JP2005507020A - 相溶したポリアミド樹脂から得た熱可塑性シリコーンエラストマ - Google Patents
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Abstract
熱可塑性エラストマの製造方法を開示する。この製造方法は:
(I)(A)融点またはガラス転移温度が25℃〜275℃の流動学的に安定したポリアミド樹脂と、(B)(B’)可塑度が少なくとも30で、分子中に平均して少なくとも2のアルケニール基を有するジオルガノポリシロキサンゴム100重量部と、選択的に(B”)増強充填剤5〜200重量部と、を具えるシリコーン基材と、前記シリコーン基材と前記ポリアミド樹脂の重量比が35:65〜85:15で、(C)グリシジルエステルポリマ又は有機官能グラフトポリオレフィンから選択された相溶化剤と、(D)分子中に平均して少なくとも2のシリコンに結合した水素基を含有する有機水素化物シリコン成分と、(E)ヒドロシリル化触媒とを、成分(D)と(E)が前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を加硫するのに十分な量存在するようにして、混合する工程と;(II)前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を動的に加硫する工程と;を具える。
(I)(A)融点またはガラス転移温度が25℃〜275℃の流動学的に安定したポリアミド樹脂と、(B)(B’)可塑度が少なくとも30で、分子中に平均して少なくとも2のアルケニール基を有するジオルガノポリシロキサンゴム100重量部と、選択的に(B”)増強充填剤5〜200重量部と、を具えるシリコーン基材と、前記シリコーン基材と前記ポリアミド樹脂の重量比が35:65〜85:15で、(C)グリシジルエステルポリマ又は有機官能グラフトポリオレフィンから選択された相溶化剤と、(D)分子中に平均して少なくとも2のシリコンに結合した水素基を含有する有機水素化物シリコン成分と、(E)ヒドロシリル化触媒とを、成分(D)と(E)が前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を加硫するのに十分な量存在するようにして、混合する工程と;(II)前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を動的に加硫する工程と;を具える。
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は熱可塑性エラストマ組成物に関し、シリコーン基材がポリアミド樹脂と相溶化剤とを混合し、かつグリシジルエステルポリマ又は有機官能グラフトポリオレフィンから選択されたものであり、この混合工程において前記基材に含まれているシリコーンゴムが動的に加硫されている組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
熱可塑性エラストマ(TPEs)は、プラスチック特性とゴム特性の双方を持つ高分子材料である。TPEsはエラストマ性機械的性質を有するが、従来の熱硬化ゴムと異なり、高温で再加工することができる。加工済製品のリサイクルを可能とし、その結果スクラップをかなり減らすことができるため、この再加工性は化学的に架橋したゴムを越えるTPEsの大きな利点である。
【0003】
一般に、二つの主なタイプの熱可塑性エラストマが知られている。ブロック共重合体熱可塑性エラストマは、融点あるいはガラス転移温度が周囲温度以上である「ハード」プラスチックセグメントと、ガラス転移温度あるいは融点が室温よりかなり低い「ソフト」プラスチックセグメントの双方を含む。このシステムでは、ハードセグメントが凝集してはっきりしたマイクロ相を形成し、ソフト相に対する物理的な架橋剤として作用する。これによって、室温でゴム特性が与えられる。高温では、ハードセグメントが溶けて、あるいは柔らかくなり、共重合体が流動し、通常の熱可塑性樹脂のように加工することが可能となる。
【0004】
あるいは、熱可塑性エラストマは、エラストマ成分と熱可塑性樹脂とを均一に混合することによって得られる単純なブレンド(物理的ブレンド)として引用される。混合時にエラストマ成分も架橋されると、公知の熱可塑性エラストマは、熱可塑性加硫ゴム(TPV)となる。TPVの架橋エラストマ相は、不溶性であり、高温で流動性がないため、TPVsは一般に、単純ブレンドに比較して耐油性と、耐溶剤性が高く、また、圧縮永久歪が低い。
【0005】
通常、TPVは動的加硫として知られているプロセスで製造される。このプロセスでは、エラストマと熱可塑性マトリックスを混合して、混合プロセスにおいてエラストマを架橋剤および/または触媒を用いて硬化させる。このようなTPVはいくつも公知であり、その中には熱可塑性成分が有機的な非シリコーンポリマでありながら架橋エラストマ成分がシリコーンポリマのもの(すなわち、熱可塑性シリコーン加硫剤あるいはTPSiV)もある。このような物質では、エラストマ成分を様々なメカニズムで硬化させることができるが、有機過酸化物などの非特定ラジカル開始剤を使用することによって、熱可塑性樹脂自体を少なくても部分的に硬化させることがある。この場合、その組成物を再処理する能力は減少するか、あるいは完全になくなってしまう(すなわち、それはもはや熱可塑性物質ではない)。また、過酸化物が、熱可塑性樹脂の部分的な分解を引き起こすようなケースもある。この問題を解決するために、有機ハイドライドか物シリコン化合物などの、エラストマ−特定架橋剤を使用して、アルケニル−官能シリコーンエラストマを硬化することが可能である。
【0006】
アークレス(Arkles)は、米国特許第4,500,688号にて、半浸透ネットワーク(IPN)を開示している。これは、粘度500〜100,000cSのビニルを含有するシリコーン液を従来の熱可塑性樹脂中に拡散させたものである。アークレス(Arkles)は、比較的低レベルのシリコーンのIPNsを記載しているのみである。このビニルを含有するシリコーンは、水素化珪素を含有するシリコーン成分を利用する連鎖延長メカニズムあるいは架橋メカニズムによって、溶融混合中に熱可塑樹脂内で加硫される。この開示は、ビニル含有シリコーンが2〜4のビニル基を有し、水素化物含有シリコーンが、ビニル官能基当量の1〜2倍を有する場合に、上記連鎖延長工程によって、熱可塑性組成物が形成されると記載している。一方で、ビニル含有シリコーンが2〜20のビニル基を有し、水素化物含有シリコーンがビニル官能基当量の2〜10倍である場合に、主として架橋反応を受けているシリコーンは熱硬化性組成となる。ここに記載されている典型的な熱可塑性材料は、ポリアミド、ポリウレタン、スチレニクス、ポリアセタール、ポリカーボネートである。この開示は、アークレス(Arkles)の米国特許第4,714,739号で拡大されており、不飽和基を含有し、水素化物含有シリコーンを不飽和官能基を有する有機ポリマと反応させることによって得られるハイブリッドシリコーンの使用を含むものとなっている。アークレス(Arkles)は、1〜40重量パーセント(米国特許第4,714,739号では1〜60%)の範囲のシリコーン液含有量を開示しているが、これらの比率に関して、あるいはこの有機樹脂の特性に関しての臨界性についてはなんら言及していない。
【0007】
アドバーンスドエラストマシステム(Advanced Elastomer Systems)社のWO96/01291号公報は、耐油性と圧縮永久歪を改良した熱可塑性エラストマを開示している。これらのシステムは、硬化性エラストマ共重合体が相溶することなく高分子キャリア内に分散している硬化ゴム濃縮物を最初に生成することによって得られる。この組み合わせを混合する間に硬化性共重合体が動的に加硫される。この結果物であるゴム濃縮物は、工業用熱可塑性物質とブレンドして、所望のTPEを提供する。使用できるエラストマ成分としてシリコーンゴムが開示されているが、このようなシリコーンを用いた実施例は記載されていない。さらに、この公報は、高分子キャリアが硬化性共重合体の硬化剤と反応する必要はないと教示している。
【0008】
米国特許第4,695,602号において、クロスビィ他(Crosby et al.)は、ヒドロシリル化反応を介して加硫したシリコーンセミ−IPNを、曲げ弾性率の高い繊維強化熱可塑性樹脂中に分散させたコンポジットを教示している。使用されているシリコーンは、上記のアークレス(Arkles)が教示しているタイプのものであり、このコンポジットは、IPNの入っていないシステムに比して、収縮特性およびそり特性が改善されているという。
【0009】
米国特許第4,831,071号において、ワード他(Ward et al.)は、高いモジュラスを持つ熱可塑性樹脂の完全溶融性および強度を改善する方法を開示しており、この改良した樹脂が融解延伸する際に、平滑で許容度の高い特徴を提供している。上述のアークレス他(Arkles et al.)の開示にあるように、シリコーン混合物は、セミIPNを形成するべく樹脂中に分散された後、ヒドロシリル化反応を介して硬化し、次いで結果組成物を押し出して、溶融延伸する。
【0010】
住友ベークライト株式会社の、1995年5月3日公開の欧州特許出願第0651009A1号は、熱可塑性エラストマ組成物を開示しており、これは、不飽和有機(すなわち、非シリコーン)ゴム、熱可塑性樹脂、水素化珪素を含有する架橋剤、ヒドロシリル化触媒および相溶化剤を含む混合物を動的に加熱することによって得られる。
【0011】
米国特許第6,013,715号において、ゴルノビクス他(Gornowicz et al.)は、TPSiVエラストマを教示している。ここでは、ポリオレフィン又はポリ(ブチレンテレフタレート)樹脂のいずれかにシリコーンゴム(または、充填剤入りのシリコーンゴム)を分散させ、次いでこのゴムを、その中でヒドロシリル化硬化システムを介して動的に加硫するようにしている。結果物としてのエラストマは、少なくとも25%の破断点極限伸びを示し、ゴムが硬化していない樹脂とシリコーンゴムの単なるブレンド(すなわち物理的混合)に比べて、有意に改良された機械的特性を有する。これは、もちろん商業的な優位性であり、加硫工程およびそれに必要な硬化剤が、製造の複雑さと製造コストの双方に加わるため、必須の同等の機械的特性が加硫しなくても得られるのであれば、多くの場合加硫はされないであろう。
【0012】
米国特許第6,281,286号において、コルバス他(Chorvath et al.)は、ポリエステルおよびポリアミド樹脂から熱可塑性シリコーン加硫ゴムを得ることによって、ポリエステルおよびポリアミド樹脂の耐衝撃性が高くなる旨を開示している。ここでは、エラストマ成分が、シリコーンゴムとシリカ充填剤を含むシリコーンゴム基材であり、この基材の樹脂に対する重量比が10:90〜35:65の範囲にある。結果物としての熱可塑性材料は耐衝撃性は改良されているが、エラストマとして利用するのに十分に低いモジュラスを示すものではない。
【0013】
米国特許第6,362,287号は、特定のナイロンを基材としたTPSiVにヒンダードフェノール化合物を取り込んだものを開示している。ここでは、このフェノール化合物が、変性していない組成物に比較して改善された機械的特性を与える。
【0014】
米国特許6,417,293号は、熱可塑性エラストマ組成物を開示しており、ここではシリコーンゴムと安定剤がポリエステル樹脂内に分散している。このシリコーンゴムは結果混合物内で動的に加硫される。
【0015】
米国特許出願第09/843,906号及び第09/845,971号は、過酸化物硬化技術を用いてTPSiVを製造する方法を開示している。第09/843,906号は、ポリオレフィンTPSiV’sを、第09/845,971号はポリアミドおよびポリエステルを基材とするTPSiV’sを教示している。
【0016】
米国特許第6,362,288号は、(i)カップリング剤、(ii)官能ジオルガノポリシロキサン、または(iii)少なくとも一のジオルガノポリシロキサンブロックと、ポリアミド、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリウレア、ポリカーボネート、またはポリアクリレートから選ばれた少なくとも一のブロックを有する共重合体、とから選択された相溶化剤を、特定ナイロンを基材にするTPSiVエラストマ内に組み込んだものを開示しており、ここでは、この組成において選択された相溶化剤を含有することによって、相溶化剤を含有していないTPSiVエラストマに比べて、引張り強さと、伸び率の両方を改善している。
【0017】
ポリアミドを基材とするTPSiVエラストマの相溶化剤として機能する物質を特定する必要がある。特に、米国特許第6,362,288号に教示されているものと比較可能な配合を提供でき、様々な市場で商業的により有用な相溶化剤を特定する必要がある。
【0018】
本発明は、グリシジルエステルポリマ又は有機官能グラフトポリオレフィンから選択された相溶化剤を配合に組み込んだポリアミドTPSiVエラストマを提供するものである。ここに開示するエラストマは、一般に外観が良く、少なくとも25%の伸び率を有し、これに相応するジオルガノポリシロキサンが硬化されていない単純(物理的)ブレンドに比較して、引っ張り強度及び/又は伸び率がなくとも25%以上大きい。
【0019】
従って、本発明は:
(I)以下の成分;
(A)融点あるいはガラス転移温度が25〜275℃の流動学的に安定したポリアミド樹脂と、
(B)シリコーン基材であって
(B’)少なくとも30の可塑性を有し、分子中に少なくとも平均2のルケニル基を有するジオルガノポリシロキサンゴムを100重量部と、選択的に
(B”)補強充填剤5〜200重量部と、
を含むシリコーン基材であって、
前記シリコーン基材と前記ポリアミド樹脂の重量比が33:65から85:15の範囲にあり、
(C)グリシジルエステルポリマ、又は有機官能グラフトポリオレフィンから選択された相溶化剤と、
(D)分子中に少なくとも平均2のシリコーンに結合した水素基を含む有機水素化物シリコーン化合物と、
(E)ヒドロシリル触媒であり、成分(D)および(E)が前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を硬化するのに十分な量であるものと;
を混合し、及び
(II)前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を動的に加硫する;
ことによって得られる熱可塑性エラストマに関する。
【0020】
本発明の好ましい実施例では、安定化剤(F)が配合されている。安定化剤(F)は、ヒンダードフェノール、チオエステル、ヒンダードアミン、2,2'-(1,4-フェニレン)ビス(4H-3,1-ベンゾキサジン-4-オン);又は3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンゾイック酸、ヘキサデシルエステルから選択された少なくとも一の有機化合物である。
【0021】
本発明は更に、上記方法で得られた熱可塑性エラストマに関する。
【0022】
本発明の方法の第1ステップは、
(A)融点あるいはガラス転移温度が25〜275℃の流動学的に安定したポリアミド樹脂と、
(B)(B’)少なくとも30の可塑性を有し、分子中に少なくとも平均2のアルケニール基を有するジオルガノポリシロキサンゴム100重量部と、選択的に(B”)補強充填剤5〜200重量部とを含有し、
前記シリコーン基材と前記ポリアミド樹脂の重量比が35:65〜85:15であるシリコーン基材と、
(C)グリシヂルエステルポリマか、あるいは有機官能グラフトポリオレフィンから選択された相溶化剤と、
(D)分子中に少なくとも平均して2のシリコーンに結合した水素基を含む有機水素化物化合物と、
(E)ヒドロシリル化触媒とを、
成分(D)および(E)を前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を硬化するのに十分な量として混合する工程を含む。
【0023】
本発明の成分(A)は、熱可塑性ポリアミド樹脂である。この樹脂は、通称「ナイロン」の名で良く知られており、主ポリマ鎖に沿ってアミド(すなわち、-C(O)-NH-)結合を有する長鎖合成ポリマである。本発明の目的に照らして、このポリアミド樹脂は、融点(m.p.)又はガラス転移温度(Tg)が、ポリアミドが非晶質であれば、室温(すなわち、25℃)〜275℃である。これより融点の高いポリアミド(例えば、ナイロン4/6)からTPSiVエラストマを作ったが、その物理的特性は貧弱であった。この製品の最大伸びは、本発明で要求されている25%より小さい。更に、本発明の目的に照らして、ポリアミド樹脂は、高温で樹脂ペレットあるいはパウダを乾燥した不活性ガスに通して乾燥させることが好ましい。受容可能な特性および工程に合ったこの乾燥度は、特定のポリアミドに応じて異なり、その値は一般的に製造者によって推奨された値であるか、あるいは、簡単な実験を何度か行って決めることができる。前記ポリアミド樹脂が水分率約0.1重量パーセントを越えないことが好ましい。最後に、後述するように、TPSiVエラストマを作成するのに必要な混合条件下で、前記ポリアミドは流動学的に安定でなければならない。この安定性は好適な処理温度できれいな樹脂の上で評価される。相応なTPSiVsを作るのに一般的に必要な時間(例えばボールミキサで10〜30分)内で、溶融粘度(混合トルク)が20%以上変化するようなものは、その樹脂が本発明の範囲外にあることを示す。従って、例えば、融点198℃の乾燥したナイロン11のサンプルを、窒素ガスをパージしたボールミキサで、約210〜220℃で約15分間混合したところ、混合トルクが約200%上昇した。このようなポリアミド樹脂は、この方法の好適な即時候補ではない。
【0024】
