JP2024047797A - ミラブル型シリコーンゴムコンパウンド、ミラブル型シリコーンゴム組成物、及びミラブル型シリコーンゴム組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】比較的低硬度のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドにおいても、高い可塑度を有するミラブル型シリコーンゴムコンパウンド、ミラブル型シリコーンゴム組成物、及びミラブル型シリコーンゴム組成物の製造方法を提供する。【解決手段】(A)オルガノポリシロキサン生ゴム、(B)比表面積が50~450m2/gの補強性シリカ、(C)下記一般式(1)で示されるオルガノアルコキシシランの部分加水分解物、及び(D)下記(D1)~(D3)から選ばれる1種以上の縮合反応用触媒(D1)1013hPaにおける沸点が30~60℃である25℃で液体のアミン化合物、(D2)下記一般式(2)で示されるヘキサオルガノジシラザン、(D3)1.0~30.0質量%のアンモニア水、を含むものであるミラブル型シリコーンゴムコンパウンド。RSi(OR1)3(1)R23SiNHSiR23(2)【選択図】なし
Description
本発明は、ミラブル型シリコーンゴムコンパウンド、ミラブル型シリコーンゴム組成物、及びミラブル型シリコーンゴム組成物の製造方法に関する。
シリコーンゴムは、優れた耐候性、電気特性、低圧縮永久歪性、耐熱性、耐寒性等の特性を有しており、電気機器、自動車、建築、医療、食品等様々な分野で広く使われている。シリコーンゴムの需要は益々高まっており、これらの特性をさらに改良したシリコーンゴムの開発が望まれている。これらのシリコーンゴムは、一般的には高重合度のオルガノポリシロキサン生ゴムと補強性充填剤とを含有するミラブル型シリコーンゴムコンパウンド、及びこのコンパウンドに硬化剤を配合したミラブル型シリコーンゴム組成物の形で使用に供される。このミラブル型シリコーンゴムコンパウンド及びシリコーンゴム組成物は、例えばニーダーや、二本ロール等の混練装置を用い、原料ポリマーに補強性充填剤や各種分散剤を混合して製造する。
ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドを製造するには、上記の通り、オルガノポリシロキサン中に、ヒュームドシリカ等の補強性充填剤を混練する必要がある。その際、分散剤(ウェッター)とよばれる、補強性充填剤の表面処理剤を使用する。通常、オルガノポリシロキサンにシリカ等の補強性充填剤を分散する際は、シラノール基を有するオルガノシラン又はシロキサンが表面処理剤として使用される。表面処理剤の量が多すぎると、シリコーンゴムコンパウンドの可塑度が低下し、それに伴ってシリコーンゴム組成物の可塑度も低下してしまう。このような組成物を使うと、例えば押出成形のように成型方法によっては、未硬化の成形品が自重に耐え切れずに変形し、不良品となってしまう問題が生じていた。加えて、シリコーンゴム組成物の表面に粘着感が生じて加工性が劣化するという欠点もあった。逆に、表面処理剤の添加量が十分でないと、可塑度は上がるが可塑戻りと呼ばれるクレープ硬化が大きくなってしまう問題があった。
上記のような問題点を解決するため、特許文献1には、レジンを添加することが記載されている。また、特許文献2には、フェニル基を2個以上有する多環芳香族化合物を添加することで可塑度を上昇させることができることが記載されている。しかし、いずれにも可塑戻りの問題についての記載はなく、また添加剤が高価である。また、特許文献3には、シリコーンゴムコンパウンドを200~250℃で4~12時間加熱することで、可塑戻りを抑制できると記載されているが、経済的でない。特許文献4には、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物及び有機アルミニウム化合物から選ばれる有機金属化合物の縮合反応用触媒を添加し、熱処理によりシラノールを縮合させ、可塑度を上昇させるという報告がなされている。確かにこの方法は可塑度の上昇には効果があるが、シリコーンゴムコンパウンドの好ましい可塑度を安定して得ることが困難であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、比較的低硬度のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドにおいても、高い可塑度を有するミラブル型シリコーンゴムコンパウンド、ミラブル型シリコーンゴム組成物、及びミラブル型シリコーンゴム組成物の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明では、ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドであって、
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に2個以上有する平均重合度が1,000~100,000のオルガノポリシロキサン生ゴム:100質量部、
(B)BET吸着法による比表面積が50~450m2/gの補強性シリカ:5~100質量部、
(C)下記一般式(1)で示されるオルガノアルコキシシランの部分加水分解物:0.1~20質量部、及び
RSi(OR1)3 (1)
(式(1)中、Rは炭素数1~12の1価炭化水素基であり、R1は炭素数1~4のアルキル基を示す。)
(D)下記(D1)~(D3)から選ばれる1種以上の縮合反応用触媒
(D1)1013hPaにおける沸点が30~60℃である25℃で液体のアミン化合物:0.0001~0.1質量部、
(D2)下記一般式(2)で示されるヘキサオルガノジシラザン:0.001~1質量部、
R2 3SiNHSiR2 3 (2)
(式(2)中、R2は独立して炭素数1~12のアルキル基である。)
(D3)1.0~30.0質量%のアンモニア水:0.001~1質量部、
を含むものであるミラブル型シリコーンゴムコンパウンドを提供する。
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に2個以上有する平均重合度が1,000~100,000のオルガノポリシロキサン生ゴム:100質量部、
(B)BET吸着法による比表面積が50~450m2/gの補強性シリカ:5~100質量部、
(C)下記一般式(1)で示されるオルガノアルコキシシランの部分加水分解物:0.1~20質量部、及び
RSi(OR1)3 (1)
(式(1)中、Rは炭素数1~12の1価炭化水素基であり、R1は炭素数1~4のアルキル基を示す。)
(D)下記(D1)~(D3)から選ばれる1種以上の縮合反応用触媒
(D1)1013hPaにおける沸点が30~60℃である25℃で液体のアミン化合物:0.0001~0.1質量部、
(D2)下記一般式(2)で示されるヘキサオルガノジシラザン:0.001~1質量部、
R2 3SiNHSiR2 3 (2)
(式(2)中、R2は独立して炭素数1~12のアルキル基である。)
(D3)1.0~30.0質量%のアンモニア水:0.001~1質量部、
を含むものであるミラブル型シリコーンゴムコンパウンドを提供する。
このようなミラブル型シリコーンゴムコンパウンドであれば、比較的低硬度のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドにおいても、高い可塑度を有するミラブル型シリコーンゴムコンパウンドとなる。
また、本発明では、前記式(1)の前記Rおよび前記R1が、独立して、メチル基、エチル基、及びプロピル基のいずれかであることが好ましい。
このようなミラブル型シリコーンゴムコンパウンドであれば、より本発明の効果を発揮することができる。
また、本発明では、上記に記載のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドを混練してなる混練物と(E)硬化剤を含むものであるミラブル型シリコーンゴム組成物を提供する。
