JP6515876B2 - 付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物及び粘着テープ - Google Patents
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Description
一方、シリコーンゴム用シリコーン粘着剤として、付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物を用いたものでは、種々の金属やテープ基材に安定した粘着力を与えるものの、シリコーンゴムへの粘着力が低く、また経時で粘着力が低下し、長期使用に耐えるものが得られていなかった。
〔1〕
(A)下記(A1)成分、又は(A1)成分及び(A2)成分からなり、(A1)/(A2)の質量比が100/0〜20/80の範囲にあるジオルガノポリシロキサン:20〜80質量部、
(A1)1分子中に2個以上のアルケニル基を有し、アルケニル基含有量が0.0005mol/100g以上で0.15mol/100g未満である直鎖状ジオルガノポリシロキサン
(A2)末端にSiOH基を有し、アルケニル基を有さない直鎖状ジオルガノポリシロキサン
(B)R1 3SiO0.5単位(R1は独立に炭素原子数1〜10の1価炭化水素基である。)と、SiO2単位と、ケイ素原子に結合した水酸基を有するシロキサン単位及び/又はケイ素原子に結合した炭素原子数1〜6のアルコキシ基を有するシロキサン単位とを含有し、R1 3SiO0.5単位/SiO2単位のモル比が0.5〜1.5であるオルガノポリシロキサン:80〜20質量部(但し、(A)成分と(B)成分の合計は100質量部である)、
(C)SiH基を1分子中に3個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A1)成分中のアルケニル基に対する(C)成分中のSiH基のモル比が50〜2,000となる量、
(E)白金族金属系触媒:(A)成分及び(B)成分の合計に対して質量基準で白金族金属分として1〜5,000ppm
を含有する付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物。
〔2〕
(C)成分が、下記式(1)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンである〔1〕に記載の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物。
〔3〕
(C)成分の配合量が、(A1)成分中のアルケニル基に対する(C)成分中のSiH基のモル比で80〜1,500となる量である〔1〕又は〔2〕に記載の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物。
〔4〕
(A)及び(B)成分として、(A)及び(B)成分の縮合反応生成物を使用する〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物。
〔5〕
縮合反応生成物中のSiOH基量が0.02〜4.1質量%である〔4〕に記載の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物。
〔6〕
さらに、(D)成分として、付加反応制御剤を(A)成分及び(B)成分の合計100質量部に対して0.05〜8質量部含む〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物。
〔7〕
さらに、(F)成分として、1分子中に少なくとも1個のアルケニル基を有し、アルケニル基含有量が0.15〜2.5mol/100gである化合物:(A1)成分及び(F)成分中のアルケニル基の合計に対する(C)成分中のSiH基のモル比が1.1以上となる量を含む〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物。
〔8〕
基材と、該基材の少なくとも片面に積層された〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の組成物の硬化物からなる硬化物層とを有する粘着テープ。
(A)成分は、(A1)1分子中に2個以上のアルケニル基を有し、アルケニル基含有量が0.0005mol/100g以上で0.15mol/100g未満である直鎖状ジオルガノポリシロキサン、又は上記(A1)成分及び(A2)末端にSiOH基を有し、かつ、アルケニル基を有さない直鎖状ジオルガノポリシロキサンからなり、(A1)/(A2)の質量比が100/0〜20/80の範囲にあるジオルガノポリシロキサンである。(A1)/(A2)の質量比は、好ましくは100/0〜30/70、さらに好ましくは100/0〜40/60である。(A1)成分が少なすぎると得られるシリコーン粘着剤組成物の硬化物中の架橋密度が低くなり、保持力が低くなる場合がある。なお、(A2)成分を配合する場合、(A1)/(A2)の質量比は90/10〜20/80の範囲にあることが好ましい。
なお、本明細書において、粘度は25℃でBM型回転粘度計を用いて測定した値である(以下、同じ)。
gは100≦g≦20,000、好ましくは150≦g≦15,000の整数である。
(B)成分は、R1 3SiO0.5単位(R1は独立に炭素原子数1〜10の1価炭化水素基である。)と、SiO2単位と、ケイ素原子に結合した水酸基を有するシロキサン単位及び/又はケイ素原子に結合した炭素原子数1〜6のアルコキシ基を有するシロキサン単位とを含有し、R1 3SiO0.5単位/SiO2単位のモル比が0.5〜1.5、好ましくは0.6〜1.3であるオルガノポリシロキサンである。該モル比が0.5未満では、得られるシリコーン粘着剤層の粘着力やタックが低下する。該モル比が1.5を超えると、得られるシリコーン粘着剤層の粘着力や保持力が低下する。
