JP2008169386A - 付加硬化型シリコーン接着剤組成物及びその硬化物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)少なくとも2個のケイ素原子結合アルケニル基を有するジオルガノポリシロキサン、(B)RSiO3/2で示される三官能性シロキサン単位及びSiO4/2で示される四官能性シロキサン単位から選ばれる少なくとも一種の分岐形成単位を含有する三次元状のオルガノポリシロキサンレジン(ここで、Rは置換又は非置換の一価炭化水素基を示す)、(C)ケイ素原子結合水素原子を少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、(D)ヒドロシリル化反応触媒、(E)接着性付与剤としての有機ケイ素化合物、及び(F)室温で液体の酸無水物を含有してなる付加硬化型シリコーン接着剤組成物。
【選択図】なし
Description
従来の技術では付加硬化型シリコーン組成物に接着性を発現させるためにエポキシ基やアルコキシ基を含む化合物を接着付与成分として該組成物に添加している。このような組成物は100℃以上の加熱を行うことで十分な接着性を発現させることは可能である。しかし接着発現させるためにこれらの化合物を用いると、硬化物が白濁化又は黄変してしまう。この理由は高温下あるいは熱履歴下におけるシリコーンマトリックス中への接着付与成分の溶解性に難があるためである。したがって、硬化物が白濁化又は黄変しないようにする、つまり変色が起らずかつ透明であるようにするには、該接着付与成分の添加量をこのような支障が起こらないレベルに少なくする必要がある。しかし、そのように接着付与成分を低減すると得られる組成物の接着性は非常に不安定になるか、又は接着性が発現しないことが多く、接着剤として不適である。
また近年の省エネルギーの要請から、付加硬化型シリコーン接着剤組成物は可能な限り低温で、できれば室温で硬化させることが望まれる。
(A)一分子中に少なくとも2個のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有するジオルガノポリシロキサン
(B)RSiO3/2で示される三官能性シロキサン単位及びSiO4/2で示される四官能性シロキサン単位から選ばれる少なくとも一種の分岐形成単位を含有する三次元状のオルガノポリシロキサンレジン(ここで、Rは置換又は非置換の一価炭化水素基を示す)
(C)ケイ素原子に結合する水素原子を一分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン;本成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子が、成分(A)と成分(B)中のケイ素原子結合アルケニル基の合計1モル当たり0.1〜5.0モルとなる量
(D)触媒量のヒドロシリル化反応触媒
(E)接着性付与剤としての有機ケイ素化合物、及び
(F)室温で液体の酸無水物
を含有してなる付加硬化型シリコーン接着剤組成物によって解決することができることを見出した。
成分(A)のオルガノポリシロキサンはこの組成物の主剤(ベースポリマー)であり、1分子中に少なくとも2個のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有するジオルガノポリシロキサンである。このアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基等の、通常、炭素原子数2〜8、好ましくは炭素原子数2〜4程度の低級アルケニル基が挙げられ、特に、ビニル基であることが好ましい。成分(A)中のアルケニル基の結合位置としては、例えば、分子鎖末端及び/又は分子鎖途中(即ち、分子鎖非末端)に位置するケイ素原子が挙げられる。成分(A)のアルケニル基以外のケイ素原子に結合する有機基としては、例えば、メチル基、エチル基、ブロピル基、プチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基;クロロメチル基、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基などの、通常、炭素原子数1〜12、好ましくは炭素原子数1〜8程度の、非置換又はハロゲン置換の一価炭化水素基が挙げられ、特に、メチル基、フェニル基であることが好ましい。
成分(B)のオルガノポリシロキサンレジンは、RSiO3/2で示される三官能性シロキサン単位(即ち、オルガノシルセスキオキサン単位)及びSiO4/2で示される四官能性シロキサン単位の少なくとも一種の分岐形成単位を含有する(ここで、Rは置換または非置換の一価単価水素基を示す。)。「分岐形成単位」とはオルガノポリシロキサンの分子鎖を分岐させる機能を有するシロキサン単位であり、三官能性単位(RSiO3/2)及び四官能性単位(SiO4/2)を包含する。上記の(B)成分は、前記分岐形成単位として、前記三官能性単位、前記四官能性単位のいずれか一方または両方を含む。該オルガノポリシロキサンレジンは分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を含有してもよい。該成分(B)を配合することで得られるシリコーンゴムの強度が高まる。また、(B)成分の三次元状オルガノポリシロキサンレジンは、前記の単官能性シロキサン単位(即ち、トリオルガノシロキシ単位)及び/又は二官能性シロキサン単位(即ち、ジオルガノシロキサン単位)を任意に含むことができる。