このようなミラブル型シリコーンゴム組成物であれば、比較的低硬度のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドにおいても、高い可塑度を有するミラブル型シリコーンゴム組成物となる。
この時、前記(E)成分が、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合わせからなる、ヒドロシリル化反応の硬化剤であることが好ましい。
このような(E)成分であれば、本発明のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物には付加硬化阻害となる不純物が少ないため好適である。
また、この時、前記(E)成分が、有機過酸化物であってもよい。
本発明のミラブル型シリコーンゴム組成物には、このような硬化剤を用いることもできる。
また、本発明では、上記に記載のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドを混練し、触媒である前記(D)成分の存在下で、前記(C)成分により前記(B)成分の表面処理を行いながら攪拌熱により前記(D)成分を除去した後に、(E)硬化剤を添加するミラブル型シリコーンゴム組成物の製造方法を提供する。
このようなミラブル型シリコーンゴム組成物の製造方法であれば、比較的低硬度のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドにおいても、高い可塑度を有するミラブル型シリコーンゴム組成物を製造することができる。
この時、前記(E)成分として、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合わせからなる、ヒドロシリル化反応の硬化剤、又は有機過酸化物を用いることが好ましい。
本発明のミラブル型シリコーンゴム組成物の製造方法には、このような硬化剤を用いることができる。
本発明の方法によれば、比較的低硬度のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドにおいても、高い可塑度が得られるミラブル型シリコーンゴムコンパウンド、ミラブル型シリコーンゴム組成物、及びミラブル型シリコーンゴム組成物の製造方法を提供できる。
上述のように、比較的低硬度のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドにおいても、高い可塑度を有するミラブル型シリコーンゴムコンパウンド、ミラブル型シリコーンゴム組成物、及びミラブル型シリコーンゴム組成物の製造方法の開発が求められていた。
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、(A)特定のオルガノポリシロキサン生ゴム、(B)特定の比表面積を有する補強性シリカ、(C)特定構造のオルガノアルコキシシランの部分加水分解物、及び(D)特定の縮合反応用触媒を含むミラブル型シリコーンゴムコンパウンドであれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドであって、
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に2個以上有する平均重合度が1,000~100,000のオルガノポリシロキサン生ゴム:100質量部、
(B)BET吸着法による比表面積が50~450m2/gの補強性シリカ:5~100質量部、
(C)下記一般式(1)で示されるオルガノアルコキシシランの部分加水分解物:0.1~20質量部、及び
RSi(OR1)3 (1)
(式(1)中、Rは炭素数1~12の1価炭化水素基であり、R1は炭素数1~4のアルキル基を示す。)
(D)下記(D1)~(D3)から選ばれる1種以上の縮合反応用触媒
(D1)1013hPaにおける沸点が30~60℃である25℃で液体のアミン化合物:0.0001~0.1質量部、
(D2)下記一般式(2)で示されるヘキサオルガノジシラザン:0.001~1質量部、
R2 3SiNHSiR2 3 (2)
(式(2)中、R2は独立して炭素数1~12のアルキル基である。)
(D3)1.0~30.0質量%のアンモニア水:0.001~1質量部、
を含むものであるミラブル型シリコーンゴムコンパウンドである。
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に2個以上有する平均重合度が1,000~100,000のオルガノポリシロキサン生ゴム:100質量部、
(B)BET吸着法による比表面積が50~450m2/gの補強性シリカ:5~100質量部、
(C)下記一般式(1)で示されるオルガノアルコキシシランの部分加水分解物:0.1~20質量部、及び
RSi(OR1)3 (1)
(式(1)中、Rは炭素数1~12の1価炭化水素基であり、R1は炭素数1~4のアルキル基を示す。)
(D)下記(D1)~(D3)から選ばれる1種以上の縮合反応用触媒
(D1)1013hPaにおける沸点が30~60℃である25℃で液体のアミン化合物:0.0001~0.1質量部、
(D2)下記一般式(2)で示されるヘキサオルガノジシラザン:0.001~1質量部、
R2 3SiNHSiR2 3 (2)
(式(2)中、R2は独立して炭素数1~12のアルキル基である。)
(D3)1.0~30.0質量%のアンモニア水:0.001~1質量部、
を含むものであるミラブル型シリコーンゴムコンパウンドである。
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[ミラブル型シリコーンゴムコンパウンド]
本発明の、ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドは、
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に2個以上有する平均重合度が1,000~100,000のオルガノポリシロキサン生ゴム:100質量部、
(B)BET吸着法による比表面積が50~450m2/gの補強性シリカ:5~100質量部、
(C)下記一般式(1)で示されるオルガノアルコキシシランの部分加水分解物:0.1~20質量部、及び
RSi(OR1)3 (1)
(式(1)中、Rは炭素数1~12の1価炭化水素基であり、R1は炭素数1~4のアルキル基を示す。)
(D)下記(D1)~(D3)から選ばれる1種以上の縮合反応用触媒
(D1)1013hPaにおける沸点が30~60℃である25℃で液体のアミン化合物:0.0001~0.1質量部、
(D2)下記一般式(2)で示されるヘキサオルガノジシラザン:0.001~1質量部、
R2 3SiNHSiR2 3 (2)
(式(2)中、R2は独立して炭素数1~12のアルキル基である。)
(D3)1.0~30.0質量%のアンモニア水:0.001~1質量部、
を含むものである。
以下、各成分について詳細に説明する。
本発明の、ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドは、
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に2個以上有する平均重合度が1,000~100,000のオルガノポリシロキサン生ゴム:100質量部、
(B)BET吸着法による比表面積が50~450m2/gの補強性シリカ:5~100質量部、
(C)下記一般式(1)で示されるオルガノアルコキシシランの部分加水分解物:0.1~20質量部、及び
RSi(OR1)3 (1)
(式(1)中、Rは炭素数1~12の1価炭化水素基であり、R1は炭素数1~4のアルキル基を示す。)
(D)下記(D1)~(D3)から選ばれる1種以上の縮合反応用触媒
