の組成物。
  5. 【請求項5】 さらに架橋剤が、イソブチルトリメトキ
    シシランとメチルトリメトキシシランとの混合物である
    ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記
    載の組成物。
  6. 【請求項6】 イソブチ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1:2ないし2:1のモル比
    で存在する請求項5に記載の組成物。
  7. 【請求項7】 付加的に微細フィラーを含む請求項1な
    いし6のいずれか1項に記載の組成物。
  8. 【請求項8】 硬化してエラストマー素材を形成できる
    組成物を基質に塗布し、その後前記組成物を硬させる諸
    段階を含むエラストマー素材形成法において、前記組成
    物は珪素に結合した少なくとも1つのヒドロキシルまた
    は加水分解可能基を有する重合材料と、式R−Si−
    (OR13であらわされ、式中Rは炭素原子4ないし8
    個のアルキル基を示し、各R1は独立的に炭素原子1な
    いし20個のアルキルまたはアシル基を示す材料を含ん
    でなる架橋剤と、チタン化合物からなる触媒化合物とを
    含む前記エラストマー素材形成法。
JP10325443A 1997-11-15 1998-11-16 硬化性ポリオルガノシロキサン組成物 Pending JPH11228700A (ja)

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