JP2022123183A - 室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法及び室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物、接着剤、シーリング材並びに物品 - Google Patents

室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法及び室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物、接着剤、シーリング材並びに物品 Download PDF

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宜良 亀田
Nobuyoshi Kameda
守 勅使河原
Mamoru Teshigawara
恒雄 木村
Tsuneo Kimura
隆文 坂本
Takafumi Sakamoto
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Abstract

【課題】硬化性、保存性及び生産性に優れた室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供する。【解決手段】(A)シラノール基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサン、(B)充填剤、(C-1)ケトオキシムシラン類、アシロキシシラン類、アルケノキシシラン類又はラクタートシラン類の加水分解性基を一分子中に3個以上有するオルガノシラン及び/又はその部分加水分解縮合物、(C-2)分子中にN、S及びOの少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基を有する1価炭化水素基と2又は3個の加水分解性基とを有するシラン化合物であるシランカップリング剤及び/又はその部分加水分解縮合物、(C-3)硬化触媒を含有する室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物において、(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5で混合し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて配合する。【選択図】なし

Description

本発明は、シリコーン系シーリング材や接着剤として有用な室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物、特には硬化性が速く、なおかつ、保存安定性及び生産性に優れる縮合硬化型の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法及び室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物、接着剤、シーリング材並びに物品に関するものである。
大気中の湿気(水分)により室温(23℃±15℃)で架橋・硬化する室温硬化性(RTV)シリコーンゴム組成物は、その取り扱いが容易な上に耐熱性、接着性、電気特性に優れるため、建材用のシーリング材、電気電子分野での接着剤など様々な分野で利用されている。
縮合反応型の室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物の中で、空気中の水分と接触することにより硬化反応が進行する1成分型(1包装型)の組成物は、使用直前にベースポリマーと架橋剤や触媒等とを秤量したり混合したりする煩雑さがなく、取り扱いが簡単である。しかしながら、1成分型の組成物は、硬化が表面から徐々に内部へと進行するものであるため、硬化速度が遅い欠点がある。
また深部硬化性も悪いという難点がある。
その欠点を改善する手段として、硬化触媒を増量する方法は一定の効果があるが、この方法は硬化物(シリコーンゴム硬化物)の接着力の低下や耐熱性、耐湿性等の長期耐久性の悪化を招く。
また、従来用いられている3官能性の硬化剤より反応性の高い4官能性硬化剤を用いた組成物(特許第5768674号公報:特許文献1)が開示されている。しかし、該組成物の保存安定性に関する記述はなく、保存後の硬化性が低下する可能性がある。一方、ホットメルトシリコーン組成物(特許第3642584号公報、特許第4811562号公報:特許文献2,3)が開示されている。しかし、これらの組成物を使用するためには、ホットメルトの吐出機など特殊な装置が必要である。また、縮合反応型の室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物として二成分型の縮合硬化性シリコーン系接着剤組成物(特許第2966257号公報:特許文献4)も開示されているが、該二成分型の組成物は保存安定性(保存後の硬化性)に問題がある。そのため、組成物中の架橋剤、接着助剤、触媒を予め温度を掛けて熟成することにより保存安定性(保存後の硬化性)を改善することが提案されている(特許第5359406号公報:特許文献5)。しかしながら、熟成温度が低温で熟成の効果が表れるまでの時間が長く、組成物の生産性が悪かった。また、長期保管後のシール性(耐圧性)が劣る場合があった。
特許第5768674号公報 特許第3642584号公報 特許第4811562号公報 特許第2966257号公報 特許第5359406号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、硬化性、保存性及び生産性に優れた室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法及び室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供することを目的とするものである。更に、該室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物からなる接着剤及びシーリング材、並びに該室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物で接着及びシールの少なくともいずれかを施した物品を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、組成物中の架橋剤と接着助剤を特定の割合で混合し、更に必要に応じて硬化触媒を添加し、これらを予め所定温度の範囲で熟成(熟成とは、一定の加熱温度、時間で予め混合することを言う)することで、硬化性、保存性、生産性に優れた室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物が得られることを見出し、本発明をなすに至ったものである。
即ち、本発明は、下記の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法及び室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物、更に該室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物からなる接着剤及びシーリング材、並びに物品等を提供する。
[1]
(A)ケイ素原子に結合した水酸基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)充填剤 0.1~800質量部、
(C-1) ケトオキシムシラン類、アシロキシシラン類、アルケノキシシラン類及びラクタートシラン類から選ばれる一分子中に3個以上の加水分解性基を含有する加水分解性オルガノシラン及び/又はその部分加水分解縮合物 0.5~30質量部、
(C-2) (C-1)成分以外の、下記一般式(1)で示されるシランカップリング剤及び/又はその部分加水分解縮合物 0.1~15質量部、
(R1O)aSiR2 3-a3 (1)
(式中、R1、R2はそれぞれ独立に炭素数1~10の非置換1価炭化水素基であり、R3は窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基(ただし、グアニジル基を除く)で置換された炭素数1~10の置換1価炭化水素基であり、aは2又は3である。)
(C-3)硬化触媒 0.001~15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の製造方法であって、
上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を配合する工程を含む室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法。
[2]
上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、更に上記(C-3)成分を添加し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を(A)成分、(B)成分に添加するものである[1]に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法。
[3]
下記の第一液を調製する工程と第二液を調製する工程とを有し、更に該第一液と第二液を100:10~100:100の質量比で混合して室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を得るものである二液混合型の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法。
