[용어의 정의]
실록산 화합물의 구조 단위를, 이하와 같은 약호에 의해 기재하는 경우가 있다(이하, 이들 구조 단위를 각각 'M 단위' ,'D 단위' 등으로 말하는 경우가 있다).
M:-Si(CH3)3O1/2
MH:-SiH(CH3)2O1/2
MVi:-Si(CH=CH2)(CH3)2O1/2
D:Si(CH3)2O2/2
DH:SiH(CH3)O2/2
T:Si(CH3)O3/2
Q:SiO4/2(4관능성)
본 명세서에 있어서, 기의 구체적인 예는 이하와 같다.
1가의 탄화수소기로는, 알킬기, 시클로알킬기, 아릴기 및 알케닐기를 들 수 있다. 지방족 불포화 결합을 가지지 않는 1가의 탄화수소기로는, 알케닐기 이외의 상기 1가의 탄화수소기를 들 수 있다.
알케닐기로는, 비닐기, 알릴기, 3-부테닐기 및 5-헥세닐기 등을 들 수 있다.
알킬기로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 옥틸기, 데실기, 도데실기, 헥사데실기 및 옥타데실기 등을 들 수 있다.
시클로알킬기로는, 시클로펜틸기 및 시클로헥실기 등을 들 수 있다.
아릴기로는, 페닐기, 나프틸기, 톨릴기 및 크실릴기 등을 들 수 있다.
알케닐기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴기는, 염소, 불소, 브롬 등의 할로겐으로 치환되어 있어도 된다.
본 명세서에 있어서, '(A) 열전도성 충전제'를 '(A)'라고도 한다. '(E) 백금 촉매' 등에 대해서도 동일하다.
[열전도성 폴리실록산 조성물]
열전도성 폴리실록산 조성물(이하, 단순히 「조성물」이라고도 한다. )은, (A) 열전도성 충전제와, (B) 알콕시실릴기 및 직쇄상 실록산 구조를 갖는 실록산 화합물과, (C) 1분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합된 알케닐기를 갖는 폴리오르가노실록산과, (D1) 일반식 (4)로 표시되는 직쇄상 폴리오르가노하이드로젠실록산과, (D2) 일반식 (5)로 표시되는 단위를 1분자 중에 적어도 3개 갖는 폴리오르가노하이드로젠실록산과, (E) 백금 촉매를 포함한다.
조성물의 경화물은 택성이 뛰어나기 때문에, 조성물의 경화물이 기재로부터 벗겨지는 것은 극히 억제됨과 동시에, 리페어 시에 조성물의 경화물의 재부착을 행하는 것이 용이해진다.
[(A) 열전도성 충전제]
(A) 열전도성 충전제로는, 일반적으로 공지의 무기 충전제가 예시되며, 알루미나, 산화마그네슘, 산화아연, 질화붕소, 질화알루미늄, 실리카 분말, 탄화규소, 금속 분체, 다이아몬드, 수산화알루미늄, 카본을 들 수 있다. 특히 바람직한 것은 알루미나, 산화아연, 질화알루미늄 또는 탄화규소이다. 이들 무기 충전제로는, 열전도성 충전제로서 이용 가능한 등급의 것이면 특별히 제한되지 않고, 시판의 것을 이용할 수 있다. 또, 무기 충전제로는, 상이한 화학종인 복수 종류의 것을 조합하여 사용할 수도 있다.
열전도성 충전제는, 이용 가능한 등급의 것이면 평균 입자경의 크기에 특별히 제한은 없으나, 평균 입자경이 300μm 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 평균 입자경이 이 범위에 있는 것 중에서도, 평균 입자경이 큰 것을 배합하면, 충전율을 올릴 수 없고, 한편, 평균 입자경이 작은 것으로는, 점도가 커지는 경향이 있으나, 열전도성 충전제의 평균 입자경을 적절히 선택하여, 배합함으로써, 목적에 맞는 점도의 조성물을 얻을 수 있다.
열전도성 충전제에는, 입자경이 상대적으로 큰 충전제와, 입자경이 상대적으로 작은 충전제를 병용하는 것도 바람직하다. 복수 종류의 입자경을 갖는 충전제를 병용함으로써, 상대적으로 입자경이 큰 충전제의 간극에 상대적으로 입자경이 작은 충전제가 들어가, 보다 고충전이 가능해진다. 복수 종류의 상이한 입경을 갖는 충전제를 사용하는 경우에는, 그들의 배합 비율은 임의로 할 수 있다.
열전도성 충전제에 사용되는 무기 입자의 형상은, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 구형, 둥그스름한 형상, 부정형의 입자를 모두 이용할 수 있으며, 또한 이들 중 적어도 2종류를 병용할 수도 있다. 무기 입자의 형상이 둥그스름한 형상, 부정형인 경우의 평균 입자경은, 당업자에게 공지의 방법에 의해 정의된다. 평균 입자경은, 예를 들면 레이저광 회절법 등에 의한 입도 분포 측정 장치를 사용해, 중량 평균값(또는 메디안 지름) 등으로서 구할 수 있다.
