JP2009185254A - オイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物及びその硬化物 - Google Patents
オイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物及びその硬化物 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】(A)一分子中に2個以上の珪素原子結合アルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン、
(B)フェニル基含有オルガノポリシロキサン、
(C)SiH基を一分子中に2個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(D)付加反応触媒
を含有してなり、かつ、重合度が10以下でSiH基を一分子中に1個以上含有するオルガノポリシロキサンの含有量が組成物全体に対し0.5質量%以下であるオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
【選択図】なし
Description
上述したような前記の無官能性の低分子シロキサンは、ゴム硬化物より揮発し、周辺の物質に付着した場合、溶剤で拭き取るなどの作業により容易に除去できるものであるが、反応性基を有する低分子環状シロキサン成分は、その反応性のために基材と接着してしまい、容易に除去することができない。このように、SiH官能基含有シロキサンは、反応性を有するため、ジメチルシロキサンタイプなどの無官能性の低分子シロキサンに比較して遥かに大きな問題があることを知見した。
即ち、付加硬化型のシリコーンゴム組成物において、重合度が10以下のSiH官能基等の反応性基を有する低分子シロキサン、特に低分子環状シロキサンの含有量を組成物全体の0.5質量%以下とすることにより、低分子シロキサンが揮発することによる硬化物周囲の接点不良、接着不良、外観の濁りなど各種の問題、更には、SiH官能基低分子シロキサンが周辺物質と反応して接着してしまい容易に除去することができないという問題の解決がはかれることを見出し、本発明をなすに至った。
〔1〕(A)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン: 100質量部、
(B)フェニル基含有オルガノポリシロキサン 0.5〜20質量部、
(C)珪素原子と結合する水素原子(SiH官能基)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: 0.3〜20質量部、
(D)付加反応触媒: 触媒量
を含有してなり、かつ、重合度が10以下でSiH官能基を一分子中に1個以上含有するオルガノポリシロキサンの含有量が組成物全体に対し0.5質量%以下であるオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
〔2〕(A)成分中の珪素原子結合アルケニル基に対する(C)成分中のSiH官能基のモル比がSiH/アルケニル基(モル比)=0.6〜3.0の範囲であることを特徴とする〔1〕記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
〔3〕重合度が10以下でSiH官能基を一分子中に1個以上含有するオルガノポリシロキサンが、オルガノハイドロジェンシロキサン・ジオルガノシロキサン環状共重合体である〔1〕又は〔2〕記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
〔4〕重合度が10以下でSiH官能基を一分子中に1個以上含有するオルガノポリシロキサンが、下記式(5)で示される環状オルガノハイドロジェンポリシロキサンである〔3〕に記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
〔5〕式(5)において、nが1〜9の整数、mが1〜3の整数であり、かつ、n+mが3〜10の整数である〔4〕記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
〔6〕重合度が10以下でSiH官能基を有しないオルガノポリシロキサンの含有量が(A)及び(B)成分中0.5質量%以下である〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
〔7〕重合度が10以下でSiH官能基を有しないオルガノポリシロキサンが、下記式(2)で示される環状オルガノポリシロキサンである〔6〕記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
〔8〕(C)成分が、重合度(分子中の珪素原子の数)が11以上の、直鎖状、環状、分岐状又は三次元網状構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンであることを特徴とする〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
〔9〕(C)成分が、下記式(4)で示される直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサンである〔8〕記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
〔10〕(C)成分の分子中の全炭素原子数に対する珪素原子に結合する全水素原子数が、モル比で、0.05<[水素原子]/[炭素原子]<0.7である〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
〔11〕(B)成分のフェニル基含有オルガノポリシロキサンのフェニル基含有量が珪素原子に結合する全有機基の10〜35モル%の範囲であり、珪素原子結合水素原子及びアルケニル基を含まないものであることを特徴とする〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