[第一液調製工程]
(A-1)ケイ素原子に結合した水酸基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B-1)充填剤 0.1~800質量部、
(C-1) ケトオキシムシラン類、アシロキシシラン類、アルケノキシシラン類及びラクタートシラン類から選ばれる一分子中に3個以上の加水分解性基を含有する加水分解性オルガノシラン及び/又はその部分加水分解縮合物 0.5~60質量部、
(C-2) (C-1)成分以外の、下記一般式(1)で示されるシランカップリング剤及び/又はその部分加水分解縮合物 0.1~30質量部、
(R1O)aSiR2 3-a3 (1)
(式中、R1、R2はそれぞれ独立に炭素数1~10の非置換1価炭化水素基であり、R3は窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基(ただし、グアニジル基を除く)で置換された炭素数1~10の置換1価炭化水素基であり、aは2又は3である。)
(C-3)硬化触媒 0.001~30質量部
を含有する第一液の調製工程であって、上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を配合して第一液を調製する。
[第二液調製工程]
(A-2)ケイ素原子に結合した水酸基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B-2)充填剤 0.1~800質量部
を混合して第二液を調製する(ただし、上記(C-1)、(C-2)、(C-3)成分を添加しない)。
[4]
上記第一液調製工程が、上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、更に上記(C-3)成分を添加し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を(A-1)成分、(B-1)成分に添加するものである[3]に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法。
[5]
下記初期シール性試験方法で測定される、製造直後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性に対する40℃2ヶ月間保管後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性の保持率が90%以上である室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を製造するものである[1]~[4]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製造方法。
[初期シール性試験方法]
試験装置としてJIS K 6820に規定されている耐圧試験用フランジ圧力容器に準ずる、内径58mm、外径80mm、厚さ10mmの上側フランジを有する上側容器と、上側フランジと同寸法の下側フランジを有する下側容器からなり、下側フランジのシール面のインナー側縁部には、幅3mm、深さ3mmの環状の切り欠きが円周に沿って設けられている圧力容器を用い、該圧力容器の下側のフランジのシール面を洗浄した後、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物をシール面が十分に満たされるだけの塗布量で、下側のシール面中央部にビード状に塗布し、塗布後直ちに上側容器を上側フランジと下側フランジのシール面とが当接するように下側容器に載せ、上下フランジのシール面間の距離を規定するための高さ21.0mmのスペーサーを設置して4本の締め付けボルトを組み付ける。その後、23℃、50%RHで30分間硬化させた後、上側の加圧口から加圧気体を挿入し、上記組成物の硬化物であるシール材が耐えうる気体圧の最大値を初期シール性(kPa)として測定する。
[6]
(A)ケイ素原子に結合した水酸基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)充填剤 0.1~800質量部、
(C-1) ケトオキシムシラン類、アシロキシシラン類、アルケノキシシラン類及びラクタートシラン類から選ばれる一分子中に3個以上の加水分解性基を含有する加水分解性オルガノシラン及び/又はその部分加水分解縮合物 0.5~30質量部、
(C-2) (C-1)成分以外の、下記一般式(1)で示されるシランカップリング剤及び/又はその部分加水分解縮合物 0.1~15質量部、
(R1O)aSiR2 3-a3 (1)
(式中、R1、R2はそれぞれ独立に炭素数1~10の非置換1価炭化水素基であり、R3は窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基(ただし、グアニジル基を除く)で置換された炭素数1~10の置換1価炭化水素基であり、aは2又は3である。)
(C-3)硬化触媒 0.001~15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であって、
上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で含む100℃超150℃以下の加熱熟成混合物(C)として含有する室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
[7]
上記(C-1)、(C-2)及び(C-3)成分を、該(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で含み、更に(C-3)成分を含む100℃超150℃以下の加熱熟成混合物(C)として含有するものである[6]記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
[8]
下記初期シール性試験方法で測定される、製造直後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性に対する40℃2ヶ月間保管後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性の保持率が90%以上である[6]又は[7]に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
[初期シール性試験方法]
試験装置としてJIS K 6820に規定されている耐圧試験用フランジ圧力容器に準ずる、内径58mm、外径80mm、厚さ10mmの上側フランジを有する上側容器と、上側フランジと同寸法の下側フランジを有する下側容器からなり、下側フランジのシール面のインナー側縁部には、幅3mm、深さ3mmの環状の切り欠きが円周に沿って設けられている圧力容器を用い、該圧力容器の下側のフランジのシール面を洗浄した後、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物をシール面が十分に満たされるだけの塗布量で、下側のシール面中央部にビード状に塗布し、塗布後直ちに上側容器を上側フランジと下側フランジのシール面とが当接するように下側容器に載せ、上下フランジのシール面間の距離を規定するための高さ21.0mmのスペーサーを設置して4本の締め付けボルトを組み付ける。その後、23℃、50%RHで30分間硬化させた後、上側の加圧口から加圧気体を挿入し、上記組成物の硬化物であるシール材が耐えうる気体圧の最大値を初期シール性(kPa)として測定する。
[9]
[6]~[8]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からなる接着剤。
[10]
[6]~[8]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からなるシーリング材。
[11]
[6]~[8]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硬化させることにより得られる硬化物で接着及び/又はシールされた物品。
本発明の製造方法によれば、大気中の湿気にて室温下で極めて速やかに硬化し、保存性(保存後の硬化性及びシール性)も良好な室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物が効率よく(生産性よく)得られる。
<室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法>
本発明に係る室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法の第1の実施形態は、
(A)ケイ素原子に結合した水酸基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)充填剤 0.1~800質量部、
(C-1) ケトオキシムシラン類、アシロキシシラン類、アルケノキシシラン類及びラクタートシラン類から選ばれる一分子中に3個以上の加水分解性基を含有する加水分解性オルガノシラン及び/又はその部分加水分解縮合物 0.5~30質量部、
(C-2) (C-1)成分以外の、下記一般式(1)で示されるシランカップリング剤及び/又はその部分加水分解縮合物 0.1~15質量部、
(R1O)aSiR2 3-a3 (1)
