JP2021134259A - 室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物及び物品 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、本発明に関連する従来技術として、下記文献が挙げられる。
[1]
(A)下記一般式(1)及び/又は(2)で示されるオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)下記一般式(3)で示される加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物:0.1〜30質量部、
(C)硬化触媒:0.01〜20質量部、
(D)接着促進剤:0.001〜30質量部、及び
(E)pHが7より小さいファーネスブラック:0.1〜500質量部
を含有する室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
[2]
(E)成分が、ファーネスブラックの表面に酸化処理を施したpHが2〜5のファーネスブラックである[1]に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
[3]
分散安定性試験において、回転数4,000rpm、遠心分離時間300分のとき、分離率が10%以下である[1]又は[2]に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
[4]
[1]〜[3]のいずれかに記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を含有するシール剤。
[5]
[1]〜[3]のいずれかに記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を含有するコーティング剤。
[6]
[1]〜[3]のいずれかに記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を含有する接着剤。
[7]
[1]〜[3]のいずれかに記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物からなる成形物。
[(A)成分]
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の(A)成分は、下記一般式(1)及び/又は(2)で示される直鎖状のジオルガノポリシロキサンであり、本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物において主剤(ベースポリマー)として作用するものである。該オルガノポリシロキサンは室温(23℃±10℃)において液状であることが好ましい。
なお、上記式(1)、(2)中において、2官能性のジオルガノシロキサン単位((R1)2SiO2/2)の繰り返し数(又は重合度)を示すnの値は、10以上の整数であるが、通常は、10〜2,000の整数、好ましくは50〜1,200の整数、より好ましくは100〜1,000程度の整数であればよい。なお、本発明において重合度は、例えば、トルエン等を展開溶媒としてゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析におけるポリスチレン換算の数平均重合度(又は数平均分子量)等として求めることができる。
Aは炭素数2〜4のアルキレン基又は酸素原子であり、アルキレン基としては、エチレン基(−CH2CH2−)、プロピレン基(トリメチレン基;−CH2CH2CH2−、メチルエチレン基;−CH(CH3)CH2−)、テトラメチレン基(−CH2CH2CH2CH2−)等が挙げられる。Aとしては、エチレン基(−CH2CH2−)、トリメチレン基(−CH2CH2CH2−)、酸素原子が好ましい。
aは独立に0又は1であり、特に0が好ましい。
(A)成分は、1種又は2種以上の混合物であってもよい。
(B)成分は、本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物において硬化剤(架橋剤)として作用するものであり、下記一般式(3)で示される、ケイ素原子に結合した加水分解性基として、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルケニルオキシ基及びケトオキシム基から選択される基を1分子中に2個以上(2個又は3個、好ましくは3個)有し、かつケイ素原子に結合した残余の基が炭素数1〜12のアルキル基、ビニル基及びフェニル基から選択される一価炭化水素基である加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物(即ち、該加水分解性オルガノシラン化合物を部分的に加水分解・縮合して得られる、分子中に残存加水分解性基を平均2個以上、好ましくは3個以上有するオルガノシロキサンオリゴマー)である。