〔12〕重合度が10以下でSiH官能基を一分子中に1個以上含有するオルガノポリシロキサンの含有量が(C)成分中10.0質量%以下である〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
〔13〕〔1〕〜〔12〕のいずれかに記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化させてなるオイルブリード性シリコーンゴム硬化物。
〔14〕硬化物中における、重合度が10以下でSiH官能基を一分子中に1個以上含有するオルガノポリシロキサンの含有量が0.2質量%以下である〔13〕記載のオイルブリード性シリコーンゴム硬化物。
(式中、R1は互いに同一又は異種の炭素数1〜10、好ましくは1〜8の非置換又は置換1価炭化水素基であり、aは1.5〜2.8、好ましくは1.8〜2.5、より好ましくは1.95〜2.05の正数である。)
(B)成分として具体的には、分子鎖両末端がトリメチルシロキシ基、ヒドロキシジメチルシロキシ基、メチルジフェニルシロキシ基、ジメチルフェニルシロキシ基のいずれかで封鎖された、ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体等の、直鎖状のメチルフェニルシリコーンオイルなどが挙げられる。
また、これらフェニル基含有オルガノポリシロキサンは、1種のみを配合してもよいし、フェニル基含有量や分子量の異なる2種以上を配合してもよい。
R2 bHcSiO(4-b-c)/2 (3)
(式中、R2は炭素数1〜10の非置換又は置換の1価炭化水素基である。またbは0.7〜2.1、cは0.001〜1.0で、かつb+cは0.8〜3.0を満足する正数である。)
で示され、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、3〜200個)、より好ましくは4〜150個程度の珪素原子結合水素原子を有するものの1種又は2種以上が好適に用いられる。
なお、珪素原子に結合する水素原子は、分子鎖末端、分子鎖の途中(分子鎖非末端)のいずれの珪素原子に結合したものであってもよく、両方に位置するものであってもよい。
で示される環状オルガノハイドロジェンポリシロキサン、とりわけ分子中のSiH官能性基の数(即ち、分子中のオルガノハイドロジェンシロキサン単位の繰返し数m)が1〜3個とSiH官能性基濃度が低く、かつ重合度(分子中の珪素原子数)が10以下の低分子環状シロキサンを含むものであるが、この含有量が、組成物全体の質量に対して、特には(A),(B),(C),(D)成分の合計量に対し0.5質量%以下(0〜0.5質量%)、好ましくは0.30質量%以下(0〜0.30質量%)、より好ましくは0.20質量%以下(0〜0.20質量%)に低減されたものである。これは、SiH官能基を有する低分子シロキサンが、従来の無官能性の低分子シロキサンと同様に硬化物中に残存した場合、雰囲気中に揮発して周囲に付着することにより様々な問題を引き起こすだけでなく、更には、SiH官能基を有するため、雰囲気中に揮発し、一旦周辺の物質に付着したSiH官能基低分子シロキサンは、溶剤で拭き取る等の手段では容易に取り除くことも困難であるという問題を回避するために必須とされるものである。
低分子シロキサンを揮発させる方法は、減圧下で高温撹拌により系外に揮発させる方法が一般的である。この場合、1,000〜1Paの減圧下、150〜210℃の温度で10分〜10時間で揮発させることが好ましい。
本発明において、これら低分子シロキサン含有量の測定方法は、サンプルびん中に採取した試料1gにアセトン10ccを添加して室温(25℃)で24時間放置した後、該アセトン中に抽出された低分子シロキサンをガスクロマトグラフ分析(FID検出器)により測定する。なお、この場合、無官能性低分子シロキサン成分とSiH含有低分子シロキサン成分の判別はGC−MS及びSi29−NMRにより同定、判別することができる。
上記硬化物は、オイルシール、コネクター部のパッキンやゴム栓、O−リング、ダイヤフラム、ディストリビューター用グロメット等の自動車部品、特には、コネクター部のケースやワイヤーシールあるいはマットシールとして好適に使用し得る。
下記のビニル基含有オルガノポリシロキサン((A)成分)中の低分子シロキサン、フェニル基含有オルガノポリシロキサン((B)成分)中の低分子シロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサン((C)成分)中の低分子シロキサンは、以下のようにして低減した。
(A)成分のビニル基含有オルガノポリシロキサン及び(B)成分のフェニル基含有オルガノポリシロキサン中の低分子シロキサン(無官能性低分子シロキサン)は、約100Paの減圧下で試料を撹拌下に200℃で6時間加熱して低分子シロキサン成分を除去した後、更に窒素ガスを試料中に吹き込んで(バブリングして)、4時間除去操作を行った後、最後に50Pa以下の減圧下に250℃で2時間加熱除去操作を行って、低分子シロキサン成分を低減した。
(C)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサン中の低分子シロキサン(主としてSiH基含有低分子シロキサンと無官能性低分子シロキサンとを含む)は、約100Paの減圧下で試料を撹拌下に180℃で6時間加熱して低分子シロキサン成分を除去した後、更に、窒素ガスを試料中に吹き込んで(バブリングして)、4時間除去操作を行った。更に、20Pa以下の減圧状態で200℃に昇温した熱盤上を100μm以下の薄膜状に試料(オイル状のオルガノハイドロジェンポリシロキサン)を流し、低分子シロキサン成分を低減した。