(式中、R1、R2はそれぞれ独立に炭素数1~10の非置換1価炭化水素基であり、R3は窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基(ただし、グアニジル基を除く)で置換された炭素数1~10の置換1価炭化水素基であり、aは2又は3である。)
(C-3)硬化触媒 0.001~15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の製造方法であって、
上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を配合する工程を含むものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
[(A)成分]
(A)成分は、分子鎖両末端がケイ素原子に結合した水酸基(シラノール基)で封鎖されたジオルガノポリシロキサンであり、本発明のオルガノポリシロキサン組成物の主成分(ベースポリマー)である。該ジオルガノポリシロキサンの分子構造は特に制限されるものでなく、直鎖状、分岐状、分岐構造を有する直鎖状(分岐鎖状)のいずれであってもよいが、好ましくは、主鎖が基本的にジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖両末端がケイ素原子に結合した水酸基(シラノール基)で封鎖された直鎖状のジオルガノポリシロキサンである。該直鎖状ジオルガノポリシロキサンは、分岐構造を少量有している分岐鎖状であってもよい。また、該ジオルガノポリシロキサンは分子鎖中(特には、分子鎖両末端のシラノール基と主鎖を構成するジオルガノシロキサン単位の繰り返し構造との連結部等)にシルアルキレン構造(-SiR4Si-)などを有するものであってもよい。前記R4は、炭素数1~20、好ましくは炭素数2~6の2価炭化水素基(例えば、直鎖状又は分岐状のアルキレン基等)である。また、炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部がハロゲン原子、又はシアノ基で置換されているものであってもよい。
なお、ケイ素原子に結合した水酸基(シラノール基)は、通常、ヒドロキシ(ジメチル)シロキシ基、ヒドロキシ(ジフェニル)シロキシ基、ヒドロキシ(メチルフェニル)シロキシ基などのヒドロキシ(ジオルガノ)シロキシ基等の形態で分子鎖末端に存在することが好ましい。
ここで、ジオルガノポリシロキサンのケイ素原子に結合する水酸基以外の有機基としては、炭素数1~10、好ましくは炭素数1~6の非置換又は置換の1価炭化水素基であることが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、及びこれらの基の水素原子が部分的にハロゲン原子で置換された基、例えば3,3,3-トリフルオロプロピル基などである。これらの中では、特にメチル基、フェニル基、3,3,3-トリフルオロプロピル基等が好ましい。これらは同一の基であっても異種の基であってもよい。
(A)成分のジオルガノポリシロキサンは、23℃における粘度が好ましくは20~1,000,000mPa・s、より好ましくは100~300,000mPa・s、更に好ましくは500~200,000mPa・s、特に700~100,000mPa・sであるものがよい。ジオルガノポリシロキサンの粘度が上記下限値(20mPa・s)未満であると、硬化物に十分な機械特性が得られない場合がある。また、ジオルガノポリシロキサンの粘度が上記上限値(1,000,000mPa・s)超では、作業性が低下するので、好ましくない。なお、粘度は回転粘度計(例えば、BL型、BH型、BS型、コーンプレート型、レオメータ等)などによって測定した値である。
また、(A)成分のジオルガノポリシロキサンは、上記と同様な理由で、該ジオルガノポリシロキサンの主鎖を構成する2価のジオルガノシロキサン単位の繰り返し数(又は重合度)が、通常、20~2,000、好ましくは50~1,500、より好ましくは100~1,200、更に好ましくは200~1,000程度であることが望ましい。なお、本発明において、重合度(又は分子量)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。
上記(A)成分のジオルガノポリシロキサンは、従来公知の方法で製造することができる。
[(B)成分]
(B)成分は充填剤(無機質充填剤及び/又は有機樹脂充填剤)であり、この組成物から形成される硬化物に十分な機械的強度を与えるために使用される。この充填剤としては公知のものを使用することができ、例えば、微粉末シリカ、煙霧質シリカ、沈降性シリカ、これらのシリカ表面を有機ケイ素化合物で疎水化処理したシリカ、ガラスビーズ、ガラスバルーン、透明樹脂ビーズ、シリカエアロゲル、珪藻土、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタン、煙霧状金属酸化物などの金属酸化物、湿式シリカあるいはこれらの表面をシラン処理したもの、石英粉末、カーボンブラック、タルク、ゼオライト及びベントナイト等の補強剤、アスベスト、ガラス繊維、炭素繊維、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛などの金属炭酸塩、ガラスウール、微粉マイカ、溶融シリカ粉末、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンなどの合成樹脂粉末等が使用される。また、表面は、処理の有無によらず、使用できる。表面処理剤としては、脂肪酸類、パラフィン類、シラン類、シラザン類、低重合度シロキサン類、有機化合物などが使用できる。これらの充填剤のうち、シリカ、炭酸カルシウム、カーボンブラック、ゼオライトなどの無機質充填剤が好ましく、特に、煙霧質シリカ、炭酸カルシウム(無処理の重質炭酸カルシウム、脂肪酸で処理されたコロイダル炭酸カルシウム)、カーボンブラックが好ましい。
(B)成分の配合量は、前記(A)成分100質量部に対して0.1~800質量部であり、特に0.3~600質量部とすることが好ましい。0.1質量部未満では、この組成物から得られる硬化物に十分な機械的強度が発現せず、また800質量部よりも多量に使用すると、組成物の粘度が増大して作業性が悪くなるばかりでなく、硬化後のゴム強度が低下してゴム弾性が得難くなる傾向がある。
[(C-1)成分]
(C-1)成分は、ケトオキシムシラン類、アシロキシシラン類、アルケノキシシラン類及びラクタートシラン類から選ばれる、一分子中に3個以上(通常、3個又は4個)の加水分解性基を含有する加水分解性オルガノシラン及び/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を部分的に加水分解・縮合して生成する分子中に残存加水分解性基を3個以上有するオルガノシロキサンオリゴマー)であり、本発明の組成物において架橋剤(硬化剤)として作用するものである。なお、本発明において(C-1)成分は、後述する(C-2)成分のシランカップリング剤を含まない。即ち、(C-1)成分は、分子中に窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基を含有しないものである点において、後述する(C-2)成分のシランカップリング剤とは明確に区別されるものである。
上記加水分解性オルガノシラン及びその部分加水分解縮合物が有する加水分解性基は、ケトオキシム基、アシロキシ基、アルケノキシ基、ラクタート基(乳酸アルキル基)である。具体的には、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等の炭素数3~8のケトオキシム基、アセトキシ基、プロピオノキシ基等の炭素数2~4のアシロキシ基、ビニルオキシ基、アリルオキシ基、プロペノキシ基、イソプロペノキシ基等の炭素数2~4のアルケノキシ(アルケニルオキシ)基、-O-CH(CH3)-C(=O)O-R’(R’は炭素数1~3のアルキル基)で示されるラクタート基が挙げられる。
また、ケイ素原子に結合する加水分解性基以外の有機基としては、炭素数1~10、好ましくは1~8の非置換又はハロゲン置換の1価炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基、フェニルエチル基等のアラルキル基が挙げられ、好ましくは、メチル基、エチル基、ビニル基、フェニル基であり、該非置換又はハロゲン置換の1価炭化水素基には、アミノ基、イミノ基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、イソシアネート基、メルカプト基等の窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基を含まない。
このような(C-1)成分の具体例としては、テトラキス(メチルエチルケトオキシム)シラン、メチルトリス(ジメチルケトオキシム)シラン、メチルトリス(メチルエチルケトオキシム)シラン、エチルトリス(メチルエチルケトオキシム)シラン、メチルトリス(メチルイソブチルケトオキシム)シラン、ビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シランなどのケトオキシムシラン類、メチルトリアセトキシシラン、ビニルトリアセトキシシランなどのアシロキシシラン類、メチルトリイソプロペノキシシラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、フェニルトリイソプロペノキシシラン、メチルトリプロペノキシシラン、ビニルトリプロペノキシシランなどのアルケノキシシラン類、メチルトリス(エチルラクタート)シラン、ビニルトリス(エチルラクタート)シラン、メチルトリス(メチルラクタート)シラン、ビニルトリス(メチルラクタート)シラン、ビニルトリス(n-プロピルラクタート)シランなどのラクタートシラン類並びにこれらのシランの部分加水分解縮合物が挙げられる。これらは単独で用いても複数種を併用してもよい。
