JP2001106750A - 高ジュロメーター低ストラクチャリング熱硬化性シリコーンエラストマー - Google Patents

高ジュロメーター低ストラクチャリング熱硬化性シリコーンエラストマー

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JP2001106750A
JP2001106750A JP2000168393A JP2000168393A JP2001106750A JP 2001106750 A JP2001106750 A JP 2001106750A JP 2000168393 A JP2000168393 A JP 2000168393A JP 2000168393 A JP2000168393 A JP 2000168393A JP 2001106750 A JP2001106750 A JP 2001106750A
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Yi-Feng Wang
イー−フェン・ワン
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    • C08L83/04Polysiloxanes
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ジュロメーターショアーA80の硬さ、低いス
トラクチャリング及び低い比重を有するシリコーンエラ
ストマー組成物の提供。 【解決手段】(a)25℃で1000000〜2000
00000センチポアズの粘度を有し、シロキシ単位の
約0.01〜0.05モル%のアルケニル濃度を有する
アルケニル末端封鎖線状ジオルガノポリシロキサンガム
50〜90重量部、(b)25℃で1000000〜2
00000000センチポアズの粘度を有するアルキル
末端封鎖ジオルガノポリシロキサンガム10〜30重量
部、(c)25℃で100000〜200000000
センチポアズの粘度を有し、シロキシ単位の約0.5〜
15モル%のアルケニル濃度を有するアルケニル含有ジ
オルガノポリシロキサンガム3〜20重量部、(d)表
面積が約130〜350m2/gの処理ヒュームドシリ
カ40〜60重量部、及び(e)約0.5モル%のアル
ケニルを有するヒドロキシ末端封鎖ポリシロキサン流体
0.5〜3.0重量部を含む硬化性組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術の分野】本発明は、ジュロメーター
硬さが高く、ストラクチャリングが低く、比重の低い熱
硬化性シリコーンエラストマーに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】シリコ
ーン熱硬化性エラストマー(HCE;heat curable ela
stomer)は一般にジオルガノポリシロキサンガム、流体
及びシリカ充填材からなる。シリカ充填材は機械的強度
を与える強化成分として機能する。現在のヒュームドシ
リカ充填材強化高ジュロメーターHCEコンパウンドに
はストラクチャリングの問題があり、時間経過とともに
塑性が大きく上昇することで特徴付けられる。ストラク
チャリングの問題がひどいと、例えば、これらのコンパ
ウンドをエクストルーダーや射出成形機に供給するのが
困難になったり、材料がミルで容易に軟化しないために
触媒・顔料との混合や低デュロメーターコンパウンドと
のブレンドが困難になるなどの、加工上の問題を引き起
こす。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明は、(a)25℃
で1000000〜200000000センチポアズの
粘度を有し、シロキシ単位の約0.01〜0.05モル
%のアルケニル濃度を有するアルケニル末端封鎖線状ジ
オルガノポリシロキサンガム50〜90重量部、(b)
25℃で1000000〜200000000センチポ
アズの粘度を有するアルキル末端封鎖ジオルガノポリシ
ロキサンガム10〜30重量部、(c)25℃で100
000〜200000000センチポアズの粘度を有
し、シロキシ単位の約0.5〜15モル%のアルケニル
濃度を有するアルケニル含有ジオルガノポリシロキサン