(D1)1013hPaにおける沸点が30~60℃である25℃で液体のアミン化合物:0.0001~0.1質量部、
(D2)下記一般式(2)で示されるヘキサオルガノジシラザン:0.001~1質量部、
R2 3SiNHSiR2 3 (2)
(式(2)中、R2は独立して炭素数1~12のアルキル基である。)
(D3)1.0~30.0質量%のアンモニア水:0.001~1質量部、
を含むものである。
以下、各成分について詳細に説明する。
-(A)成分-
本発明において、(A)成分は、ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に2個以上有する平均重合度が1,000~100,000のオルガノポリシロキサン生ゴムである。
本発明において、(A)成分は、ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に2個以上有する平均重合度が1,000~100,000のオルガノポリシロキサン生ゴムである。
上記アルケニル基としては、炭素数2~8のアルケニル基が好ましく、炭素数2~6のアルケニル基がより好ましい。具体的には、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基などが挙げられる。中でも、ビニル基が好ましい。
上記アルケニル基以外の置換基としては、炭素数1~12、特に炭素数1~8の1価炭化水素基が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、2-フェニルエチル基等のアラルキル基等が挙げられる。なお、アルキル基の一部がフッ素原子で置換されたフルオロアルキル基を用いてもよい。中でも、メチル基、フェニル基が好ましく、特にメチル基が好ましい。
また、上記(A)成分は、1分子中に2個以上のケイ素原子に結合したアルケニル基を有することを特徴とし、好ましくは2~50個、より好ましくは2~20個アルケニル基を有する。中でも、ビニル基を有するものが特に好ましい。この場合、オルガノポリシロキサンの全シロキサン単位中0.01~20モル%、特に0.02~10モル%がアルケニル基を有するシロキサン単位であることが好ましい。なお、このアルケニル基は、分子鎖末端でケイ素原子に結合していても、分子鎖の途中(分子鎖非末端)のケイ素原子に結合していても、その両方であってもよいが、少なくとも分子鎖末端のケイ素原子に結合していることが好ましい。
また、オルガノポリシロキサンの全シロキサン単位中80モル%以上、好ましくは90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、更に好ましくはアルケニル基を有するシロキサン単位除く全てのシロキサン単位がジアルキルシロキシ基、特にはジメチルシロキシ基であることが望ましい。
上記(A)成分であるオルガノポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、又は一部分岐構造を有する直鎖状であることが好ましい。具体的には、前記オルガノポリシロキサンの主鎖を構成するジオルガノシロキサン単位の繰り返し構造が、ジメチルシロキサン単位のみの繰り返しからなるもの、又はこの一部として、ジフェニルシロキサン単位、メチルフェニルシロキサン単位、メチルビニルシロキサン単位、メチル-3,3,3-トリフルオロプロピルシロキサン単位等のジオルガノシロキサン単位を導入したもの等が好適である。
また、分子鎖両末端は、例えば、トリメチルシロキシ基、ジメチルフェニルシロキシ基、ビニルジメチルシロキシ基、ジビニルメチルシロキシ基、トリビニルシロキシ基等から選ばれる基で封鎖されていることが好ましく、ビニルジメチルシロキシ基で封鎖されていることが特に好ましい。
上記(A)成分のオルガノポリシロキサンの例としては、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルビニルポリシロキサン、メチルトリフルオロプロピルビニルポリシロキサン等を挙げることができる。
このようなオルガノポリシロキサンは、例えば、オルガノハロゲノシランの1種又は2種以上を(共)加水分解縮合することにより、あるいは環状ポリシロキサン(シロキサンの3量体、4量体等)をアルカリ性又は酸性の触媒を用いて開環重合することによって得ることができる。
なお、上記オルガノポリシロキサンの平均重合度は1,000~100,000であり、好ましくは2,000~50,000、より好ましくは2,500~30,000、特に好ましくは3,000~20,000である。また、このオルガノポリシロキサンの性状は、室温(25℃)において自己流動性のない、いわゆる生ゴム状(非液状)である。平均重合度が小さすぎるとコンパウンドとした際に、ロール粘着等の問題が生じ、ロール作業性が悪化する。平均重合度が大きすぎるとコンパウンドを製造する際に、補強性シリカの分散が悪くなったり、混練時間が長くなったり、最悪の場合は目的とするコンパウンドを得ることができなくなる可能性がある。なお、この重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析によるポリスチレン換算の重量平均重合度として測定することができる。
(A)成分は、1種を単独で用いても、分子量(重合度)や分子構造の異なる2種又は3種以上の混合物であってもよい。
-(B)成分-
(B)成分の補強性シリカは、機械的強度の優れたミラブル型シリコーンゴム組成物を得るために添加される充填剤であり、この目的のためには比表面積(BET吸着法)が50~450m2/gであることが必要であり、好ましくは100~450m2/g、より好ましくは100~300m2/gである。比表面積が50m2/g未満だと、硬化物の機械的強度が低くなるため好ましくない。また、比表面積が450m2/gを超えるとコンパウンドを製造する際に、補強性シリカの分散が悪くなったり、混練時間が長くなったり、最悪の場合は目的とするコンパウンドを得ることができなくなる可能性がある。また、比表面積が450m2/gを超える補強性シリカを使用した場合、硬化物の硬さが非常に高くなるため、柔軟性が悪くなる可能性も高くなる。
(B)成分の補強性シリカは、機械的強度の優れたミラブル型シリコーンゴム組成物を得るために添加される充填剤であり、この目的のためには比表面積(BET吸着法)が50~450m2/gであることが必要であり、好ましくは100~450m2/g、より好ましくは100~300m2/gである。比表面積が50m2/g未満だと、硬化物の機械的強度が低くなるため好ましくない。また、比表面積が450m2/gを超えるとコンパウンドを製造する際に、補強性シリカの分散が悪くなったり、混練時間が長くなったり、最悪の場合は目的とするコンパウンドを得ることができなくなる可能性がある。また、比表面積が450m2/gを超える補強性シリカを使用した場合、硬化物の硬さが非常に高くなるため、柔軟性が悪くなる可能性も高くなる。
このような補強性シリカとしては、例えば、煙霧質シリカ(ヒュームドシリカ)、沈降シリカ(湿式シリカ)等が挙げられ、またこれらの表面をクロロシランやヘキサメチルジシラザン等で疎水化処理したものも好適に用いられる。このなかでも動的疲労特性に優れる煙霧質シリカが好ましい。
上記(B)成分は1種単独でも2種以上を併用してもよい。
上記(B)成分の補強性シリカの配合量は、上記(A)成分のオルガノポリシロキサン生ゴム100質量部に対して5~100質量部であり、10~50質量部であることが好ましい。上記(B)成分の配合量が少なすぎる場合には補強効果が得られず、多すぎる場合には加工性が悪くなり、また機械的強度が低下してしまい、動的疲労耐久性も悪化してしまう。
-(C)成分-
本発明においては、(C)成分として、下記式(1)で示される、オルガノアルコキシシランの部分加水分解物を使用する。この(C)成分は、前述した(B)成分の表面に存在するヒドロキシ基(ヒドロキシシリル基)と反応し、(B)成分を(A)成分に速やかに均一分散させるための表面処理剤として作用する必須成分である。