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が500のジメチルポリシロキサン[重合度10以下でSiH官能基を有しない低分子シロキサン(即ち、無官能性低分子シロキサン。以下同じ)の含有量=0.07質量%]65質量部、比表面積が200m2/gであるヒュームドシリカ(日本アエロジル社製、アエロジル200)30質量部、ヘキサメチルジシラザン5質量部、ビニルジメチルトリメトキシシラン1質量部、水2.0質量部を室温で30分混合後、150℃に昇温して3時間撹拌を続け、冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
このシリコーンゴム組成物全体中の重合度が10以下の無官能性及びSiH官能性の低分子シロキサン含有量を測定した結果、0.12質量%であり、そのうちSiH官能基を1個以上含有するものは0.09質量%(そのうち前記式(5)で示される環状構造のものが0.08質量%、直鎖状構造のものが0.01質量%)、官能基を有しないものは0.04質量%であった。
同じくこのゴムシートより、50mm×50mmの試験片を切り出し、約25mm×50mmの鉄及びアルミニウム板と共に500ccの金属缶に入れ、200℃のオーブンに2時間放置した。取り出した鉄及びアルミニウム板に20mm×20mm×2mmのシリコーンゴム片(信越化学工業製付加硬化型シリコーンゴムKE1950−40A/B)を間に空気が入らないよう密着させて置き、更にその上に500gの錘を置いて、200℃のオーブンに10時間放置した。冷却後、シリコーンゴム片を鉄及びアルミニウム板から剥そうとしたところ、鉄、アルミニウム共にゴム破壊なく剥離が可能であった。
両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖され、側鎖にビニル基を有する重合度が420のジメチルポリシロキサン(ビニル基含有量:0.00022モル/g)[重合度10以下でSiH官能基を有しない低分子シロキサンの含有量=0.19質量%]65質量部、比表面積が130m2/gであるヒュームドシリカの表面をジメチルジクロロシランにより疎水化処理したヒュームドシリカ(日本アエロジル社製、アエロジルR972)20質量部、ヘキサメチルジシラザン5質量部、水2.0質量部を室温で30分混合後、150℃に昇温して3時間撹拌を続け、冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
このシリコーンゴム組成物全体中の重合度が10以下の無官能性及びSiH官能性の低分子シロキサン含有量を測定した結果、0.17質量%であり、そのうちSiH官能基を1個以上含有するものは0.05質量%(そのうち前記式(5)で示される環状構造のものが0.04質量%、直鎖状構造のものが0.01質量%)、官能基を有しないものは0.12質量%であった。
更に実施例1と同様に鉄及びアルミニウム板との再接着試験を実施したところ、KE1950−40A/Bゴムシートに対し、どちらもゴム破壊なく剥離することができた。
ジメチルシロキサン単位99.30モル%、メチルビニルシロキサン単位0.70モル%からなり、両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖された平均重合度が約8000である生ゴム状オルガノポリシロキサン[重合度10以下でSiH官能基を有しない低分子シロキサンの含有量=0.44質量%]65質量部に、分散剤として末端シラノール基ジメチルポリシロキサン(平均重合度10)5質量部、比表面積が200m2/gであるフュームドシリカ(日本アエロジル社製、アエロジル200)30質量部を添加し、加圧ニーダーにて配合し、ゴムコンパウンドを調製した。
このシリコーンゴム組成物全体中の重合度が10以下の無官能性及びSiH官能性の低分子シロキサン含有量を測定した結果、0.52質量%であり、そのうちSiH官能基を1個以上含有するものは0.12質量%(そのうち前記式(5)で示される環状構造のものが0.11質量%、直鎖状構造のものが0.01質量%)、官能基を有しないものは0.40質量%であった。
更に実施例1と同様に鉄及びアルミニウム板との再接着試験を実施したところ、KE1950−40A/Bゴムシートに対し、どちらもゴム破壊なく剥離することができた。
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が500のジメチルポリシロキサン[重合度10以下でSiH官能基を有しない低分子シロキサンの含有量=0.55質量%]65質量部、比表面積が200m2/gであるヒュームドシリカ(日本アエロジル社製、アエロジル200)30質量部、ヘキサメチルジシラザン5質量部、ビニルジメチルトリメトキシシラン1質量部、水2.0質量部を室温で30分混合後、150℃に昇温して3時間撹拌を続け、冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
このシリコーンゴム組成物全体中の重合度が10以下の無官能性及びSiH官能性の低分子シロキサン含有量を測定した結果、1.09質量%であり、そのうちSiH官能基を1個以上含有するものは0.64質量%(そのうち前記式(5)で示される環状構造のものが0.52質量%、直鎖状構造のものが0.12質量%)、官能基を有しないものは0.45質量%であった。
更に実施例1と同様に鉄及びアルミニウム板との再接着試験を実施したところ、KE1950−40A/Bゴムシートに対し、どちらにも接着してしまい、無理に引き剥がすと界面は見えず、100%ゴム破壊となった。
両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖され、側鎖にビニル基を有する重合度が420のジメチルポリシロキサン(ビニル基含有量:0.00022モル/g)[重合度10以下でSiH官能基を有しない低分子シロキサンの含有量=1.02質量%]65質量部、比表面積が130m2/gであるヒュームドシリカの表面をジメチルジクロロシランにより疎水化処理したヒュームドシリカ(日本アエロジル社製、アエロジルR972)20質量部、ヘキサメチルジシラザン5質量部、水2.0質量部を室温で30分混合後、150℃に昇温して3時間撹拌を続け、冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