ガム3〜20重量部、(d)表面積が約130〜350
2/gの処理ヒュームドシリカ40〜60重量部、及
び(e)約0.5モル%のアルケニルを有するヒドロキ
シ末端封鎖ポリシロキサン流体0.5〜3.0重量部を
含む硬化性組成物、並びにこの組成物を硬化させること
によって形成されるシリコーンエラストマーに関する。
このシリコーンエラストマー組成物は高いジュロメータ
ーと低い比重を有する。本発明のシリコーンエラストマ
ー組成物は「低いストラクチャリング」を示し、換言す
れば、塑性に関して向上した安定性を有する。
【0004】
【発明の実施の形態】好ましい実施形態では、本発明の
組成物は、アルケニル末端封鎖ジオルガノポリシロキサ
ンガムを50〜90重量部(「pbw」)、さらに好ま
しくは60〜80pbw、アルキル末端封鎖ジオルガノ
ポリシロキサンガムを10〜30pbw、さらに好まし
くは20〜30pbw、アルケニル含有ジオルガノポリ
シロキサンガムを3〜20pbw、さらに好ましくは3
〜10pbw、処理ヒュームドシリカを40〜60pb
w、さらに好ましくは50〜60pbw、そしてヒドロ
キシ末端封鎖ポリシロキサンを0.5〜3.0pbw、
さらに好ましくは1.3〜2.2pbw含む。
【0005】本発明の組成物のアルケニル末端封鎖ガム
成分として好適な化合物には、例えば、ビニル、プロペ
ニル又はブテニル末端封鎖ガムがある。好ましい実施形
態では、アルケニル末端封鎖ジオルガノポリシロキサン
ガムはビニル末端封鎖ジアルキルポリシロキサンガムで
あり、さらに好ましくはビニル末端封鎖ジメチルポリシ
ロキサンガム、さらに好ましくはビニル末端封鎖ポリ
(ジメチルシロキサン−コ−メチルビニルシロキサン)
ガムである。
【0006】好ましい実施形態では、アルケニル末端封
鎖ジオルガノポリシロキサンは次式のものである。 Mvixvi vvi 式中、MviはR12 2SiO3/2であり、DはR3SiO
2/2であり、DviはR45SiO3/2であって、R1及び
4はC2〜C6アルケニル、好ましくはビニルであり、
2、R3、R5はC1〜C6アルキル又はC2〜C6アルケ
ニル、好ましくはメチルであり、x及びvは当該ガムの
25℃における粘度が1000000〜2000000
00センチポアズとなるように選択される。なお、アル
ケニル濃度はシロキシ単位の約0.01〜0.05モル
%である。
【0007】本明細書で「C1〜C6アルキル」とは、1
基当たりの炭素原子数が1〜6の直鎖又は枝分れアルキ
ル基、例えば、メチル、エチル、プロピル及びブチルで
ある。
【0008】本明細書で「C2〜C6アルケニル」とは、
1基当たりの炭素原子数が2〜6で、かつ1基当たり1
以上の炭素−炭素二重結合を有する直鎖又は枝分れアル
ケニル基、例えば、ビニル、プロペニル及びブテニルで
ある。
【0009】本組成物のアルキル末端封鎖ジオルガノポ
リシロキサンガム成分として好適な化合物には、例え
ば、メチル、エチル、プロピル又はブチル末端封鎖ガム
がある。好ましい実施形態では、このアルキル末端封鎖
ジオルガノポリシロキサンガムはメチル末端封鎖ガム、
さらに好ましくはトリメチル末端封鎖ポリジメチルシロ
キサンである。
【0010】好ましい実施形態では、アルキル末端封鎖
ジオルガノポリシロキサンガムは次式のものである。 MDwM 式中、M及びDviは上記の通りであり、wは25℃にお
ける粘度が1000000〜200000000センチ
ポアズとなるように選択される。
【0011】本組成物のアルケニル含有ジオルガノポリ
シロキサンガム成分として好適な化合物には、例えば、
ビニル、プロペニル、又はブテニルを含有するガムがあ
る。好ましい実施形態では、このアルケニル単位は連鎖
上にある。ここでいう「連鎖上」とは、アルケニル単位
がガムのジオルガノ官能性シロキサン単位上にあること
を意味している。好ましい実施形態では、このアルケニ
ル含有ジオルガノポリシロキサンガムはビニル含有ジア
ルキルポリシロキサンであり、好ましくはビニル含有ジ
メチルポリシロキサン、さらに好ましくはトリメチル末
端封鎖ポリ(ジメチルシロキサン−コ−メチルビニルシ
ロキサン)である。
【0012】好ましい実施形態では、アルケニル含有ジ
オルガノポリシロキサンガムは次式のものである。 MDyvi zM 式中、MはR6SiO3/2であり、Dは上記の通りであっ