RSi(OR1)3 (1)
(式(1)中、Rは炭素数1~12の1価炭化水素基であり、R1は炭素数1~4のアルキル基を示す。)
本発明においては、(C)成分として、下記式(1)で示される、オルガノアルコキシシランの部分加水分解物を使用する。この(C)成分は、前述した(B)成分の表面に存在するヒドロキシ基(ヒドロキシシリル基)と反応し、(B)成分を(A)成分に速やかに均一分散させるための表面処理剤として作用する必須成分である。
RSi(OR1)3 (1)
(式(1)中、Rは炭素数1~12の1価炭化水素基であり、R1は炭素数1~4のアルキル基を示す。)
前記式(1)の前記Rおよび前記R1が、独立して、メチル基、エチル基、及びプロピル基のいずれかであることが好ましい。
上記オルガノアルコキシシランの具体例としては、トリメトキシ(メチル)シラン、トリメトキシ(エチル)シラン、トリメトキシ(プロピル)シラン、トリメトキシ(ブチル)シラン、トリメトキシ(ヘキシル)シラン、トリエトキシ(メチル)シラン、トリプロポキシ(メチル)シラン、トリブトキシ(メチル)シランなどが例示され、それらの中でも、トリメトキシ(メチル)シラン、トリメトキシ(エチル)シラン、トリエトキシ(メチル)シランが好ましく、トリメトキシ(メチル)シランがより好ましい。これらのオルガノアルコキシシランの部分加水分解物が、(C)成分として使用される。なお、(C)成分は部分加水分解物であるため、上記R由来の1価炭化水素基や上記OR1由来のアルコキシ基に加え、一部ヒドロキシ基(ヒドロキシシリル基)も存在する。
ここで、(C)成分のオルガノアルコキシシランの部分加水分解物の重合度は2以上100以下が好ましく、その中でも特に重合度が2~30の部分加水分解物を主成分とするものが好ましい。(C)成分が部分加水分解物ではない、すなわちモノマーを用いた場合、揮発しやすくなるため、混練中に揮散し、得られるシリコーンゴムコンパウンドの可塑度が不安定となる。加えて、揮発成分の量が増えるため、揮発蒸気の吸入や引火など工業的に危険を伴う。(C)成分の重合度が100以下であれば、(C)成分の粘度が高くならないため、配合しやすくなったり、上記(B)成分の表面処理能が高くなったりする。そのため、配合時間の短縮や得られるシリコーンゴムコンパウンドの可塑度の安定化に貢献する。
また、(C)成分の25℃での動粘度は、1.0~1,000mm2/sの範囲が好ましく、1.5~500mm2/sがより好ましく、1.5~300mm2/sが特に好ましい。なお、この動粘度はJIS Z 8803:2011記載のキャノン-フェンスケ粘度計による方法で測定した値である。この範囲内であれば、他の成分との配合が容易であり、揮発成分も抑えられるため好ましい。
なお、(C)成分のオルガノアルコキシシランの部分加水分解物の添加量は、上記(A)成分100質量部に対し0.1~20質量部、好ましくは0.5~10.0質量部の範囲が好ましい。(C)成分の添加量が0.1質量部未満である場合、可塑戻りがおきてその後の加工性に不具合を生じたり、最悪の場合、コンパウンドが得られなくなったりする。また、(C)成分の添加量が20質量部を超える場合、得られるコンパウンドにべたつきが発生し、その後の加工性が悪くなったり、このコンパウンドを硬化させたシリコーンゴムの機械的特性が低下したりする恐れもある。
-(D)成分-
(D)成分は縮合反応用触媒である。上記(B)成分の補強性シリカの表面に存在するヒドロキシシリル基や上記(C)成分のヒドロキシシリル基を相互に縮合反応させるためのものである。
(D)成分は縮合反応用触媒である。上記(B)成分の補強性シリカの表面に存在するヒドロキシシリル基や上記(C)成分のヒドロキシシリル基を相互に縮合反応させるためのものである。
なお、(D)成分は、下記(D1)~(D3)から選ばれる1種以上の縮合反応用触媒を用いる。
(D1)成分は、1013hPaにおける沸点が30~60℃である25℃で液体のアミン化合物である。(D1)成分の具体例としては、プロピルアミン(融点:-83℃、沸点:49℃)、イソプロピルアミン(融点:-101℃、沸点:33℃)、tert-ブチルアミン(融点:-72.65℃、沸点:46℃)などの低級アルキルアミン、ジエチルアミン(融点:-50℃、沸点:56℃)などの低級ジアルキルアミンなどが挙げられる。なお、上記記載の融点および沸点は、富士フィルム和光純薬株式会社が発行するSDSに記載の温度を表記している。
上記(D1)成分の添加量は、上記(A)成分100質量部に対して0.0001~0.1質量部であり、好ましくは0.001~0.05質量部である。(D1)成分の使用量が少なすぎると、補強性シリカの表面処理にかかる時間が長くなったり、表面の処理度が低下してミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物が得られなかったりする可能性がある。逆に、(D1)成分の使用量が多すぎると、ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物から(D1)成分が除去できず、経時で可塑度が上昇してしまう恐れがある。更に、白金触媒を用いた付加硬化によりシリコーンゴム硬化物を得ようとすると、硬化物の物性が安定しなかったり、硬化不足のため硬化物表面にタック(粘着)が生じたりする可能性がある。
(D2)成分は、下記一般式(2)で示されるヘキサオルガノジシラザンである。
R2 3SiNHSiR2 3 (2)
(式(2)中、R2は独立して炭素数1~12のアルキル基である。)
R2 3SiNHSiR2 3 (2)
(式(2)中、R2は独立して炭素数1~12のアルキル基である。)
上記式(2)中、R2としては、前記(A)成分におけるRと同様のものが挙げられるが、特にメチル基、エチル基等の炭素数1~6のアルキル基が好ましい。また、分子中にビニル基等のアルケニル基を有していてもかまわない。
(D2)成分の具体例としては、ヘキサメチルジシラザン、1-ビニルペンタメチルジシラザン、1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシラザン、1,3-ジメチル-1,1,3,3-テトラビニルジシラザン等が例示されるが、ヘキサメチルジシラザン、1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシラザンが好ましく、ヘキサメチルジシラザンがより好ましい。
(D2)成分の配合量は、上記(A)成分100質量部に対して、0.001~1質量部、好ましくは0.01~0.50質量部、より好ましくは0.01~0.3質量部である。(D2)成分の使用量が少なすぎると、補強性シリカの表面処理にかかる時間が長くなったり、表面の処理度が低下してミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物が得られなかったりする可能性がある。逆に、(D2)成分の使用量が多すぎると、ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物から(D2)成分が除去できず、経時で可塑度が上昇してしまう恐れがある。更に、白金触媒を用いた付加硬化によりシリコーンゴム硬化物を得ようとすると、硬化物の物性が安定しなかったり、硬化不足のため硬化物表面にタックが生じたりする可能性がある。また、経済的にも好ましくない。
(D3)成分は1.0~30.0質量%のアンモニア水である。アンモニア水の濃度は1.0~30.0質量%であり、好ましくは10.0~28.0質量%、より好ましくは15.0~28.0質量%程度のものを用いることができる。