上述の限定以外に、樹脂(A)は、ポリマ鎖内に繰り返しアミド単位を有する、熱可塑性の結晶質あるいは非結晶質の高分子量ソリッドホモポリマ、コポリマあるいはターポリマのいずれでも良い。コポリマあるいはターポリマシステムでは、繰り返し単位の50モル%以上がアミドを含有する単位である。好適なポリアミドの例としては、ナイロン6などのポリラクタム、ポリエナントラクタム(ナイロン7)、ポリカプリールラクタム(ナイロン8)、ポリラウリルラクタム(ナイロン12)、など;ポリピロリジノン(ナイロン4)などのアミノ酸ホモポリマ;ジカルボキシリック酸と、ナイロン6/6,ナイロン66、ポリヘキサメチレナゼルアミド(ナイロン6/9)、ポリヘキサメチレンーセバカミド(ナイロン6/10)、ポリヘキサメチレニソフェタルアミド(ナイロン6,I)、ポリヘキサメチレンドデカノイック酸(ナイロン6/12)などのジアミンとのコポリアミド;芳香性および部分芳香性ポリアミド;カプロラクタムとヘキサメチレンアジパミド(ナイロン6,6/6)のコポリマなどのコポリアミド、あるいはターポリアミド(例えば、ナイロン6,6/6,6);ポリエーテルポリアミドなどのブロックコポリマ;又はこれらの混合物などがある。好ましいポリアミド樹脂は、ナイロン6、ナイロン12、ナイロン6/12、ナイロン6/6である。
【0025】
成分(A)は、ポリアミド樹脂(A)がブレンド量の50%以上を占めるように、非ポリアミド飽和熱可塑性樹脂とブレンドすることもできる。この追加の樹脂は、ガラス転移温度が25〜275℃であることが好ましい。
【0026】
シリコーン基材(B)は、ジオルガノポリシロキサンゴム(B’)の均一ブレンドか、選択的に、このゴムと補強充填材(B”)の均一ブレンドである。
【0027】
ジオルガノポリシロキサン(B’)は、コンシステンシィの高い(ゴム)ポリマか、あるいは、分子中に少なくとも2のアルケニール基を含む炭素数2〜20のコポリマである。このアルケニール基は、ビニル、アリル、ブチニル、ペンテニル、ヘキサニル、およびデセニルが特に良い例である。アルケニール官能基の位置は臨界ではなく、分子鎖端末で、分子鎖の非末端位置で、あるいはこの両方の位置で結合していても良い。上記ジオルガノポリシロキサンゴムにおいて、アルケニール基がビニルあるいはヘクセニルであり、この基が0.001〜3重量パーセントの範囲、好ましくは0.01〜1重量パーセントの範囲で存在することが好ましい。
【0028】
成分(B’)の残りの(すなわち、非アルケニール)シリコーン結合有機基は、炭化水素基あるいは不飽和脂肪族を含まないハロゲン炭化水素基から独立して選択される。これらは、特に、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルなどの、炭素数1〜20のアルキル基;シクロヘキシル、シクロヘプチルなどのシクロアルキル基;フェニル、トリル、キシリルなどの炭素数6〜12のアリル基;ベンジル、フェニチルなどの炭素数7〜20のアラルキル基;および3,3,3-トリフルオロプロピルおよびクロロメチルなどの炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基を選択することができる。もちろん、これらの基は、ジオルガノポリシロキサンゴム(B’)のガラス転移温度(あるいは融点)が室温以下であり、したがって、このゴムはエラストマである。メチルは成分(B’)において少なくとも50モル%、より好ましくは少なくとも90モル%の不飽和シリコーン結合有機基を構成することが好ましい。
【0029】
したがって、ポリジオルガノシロキサン(B’)は、このような有機基を含むホモポリマあるいはコポリマであってもよい。例としては、特に、ジメチルシロキシ単位とフェニルメチルシロキシ単位;ジメチルシロキシ単位とジフェニルシロキシ単位;およびジメチルシロキシ単位、ジメチルシロキシ単位、及びフェニルメチルシロキシ単位とを含有するゴムを例に挙げることができる。分子構造は臨界ではなく、直鎖、部分的枝分かれ鎖構造、好ましくは直線構造が考えられる。
【0030】
ジオルガノポリシロキサン(B’)の特定構造は:
トリメチルシロキシでエンドブロックされたジメチルシロキサン−メチルヘキセニルシロキサンコポリマ;
ジメチルヘキセニルシロキシでエンドブロックされたジメチルシロキサン−メチルヘキシニルシロキサンコポリマ;
トリメチルシロキシでエンドブロックされたジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマ;
トリメチルシロキシでエンドブロックされたメチルフェニルシロキサン−ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマ;
ジメチルビニルシロキシでエンドブロックされたジメチルポリシロキサン;
ジメチルビニルシロキシでエンドブロックされたジメチルシロキサン−エチルビニルシロキサンコポリマ;
ジメチルビニルシロキシでエンドブロックされたメチルフェニルポリシロキサン;
ジメチルビニルシロキシでエンドブロックされたメチルフェニルシロキサン−ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマ;および
同様のコポリマであり、少なくとも一の末端基がジメチルヒドロキシシロキシであるもの;を含む。
低温のアプリケーションに好ましいシステムは、メチルフェニルシロキサン−ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマと、ジフェニルシロキサン−ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマ、であり、特にジメチルシロキサン単位のモル量が約93%のものが好ましい。
【0031】
成分(B’)は、二またはそれ以上の有機ポリシロキサンの組み合わせからなることもある。最も好ましくは、成分(B’)が、その分子の各末端がビニル基であるポリジメチルシロキサンホモポリマであるか、またその主鎖に沿って少なくとも一のビニル基を含むホモポリマである。
【0032】
本発明の目的に照らして、ジオルガノポリシロキサンゴムの分子量は、米国材料試験協会(ASTM:American Society for Testing and Materials)のテストメソッド926で規定されているウイリアムス塑性数を少なくとも30とするのに十分である。ここで使用されている塑性数は、体積2cm3、高さ約10mmの円筒状のテストスペーシメンに、25℃で49ニュートンの圧縮負荷を3分間与えた後の厚さ(mm×100)であると規定されている。この成分の塑性数が、上述のアークレス(Arkles)が使用した低粘度の液体シロキサンのように約30以下である場合、この即時方法によって動的に加硫して得たTPSiVsは、均一性が悪く、シリコーン含有量が多い(例えば50〜70重量パーセント)場合、本質的にシリコーンのみの領域および本質的に熱可塑性樹脂のみの領域がのこり、ブレンドが弱く、また脆い。本発明のゴムは、従来技術で使用されているシリコーン液体よりかなり粘度が高い。例えば、上述のアークレス(Arkles)でのシリコーンは、粘度の上限が100,000cS(0.12/s)であり、このように粘度の低い液体の塑性は、ASTM D926工程では容易に測定されないにもかかわらず、塑性数約24に相当すると決定された。成分(B’)の塑性数に絶対的な上限はないが、従来の混合装置における実用上の処理能力がこの値を制限する。好ましくは塑性数が100〜200、最も好ましくは120〜185である。
【0033】
コンシステンシィが高い不飽和基を含有するポリジオルガノシロキサンの製造方法は公知であり、本件でより詳細な議論は必要としない。例えば、アルケニール官能ポリマの典型的な製造方法は、同様のアルケニール官能スピーシーズの存在下で環状あるいは線状のジオロガノポリシロキサンの塩基触媒化した平衡化工程を具える。
【0034】
選択的に加える成分(B”)は、公知の細砕した充填材であり、ジオルガノポリシロキサン(B’)を増強するものである。これは、好ましくは、ヒュームドシリカおよび沈殿シリカ、シリカアエロジェル、比表面積が少なくとも50m2/グラムの二酸化チタンなどの細砕した熱安定ミネラルから選択される。ヒュームドシリカは、表面積が大きいため好ましい増強充填材であり、その表面積は最大450m2/グラムになりうる。表面積50〜400m2/グラムのヒュームドシリカ、特に200〜380m2/グラムのヒュームドシリカが最も好ましい。ヒュームドシリカ充填材は、シリコーンゴムの技術で典型的に行われているように、表面に疎水性を与えるように処理される。これは、シリカと、シラノール基あるいはシラノール基の加水分解先駆物質を含む液状有機シリコーン化合物を反応させることによって行われる。充填材処理剤として使用することのできる化合物は、シリコーンゴム技術においては、耐クリーピング材あるいは可塑剤として引用されており、低分子量の液体ヒドロキシ、あるいはアルコキシを末端とするポリジオルガノシロキサン、ヘキサオルガノジシロキサン、シクロジメチルシラザーン、およびヘキサオルガノジシラザーンなどの成分を含む。処理剤は、平均重合度(DP)が2〜約100、より好ましくは約2〜約10のオリゴマ化したヒドロキシを末端とするジオルガノポリシロキサンであり、この処理剤がシリカ充填材各100重量部に対して5〜50重量部の範囲で使用されていることが好ましい。成分(B’)が好ましいビニル官能ポリジメチルシロキサン、あるいはヘキサニル官能ポリジメチルシロキサンである場合、この処理剤は、ヒドロキシを末端とするポリジメチルシロキサンであることが好ましい。
【0035】
成分(B”)を本発明に使用する場合は、増強充填材(B”)5〜200重量部、好ましくは5〜150重量部、最も好ましくは20〜100重量部をゴム(B’)100重量部と均一にブレンドし、シリコーン基材(B)を得る。このブレンドは、シリコーンゴム技術で良く知られているように、通常、二本ロールミル、密閉式ミキサ、あるいはその他の適当な装置を用いて室温で行われる。代替として、後述するとおり、ゴムの動的な加硫に先立って、混合中にシリコーン基材を定配置にすることができる。後者の場合は、増強充填材がジオルガノポリシロキサンゴムに良く分散するまで、混合する温度を、ポリアミド樹脂の軟化点あるいは融点以下に保持する。
【0036】
成分(C)はグリシジルエステル官能ポリマか、オルガノ官能グラフトポリオレフィンから選択された相溶化剤である。本発明の目的に照らして、熱可塑性エラストマの製造において、少なくとも一の相溶化材を含有させる。
【0037】
第1の実施例においては、相溶化剤(C)はグリシジルエステルポリマである。本発明の目的に照らして、グリシジルエステルポリマは、一またはそれ以上のグリシジルエステルモノマから誘導された繰り返し単位を含有するポリマであると定義される。このグリシジルエステルポリマは、ホモポリマ、コポリマ、ターポリマのどれでもよい。グリシジルエステルモノマは、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸などのエチレン化不飽和カルボン酸のグリシジルエステルを意味し、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルイタコネートなどを含む。本発明で使用する好適なグリシジルエステルポリマの代表的なものは、本明細書で挙げている米国特許第5,981,661号にグリシジルエステル強化剤として記載されているグリシジルエステルである。このグリシジルエステルポリマは、好ましくはグリシジルエステルポリマから誘導した一又はそれ以上の第1の繰り返し単位と、例えばエチレン、プロピレン、1−ブタン、1−ペンタンなどのα−オレフィンモノマから誘導した一またはそれ以上の第2の繰り返し単位を含む。好ましくは、このグリシジルエステルモノマはグリシジルアクリレートか、あるいはグリシジルメタクリレートである。
【0038】
好適なグリシジルエステルポリマは、選択的に、グリシジルエステルモノマと共重合可能な一又はそれ以上の他のモノエチレン化不飽和モノマから誘導した繰り返し単位少量、すなわち、約50重量%まで、を含むものであってもよい。ここで用いる用語「モノエチレン化不飽和」は、各分子につきエチレン化不飽和部位を一つ有するとの意味である。好適な共重合性モノエチレン化不飽和モノマは、例えば、スチレン、ビニルトルエン、などのビニル芳香性モノマ、ビニルアセテート、ビニルプロピオネートなどの、ビニルエステル、及び、例えばブチルアクリレート、メチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレートなどの(C1−C20)アルキル(メタ)アクリレートである。ここで用いられている、用語「(C1−C20)アルキル」は、メチル、エチル、デシル、エイコシル、シクロヘキシルなど、各基につき炭素数1〜20の直鎖あるいは分枝したアルキル基を意味する。また、用語「(メタ)アクリレート」は、集合的にアクリレート組成物およびメタクリレート組成物を意味する。
【0039】
好適なグリシジルエステルコポリマは、たとえば従来のフリーラジカル開始共重合によって作ることができる。
【0040】
より好ましくは、本発明で相溶化剤として用いられるグリシジルエステルポリマは、オレフィン−グリシジル(メタ)アクリレートポリマ、オレフィン−ビニルアセテート−グリシジル(メタ)アクリレートポリマ、およびオレフィン−グリシジル(メタ)アクリレート−アルキル(メタ)アクリレートポリマから選択される。最も好ましくは、グリシジルエステルポリマは、LOTADER(登録商標)AX8900樹脂、LOTADER(登録商標)AX8930、およびLOTADER(登録商標)RAX8840として、エルフアトケム社(Elf Atochem, Norh America, Inc., Philadelphia, PA)によって販売されているLOTADER(登録商標)GMA製品のようなランダムエチレン/アクリル エステル/グリシジル メタクリレートコポリマあるいはテレポリマから選択される。
【0041】
第2実施例では、コポリマ相溶剤は、オルガノ官能グラフトポリオレフィンである。本発明の目的において、「オルガノ官能グラフトポリオレフィン」は、オレフィンのホモポリマ、コポリマ、テレポリマおよびオルガノ官能グラフトモノマである。好ましいオレフィンの代表的な例は、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びエチレン、プロピレン、ジエンなどのオレフィン混合物、すなわちいわゆるEPDMなどである。また、このオレフィンは、C5−C20炭化水素α−オレフィン、ビニルアセテート、アルキルアクリレート、あるいはアルキルメタクリレートからも選択でき、この場合、アルキル基はメチル、エチル、プロピル、ブチル、他である。炭化水素αオレフィンの好適な例は、1−ヘキサン、1−オクタン、1−デシンである。アルキルアクリレートのアルキル基の例は、メチル、エチル、プロピル、ブチルである。有機官能グラフトモノマは、以下の有機官能基、すなわちカルボン酸、カルボン酸塩、アミド、イミド、エステル、無水物、エポキシ、アルコキシおよびオキサゾリンを有するエチレン化不飽和炭化水素から選択することができる。オキサゾリン基は、以下の化学構造
【化1】
を有する。ここで、環は、炭素数1〜4を有する炭化水素基から選択された一またはそれ以上の置換基を含んでいてもよい、を有する。
【0042】
カルボン酸および無水物を含むエチレン化不飽和炭化水素の例は、アクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、イタコン無水物、マレイン無水物、及び例えばジメチルマレイン無水物またはシトラコン無水物、ナド酸無水物、ナド酸メチル無水物、テトラヒドロフタル酸無水物など置換マレイン無水物であり、マレイン無水物が特に好ましい。不飽和酸の誘導体の例は、塩、アミド、イミド、エステルであり、例えばモノ−およびジマレイン酸塩ナトリウム、アクリルアミド、マレイミド、グリシジルメタクリレート、ジメチルフマル酸などである。エポキシ官能モノマの例は、アリルグリシジルエーテル、1,2-エポキシ-7-オクタン、1,2-エポキシ-9-デシン、1,2-エポキシ-5-ヘキサンを含む。オキサゾリン官能モノマの例は、ビニルオキサゾリンである。有機官能グラフトポリオレフィン相溶剤に使用する好ましいグラフトモノマは、マレイン無水物と、マレイン無水物誘導体から選択される。
【0043】
好ましくは有機官能グラフトポリオレフィン相溶剤は、ポリ(エチレン−コ−ビニルアセテート)−グラフト−マレイン無水物、ポリプロピレン−グラフト−マレイン無水物、ポリエチレン−ポリプロピレン−グラフト−マレイン無水物、ポリプロピレン−グラフト−マレイン無水物、ポリエチレン−ポリプロピレン−グラフト−マレイン無水物、マレイン無水物グラフトEPDMゴム、マレイン無水物グラフトSEBS(スチレン−エチレン/ブタン−スチレントリブロックコポリマ)から選択される。
【0044】
最も好ましくは、有機官能グラフトポリオレフィンは、例えば、市場で入手可能な、Royaltuf(登録商標)485-B(ユニロイヤルケミカル株式会社、Uniroyal Chemical Company, Inc., Middlebury, CT06749)などのマレイン無水物グラフトEPDMか、あるいは市場で入手可能な、同社のPolybond(登録商標)などのマレイン無水物グラフトポリプロピレンである。これらの不飽和グラフトモノマの含有量は、グラフトポリマ中0.1〜10重量パーセント、好ましくは0.3〜4重量パーセントである。
【0045】
本発明のステップ(I)で加えることのできる相溶剤(C)の量は、好ましくは、全成分全体の0.1〜25重量パーセント、より好ましくは1〜15重量パーセント、最も好ましくは加える全成分全体の2〜8重量パーセントである。