て、R6はC1〜C6アルキル又はC2〜C6アルケニルで
あり、y及びzは25℃における粘度が100000〜
200000000センチポアズとなるように選択され
る。なお、アルケニル濃度はシロキシ単位の約0.5〜
15モル%である。
【0013】本発明の組成物は、任意成分として、0〜
1.0重量部のテトラメチルジビニルシラザンをさらに
含んでいてもよい。本発明の組成物は、任意成分とし
て、約0.5〜5重量部のトリメチロールプロパントリ
メタクリレートをさらに含んでいてもよい。
【0014】任意には、本発明のゴム組成物を硬化させ
るために硬化剤を添加する。慣用の硬化剤のいずれも使
用することができる。好ましい硬化剤はシリコーンエラ
ストマーの硬化に常用される有機過酸化物である。好ま
しい過酸化物硬化剤としては、t−ブチルヒドロペルオ
キシド、クメンヒドロペルオキシド、デカリンヒドロペ
ルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、ジクミルペ
ルオキシド、α,α−ビス(t−ブチルペルオキシ)ジ
−イソプロピルベンゼン、t−ブチル−クミルペルオキ
シド、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルペ
ルオキシ)ヘキシン−3、及び2,5−ジメチル−ジ
(tert−ブチルペルオキシ)−ヘキサンがある。こ
れらの過酸化物硬化触媒のうち最も好ましいのは、R.
T.Vanderbilt Co.,Inc.からVA
ROX(登録商標)という商品名で市販されている2,
5−ジメチル−ジ(tert−ブチルペルオキシ)−ヘ
キサンである。
【0015】本発明の組成物に使用するその他の任意成
分としての添加剤は着色剤及び顔料である。
【0016】本発明の極めて好ましい実施形態は、さら
に、0〜1.0重量部のテトラメチルジビニルシラザン
及び約0.5〜5重量部のトリメチロールプロパントリ
メタクリレートを含んでいる。
【0017】この組成物の形成方法は、冷間混合又は1
00℃を超える温度での熱間混合のいずれかであること
ができる。冷間混合は、バンバリー又はドウミキサー装
置を用いてなし得る。熱間混合は、ドウミキサー回分プ
ロセス又はエクストルーダー型連続プロセスのいずれか
を用いてなし得る。
【0018】本発明の組成物は単独で使用するか、或い
は基材に塗布してから硬化させて硬化シリコーンエラス
トマーとすることによって使用する。硬化は一般に高温
硬化、すなわち約100℃以上の温度で行う。
【0019】本発明のシリコーンエラストマー組成物
は、例えばガスケット、キーパッド、電子部品、Oリン
グ及びワイヤやケーブルのコーティングの成形を始めと
する多種多様な用途に用いることができる。
【0020】本明細書中で引用した米国特許はすべて文
献の援用によって本明細書の内容の一部をなす。
【0021】
【実施例】以下に、本発明を例示する目的で実施例を挙
げる。部とあるのはすべて重量部である。実施例で使用
した成分は以下の通りである。 A − ビニル末端封鎖ポリ(ジメチルシロキサン−コ
−メチルビニルシロキサン)ガム(粘度6000000
〜150000000cps) B − トリメチル末端封鎖ポリジメチルシロキサン
(粘度6000000〜150000000cps) C − トリメチル末端封鎖ポリ(ジメチルシロキサン
−コ−メチルビニルシロキサン)(粘度100000〜
1000000cps) D − ヒドロキシ末端封鎖ポリ(ジメチルシロキサン
−コ−メチルビニルシロキサン)(粘度10〜20セン
チストークス) E − テトラメチルジビニルシラザン F − トリメチロールプロパントリメタクリレート 充填材 − 170〜230m2/gの処理ヒュームド
二酸化ケイ素 G − ビニル末端封鎖ポリ(ジメチルシロキサン−コ
−メチルビニルシロキサン)ガム(粘度6000000
〜150000000cps) H−メトキシ末端封鎖ポリ(ジメチルシロキサン−コ−
メチルビニルシロキサン)(粘度5〜15センチストー
クス) I − ヒドロキシ末端封鎖ポリ(ジメチルシロキサン
−コ−メチルビニルシロキサン)(粘度20〜40セン
チストークス) J − ビニルトリメキシシラン K − ビニル末端封鎖ポリ(ジメチルシロキサン−コ