[(B) 알콕시실릴기 및 직쇄상 실록산 구조를 갖는 실록산 화합물]
조성물은, (A)의 표면 처리제로서, 알콕시실릴기 및 직쇄상 실록산 구조를 갖는 실록산 화합물을 포함한다. (B)의 분자 구조에 특별히 제한되지 않고, 직쇄상, 분기상 또는 환상인데, 환상이 바람직하다. 이러한 바람직한 (B)로는, 일반식 (1):
[화학식 5]
(식 중, R1, R2, R3, X, a, b, c는, 앞에서 정의한 바와 같다. )로 표시되는, 실록산 화합물을 들 수 있다. 일반식 (1)로 표시되는 실록산 화합물에 있어서, R1을 포함하는 단위, R2를 포함하는 단위, SiR3 2O로 표시되는 단위가 상기 일반식 (1)로 표시되는 대로 배열되어 있을 필요는 없고, 예를 들면 R1을 포함하는 단위와 R2를 포함하는 단위의 사이에 SiR3 2O로 표시되는 단위가 존재하고 있어도 된다.
일반식 (1)로 표시되는 실록산 화합물은, 가수분해성기를 환상 구조 중에 많이 도입할 수 있으며, 또한 그것이 위치적으로 집중되어 있기 때문에, 열전도성 충전제의 처리 효율이 높아져, 보다 고충전화를 가능하게 한다고 생각된다. 게다가, 일반식 (1)로 표시되는 실록산 화합물 자체의 내열성이 높기 때문에, 조성물에 높은 내열성을 부여할 수 있다.
일반식 (1)에 있어서, R1은, 탄소수 1~4의 알콕시실릴기를 함유하는 가수분해성의 관능기이며, 보다 구체적으로는 이하의 구조를 갖는 기가 예시된다. R1은, 규소로 직접 X와 결합되어 있어도 되나, 에스테르 결합 등의 연결기에 의해 결합되어 있어도 된다. R1로서 보다 구체적으로는 이하의 구조를 갖는 기가 예시된다.
[화학식 6]
그 중에서도, R1은, 열전도성 충전제의 처리 효율이 보다 향상되는 경향이 있다는 점에서, 알콕시실릴기를 2개 이상, 특히 3개 갖는 구조의 기인 것이 바람직하다. 또, 원료를 얻는 것이 용이하다는 점에서, R1은 메톡시실릴기를 함유하는 것이 바람직하다.
R2는, 탄소수 6~18의 1가의 탄화수소기 또는 일반식 (2):
[화학식 7]
(식 중, R4, Y 및 d는, 앞에서 정의한 바와 같다)로 표시되는 직쇄상 오르가노실록시기이다.
R2가 탄소수 6~18의 1가의 탄화수소기인 경우, 탄소수 6~18의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 6~14의 알킬기가 특히 바람직하다. R2는, 알킬기 중의 가장 긴 탄소쇄 부분의 탄소수가 6 이상인 것이 바람직하고, 이 경우, 합계 탄소수가 상기 범위 내이면, 분기 구조를 갖고 있어도 된다. 탄소수를 이 범위로 함으로써, 유동성에 대한 효과를 높여 고배합을 가능하게 한다. 또, 취급성이 뛰어나, 균일하게 분산시키는 것이 용이해진다.
R2가 일반식 (2)로 표시되는 직쇄상 오르가노실록시기인 경우, d는 2~500의 정수, 바람직하게는 4~400의 정수, 보다 바람직하게는 10~200의 정수, 더욱 바람직하게는 10~100의 정수이며, 특히 바람직하게는 10~50의 정수이다. 이 범위로 함으로써, 유동성에 대한 효과를 높여 고배합을 가능하게 하고, 일반식 (1)로 표시되는 실록산 화합물의 점도를 억제할 수 있다. R4는 독립적으로, 탄소수 1~12의 1가의 탄화수소기이고, 탄소수 1~12의 알킬기 및 탄소수 6~12의 아릴기가 바람직하다. 합성이 용이하다는 점에서, R4는 메틸기인 것이 특히 바람직하다. Y는, 메틸기, 비닐기 및 R1로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다. 합성이 용이하다는 점에서, Y는 메틸기 또는 비닐기인 것이 바람직하다. 열전도성 충전제와 베이스 폴리머를 중개하여 친화성을 높이고, 조성물의 점도를 내리는 등 취급성이 뛰어난 것이 얻어지는 경향이 있기 때문에, R2는 일반식 (2)로 표시되는 직쇄상 오르가노실록시기인 것이 바람직하다.
X는, 일반식 (1)로 표시되는 실록산의 환상 실록산 부분과, R1 및 R2를 결합하는 연결기이다. X는, 탄소수 2~10의 2가의 탄화수소기이고, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2CH2CH2-, -CH2CH(CH3)-, -CH2CH(CH3)CH2- 등의 탄소수 2~10의 알킬렌기가 바람직하다. 합성이 용이해진다는 점에서, X는 -CH2CH2- 또는 -CH2CH(CH3)-인 것이 특히 바람직하다.