(C-1)成分の配合量は、(A)成分100質量部に対して0.5~30質量部であり、好ましくは1~15質量部の範囲である。0.5質量部未満では十分な架橋が進行せず、目的とするゴム弾性を有する硬化物が得られない場合があり、30質量部を超えると得られる硬化物の柔軟性に劣る場合がある。
[(C-2)成分]
(C-2)成分は、(C-1)成分以外の、下記一般式(1)で示されるシランカップリング剤(即ち、分子中に窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基を有する1価炭化水素基と、2個又は3個の加水分解性基とを有するヘテロ官能性基含有加水分解性シラン化合物あるいは、いわゆるカーボンファンクショナルシラン)及び/又はその部分加水分解縮合物であり、本発明の組成物において接着助剤として作用するものである。
(R1O)aSiR2 3-a3 (1)
上記式(1)中、R1、R2はそれぞれ独立に炭素数1~10の非置換1価炭化水素基である。これらの中でも、R1としてはメチル基、エチル基が好ましく、R2としてはメチル基、エチル基が好ましい。また、R3は窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基(例えば、アミノ基、イミノ基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、イソシアネート基、メルカプト基等、ただし、グアニジル基を除く)で置換された炭素数1~10の置換1価炭化水素基)であり、aは2又は3である。
(C-2)成分の加水分解性シランカップリング剤の具体例としては、数多くのシランカップリング剤を例示することが可能であるが、その中でも窒素原子、硫黄原子、または酸素原子の中の少なくとも1つ以上から選ばれる原子を含む炭素数1~10の非置換1価炭化水素基であることが好ましく、その中でも特に、下記一般式(2)~(6)で示されるアミノ基含有シランカップリング剤を使用すると、良好な接着性を得ることができる。また、これらは1種類に限定されず、その2種以上を使用してもよい。
(R5O)3-b5 bSiR6NH2 (2)
(R5O)3-b5 bSiR6NHC24NH2 (3)
(R5O)3-b5 bSiR6NHC24NHR6COOR5SiR5 b(OR53-b(4)
(R5O)3-b5 bSiR6NHR6NHR5SiR5 b(OR53-b (5)
(R5O)3-b5 bSiR6NHR7NH2 (6)
(式中、R5は炭素数1~10の非置換1価炭化水素基からなり、R6は炭素数1~10の2価炭化水素基であり、R6は互いに同一又は異種の基であってもよい。R7はアルキレン基と芳香環を含む炭素数7~10の2価炭化水素基であり、bは0,1,2の中から選ばれる整数である。)
また、(C-2)成分の配合量は、(A)成分100質量部に対して0.1~15質量部であり、好ましくは0.2~10質量部、より好ましくは0.5~8質量部である。(C-2)成分の配合量が少なすぎると、硬化物の接着性が低下する場合があり、多すぎると得られる硬化物の耐熱性や耐薬品性などの耐久性が低下する場合がある。
[(C-3)成分]
(C-3)成分は、硬化触媒(非金属系有機触媒及び/又は金属系触媒)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の硬化(架橋反応)を促進するために作用する。
該硬化触媒の非金属系有機触媒としては、縮合硬化型オルガノポリシロキサン組成物の硬化促進剤として公知のものを使用することができ、特に制限されるものではない。例えば、N,N,N’,N’,N'',N''-ヘキサメチル-N'''-(トリメチルシリルメチル)-ホスホリミディックトリアミド等のホスファゼン含有化合物、ヘキシルアミン、オクチルアミン、リン酸ドデシルアミン等のアミン化合物又はその塩、ベンジルトリエチルアンモニウムアセテート等の第4級アンモニウム塩、ジメチルヒドロキシルアミン、ジエチルヒドロキシルアミン等のジアルキルヒドロキシルアミン、テトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン(別名:N,N,N’,N’‐テトラメチル‐N''‐[3-(トリメトキシシリル)プロピル]グアニジン、1,1,3,3-テトラメチル-2-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]グアニジン)、テトラメチルグアニジルプロピルメチルジメトキシシラン、テトラメチルグアニジルプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン等のグアニジル基を含有する加水分解性シラン及びシロキサン等が例示されるが、非金属系有機触媒はこれらに限定されない。また、非金属系有機触媒は1種でも2種以上を混合して使用してもよい。
該硬化触媒の金属系触媒としては、縮合硬化型オルガノポリシロキサン組成物の硬化促進剤として公知のものを使用することができ、特に制限されるものではない。例えば、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクトエート、ジオクチルスズジネオデカノエート、ジ-n-ブチル-ジメトキシスズ等のアルキルスズエステル化合物、テトライソプロポキシチタン、テトラ-n-ブトキシチタン、テトラキス(2-エチルヘキソキシ)チタン、ジプロポキシビス(アセチルアセトナト)チタン、チタニウムイソプロポキシオクチレングリコール等のチタン酸エステル又はチタンキレート化合物、ナフテン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、亜鉛-2-エチルオクトエート、鉄-2-エチルヘキソエート、コバルト-2-エチルヘキソエート、マンガン-2-エチルヘキソエート、ナフテン酸コバルト、アルミニウムイソプロピレート、アルミニウムセカンダリーブチレートなどのアルコレートアルミニウム化合物、アルミニウムアルキルアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート等のアルミニウムキレート化合物、ネオデカン酸ビスマス(III)、2-エチルヘキサン酸ビスマス(III)、クエン酸ビスマス(III)、オクチル酸ビスマス等の有機金属化合物、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、シュウ酸リチウム等のアルカリ金属の低級脂肪酸塩が例示されるが、金属系触媒はこれらに限定されない。また、金属系触媒は1種類でも2種類以上を混合して使用してもよい。
(C-3)成分の配合量は、上記(A)成分100質量部に対して0.001~15質量部であり、0.01~10質量部が好ましい。(C-3)成分が少なすぎると十分な硬化性が得られず、多すぎると硬化性が速すぎる結果、十分な作業時間が得られず、また経済的に不利になる。
本発明の製造方法においては、上記(C-1)成分と(C-2)成分と、必要に応じて(C-3)成分とを予め加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を配合する。詳しくは、上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を配合するものである。また、上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、更に上記(C-3)成分を添加し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を(A)成分、(B)成分に添加するものであることが好ましい。
ここで、(C-1)成分と(C-2)成分との配合割合は、(C-1)/(C-2)のモル比が1.7~3.5であることが必要であり、好ましくは1.8~3.3である。このモル比が1.7未満では十分な保存安定性(保存後の硬化性)が得られず、3.5を超えると深部硬化性が劣る。
(C-1)成分と(C-2)成分を合計した配合量は、(A)成分100質量部に対して0.6~45質量部が好ましく、1.2~35質量部がより好ましい。この合計配合量が少なすぎると目的とするゴム弾性を有する硬化物が得られず硬化物の接着性が低下する可能性があり、多すぎると硬化物の柔軟性が劣り耐熱性や耐薬品性などの耐久性が低下するおそれがある。
なお、(C-3)成分は(C-1)成分と(C-2)成分の加熱熟成の際、一緒に添加しなくても組成物の保存安定性(保存後の良好な硬化性及びシール性)は確保できるが、一緒に添加して加熱熟成すると生産性がより高まり好ましい。
(C-1)、(C-2)、(C-3)成分を合計した配合量は、(A)成分100質量部に対して0.601~60質量部が好ましく、1.21~40質量部がより好ましい。この合計配合量が少なすぎると目的とするゴム弾性を有する硬化物が得られず硬化物の接着性が低下する可能性があり、多すぎると硬化物の柔軟性が劣り耐熱性や耐薬品性などの耐久性が低下するおそれがある。
(C-1)成分と(C-2)成分、必要に応じて添加する(C-3)成分の熟成方法としては、各成分が加水分解性を有するため、各成分の所定量を密閉容器に計量し、混合した上で加熱養生する(これを加熱熟成と称する。以下、同じ)。