【0046】
成分(D)は、次のように例示される:
PhSi(OSiMe2H)3などの、低分子シロキサン;
トリメチルシロキシでエンドブロックされたメチルヒドリドポリシロキサン;
トリメチルシロキシでエンドブロックされたジメチルシロキサン−メチルヒドリドシロキサン共重合体;
ジメチルヒドリドシロキシでエンドブロックされたジメチルポリシロキサン;ジメチルヒドロゲンシロキシでエンドブロックされたメチルヒドロゲンポリシロキサン;
ジメチルヒドリドシロキシでエンドブロックされたジメチルシロキサン−メチルヒドリドシロキサン共重合体;
環状メチルハイドロゲンポリシロキサン;
環状ジメチルシロキサン−メチルヒドリドシロキサン共重合体;
テトラキス(ジメチルヒドロゲンシロキシ)シラン;
(CH3)2HSiO1/2,(CH3)3SiO1/2,及びSiO4/2単位からなるシリコーン樹脂;
(CH3)2HSiO1/2,(CH3)3SiO1/2, CH3SiO3/2, PhSiO3/2, 及びSiO4/2単位からなるシリコーン樹脂;
ここで、MeおよびPhは、それぞれ、メチル基およびフェニル基である。
【0047】
特に好ましいオルガノヒドリドシリコーン化合物は、末端がR3SiO1/2またはHR2SiO1/2のいずれかでありRHSiO単位を含有するホモポリマあるいはコポリマである。ここで、Rは炭素数1〜20のアルキル基、フェニルあるいはトリフルオロプロピル、好ましくはメチルから独立して選択される。成分(D)の粘度は25℃で約0.5〜1,000mPa・s、好ましくは2〜500mPa・sであることが好ましい。さらに、この成分は、好ましくは、シリコーンに結合した水素0.5〜1.7重量パーセントを含有する。成分(D)は、実質的にメチルヒドリドシロキサン単位からなるポリマか、あるいは、実質的にジメチルシロキサン単位とメチルヒドリドシロキサン単位からなるコポリマから選択され、シリコーンに結合した水素を0.5〜1.7パーセント有し、25℃で粘度が2−500mPa・sであることが大変好ましい。このような特に好ましいシステムは、トリメチルシロキシ基あるいはジメチルヒドリドシロキシ基から選択された末端基を有する。
【0048】
成分(D)は、上述のシステムの二つ又はそれ以上の組み合わせであっても良い。有機水素化物シリコーン化合物(D)は、成分(D)中の水素化珪素と成分(B’)中の珪素-アルケニルに対するモル比が、1以上で、好ましくは約50以下、より好ましくは3〜30,最も好ましくは4〜20のレベルで使用される。
【0049】
これらの水素化珪素-官能物質は、良く知られており、その多くが市場で商業的に入手可能である。
【0050】
ヒドロシリル化触媒(E)は、本発明の組成中でジオルガノポリシロキサン(B’)の硬化を促進する触媒である。このヒドロシリル化触媒は、プラチナブラック、シリカ支持プラチナ、炭素支持プラチナ、クロロプラチナ酸、クロロプラチナ酸のアルコール溶液、プラチナ/オレフィン錯体、プラチナ/アルケニルシロキサン錯体、プラチナ/β−ジケトン錯体、プラチナ/ホスフィン錯体、他のプラチナ触媒;ロジウムクロリドとロジウムクロリド/ジ(n−ブチル)スルフィド錯体、他のロジウム触媒;カーボン支持パラジウム、パラジウムクロリド、他のパラジウム触媒などが挙げられる。成分(E)は、好ましくは、クロロプラチナ酸、プラチナジクロリド、プラチナテトラクロリドなどのプラチナベースの触媒;ウィリング(Willing)の米国特許第3,419,593号による、クロロプラチナ酸とジメチルビニルシロキシでエンドブロックされたポリジメチルシロキサンで希釈したジビニルテトラメチルジシロキサンとを反応させて作るプラチナ錯体;ブラウン他(Brown et al.)の米国特許第5,175,325による、プラチナクロリドとジビニルテトラメチルジシロキサンの中和錯体である。最も好ましい触媒(E)は、プラチナクロリドとジビニルテトラメチルジシロキサンの中和錯体である。
【0051】
本発明の組成物に、成分(B’)と(D)の反応を促進するに十分な触媒量の成分(E)を加え、これによってジオルガノポリシロキサンを硬化してエラストマを製造する。この触媒は、好ましくは、熱可塑性エラストマ組成物の総重量に対して約0.1−500ppm、より好ましくは0.25−100ppmの金属原子を提供するように加える。
【0052】
本発明の好ましい実施例では、安定化剤(F)が配合されている。安定剤(F)は、ヒンダードフェノール、チオエステル、ヒンダードアミン、2,2'-(1,4-フェニレン)ビス(4H-3,1-ベンソキサジン-4-one)、または、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンゾイック酸、ヘキサデシルエステルから選択された少なくとも一の有機化合物である。
【0053】
本発明の目的には、ヒンダードフェノールは、分子中に式(i)で示す基を少なくとも一つ有する有機化合物であり、
【化2】
ここで、Qは、炭化水素基、硫黄、窒素あるいは酸素から選択されたヘテロ原子を選択的に含む炭化水素基、あるいは上記基のハロゲン置換変種から選択された炭素数1〜24の一価の有機基である。Qの例は、アルキル、アリル、アルキルアリル、アリルアルキル、シクロアルキルなどの基及びこれらのハロゲン置換変種;メトキシまたはt-ブトキシなどの炭素数1〜24のアルコキシ基;及びヘテロ原子を含む炭素数2〜24の炭化水素基(例えば、-CH2-S-R", -CH2-O-R"あるいは-CH2-C(O)OR"、ここでR"は、炭素数1〜18の炭化水素基である)、などが挙げられる。さらに、上記式(i)には明確に示されていないが、ベンゼン環は、追加的に、上述したQ基の一あるいはそれ以上と置換することができる。基(i)が化学的に結合した有機化合物の残余は、後述する動的な加硫を妨害する部分を含んでいない限り、重要ではない。例えば、この残余は、炭化水素、置換炭化水素、適当な価数のヘテロ原子を含む炭化水素基である。式(i)で規定する基は、水素に結合させて、有機フェノールを作ることも考えられる。ヒンダードフェノール化合物は、約3000未満の数平均分子量を有することが好ましい。
【0054】
好ましいヒンダードフェノール化合物は、分子中に下記の式(ii)で表される少なくとも一の基を含み、
【化3】
ここで、ベンゼン環は更に、選択的に、炭素数1〜24の炭化水素基で置換することができる。式(ii)において、Rは炭素数1〜4のアルキル基、R’は、炭素数4〜8の炭化水素基である。
【0055】
好ましくは、化学構造(i)および(ii)に示す1〜4の基は、考えらる物質は、考えられる化合物が分子量(MW)約1,500未満となるように適当な価数の有機残留物と結合する。これらの4つの基が成分(C)中に存在し、この化合物の分子量が1,200未満であることが最も好ましい。この一価の(あるいは多価の)有機残留物は、酸素、窒素、リンおよび硫黄などのように一またはそれ以上のヘテロ原子を有することがある。上述の式のR’基は、t-ブチル、n-ペンチル、ブチニル、ヘキサニル、シクロペンチル、シクロヘキシル、およびフェニルとすることができる。RおよびR’がt-ブチルであることが好ましい。本発明の目的のためには、式(ii)の基は、水素に結合してジオルガノフェノールを作ることもできる。
【0056】
好適なヒンダードフェノールの、限定されない例としては、1,1,3-トリス(2'-メチル-4'-ヒドロキシ-5'-t-ブチルフェニル)ブタン、N,N'-ヘキサメチレンビス(3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド)、4,4'-チオビス(2-t-ブチル-5-メチルフェノール)、1,3,5-トリス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチル ベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、N,N'-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナムアミド)、テトラキス(メチレン(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナメート))メタン、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5−ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、4,4'-メチレンビス(2,6-ジ-テルチアリ-ブチルフェノール)、2,2'-チオビス(6-tert-ブチル-4-メチルフェノール)、2,2'-チオビス(4-オクチルフェノール)、4,4'-チオビス(6-tert-ブチル-2-メチルフェノール)、4,4'-チオビス(3,6-ジ-sec-アミルフェノール)、2-(4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5,-トリアジン-2-イル)-5-(オクトイロキシ)フェノール、2,4-ビスオクチルメルカプト-6-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシアニリノ)-1,3,5-トリアジン、2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェノキシ)-1,2,3-トリアジン、1,3,5-トリス(3,5- ジ-tert-ブチル-4-ヒドロシキベンジル)イソシアヌレート、2-オクチルメルカプト-4,6-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシアニリノ)-1,3,5-トリアジン、2-オクチルメルカプト−4,6-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェノキシ)-1,3,5-トリアジン、2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルエチル)-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルプロピオニル)ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリス(3,5-ジシクロヘキシル-4-ヒドロキシベンシル)イソシアヌレート、1,3,5-トリス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンシル)イソシアヌレート、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メトキシフェノール、2,5-ジ-tert-ブチルヒドロキノン、2,5-ジ-tert-アミルヒドロキノン、2,6-ジ-tert-ブチルヒドロキノン、2,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシアニソール、2,6-ジフェニル-4-オクタデシルオキシフェノール、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシアニソール、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル ステアレート、ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)アジペート、一価または多価アルコール(メタノール、エタノール、n-オクタノール、トリメチルヘキサンエジオール、イソオクタノール、オクタデカノール、1,6-ヘキサンエジオール、1,9-ノナネジオール、エチレングリコール、1,2-プロパンエジオール、ネオペンチルグリコール、チオジエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタエリトリトール、トリメチロールプロパン、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、N,N'-ビス(ヒドロキシエチル)オクサラミド、3-チアウンデカノール、3-チアペンタデカノール、4-ヒドロキシメチル-1-ホスファ-2,6,7-トリオキサビシクロ(2.2.2)オクタン)を伴うβ-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸のエステル、及び、(上述の)一価または多価アルコールを伴うβ-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロピオン酸のエステル、がある。
【0057】
本発明のチオエステルは、式(iii)G−S−G、で表わされる少なくとも1の基を有する化合物である、ここで、Gは、-CH2-CH2-C(O)OR"'であり、R"'は、炭素数1〜24の一価の炭化水素基である。好適なチオエステルの、非限定例は、ジステアリル3,3-チオジプロピオネート、ジラウリル-3,3'-チオジプロピオネート、及び、ジ(トリデシル)3,3'-チオジプロピオネートである。
【0058】
本発明のヒンダードアミンは、低分子量の有機化合物か、下記の化学式で表される二価の基を少なくとも含むポリマであり、
【化4】
ここで、以後Meは、メチル基を表す。この成分の主鎖は、シリコーンゴムの動的な加硫を妨害するような官能基を含まない限り臨界ではなく、この明細書で言及している米国特許4,692,48号に開示されている低分子かつポリメリックなポリアルキルピペリダインによって示すことができる。好ましくは、上記の基は、(v)の構造を有し、
【化5】
ここで、Zは、水素あるいは炭素数1〜24のアルキル基であり、好ましくは水素である。
【0059】
好適なヒンダードアミドの限定されない例としては、1,6-ヘキサンジアミン、N,N'-ビス(2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)-、モルホリン-2,4,6-トリクロロ-1,3,5-トリアジンを有するポリマ;1,3-ベンゼンジカルボキシアミド、N,N'-ビス-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)、2,4-ジクロロ-6-(4-モルホリニル)-1,3,5-トリアジンを有するポリマ;ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケート;ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)セバケート;4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジンエタノールを有するジメチルスクシネートポリマ;及び、ポリメチル(プロピル-3-オキシ-(2',2',6',6'-テトラメチル-4'-ピペリジニル)シロキサン;がある。
【0060】
本発明の好ましい安定化剤は、テトラキス(メチレン(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメート))メタン、N,N'-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナムアミド)および1,1,3-トリス(2'-メチル4'-ヒドロキシ-5'-t-ブチルフェニル)ブタン、1,3,5-トリス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチル ベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4-6-(1H,3H,5H)-トリオン、およびジラウリル1-3,3'-チオジプロピオネートである。
【0061】
成分(F)の限定されない例には、シバスペシャリティケミカルコーポレーション(Ciba Specialty Chemical Corporation)社製の、商品名Irganox(商標)の、様々なヒンダードフェノールがある:
Irganox(商標)1076=オクタデシル3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメート、
Irganox(商標)1035=チオジエチレン ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメート)、
Irganox(商標)MD1024=1,2-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナモイル)ヒドラジン、
Irganox(商標)1330=1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、
Irganox(商標)1425WL=カルシウム ビス(モノエチル(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ホスホネート)、および
Irganox(商標)3114=1,3,5-トリス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン
などである。
好ましいヒンダードフェノールは、Irganox(商標)245{トリエチレングリコール ビス(3-(3'-tert-ブチル-4'-ヒドロキシ-5'-メチルフェニル)プロピオネート)}、Irganox(商標)1098{N,N'-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナムアミド)}、およびIrganox(商標)1010{テトラキス(メチレン(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナメート))メタン}である。
【0062】