R3은, 독립적으로 탄소수 1~6의 1가의 탄화수소기 또는 수소 원자이다. 탄소수 1~6의 1가의 탄화수소기로는, 탄소수 1~6의 알킬기가 바람직하다. 합성이 용이하다는 점에서, R3는 메틸기 또는 수소 원자인 것이 특히 바람직하다.
a는 1 이상의 정수이며, 바람직하게는 1이다. b는 1 이상의 정수이며, 1 또는 2인 것이 바람직하다. c는 0 이상의 정수, 바람직하게는 0~2이다. 또, a+b+c의 합은 4 이상의 정수인데, 합성이 용이하다는 점에서 4인 것이 바람직하다.
따라서, 일반식 (1)로 표시되는 실록산 화합물로는, 하기의 구조식으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[(C) 1분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합된 알케닐기를 갖는 폴리오르가노실록산]
(C) 1분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합된 알케닐기를 갖는 폴리오르가노실록산은, 베이스 폴리머이다. 규소 원자에 결합된 알케닐기가 2개 미만이면, 얻어진 조성물이 충분히 경화되기 어려워진다. 또한 (C)는, 규소 원자에 결합된 수소 원자, 및 알콕시실릴기를 가지지 않는 것으로 한다. 즉, (C)는, (B) 및 (D2)는 아닌 것으로 한다.
알케닐기로는, 탄소수 2~6의 알케닐기를 들 수 있고, 조제가 용이하다는 점에서, 비닐기가 바람직하다. 알케닐기는, 분자쇄의 말단, 도중 중 어디에 결합되어 있어도 되나, 유연성이 보다 뛰어난 경화물이 얻어진다는 관점에서, 분자쇄의 양 말단에 결합되어 있는 것이 바람직하다. 알케닐기 이외의 규소 원자에 결합된 기로는, 지방족 불포화 결합을 가지지 않는 탄소수 1~12의 1가의 탄화수소기를 들 수 있다. 지방족 불포화 결합을 가지지 않는 탄소수 1~12의 탄화수소기로는, 탄소수 1~12의 알킬기, 탄소수 6~12의 아릴기, 탄소수 3~12의 시클로알킬기가 바람직하고, 메틸기 또는 페닐기가 특히 바람직하다. (C)는, 직쇄상 또는 분기상이며, 직쇄상이 바람직하다.
따라서, (C)로는, 일반식 (3):
[화학식 11]
(식 중, R5, R6 및 e는, 앞에서 정의한 바와 같다)으로 표시되는 직쇄상 폴리오르가노실록산이 보다 바람직하다.
일반식 (3)에 있어서, R6은 R4와 동의이다. 입수 또는 조제가 용이하다는 점에서, R5가 비닐기이고, R6이 메틸기인 것이 바람직하다. 따라서, (C)로는, 양 말단이 디메틸비닐실록산 단위로 폐색되고, 중간 단위가 디메틸실록산 단위로 이루어지는 폴리메틸비닐실록산이 특히 바람직하다.
(C)의 점도는, 조성물로서의 작업성(점도 및 밀어냄성)이 뛰어나고, 유연성이 보다 뛰어난 경화물이 얻어진다는 관점에서, 23℃에 있어서 0.01~50Pa·s이고, 0.02~20Pa·s인 것이 바람직하고, 0.05~10Pa·s인 것이 특히 바람직하다. 이들 점도 범위가 되도록, (C)의 중량 평균 분자량을 조정하는 것이 바람직하다. 점도는, B형 회전 점도계를 사용해, 23℃의 조건에서 측정한 값이다. 로터 No는, No.1~No.4를 들 수 있고, 회전수는 12, 30 및 60rpm을 들 수 있다. 로터의 종류 및 회전수는, 측정 대상의 점도에 따라 적절히 선택할 수 있다.
[(D1) 직쇄상 폴리오르가노하이드로젠실록산]
(D1) 직쇄상 폴리오르가노하이드로젠실록산은, 일반식 (4):
[화학식 12]
(식 중, R7, R8 및 f는, 앞에서 정의한 바와 같다)로 표시된다. (D1) 및 (D2)가 갖는 규소 원자에 결합된 수소 원자가, (C) 중의 알케닐기와의 하이드로실릴 반응을 행하는 가교제로서 기여한다.
일반식 (4)에 있어서, f의 수는 1~200의 범위, 바람직하게는 5~100의 범위, 보다 바람직하게는 10~50의 범위이다. 이 범위로 함으로써, 유동성에 대한 효과를 높여 고배합을 가능하게 하고, 실록산 화합물 자체의 점도를 억제할 수 있어, 더욱 형상 안정성이 향상되고, 유연성이 보다 뛰어난 경화물을 제공한다. R8은, 지방족 불포화 결합을 가지지 않는 탄소수 1~12의 1가의 탄화수소기이고, 탄소수 1~12의 알킬기 및 탄소수 6~12의 아릴기가 바람직하다. 합성이 용이하다는 점에서, R8은 메틸기인 것이 특히 바람직하다.