(D3)成分の配合量は、上記(A)成分100質量部に対して、0.001~1質量部であり、好ましくは0.005~1質量部、より好ましくは0.01~0.8質量部である。(D3)成分の使用量が少なすぎると、補強性シリカの表面処理にかかる時間が長くなったり、表面の処理度が低下してミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物が得られなかったりする可能性がある。逆に(D3)成分の使用量が多すぎるとミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物から(D3)成分が除去できず、経時で可塑度が上昇してしまったり、白金触媒を用いた付加硬化によりシリコーンゴム硬化物を得ようとすると、硬化物の物性が安定しなかったり、硬化不足のため硬化物表面にタックが生じたりする可能性がある。また経済的にも好ましくない。
上記(D)成分の添加方法については特に制限をしないが、上記(C)成分に(D)成分を添加した後、速やかに上記(B)成分が添加された釜内へ添加することが好ましい。こうすることで、上記(B)成分のヒドロキシシリル基と、上記(C)成分のヒドロキシシリル基との縮合反応を効率的に進行させることができる。また、(D)成分を二本ロールやニーダー等で混練しやすくするため、予め(D)成分をオルガノポリシロキサン等でペースト化したものを使用してもよい。
本発明のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドは、上述した(A)~(D)成分の所定量を均一に混練可能な装置を用いて製造することが好ましい。均一に混練可能な装置についての制限は特にないが、(D)成分の反応性や反応終了後の除去を考えると、攪拌熱が発生しやすい装置の使用が好ましい。具体的にはニーダー、バンバリーミキサー、ロールミル等を使用し混練することでミラブル型シリコーンゴムコンパウンド得ることができるが、その中でも特にニーダーを用いて製造することが好ましい。
上記(A)~(D)成分の混合時に、(C)成分であるオルガノアルコキシシランの部分加水分解物が、上記(B)成分である補強性シリカのウェッターとして作用する。そのウェッティング効果の促進のために、(D)成分である縮合反応用触媒の添加が有効である。この時、場合によっては任意成分として水を添加し、ウェッティングをさらに促進してもよい。この成分を添加することで、(C)成分であるオルガノアルコキシシランの部分加水分解物は、(B)成分である補強性シリカのウェッターとしての作用が速やかに進行する。(B)成分の表面に存在するヒドロキシシリル基を有効的に処理するには、(C)成分にヒドロキシシリル基と速やかに反応する反応性基を含むことが必須であり、このことから分子内にヒドロキシシリル基との反応性基を多く含み、かつ3次元架橋はほとんど起こさないオルガノアルコキシシランの部分加水分解物が有効である。
ここで、上記(A)~(D)成分の混合は、好ましい温度は0~200℃、より好ましくは10~180℃、更に好ましくは20~170℃の範囲が良い。また、(A)~(D)成分の混合する時間は、特に制限はしないが、製造上の効率を考えると、好ましくは1~300分間、より好ましくは10~120分間の条件とすることが望ましい。
上記の方法により、上述した(A)~(D)成分を混合すると、撹拌熱が発生する。攪拌熱の発生量は、用いる(A)成分の重合度と、(B)成分の補強性シリカの添加量、(A)成分と(B)成分の添加比率により異なる。具体的には、ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドに適するような組成、即ち従来のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドのような組成とすると、約30~120℃程度の攪拌熱が発生する。ここで(D)成分は、配合時は液体なので取扱性に優れている上に(B)成分と(C)成分の反応性に優れる。特に(D1)成分の場合、常圧である1013hPaにおける沸点が30~60℃であるため、配合時に発生した攪拌熱だけでミラブル型シリコーンゴムコンパウンドから(D)成分を除去できる。また(D2)成分や(D3)を添加使用する場合は、系内に存在する水等によりアンモニアが発生し、これが(B)成分と(C)成分の反応をさらに促進する。このアンモニアは、配合時に発生した攪拌熱だけでミラブル型シリコーンゴムコンパウンドから除去できる。
よって、昨今の脱炭素社会、CO2排出量低減と言った環境問題に寄与しながら、従来同様のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドを市場に供給することができる。
また、本発明で用いる(D)成分の縮合反応用触媒は、ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドを混練してなる混練物にほとんど残存しないため、ヒドロシリル化反応における触媒毒などの問題がない。それゆえに、付加反応型硬化剤を用いる場合でも、好適に使用できる。
[ミラブル型シリコーンゴム組成物]
また、本発明のミラブル型シリコーンゴム組成物は、前記ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドを混練してなる混練物と(E)硬化剤を含むものである。
また、本発明のミラブル型シリコーンゴム組成物は、前記ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドを混練してなる混練物と(E)硬化剤を含むものである。
-(E)成分-
(E)硬化剤としては、上記(A)成分を硬化させ得るものであれば特に限定されるものではないが、一般的にゴム硬化剤として公知の(E1)付加反応(ヒドロシリル化反応)型硬化剤、即ちオルガノハイドロジェンポリシロキサン(架橋剤)とヒドロシリル化触媒との組み合わせからなる、ヒドロシリル化反応の硬化剤、又は(E2)有機過酸化物が好ましい。
(E)硬化剤としては、上記(A)成分を硬化させ得るものであれば特に限定されるものではないが、一般的にゴム硬化剤として公知の(E1)付加反応(ヒドロシリル化反応)型硬化剤、即ちオルガノハイドロジェンポリシロキサン(架橋剤)とヒドロシリル化触媒との組み合わせからなる、ヒドロシリル化反応の硬化剤、又は(E2)有機過酸化物が好ましい。
上記(E1)付加反応型硬化剤の架橋剤としてのオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、1分子中に2個以上のヒドロシリル基を有するものである。特に、下記式(3)で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンが好ましい。
(式(3)中、R3は独立して、水素原子、または炭素数1~8のアルキル基、炭素数6~10のアリール基、及び炭素数7~10のアラルキル基から選ばれる基であり、1分子中2個以上のR3が水素原子である。なお、同じケイ素原子上に2個以上の水素原子が存在することはない。aは2≦a≦30の整数、bは0≦b≦300の整数、cは0≦c≦10の整数、及びdは0≦d≦30の整数である。なお、各シロキサン単位の結合はブロックであってもランダムであってもよい。)
ここで、R3は、独立して、水素原子、または炭素数1~8、好ましくは1~6のアルキル基、炭素数6~10、好ましくは6~8のアリール基、及び炭素数7~10、好ましくは7~9のアラルキル基から選ばれる基である。ただし、1分子中2個以上、好ましくは2~200個、より好ましくは2~130個のR3が水素原子である。なお、同じケイ素原子上に2個以上の水素原子が存在することはない。アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基や、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基が挙げられる。アリール基の例としては、フェニル基、トリル基等が挙げられる。アラルキル基の例としては、ベンジル基、2-フェニルプロピル基等が挙げられる。なお、アルキル基の一部がフッ素原子で置換されたフルオロアルキル基を用いてもよい。また、aは2≦a≦30、好ましくは2≦a≦20の整数である。bは0≦b≦300、好ましくは3≦b≦200の整数である。cは0≦c≦10、好ましくは0≦c≦5の整数である。及びdは0≦d≦30、好ましくは0≦d≦20の整数である。