加熱温度としては、100℃超150℃以下、好ましくは100℃超140℃以下であり、加熱時間としては、30分以上、好ましくは1時間以上である。時間の上限は、24時間以内、好ましくは18時間以内である。100℃以下であると十分な熟成に長時間要するため生産性が悪くなり、保管後のシール性が悪くなる。また、150℃を超える温度では、加水分解性基が反応しゲル化するおそれがある。また、30分未満であると、十分な熟成ができず、24時間を超えると生産性に劣る。
[その他の成分]
本発明の組成物には、上記(A)~(C)成分のほかに、本発明の目的を阻害しない限り、種々の添加剤を添加することもできる。例えば、添加剤として、顔料、染料、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、酸化アンチモン、塩化パラフィン等の難燃剤、トリメトキシシリル基で封鎖されたジメチルポリシロキサン等の可塑剤、トリオルガノシロキシ単位及びSiO2単位からなる網状ポリシロキサン等の液状補強剤など公知の添加剤を配合することができる。更に、チクソ性向上剤としてのポリエーテル、防かび剤、抗菌剤を配合することもできる。これらの使用量は、本発明の目的を阻害しない限り任意である。
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法では、上述した(C-1)成分と(C-2)成分、必要に応じて(C-3)成分を予め加熱熟成させたものと、上記(A)成分、(B)成分及び必要に応じてその他の成分と(加熱熟成に(C-3)成分を添加しない場合には(C-3)成分と)を、品川ミキサー、プラネタリーミキサー、ニーダー等の混合機を用いて乾燥、もしくは減圧雰囲気中で均一に混合することにより目的の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物が得られる。
また、本発明に係る室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法の第2の実施形態は、
下記の第一液を調製する工程と第二液を調製する工程とを有し、更に該第一液と第二液を100:10~100:100の質量比で混合して室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を得るものである。
[第一液調製工程]
(A-1)ケイ素原子に結合した水酸基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B-1)充填剤 0.1~800質量部、
(C-1) ケトオキシムシラン類、アシロキシシラン類、アルケノキシシラン類及びラクタートシラン類から選ばれる一分子中に3個以上の加水分解性基を含有する加水分解性オルガノシラン及び/又はその部分加水分解縮合物 0.5~60質量部(好ましくは0.55~30質量部)、
(C-2) (C-1)成分以外の、下記一般式(1)で示されるシランカップリング剤及び/又はその部分加水分解縮合物 0.1~30質量部(好ましくは0.11~15質量部)、
(R1O)aSiR2 3-a3 (1)
(式中、R1、R2はそれぞれ独立に炭素数1~10の非置換1価炭化水素基であり、R3は窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基(ただし、グアニジル基を除く)で置換された炭素数1~10の置換1価炭化水素基であり、aは2又は3である。)
(C-3)硬化触媒 0.001~30質量部(好ましくは0.0011~15質量部)
を含有する第一液の調製工程であって、上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を配合して第一液を調製する。
[第二液調製工程]
(A-2)ケイ素原子に結合した水酸基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B-2)充填剤 0.1~800質量部
を混合して第二液を調製する(ただし、上記(C-1)、(C-2)、(C-3)成分を添加しない)。
ここで、(A-1)、(A-2)成分は、第1の実施形態でいう(A)成分と同じであり、(B-1)、(B-2)成分は、第1の実施形態でいう(B)成分と同じであり、(C-1)、(C-2)、(C-3)成分は第1の実施形態で示したもの(成分及び組成物全体における添加量)と同じである。また、第1の実施形態と同様にその他の成分を配合してもよい。
第一液調製工程では、上記(C-1)成分と(C-2)成分と、必要に応じて(C-3)成分とを予め加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を配合する。詳しくは、上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を配合するものである。また、上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、更に上記(C-3)成分を添加し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を(A-1)成分、(B-1)成分に添加して第一液を調製するものであることが好ましい。
本実施形態における(C-1)成分と(C-2)成分との配合割合は、(C-1)/(C-2)のモル比が1.7~3.5であることが必要であり、好ましくは1.8~3である。このモル比が1.7未満では十分な保存安定性(保存後の硬化性)が得られず、3.5を超えると深部硬化性が劣る。なお、(C-3)成分は(C-1)成分と(C-2)成分の加熱熟成の際、一緒に添加しなくても組成物の保存安定性(保存後の良好な硬化性及びシール性)は確保できるが、一緒に添加して加熱熟成すると生産性がより高まり好ましい。また、(C-3)成分の一部を(C-1)成分と(C-2)成分の加熱熟成の際、一緒に添加して加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を(C-3)成分の残り、(A-1)成分、(B-1)成分に添加して第一液としてもよい。
また、加熱熟成における加熱温度としては、100℃超150℃以下、好ましくは100℃超140℃以下であり、加熱時間としては、30分以上、好ましくは1時間以上である。時間の上限は、24時間以内、好ましくは18時間以内である。100℃以下であると十分な熟成に長時間要するため生産性が悪くなり、保管後のシール性が悪くなる。また、150℃を超える温度では、加水分解性基が反応しゲル化するおそれがある。また、30分未満であると、十分な熟成ができず、24時間を超えると生産性に劣る。
第二液調製工程では、上記(A-2)成分と(B-2)成分を混合して第二液を調製する。このとき、上記(C-1)、(C-2)、(C-3)成分を添加しない点で第一液と相違する。なお、シクロヘキサノン等の有機溶剤を少量添加してもよい。
次いで、得られた第一液と第二液を100:10~100:100の質量比で混合して室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を得る。このとき、第一液と第二液の混合比率(質量比)は、希釈剤(有機溶剤)を除いた有効成分として100:10~100:100である。二液型とする目的は深部硬化性を向上させるためである。
上記第一液と第二液とを混合して得られる室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物における(A-1)成分と(A-2)成分の合計100質量部に対する各成分の配合量として、(B-1)成分と(B-2)成分の合計配合量は0.1~800質量部が好ましく、0.3~600質量部がより好ましい。また、(C-1)成分の配合量は、0.5~30質量部が好ましく、1~15質量部がより好ましい。(C-2)成分の配合量は、0.1~15質量部が好ましく、0.2~10質量部がより好ましく、0.5~8質量部が更に好ましい。(C-3)成分の配合量は、0.001~15質量部が好ましく、0.01~10質量部がより好ましい。
なお、上記第1及び第2の実施形態のいずれにおいても、下記初期シール性試験方法で測定される、製造直後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性に対する40℃2ヶ月間保管後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性の保持率が90%以上である室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を製造するものであることが好ましく、92%以上である室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を製造するものであることがより好ましい。
なお、製造直後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性P1に対する40℃2ヶ月間保管後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性P2の保持率は以下の式で求められる(以下、同じ)。
(保持率)=P2/P1×100(%)
[初期シール性試験方法]