[(D2) 일반식 (5)로 표시되는 단위를 1분자 중에 적어도 3개 갖는 폴리오르가노하이드로젠실록산]
(D2)는, 일반식 (5):
R9 gR10 hSiO({4-(g+h)}/2) (5)
(식 중, R9, R10, g 및 h는, 앞에서 정의한 바와 같다)로 표시되는 단위를 1분자 중에 적어도 3개 갖는다. 또한, (D2)는, 알콕시실릴기, 및 규소 원자에 결합된 알케닐기를 가지지 않는 것으로 한다. 즉, (D2)는, (B) 및 (C)는 아닌 것으로 한다.
(D2)의 분자 구조에 특별히 제한은 없고, 직쇄상, 환상 또는 분기상이다. 일반식 (5)에 있어서, g는 0~2의 정수이며, 바람직하게는 1 또는 2이다. h는 1 또는 2의 정수이며, 바람직하게는 1이다. 또, g+h의 합은 1~3의 정수인데, 합성이 용이하다는 점에서 3인 것이 바람직하다. R9는 R8과 동의이다. 입수 또는 조제가 용이하다는 점에서, R9는 메틸인 것이 바람직하다. (D2) 중의 일반식 (5)로 표시되는 단위 이외의 실록산 단위에 있어서, 규소 원자에 결합된 유기기는, 독립적으로, R9와 같고, 합성이 용이해진다는 점에서, 메틸기인 것이 바람직하다. 입수 또는 합성이 용이하다는 점에서, (D2)는, R11 2HSiO1/2 단위(식 중, R11은, 앞에서 정의한 바와 같다) 및 SiO4/2 단위로 이루어지고, 1분자 중에, 규소 원자에 결합된 수소 원자를 3개 이상 갖는, 폴리오르가노하이드로젠실록산이 바람직하다. (D2)의 규소에 결합된 수소 원자의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 0.1~1.2중량%인 것이 바람직하고, 0.5~1.1중량%인 것이 특히 바람직하다. (D2)의 규소에 결합된 수소 원자의 함유량이, 0.1중량% 이상이면, (D2)의 함유량이 보다 적은 경우에도, 열전도성을 보다 높일 수 있고, 1.2중량% 이하인 경우, 가교 밀도가 너무 높아지지 않고, 이에 의해 유연성이 보다 뛰어난 경화물이 얻어진다. (D2)의 분자량은, 특별히 한정되지 않으나, 330~50,000이 바람직하고, 500~10,000이 특히 바람직하다. (D2)의 분자량이 330 이상이면, 가교 밀도가 너무 높아지지 않고, 이에 의해 유연성이 보다 뛰어난 경화물이 얻어지고, 50,000 이하이면, 조성물의 작업성이 뛰어나다. 본 명세서에 있어서, 분자량은, 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 수평균 분자량이다. 바람직한 (D2)에 있어서, 상기한 규소에 결합된 수소 원자의 함유량 및 분자량이 되도록, R11 2HSiO1/2 단위 및 SiO4/2 단위의 비율을 적절히 조정할 수 있다.
[(E) 백금 촉매]
(E) 백금 촉매는, (C)의 불포화기와 (D)의 규소에 결합된 수소 원자를 반응시켜, 경화물을 얻기 위한 경화용 촉매이다. 이 백금 촉매로는, 염화백금산, 백금 올레핀 착체, 백금 비닐실록산 착체, 백금 인 착체, 백금 알코올 착체, 백금흑 등이 예시된다. 또, 보다 긴 포트 라이프를 얻기 위해서, (F) 반응 억제제의 첨가에 의해, 촉매의 활성을 억제할 수 있다. 공지의 백금 촉매용의 반응 억제제로서, 2-메틸-3-부틴-2-올, 1-에티닐-2-시클로헥산올 등의 아세틸렌알코올, 말레산디알릴을 들 수 있다.
[조성]
조성물 중의 각 성분의 함유량은 이하와 같다.
(A)의 함유량은, (B), (C), (D1) 및 (D2)의 합계 100질량부에 대해, 10~5,000질량부인 것이 바람직하고, 50~4,000질량부인 것이 보다 바람직하고, 100~3,000질량부인 것이 특히 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 열전도성이 보다 높아진다.
(B)의 함유량은, (A) 100질량부에 대해서 0.01~20질량부인 것이 바람직하고, 0.1~15질량부인 것이 특히 바람직하다. (B)의 양을 이 범위로 함으로써, 열전도성 충전제의 충전성을 높이면서, 열전도성을 보다 높게 할 수 있다.
또, (B)의 함유량은, (C), (D1) 및 (D2) 100질량부에 대해서, 0.01질량부 이상인 것이 바람직하고, 0.1~500질량부인 것이 특히 바람직하다. (B)의 양이, (C), (D1) 및 (D2) 100질량부에 대해서 0.01질량부 이상이면, 열전도성 충전제의 표면 처리 효과가 충분히 발휘되어, (A)를 보다 고배합할 수 있다. (B)의 양이, (C), (D1) 및 (D2) 100질량부에 대해서 500 질량부 이하이면, 경화 후의 기계적 물성 및/또는 내열성이 양호해진다.