各々100重量部のポリアミド(A)とシリコーンベース(B)に対して0.01〜5重量部の安定化剤(F)を使用することが好ましい。好ましくは、0.1〜0.75重量部、より好ましくは各々100重量部の(A)と(B)に0.4〜0.6重量部の安定化剤(F)を加える。
【0063】
上記成分に少量の追加添加物(G)を更に加えて本発明の組成物とすることができる。好ましくは、この追加成分は、全組成物の0.5〜40重量パーセント、より好ましくは0.5〜20重量パーセントのレベルで加える。この追加添加物は、限定されるものではないが、グラスファイバー、カーボンファイバーなどのポリアミド樹脂の増強充填剤;クォーツ、硫化バリウム、炭酸カルシウム、珪藻土などの増量充填剤;酸化鉄、酸化チタンなどのピグメント;カーボンブラック、細砕金属などの導電性充填剤;水酸化セリウムなどの熱安定化剤;抗酸化剤;ハロゲン化炭化水素、三水和アルミナ、水酸化マグネシウム、有機リン物質などの難燃剤などである。好ましいFR添加物はカルシウムシリケート粒、好ましくは平均粒径2〜30μmのボラストナイトである。さらに、追加成分(G)は、ポリジメチルシロキサンオイルなどのシリコーンゴム成分の可塑剤、及び/又はポリアミド成分の可塑剤であってもよい。後者の例として、ジシクロヘキシルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ベンジルフタレートなどのフタレートエステル;C1-C9アルキルトリメリテートなどのトリメリテートエステル;N-シクロヘキシル-p-トルエンスルホンアミド、N-エチル-o,p-トルエンスルホンアミド及びo-トルエンスルホンアミドなどのスルフォンアミド、及び液状オリゴマ可塑剤などがある。好ましい可塑剤は、揮発性の低い液状のものであり、これはポリアミドの共通融点で可塑剤の放出を最小限に抑える。
【0064】
上記添加物は、通常、動的硬化が行われた後の最終熱可塑性組成物に加えるが、この添加が動的な加硫メカニズムを妨げないかぎり製造工程のいずれの時点で追加しても良い。もちろん、上記添加物の成分は最終組成物の所望の特性を著しく損なわない範囲でのみ使用される。
【0065】
本発明の方法の第2工程は、ジオルガノポリシロキサン(B’)を動的に加硫する工程である。以後、「動的な加硫」は、ジオルガノポリシロキサン(B’)が受ける硬化工程を意味する。従って、本発明の方法によれば、熱可塑性エラストマは、シリコーン基材(B)と相溶化剤(C)をポリアミド(A)中に全体的に分散させ、基材内のジオルガノポリシロキサンを有機ヒドロシリコン化合物(D)と触媒(E)を用いて動的に加硫することによって製造される。本発明の目的に照らして、ポリアミド樹脂(A)に対するシリコーン基材(B)の重量比は、35:65以上である。この重量比が35:65であるか、これ以下の場合は、結果としての加硫物は、一般に、熱可塑性エラストマよりはポリアミド樹脂により似通ったモジュールを有する。一方、上記比率は、約85:15より大きくてはならない。なぜなら、組成物が弱くなってしまい、この値以上の加硫シリコーンエラストマのようになってしまうためである。この上限があっても、いずれの成分の組み合わせについても、(A)に対する(B)の最大比率は加工性を考慮することによっても制限される。なぜなら、シリコーンベースの含有量が高すぎると、少なくとも部分的に、もはや熱可塑性とは言えない架橋連続相が生じるからである。本発明の目的に照らして、この実用的な制限は、日常の経験によって容易に決定され、TPSiVを圧縮成型させる成分(B)の最大レベルを表す。しかしながら、最終熱可塑性エラストマは、例えば射出成形、押出成形などの他の従来のプラスチック加工法で容易に処理できることが好ましく、この場合、(A)に対する(B)の重量比は約75:25以上であってはならない。このような好ましい熱可塑性エラストマは、続いて再処理したものの引っ張り強度および伸び率が、もともとのTPSiVの対応する値の10%以内である(すなわち、熱可塑性エラストマが再処理によってわずかに変化する)。上記条件に合致するシリコーン基材の量は、特定のポリアミド樹脂と他の選択された成分によって異なるが、成分(A)に対する(B)の重量比は、40:60から75:25が好ましく、より好ましくは40:60から70:30である。
【0066】
混合は、上記成分をポリアミド樹脂に均一に分散できるものであれば、密閉式ミキサ、二軸スクリュー押し出し機など、どのような装置でも良い。後者は、商業的製造用に好適である。温度は、樹脂を分解しないような混合に実用的に合致する程度に低くすることが好ましい。システムによって異なるが、混同の順序は決まっておらず、例えば、成分(A)、(C)、(D)、および選択的に(F)を上記(A)の軟化点(すなわち、融点あるいはガラス転移温度)以上で(B)に追加し、次いで、触媒(E)を加えて動的加硫を開始させることができる。しかしながら、動的加硫を開始する前に、成分(B)乃至(F)が樹脂(A)中によく分散していなければならない。上述したとおり、シリコーン基材は現場で製造することができる。例えば、増強充填剤を、ポリアミド樹脂とジオルガノポリシロキサンゴムをすでに含有している混合物に、樹脂の軟化点以下の温度で加えて、この充填剤をゴム全体に分散させるようにしてもよい。次いで温度を上げて樹脂を溶融させ、他の成分を加えて、混合/動的加硫を行うようにしても良い。最適温度、最適混合時間、および他の混合処理の条件は、特定の樹脂及び他の成分を考慮され、これら当業者による日常の経験により決定するようにする。しかしながら、この混合および動的加硫は、ドライ窒素、ヘリウム、アルゴンなどの乾燥した不活性雰囲気中で行う(すなわち、成分に悪影響を与えるような反応をしない、または、ヒドロシリル化加硫を妨げない)ことが好ましい。
【0067】
上述したとおり、本発明の範囲内にあるためには、TPSiVエラストマの引っ張り強度あるいは伸び率、あるいは両方が、対応する単純ブレンドのそれより少なくとも25%以上高くなくてはならない。本発明の更なる条件は、TPSiVが、下記に述べるテストによって、少なくとも25%の伸び率を示すことである。ここで、「単純ブレンド」(あるいは物理的ブレンド)なる用語は、樹脂(A)、ベース(B)、相溶化剤(C)の重量比はTPSiVにおける比と同じであるが、硫化剤が使用されていない(すなわち、成分(D)か(E)のいずれか、あるいは双方が排除されており、従って、ゴムが硬化していない)ことを意味する。特定の組成物が上記条件に合致するかどうかを決めるためには、長さ25.4mm、幅3.2mm、典型的な厚さ1〜2mmのダンベルの上で、ASTM法、D412に従って、伸延率(extension rate)50mm/分で、TPSiVの引っ張り強度を測定する。少なくとも3つのサンプルを評価し、サンプルの非均質性(例えば、ボイド、コンタミネーション、あるいは混在など)によって生じる明らかに低い数値を除いて、結果を平均する。次いで、この値を、単純ブレンド組成物で製造したサンプルの対応する平均引っ張り強度および伸び率と比較する。単純ブレンドに対して引っ張り強度及び/又は伸び率に少なくとも25%の改善が見られなかった場合は、動的加硫の有利性がなく、このようなTPSiVsは本発明の範囲内のものではない。
【0068】
上記の方法で作成した熱可塑性エラストマは、押し出し成形、真空成形、射出成形、吹き出し成形、オーバー成形、あるいは圧縮成型などの従来の技術で処理することができる。また、これらの組成物は、機械的特性をほとんど損なうことなく再処理(リサイクル)することが可能である。
【0069】
本発明の新規の熱可塑性エラストマは、ワイヤおよびケーブルの絶縁、振動および音のダンパ部品、電気的コネクタ、ベルト、ホース、エアダクト、ブーツ、ベローズ、ガスケット、燃料ライン部品などの自動車部品及び設備、家具部品、取っ手付装置用の「ソフトフィール」グリップ(例えば工具のハンドル)、建築用シール、びんの栓、医療器具、スポーツ用品、一般的なゴム部品などの製造に利用することができる。
実施例
【0070】
本発明の組成および方法を更に明確にするべく、以下に実施例を説明する。ただし、これらの実施例は、請求項に記載されている本発明を限定するものではない。特に記載がない限り、実施例中のすべての部およびパーセンテージは、重量ベースであり、すべての測定は約23℃で行った。
材料
【0071】
以下の材料を実施例に使用した。引用を容易にするためにアルファベット順にリストされている。
基材1は、後に定義するPDMS1を68.7%、表面積約25m2/gのヒュームドシリカ25.8%(イリノイ州、タスコラ所在のキャボットコーポレーション(Cabot Corp.)社製のCab-O-Sil(登録商標)MS-75)、平均重合度(DP)約8の末端基がヒドロキシのジオルガノポリシロキサン5.4%、炭酸アンモニウム0.02%からなるシリコーンゴム基材である。
触媒1は、1,3-ジエチニール-1,1,3,3-テトラメチルジシキロキサンのプラチナ錯体1.5%;テトラメチルジビニルジシロキサン6%;末端がジメチルビニルであるポリジメチルシロキサン92%、および、6またはそれ以上のジメチルシロキサン単位を有するジメチルシクロポリシロキサン0.5%のプラチナ錯体である。
X−LINKER1は、実質的にMeHSiO単位68.4%、Me2SiO単位28.1%、およびMe3SiO1/2単位3.5%からなり、粘度約29mPa.sの水素化珪素官能架橋剤である。これは、平均構造MD16D’39M、ここで、Mは(CH3)3Si-O-、Dは-Si(CH3)2-O-、D'は-Si(H)(CH3)-O-である、に対応する。
相溶化剤1は、AX8900であり、これは、ペンシルバニア州19103フィラデルフィア、2000マークストリート所在のエルフアトケミノースアメリカ(Elf Atochem North America, Inc.)社により、商品名LOTADER(登録商標)AX8900として市販されている、エチレン-メチルアクリレート-グリシジルメタクリレートテルポリマ(E-MA-GMA)である。
相溶化剤2は、AX8930であり、これは、ペンシルバニア州19103フィラデルフィア、2000マークストリート所在のエルフアトケミノースアメリカ(Elf Atochem North America, Inc.)社により、商品名LOTADER(登録商標)AX8930として市販されている、エチレン-メチルアクリレート-グリシジルメタクリレートテルポリマ(E-MA-GMA)である。
相溶化剤3は、LOTADER(登録商標)3410であり、これは、ペンシルバニア州19103フィラデルフィア、2000マークストリート所在のエルフアトケミノースアメリカ(Elf Atochem North America, Inc.)社により、商品名LOTADER(登録商標)3410として市販されている、エチレン-nブチルアクリレート-マレイン無水物テルポリマである。
相溶化剤4は、LOTADER(登録商標)3300であり、これは、ペンシルバニア州19103フィラデルフィア、2000マークストリート所在のエルフアトケミノースアメリカ(Elf Atochem North America, Inc.)社により、商品名LOTADER(登録商標)3300として市販されている、エチレン-エチルアクリレート-マレイン無水物テルポリマである。
相溶化剤5は、LOTADER(登録商標)6200であり、これは、ペンシルバニア州19103フィラデルフィア、2000マークストリート所在のエルフアトケミノースアメリカ(Elf Atochem North America, Inc.)社により、商品名LOTADER(登録商標)6200として市販されている、エチレン-nブチルアクリレート-マレイン無水物テルポリマである。
相溶化剤6は、ROYALTUF485-Bであり、これは、コネチカット州06749ミドルバリー所在のユニロイヤルケミカル( Uniroyal Chemical Company, Inc.)社による、マレイン無水物グラフトEPDMである。
相溶化剤7は、アルドリッヒ(Aldrich)社のマレイン無水物グラフトポリプロピレンであり、マレイン無水物を0.6%含有し、メルトフローインデックスが115である。
INGANOX(商標)1010は、シバ−ガイジィ(Ciba-Geigy)社のヒンダードフェノール安定化剤であり、テトラキス{メチレン(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナメート)}メタンである。
LOWINOX(商標)CA22は、グレートレイクケミカル(Great Lake Chemical Corporation)社のヒンダードフェノール安定化剤であり、1,1,3-トリス(2'-メチル-4'-ヒドロキシ-5'-t-ブチルフェニル)ブタンである。
NYLON12は、RILSAN(商標)AMNOであり、ペンシルバニア州フィラデルフィア所在のエルフアトケムノースアメリカ(Elf Atochem NA, Inc.)社によって市販されているナイロン12であり、融点175℃である。
NYLON6は、ZYTEL(商標)7301の名前で、デュポン(Du Pont)社から市販されており、融点215〜225℃である。
PDMS1は、Me2SiO単位99.81重量%、MeViSiO単位0.16%、およびMe2ViSiO1/2単位0.03%からなるゴムである。環状シロキサンをカリウム触媒化した平衡化することによって製造される。ここで、触媒は二酸化炭素で中和する。このゴムは、可塑度約150である。
装置
【0072】
TPSiVsを、ポリラボハーク(Polylab Haake)ミキサで製造した。このミキサは、3000シリーズのボウルと、ローラロータを持つ。このボウルを、ナイロン6には240℃で、ナイロン12には220℃で動作させた。ロータの速度は、60rpmで一定とした。動作中は、ボウル上にフロー0.5SCFMで窒素ガスシールを行った。
【0073】
粗製TPSiVを、West4100シリーズの温度制御装置を具えるワバッシュホットプレス(Wabash Hot Press)を用いて、テストプラーク内に圧縮成型した。この圧縮は、ナイロン6には250℃で、ナイロン12には225℃で動作させた。サンプルを、圧力15トンで、3分間モールドした。テストサンプルを、ASTM D412の仕様に従ってプラークから切り離した。少なくとも5つのスペーシメンを試験して、平均結果を報告した。
実験1
【0074】
以下に述べる一般的な処理工程を用いて、ナイロン6 TPSiVsを製造した。この工程を表1にまとめた。
【0075】
通常運転で、ボウルを動作温度(240℃)まで加熱するか、あるいは、ボウルを動作温度にしておいた。運転を開始して、ボウルに120.0gの基材1をチャージした。基材1は、ナイロン6を80g加える前に1分間混合した。このブレンドを、3.21gの相溶化剤1を加える前に2分間混合した。(相溶化剤の濃度は、システム中のナイロン重量に基づいて決めた)。相溶化剤1を2分間混合し、次いでLowinox CA-22安定化剤1.08gを加えた。2分間混合した後、X-LINKER1を3.86g加えた。この架橋剤は、4分間混合し、確実に分散させた。希釈した触媒1を2.28g加えた。この触媒を加えた後、シリコーン基材の硬化反応の出現を示すように、トルクが上がり始めた。運転を終了し、トルクが安定して2分経過してから、TPSiVをボウルから取り出した。
【表1】
実施例2
【0076】
以下に述べる一般的な処理工程を用いて、ナイロン12 TPSiVsの製造に使用した。この工程を表2にまとめた。
【0077】
通常運転で、ボールを動作温度(220℃)まで加熱するか、あるいは、ボウルを動作温度にしておいた。運転が開始され、ボウルに120.0gの基材1をチャージした。ベース1は、ナイロン12を80gと、所望量の相溶化剤を加える前に1分間攪拌した。相溶したナイロン12/基材1を得た。(相溶化剤の濃度は、システム中のナイロン重量に基づいて決めた)。次いでIrganox 1010安定化剤1.0gを加えた。2分間混合した後、X-LINKER1を1.95g加えた。この架橋剤は、2.25gの触媒1で触媒化する前に、4分間混合し、確実に分散させた。この触媒1を加えた後、シリコーン基材の硬化反応を示すように、トルクが上がり始めた。運転を終了し、トルクが安定して2分経過してから、TPSiVをボウルから取り出した。
【表2】
【0001】
本発明は熱可塑性エラストマ組成物に関し、シリコーン基材がポリアミド樹脂と相溶化剤とを混合し、かつグリシジルエステルポリマ又は有機官能グラフトポリオレフィンから選択されたものであり、この混合工程において前記基材に含まれているシリコーンゴムが動的に加硫されている組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
熱可塑性エラストマ(TPEs)は、プラスチック特性とゴム特性の双方を持つ高分子材料である。TPEsはエラストマ性機械的性質を有するが、従来の熱硬化ゴムと異なり、高温で再加工することができる。加工済製品のリサイクルを可能とし、その結果スクラップをかなり減らすことができるため、この再加工性は化学的に架橋したゴムを越えるTPEsの大きな利点である。
【0003】
一般に、二つの主なタイプの熱可塑性エラストマが知られている。ブロック共重合体熱可塑性エラストマは、融点あるいはガラス転移温度が周囲温度以上である「ハード」プラスチックセグメントと、ガラス転移温度あるいは融点が室温よりかなり低い「ソフト」プラスチックセグメントの双方を含む。このシステムでは、ハードセグメントが凝集してはっきりしたマイクロ相を形成し、ソフト相に対する物理的な架橋剤として作用する。これによって、室温でゴム特性が与えられる。高温では、ハードセグメントが溶けて、あるいは柔らかくなり、共重合体が流動し、通常の熱可塑性樹脂のように加工することが可能となる。
【0004】