また、炭素原子数1〜6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が例示できる。
なお、シラノール基含有単位とは、R1 2(OH)SiO0.5単位、R1(OH)2SiO0.5単位、R1(OH)SiO単位、(OH)SiO1.5単位等が例示できる。また、アルコキシ基含有単位とは、R1 2(OR’)SiO0.5単位、R1(OR’)2SiO0.5単位、R1(OR’)SiO単位、(OR’)SiO1.5単位(OR’は独立に炭素原子数1〜6のアルコキシ基であり、上記で例示したものが挙げられる。)等が例示できる。
(A)及び(B)成分の配合比は、質量比で(A)/(B)=20/80〜80/20であり、25/75〜70/30であることが好ましく、30/70〜60/40であることがより好ましい。該配合比が20/80より低いと、得られるシリコーン粘着剤層の粘着力や保持力が低下する。一方、該配合比が80/20を超えると、得られるシリコーン粘着剤層の粘着力が低下する。
この場合、縮合反応生成物中のSiOH基(シラノール基)量が0.02〜4.1質量%、特に0.05〜3.5質量%となるように反応させることが好ましい。
(C)成分は、SiH基を1分子中に3個以上、好ましくは5〜1,000個、より好ましくは8〜500個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。該オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、直鎖状、分岐状又は環状であってよい。このオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、25℃における粘度が1〜5,000mPa・sであることが好ましく、さらに好ましくは2〜3,000mPa・sである。
aは0又は1、bは1以上の整数、好ましくは5〜1,000の整数であり、cは0以上の整数、好ましくは0〜800の整数であり、2a+b≧3、好ましくは5≦2a+b≦1,000であり、1≦b+c≦1,000、好ましくは5≦b+c≦1,000である。
なお、上記(A1)、(A2)及び(B)成分を予め一緒に縮合反応に供して縮合反応生成物とした場合、このSiOH基量に対するSiH基の総量のモル比(SiH基/SiOH基)は、0.05〜20万、特に0.1〜10万であることが好ましい。
(D)成分は付加反応制御剤であり、加熱硬化の以前、例えば、シリコーン粘着剤組成物の調合時又は該粘着剤組成物の基材への塗工時に、該粘着剤組成物を含む処理液が増粘又はゲル化を起こさないようにするために添加することができる任意成分である。
3−メチル−1−ブチン−3−オール、
3−メチル−1−ペンチン−3−オール、
3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、
1−エチニルシクロヘキサノール、
3−メチル−3−トリメチルシロキシ−1−ブチン、
3−メチル−3−トリメチルシロキシ−1−ペンチン、
3,5−ジメチル−3−トリメチルシロキシ−1−ヘキシン、
1−エチニル−1−トリメチルシロキシシクロヘキサン、
ビス(2,2−ジメチル−3−ブチノキシ)ジメチルシラン、
1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサン、
1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ジビニルジシロキサン
などが挙げられる。なお、(D)成分は1種単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
(E)成分は白金族金属系触媒であり、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール溶液、塩化白金酸とアルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン化合物との反応物、塩化白金酸とビニル基含有シロキサンとの反応物などの白金系触媒が挙げられ、さらに、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウムなどの金属を含有する触媒も挙げられる。本発明においては、これらの中でも白金系触媒が好ましい。なお、(E)成分は1種単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
本発明のシリコーン粘着剤組成物には、さらに下記(F)成分を配合することができる。(F)成分は、1分子中に少なくとも1個のアルケニル基を有し、100g中のアルケニル基含有量が0.15〜2.5モルの化合物である。
なお、(F)成分を配合する場合は、(A)成分及び(B)成分の合計100質量部に対して0.01〜40質量部、特に0.05〜30質量部配合することが好ましい。該配合量が40質量部を超えると、得られるシリコーン粘着剤層の粘着力や保持力が低下する場合がある。該配合量が0.01質量部未満では、(F)成分の求める効果が得られない場合がある。