(C)의 함유량은, 조성물에 요구되는 열전도율에 따라 적절히 설정할 수 있으나, (A) 100질량부에 대해서 1~30질량부인 것이 바람직하고, 3~20질량부인 것이 보다 바람직하다.
(E)의 함유량은, (C)의 알케닐기함유 폴리오르가노실록산에 대해, 백금 원소로서 0.1~1,000ppm이 되는 양이 바람직하다. 이러한 범위이면, 경화성 및 경화 속도가 충분하다.
(C), (D1) 및 (D2)의 함유량은, 조성물에 요구되는 열전도율에 따라 적절히 설정할 수 있으나, (C)의 알케닐기의 개수 ViC에 대한, (D1)의 규소 원자에 결합된 수소 원자의 개수 HD1과 (D2)의 규소 원자에 결합된 수소 원자의 개수 HD2의 합인 개수(HD1+HD2)의 비((HD1+HD2)/ViC)가 1.50 미만인 양이 바람직하다. (HD1+HD2)/ViC가 1.50 미만이면, 경화물의 신장률이 보다 높아지고, 또 택성이 보다 뛰어나다. (HD1+HD2)/ViC는 1.20 이하인 것이 바람직하고, 1.10 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.90 이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.80 이하인 것이 특히 바람직하다. (HD1+HD2)/ViC는 특별히 한정되지 않으나, 0.60 이상인 것이 바람직하고, 0.70 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.80 이상인 것이 특히 바람직하다.
(D1)의 규소 원자에 결합되는 수소 원자의 개수 HD1과 (D2)의 규소 원자에 결합되는 수소 원자의 개수 HD2의 비(HD1:HD2)는, 특별히 한정되지 않으나, 9.9:0.1~1:9인 것이 바람직하고, 9:1~5:5인 것이 보다 바람직하다. 이러한 범위이면, 조성물의 경화물의 신장률이 보다 높아지고, 택성이 보다 뛰어나다.
(HD1+HD2)/ViC가 0.85 이하이고, HD1:HD2가 9:1~8:2인 것이 특히 바람직하다. 이러한 범위이면, 조성물의 경화물의 신장률이 특히 높아지고, 택성이 특히 뛰어나다.
조성물을 조제하는 방법으로는, (B)와, (C), (D1) 및 (D2)와, (A)를, 혼련기기를 사용해 그대로 조제해도 되고, 혹은 (B)와 (A)를 먼저 혼합하여 표면 처리를 실시한 후, (C), (D1) 및 (D2)에 분산하여 조제해도 된다. 또, 필요에 따라 가열, 감압 또는 그 밖의 공지의 방법에 의한 처리를 실시해도 된다. 또, (C)를 먼저 배합한 혼합물을 조제해 두고, 경화시키기 직전에 (D1), (D2) 및 (E)의 혼합물을 첨가할 수도 있다. (F)는, (E)와 같은 단계에서 첨가하는 것이 바람직하다.
조성물에는, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서, 필요에 따라, 당업자에게 공지의 안료, 난연제, 접착 부여제, 내열 부여제, 희석제, 유기 용제 등을 적절히 배합할 수 있다. 조성물의 경화물은 높은 신장률을 갖기 때문에, 접착 부여제를 임의 성분으로서 첨가했을 경우에, 기재의 변형(예를 들면, 휨)에 대해서 뛰어난 추종성을 갖는다.
조성물은, 실온 또는 열을 가함으로써 경화할 수 있다. 열경화의 조건은 당업자에게 공지인데, 열에 의한 경화 반응에 사용할 수 있는 기기로는, 예를 들면 항온조 등의 당업자에게 공지의 장치를 들 수 있다. 가열 조건은, 조성물이 적용되는 부재의 내열 온도에 맞춰 적절히 조정할 수 있어, 경화 시간을 결정할 수 있다. 예를 들면, 실온(23℃) 초과 120℃ 이하의 열을, 1분~5시간의 범위에서 가할 수 있다. 가열 온도는, 조작성의 관점에서, 40~120℃인 것이 바람직하고, 50~110℃인 것이 보다 바람직하고, 60~100℃인 것이 특히 바람직하다. 가열 시간은, 경화 공정의 간편함의 관점에서, 5분~72시간인 것이 바람직하고, 5분~3시간인 것이 보다 바람직하고, 10분~2시간인 것이 특히 바람직하다. 또, 실온에서 경화시키는 경우, 경화 시간은 72시간 이하인 것이 바람직하고, 24시간 이하가 특히 바람직하다.
조성물을 경화시킴으로써 얻어지는 실리콘 고무는, 전자 기기, 집적 회로 소자 등의 전자 부품의 방열 부재로서 사용할 수 있다.
[실시예]
이하에 본 발명의 실시예를 나타내는데, 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 이하의 실시예 및 비교예에 있어서, 부는 모두 질량부를 나타낸다.
[실시예 1~15, 비교예 1~3]
실시예 및 비교예에서 사용한 재료는, 이하와 같다.