あるいは、熱可塑性エラストマは、エラストマ成分と熱可塑性樹脂とを均一に混合することによって得られる単純なブレンド(物理的ブレンド)として引用される。混合時にエラストマ成分も架橋されると、公知の熱可塑性エラストマは、熱可塑性加硫ゴム(TPV)となる。TPVの架橋エラストマ相は、不溶性であり、高温で流動性がないため、TPVsは一般に、単純ブレンドに比較して耐油性と、耐溶剤性が高く、また、圧縮永久歪が低い。
【0005】
通常、TPVは動的加硫として知られているプロセスで製造される。このプロセスでは、エラストマと熱可塑性マトリックスを混合して、混合プロセスにおいてエラストマを架橋剤および/または触媒を用いて硬化させる。このようなTPVはいくつも公知であり、その中には熱可塑性成分が有機的な非シリコーンポリマでありながら架橋エラストマ成分がシリコーンポリマのもの(すなわち、熱可塑性シリコーン加硫剤あるいはTPSiV)もある。このような物質では、エラストマ成分を様々なメカニズムで硬化させることができるが、有機過酸化物などの非特定ラジカル開始剤を使用することによって、熱可塑性樹脂自体を少なくても部分的に硬化させることがある。この場合、その組成物を再処理する能力は減少するか、あるいは完全になくなってしまう(すなわち、それはもはや熱可塑性物質ではない)。また、過酸化物が、熱可塑性樹脂の部分的な分解を引き起こすようなケースもある。この問題を解決するために、有機ハイドライドか物シリコン化合物などの、エラストマ−特定架橋剤を使用して、アルケニル−官能シリコーンエラストマを硬化することが可能である。
【0006】
アークレス(Arkles)は、米国特許第4,500,688号にて、半浸透ネットワーク(IPN)を開示している。これは、粘度500〜100,000cSのビニルを含有するシリコーン液を従来の熱可塑性樹脂中に拡散させたものである。アークレス(Arkles)は、比較的低レベルのシリコーンのIPNsを記載しているのみである。このビニルを含有するシリコーンは、水素化珪素を含有するシリコーン成分を利用する連鎖延長メカニズムあるいは架橋メカニズムによって、溶融混合中に熱可塑樹脂内で加硫される。この開示は、ビニル含有シリコーンが2〜4のビニル基を有し、水素化物含有シリコーンが、ビニル官能基当量の1〜2倍を有する場合に、上記連鎖延長工程によって、熱可塑性組成物が形成されると記載している。一方で、ビニル含有シリコーンが2〜20のビニル基を有し、水素化物含有シリコーンがビニル官能基当量の2〜10倍である場合に、主として架橋反応を受けているシリコーンは熱硬化性組成となる。ここに記載されている典型的な熱可塑性材料は、ポリアミド、ポリウレタン、スチレニクス、ポリアセタール、ポリカーボネートである。この開示は、アークレス(Arkles)の米国特許第4,714,739号で拡大されており、不飽和基を含有し、水素化物含有シリコーンを不飽和官能基を有する有機ポリマと反応させることによって得られるハイブリッドシリコーンの使用を含むものとなっている。アークレス(Arkles)は、1〜40重量パーセント(米国特許第4,714,739号では1〜60%)の範囲のシリコーン液含有量を開示しているが、これらの比率に関して、あるいはこの有機樹脂の特性に関しての臨界性についてはなんら言及していない。
【0007】
アドバーンスドエラストマシステム(Advanced Elastomer Systems)社のWO96/01291号公報は、耐油性と圧縮永久歪を改良した熱可塑性エラストマを開示している。これらのシステムは、硬化性エラストマ共重合体が相溶することなく高分子キャリア内に分散している硬化ゴム濃縮物を最初に生成することによって得られる。この組み合わせを混合する間に硬化性共重合体が動的に加硫される。この結果物であるゴム濃縮物は、工業用熱可塑性物質とブレンドして、所望のTPEを提供する。使用できるエラストマ成分としてシリコーンゴムが開示されているが、このようなシリコーンを用いた実施例は記載されていない。さらに、この公報は、高分子キャリアが硬化性共重合体の硬化剤と反応する必要はないと教示している。
【0008】
米国特許第4,695,602号において、クロスビィ他(Crosby et al.)は、ヒドロシリル化反応を介して加硫したシリコーンセミ−IPNを、曲げ弾性率の高い繊維強化熱可塑性樹脂中に分散させたコンポジットを教示している。使用されているシリコーンは、上記のアークレス(Arkles)が教示しているタイプのものであり、このコンポジットは、IPNの入っていないシステムに比して、収縮特性およびそり特性が改善されているという。
【0009】
米国特許第4,831,071号において、ワード他(Ward et al.)は、高いモジュラスを持つ熱可塑性樹脂の完全溶融性および強度を改善する方法を開示しており、この改良した樹脂が融解延伸する際に、平滑で許容度の高い特徴を提供している。上述のアークレス他(Arkles et al.)の開示にあるように、シリコーン混合物は、セミIPNを形成するべく樹脂中に分散された後、ヒドロシリル化反応を介して硬化し、次いで結果組成物を押し出して、溶融延伸する。
【0010】
住友ベークライト株式会社の、1995年5月3日公開の欧州特許出願第0651009A1号は、熱可塑性エラストマ組成物を開示しており、これは、不飽和有機(すなわち、非シリコーン)ゴム、熱可塑性樹脂、水素化珪素を含有する架橋剤、ヒドロシリル化触媒および相溶化剤を含む混合物を動的に加熱することによって得られる。
【0011】
米国特許第6,013,715号において、ゴルノビクス他(Gornowicz et al.)は、TPSiVエラストマを教示している。ここでは、ポリオレフィン又はポリ(ブチレンテレフタレート)樹脂のいずれかにシリコーンゴム(または、充填剤入りのシリコーンゴム)を分散させ、次いでこのゴムを、その中でヒドロシリル化硬化システムを介して動的に加硫するようにしている。結果物としてのエラストマは、少なくとも25%の破断点極限伸びを示し、ゴムが硬化していない樹脂とシリコーンゴムの単なるブレンド(すなわち物理的混合)に比べて、有意に改良された機械的特性を有する。これは、もちろん商業的な優位性であり、加硫工程およびそれに必要な硬化剤が、製造の複雑さと製造コストの双方に加わるため、必須の同等の機械的特性が加硫しなくても得られるのであれば、多くの場合加硫はされないであろう。
【0012】
米国特許第6,281,286号において、コルバス他(Chorvath et al.)は、ポリエステルおよびポリアミド樹脂から熱可塑性シリコーン加硫ゴムを得ることによって、ポリエステルおよびポリアミド樹脂の耐衝撃性が高くなる旨を開示している。ここでは、エラストマ成分が、シリコーンゴムとシリカ充填剤を含むシリコーンゴム基材であり、この基材の樹脂に対する重量比が10:90〜35:65の範囲にある。結果物としての熱可塑性材料は耐衝撃性は改良されているが、エラストマとして利用するのに十分に低いモジュラスを示すものではない。
【0013】
米国特許第6,362,287号は、特定のナイロンを基材としたTPSiVにヒンダードフェノール化合物を取り込んだものを開示している。ここでは、このフェノール化合物が、変性していない組成物に比較して改善された機械的特性を与える。
【0014】
米国特許6,417,293号は、熱可塑性エラストマ組成物を開示しており、ここではシリコーンゴムと安定剤がポリエステル樹脂内に分散している。このシリコーンゴムは結果混合物内で動的に加硫される。
【0015】
米国特許出願第09/843,906号及び第09/845,971号は、過酸化物硬化技術を用いてTPSiVを製造する方法を開示している。第09/843,906号は、ポリオレフィンTPSiV’sを、第09/845,971号はポリアミドおよびポリエステルを基材とするTPSiV’sを教示している。
【0016】
米国特許第6,362,288号は、(i)カップリング剤、(ii)官能ジオルガノポリシロキサン、または(iii)少なくとも一のジオルガノポリシロキサンブロックと、ポリアミド、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリウレア、ポリカーボネート、またはポリアクリレートから選ばれた少なくとも一のブロックを有する共重合体、とから選択された相溶化剤を、特定ナイロンを基材にするTPSiVエラストマ内に組み込んだものを開示しており、ここでは、この組成において選択された相溶化剤を含有することによって、相溶化剤を含有していないTPSiVエラストマに比べて、引張り強さと、伸び率の両方を改善している。
【0017】
ポリアミドを基材とするTPSiVエラストマの相溶化剤として機能する物質を特定する必要がある。特に、米国特許第6,362,288号に教示されているものと比較可能な配合を提供でき、様々な市場で商業的により有用な相溶化剤を特定する必要がある。
【0018】
本発明は、グリシジルエステルポリマ又は有機官能グラフトポリオレフィンから選択された相溶化剤を配合に組み込んだポリアミドTPSiVエラストマを提供するものである。ここに開示するエラストマは、一般に外観が良く、少なくとも25%の伸び率を有し、これに相応するジオルガノポリシロキサンが硬化されていない単純(物理的)ブレンドに比較して、引っ張り強度及び/又は伸び率がなくとも25%以上大きい。
【0019】
従って、本発明は:
(I)以下の成分;
(A)融点あるいはガラス転移温度が25〜275℃の流動学的に安定したポリアミド樹脂と、
(B)シリコーン基材であって
(B’)少なくとも30の可塑性を有し、分子中に少なくとも平均2のルケニル基を有するジオルガノポリシロキサンゴムを100重量部と、選択的に
(B”)補強充填剤5〜200重量部と、
を含むシリコーン基材であって、
前記シリコーン基材と前記ポリアミド樹脂の重量比が33:65から85:15の範囲にあり、
(C)グリシジルエステルポリマ、又は有機官能グラフトポリオレフィンから選択された相溶化剤と、
(D)分子中に少なくとも平均2のシリコーンに結合した水素基を含む有機水素化物シリコーン化合物と、
(E)ヒドロシリル触媒であり、成分(D)および(E)が前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を硬化するのに十分な量であるものと;
を混合し、及び
(II)前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を動的に加硫する;
ことによって得られる熱可塑性エラストマに関する。
【0020】
本発明の好ましい実施例では、安定化剤(F)が配合されている。安定化剤(F)は、ヒンダードフェノール、チオエステル、ヒンダードアミン、2,2'-(1,4-フェニレン)ビス(4H-3,1-ベンゾキサジン-4-オン);又は3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンゾイック酸、ヘキサデシルエステルから選択された少なくとも一の有機化合物である。
【0021】
本発明は更に、上記方法で得られた熱可塑性エラストマに関する。
【0022】
本発明の方法の第1ステップは、
(A)融点あるいはガラス転移温度が25〜275℃の流動学的に安定したポリアミド樹脂と、
(B)(B’)少なくとも30の可塑性を有し、分子中に少なくとも平均2のアルケニール基を有するジオルガノポリシロキサンゴム100重量部と、選択的に(B”)補強充填剤5〜200重量部とを含有し、
前記シリコーン基材と前記ポリアミド樹脂の重量比が35:65〜85:15であるシリコーン基材と、
(C)グリシヂルエステルポリマか、あるいは有機官能グラフトポリオレフィンから選択された相溶化剤と、
(D)分子中に少なくとも平均して2のシリコーンに結合した水素基を含む有機水素化物化合物と、
(E)ヒドロシリル化触媒とを、
成分(D)および(E)を前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を硬化するのに十分な量として混合する工程を含む。
【0023】
本発明の成分(A)は、熱可塑性ポリアミド樹脂である。この樹脂は、通称「ナイロン」の名で良く知られており、主ポリマ鎖に沿ってアミド(すなわち、-C(O)-NH-)結合を有する長鎖合成ポリマである。本発明の目的に照らして、このポリアミド樹脂は、融点(m.p.)又はガラス転移温度(Tg)が、ポリアミドが非晶質であれば、室温(すなわち、25℃)〜275℃である。これより融点の高いポリアミド(例えば、ナイロン4/6)からTPSiVエラストマを作ったが、その物理的特性は貧弱であった。この製品の最大伸びは、本発明で要求されている25%より小さい。更に、本発明の目的に照らして、ポリアミド樹脂は、高温で樹脂ペレットあるいはパウダを乾燥した不活性ガスに通して乾燥させることが好ましい。受容可能な特性および工程に合ったこの乾燥度は、特定のポリアミドに応じて異なり、その値は一般的に製造者によって推奨された値であるか、あるいは、簡単な実験を何度か行って決めることができる。前記ポリアミド樹脂が水分率約0.1重量パーセントを越えないことが好ましい。最後に、後述するように、TPSiVエラストマを作成するのに必要な混合条件下で、前記ポリアミドは流動学的に安定でなければならない。この安定性は好適な処理温度できれいな樹脂の上で評価される。相応なTPSiVsを作るのに一般的に必要な時間(例えばボールミキサで10〜30分)内で、溶融粘度(混合トルク)が20%以上変化するようなものは、その樹脂が本発明の範囲外にあることを示す。従って、例えば、融点198℃の乾燥したナイロン11のサンプルを、窒素ガスをパージしたボールミキサで、約210〜220℃で約15分間混合したところ、混合トルクが約200%上昇した。このようなポリアミド樹脂は、この方法の好適な即時候補ではない。
【0024】
上述の限定以外に、樹脂(A)は、ポリマ鎖内に繰り返しアミド単位を有する、熱可塑性の結晶質あるいは非結晶質の高分子量ソリッドホモポリマ、コポリマあるいはターポリマのいずれでも良い。コポリマあるいはターポリマシステムでは、繰り返し単位の50モル%以上がアミドを含有する単位である。好適なポリアミドの例としては、ナイロン6などのポリラクタム、ポリエナントラクタム(ナイロン7)、ポリカプリールラクタム(ナイロン8)、ポリラウリルラクタム(ナイロン12)、など;ポリピロリジノン(ナイロン4)などのアミノ酸ホモポリマ;ジカルボキシリック酸と、ナイロン6/6,ナイロン66、ポリヘキサメチレナゼルアミド(ナイロン6/9)、ポリヘキサメチレンーセバカミド(ナイロン6/10)、ポリヘキサメチレニソフェタルアミド(ナイロン6,I)、ポリヘキサメチレンドデカノイック酸(ナイロン6/12)などのジアミンとのコポリアミド;芳香性および部分芳香性ポリアミド;カプロラクタムとヘキサメチレンアジパミド(ナイロン6,6/6)のコポリマなどのコポリアミド、あるいはターポリアミド(例えば、ナイロン6,6/6,6);ポリエーテルポリアミドなどのブロックコポリマ;又はこれらの混合物などがある。好ましいポリアミド樹脂は、ナイロン6、ナイロン12、ナイロン6/12、ナイロン6/6である。
【0025】
成分(A)は、ポリアミド樹脂(A)がブレンド量の50%以上を占めるように、非ポリアミド飽和熱可塑性樹脂とブレンドすることもできる。この追加の樹脂は、ガラス転移温度が25〜275℃であることが好ましい。
【0026】
シリコーン基材(B)は、ジオルガノポリシロキサンゴム(B’)の均一ブレンドか、選択的に、このゴムと補強充填材(B”)の均一ブレンドである。
【0027】
ジオルガノポリシロキサン(B’)は、コンシステンシィの高い(ゴム)ポリマか、あるいは、分子中に少なくとも2のアルケニール基を含む炭素数2〜20のコポリマである。このアルケニール基は、ビニル、アリル、ブチニル、ペンテニル、ヘキサニル、およびデセニルが特に良い例である。アルケニール官能基の位置は臨界ではなく、分子鎖端末で、分子鎖の非末端位置で、あるいはこの両方の位置で結合していても良い。上記ジオルガノポリシロキサンゴムにおいて、アルケニール基がビニルあるいはヘクセニルであり、この基が0.001〜3重量パーセントの範囲、好ましくは0.01〜1重量パーセントの範囲で存在することが好ましい。
【0028】
成分(B’)の残りの(すなわち、非アルケニール)シリコーン結合有機基は、炭化水素基あるいは不飽和脂肪族を含まないハロゲン炭化水素基から独立して選択される。これらは、特に、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルなどの、炭素数1〜20のアルキル基;シクロヘキシル、シクロヘプチルなどのシクロアルキル基;フェニル、トリル、キシリルなどの炭素数6〜12のアリル基;ベンジル、フェニチルなどの炭素数7〜20のアラルキル基;および3,3,3-トリフルオロプロピルおよびクロロメチルなどの炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基を選択することができる。もちろん、これらの基は、ジオルガノポリシロキサンゴム(B’)のガラス転移温度(あるいは融点)が室温以下であり、したがって、このゴムはエラストマである。メチルは成分(B’)において少なくとも50モル%、より好ましくは少なくとも90モル%の不飽和シリコーン結合有機基を構成することが好ましい。
【0029】
したがって、ポリジオルガノシロキサン(B’)は、このような有機基を含むホモポリマあるいはコポリマであってもよい。例としては、特に、ジメチルシロキシ単位とフェニルメチルシロキシ単位;ジメチルシロキシ単位とジフェニルシロキシ単位;およびジメチルシロキシ単位、ジメチルシロキシ単位、及びフェニルメチルシロキシ単位とを含有するゴムを例に挙げることができる。分子構造は臨界ではなく、直鎖、部分的枝分かれ鎖構造、好ましくは直線構造が考えられる。
【0030】
ジオルガノポリシロキサン(B’)の特定構造は:
トリメチルシロキシでエンドブロックされたジメチルシロキサン−メチルヘキセニルシロキサンコポリマ;