本発明のシリコーン粘着剤組成物には、上記各成分以外に任意成分を添加することができる。例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリジメチルジフェニルシロキサンなどの非反応性のオルガノポリシロキサン;フェノール系、キノン系、アミン系、リン系、ホスファイト系、イオウ系、チオエーテル系などの酸化防止剤;トリアゾール系、ベンゾフェノン系などの光安定剤;リン酸エステル系、ハロゲン系、リン系、アンチモン系などの難燃剤;カチオン活性剤、アニオン活性剤、非イオン系活性剤などの帯電防止剤;塗工時に粘度を下げるための溶剤として、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、イソパラフィン等の脂肪族炭化水素系溶剤、工業用ガソリン、石油ベンジン、ソルベントナフサ等の炭化水素系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、アセトニルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル等のエステル系溶剤、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン等のエーテル系溶剤、2−メトキシエチルアセタート、2−エトキシエチルアセタート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、2−ブトキシエチルアセタート等のエステルとエーテル部分を有する溶剤、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、トリス(トリメチルシロキシ)メチルシラン、テトラキス(トリメチルシロキシ)シラン等のシロキサン系溶剤、又はこれらの混合溶剤;染料;顔料などが使用できる。これらは1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
本発明の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物は、上記した各成分を混合、溶解することにより調製できる。調製方法は、(A)〜(D)成分、及び必要により(F)成分及び任意成分を予め均一に混合した後、(E)成分を使用直前に添加する方法がポットライフの面で望ましい。
上記のように製造された本発明の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物を種々の基材に塗工し、所定の条件にて硬化させることによりシリコーン粘着剤層を得ることができる。本発明の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物は、例えば、基材と、該基材の少なくとも片面に積層された該組成物の硬化物からなる硬化物層とを有する粘着テープとして好適に用いることができる。
よって、本発明の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物は、シリコーン材料の粘着・接着用、特にシリコーンゴムの粘着・接着用に好適に用いることができる。
(A1)成分として、(A1−1)30質量%の濃度となるようにトルエンで溶解したときの粘度が40,000mPa・sであり、分子鎖両末端がビニル基で封鎖され、0.001mol/100gのビニル基量を有する下記式
で示されるジメチルポリシロキサン(ケイ素原子結合水酸基(SiOH基)量0.007質量%)(35.0部)、(B)成分として、(B−1)Me3SiO0.5単位、SiO2単位及びケイ素原子に結合した水酸基を有するシロキサン単位からなるポリシロキサン(Me3SiO0.5単位/SiO2単位(モル比)=0.80、ケイ素原子結合水酸基含有量1.2質量%、重量平均分子量4,000)の60質量%トルエン溶液(108.3部)、トルエン(23.2部)、及びアンモニア水(0.5部)からなる溶液を室温(25℃、以下同じ)で12時間撹拌した。次いで還流させながら約110〜125℃で6時間加熱し、アンモニアと水を留去した。得られた反応生成物(固形分のSiOH基量0.70質量%)を放冷したのち、これに(D)エチニルシクロヘキサノール(0.2部)を添加し、固形分が約60質量%となるようにトルエンを加えて混合し、シリコーン粘着剤ベース組成物Aを合成した。
(A1)成分として、(A1−2)30質量%の濃度となるようにトルエンで溶解したときの粘度が22,000mPa・sであり、分子鎖両末端がビニル基で封鎖され、0.001mol/100gのビニル基量を有する下記式
で示されるジメチルポリシロキサン(SiOH基量0.007質量%)(25.0部)、(A2)成分として、(A2−1)30質量%の濃度となるようにトルエンで溶解したときの粘度が22,000mPa・sであり、分子鎖両末端がOH基で封鎖された、アルケニル基を有しない下記式
で示されるジメチルポリシロキサン(SiOH基量0.02質量%)(25.0部)、(B)成分として、(B−2)Me3SiO0.5単位、SiO2単位及びケイ素原子に結合した水酸基を有するシロキサン単位からなるポリシロキサン(Me3SiO0.5単位/SiO2単位(モル比)=0.68、ケイ素原子結合水酸基含有量1.5質量%、重量平均分子量3,000)の60質量%トルエン溶液(83.3部)、トルエン(33.2部)、及びアンモニア水(0.5部)からなる溶液を室温で12時間撹拌した。次いで還流させながら約110〜125℃で6時間加熱し、アンモニアと水を留去した。こうして縮合反応を進めた。得られた反応生成物(固形分のSiOH基量0.55質量%)を放冷したのち、これに(D)エチニルシクロヘキサノール(0.2部)を添加し、固形分が約60質量%となるようにトルエンを添加して混合し、シリコーン粘着剤ベース組成物Bを合成した。
白金触媒CAT−PL−50T(信越化学工業社製)
下記平均組成式で表されるボロシロキサン
(Me2SiO)0.8(i−C4H9SiO1.5)0.1(BO1.5)0.1
金属化合物
Ti(acac)4(チタニウムアセチルアセトナート)