<(A) 열전도성 충전제>
AS-40:평균 입자경 12μm의 둥그스름한 형상의 알루미나(쇼와덴코 주식회사 제조)
AL43KT:평균 입자경 4.6μm의 다각형상 알루미나(쇼와덴코 주식회사 제조)
AL160SG-4:평균 입자경 0.55μm의 용이소결성 알루미나(쇼와덴코 주식회사 제조)
실라잔 처리 실리카:평균 입경 200μm의 연무질 실리카(AEROSIL 200:일본 아에로질 주식회사 제조)를 헥사메틸디실라잔으로 처리한 실리카
<(B) 알콕시실릴기 및 직쇄상 실록산 구조를 갖는 실록산 화합물>
(B1) 중합도 70의 폴리실록산쇄를 갖는 환상 실록산 화합물(화합물 1):
[화학식 13]
5,000mL 플라스크 내에서, 톨루엔 440g과 Si-H 결합을 3개 갖는 환상 실록산 1,992g의 용액에, 백금 촉매의 존재하에서, 3-(메타크릴로일옥시)프로필트리메톡시실란 1,100g을 첨가했다. 120℃에서 3시간 반응을 행했다. 얻어진 반응액으로부터 용매를 제거하고, 다음에 증류를 행하여, 무색 액체를 얻었다.
얻어진 액체 77g에 직쇄상 비닐폴리실록산(MD70MVi로 표시되는 폴리실록산:모멘티브 제조) 1,650g를 첨가했다. 또한 백금 촉매를 추가해, 120℃에서 5시간 반응을 행하여, 점도 0.20Pa·s 무색 유상물로서 목적으로 하는 실록산을 얻었다.
FT IR 측정에 의해, 2,150cm-1 부근의 Si-H기 유래의 흡수 피크의 소멸과, 2,850cm-1 부근에 메톡시기 유래의 흡수 피크를 확인했다. 1H NMR 측정(500MHz, CDCl3 중)에서는, 3.56ppm에 메톡시기 유래의 시그널이 관측되고, 0.04ppm 부근의 규소에 인접한 메틸기 유래의 시그널과의 적분비로부터, D 단위수가 대략 70인 직쇄상 폴리실록산 구조가 1분자당 2개 도입되어 있는 것을 확인했다. GPC 측정 결과에서는, 단분산의 피크(분산도 1.15)가 확인되고, 측정된 평균 분자량은 구조식과의 좋은 일치를 나타냈다.
(B2) 중합도 30의 폴리실록산쇄를 갖는 환상 실록산 화합물(화합물 2):
[화학식 14]
5,000mL 플라스크 내에서, 톨루엔 440g과 Si-H결합을 2개 갖는 환상 실록산 1,992g의 용액에, 백금 촉매의 존재하에서, 비닐트리메톡시실란 1,100g을 첨가했다. 120℃에서 3시간 반응을 행했다. 얻어진 반응액으로부터 용매를 제거하고, 다음에 증류를 행하여, 무색 액체를 얻었다. 얻어진 액체 77g에 직쇄상 비닐폴리실록산(MD30MVi로 표시되는 폴리실록산:모멘티브 제조) 450g을 첨가했다. 또한 백금 촉매를 추가하고, 120℃에서 5시간 반응을 행하여, 무색 유상물로서 목적으로 하는 실록산을 얻었다.
FT IR 측정에 의해, 2,850cm-1 부근에 메톡시기 유래의 흡수 피크를 확인했다. 1H NMR 측정(500MHz, CDCl3 중)에서는, 3.56ppm에 메톡시기 유래의 시그널이 관측되고, 0.04ppm 부근의 규소에 인접한 메틸기 유래의 시그널과의 적분비로부터, D 단위수가 대략 30인 직쇄상 폴리실록산 구조가 1분자당 1개 도입되어 있는 것을 확인했다. GPC 측정의 결과에서는, 단분산의 피크(분산도 1.15)가 확인되고, 측정된 평균 분자량은 구조식과의 좋은 일치를 나타냈다.
<(C) 1분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합된 알케닐기를 갖는 폴리오르가노실록산>
(C1) MViDnMVi 0.5Pa·s:α,ω-디비닐폴리디메틸실록산;점도 0.5Pa·s
(C2) MViDnMVi 0.1Pa·s:α,ω-디비닐폴리디메틸실록산;점도 0.1Pa·s
(C3) MViDnMVi 1.0Pa·s:α,ω-디비닐폴리디메틸실록산;점도 1.0Pa·s
<(D1) 폴리오르가노하이드로젠실록산>
MHD20MH 0.02Pa·s:점도 0.02Pa·s
<(D2) 폴리오르가노하이드로젠실록산>
MH mQ 0.02Pa·s:평균 조성식 MH mQ로 표시되는 폴리메틸하이드로젠실록산(MH 단위 및 Q 단위로 이루어지고, 1분자 중에, 규소 원자에 결합된 수소 원자를 3개 이상 갖는, 폴리메틸하이드로젠실록산)(규소에 결합된 수소 원자의 함유량 1.0 중량%, 폴리스티렌 환산 수평균 분자량 800):점도 0.02Pa·s
<그 밖의 (D)>
MD20DH 20M
<(E) 백금 촉매>
Pt-MViMVi:백금의 1,2-디비닐테트라메틸디실록산 착체
<(F) 반응 억제제>
서피놀 61(닛신화학공업 주식회사 제조)
[열전도성 폴리실록산 조성물의 조제]
표 1~표 3에 나타내는 배합량(질량부)으로, (A), (B) 및 (C)를 플래너터리 믹서에서 소정의 방법에 의해 혼련하여, 혼합물을 얻었다. 그 후, (D1), (D2), (E) 및 (F)를 추가하고, 플래너터리 믹서에서 소정의 방법에 의해 각각 혼련하여, 조성물을 얻었다. 또한, 비교예 1에서는 (D2)를 추가하지 않고, 비교예 2에서는 (D1)을 추가하지 않고, 비교예 3에서는 (D2) 대신에 그 밖의 (D)를 추가했다.