−メチルビニルシロキサン)ガム(粘度6000000
〜150000000cps) L − トリメチル末端封鎖ポリ(ジメチルシロキサン
−コ−メチルビニルシロキサン)(粘度6000000
〜150000000cps) 過酸化物触媒 − 2,5−ジメチル−2,5−ジ−
(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン。
【0022】実施例1 ファーレル・バンバリーミキサーで、成分(A)126
0g、成分(B)435.6g、及び成分(C)10
4.4gを、25℃において剪断速度15rpmで混合
して熱硬化性のシリコーンエラストマー組成物をコンパ
ウンディングした。この混合物に、成分(D)を27
g、成分(E)を1.8g、成分(F)を36.0g加
えた。さらに、この混合物に、処理ヒュームドシリカ充
填材999gを3回に分けて加えた。シリカ充填材の各
添加の間に、混合物を剪断速度30rpm、25〜70
℃で2分間混合した。シリカ充填材の添加終了時には、
コンパウンドを剪断速度40rpm、50〜70℃でさ
らに5分間混合した。
【0023】このコンパウンドに、コンパウンド100
部につき1.2重量部の過酸化物触媒を加えた。この触
媒含有コンパウンドを177℃で10分間プレス硬化
し、試料を採取してその機械的特性を評価した。結果を
表1に示す。このコンパウンドの室温における塑性老化
(ストラクチャリング)を12週にわたって調べた。そ
のデータを表5に示す。
【0024】比較例1A ファレル・バンバリーミキサーで、成分(G)1800
g、成分(H)45g、成分(I)45g、及び成分
(J)14.4gを、25℃において剪断速度15rp
mで混合して熱硬化性のシリコーンエラストマーをコン
パウンディングした。この混合物に、処理ヒュームドシ
リカ充填材1134gを3回に分けて加えた。シリカ充
填材の各添加の間に、混合物を剪断速度30rpm、2
5〜70℃で2分間混合した。充填材の添加終了時に
は、コンパウンドを剪断速度40rpm、50〜70℃
でさらに5分間混合した。
【0025】このコンパウンドに、コンパウンド100
部につき1.2重量部の過酸化物触媒を加えた。この触
媒含有コンパウンドを177℃で10分間プレス硬化
し、試料を採取して特性を評価した。結果を表2に示
す。このコンパウンドの室温における塑性老化(ストラ
クチャリング)を12週にわたって調べた。そのデータ
を表5に示す。
【0026】実施例2及び3 これらの実施例では、組成を変えた以外は実施例1と同
じコンパウンディングプロセスを用いた。組成及び物理
的性質の結果を表3及び表4に示す。これらのコンパウ
ンドの室温における塑性老化(ストラクチャリング)を
12週にわたって調べた。そのデータを表5に示す。 表 1 成 分 実施例 1 (pbw) A 70 B 24.2 C 5.8 E 0.1 D 1.5 F 2.0 シリカ充填材 55.5 過酸化物触媒 1.2部/コンパウンド100部 特 性 ショアーA 80 引張強さ(psi) 1262 伸び(%) 402 50%モジュラス(psi) 453 100%モジュラス(psi) 507 200%モジュラス(psi) 680 引裂B(ppi) 109 比重 1.194 初期ウィリアム塑性 319 ウィリアム塑性−21日 437 プロセス条件:バンバリー冷間混合 成形条件:350°F、17分 試験法:ショアーA − ASTM D2240 引張強さ − ASTM D412 伸び − ASTM D412 モジュラス(弾性率) − ASTM D412 引裂B − ASTM D624 比重 − ASTM D792 ウィリアム塑性 − ASTM D926 表 2 成 分 比較例1A (pbw) G88488−8 100 H81904 2.5 I88017 2.5 J06174 0.8 シリカ充填材 63 過酸化物触媒 1.2部/コンパウンド100部 特 性 ショアーA 75 引張強さ(psi) 1300 伸び(%) 370 引裂B(ppi) 140 比重 1.23 初期ウィリアム塑性 376 ウィリアム塑性−21日 713 プロセス条件:バンバリー冷間混合 成形条件:350°F、17分 表 3 成 分 実施例 2 (pbw) K 70 B 24 C 6 E 0.1 D 2 F 1.6 シリカ充填材 57 過酸化物触媒 1.2部/コンパウンド100部 特 性 ショアーA 77 引張強さ(psi) 1196 伸び(%) 440 50%モジュラス(psi) 377 100%モジュラス(psi) 430 200%モジュラス(psi) 582 引裂B(ppi) 109 比重 1.198 初期ウィリアム塑性 310 ウィリアム塑性−21日 459 プロセス条件:バンバリー冷間混合 成形条件:350°F、17分。 