試験装置としてJIS K 6820に規定されている耐圧試験用フランジ圧力容器に準ずる、内径58mm、外径80mm、厚さ10mmの上側フランジを有する上側容器と、上側フランジと同寸法の下側フランジを有する下側容器からなり、下側フランジのシール面のインナー側縁部には、幅3mm、深さ3mmの環状の切り欠きが円周に沿って設けられている圧力容器を用い、該圧力容器の下側のフランジのシール面を洗浄した後、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物をシール面が十分に満たされるだけの塗布量で、下側のシール面中央部にビード状に塗布し、塗布後直ちに上側容器を上側フランジと下側フランジのシール面とが当接するように下側容器に載せ、上下フランジのシール面間の距離を規定するための高さ21.0mmのスペーサーを設置して4本の締め付けボルトを組み付ける。その後、23℃、50%RHで30分間硬化させた後、上側の加圧口から加圧気体を挿入し、上記組成物の硬化物であるシール材が耐えうる気体圧の最大値を初期シール性(kPa)として測定する。
更に、上記第1及び第2の実施形態のいずれにおいても、下記初期シール性試験方法で測定される、製造直後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性に対する23℃6ヶ月間保管後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性の保持率が80%以上である室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を製造するものであることが好ましい。
なお、製造直後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性P1に対する23℃6ヶ月間保管後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性P3の保持率は以下の式で求められる(以下、同じ)。
(保持率)=P3/P1×100(%)
<室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物>
上述した本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法で得られる本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、第1の実施形態(一液型)及び第2の実施形態(二液型)のいずれにおいても、最終的な本発明の組成物の組成としては、
(A)ケイ素原子に結合した水酸基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)充填剤 0.1~800質量部、
(C-1) ケトオキシムシラン類、アシロキシシラン類、アルケノキシシラン類及びラクタートシラン類から選ばれる一分子中に3個以上の加水分解性基を含有する加水分解性オルガノシラン及び/又はその部分加水分解縮合物 0.5~30質量部、
(C-2) (C-1)成分以外の、下記一般式(1)で示されるシランカップリング剤及び/又はその部分加水分解縮合物 0.1~15質量部、
(R1O)aSiR2 3-a3 (1)
(式中、R1、R2はそれぞれ独立に炭素数1~10の非置換1価炭化水素基であり、R3は窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基(ただし、グアニジル基を除く)で置換された炭素数1~10の置換1価炭化水素基であり、aは2又は3である。)
(C-3)硬化触媒 0.001~15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であって、
上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で含む100℃超150℃以下の加熱熟成混合物(C)として含有するものである。
ここで、(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))が1.7~3.5であり、好ましくは1.8~3.3である。
また、上記(C-1)、(C-2)及び(C-3)成分を、該(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で含み、更に(C-3)成分を含む100℃超150℃以下の加熱熟成混合物(C)として含有するものであることが好ましい。
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、下記初期シール性試験方法で測定される、製造直後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性に対する40℃2ヶ月間保管後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性の保持率が90%以上であることが好ましく、92%以上であることがより好ましい。
更に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、下記初期シール性試験方法で測定される、製造直後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性に対する23℃6ヶ月間保管後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性の保持率が80%以上であることが好ましい。
[初期シール性試験方法]
試験装置としてJIS K 6820に規定されている耐圧試験用フランジ圧力容器に準ずる、内径58mm、外径80mm、厚さ10mmの上側フランジを有する上側容器と、上側フランジと同寸法の下側フランジを有する下側容器からなり、下側フランジのシール面のインナー側縁部には、幅3mm、深さ3mmの環状の切り欠きが円周に沿って設けられている圧力容器を用い、該圧力容器の下側のフランジのシール面を洗浄した後、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物をシール面が十分に満たされるだけの塗布量で、下側のシール面中央部にビード状に塗布し、塗布後直ちに上側容器を上側フランジと下側フランジのシール面とが当接するように下側容器に載せ、上下フランジのシール面間の距離を規定するための高さ21.0mmのスペーサーを設置して4本の締め付けボルトを組み付ける。その後、23℃、50%RHで30分間硬化させた後、上側の加圧口から加圧気体を挿入し、上記組成物の硬化物であるシール材が耐えうる気体圧の最大値を初期シール性(kPa)として測定する。
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、空気中に暴露されると、水分により架橋硬化され、ゴム状弾性体となる。
また得られた硬化物は良好な柔軟性を示し、ゴム弾性を有することから、本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物からなる接着剤、あるいはシーリング材(例えば、建築用シーラント等)として有用である。本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を接着剤、シーリング材として使用する方法は、従来公知の使用方法に従えばよく、特に制限されるものでない。
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物で接着及び/又はシールされる物品としては、例えば、ガラス類、各種金属類等で構成された物品などが例示できるが、基材の材質及び形状については特に限定されない。
次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記例中の粘度は回転粘度計による23℃での測定値である。
[実施例1]
分子鎖両末端が水酸基で封鎖され、粘度が50,000mPa・sのジメチルポリシロキサン100質量部、無処理の重質炭酸カルシウム100質量部、煙霧質シリカ5質量部を均一になるまで混合した。次いで、ビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シラン7質量部、3-アミノプロピルトリエトキシシラン2質量部、ジブチルスズジラウレート0.3質量部を105℃×6時間加熱熟成させたものを加熱熟成混合物として添加し、減圧下で混合して、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物(組成物1)を得た。なお、本組成物におけるビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シランと3-アミノプロピルトリエトキシシランのモル比は2.5である。
[実施例2]
実施例1の熟成条件を120℃×2時間に変えた以外は、実施例1と同じ条件にて調製し、組成物2を得た。
[実施例3]
実施例1の熟成条件を140℃×2時間に変えた以外は、実施例1と同じ条件にて調製し、組成物3を得た。
[比較例1]
実施例1の熟成を行わずに加熱熟成混合物を構成する各成分を添加した以外は、実施例1と同じ条件にて調製し、組成物4を得た。
[比較例2]
実施例1の熟成条件を70℃×24時間に変えた以外は、実施例1と同じ条件にて調製し、組成物5を得た。