[특성]
조성물 및 조성물의 경화물에 대해, 이하의 특성을 측정했다.
(1) 점도
조성물의 점도는, JIS K6249에 준거하여, B형 회전 점도계(비스메트론 VDH)(시바우라시스템 주식회사 제조)를 사용하고, No.7 로터를 사용하여, 10rpm, 1분간, 23℃에서의 조건으로 측정했다.
(2) 경도
조성물을 6mm 두께의 금형에 충전하고, 70℃에서 30분간 가열 경화시켰다. 조성물의 경화물의 경도(TypeE 경도)는, JIS K6249에 준거하여 측정했다.
(3) 신장률
조성물을 2mm 두께의 금형에 충전하고, 70℃에서 30분간 가열 경화시켰다. 얻어진 두께 2mm의 열전도성 실리콘 고무 시트를 사용하여, 조성물 B의 경화물의 신장률을 JIS K6249에 준거하여 측정했다.
(4) 열전도율
조성물의 열전도율은, 열전도율계(TPS1500, 교토전자공업 주식회사 제조)를 사용하여, 내경 30mm 깊이 6mm의 테플론(등록상표) 코팅한 알루미늄제 금형의 용기에 조성물을 충전하고, 70℃에서 30분간 가열 경화시켜, 2개 작성한 샘플 사이에 열전도율계의 센서를 끼워, 조성물의 경화물의 열전도율(단위:W/(m·K))을 측정했다.
(5) 프로브 택 시험
60mm×30mm 깊이 6mm의 테플론(등록상표) 코팅한 알루미늄제 금형의 용기에 조성물을 충전하고, 70℃에서 30분 가열 경화시킨, 조성물 B의 경화물의 택성은, JIS Z0237에 준거하여 측정했다.
결과를 표 1~표 3에 나타낸다. 표에 있어서의 백금 촉매의 양은, 백금 원소 환산량이다.
|
실시예 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
(A) |
AS-40 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
AL43KT |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
AL160SG-4 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
실라잔 처리 실리카 |
0.4 |
0.4 |
0.4 |
0.4 |
0.4 |
0.4 |
0.4 |
0.4 |
(B) |
(B1) |
화합물 1 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
(B2) |
화합물 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(C) |
(C1) |
MViDnMVi 0.5Pa·s |
10.6 |
10.6 |
10.6 |
10.6 |
10.6 |
10.6 |
10.6 |
10.6 |
(C2) |
MViDnMVi 0.1Pa·s |
|
|
|
|
|
|
|
|
(C3) |
MViDnMVi 1.0Pa·s |
|
|
|
|
|
|
|
|
(D1) |
MHDnMH 0.02Pa·s |
0.96 |
0.80 |
0.85 |
1.00 |
1.10 |
0.70 |
0.74 |
0.53 |
(D2) |
MH mQ 0.02Pa·s |
0.015 |
0.028 |
0.030 |
0.035 |
0.039 |
0.042 |
0.045 |
0.075 |
그 밖의 (D) |
MD20DH 20M |
|
|
|
|
|
|
|
|
(E) |
Pt-MViMVi |
2ppm |
2ppm |
2ppm |
2ppm |
2ppm |
2ppm |
2ppm |
2ppm |
(F) |
서피놀 61 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
(HD1+HD2)/ViC |
0.85 |
0.80 |
0.85 |
1.00 |
1.10 |
0.80 |
0.85 |
0.85 |
HD1+HD2 |
9:1 |
8:2 |
8:2 |
8:2 |
8:2 |
7:3 |
7:3 |
5:5 |
점도(No.7Х10rpm B형) |
122 |
124 |
120 |
121 |
119 |
129 |
127 |
130 |
경도(70℃ 30분 경화) Type E |
15 |
25 |
45 |
67 |
72 |
51 |
63 |
68 |
신장률(%) |
130 |
120 |
60 |
50 |
40 |
60 |
40 |
40 |
열전도율(W/mK) |
2.40 |
|
2.39 |
|
2.35 |
|
|
2.42 |
프로브 택 시험(N) |
1.4 |
1.3 |
1.6 |
0.7 |
0.7 |
1.0 |
0.8 |
0.9 |
|
실시예 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
(A) |
AS-40 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
AL43KT |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