表 4 成 分 実施例 3 (pbw) K 65 B 24 L 11 E 0.15 D 2 F 1.5 シリカ充填材 58 過酸化物触媒 1.2部/コンパウンド100部 特 性 ショアーA 79.2 引張強さ(psi) 1180 伸び(%) 263 50%モジュラス(psi) 501 100%モジュラス(psi) 697 200%モジュラス(psi) 994 引裂B(ppi) 84 比重 1.200 初期ウィリアム塑性 327 ウィリアム塑性−21日 441 プロセス条件:バンバリー冷間混合 成形条件:350°F、17分 表 5 23℃における塑性老化(ストラクチャリング) 時間(時) 比較例1 実施例1 実施例2 実施例3 0 376 318 310 327 24 403 380 373 380 48 399 395 388 72 435 421 407 389 96 432 416 411 168 492 435 427 412 336 535 439 451 423 504 713 453 459 441 672 840 456 462 443 1008 460 461 447 1344 460 476 445 1560 1040 −− −− −− 1680 465 479 448 2016 465 479 452 各実施例で168時間後と2016時間後の塑性の変化
割合(%)は次の通り。 時 間 比較例1 実施例1 実施例2 実施例3 168時間 30.9 36.8 37.7 26.0 2016時間 176.6* 46.2 54.5 38.2 *1560時間のみ。
【0027】
【発明の効果】本発明のシリコーンエラストマー組成物
は低い比重で高いジュロメーター(硬さ)を有する。本
発明のシリコーンエラストマー組成物は「低いストラク
チャリング」を示し、換言すれば、塑性に関して向上し
た安定性を有する。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08K 9/00 C08K 9/00 C08L 83/07 C08L 83/07 //(C08L 83/07 (C08L 83/07 83:04) 83:04)

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)25℃で1000000〜200
    000000センチポアズの粘度を有し、シロキシ単位
    の約0.01〜0.05モル%のアルケニル濃度を有す
    るアルケニル末端封鎖線状ジオルガノポリシロキサンガ
    ム50〜90重量部、 (b)25℃で1000000〜200000000セ
    ンチポアズの粘度を有するアルキル末端封鎖ジオルガノ
    ポリシロキサンガム10〜30重量部、 (c)25℃で100000〜200000000セン
    チポアズの粘度を有し、シロキシ単位の約0.5〜15
    モル%のアルケニル濃度を有するアルケニル含有ジオル
    ガノポリシロキサンガム3〜20重量部、 (d)表面積が約130〜350m2/gの処理ヒュー
    ムドシリカ40〜60重量部、及び (e)約0.5モル%のアルケニルを有するヒドロキシ
    末端封鎖ポリシロキサン流体0.5〜3.0重量部 を含む硬化性組成物。
  2. 【請求項2】 (a)式 Mvixvi vvi [式中、MviはR12 2SiO3/2であり、DはR3Si
    2/2であり、DviはR45SiO3/2であって、R1
    びR4はC2〜C6アルケニルであり、R2、R3及びR5
    1〜C6アルキル又はC2〜C6アルケニルであり、x及
    びvは当該ガムの25℃における粘度が1000000
    〜200000000センチポアズとなるように選択さ
