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JP4395270B2 - 室温速硬化性オルガポリシロキサン組成物 - Google Patents

室温速硬化性オルガポリシロキサン組成物 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、速硬化性、深部硬化性が良好な縮合硬化型の室温速硬化性オルガノポリシロキサン組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
縮合硬化型の室温速硬化性オルガノポリシロキサン組成物については、従来、ベースポリマーである分子鎖両末端が水酸基で封鎖されたオルガノポリシロキサンに対して架橋剤を極限まで減量して加水分解による架橋速度を向上させた１液タイプのもの、及びベースポリマーである分子鎖両末端が水酸基で封鎖されたオルガノポリシロキサンと架橋剤とを別梱包とした２液タイプのものが知られている。
【０００３】
しかし、前記１液タイプの組成物は、表面からの硬化速度が速いというだけであり、深部硬化には一定の時間が必要であるため速硬化性とは言い難い。また前記２液タイプの組成物は、深部硬化性が比較的優れているものの、２液の混合割合が1：1でないため取り扱いが複雑であり、また、自動混合機などに適合しにくいという問題があった。さらに、深部まで完全に硬化させるにはオルガノポリシロキサンもしくはポリオキシアルキレンポリマーの両末端のヒドロキシ量と架橋剤の添加量を厳密に規定するか、深部硬化剤として更に水を加えることが必要であった。
【０００４】
一方、付加硬化型のオルガノポリシロキサン組成物においては、２液の混合割合が1：1であり、作業性に優れるが、通常、硬化、接着には加熱炉が必要である。また、付加毒の存在により硬化触媒が被毒されるため、作業環境が限定されるという問題があった。
【０００５】
これらの問題を解決する手段として、特開平5-279570号公報には、分子鎖両末端に加水分解性シリル基を有するジオルガノポリシロキサンに対し、１分子中に少なくとも1個のC＝O基を有する有機化合物0.001〜1モル、及び1分子中に少なくとも1個のNH2 基を有する有機化合物0.001〜1モルを加えてなる組成物が開示されている。この組成物はC＝O基とNH2基によるケチミン生成反応から副生する水を利用した室温速硬化性オルガノポリシロキサン組成物である。さらに本発明者らは、この組成物に関し、ベースポリマーとして両末端が水酸基で封鎖されたオルガノポリシロキサンを用いると、分子鎖両末端に加水分解性シリル基を有するジオルガノポリシロキサンを用いた場合と比較して硬化性がより向上することを確認している。
【０００６】
しかしながら、この組成物では１分子中に少なくとも1個のNH2基を有する有機化合物を必須としており、この化合物は基本的にアルカリ性であるので、架橋剤として分子内にカルボキシ基を少なくとも２個有する加水分解性シランを使用した酢酸型の硬化機構を有する組成物では、脱離基が酸性であることから硬化性が劣ることが判明した。
【０００７】
また、特開平06-88032号公報には、湿分硬化性組成物が記載されていて、硬化剤として酸化亜鉛と酸を混合して使用することが記載されている。しかし、これに関し、何ら具体的な記載はない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記状況に鑑み、本発明の目的は、酢酸型の硬化機構を有していて、脱カルボン酸タイプでありながら室温での速硬化性、深部硬化性が良好な室温速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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究の結果、後述する（A）〜（C）成分を含有する組成物は、特に（B）成分と（C）成分を含有することにより、加水分解時に発生する（B）成分に由来するカルボン酸と（C）成分とが反応して水を生成し、この水が組成物の速硬化及び深部硬化を促進することを見いだした。すなわち、この組成物は空気中の水分の存在により硬化すると共にその硬化に伴ってその内部で水が生成することにより、表面からの硬化のみならず、その内部からも硬化するとの知見を得、本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明は、（A）下記一般式(1)
【００１１】
【化２】
Figure 0004395270
【００１２】
（式中、Ｒは独立に置換又は非置換の１価炭化水素基であり、Ｘは独立にＯＨ基、アルコキシ基又はアシルオキシ基であり、ａは０〜２の整数であり、ｎは25℃における粘度が25〜1,000,000ｃＳｔとなる数である。）
で表わされるジオルガノポリシロキサン 100重量部、
（B）分子内にアシルオキシ基を少なくとも２個有する加水分解性シラン又はその部分加水分解物 ２〜50重量部、及び
（C）前記(B)成分の加水分解により生成するカルボン酸と反応して水を生成し得る無機質充填剤 5〜200重量部
を含有することを特徴とする室温速硬化性オルガポリシロキサン組成物を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
［（A）成分］
（A）成分は、組成物のベースポリマーであり、架橋により、ゴム弾性体の硬化物を形成する。（A）成分は、一般式(1)で表わされるジオルガノポリシロキサンであり、１種あるいは２種以上の混合物であってもよい。
【００１４】