調製した直後の組成物1~5を用いて、以下の初期シール性を測定した。また、保存性確認試験として、実施例及び比較例で調製された各組成物を密閉容器に入れて、40℃で2ヶ月間放置(保管)したもの及び23℃で6ヶ月間放置(保管)したものをそれぞれ同様に初期シール性を測定した。合わせて、調製(製造)直後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性P1に対する上記保管後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性(40℃2ヶ月間保管後の初期シール性P2、23℃6ヶ月間保管後の初期シール性P3)の保持率を以下の式で求めた。
(調製直後の初期シール性に対する40℃2ヶ月間保管後の初期シール性の保持率)=P2/P1×100(%)
(調製直後の初期シール性に対する23℃6ヶ月間保管後の初期シール性の保持率)=P3/P1×100(%)
これらの結果を表1に示す。
(初期シール性試験方法)
初期シール性(耐圧性)の試験方法は、試験装置としてJIS K 6820に規定されている耐圧試験用フランジ圧力容器に準ずる圧力容器を用い、耐圧試験を行った。該圧力容器は、内径58mm、外径80mm、厚さ10mmの上側フランジを有する上側容器と、上側フランジと同寸法の下側フランジを有する下側容器からなり、下側フランジのシール面のインナー側縁部には、幅3mm、深さ3mmの環状の切り欠きが円周に沿って設けられている。この下側のフランジのシール面をトルエンにより洗浄した。その後、上記組成物をシール面が十分に満たされるだけの塗布量で、下側のシール面中央部にビード状に塗布した。塗布後直ちに、上側容器を、上側フランジと下側フランジのシール面とが当接するように、下側容器に載せ、上下フランジのシール面間の距離を規定するための(上記フランジの厚さ方向の)高さ21.0mmの鉄製スペーサーを設置して4本の締め付けボルトを組み付けた。当該スペーサーによりシール面間に1.0mmの間隔が生じているが、これはシール材に対する耐圧試験をより過酷にする、いわゆる促進試験とするためである。その後、23℃、50%RHで30分間硬化させた後、上側の加圧口から加圧気体を挿入し、上記組成物の硬化物であるシール材が耐えうる気体圧の最大値を初期シール性(kPa)として測定した。
Figure 2022123183000001
上記結果から、本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、調製直後から30分という短時間の硬化時間にもかかわらず高い初期シール性を示し、更に40℃で2ヶ月間保管、23℃で6ヶ月間保管したものでも初期シール性に大きな低下は見られなかった。具体的には40℃2ヶ月間保管後の初期シール性の保持率が94%以上であり、23℃6ヶ月間保管後の初期シール性の保持率が88%以上であった。
一方、熟成をしていない比較例1では初期のシール性は高いものの保管後のものでは初期シール性が大きく低下し、保存安定性に劣る結果となった。また、比較例2では保管後の初期シール性の保持率の低下がみられ、40℃2ヶ月間保管後の初期シール性の保持率が90%未満であり、23℃6ヶ月間保管後の初期シール性の保持率が80%未満であった。また、比較例2では熟成時間が24時間と長く、生産性に劣っていた。
[実施例4]
分子鎖両末端が水酸基で封鎖され、粘度が50,000mPa・sのジメチルポリシロキサン100質量部、無処理の重質炭酸カルシウム100質量部、煙霧質シリカ5質量部を均一になるまで混合した。次いで、ビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シラン7質量部、3-アミノプロピルトリエトキシシラン2.7質量部、ジブチルスズジラウレート0.3質量部を120℃×2時間加熱熟成させたものを加熱熟成混合物として添加し、減圧下で混合して、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物(組成物6)を得た。なお、本組成物におけるビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シランと3-アミノプロピルトリエトキシシランのモル比は1.8である。
[実施例5]
実施例4のビニルトリ(メチルエチルケトオキシム)シランと3-アミノプロピルトリエトキシシランのモル比が3.4なるように、3-アミノプロピルトリエトキシシランを1.5質量部に変えた以外は、実施例4と同じ条件にて調製し、組成物7を得た。
[実施例6]
分子鎖両末端が水酸基で封鎖され、粘度が50,000mPa・sのジメチルポリシロキサン100質量部、脂肪酸で処理されたコロイダル炭酸カルシウム100質量部、煙霧質シリカ3質量部を均一になるまで混合した。次いで、ビニルトリイソプロペノキシシラン5.5質量部、3-アミノプロピルトリエトキシシラン2質量部、1,1,3,3-テトラメチル-2-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]グアニジン1質量部を120℃×2時間加熱熟成させたものを加熱熟成混合物として添加し、減圧下で混合して、組成物8を得た。なお、本組成物におけるビニルトリイソプロペノキシシランと3-アミノプロピルトリエトキシシランのモル比は2.7である。
[比較例3]
実施例4のビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シランと3-アミノプロピルトリエトキシシランのモル比が1.2となるように、3-アミノプロピルトリエトキシシランを4.0質量部に変え、更に熟成条件を70℃×24時間に変えた以外は、実施例4と同じ条件にて調製し、組成物9を得た。
[比較例4]
実施例4のビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シランと3-アミノプロピルトリエトキシシランのモル比が1.4となるように、ビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シランを4.0質量部に変えた以外は、実施例4と同じ条件にて調製したが、途中でゲル化したため組成物化できなかった。
[比較例5]
実施例4のビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シランと3-アミノプロピルトリエトキシシランのモル比が3.9となるように、ビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シランを11.0質量部に変えた以外は、実施例4と同じ条件にて調製し、組成物11を得た。
調製した組成物6~9及び11を用いて、実施例1と同様にして、調製直後、40℃2ヶ月間保管後、23℃6ヶ月間保管後の初期シール性を測定し、合わせて各保管後の初期シール性の保持率を求めた。
得られた結果を表2に示す。
Figure 2022123183000002
上記結果から、本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、調製直後から30分という短時間の硬化時間にもかかわらず高い初期シール性を示し、更に40℃で2ヶ月間保管、23℃で6ヶ月間保管したものでも初期シール性に大きな低下は見られなかった。具体的には40℃2ヶ月間保管後の初期シール性の保持率が93%以上であり、23℃6ヶ月間保管後の初期シール性の保持率が81%以上であった。
一方、(C-1)/(C-2)モル比が本発明の範囲から外れる比較例3と比較例5では保存後にシール性が低下し、比較例3の40℃2ヶ月間保管後の場合を除き測定が出来ない状態となった。また、比較例4は組成物化することが出来なかった。
[実施例7]
分子鎖両末端が水酸基で封鎖され、粘度が20,000mPa・sのジメチルポリシロキサン100質量部、無処理の重質炭酸カルシウム100質量部、煙霧質シリカ5質量部を均一になるまで混合した。次いで、ビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シラン9質量部、3-アミノプロピルトリエトキシシラン2質量部、ジブチルスズジラウレート0.3質量部を120℃×2時間加熱熟成させて加熱熟成混合物としたもの、更にオクチルアミン3.2質量部を添加し、減圧下で混合して、第一液を得た。なお、本組成物におけるビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シランと3-アミノプロピルトリエトキシシランのモル比は3.2である。
また、分子鎖両末端が水酸基で封鎖され、粘度が20,000mPa・sのジメチルポリシロキサン100質量部、無処理の重質炭酸カルシウム100質量部、煙霧質シリカ5質量部を均一になるまで混合した。次いでシクロヘキサノン2.4質量部を添加し、減圧下で混合して、第二液を得た。
上記第一液と第二液を、調製した直後、40℃2ヶ月間保管した後、23℃6ヶ月間保管した後に、それぞれ初期シール性を測定する直前に、質量比100:100で混合し、組成物12を得た。
[比較例6]
実施例7の第一液において熟成を行わずに加熱熟成混合物を構成する各成分を添加した以外は、実施例7と同じ条件にて第一液及び第二液を調製し、調製した直後、40℃2ヶ月間保管した後、23℃6ヶ月間保管した後に、それぞれ初期シール性を測定する直前に、質量比100:100で混合し、組成物13を得た。
調製した組成物12、13を用いて、調製直後、40℃2ヶ月間保管後、23℃6ヶ月間保管後の初期シール性を測定し、合わせて各保管後の初期シール性の保持率を求めた。
得られた結果を表3に示す。
Figure 2022123183000003