本発明の組成物に用いる成分(C)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、一分子中に少なくとも2個(通常、2〜300個)、好ましくは3個以上(例えば、3〜150個程度)のケイ素原子に結合する水素原子(即ち、SiH基)を含有するものであり、直鎖状、分岐状、環状、或いは三次元網状構造の樹脂状物のいずれでもよい。このオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、一分子中のケイ素原子数(即ち、重合度)が、通常、2〜300個、好ましくは3〜200個程度のものであればよい。このようなオルガノハイドロジェンポリシロキサンの代表例としては、例えば、下記平均組成式(1):
HaR3 bSiO(4-a-b)/2 (1)
(式中、R3は独立に脂肪族不飽和結合を含有しない非置換又は置換の1価炭化水素基であり、a及びbは、0<a<2、0.8≦b≦2かつ0.8<a+b≦3となる数であり、好ましくは0.05≦a≦1、1.5≦b≦2かつ1.8≦a+b≦2.7となる数である)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンが挙げられる。
本発明に用いる白金族金属系触媒は、前記の成分(A)のアルケニル基(成分(B)がアルケニル基を含有する場合には、成分(A)と成分(B)の両者のアルケニル基)と成分(C)のケイ素原子に結合する水素原子との付加反応を促進するための触媒である。この触媒としては、ヒドロシリル化反応に用いられる触媒として公知の触媒はいずれも使用することができる。その具体例としては、白金、ロジウム、パラジウム等の白金族金属単体;H2PtCl4・nH2O、H2PtCl6 ・nH2O、NaHPtCl6・nH2O、KHPtCl6・nH2O、Na2PtCl6・nH2O、K2PtCl4・nH2O、PtCl4・nH2O、PtCl2、Na2HPtCl4・nH2O(但し、式中、nは0〜6の整数であり、好ましくは0又は6である)等の塩化白金、塩化白金酸及び塩化白金酸塩;アルコール変性塩化白金酸(米国特許第3,220,972号明細書参照);塩化白金酸とオレフィンとのコンプレックス(米国特許第3,159,601号明細書、同第3,159,662号明細書、同第3,775,452号明細書参照);白金黒、パラジウム等の白金族金属をアルミナ、シリカ、カーボン等の担体に担持させたもの;ロジウム−オレフィンコンプレックス;クロロトリス(トリフェニルフォスフィン)ロジウム(ウィルキンソン触媒);塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサン、特にビニル基含有環状シロキサンとのコンプレックスなどが挙げられる。
本発明の組成物に配合される接着性付与剤は、一分子中に、アルコキシ基、シラノール基、エポキシ基、アルケニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、及びヒドロシリル基(SiH基)から選ばれる少なくとも2種の官能性基を有する有機ケイ素化合物であり、より具体的には、これらの少なくとも2種の官能性基を有するオルガノシラン、又は、例えば、分子中のケイ素原子数が2〜30個程度の環状又は直鎖状のオルガノポリシロキサンが挙げられる。特に、アルコキシ基含有シラン、及びヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンが好ましい。さらに具体的には、例えば、以下の構造を有するものが挙げられる。
本成分(F)を成分(E)と併用することにより、低温硬化における接着性の発現とともに得られる硬化物の透明性向上が達成される。該成分(E)を添加せずあるいは添加量が少なすぎると、接着性の発現と透明性の向上の両方を達成することはできない。即ち、成分(F)が存在しない又は少なすぎる場合に、接着性を発現させるのに必要な量の成分(E)を添加すると、硬化物の黄変や透明性の低下が避け難く、他方、成分(E)の添加量を硬化物の透明性が得られる程度に抑制すると接着性の発現が不十分とならざるを得ない。
本組成物には、上記成分(A)〜成分(F)以外に、ヒドロシリル化付加反応の制御剤等の、通常付加硬化型シリコーン組成物に配合される各種の添加剤を、本願発明の目的、効果を損なわない範囲で必要に応じて添加することができる。
〔原料〕
実施例及び比較例では下記の原料を使用した。
(A−1):式Vi(Me)2Si-(OSiMe2)n-OSi(Me)2Vi
(式中、nは平均値で、該シロキサンの25℃における粘度が100000mP.sとなるような数である)で表されるビニル基含有の直鎖状オルガノポリシオキサン。
(B−1):Vi(Me)2SiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる三次元網状構造のビニル基含有メチルポリシロキサンレジン
(C−1):式(Me)3Si-(OSiMe2)18-(OSiMeH)20-OSi(Me)3で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン
上記の(A−1)と(B−1)が有する合計アルケニル基1個当たり、該(C−1)が有するケイ素原子結合水素原子の数が2.0個となる量を添加する。
(D−1):白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を白金元素換算で0.5質量%含有するトルエン溶液
(F−1):アリルこはく酸無水物(和光純薬(株)製)(室温で液体)
(F−2):アクリル酸無水物(室温で液体)
(F−3):メタクリル酸無水物(室温で液体)
(F−4):酪酸無水物(室温で固体)
(F−5):シトラコン酸無水物(室温で固体)
(F−6):チタンテトラノルマルブトキシド(室温で固体)
(G−1):1,3,5,7-テトラメチル-1,3,5,7-テトラビニルシクロテトラシロキサン(付加反応制御剤)
各例において、表1に示す組成(表1には各成分の量を質量部で示す。)で所要の成分を次のように配合した。即ち、まず、成分(A)と成分(B)と成分(D)をよく混合した後に、得られた混合物に成分(G)を添加しさらに混合を行う。得られた混合物にさらに成分(C)と成分(E)と成分(F)を添加し混合を行う。次いで減圧脱泡を行う。このようにして調製された組成物を、25℃で24時間放置して硬化させる。得られた硬化物の硬さ、透明性及び変色(着色)の有無を次の方法で測定した。
・硬さの評価
JISK6253に準拠してタイプA硬度を測定した。タイプA硬度とはJISK6253に規定のデュロメータAタイプを用いて測定された硬さを意味する。
組成物をフロートガラス上に流し、25℃にて24時間放置して硬化させる。硬化後、硬化被膜の端部において硬化被膜とフロートガラスとの間にかみそり刃を入れて硬化被膜の端部を剥離し、その後、該剥離した被膜端部を親指と人差し指でつかみ、フロートガラスに対して垂直方向にほぼ一定の力で引っ張る。これにより接着性を次に基準で評価した。
「良好」:剥離しない。
「不良」:剥離する。
分光光度計((株)日立製作所製、商品名「U-3310 Spectrophotometer」)を用い、400〜800nmの波長領域における光透過率を測定し、次の基準で評価した。
「良好」:該波長領域全体にわたっての光透過率が70%以上である。表1に「○」と示す。
「不良」:該波長領域の少なくとも一部において光透過率が70%未満である。表1に「×」と示した。
硬化物の外観を肉眼で観察し、変色(着色)、白濁の有無などの肉眼で判定できる異常の有無を次のように評価し、表1に結果を示した。
「無し」:無色透明であり、外観上の異常が認められない。黄変や白濁が認められた場合にはその旨示す。
Claims (6)
- (A)一分子中に少なくとも2個のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有するジオルガノポリシロキサン
(B)RSiO3/2で示される三官能性シロキサン単位及びSiO4/2で示される四官能性シロキサン単位から選ばれる少なくとも一種の分岐形成単位を含有する三次元状のオルガノポリシロキサンレジン(ここで、Rは置換又は非置換の一価炭化水素基を示す)
(C)ケイ素原子に結合する水素原子を一分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン;本成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子が、成分(A)と成分(B)中のケイ素原子結合アルケニル基の合計1モル当たり0.1〜5.0モルとなる量
(D)触媒量のヒドロシリル化反応触媒
(E)接着性付与剤としての有機ケイ素化合物、及び
(F)室温で液体の酸無水物
を含有してなる付加硬化型シリコーン接着剤組成物。 - (B)成分の三次元状オルガノポリシロキサンレジンが一分子中に1個以上のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有することを特徴とする請求項1に係る付加硬化型シリコーン接着剤組成物。
- (F)成分の酸無水物が脂肪族不飽和基を有することを特徴とする請求項1又は2に係る付加硬化型シリコーン接着剤組成物。
- (E)成分の接着性付与剤としての有機ケイ素化合物が、アルコキシ基、シラノール基、エポキシ基、アルケニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、及びヒドロシリル基からなる群から選ばれる少なくとも2種の官能性基を有するオルガノシラン又はオルガノポリシロキサンであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に係る付加硬化型シリコーン接着剤組成物。
- ガラスを被着体とする用途に使用されるものである請求項1〜4のいずれか1項に係る付加硬化型シリコーン接着剤組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の透明付加硬化型シリコーン接着剤組成物を硬化させて得られる、波長400〜800 nmの範囲において透過率が70%以上であり、JISK6253に規定のタイプA硬度が25以上である透明硬化物。
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