また、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、及び三次元網目状のいずれの構造であってもよい。この場合、1分子中のケイ素原子の数(又は重合度)は2~300個、特に4~200個程度の25℃で液状のものが好適に用いられる。なお、ヒドロシリル基は分子鎖末端にあっても側鎖(分子鎖途中)にあっても、その両方にあってもよい。
このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、トリス(ジメチルハイドロジェンシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルハイドロジェンシロキシ)フェニルシラン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位と(C6H5)SiO3/2単位とからなる共重合体等や、上記各例示化合物において、メチル基の一部又は全部がエチル基、プロピル基等の他のアルキル基やフェニル基等のアリール基で置換されたものなどが挙げられる。また、このようなオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、具体的に下記構造式の化合物を例示することができる。
このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、25℃における粘度が0.5~10,000mPa・s、特に1~300mPa・sであることが好ましい。なお、粘度は、JIS K 7117-1:1999記載の方法で回転粘度計により測定した値である。
また、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、上記(A)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基に対するオルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子に結合した水素原子(即ち、ヒドロシリル基)のモル比(ヒドロシリル基/アルケニル基)が0.5~10、好ましくは0.8~6、より好ましくは1~5となる量で配合することが望ましい。0.5以上であれば架橋が十分であり、十分な機械的強度が得られ、また10以下であれば硬化後の物理特性が低下せず、特に耐熱性と耐圧縮永久歪性が劣化することがない。
また、上記(E1)付加反応型硬化剤に用いられるヒドロシリル化触媒は、上記(A)成分中のアルケニル基と架橋剤としての上記オルガノハイドロジェンポリシロキサン中のヒドロシリル基の付加反応を促進する触媒である。ヒドロシリル化触媒としては、ルテニウムや白金などの白金族金属系触媒が挙げられる。白金族金属系触媒には、それら白金族の金属単体とその化合物がある。これには従来、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の触媒として公知のものが使用できる。例えば、シリカ、アルミナ又はシリカゲルのような担体に吸着させた微粒子状白金金属、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、塩化白金酸とビニル基含有(ポリ)シロキサンとの錯体、塩化白金酸と亜リン酸エステルとの錯体およびそれらとビニル基含有(ポリ)シロキサンとの錯体等、パラジウム触媒、ロジウム触媒、ルテニウム触媒等が挙げられる。中でも、白金又は白金化合物が特に好ましい。
ヒドロシリル化触媒の添加量は、付加反応を促進できる、いわゆる触媒量であればよく、通常、上記(A)成分の量に対して白金族金属の質量に換算して1ppm~1質量%の範囲で使用されるが、10~500ppmの範囲が好ましい。添加量が1ppm以上であれば、付加反応が十分促進され、硬化が十分であり、一方、1質量%以下であれば、経済的である。
また、上記の触媒のほかに硬化速度を調整する目的で、付加架橋制御剤を使用してもよい。具体的にはエチニルシクロヘキサノールやテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。
一方、上記(E2)有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、p-メチルベンゾイルパーオキサイド、o-メチルベンゾイルパーオキサイド、2,4-ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジ-t-ブチルパーオキサイド、t-ブチルパーベンゾエート、1,6-ヘキサンジオール-ビス-t-ブチルパーオキシカーボネート等が挙げられる。
有機過酸化物の添加量は、(A)成分100質量部に対して0.1~15質量部が好ましく、特に0.2~10質量部が好ましい。添加量が0.1質量部以上であれば架橋反応が十分に進行し、硬度低下やゴム強度不足、圧縮永久歪増大等の物性悪化を生じることがない。また、添加量が15質量部以下であれば、経済的に好ましく、硬化剤の分解物が十分に少なく、圧縮永久歪増大等の物性悪化や得られたシートの変色を増大させることがない。
本発明のミラブル型シリコーンゴム組成物には、上記成分以外に、本発明の目的に応じて、カーボンブラック等の導電性付与剤、酸化鉄やハロゲン化合物のような難燃性付与剤、帯電防止剤、軟化剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤等を添加することができる。
このようにして得られた本発明のミラブル型シリコーンゴム組成物は、60~300℃、特に80~200℃で、5秒~1時間、特に30秒~30分間硬化させることにより、シリコーンゴム硬化物が得られる。
[ミラブル型シリコーンゴム組成物の製造方法]
本発明のミラブル型シリコーンゴム組成物は、上記に記載のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドを混練し、触媒である前記(D)成分の存在下で、前記(C)成分により前記(B)成分の表面処理を行いながら攪拌熱により前記(D)成分を除去した後に、(E)硬化剤を添加することで得ることができる。
本発明のミラブル型シリコーンゴム組成物は、上記に記載のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドを混練し、触媒である前記(D)成分の存在下で、前記(C)成分により前記(B)成分の表面処理を行いながら攪拌熱により前記(D)成分を除去した後に、(E)硬化剤を添加することで得ることができる。
この時、前記(E)成分として、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合わせからなる、ヒドロシリル化反応の硬化剤、又は有機過酸化物を用いることが好ましい。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、融点及び沸点は1013hPaにおけるものであり、平均重合度はゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析によるポリスチレン換算の重量平均重合度として測定したものであり、粘度はJIS K 7117-1:1999記載の方法で回転粘度計により測定した値であり、動粘度はJIS Z 8803:2011記載の方法でキャノン-フェンスケ粘度計により測定した値であり、屈折率はJIS K 0062:1992記載の方法で、アッベ屈折率計で測定した値である。