一般式(1)において、Ｒは置換又は非置換の１価炭化水素基である。Ｒとしては、例えばメチル、エチル、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あるいはこれらの基の水素原子が部分的にハロゲン原子などで置換された基、例えばクロロメチル基、3,3,3-トリフロロプロピル基などを挙げることができ、メチル基が好ましい。
【００１５】
一般式(1)において、Ｘは、ＯＨ基、アルコキシ基又はアシルオキシ基であり、ａは０〜２の整数であり、ＸがＯＨ基の場合はａ＝２であることが好ましく、また、Ｘがアルコキシ基の場合はａ＝０、１であることが好ましい。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基が好ましく、アシルオキシ基としては、アセトキシ基が好ましい。
【００１６】
また、（A）成分のベースポリマーは、25℃における粘度が25〜1,000,000cStであることが必要であり、一般式(1)において、ｎはこの範囲になる数である。粘度がこの範囲外であるときには、満足する特性を有するゴム硬化物を形成することが困難となったり、作業性が低下するなどの不都合を生じる。好ましくは50〜50,000cSt、特に好ましくは100〜20,000cStである。更に、このベースポリマーの重合度はオルガノポリシロキサンが、前述した範囲の粘度を有するものであることから、通常、10以上である。
【００１７】
［（B）成分］
（B）成分である分子内にアシルオキシ基を少なくとも2個有する加水分解性シラン又はその部分加水分解物は本発明の組成物の架橋剤として作用するものである。アシルオキシ基としては、アセトキシ基が好ましい。アシルオキシ基は（A）成分の水酸基（加水分解により生じた水酸基も含む）と反応して架橋を進行させるとともに、生成したカルボン酸は（C）成分との反応によって水を生成させる。この水は、組成物における加水分解・縮合・架橋を更に進行させる。
【００１８】
（B）成分の具体例としては、メチルトリアセトキシシラン、エチルトリアセトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、テトラトリアセトキシシランなどが例示されるが、これらに限定されない。この（B）成分の配合量は、（A）成分100重量部当たり、2〜50重量部、好ましくは4〜20重量部である。2重量部未満では組成物の調製が困難であり、50重量部を越えると得られる弾性体硬化物が目的とする物性を示さなくなる。
【００１９】
［（C）成分］
（C）成分としては、先述の（B）成分の加水分解反応時に生成するカルボン酸と反応して、硬化剤として作用する水を組成物の深部にまで発生させ得る無機質充填剤であれば、特に制限されない。具体的には、金族酸化物、金属炭酸塩が例示され、特に酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、炭酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の亜鉛、マグネシウム、カルシウムの酸化物、炭酸塩が好ましいものとして挙げられ、中でも酸化亜鉛が好ましい。また、これらの充填剤は1種類に限定される必要はなく、2種類以上の使用も可能である。更に、その表面は無処理であっても、有機酸、シラン、シロキサン、シラザンなどの疎水化処理を行ったものでも共に使用可能である。また、（C）成分としては、含水量が1.0重量％以下であるものが好ましく、平均粒径が10μｍ以下であるものが好ましい、
この（C）成分の配合量は、（A）成分100重量部当たり、5〜200重量部、好ましくは10〜100重量部とする。5重量部未満では十分な深部硬化性が発現せず、200重量部を越えると得られる弾性体硬化物が目的とする物性を示さなくなる。
【００２０】
また、本発明の組成物には、ゴム物性向上のために、(D)煙霧質シリカを配合することが好ましい。煙霧質シリカの配合量は(A)成分100重量部に対して、２〜50重量部、特に５〜20重量部が好ましい。
【００２１】
［室温速硬化性組成物］
本発明の室温速硬化性組成物は上記した（A）〜（C）成分の所定量を乾燥雰囲気中で均一に混合することにより一液型の組成物として得られる。この場合、成分（A）、（B）を第一液、（A）、（C）を第二液とした2液梱包して使用時にこれを混合する方式とすることも可能である。また、その場合にはこれら２液を1：1混合としてもよい。
【００２２】
また、室温での速硬化性及び深部硬化性が阻害されないかぎり、その他の種々の配合剤を添加することも可能であり、例えば有機錫エステル、有機錫キレート錯体、有機チタン酸エステル、有機チタンキレート錯体などの縮合触媒；煙霧質シリカ、沈降性シリカ、石英粉末、炭素粉末、タルク及びベントナイトなどの補強性充填剤；アスベスト、ガラス繊維、炭素繊維及び有機繊維などの繊維質充填剤；顔料、染料などの着色剤；ベンガラ及び酸化セリウムなどの耐熱性向上剤；耐寒性向上剤；防錆剤；ジ−t−ブトキシジアセトキシシランなどの接着性向上剤；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などの液状補強剤；などを必要に応じてその所定量を添加することが可能である。
【００２３】
かかる本発明の組成物は、空気中の水分の存在により硬化すると共に、該硬化に伴ってその内部で水が生成することから、表面からの硬化のみならず、その内部でも硬化を生じる。従って、速硬化性及び深部硬化性に優れる。
【００２４】
また本発明の組成物は、前記のように２液梱包にして、使用時にこれを混合する方式とし、2液を1：1混合とすることが容易であるので、作業性がよいこと、更に各成分が容易に入手し得るものであることから実用性が極めて高い。
【００２５】
本発明の組成物は、その速硬化性と深部硬化性の点から自動車用オイルシール材料として適しているほか、近年工程の合理化要求の高い電気電子用シーリング剤、接着剤、ポッティング材としても有利に使用できるものである。