式(3)中のX、即ち(B)成分の加水分解性オルガノシラン化合物及びその部分加水分解物が有する加水分解性基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基などの炭素数1〜4のアルコキシ基、アセトキシ基、プロピオノキシ基等の炭素数2〜4のアシルオキシ基、ビニロキシ基、アリロキシ基、プロペノキシ基、イソプロペノキシ基等の炭素数2〜4のアルケニルオキシ基、ジメチルケトオキシム基、メチルエチルケトオキシム基、メチルイソブチルケトオキシム基などの炭素数3〜8のケトオキシム基等が挙げられ、アルコキシ基、イソプロペノキシ基が好ましい。
bは2又は3であり、好ましくは3である。
なお、(B)成分は、一般式(3)において加水分解性基X以外にケイ素原子に結合するR3が、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を含有する官能性基を含まない非置換の一価炭化水素基である点において、通常、接着性付与剤等として配合されるいわゆるシランカップリング剤などのカーボンファンクショナル加水分解性オルガノシラン化合物(CFシラン化合物)とは明確に区別されるものである。
(B)成分は、1種又は2種以上の混合物であってもよい。
(C)成分は、硬化触媒であり、(C−1)非金属系有機触媒及び/又は(C−2)金属系触媒が挙げられる。
(D)成分は、接着促進剤として配合されるシランカップリング剤である。(D)成分の接着促進剤としては、公知のシランカップリング剤が好適に使用される。
シランカップリング剤の例としては、炭素官能性基含有加水分解性シラン(いわゆるカーボンファンクショナルシラン)等が好適に使用され、(メタ)アクリルシランカップリング剤、エポキシシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、メルカプトシランカップリング剤、イソシアネートシランカップリング剤、イソシアヌレートシランカップリング剤などが例示される。具体的には、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリルシラン;β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等のエポキシシラン;3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン(ただし、グアニジル基含有加水分解性シランを除く);γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン;γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のイソシアネートシラン;下記式で示される化合物等のイソシアヌレートシランなど、並びにこれらが部分的に加水分解され縮合した化合物が例示される。
(E)成分は、pHが7より小さいファーネスブラックであり、本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物における特徴となる成分である。
(E)成分のpHは7より小さいもの(酸性領域)であればよいが、好ましくはpHが5以下、より好ましくはpHが4以下であることが望ましい。なお、(E)成分のpHの下限は特に制限されないが、pH2以上であることが好ましい。pHが7以上の場合、該ファーネスブラックはオルガノポリシロキサン組成物中への分散性が悪く、均一に分散させ難くなる。そのため経時でのオルガノポリシロキサン組成物におけるファーネスブラックの沈降が発生する。
当該pHは、ファーネスブラック粒子の表面上のpHを示す指標で、ファーネスブラックを蒸留水(pH7.0)中に添加し、pHをガラス電極pHメーターで測定することによって求めることができる。
なお、(E)成分の分散安定性は、pHが7より小さいファーネスブラックに特有のものであって、たとえpHが7より小さい酸性領域を示すカーボンブラックであっても、ファーネスブラック以外のカーボンブラック(例えば、pHが2〜5程度の酸性領域を示すチャンネルブラック等)では、優れた長期分散安定性は得られない。
従って、(E)成分の特定のファーネスブラックを選択的に組成物中に所定量配合したカーボンブラック含有の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、特異的に長期間の保存安定性に優れるものである。
(E)成分は、1種単独でも2種以上を混合して使用してもよい。
また、本発明には上記成分以外に、一般的に知られている充填剤を配合してもよい。この充填剤は、補強性を増す作用をするものである。
充填剤としては、煙霧質シリカ、湿式シリカ、沈降性シリカ、炭酸カルシウム等の補強性充填剤、ガラスビーズ、ガラスバルーン、樹脂ビーズ、樹脂バルーンなどが挙げられる。これらの充填剤は表面処理されていなくても、公知の処理剤で表面処理されていてもよい。
公知の処理剤としては、例えば、特開2000−256558号公報記載の加水分解性基含有ポリシロキサンが好ましいが、これに限定されるものではない。