以下に本発明の実施例、比較例で用いた各成分の具体例を示す。
(A)オルガノポリシロキサン生ゴム
ジメチルシロキサン単位99.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.15モル%、ジメチルビニルシロキシ単位0.025モル%からなり、ケイ素原子に結合したビニル基を1分子中に平均12個有する平均重合度が6,000であるオルガノポリシロキサン生ゴム
ジメチルシロキサン単位99.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.15モル%、ジメチルビニルシロキシ単位0.025モル%からなり、ケイ素原子に結合したビニル基を1分子中に平均12個有する平均重合度が6,000であるオルガノポリシロキサン生ゴム
(B)補強性シリカ
(B-1)BET吸着法による比表面積が200m2/gのヒュームドシリカ(商品名:アエロジル200、日本アエロジル(株)製)
(B-2)BET吸着法による比表面積が130m2/gの表面処理シリカ(商品名:アエロジルR-972、日本アエロジル(株)製)
(B-1)BET吸着法による比表面積が200m2/gのヒュームドシリカ(商品名:アエロジル200、日本アエロジル(株)製)
(B-2)BET吸着法による比表面積が130m2/gの表面処理シリカ(商品名:アエロジルR-972、日本アエロジル(株)製)
(C)オルガノアルコキシシランの部分加水分解物
(C-1)トリメトキシ(メチル)シランの部分加水分解物(商品名:KC-89S、信越化学工業(株)製、動粘度[25℃]:5mm2/s、屈折率[25℃]:1.394)
(C-2)トリメトキシ(メチル)シランの部分加水分解物(商品名:X-40-9225、信越化学工業(株)製、動粘度[25℃]:100mm2/s、屈折率[25℃]:1.407)
(C-3)トリメトキシ(メチル)シラン(商品名:KBM-13、信越化学工業(株)製、動粘度[25℃]:0.5mm2/s)[比較例用]
(C-4)テトラメトキシシランの直鎖状部分加水分解物(商品名:メチルシリケートオリゴマーMKCシリケートMS-51、三菱ケミカル(株)製、動粘度[25℃]:7mm2/s)[比較例用]
(C-1)トリメトキシ(メチル)シランの部分加水分解物(商品名:KC-89S、信越化学工業(株)製、動粘度[25℃]:5mm2/s、屈折率[25℃]:1.394)
(C-2)トリメトキシ(メチル)シランの部分加水分解物(商品名:X-40-9225、信越化学工業(株)製、動粘度[25℃]:100mm2/s、屈折率[25℃]:1.407)
(C-3)トリメトキシ(メチル)シラン(商品名:KBM-13、信越化学工業(株)製、動粘度[25℃]:0.5mm2/s)[比較例用]
(C-4)テトラメトキシシランの直鎖状部分加水分解物(商品名:メチルシリケートオリゴマーMKCシリケートMS-51、三菱ケミカル(株)製、動粘度[25℃]:7mm2/s)[比較例用]
(D)縮合反応用触媒
(D1)25℃で液体のアミン化合物(低沸点アミン化合物)
イソプロピルアミン(融点:-101℃、沸点:33℃)
(D2)ヘキサオルガノジシラザン
ヘキサメチルジシラザン(商品名:SZ-31、信越化学工業(株)製)
(D3)アンモニア水
28質量%のアンモニア水
(D1)25℃で液体のアミン化合物(低沸点アミン化合物)
イソプロピルアミン(融点:-101℃、沸点:33℃)
(D2)ヘキサオルガノジシラザン
ヘキサメチルジシラザン(商品名:SZ-31、信越化学工業(株)製)
(D3)アンモニア水
28質量%のアンモニア水
上記各成分を表1に記載の量で配合し、下記の工程を経てミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物を得た。
[ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物の製造工程]
容積3Lのニーダー内に、(A)成分100質量部と(B)成分40質量部に、(C)成分、及び(D)成分を表1に記載の量で添加し、均一に混練したのち、さらに表1に記載の温度で2時間追加混練することでミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物を得た。なお、表1において、「熱処理混合」とは、外部から加熱して設定温度まで加熱した上で、規定時間混合する方法を指し、「単純混合」とは、外部から加熱することなく、室温から攪拌熱による温度上昇のみで規定時間混合することを指すものとする。
容積3Lのニーダー内に、(A)成分100質量部と(B)成分40質量部に、(C)成分、及び(D)成分を表1に記載の量で添加し、均一に混練したのち、さらに表1に記載の温度で2時間追加混練することでミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物を得た。なお、表1において、「熱処理混合」とは、外部から加熱して設定温度まで加熱した上で、規定時間混合する方法を指し、「単純混合」とは、外部から加熱することなく、室温から攪拌熱による温度上昇のみで規定時間混合することを指すものとする。
○可塑度測定
実施例1~6及び比較例1~2で調製したミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物を三本ロールにて15回混練りし、その10分後(初期)にJIS K6249:2003記載の方法でウィリアム可塑度を測定し、次いで40℃で1日後の可塑度をそれぞれ測定し、初期に対する40℃で1日後の可塑度の変化量を算出することで、経時変化を評価した。その経時変化の値が±50以内であるものを合格(従来品と同等以上)、これに逸脱したものは不合格(従来品より悪化)と判定した。
実施例1~6及び比較例1~2で調製したミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物を三本ロールにて15回混練りし、その10分後(初期)にJIS K6249:2003記載の方法でウィリアム可塑度を測定し、次いで40℃で1日後の可塑度をそれぞれ測定し、初期に対する40℃で1日後の可塑度の変化量を算出することで、経時変化を評価した。その経時変化の値が±50以内であるものを合格(従来品と同等以上)、これに逸脱したものは不合格(従来品より悪化)と判定した。
○物性特性測定
実施例1~6及び比較例1~2で調製したミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物100質量部に対し、(E1)付加反応型硬化剤として、塩化白金酸-ジビニルジシロキサン錯体を白金原子質量換算で1質量%含有する白金触媒(信越化学工業(株)製)0.01質量部及び下記式
で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン(信越化学工業(株)製)0.85質量部を添加し、均一に混合して、ミラブル型シリコーンゴム組成物を調製した後、この組成物を120℃で10分間プレスキュアーを行ったのち、200℃で4時間のポストキュアーを行って試験用シートを作製した。作製した試験用シートについてJIS K 6249:2003の記載に基づいて、硬さ(デュロメーターA)、引張強さ、切断時伸び、及び圧縮永久ひずみ(150℃/22時間、25%圧縮)を測定した。また、JIS K 6255:2013記載の方法で、反発弾性率を測定した。その数値において、切断時伸びが500%以下、あるいは圧縮永久歪が30%を超えるものは物性が劣るため不合格と判定した。
実施例1~6及び比較例1~2で調製したミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物100質量部に対し、(E1)付加反応型硬化剤として、塩化白金酸-ジビニルジシロキサン錯体を白金原子質量換算で1質量%含有する白金触媒(信越化学工業(株)製)0.01質量部及び下記式