AL160SG-4 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
실라잔 처리 실리카 |
0.4 |
0.4 |
0.4 |
0.4 |
0.4 |
0.4 |
0.4 |
(B) |
(B1) |
화합물 1 |
|
|
|
|
|
|
|
(B2) |
화합물 2 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
(C) |
(C1) |
MViDnMVi 0.5Pa·s |
10.6 |
|
|
|
|
|
|
(C2) |
MViDnMVi 0.1Pa·s |
|
10.6 |
10.6 |
10.6 |
|
|
|
(C3) |
MViDnMVi 1.0Pa·s |
|
|
|
|
10.6 |
10.6 |
10.6 |
(D1) |
MHDnMH 0.02Pa·s |
0.80 |
1.63 |
1.75 |
1.86 |
0.83 |
0.87 |
0.92 |
(D2) |
MH mQ 0.02Pa·s |
0.028 |
0.46 |
0.49 |
0.52 |
0.024 |
0.025 |
0.026 |
그 밖의 (D) |
MD20DH 20M |
|
|
|
|
|
|
|
(E) |
Pt-MViMVi |
2ppm |
2ppm |
2ppm |
2ppm |
2ppm |
2ppm |
2ppm |
(F) |
서피놀 61 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
(HD1+HD2)/ViC |
0.80 |
0.70 |
0.75 |
0.80 |
0.85 |
0.90 |
0.95 |
HD1+HD2 |
8:2 |
8:2 |
8:2 |
8:2 |
8:2 |
8:2 |
8:2 |
점도(No.7Х10rpm B형) |
75 |
20 |
19 |
18 |
130 |
123 |
115 |
경도(70℃ 30분 경화) Type E |
33 |
24 |
36 |
45 |
27 |
35 |
51 |
신장률(%) |
120 |
130 |
100 |
50 |
200 |
140 |
90 |
열전도율(W/mK) |
2.43 |
2.31 |
2.30 |
2.30 |
2.45 |
2.44 |
2.41 |
프로브 택 시험(N) |
1.5 |
1.2 |
1.0 |
0.7 |
1.8 |
1.6 |
1.5 |
|
비교예 |
1 |
2 |
3 |
(A) |
AS-40 |
25 |
25 |
25 |
AL43KT |
50 |
50 |
50 |
AL160SG-4 |
25 |
25 |
25 |
실라잔 처리 실리카 |
0.4 |
0.4 |
0.4 |
(B) |
(B1) |
화합물 1 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
(C) |
(C1) |
MViDnMVi 0.5Pa·s |
10.6 |
10.6 |
10.6 |
(D1) |
MHDnMH 0.02Pa·s |
1.06 |
|
0.9 |
(D2) |
MH mQ 0.02Pa·s |
|
0.150 |
|
그 밖의 (D) |
MD20DH 20M |
|
|
0.13 |
(E) |
Pt-MViMVi |
2ppm |
2ppm |
2ppm |
(F) |
서피놀 61 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
(HD1+HD2)/ViC |
0.85 |
0.85 |
|
HD1+HD2 |
10:0 |
0:10 |
|
점도(No.7Х10rpm B형) |
121 |
140 |
135 |
경도(70℃ 30분 경화) Type E |
경화없음 |
75 |
50 |
신장률(%) |
|
<5 |
30 |
열전도율(W/mK) |
|
2.45 |
2.31 |
프로브 택 시험(N) |
|
0.3 |
0.5 |
실시예의 조성물의 경화물은 모두, 신장률이 높아서 유연성이 뛰어나고, 또한, 택성이 뛰어났다.
실시예 1, 3, 7 및 8의 비교와, 실시예 6 및 2의 비교에 의해, HD1 및 HD2의 합계에 대한 HD1의 값이 커지면, 신장률이 보다 높아지고, 택성이 보다 뛰어났다.
실시예 2~5의 비교, 실시예 6 및 7의 비교, 실시예 10~12의 비교, 및, 실시예 13~15의 비교에 의해, (HD1+HD2)/ViC가 작아지면, 신장률이 보다 높아졌다.
실시예 2~5의 비교에 있어서, (HD1+HD2)/ViC가 0.85 이하인 실시예 2 및 3은, 택성이 특히 뛰어났다.
실시예 9 및 11의 비교에 의해, (C)의 점도가 증가하면, 신장률이 보다 높아지고, 택성이 보다 뛰어났다.
한편, 비교예 1은, (D2)를 포함하지 않는 조성물이기 때문에, 조성물은 경화되지 않았다. 비교예 2는, (D1)을 포함하지 않는 조성물이기 때문에, 조성물의 경화물의 신장률이 극히 불충분하고, 또한, 택성이 떨어졌다. 비교예 3은, (D2) 대신에, 중간 단위에 규소에 결합된 수소 원자를 갖는 가교제가 사용되고 있는데, 조성물의 경화물의 신장률이 불충분하고, 또한, 택성이 떨어졌다.