これらの充填剤の配合量は、(A)成分100質量部に対して100質量部以下(0〜100質量部)、好ましくは50質量部以下(0〜50質量部)、特に好ましくは30質量部以下(0〜30質量部)である。
また、本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、25℃における粘度が50〜100,000mPa・s、特に500〜100,000mPa・s程度であることが好ましい。
(手順2)該室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物が入った遠心分離セルを300分間、回転数4,000rpmで高速遠心回転させ、長期保管の促進試験を行う。
(手順3)300分間高速遠心分離した後に更に高速遠心回転を継続し、この高速遠心回転中に、遠心分離セルには波長865nmの測定光を照射しつづけ、遠心分離セルの遠心方向に沿った波長865nmの測定光の透過率をプロファイルとして測定する。
測定に際しては、上記測定領域の遠心分離セルに対して所定位置(例えば、上方)から波長865nmの測定光を該測定領域に照射し、該遠心分離セルの照射側とは反対側に配置した受光素子(例えば、CCDセンサ)で遠心分離セルの遠心方向の位置ごとに遠心分離セルを透過した光を受光してその透過光量を検知し、透過率を測定することを行う。このとき、測定領域に対して遠心方向に線状の測定光を一度に照射してもよいし、測定領域に対して点状の測定光を遠心方向に走査しながら照射するようにしてもよい。
なお、300分間高速遠心分離した直後に回転を停止した状態で上記プロファイルを得る測定を行ってもよい。
(手順4)透過率プロファイルにおいて特定される室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物が存在しない空間部分の波長865nmの測定光の透過率(X0)に対する室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物における分離成分部分の波長865nmの測定光の透過率(X1)の相対値である分離率Y(%)=(X1/X0)×100を室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の分散安定性の指標とする。
分子鎖両末端がシルエチレン基を介してトリメトキシシリル基で封鎖され、25℃における粘度が600mPa・sのジメチルポリシロキサン(一般式(2)において、R1=R2=メチル基、A=-CH2CH2-、a=0、n=約180に相当する、以下同じ)を45質量部と、pHが3.0のファーネスブラック(旭カーボン株式会社製 SBX55、吸油量:77g/100g、BET比表面積:84m2/g、平均一次粒径:25nmのファーネスブラック)10質量部を20分混合した後、3本ロールに3回通し、分子鎖両末端がシルエチレン基を介してトリメトキシシリル基で封鎖され、25℃における粘度が600mPa・sのジメチルポリシロキサン45質量部を添加し、20分混合した後、減圧条件(−0.08MPa以下、以下同じ)下で20分混合し、ベース1を得た。
次いで、このベース1を4質量部と、分子鎖両末端がシルエチレン基を介してトリメトキシシリル基で封鎖され、25℃における粘度が600mPa・sのジメチルポリシロキサン26.4質量部を減圧条件下30分混合した。次いで、分子鎖両末端がシルエチレン基を介してトリメトキシシリル基で封鎖され、25℃における粘度が600mPa・sのジメチルポリシロキサン30質量部を減圧条件下20分混合した。次いで、分子鎖両末端がシルエチレン基を介してトリメトキシシリル基で封鎖され、25℃における粘度が600mPa・sのジメチルポリシロキサン40質量部と、25℃における粘度が300mPa・sの分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン3.6質量部を減圧条件下20分混合した。次いで、デシルトリメトキシシラン1質量部と、下記式(4)で示される化合物1.5質量部を加えて常圧下10分攪拌した後、ジイソプロポキシチタンビス(エチルアセトアセテート)2質量部を加え、常圧下10分攪拌した後、減圧条件下30分混合して粘度が800mPa・sの組成物1を得た。
分子鎖両末端がトリメトキシシリル基で封鎖され、25℃における粘度が900mPa・sのジメチルポリシロキサン(一般式(2)において、R1=R2=メチル基、A=酸素原子、a=0、n=約210に相当する、以下同じ)を20質量部と、pHが3.0のファーネスブラック(旭カーボン株式会社製 SBX55、吸油量:77g/100g、BET比表面積:84m2/g、平均一次粒径:25nmのファーネスブラック)10質量部と、25℃における粘度が100mPa・sの分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン15質量部と、湿式シリカ0.5質量部を減圧条件下にて150℃/2時間熱処理混合した。熱処理後、3本ロールに3回通し、ベース2を得た。