【００２６】
【実施例】
以下本発明を実施例、参考例及び比較例にて具体的に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されない。なお、実施例において、粘度は25℃における値を示したものである。
【００２７】
比較例１
分子鎖両末端が水酸基で封鎖された粘度が5,000ｃＳｔのジメチルポリシロキサン100重量部
メチルトリアセトキシシラン 5重量部
ジブチルスズジラウレート 0.2重量部
煙霧質シリカ 8g
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。
【００２８】
この組成物を用いて厚さ2mmのシートを作り20℃、55％RHの雰囲気下で24時間放置して硬化させてゴム弾性体とし、JIS-K-6301に従ってゴム物性を測定した。その結果を表１に示した。また、上記組成物を直径20mm、深さ15mmのガラスシャーレに注入し、20℃、55％RHの雰囲気下で24時間放置し硬化させた。24時間後に硬化物を取りだし、ゴム状弾性体となった部分の厚みを測定した。その結果を表１に示す。
【００２９】
比較例２
分子鎖両末端が水酸基で封鎖された粘度が5,000ｃＳｔのジメチルポリシロキサン100重量部
メチルトリブタノキシムシラン 5重量部
酸化亜鉛 10重量部
ジブチルスズジラウレート 0.2重量部
煙霧質シリカ 8g
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。
この組成物を用いて比較例1と同様にしてゴム特性、硬化厚みを測定した。その結果を表１に示す。
【００３０】
実施例１
分子鎖両末端が水酸基で封鎖された粘度が5,000ｃＳｔのジメチルポリシロキサン100重量部
メチルトリアセトキシシラン 5重量部
酸化亜鉛 10重量部
ジブチルスズジラウレート 0.2重量部
煙霧質シリカ 8g
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。
この組成物を用いて比較例１と同様にしてゴム特性、硬化厚みを測定した。その結果を表２に示す。
【００３１】
実施例２
分子鎖両末端が水酸基で封鎖された粘度が5,000ｃＳｔのジメチルポリシロキサン100重量部
メチルトリアセトキシシラン 5重量部
ジブチルスズジラウレート 0.2重量部
煙霧質シリカ 8g
炭酸亜鉛 10重量部
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。
この組成物を用いて比較例1と同様にしてゴム特性、硬化厚みを測定した。その結果を表２に示す。
【００３２】
参考例
分子鎖両末端が水酸基で封鎖された粘度が5,000ｃＳｔのジメチルポリシロキサン100重量部
メチルトリアセトキシシラン 5重量部
ジブチルスズジラウレート 0.2重量部
煙霧質シリカ 8g
炭酸カルシウム 50重量部
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。
この組成物を用いて比較例1と同様にしてゴム特性、硬化厚みを測定した。その結果を表２に示す。
【００３３】
実施例３
分子鎖両末端にジアセトキシシリル基を有する粘度が5,000ｃＳｔのジメチルポリシロキサン 100重量部
メチルトリアセトキシシラン 5重量部
酸化亜鉛 10重量部
ジブチルスズジラウレート 0.2重量部
煙霧質シリカ 8g
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。
この組成物を用いて比較例1と同様にしてゴム特性、硬化厚みを測定した。その結果を表２に示す。
【００３４】
実施例４
分子鎖両末端にトリメトキシシリル基を有する粘度が5,000ｃＳｔのジメチルポリシロキサン 100重量部
メチルトリアセトキシシラン 5重量部
酸化亜鉛 10重量部
ジブチルスズジラウレート 0.2重量部
煙霧質シリカ 8g
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。
この組成物を用いて比較例1と同様にしてゴム特性、硬化厚みを測定した。その結果を表２に示す。
【００３５】
【表１】
Figure 0004395270
【００３６】
【表２】
Figure 0004395270
【００３７】
【発明の効果】
本発明の室温速硬化性オルガノポリシロキサン組成物を硬化させると、速く深部まで硬化し、得られる硬化物のゴム特性も良好である。

Claims (2)

  1. （A）下記一般式(1)
    Figure 0004395270
    （式中、Ｒは独立に置換又は非置換の１価炭化水素基であり、Ｘは独立にＯＨ基、アルコキシ基又はアシルオキシ基であり、ａは０〜２の整数であり、ｎは25℃における粘度が25〜1,000,000ｃＳｔとなる数である。）
    で表わされるジオルガノポリシロキサン 100重量部、
    （B）分子内にアシルオキシ基を少なくとも２個有する加水分解性シラン又はその部分加水分解物 ２〜50重量部、
    （C）酸化亜鉛及び／又は炭酸亜鉛であって、含水量が1.0重量％以下であり、前記(B)成分の加水分解により生成するカルボン酸と反応して水を生成し得る無機質充填剤 10〜100重量部、ならびに
    （D）煙霧質シリカ ２〜50重量部
    を含有することを特徴とする室温速硬化性オルガポリシロキサン組成物。
  2. 前記（C)成分の平均粒径が10μｍ以下である請求項１に記載の組成物。
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