JP2007177012A - 熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物 - Google Patents
熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 (A)下記一般式(1):
【化1】
(式中、R1は炭素原子数1〜10の置換又は非置換の一価の炭化水素基であり、nは10以上の整数である)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):
【化2】
(式中、R2は置換又は非置換の一価の炭化水素基であり、R3は水素原子又は一価の炭化水素基であり、mは2〜4の整数である)で示される加水分解性シラン又はその部分加水分解物0.1〜30質量部、(C)一分子中に少なくとも1個のNH2基を有し、前記オルガノポリシロキサン100g当り、該NH2基を0.001〜1mol含有する有機化合物、を含み、前記加水分解性シラン又はその部分加水分解物の加水分解により生成するケトン化合物と前記NH2基とが脱水縮合反応することを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
しかしながら、上記した1液タイプのオルガノポリシロキサン組成物は、単に表面からの硬化速度が早いだけであり、深部硬化には一定の時間が必要である。2液タイプの組成物は、深部硬化性に比較的優れるものの、付加硬化型のオルガノポリシロキサン組成物と比べ、完全硬化に要する時間が長いという欠点がある。更に、2液タイプの組成物の場合、深部まで完全に硬化させるためには、架橋剤と硬化剤の添加量を厳密に規定するか、又は深部硬化剤として水を加えることが必要である。
又、オルガノポリシロキサン組成物に熱を加えて架橋反応を活性化させ、深部硬化性を改良する熱硬化型組成物が知られている。
一方、1液タイプの熱硬化型組成物の場合、架橋反応に必要となる水が深部で生成しないため、深部硬化性を改良することは困難である。又、2液タイプの熱硬化型組成物は脱アルコールによって硬化するものであるが、加熱するとリバージョンが生じて硬化不良となる問題がある。さらに、2液タイプの熱硬化型組成物において、深部硬化剤として水を加えると、反応前の水が気化して硬化物中に泡が入る問題がある。
なお、付加硬化型のオルガノポリシロキサン組成物の場合、深部硬化性に優れるが、組成物中の硬化触媒が触媒毒を受けるため、周囲の作業環境が限定されるという欠点がある。
従って、本発明の目的は、深部硬化性に優れた熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供することにある。
(B)下記一般式(2):
(C)一分子中に少なくとも1個のNH2基を有し、前記オルガノポリシロキサン100g当り、該NH2基を0.001〜1mol含有する有機化合物、
を含み、前記加水分解性シラン又はその部分加水分解物の加水分解により生成するケトン化合物と前記NH2基とが脱水縮合反応することを特徴とする。
本発明において、熱硬化温度が50〜150℃であることが好ましく、前記(A)〜(C)成分の沸点が150℃以上であることが好ましい。
このうち、(A)成分は縮合硬化型のオルガノポリシロキサン組成物に用いる基油である。(B)成分は加水分解によりケトンを発生し、(C)成分とケチミン反応する。そのため、上記特許文献1記載の組成物のようにC=O化合物を添加する必要がなく、又、加熱によりケチミン反応が効果的に進行するので、加熱下での深部硬化性に優れる。(C)成分は組成物内に水を生成させる。
(A)成分は、下記一般式(1)
式1中、R1は炭素原子数1〜10の置換又は非置換の一価の炭化水素基であり、nは10以上の整数である。R1としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基;シクロヘキシル基などのシクロアルキル基;ビニル基、アリル基などのアルケニル基;フェニル基、トリル基などのアリール基;およびこれらの基の水素結合が部分的にハロゲン原子などで置換された基(例えば3,3,3-トリフルオロプロピル基)等であげられる。これらのうち、特にメチル基が好ましい。
式1中の複数個のR1はそれぞれ同一の基であっても異種の基であってもよい。
上記オルガノポリシロキサンの25℃における粘度が25〜1,00,000mPa・s、好ましくは100〜200,000mPa・sであることが好ましい。上記粘度が25mPa・s未満であると、諸特性を満たすゴム硬化物を形成することが困難な場合がある。又、上記粘度が1,00,000mPa・sを超えると、作業性が低下する場合がある。なお、上記粘度は、JIS−K−6249(液状未硬化シリコーンゴムの項目)に従って測定することができる。