ジメチルヘキセニルシロキシでエンドブロックされたジメチルシロキサン−メチルヘキシニルシロキサンコポリマ;
トリメチルシロキシでエンドブロックされたジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマ;
トリメチルシロキシでエンドブロックされたメチルフェニルシロキサン−ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマ;
ジメチルビニルシロキシでエンドブロックされたジメチルポリシロキサン;
ジメチルビニルシロキシでエンドブロックされたジメチルシロキサン−エチルビニルシロキサンコポリマ;
ジメチルビニルシロキシでエンドブロックされたメチルフェニルポリシロキサン;
ジメチルビニルシロキシでエンドブロックされたメチルフェニルシロキサン−ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマ;および
同様のコポリマであり、少なくとも一の末端基がジメチルヒドロキシシロキシであるもの;を含む。
低温のアプリケーションに好ましいシステムは、メチルフェニルシロキサン−ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマと、ジフェニルシロキサン−ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマ、であり、特にジメチルシロキサン単位のモル量が約93%のものが好ましい。
【0031】
成分(B’)は、二またはそれ以上の有機ポリシロキサンの組み合わせからなることもある。最も好ましくは、成分(B’)が、その分子の各末端がビニル基であるポリジメチルシロキサンホモポリマであるか、またその主鎖に沿って少なくとも一のビニル基を含むホモポリマである。
【0032】
本発明の目的に照らして、ジオルガノポリシロキサンゴムの分子量は、米国材料試験協会(ASTM:American Society for Testing and Materials)のテストメソッド926で規定されているウイリアムス塑性数を少なくとも30とするのに十分である。ここで使用されている塑性数は、体積2cm3、高さ約10mmの円筒状のテストスペーシメンに、25℃で49ニュートンの圧縮負荷を3分間与えた後の厚さ(mm×100)であると規定されている。この成分の塑性数が、上述のアークレス(Arkles)が使用した低粘度の液体シロキサンのように約30以下である場合、この即時方法によって動的に加硫して得たTPSiVsは、均一性が悪く、シリコーン含有量が多い(例えば50〜70重量パーセント)場合、本質的にシリコーンのみの領域および本質的に熱可塑性樹脂のみの領域がのこり、ブレンドが弱く、また脆い。本発明のゴムは、従来技術で使用されているシリコーン液体よりかなり粘度が高い。例えば、上述のアークレス(Arkles)でのシリコーンは、粘度の上限が100,000cS(0.12/s)であり、このように粘度の低い液体の塑性は、ASTM D926工程では容易に測定されないにもかかわらず、塑性数約24に相当すると決定された。成分(B’)の塑性数に絶対的な上限はないが、従来の混合装置における実用上の処理能力がこの値を制限する。好ましくは塑性数が100〜200、最も好ましくは120〜185である。
【0033】
コンシステンシィが高い不飽和基を含有するポリジオルガノシロキサンの製造方法は公知であり、本件でより詳細な議論は必要としない。例えば、アルケニール官能ポリマの典型的な製造方法は、同様のアルケニール官能スピーシーズの存在下で環状あるいは線状のジオロガノポリシロキサンの塩基触媒化した平衡化工程を具える。
【0034】
選択的に加える成分(B”)は、公知の細砕した充填材であり、ジオルガノポリシロキサン(B’)を増強するものである。これは、好ましくは、ヒュームドシリカおよび沈殿シリカ、シリカアエロジェル、比表面積が少なくとも50m2/グラムの二酸化チタンなどの細砕した熱安定ミネラルから選択される。ヒュームドシリカは、表面積が大きいため好ましい増強充填材であり、その表面積は最大450m2/グラムになりうる。表面積50〜400m2/グラムのヒュームドシリカ、特に200〜380m2/グラムのヒュームドシリカが最も好ましい。ヒュームドシリカ充填材は、シリコーンゴムの技術で典型的に行われているように、表面に疎水性を与えるように処理される。これは、シリカと、シラノール基あるいはシラノール基の加水分解先駆物質を含む液状有機シリコーン化合物を反応させることによって行われる。充填材処理剤として使用することのできる化合物は、シリコーンゴム技術においては、耐クリーピング材あるいは可塑剤として引用されており、低分子量の液体ヒドロキシ、あるいはアルコキシを末端とするポリジオルガノシロキサン、ヘキサオルガノジシロキサン、シクロジメチルシラザーン、およびヘキサオルガノジシラザーンなどの成分を含む。処理剤は、平均重合度(DP)が2〜約100、より好ましくは約2〜約10のオリゴマ化したヒドロキシを末端とするジオルガノポリシロキサンであり、この処理剤がシリカ充填材各100重量部に対して5〜50重量部の範囲で使用されていることが好ましい。成分(B’)が好ましいビニル官能ポリジメチルシロキサン、あるいはヘキサニル官能ポリジメチルシロキサンである場合、この処理剤は、ヒドロキシを末端とするポリジメチルシロキサンであることが好ましい。
【0035】
成分(B”)を本発明に使用する場合は、増強充填材(B”)5〜200重量部、好ましくは5〜150重量部、最も好ましくは20〜100重量部をゴム(B’)100重量部と均一にブレンドし、シリコーン基材(B)を得る。このブレンドは、シリコーンゴム技術で良く知られているように、通常、二本ロールミル、密閉式ミキサ、あるいはその他の適当な装置を用いて室温で行われる。代替として、後述するとおり、ゴムの動的な加硫に先立って、混合中にシリコーン基材を定配置にすることができる。後者の場合は、増強充填材がジオルガノポリシロキサンゴムに良く分散するまで、混合する温度を、ポリアミド樹脂の軟化点あるいは融点以下に保持する。
【0036】
成分(C)はグリシジルエステル官能ポリマか、オルガノ官能グラフトポリオレフィンから選択された相溶化剤である。本発明の目的に照らして、熱可塑性エラストマの製造において、少なくとも一の相溶化材を含有させる。
【0037】
第1の実施例においては、相溶化剤(C)はグリシジルエステルポリマである。本発明の目的に照らして、グリシジルエステルポリマは、一またはそれ以上のグリシジルエステルモノマから誘導された繰り返し単位を含有するポリマであると定義される。このグリシジルエステルポリマは、ホモポリマ、コポリマ、ターポリマのどれでもよい。グリシジルエステルモノマは、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸などのエチレン化不飽和カルボン酸のグリシジルエステルを意味し、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルイタコネートなどを含む。本発明で使用する好適なグリシジルエステルポリマの代表的なものは、本明細書で挙げている米国特許第5,981,661号にグリシジルエステル強化剤として記載されているグリシジルエステルである。このグリシジルエステルポリマは、好ましくはグリシジルエステルポリマから誘導した一又はそれ以上の第1の繰り返し単位と、例えばエチレン、プロピレン、1−ブタン、1−ペンタンなどのα−オレフィンモノマから誘導した一またはそれ以上の第2の繰り返し単位を含む。好ましくは、このグリシジルエステルモノマはグリシジルアクリレートか、あるいはグリシジルメタクリレートである。
【0038】
好適なグリシジルエステルポリマは、選択的に、グリシジルエステルモノマと共重合可能な一又はそれ以上の他のモノエチレン化不飽和モノマから誘導した繰り返し単位少量、すなわち、約50重量%まで、を含むものであってもよい。ここで用いる用語「モノエチレン化不飽和」は、各分子につきエチレン化不飽和部位を一つ有するとの意味である。好適な共重合性モノエチレン化不飽和モノマは、例えば、スチレン、ビニルトルエン、などのビニル芳香性モノマ、ビニルアセテート、ビニルプロピオネートなどの、ビニルエステル、及び、例えばブチルアクリレート、メチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレートなどの(C1−C20)アルキル(メタ)アクリレートである。ここで用いられている、用語「(C1−C20)アルキル」は、メチル、エチル、デシル、エイコシル、シクロヘキシルなど、各基につき炭素数1〜20の直鎖あるいは分枝したアルキル基を意味する。また、用語「(メタ)アクリレート」は、集合的にアクリレート組成物およびメタクリレート組成物を意味する。
【0039】
好適なグリシジルエステルコポリマは、たとえば従来のフリーラジカル開始共重合によって作ることができる。
【0040】
より好ましくは、本発明で相溶化剤として用いられるグリシジルエステルポリマは、オレフィン−グリシジル(メタ)アクリレートポリマ、オレフィン−ビニルアセテート−グリシジル(メタ)アクリレートポリマ、およびオレフィン−グリシジル(メタ)アクリレート−アルキル(メタ)アクリレートポリマから選択される。最も好ましくは、グリシジルエステルポリマは、LOTADER(登録商標)AX8900樹脂、LOTADER(登録商標)AX8930、およびLOTADER(登録商標)RAX8840として、エルフアトケム社(Elf Atochem, Norh America, Inc., Philadelphia, PA)によって販売されているLOTADER(登録商標)GMA製品のようなランダムエチレン/アクリル エステル/グリシジル メタクリレートコポリマあるいはテレポリマから選択される。
【0041】
第2実施例では、コポリマ相溶剤は、オルガノ官能グラフトポリオレフィンである。本発明の目的において、「オルガノ官能グラフトポリオレフィン」は、オレフィンのホモポリマ、コポリマ、テレポリマおよびオルガノ官能グラフトモノマである。好ましいオレフィンの代表的な例は、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びエチレン、プロピレン、ジエンなどのオレフィン混合物、すなわちいわゆるEPDMなどである。また、このオレフィンは、C5−C20炭化水素α−オレフィン、ビニルアセテート、アルキルアクリレート、あるいはアルキルメタクリレートからも選択でき、この場合、アルキル基はメチル、エチル、プロピル、ブチル、他である。炭化水素αオレフィンの好適な例は、1−ヘキサン、1−オクタン、1−デシンである。アルキルアクリレートのアルキル基の例は、メチル、エチル、プロピル、ブチルである。有機官能グラフトモノマは、以下の有機官能基、すなわちカルボン酸、カルボン酸塩、アミド、イミド、エステル、無水物、エポキシ、アルコキシおよびオキサゾリンを有するエチレン化不飽和炭化水素から選択することができる。オキサゾリン基は、以下の化学構造
【化1】
を有する。ここで、環は、炭素数1〜4を有する炭化水素基から選択された一またはそれ以上の置換基を含んでいてもよい、を有する。
【0042】
カルボン酸および無水物を含むエチレン化不飽和炭化水素の例は、アクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、イタコン無水物、マレイン無水物、及び例えばジメチルマレイン無水物またはシトラコン無水物、ナド酸無水物、ナド酸メチル無水物、テトラヒドロフタル酸無水物など置換マレイン無水物であり、マレイン無水物が特に好ましい。不飽和酸の誘導体の例は、塩、アミド、イミド、エステルであり、例えばモノ−およびジマレイン酸塩ナトリウム、アクリルアミド、マレイミド、グリシジルメタクリレート、ジメチルフマル酸などである。エポキシ官能モノマの例は、アリルグリシジルエーテル、1,2-エポキシ-7-オクタン、1,2-エポキシ-9-デシン、1,2-エポキシ-5-ヘキサンを含む。オキサゾリン官能モノマの例は、ビニルオキサゾリンである。有機官能グラフトポリオレフィン相溶剤に使用する好ましいグラフトモノマは、マレイン無水物と、マレイン無水物誘導体から選択される。
【0043】
好ましくは有機官能グラフトポリオレフィン相溶剤は、ポリ(エチレン−コ−ビニルアセテート)−グラフト−マレイン無水物、ポリプロピレン−グラフト−マレイン無水物、ポリエチレン−ポリプロピレン−グラフト−マレイン無水物、ポリプロピレン−グラフト−マレイン無水物、ポリエチレン−ポリプロピレン−グラフト−マレイン無水物、マレイン無水物グラフトEPDMゴム、マレイン無水物グラフトSEBS(スチレン−エチレン/ブタン−スチレントリブロックコポリマ)から選択される。
【0044】
最も好ましくは、有機官能グラフトポリオレフィンは、例えば、市場で入手可能な、Royaltuf(登録商標)485-B(ユニロイヤルケミカル株式会社、Uniroyal Chemical Company, Inc., Middlebury, CT06749)などのマレイン無水物グラフトEPDMか、あるいは市場で入手可能な、同社のPolybond(登録商標)などのマレイン無水物グラフトポリプロピレンである。これらの不飽和グラフトモノマの含有量は、グラフトポリマ中0.1〜10重量パーセント、好ましくは0.3〜4重量パーセントである。
【0045】
本発明のステップ(I)で加えることのできる相溶剤(C)の量は、好ましくは、全成分全体の0.1〜25重量パーセント、より好ましくは1〜15重量パーセント、最も好ましくは加える全成分全体の2〜8重量パーセントである。
【0046】
成分(D)は、次のように例示される:
PhSi(OSiMe2H)3などの、低分子シロキサン;
トリメチルシロキシでエンドブロックされたメチルヒドリドポリシロキサン;
トリメチルシロキシでエンドブロックされたジメチルシロキサン−メチルヒドリドシロキサン共重合体;
ジメチルヒドリドシロキシでエンドブロックされたジメチルポリシロキサン;ジメチルヒドロゲンシロキシでエンドブロックされたメチルヒドロゲンポリシロキサン;
ジメチルヒドリドシロキシでエンドブロックされたジメチルシロキサン−メチルヒドリドシロキサン共重合体;
環状メチルハイドロゲンポリシロキサン;
環状ジメチルシロキサン−メチルヒドリドシロキサン共重合体;
テトラキス(ジメチルヒドロゲンシロキシ)シラン;
(CH3)2HSiO1/2,(CH3)3SiO1/2,及びSiO4/2単位からなるシリコーン樹脂;
(CH3)2HSiO1/2,(CH3)3SiO1/2, CH3SiO3/2, PhSiO3/2, 及びSiO4/2単位からなるシリコーン樹脂;
ここで、MeおよびPhは、それぞれ、メチル基およびフェニル基である。
【0047】
特に好ましいオルガノヒドリドシリコーン化合物は、末端がR3SiO1/2またはHR2SiO1/2のいずれかでありRHSiO単位を含有するホモポリマあるいはコポリマである。ここで、Rは炭素数1〜20のアルキル基、フェニルあるいはトリフルオロプロピル、好ましくはメチルから独立して選択される。成分(D)の粘度は25℃で約0.5〜1,000mPa・s、好ましくは2〜500mPa・sであることが好ましい。さらに、この成分は、好ましくは、シリコーンに結合した水素0.5〜1.7重量パーセントを含有する。成分(D)は、実質的にメチルヒドリドシロキサン単位からなるポリマか、あるいは、実質的にジメチルシロキサン単位とメチルヒドリドシロキサン単位からなるコポリマから選択され、シリコーンに結合した水素を0.5〜1.7パーセント有し、25℃で粘度が2−500mPa・sであることが大変好ましい。このような特に好ましいシステムは、トリメチルシロキシ基あるいはジメチルヒドリドシロキシ基から選択された末端基を有する。
【0048】
成分(D)は、上述のシステムの二つ又はそれ以上の組み合わせであっても良い。有機水素化物シリコーン化合物(D)は、成分(D)中の水素化珪素と成分(B’)中の珪素-アルケニルに対するモル比が、1以上で、好ましくは約50以下、より好ましくは3〜30,最も好ましくは4〜20のレベルで使用される。
【0049】
これらの水素化珪素-官能物質は、良く知られており、その多くが市場で商業的に入手可能である。
【0050】
ヒドロシリル化触媒(E)は、本発明の組成中でジオルガノポリシロキサン(B’)の硬化を促進する触媒である。このヒドロシリル化触媒は、プラチナブラック、シリカ支持プラチナ、炭素支持プラチナ、クロロプラチナ酸、クロロプラチナ酸のアルコール溶液、プラチナ/オレフィン錯体、プラチナ/アルケニルシロキサン錯体、プラチナ/β−ジケトン錯体、プラチナ/ホスフィン錯体、他のプラチナ触媒;ロジウムクロリドとロジウムクロリド/ジ(n−ブチル)スルフィド錯体、他のロジウム触媒;カーボン支持パラジウム、パラジウムクロリド、他のパラジウム触媒などが挙げられる。成分(E)は、好ましくは、クロロプラチナ酸、プラチナジクロリド、プラチナテトラクロリドなどのプラチナベースの触媒;ウィリング(Willing)の米国特許第3,419,593号による、クロロプラチナ酸とジメチルビニルシロキシでエンドブロックされたポリジメチルシロキサンで希釈したジビニルテトラメチルジシロキサンとを反応させて作るプラチナ錯体;ブラウン他(Brown et al.)の米国特許第5,175,325による、プラチナクロリドとジビニルテトラメチルジシロキサンの中和錯体である。最も好ましい触媒(E)は、プラチナクロリドとジビニルテトラメチルジシロキサンの中和錯体である。
【0051】
本発明の組成物に、成分(B’)と(D)の反応を促進するに十分な触媒量の成分(E)を加え、これによってジオルガノポリシロキサンを硬化してエラストマを製造する。この触媒は、好ましくは、熱可塑性エラストマ組成物の総重量に対して約0.1−500ppm、より好ましくは0.25−100ppmの金属原子を提供するように加える。