次いで、このベース2を44.7質量部と、分子鎖両末端がトリメトキシシリル基で封鎖され、25℃における粘度が900mPa・sのジメチルポリシロキサン80.4質量部を減圧条件下15分混合した。次いで、デシルトリメトキシシラン5.5質量部と、ジイソプロポキシチタンビス(エチルアセトアセテート)4.0質量部と、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1.4質量部と、テトラ−n−ブトキシチタン0.7質量部を加え、減圧条件下20分混合して粘度が1,100mPa・sの組成物2を得た。
実施例1に記載のpHが3.0のファーネスブラック10質量部に代えて、表面に酸化処理をしていないファーネスブラック(旭カーボン株式会社製 SB335、pH:7.5、吸油量:113g/100g、BET比表面積:68m2/g、平均一次粒径:31nmのファーネスブラック)10質量部を用いること以外は、実施例1と同様にして粘度が800mPa・sの組成物3を得た。
実施例2に記載のpHが3.0のファーネスブラック10質量部に代えて、表面に酸化処理をしていないファーネスブラック(旭カーボン株式会社製 SB335、pH:7.5、吸油量:113g/100g、BET比表面積:68m2/g、平均一次粒径:31nmのファーネスブラック)10質量部を用いること以外は、実施例2と同様にして粘度が1,100mPa・sの組成物4を得た。
実施例1に記載のpHが3.0のファーネスブラック10質量部に代えて、表面に酸化処理をしていないチャンネルブラック(Orion社製 Printex V、pH:4.5、吸油量:115g/100g、BET比表面積:92m2/g、平均一次粒径:25nm)10質量部を用いること以外は、実施例1と同様にして粘度が900mPa・sの組成物5得た。
調製した組成物1〜5の分離率Y(%)を定量した。詳しくは、粒度分布・分散安定性分析装置(装置名;LUMiFuge、LUM社製)を用いて、各組成物を回転数4,000rpm/300分遠心分離させた後に遠心分離セルにおけるオルガノポリシロキサン組成物が存在しない空間部分から該組成物が存在する部分までの領域に波長865nmの測定光を照射し、該領域の遠心方向の位置ごとの透過率のプロファイルを測定し、これから該組成物が存在しない空間部分の波長865nmの測定光の透過率(X0)に対する該組成物における分離成分部分の波長865nmの測定光の透過率(X1)の相対値である分離率Y(%)=(X1/X0)×100を求めた。分離率Yが10%超の場合には対象のオルガノポリシロキサン組成物の分散安定性(保存性)が不良であり、10%以下の場合に対象のオルガノポリシロキサン組成物の分散安定性(保存性)が良好であると判定する。得られた結果を表1に示す。
調製した組成物1〜5について、調製直後(初期)、及び6か月保管後のそれぞれについて、23℃/50%RHの環境下に7日間暴露して硬化させ、厚さ3mmのシリコーンゴムシート(シリコーンゴム硬化物)を作製し、該シリコーンゴムシートについて、JIS K−6249に準拠してゴム物性(硬度(硬さ)、切断時伸び、引張強度(引張り強さ))を評価した。その結果を表2に示す。なお、6か月保管後において分離成分の存在が認められた組成物3〜5(比較例1〜3)については、再度振とう・攪拌して均一な組成物に戻してから硬化して作製したシリコーンゴムシートについてゴム物性を評価した。
Claims (7)
- (A)下記一般式(1)及び/又は(2)で示されるオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)下記一般式(3)で示される加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物:0.1〜30質量部、
(C)硬化触媒:0.01〜20質量部、
(D)接着促進剤:0.001〜30質量部、及び
(E)pHが7より小さいファーネスブラック:0.1〜500質量部
を含有する室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。 - (E)成分が、ファーネスブラックの表面に酸化処理を施したpHが2〜5のファーネスブラックである請求項1に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
- 分散安定性試験において、回転数4,000rpm、遠心分離時間300分のとき、分離率が10%以下である請求項1又は2に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を含有するシール剤。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を含有するコーティング剤。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を含有する接着剤。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物からなる成形物。
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