このシリコーンゴム組成物全体中の重合度が10以下の無官能性及びSiH官能性の低分子シロキサン含有量を測定した結果、1.56質量%であり、そのうちSiH官能基を1個以上含有するものは0.69質量%(そのうち前記式(5)で示される環状構造のものが0.53質量%、直鎖状構造のものが0.16質量%)、官能基を有しないものは0.87質量%であった。
更に実施例1と同様に鉄及びアルミニウム板との再接着試験を実施したところ、KE1950−40A/Bゴムシートに対し、どちらにも接着してしまい、無理に引き剥がすと界面は見えず、100%ゴム破壊となった。
ジメチルシロキサン単位99.30モル%、メチルビニルシロキサン単位0.70モル%からなり、両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖された平均重合度が約8000である生ゴム状オルガノポリシロキサン[重合度10以下でSiH官能基を有しない低分子シロキサンの含有量=1.38質量%]65質量部に、分散剤として末端シラノール基ジメチルポリシロキサン(平均重合度10)5質量部、比表面積が200m2/gであるフュームドシリカ(日本アエロジル社製、アエロジル200)30質量部を添加し、加圧ニーダーにて配合し、ゴムコンパウンドを調製した。
このシリコーンゴム組成物全体中の重合度が10以下の無官能性及びSiH官能性の低分子シロキサン含有量を測定した結果、1.88質量%であり、そのうちSiH官能基を1個以上含有するものは0.56質量%(そのうち前記式(5)で示される環状構造のものが0.51質量%、直鎖状構造のものが0.05質量%)、官能基を有しないものは1.32質量%であった。
更に実施例1と同様に鉄及びアルミニウム板との再接着試験を実施したところ、KE1950−40A/Bゴムシートに対し、どちらにも接着してしまい、無理に引き剥がすと鉄は接着面全体に対して約20%界面が確認できる80%凝集破壊、アルミニウムの場合は、100%ゴム破壊となった。
Claims (14)
- (A)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン: 100質量部、
(B)フェニル基含有オルガノポリシロキサン 0.5〜20質量部、
(C)珪素原子と結合する水素原子(SiH官能基)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: 0.3〜20質量部、
(D)付加反応触媒: 触媒量
を含有してなり、かつ、重合度が10以下でSiH官能基を一分子中に1個以上含有するオルガノポリシロキサンの含有量が組成物全体に対し0.5質量%以下であるオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。 - (A)成分中の珪素原子結合アルケニル基に対する(C)成分中のSiH官能基のモル比がSiH/アルケニル基=0.6〜3.0の範囲であることを特徴とする請求項1記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
- 重合度が10以下でSiH官能基を一分子中に1個以上含有するオルガノポリシロキサンが、オルガノハイドロジェンシロキサン・ジオルガノシロキサン環状共重合体である請求項1又は2記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
- 式(5)において、nが1〜9の整数、mが1〜3の整数であり、かつ、n+mが3〜10の整数である請求項4記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
- 重合度が10以下でSiH官能基を有しないオルガノポリシロキサンの含有量が(A)及び(B)成分中0.5質量%以下である請求項1〜5のいずれか1項記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
- (C)成分が、重合度が11以上の、直鎖状、環状、分岐状又は三次元網状構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
- (C)成分の分子中の全炭素原子数に対する珪素原子に結合する全水素原子数が、モル比で、0.05<[水素原子]/[炭素原子]<0.7である請求項1〜9のいずれか1項記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
- (B)成分のフェニル基含有オルガノポリシロキサンのフェニル基含有量が珪素原子に結合する全有機基の10〜35モル%の範囲であり、珪素原子結合水素原子及びアルケニル基を含まないものであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
- 重合度が10以下でSiH官能基を一分子中に1個以上含有するオルガノポリシロキサンの含有量が(C)成分中10.0質量%以下である請求項1〜11のいずれか1項記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物。
- 請求項1〜12のいずれか1項記載のオイルブリード性付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化させてなるオイルブリード性シリコーンゴム硬化物。
- 硬化物中における、重合度が10以下でSiH官能基を一分子中に1個以上含有するオルガノポリシロキサンの含有量が0.2質量%以下である請求項13記載のオイルブリード性シリコーンゴム硬化物。
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