【0052】
本発明の好ましい実施例では、安定化剤(F)が配合されている。安定剤(F)は、ヒンダードフェノール、チオエステル、ヒンダードアミン、2,2'-(1,4-フェニレン)ビス(4H-3,1-ベンソキサジン-4-one)、または、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンゾイック酸、ヘキサデシルエステルから選択された少なくとも一の有機化合物である。
【0053】
本発明の目的には、ヒンダードフェノールは、分子中に式(i)で示す基を少なくとも一つ有する有機化合物であり、
【化2】
ここで、Qは、炭化水素基、硫黄、窒素あるいは酸素から選択されたヘテロ原子を選択的に含む炭化水素基、あるいは上記基のハロゲン置換変種から選択された炭素数1〜24の一価の有機基である。Qの例は、アルキル、アリル、アルキルアリル、アリルアルキル、シクロアルキルなどの基及びこれらのハロゲン置換変種;メトキシまたはt-ブトキシなどの炭素数1〜24のアルコキシ基;及びヘテロ原子を含む炭素数2〜24の炭化水素基(例えば、-CH2-S-R", -CH2-O-R"あるいは-CH2-C(O)OR"、ここでR"は、炭素数1〜18の炭化水素基である)、などが挙げられる。さらに、上記式(i)には明確に示されていないが、ベンゼン環は、追加的に、上述したQ基の一あるいはそれ以上と置換することができる。基(i)が化学的に結合した有機化合物の残余は、後述する動的な加硫を妨害する部分を含んでいない限り、重要ではない。例えば、この残余は、炭化水素、置換炭化水素、適当な価数のヘテロ原子を含む炭化水素基である。式(i)で規定する基は、水素に結合させて、有機フェノールを作ることも考えられる。ヒンダードフェノール化合物は、約3000未満の数平均分子量を有することが好ましい。
【0054】
好ましいヒンダードフェノール化合物は、分子中に下記の式(ii)で表される少なくとも一の基を含み、
【化3】
ここで、ベンゼン環は更に、選択的に、炭素数1〜24の炭化水素基で置換することができる。式(ii)において、Rは炭素数1〜4のアルキル基、R’は、炭素数4〜8の炭化水素基である。
【0055】
好ましくは、化学構造(i)および(ii)に示す1〜4の基は、考えらる物質は、考えられる化合物が分子量(MW)約1,500未満となるように適当な価数の有機残留物と結合する。これらの4つの基が成分(C)中に存在し、この化合物の分子量が1,200未満であることが最も好ましい。この一価の(あるいは多価の)有機残留物は、酸素、窒素、リンおよび硫黄などのように一またはそれ以上のヘテロ原子を有することがある。上述の式のR’基は、t-ブチル、n-ペンチル、ブチニル、ヘキサニル、シクロペンチル、シクロヘキシル、およびフェニルとすることができる。RおよびR’がt-ブチルであることが好ましい。本発明の目的のためには、式(ii)の基は、水素に結合してジオルガノフェノールを作ることもできる。
【0056】
好適なヒンダードフェノールの、限定されない例としては、1,1,3-トリス(2'-メチル-4'-ヒドロキシ-5'-t-ブチルフェニル)ブタン、N,N'-ヘキサメチレンビス(3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド)、4,4'-チオビス(2-t-ブチル-5-メチルフェノール)、1,3,5-トリス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチル ベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、N,N'-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナムアミド)、テトラキス(メチレン(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナメート))メタン、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5−ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、4,4'-メチレンビス(2,6-ジ-テルチアリ-ブチルフェノール)、2,2'-チオビス(6-tert-ブチル-4-メチルフェノール)、2,2'-チオビス(4-オクチルフェノール)、4,4'-チオビス(6-tert-ブチル-2-メチルフェノール)、4,4'-チオビス(3,6-ジ-sec-アミルフェノール)、2-(4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5,-トリアジン-2-イル)-5-(オクトイロキシ)フェノール、2,4-ビスオクチルメルカプト-6-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシアニリノ)-1,3,5-トリアジン、2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェノキシ)-1,2,3-トリアジン、1,3,5-トリス(3,5- ジ-tert-ブチル-4-ヒドロシキベンジル)イソシアヌレート、2-オクチルメルカプト-4,6-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシアニリノ)-1,3,5-トリアジン、2-オクチルメルカプト−4,6-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェノキシ)-1,3,5-トリアジン、2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルエチル)-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルプロピオニル)ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリス(3,5-ジシクロヘキシル-4-ヒドロキシベンシル)イソシアヌレート、1,3,5-トリス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンシル)イソシアヌレート、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メトキシフェノール、2,5-ジ-tert-ブチルヒドロキノン、2,5-ジ-tert-アミルヒドロキノン、2,6-ジ-tert-ブチルヒドロキノン、2,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシアニソール、2,6-ジフェニル-4-オクタデシルオキシフェノール、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシアニソール、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル ステアレート、ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)アジペート、一価または多価アルコール(メタノール、エタノール、n-オクタノール、トリメチルヘキサンエジオール、イソオクタノール、オクタデカノール、1,6-ヘキサンエジオール、1,9-ノナネジオール、エチレングリコール、1,2-プロパンエジオール、ネオペンチルグリコール、チオジエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタエリトリトール、トリメチロールプロパン、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、N,N'-ビス(ヒドロキシエチル)オクサラミド、3-チアウンデカノール、3-チアペンタデカノール、4-ヒドロキシメチル-1-ホスファ-2,6,7-トリオキサビシクロ(2.2.2)オクタン)を伴うβ-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸のエステル、及び、(上述の)一価または多価アルコールを伴うβ-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロピオン酸のエステル、がある。
【0057】
本発明のチオエステルは、式(iii)G−S−G、で表わされる少なくとも1の基を有する化合物である、ここで、Gは、-CH2-CH2-C(O)OR"'であり、R"'は、炭素数1〜24の一価の炭化水素基である。好適なチオエステルの、非限定例は、ジステアリル3,3-チオジプロピオネート、ジラウリル-3,3'-チオジプロピオネート、及び、ジ(トリデシル)3,3'-チオジプロピオネートである。
【0058】
本発明のヒンダードアミンは、低分子量の有機化合物か、下記の化学式で表される二価の基を少なくとも含むポリマであり、
【化4】
ここで、以後Meは、メチル基を表す。この成分の主鎖は、シリコーンゴムの動的な加硫を妨害するような官能基を含まない限り臨界ではなく、この明細書で言及している米国特許4,692,48号に開示されている低分子かつポリメリックなポリアルキルピペリダインによって示すことができる。好ましくは、上記の基は、(v)の構造を有し、
【化5】
ここで、Zは、水素あるいは炭素数1〜24のアルキル基であり、好ましくは水素である。
【0059】
好適なヒンダードアミドの限定されない例としては、1,6-ヘキサンジアミン、N,N'-ビス(2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)-、モルホリン-2,4,6-トリクロロ-1,3,5-トリアジンを有するポリマ;1,3-ベンゼンジカルボキシアミド、N,N'-ビス-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)、2,4-ジクロロ-6-(4-モルホリニル)-1,3,5-トリアジンを有するポリマ;ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケート;ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)セバケート;4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジンエタノールを有するジメチルスクシネートポリマ;及び、ポリメチル(プロピル-3-オキシ-(2',2',6',6'-テトラメチル-4'-ピペリジニル)シロキサン;がある。
【0060】
本発明の好ましい安定化剤は、テトラキス(メチレン(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメート))メタン、N,N'-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナムアミド)および1,1,3-トリス(2'-メチル4'-ヒドロキシ-5'-t-ブチルフェニル)ブタン、1,3,5-トリス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチル ベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4-6-(1H,3H,5H)-トリオン、およびジラウリル1-3,3'-チオジプロピオネートである。
【0061】
成分(F)の限定されない例には、シバスペシャリティケミカルコーポレーション(Ciba Specialty Chemical Corporation)社製の、商品名Irganox(商標)の、様々なヒンダードフェノールがある:
Irganox(商標)1076=オクタデシル3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメート、
Irganox(商標)1035=チオジエチレン ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメート)、
Irganox(商標)MD1024=1,2-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナモイル)ヒドラジン、
Irganox(商標)1330=1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、
Irganox(商標)1425WL=カルシウム ビス(モノエチル(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ホスホネート)、および
Irganox(商標)3114=1,3,5-トリス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン
などである。
好ましいヒンダードフェノールは、Irganox(商標)245{トリエチレングリコール ビス(3-(3'-tert-ブチル-4'-ヒドロキシ-5'-メチルフェニル)プロピオネート)}、Irganox(商標)1098{N,N'-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナムアミド)}、およびIrganox(商標)1010{テトラキス(メチレン(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナメート))メタン}である。
【0062】
各々100重量部のポリアミド(A)とシリコーンベース(B)に対して0.01〜5重量部の安定化剤(F)を使用することが好ましい。好ましくは、0.1〜0.75重量部、より好ましくは各々100重量部の(A)と(B)に0.4〜0.6重量部の安定化剤(F)を加える。
【0063】
上記成分に少量の追加添加物(G)を更に加えて本発明の組成物とすることができる。好ましくは、この追加成分は、全組成物の0.5〜40重量パーセント、より好ましくは0.5〜20重量パーセントのレベルで加える。この追加添加物は、限定されるものではないが、グラスファイバー、カーボンファイバーなどのポリアミド樹脂の増強充填剤;クォーツ、硫化バリウム、炭酸カルシウム、珪藻土などの増量充填剤;酸化鉄、酸化チタンなどのピグメント;カーボンブラック、細砕金属などの導電性充填剤;水酸化セリウムなどの熱安定化剤;抗酸化剤;ハロゲン化炭化水素、三水和アルミナ、水酸化マグネシウム、有機リン物質などの難燃剤などである。好ましいFR添加物はカルシウムシリケート粒、好ましくは平均粒径2〜30μmのボラストナイトである。さらに、追加成分(G)は、ポリジメチルシロキサンオイルなどのシリコーンゴム成分の可塑剤、及び/又はポリアミド成分の可塑剤であってもよい。後者の例として、ジシクロヘキシルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ベンジルフタレートなどのフタレートエステル;C1-C9アルキルトリメリテートなどのトリメリテートエステル;N-シクロヘキシル-p-トルエンスルホンアミド、N-エチル-o,p-トルエンスルホンアミド及びo-トルエンスルホンアミドなどのスルフォンアミド、及び液状オリゴマ可塑剤などがある。好ましい可塑剤は、揮発性の低い液状のものであり、これはポリアミドの共通融点で可塑剤の放出を最小限に抑える。
【0064】
上記添加物は、通常、動的硬化が行われた後の最終熱可塑性組成物に加えるが、この添加が動的な加硫メカニズムを妨げないかぎり製造工程のいずれの時点で追加しても良い。もちろん、上記添加物の成分は最終組成物の所望の特性を著しく損なわない範囲でのみ使用される。
【0065】
本発明の方法の第2工程は、ジオルガノポリシロキサン(B’)を動的に加硫する工程である。以後、「動的な加硫」は、ジオルガノポリシロキサン(B’)が受ける硬化工程を意味する。従って、本発明の方法によれば、熱可塑性エラストマは、シリコーン基材(B)と相溶化剤(C)をポリアミド(A)中に全体的に分散させ、基材内のジオルガノポリシロキサンを有機ヒドロシリコン化合物(D)と触媒(E)を用いて動的に加硫することによって製造される。本発明の目的に照らして、ポリアミド樹脂(A)に対するシリコーン基材(B)の重量比は、35:65以上である。この重量比が35:65であるか、これ以下の場合は、結果としての加硫物は、一般に、熱可塑性エラストマよりはポリアミド樹脂により似通ったモジュールを有する。一方、上記比率は、約85:15より大きくてはならない。なぜなら、組成物が弱くなってしまい、この値以上の加硫シリコーンエラストマのようになってしまうためである。この上限があっても、いずれの成分の組み合わせについても、(A)に対する(B)の最大比率は加工性を考慮することによっても制限される。なぜなら、シリコーンベースの含有量が高すぎると、少なくとも部分的に、もはや熱可塑性とは言えない架橋連続相が生じるからである。本発明の目的に照らして、この実用的な制限は、日常の経験によって容易に決定され、TPSiVを圧縮成型させる成分(B)の最大レベルを表す。しかしながら、最終熱可塑性エラストマは、例えば射出成形、押出成形などの他の従来のプラスチック加工法で容易に処理できることが好ましく、この場合、(A)に対する(B)の重量比は約75:25以上であってはならない。このような好ましい熱可塑性エラストマは、続いて再処理したものの引っ張り強度および伸び率が、もともとのTPSiVの対応する値の10%以内である(すなわち、熱可塑性エラストマが再処理によってわずかに変化する)。上記条件に合致するシリコーン基材の量は、特定のポリアミド樹脂と他の選択された成分によって異なるが、成分(A)に対する(B)の重量比は、40:60から75:25が好ましく、より好ましくは40:60から70:30である。