(B)成分は、下記一般式(2)
式2中、R2は置換又は非置換の一価の炭化水素基であり、R3は水素原子又は一価の炭化水素基である。
式2中の複数個のR3はそれぞれ同一の基であっても異種の基であってもよい。
(B)成分の配合量は、(A)成分100質量部当たり0.1〜30質量部、好ましくは0.5〜20質量部である。(B)成分の配合量が0.1質量部未満であると組成物の調製が困難であり、30質量部を超えると得られた硬化物が目的とする物性(弾性)を示さなくなる(硬くなりすぎる)。
(C)成分は、一分子中に少なくとも1個のアミノ基(NH2基)を有し、前記オルガノポリシロキサン100g当り、該NH2基を0.001〜1mol含有する有機化合物からなる。
(C)成分は、(B)成分の加水分解によるケトン化合物と、下記式(3)
(R3)2C=O + H2NR’ → R2C=NR’ + H2O (3)
(式中、R3は式(2)と同一の基、R’は所定の有機基である)の脱水縮合反応を行う。
この反応により、架橋反応に必要となる水が組成物中に発生する。
又、上記ケトン化合物との反応時における立体障害が少ないという点から、上記有機化合物として、アミノ基のα位の炭素原子が1級、2級、又は芳香族環の一部であるものを使用することが好ましい。このα位の炭素原子が、通常の3級の炭素原子である場合には、カルボニル基との反応性に劣り、所望の効果が得られない場合がある。
上記(C)成分の配合量は、そのNH2基量が(A)成分100g当たり0.001〜1molとする必要があり、好ましくは0.01〜0.1molである。(C)成分の配合量が0.01mol未満であると深部硬化性が充分でなく、1molを超えると、得られた弾性体硬化物が目的とする物性を示さなくなる(硬くなりすぎる)。
本発明の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、上記(A)〜(C)成分に加え、加熱下での速硬化性及び深部硬化性が阻害されない限り、種々の配合剤を添加することが可能である。ここで、上記式(3)の反応を阻害しない範囲で、任意成分である各種配合剤を選択して使用することが必要である。
このような配合剤としては、例えばオクタノンやシクロヘキサノン等のC=O基を有する有機化合物(以下、(E)成分とする)、有機錫エステル、有機錫キレート錯体等の有機錫系触媒(以下、(D)成分とする)、有機チタン酸エステル、有機チタンキレート錯体等の有機チタン系触媒、テトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン、テトラメチルグアニジルプロピルトリストリメチルシロキシシラン等の縮合触媒;煙霧質シリカ、沈降性シリカ、石英粉末、炭素粉末、タルク、ベントナイト、炭酸マグネシウム等の充填剤;ガラス繊維、炭素繊維及び有機繊維等の繊維質充填剤;顔料、染料等の着色剤;ベンガラ及び酸化セリウム等の耐熱性向上剤;耐寒性向上剤;防錆剤;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等の接着性向上剤;トリオルガノシロキシ単位及びSiO2単位よりなる網状ポリシロキサン等の液状補強剤などが挙げられ、これらを必要に応じて常用量添加することが可能である。
本発明の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、使用時に(A)〜(C)成分が反応することによって硬化する。従って、上記組成物は使用前、(A)〜(C)成分が未反応の状態でそれぞれ存在するような形態とする必要がある。
例えば、本発明の組成物として、(A)成分と(B)成分をX剤とし、(A)成分と(C)成分をY剤とした2液梱包の形態とすることができ、使用時にX剤:Y剤=1:1の割合で混合することで取り扱い性が容易となる。又、(A)成分と(C)成分をX剤とし、(A)成分と(B)成分をY剤とした2液梱包の形態としてもよい。
又、1液タイプの形態として、上記(A)〜(C)成分、及び必要に応じて上記配合剤をさらに混合したものを、乾燥(無水)雰囲気中で均一に混合し、水分が混入しないように梱包することもできる。この場合、梱包物の保存性を確保するため、C成分をカプセル化して使用前の硬化を防止することができる。又、熱硬化時の熱によって破壊されるマイクロカプセルに(C)成分を収容してもよい。
又、(A)〜(C)成分の沸点がそれぞれ150℃以上であることが好ましい。このようにすると、各成分が揮発し難いので、硬化温度を高くして硬化をさらに促進することができる。
以下に本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。又、実施例において示す「部」及び「%」は特に明示しない限り、質量部及び質量%を示す。