    れる。]で表され、シロキシ単位の約0.01〜0.0
    5モル%のアルケニル濃度を有するアルケニル末端封鎖
    線状ジオルガノポリシロキサンガム50〜90重量部、 (b)式 MDwM [式中、M及びDviは上記の通りであり、wは25℃に
    おける粘度が1000000〜200000000セン
    チポアズとなるように選択される。]で表されるアルキ
    ル末端封鎖ジオルガノポリシロキサンガム10〜30重
    量部、 (c)式 MDyvi zM [式中、MはR6SiO3/2であり、Dは上記の通りであ
    って、R6はC1〜C6アルキル又はC2〜C6アルケニル
    であり、y及びzは25℃における粘度が100000
    〜200000000センチポアズとなるように選択さ
    れる。]で表され、シロキシ単位の約0.5〜15モル
    %のビニル濃度を有する、アルケニル含有ジオルガノポ
    リシロキサンガム3〜20重量部、 (d)表面積が130〜350m2/gの処理ヒューム
    ドシリカ40〜60重量部、及び (e)約0.5モル%のビニルを有するヒドロキシ末端
    封鎖ポリシロキサン流体0.5〜3.0重量部 を含む、請求項1記載の組成物。
  3. 【請求項3】 さらに、テトラメチルジビニルシラザン
    を0〜1.0重量部含む、請求項2記載の組成物。
  4. 【請求項4】 さらに、トリメチロールプロパントリメ
    タクリレートを約0.5〜5重量部含む、請求項2記載
    の組成物。
  5. 【請求項5】 さらに、硬化触媒を含む、請求項2記載
    の組成物。
  6. 【請求項6】 硬化触媒が過酸化物触媒である、請求項
    5記載の組成物。
  7. 【請求項7】 過酸化物触媒が2,5−ジメチル−2,
    5−ジ−(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサンであ
    る、請求項6記載の組成物。
  8. 【請求項8】 R1及びR4がビニルであり、R2、R3
    びR5が各々メチルである、請求項2記載の組成物。
  9. 【請求項9】 (a)25℃で1000000〜200
    000000センチポアズの粘度を有し、シロキシ単位
    の約0.01〜0.05モル%のアルケニル濃度を有す
    るアルケニル末端封鎖線状ジオルガノポリシロキサンガ
    ム50〜90重量部、 (b)25℃で1000000〜200000000セ
    ンチポアズの粘度を有するアルキル末端封鎖ジオルガノ
    ポリシロキサンガム10〜30重量部、 (c)25℃で100000〜200000000セン
    チポアズの粘度を有し、シロキシ単位の約0.5〜15
    モル%のアルケニル濃度を有するアルケニル含有ジオル
    ガノポリシロキサンガム3〜20重量部、 (d)表面積が約130〜350m2/gの処理ヒュー
    ムドシリカ40〜60重量部、及び (e)約0.5モル%のアルケニルを有するヒドロキシ
    末端封鎖ポリシロキサン流体0.5〜3.0重量部を含
    む組成物を用意し、 その組成物を硬化させて物品を形成することを含んでな
    る、シリコーンエラストマーからなる物品を製造する方
    法。
  10. 【請求項10】 さらに、前記組成物の硬化前に前記組
    成物を基材に塗布することを含む、請求項9記載の方
    法。
  11. 【請求項11】 請求項9記載の方法によって製造され
    る物品。
  12. 【請求項12】 エラストマーがジュロメーターショア
    ーA80の硬さ及び低いストラクチャリングを示す、請
    求項11記載の物品。
  13. 【請求項13】 さらに、低い比重を示す、請求項11
    記載の物品。
  14. 【請求項14】 請求項10記載の方法によって製造さ
    れる物品。
  15. 【請求項15】 エラストマーがジュロメーターショア
    ーA80の硬さ及び低いストラクチャリングを示す、請
    求項14記載の物品。
  16. 【請求項16】 さらに、低い比重を示す、請求項15
    記載の物品。
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