【0066】
混合は、上記成分をポリアミド樹脂に均一に分散できるものであれば、密閉式ミキサ、二軸スクリュー押し出し機など、どのような装置でも良い。後者は、商業的製造用に好適である。温度は、樹脂を分解しないような混合に実用的に合致する程度に低くすることが好ましい。システムによって異なるが、混同の順序は決まっておらず、例えば、成分(A)、(C)、(D)、および選択的に(F)を上記(A)の軟化点(すなわち、融点あるいはガラス転移温度)以上で(B)に追加し、次いで、触媒(E)を加えて動的加硫を開始させることができる。しかしながら、動的加硫を開始する前に、成分(B)乃至(F)が樹脂(A)中によく分散していなければならない。上述したとおり、シリコーン基材は現場で製造することができる。例えば、増強充填剤を、ポリアミド樹脂とジオルガノポリシロキサンゴムをすでに含有している混合物に、樹脂の軟化点以下の温度で加えて、この充填剤をゴム全体に分散させるようにしてもよい。次いで温度を上げて樹脂を溶融させ、他の成分を加えて、混合/動的加硫を行うようにしても良い。最適温度、最適混合時間、および他の混合処理の条件は、特定の樹脂及び他の成分を考慮され、これら当業者による日常の経験により決定するようにする。しかしながら、この混合および動的加硫は、ドライ窒素、ヘリウム、アルゴンなどの乾燥した不活性雰囲気中で行う(すなわち、成分に悪影響を与えるような反応をしない、または、ヒドロシリル化加硫を妨げない)ことが好ましい。
【0067】
上述したとおり、本発明の範囲内にあるためには、TPSiVエラストマの引っ張り強度あるいは伸び率、あるいは両方が、対応する単純ブレンドのそれより少なくとも25%以上高くなくてはならない。本発明の更なる条件は、TPSiVが、下記に述べるテストによって、少なくとも25%の伸び率を示すことである。ここで、「単純ブレンド」(あるいは物理的ブレンド)なる用語は、樹脂(A)、ベース(B)、相溶化剤(C)の重量比はTPSiVにおける比と同じであるが、硫化剤が使用されていない(すなわち、成分(D)か(E)のいずれか、あるいは双方が排除されており、従って、ゴムが硬化していない)ことを意味する。特定の組成物が上記条件に合致するかどうかを決めるためには、長さ25.4mm、幅3.2mm、典型的な厚さ1〜2mmのダンベルの上で、ASTM法、D412に従って、伸延率(extension rate)50mm/分で、TPSiVの引っ張り強度を測定する。少なくとも3つのサンプルを評価し、サンプルの非均質性(例えば、ボイド、コンタミネーション、あるいは混在など)によって生じる明らかに低い数値を除いて、結果を平均する。次いで、この値を、単純ブレンド組成物で製造したサンプルの対応する平均引っ張り強度および伸び率と比較する。単純ブレンドに対して引っ張り強度及び/又は伸び率に少なくとも25%の改善が見られなかった場合は、動的加硫の有利性がなく、このようなTPSiVsは本発明の範囲内のものではない。
【0068】
上記の方法で作成した熱可塑性エラストマは、押し出し成形、真空成形、射出成形、吹き出し成形、オーバー成形、あるいは圧縮成型などの従来の技術で処理することができる。また、これらの組成物は、機械的特性をほとんど損なうことなく再処理(リサイクル)することが可能である。
【0069】
本発明の新規の熱可塑性エラストマは、ワイヤおよびケーブルの絶縁、振動および音のダンパ部品、電気的コネクタ、ベルト、ホース、エアダクト、ブーツ、ベローズ、ガスケット、燃料ライン部品などの自動車部品及び設備、家具部品、取っ手付装置用の「ソフトフィール」グリップ(例えば工具のハンドル)、建築用シール、びんの栓、医療器具、スポーツ用品、一般的なゴム部品などの製造に利用することができる。
実施例
【0070】
本発明の組成および方法を更に明確にするべく、以下に実施例を説明する。ただし、これらの実施例は、請求項に記載されている本発明を限定するものではない。特に記載がない限り、実施例中のすべての部およびパーセンテージは、重量ベースであり、すべての測定は約23℃で行った。
材料
【0071】
以下の材料を実施例に使用した。引用を容易にするためにアルファベット順にリストされている。
基材1は、後に定義するPDMS1を68.7%、表面積約25m2/gのヒュームドシリカ25.8%(イリノイ州、タスコラ所在のキャボットコーポレーション(Cabot Corp.)社製のCab-O-Sil(登録商標)MS-75)、平均重合度(DP)約8の末端基がヒドロキシのジオルガノポリシロキサン5.4%、炭酸アンモニウム0.02%からなるシリコーンゴム基材である。
触媒1は、1,3-ジエチニール-1,1,3,3-テトラメチルジシキロキサンのプラチナ錯体1.5%;テトラメチルジビニルジシロキサン6%;末端がジメチルビニルであるポリジメチルシロキサン92%、および、6またはそれ以上のジメチルシロキサン単位を有するジメチルシクロポリシロキサン0.5%のプラチナ錯体である。
X−LINKER1は、実質的にMeHSiO単位68.4%、Me2SiO単位28.1%、およびMe3SiO1/2単位3.5%からなり、粘度約29mPa.sの水素化珪素官能架橋剤である。これは、平均構造MD16D’39M、ここで、Mは(CH3)3Si-O-、Dは-Si(CH3)2-O-、D'は-Si(H)(CH3)-O-である、に対応する。
相溶化剤1は、AX8900であり、これは、ペンシルバニア州19103フィラデルフィア、2000マークストリート所在のエルフアトケミノースアメリカ(Elf Atochem North America, Inc.)社により、商品名LOTADER(登録商標)AX8900として市販されている、エチレン-メチルアクリレート-グリシジルメタクリレートテルポリマ(E-MA-GMA)である。
相溶化剤2は、AX8930であり、これは、ペンシルバニア州19103フィラデルフィア、2000マークストリート所在のエルフアトケミノースアメリカ(Elf Atochem North America, Inc.)社により、商品名LOTADER(登録商標)AX8930として市販されている、エチレン-メチルアクリレート-グリシジルメタクリレートテルポリマ(E-MA-GMA)である。
相溶化剤3は、LOTADER(登録商標)3410であり、これは、ペンシルバニア州19103フィラデルフィア、2000マークストリート所在のエルフアトケミノースアメリカ(Elf Atochem North America, Inc.)社により、商品名LOTADER(登録商標)3410として市販されている、エチレン-nブチルアクリレート-マレイン無水物テルポリマである。
相溶化剤4は、LOTADER(登録商標)3300であり、これは、ペンシルバニア州19103フィラデルフィア、2000マークストリート所在のエルフアトケミノースアメリカ(Elf Atochem North America, Inc.)社により、商品名LOTADER(登録商標)3300として市販されている、エチレン-エチルアクリレート-マレイン無水物テルポリマである。
相溶化剤5は、LOTADER(登録商標)6200であり、これは、ペンシルバニア州19103フィラデルフィア、2000マークストリート所在のエルフアトケミノースアメリカ(Elf Atochem North America, Inc.)社により、商品名LOTADER(登録商標)6200として市販されている、エチレン-nブチルアクリレート-マレイン無水物テルポリマである。
相溶化剤6は、ROYALTUF485-Bであり、これは、コネチカット州06749ミドルバリー所在のユニロイヤルケミカル( Uniroyal Chemical Company, Inc.)社による、マレイン無水物グラフトEPDMである。
相溶化剤7は、アルドリッヒ(Aldrich)社のマレイン無水物グラフトポリプロピレンであり、マレイン無水物を0.6%含有し、メルトフローインデックスが115である。
INGANOX(商標)1010は、シバ−ガイジィ(Ciba-Geigy)社のヒンダードフェノール安定化剤であり、テトラキス{メチレン(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナメート)}メタンである。
LOWINOX(商標)CA22は、グレートレイクケミカル(Great Lake Chemical Corporation)社のヒンダードフェノール安定化剤であり、1,1,3-トリス(2'-メチル-4'-ヒドロキシ-5'-t-ブチルフェニル)ブタンである。
NYLON12は、RILSAN(商標)AMNOであり、ペンシルバニア州フィラデルフィア所在のエルフアトケムノースアメリカ(Elf Atochem NA, Inc.)社によって市販されているナイロン12であり、融点175℃である。
NYLON6は、ZYTEL(商標)7301の名前で、デュポン(Du Pont)社から市販されており、融点215〜225℃である。
PDMS1は、Me2SiO単位99.81重量%、MeViSiO単位0.16%、およびMe2ViSiO1/2単位0.03%からなるゴムである。環状シロキサンをカリウム触媒化した平衡化することによって製造される。ここで、触媒は二酸化炭素で中和する。このゴムは、可塑度約150である。
装置
【0072】
TPSiVsを、ポリラボハーク(Polylab Haake)ミキサで製造した。このミキサは、3000シリーズのボウルと、ローラロータを持つ。このボウルを、ナイロン6には240℃で、ナイロン12には220℃で動作させた。ロータの速度は、60rpmで一定とした。動作中は、ボウル上にフロー0.5SCFMで窒素ガスシールを行った。
【0073】
粗製TPSiVを、West4100シリーズの温度制御装置を具えるワバッシュホットプレス(Wabash Hot Press)を用いて、テストプラーク内に圧縮成型した。この圧縮は、ナイロン6には250℃で、ナイロン12には225℃で動作させた。サンプルを、圧力15トンで、3分間モールドした。テストサンプルを、ASTM D412の仕様に従ってプラークから切り離した。少なくとも5つのスペーシメンを試験して、平均結果を報告した。
実験1
【0074】
以下に述べる一般的な処理工程を用いて、ナイロン6 TPSiVsを製造した。この工程を表1にまとめた。
【0075】
通常運転で、ボウルを動作温度(240℃)まで加熱するか、あるいは、ボウルを動作温度にしておいた。運転を開始して、ボウルに120.0gの基材1をチャージした。基材1は、ナイロン6を80g加える前に1分間混合した。このブレンドを、3.21gの相溶化剤1を加える前に2分間混合した。(相溶化剤の濃度は、システム中のナイロン重量に基づいて決めた)。相溶化剤1を2分間混合し、次いでLowinox CA-22安定化剤1.08gを加えた。2分間混合した後、X-LINKER1を3.86g加えた。この架橋剤は、4分間混合し、確実に分散させた。希釈した触媒1を2.28g加えた。この触媒を加えた後、シリコーン基材の硬化反応の出現を示すように、トルクが上がり始めた。運転を終了し、トルクが安定して2分経過してから、TPSiVをボウルから取り出した。
【表1】
実施例2
【0076】
以下に述べる一般的な処理工程を用いて、ナイロン12 TPSiVsの製造に使用した。この工程を表2にまとめた。
【0077】
通常運転で、ボールを動作温度(220℃)まで加熱するか、あるいは、ボウルを動作温度にしておいた。運転が開始され、ボウルに120.0gの基材1をチャージした。ベース1は、ナイロン12を80gと、所望量の相溶化剤を加える前に1分間攪拌した。相溶したナイロン12/基材1を得た。(相溶化剤の濃度は、システム中のナイロン重量に基づいて決めた)。次いでIrganox 1010安定化剤1.0gを加えた。2分間混合した後、X-LINKER1を1.95g加えた。この架橋剤は、2.25gの触媒1で触媒化する前に、4分間混合し、確実に分散させた。この触媒1を加えた後、シリコーン基材の硬化反応を示すように、トルクが上がり始めた。運転を終了し、トルクが安定して2分経過してから、TPSiVをボウルから取り出した。
【表2】
Claims (14)
- 熱可塑性エラストマの製造方法において、当該方法が:
(I)
(A)融点またはガラス転移温度が25℃〜275℃の流動学的に安定なポリアミド樹脂と、
(B)(B’)可塑度が少なくとも30で、分子中に平均して少なくとも2のアルケニール基を有するジオルガノポリシロキサンゴム100重量部と、選択的に
(B”)増強充填剤5〜200重量部と、を具えるシリコーン基材と、
前記シリコーン基材と前記ポリアミド樹脂の重量比が35:65〜85:15で、
(C)グリシジルエステルポリマ又は有機官能グラフトポリオレフィンから選択された相溶化剤と、
(D)分子中に平均して少なくとも2のシリコーンに結合した水素基を含有する有機水素化物シリコーン成分と、
(E)ヒドロシリル化触媒とを、
成分(D)と(E)が前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を加硫するのに十分な量存在するようにして、
混合する工程と、
(II)前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を動的に加硫する工程と
を具えることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記ポリアミドが、ナイロン6、ナイロン6/6、ナイロン6/12およびナイロン12でなる群から選択されるたものであることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記ジオルガノポリシロキサン(B’)が、実質的に、ジメチルシロキサン単位およびメチルビニルシロキサン単位からなるコポリマと、実質的に、ジメチルシロキサン単位およびメチルヘキサニルシロキサン単位からなるコポリマからなる群から選択されたゴムであり、前記増強充填剤(B”)が存在し、それがヒュームドシリカであることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記相溶化剤が、一またはそれ以上のグリシジルエステルモノマの繰り返しユニットを具えるグリシジルエステルポリマであることを特徴とする方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記グリシジルエステルポリマが、一またはそれ以上のグリシジルエステルモノマから誘導される第1の繰り返し単位と、一またはそれ以上のα−オレフィンモノマから誘導される第2の繰り返し単位とを具えることを特徴とする方法。
- 請求項5に記載の方法において、前記グリシジルエステルモノマがグリシジルアクリレートか、あるいはグリシジルメタクリレートであることを特徴とする方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記グリシジルエステルポリマが、オレフィン−グリシジル(メタ)アクリレートポリマ、オレフィン−ビニルアセテート−グリシジル(メタ)アクリレートポリマ、およびオレフィン−グリシジル(メタ)アクリレート−アルキル(メタ)アクリレートポリマから選択されたグリシジルエステルポリマであることを特徴とする方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記グリシジルエステルポリマがランダムエチレン/アクリリック エステル/グリシジル メタクリレートコポリマ、もしくはテルポリマであることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、相溶化剤が、オレフィンのホモポリマ、コポリマもしくはテルポリマを具える有機官能グラフトポリオレフィンと、有機官能グラフトモノマであることを特徴とする方法。
- 請求項9に記載の方法において、前記有機官能グラフトモノマが、カルボキシル酸、カルボキシル酸塩、アミド、イミド、エステル、無水化物、エポキシ、アルコキシ、オキサゾリンから選択された有機官能基を具えるエチレン化不飽和炭化水素であることを特徴とする方法。
- 請求項9に記載の方法において、前記有機官能グラフトポリオレフィンが、ポリ(エチレン−コ−ビニルアセテート)−グラフト−マレイン無水化物、ポリプロピレン−グラフト−マレイン無水化物、ポリエチレン−ポリプロピレン−グラフト−マレイン無水化物、マレイン無水化物グラフトEPDMゴム、マレイン無水化物グラフトSEBS(スチレン−エチレン/ブテン−スチレントリブロックコポリマ)から選択されたものであることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、オルガノヒドリドシリコーン成分(D)が、実質的にメチルヒドリドシロキサン単位からなるポリマと、実質的にジメチルシロキサン単位およびメチルヒドリドシロキサン単位からなるコポリマからなる群から選択されたものであり、シリコーンに結合した水素0.5−1.7重量パーセントを有し、25℃での粘度500mPa・sであり、前記触媒(E)が白金のクロリドと、ジビニルテトラメチルジシロキサンの中和された錯体であることを特徴とする方法。
- 請求項1ないし12のいずれかに記載の方法において、前記ポリアミドと前記シリコーン基材100重量部につき、安定化剤(F)0.01〜5重量部が、前記混合工程(I)において含まれており、前記安定化剤が、ヒンダードフェノール、チオエステル、ヒンダードアミン、2,2'-(1,4-フェニレン)ビス(4H-3, 1-ベンゾキサジン-4-オン)、および3,5-ジ-tert-ブチル−4−ヒドロキシベンゾイック酸,ヘキサデシルエステルから選択されたものであることを特徴とする方法。
- 請求項1乃至13のいずれかに記載の方法によって製造された熱可塑性エラストマ。
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