(1)得られた組成物を用いて厚さ2mmのシートを作成し、硬化条件として120℃で1時間放置してゴム弾性体とし、JIS−K−6249(硬化シリコーンゴムの対象項目)に従ってゴム物性(硬さ、(切断時)伸び、引張り強さ)を測定した。
(2)また、上記組成物を直径20mm、深さ15mmのガラス円筒管に注入し、(1)と同一の硬化条件(120℃で1時間)で硬化を行った。硬化後にガラス管を破壊して硬化物を取り出し、以下の基準で深部硬化性を評価した。
○:硬化物の深部が充分硬化している
△:硬化物の表面のみ硬化している
×:組成物が未硬化である
(A)成分として25℃における粘度が5,000mPa・sのポリジメチルシロキサン(式1のR1=メチル基、n=400であるもの)100gと、ビニルトリメチルエチルケトオキシムシラン6gと、(C)成分としてγ−アミノプロピルトリエトキシシラン2.21g(0.01モル)と、配合剤(有機錫系触媒、(D)成分)としてジオクチル錫ジラウレート0.1gと、煙霧質シリカ(フィラー)煙霧質シリカ10gとを無水の状態で混合して硬化性シリコーンゴム組成物を調製した。得られた組成物について、実施例1とまったく同様にしてゴム物性、深部硬化性を調べた。
(A)成分として25℃における粘度が5,000mPa・sのポリジメチルシロキサン(式1のR1=メチル基、n=400であるもの)100gと、(B)成分としてビニルトリイソプロペノキシシシラン6.0gと、配合剤(縮合触媒)としてテトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン0.5gと、煙霧質シリカ(フィラー)10gを無水の状態で混合して硬化性シリコーンゴム組成物を調製した。得られた組成物について、実施例1とまったく同様にしてゴム物性、深部硬化性を調べた。
(A)成分として25℃における粘度が5,000mPa・sのポリジメチルシロキサン(式1のR1=メチル基、n=400であるもの)100gと、ビニルトリメトキシシラン3gと、(C)成分としてγ−アミノプロピルトリエトキシシラン2.21g(0.01モル)と、配合剤(有機錫系触媒、(D)成分)としてジオクチル錫ジラウレート0.1gと、煙霧質シリカ(フィラー)10gを無水の状態で混合して硬化性シリコーンゴム組成物を調製した。得られた組成物について、実施例1とまったく同様にしてゴム物性、深部硬化性を調べた。
比較例1で得られた組成物を用いてゴム弾性体を作成する際、硬化条件をそれぞれ150℃で1時間としたこと以外は比較例1と全く同様にしてゴム物性と深部硬化性を調べた。
なお、(D)成分をさらに加えた実施例2の場合、実施例1より低温(50℃)で硬化させても充分な硬さが得られ、(D)成分により短時間で硬化することがわかった。一方、(D)成分を加えずに低温(50℃)で硬化させた実施例6の場合、深部硬化は充分であったが、硬さが不充分となった。
(E)成分をさらに加えた実施例3の場合、得られたゴムの硬さは実施例1に比べて若干低下したが、伸びが優れたものとなった。
以上から、組成物を硬化させるために(B)成分と(C)成分による水の生成反応が必要であることがわかる。
Claims (5)
- (A)下記一般式(1):
(B)下記一般式(2):
(C)一分子中に少なくとも1個のNH2基を有し、前記オルガノポリシロキサン100g当り、該NH2基を0.001〜1mol含有する有機化合物、
を含み、前記加水分解性シラン又はその部分加水分解物の加水分解により生成するケトン化合物と前記NH2基とが脱水縮合反応することを特徴とする熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物。 - さらに、(D)有機錫系触媒0.001〜20質量部を含むことを特徴とする請求項1記載の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
- さらに、(E)一分子中に少なくとも1個のC=O基を有し、前記オルガノポリシロキサン100g当り、該C=O基を0.001〜1mol含有する有機化合物を含むことを特徴とする請求項1または2記載の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物
- 熱硬化温度が50〜150℃であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
- 前記(A)〜(C)成分の沸点が150℃以上であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
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