Me1SiO1.5単位(T単位)及びMe2SiO1単位(D単位)からなるオルガノポリシロキサン(Me1SiO1.5単位/Me2SiO1単位(モル比)=88/12、重量平均分子量500,000)
上記に示すシリコーン粘着剤ベース組成物A又はシリコーン粘着剤ベース組成物B、(C)成分、(F)成分及び追加成分を、表1〜3の配合量に従いフラスコに取り、トルエン83.4部で希釈し、撹拌して溶解した。得られた溶液に、(E)成分を0.8部添加し、撹拌混合することでシリコーン粘着剤組成物を調製した。このシリコーン粘着剤組成物について、後述の方法で硬化物を作製し、シリコーンゴム粘着力、経時粘着力、保持力、貼り合わせ後の外観を下記の測定法に従って測定した。結果を表1〜3に示す。
シリコーン粘着剤組成物のトルエン40質量%溶液を、厚み25μm、幅25mmのポリイミドフィルムに硬化後の厚みが30μmとなるようにアプリケータを用いて塗工した後、130℃、1分の条件で加熱し硬化させ、粘着テープを作製した。この粘着テープを、厚さ2mmのシリコーンゴムシート〔信越化学工業社製、KE951U(商品名)を硬化させたもの〕に貼りつけ、重さ2kgのゴム層で被覆されたローラーを1往復させることにより圧着した。室温で約20時間放置した後、25℃において、粘着テープの一端を剥離し、それを引張試験機を用いて300mm/分の引張り速度で180゜の角度で該シリコーンゴムシートから引き剥がすのに要する力(N/25mm)を測定した。
上記粘着力評価と同様の方法で粘着テープを作製し、シリコーンゴムシートに圧着した。室温で7日間放置した後、25℃において、粘着テープの一端を剥離し、それを引張試験機を用いて300mm/分の引張り速度で180゜の角度で該シリコーンゴムシートから引き剥がすのに要する力(N/25mm)を測定した。
上記粘着力における場合と同様の方法で粘着テープを作製した。この粘着テープをステンレス板の下端に粘着面積が25mm×25mmとなるように貼りつけ、該粘着テープの下端に重さ1kgの荷重をかけ、200℃で1時間、垂直に放置した後のずれ距離(mm)を顕微鏡で拡大して読み取り、測定した。
上記粘着力における場合と同様の方法で粘着テープを作製し、ステンレス板に圧着した。室温で約20時間放置した後、目視で、粘着テープと被着体間に気泡が見られるかどうか観察し、以下の基準で評価した。
◎:気泡がみられない
○:気泡が僅かにみられる
△:気泡がみられる
×:気泡が多くみられる
Claims (8)
- (A)下記(A1)成分、又は(A1)成分及び(A2)成分からなり、(A1)/(A2)の質量比が100/0〜20/80の範囲にあるジオルガノポリシロキサン:20〜80質量部、
(A1)1分子中に2個以上のアルケニル基を有し、アルケニル基含有量が0.0005mol/100g以上で0.15mol/100g未満である直鎖状ジオルガノポリシロキサン
(A2)末端にSiOH基を有し、アルケニル基を有さない直鎖状ジオルガノポリシロキサン
(B)R1 3SiO0.5単位(R1は独立に炭素原子数1〜10の1価炭化水素基である。)と、SiO2単位と、ケイ素原子に結合した水酸基を有するシロキサン単位及び/又はケイ素原子に結合した炭素原子数1〜6のアルコキシ基を有するシロキサン単位とを含有し、R1 3SiO0.5単位/SiO2単位のモル比が0.5〜1.5であるオルガノポリシロキサン:80〜20質量部(但し、(A)成分と(B)成分の合計は100質量部である)、
(C)SiH基を1分子中に3個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A1)成分中のアルケニル基に対する(C)成分中のSiH基のモル比が50〜2,000となる量、
(E)白金族金属系触媒:(A)成分及び(B)成分の合計に対して質量基準で白金族金属分として1〜5,000ppm
を含有する付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物。 - (C)成分の配合量が、(A1)成分中のアルケニル基に対する(C)成分中のSiH基のモル比で80〜1,500となる量である請求項1又は2に記載の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物。
- (A)及び(B)成分として、(A)及び(B)成分の縮合反応生成物を使用する請求項1〜3のいずれか1項に記載の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物。
- 縮合反応生成物中のSiOH基量が0.02〜4.1質量%である請求項4に記載の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物。
- さらに、(D)成分として、付加反応制御剤を(A)成分及び(B)成分の合計100質量部に対して0.05〜8質量部含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物。
- さらに、(F)成分として、1分子中に少なくとも1個のアルケニル基を有し、アルケニル基含有量が0.15〜2.5mol/100gである化合物:(A1)成分及び(F)成分中のアルケニル基の合計に対する(C)成分中のSiH基のモル比が1.1以上となる量を含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の付加反応硬化型シリコーン粘着剤組成物。
- 基材と、該基材の少なくとも片面に積層された請求項1〜7のいずれか1項に記載の組成物の硬化物からなる硬化物層とを有する粘着テープ。
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