[評価結果]
実施例1~6にて得られた各ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドは、本発明の要件を満たすものであり、各ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物の物性値、およびそれらを使用して作製したミラブル型シリコーンゴム組成物の成型試験用シートの物性値は目標値の性能を満足する結果になっていることがわかる。
実施例1~6にて得られた各ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドは、本発明の要件を満たすものであり、各ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物の物性値、およびそれらを使用して作製したミラブル型シリコーンゴム組成物の成型試験用シートの物性値は目標値の性能を満足する結果になっていることがわかる。
これに対し、比較例1においては、(C)成分であるオルガノアルコキシシランの構造は同じであるものの、部分加水分解物ではない。その結果、混練中や熱処理混合中に配合したオルガノアルコキシシランが揮発してしまうため、(B)成分である補強性シリカの表面処理度が低下する。結果として初期可塑度が高く、40℃×24時間後の可塑度も大きくなっている。加えて比較例1のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物を用いて作製したミラブル型シリコーンゴム組成物の成型試験用シートの物性値においては、切断時伸びと圧縮永久歪が実施例1~6と比較すると悪化していることがわかる。以上より目標値から逸脱する結果となっている。
また、比較例2においては(C)成分であるオルガノアルコキシシランの構造が異なる部分加水分解物を使用している。この部分加水分解物は3次元的に架橋する能力が高い部分加水分解物であるため、得られたミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物の初期可塑度が非常に高く、40℃×24時間後ではさらに可塑度の上昇が確認できる。このように初期可塑度が非常に高いミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物は、混練均一性も低下してしまう。よって、こちらのミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物を用いて作製したミラブル型シリコーンゴム組成物の成型試験用シートの物性値においては、切断時伸びと圧縮永久歪が実施例1~6と比較すると悪化していることがわかる。
上記の結果から、本発明のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドは、混練条件にかかわらず、非常に安定したミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物を得ることができ、かつそれを用いて作製したミラブル型シリコーンゴム組成物の物性も非常に良好な性能を示すことがわかった。
[産業上の利用可能性]
本発明のミラブル型シリコーンゴムコンパウンド、及び該コンパウンドの混練物に硬化剤を配合して得られるミラブル型シリコーンゴム組成物は、比較的低硬度のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドにおいても、高い可塑度を有することができるミラブル型シリコーンゴムコンパウンド及びミラブル型シリコーンゴム組成物を提供できる。そのため、特に低硬度の押出成形材料等の寸法安定性への貢献が達成できる。またこのミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物を使用したミラブル型シリコーンゴム組成物は、電気機器、自動車、建築、医療、食品分野など幅広い応用が期待できる。
本発明のミラブル型シリコーンゴムコンパウンド、及び該コンパウンドの混練物に硬化剤を配合して得られるミラブル型シリコーンゴム組成物は、比較的低硬度のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドにおいても、高い可塑度を有することができるミラブル型シリコーンゴムコンパウンド及びミラブル型シリコーンゴム組成物を提供できる。そのため、特に低硬度の押出成形材料等の寸法安定性への貢献が達成できる。またこのミラブル型シリコーンゴムコンパウンドの混練物を使用したミラブル型シリコーンゴム組成物は、電気機器、自動車、建築、医療、食品分野など幅広い応用が期待できる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
Claims (7)
- ミラブル型シリコーンゴムコンパウンドであって、
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に2個以上有する平均重合度が1,000~100,000のオルガノポリシロキサン生ゴム:100質量部、
(B)BET吸着法による比表面積が50~450m2/gの補強性シリカ:5~100質量部、
(C)下記一般式(1)で示されるオルガノアルコキシシランの部分加水分解物:0.1~20質量部、及び
RSi(OR1)3 (1)
(式(1)中、Rは炭素数1~12の1価炭化水素基であり、R1は炭素数1~4のアルキル基を示す。)
(D)下記(D1)~(D3)から選ばれる1種以上の縮合反応用触媒
(D1)1013hPaにおける沸点が30~60℃である25℃で液体のアミン化合物:0.0001~0.1質量部、
(D2)下記一般式(2)で示されるヘキサオルガノジシラザン:0.001~1質量部、
R2 3SiNHSiR2 3 (2)
(式(2)中、R2は独立して炭素数1~12のアルキル基である。)
(D3)1.0~30.0質量%のアンモニア水:0.001~1質量部、
を含むものであることを特徴とするミラブル型シリコーンゴムコンパウンド。 - 前記式(1)の前記Rおよび前記R1が、独立して、メチル基、エチル基、及びプロピル基のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のミラブル型シリコーンゴムコンパウンド。
- 請求項1または請求項2に記載のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドを混練してなる混練物と(E)硬化剤を含むものであることを特徴とするミラブル型シリコーンゴム組成物。
- 前記(E)成分が、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合わせからなる、ヒドロシリル化反応の硬化剤であることを特徴とする請求項3に記載のミラブル型シリコーンゴム組成物。
- 前記(E)成分が、有機過酸化物であることを特徴とする請求項3に記載のミラブル型シリコーンゴム組成物。
- 請求項1又は請求項2に記載のミラブル型シリコーンゴムコンパウンドを混練し、触媒である前記(D)成分の存在下で、前記(C)成分により前記(B)成分の表面処理を行いながら攪拌熱により前記(D)成分を除去した後に、(E)硬化剤を添加することを特徴とするミラブル型シリコーンゴム組成物の製造方法。
- 前記(E)成分として、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合わせからなる、ヒドロシリル化反応の硬化剤、又は有機過酸化物を用いることを特徴とする請求項6に記載のミラブル型シリコーンゴム組成物の製造方法。
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