上記結果から、二液型の組成物でも本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、調製直後から30分という短時間の硬化時間にもかかわらず高い初期シール性を示し、更に40℃で2ヶ月間保管、23℃で6ヶ月間保管したものでも初期シール性に大きな低下は見られなかった。
一方、熟成していない比較例6は、保存安定性(保管後の初期シール性)が悪い結果となった。

Claims (11)

  1. (A)ケイ素原子に結合した水酸基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサン 100質量部、
    (B)充填剤 0.1~800質量部、
    (C-1) ケトオキシムシラン類、アシロキシシラン類、アルケノキシシラン類及びラクタートシラン類から選ばれる一分子中に3個以上の加水分解性基を含有する加水分解性オルガノシラン及び/又はその部分加水分解縮合物 0.5~30質量部、
    (C-2) (C-1)成分以外の、下記一般式(1)で示されるシランカップリング剤及び/又はその部分加水分解縮合物 0.1~15質量部、
    (R1O)aSiR2 3-a3 (1)
    (式中、R1、R2はそれぞれ独立に炭素数1~10の非置換1価炭化水素基であり、R3は窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基(ただし、グアニジル基を除く)で置換された炭素数1~10の置換1価炭化水素基であり、aは2又は3である。)
    (C-3)硬化触媒 0.001~15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の製造方法であって、
    上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を配合する工程を含む室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法。
  2. 上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、更に上記(C-3)成分を添加し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を(A)成分、(B)成分に添加するものである請求項1に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法。
  3. 下記の第一液を調製する工程と第二液を調製する工程とを有し、更に該第一液と第二液を100:10~100:100の質量比で混合して室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を得るものである二液混合型の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法。
    [第一液調製工程]
    (A-1)ケイ素原子に結合した水酸基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサン 100質量部、
    (B-1)充填剤 0.1~800質量部、
    (C-1) ケトオキシムシラン類、アシロキシシラン類、アルケノキシシラン類及びラクタートシラン類から選ばれる一分子中に3個以上の加水分解性基を含有する加水分解性オルガノシラン及び/又はその部分加水分解縮合物 0.5~60質量部、
    (C-2) (C-1)成分以外の、下記一般式(1)で示されるシランカップリング剤及び/又はその部分加水分解縮合物 0.1~30質量部、
    (R1O)aSiR2 3-a3 (1)
    (式中、R1、R2はそれぞれ独立に炭素数1~10の非置換1価炭化水素基であり、R3は窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基(ただし、グアニジル基を除く)で置換された炭素数1~10の置換1価炭化水素基であり、aは2又は3である。)
    (C-3)硬化触媒 0.001~30質量部
    を含有する第一液の調製工程であって、上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を配合して第一液を調製する。
    [第二液調製工程]
    (A-2)ケイ素原子に結合した水酸基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサン 100質量部、
    (B-2)充填剤 0.1~800質量部
    を混合して第二液を調製する(ただし、上記(C-1)、(C-2)、(C-3)成分を添加しない)。
  4. 上記第一液調製工程が、上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で混合し、更に上記(C-3)成分を添加し、100℃超150℃以下で30分~24時間加熱熟成させて加熱熟成混合物(C)とし、該加熱熟成混合物(C)を(A-1)成分、(B-1)成分に添加するものである請求項3に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造方法。
  5. 下記初期シール性試験方法で測定される、製造直後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性に対する40℃2ヶ月間保管後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性の保持率が90%以上である室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を製造するものである請求項1~4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製造方法。
    [初期シール性試験方法]
    試験装置としてJIS K 6820に規定されている耐圧試験用フランジ圧力容器に準ずる、内径58mm、外径80mm、厚さ10mmの上側フランジを有する上側容器と、上側フランジと同寸法の下側フランジを有する下側容器からなり、下側フランジのシール面のインナー側縁部には、幅3mm、深さ3mmの環状の切り欠きが円周に沿って設けられている圧力容器を用い、該圧力容器の下側のフランジのシール面を洗浄した後、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物をシール面が十分に満たされるだけの塗布量で、下側のシール面中央部にビード状に塗布し、塗布後直ちに上側容器を上側フランジと下側フランジのシール面とが当接するように下側容器に載せ、上下フランジのシール面間の距離を規定するための高さ21.0mmのスペーサーを設置して4本の締め付けボルトを組み付ける。その後、23℃、50%RHで30分間硬化させた後、上側の加圧口から加圧気体を挿入し、上記組成物の硬化物であるシール材が耐えうる気体圧の最大値を初期シール性(kPa)として測定する。
  6. (A)ケイ素原子に結合した水酸基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサン 100質量部、
    (B)充填剤 0.1~800質量部、
    (C-1) ケトオキシムシラン類、アシロキシシラン類、アルケノキシシラン類及びラクタートシラン類から選ばれる一分子中に3個以上の加水分解性基を含有する加水分解性オルガノシラン及び/又はその部分加水分解縮合物 0.5~30質量部、
    (C-2) (C-1)成分以外の、下記一般式(1)で示されるシランカップリング剤及び/又はその部分加水分解縮合物 0.1~15質量部、
    (R1O)aSiR2 3-a3 (1)
    (式中、R1、R2はそれぞれ独立に炭素数1~10の非置換1価炭化水素基であり、R3は窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含有する官能性基(ただし、グアニジル基を除く)で置換された炭素数1~10の置換1価炭化水素基であり、aは2又は3である。)
    (C-3)硬化触媒 0.001~15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であって、
    上記(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で含む100℃超150℃以下の加熱熟成混合物(C)として含有する室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
  7. 上記(C-1)、(C-2)及び(C-3)成分を、該(C-1)成分と(C-2)成分をモル比((C-1)/(C-2))1.7~3.5の割合で含み、更に(C-3)成分を含む100℃超150℃以下の加熱熟成混合物(C)として含有するものである請求項6記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
  8. 下記初期シール性試験方法で測定される、製造直後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性に対する40℃2ヶ月間保管後の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の初期シール性の保持率が90%以上である請求項6又は7に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
    [初期シール性試験方法]
    試験装置としてJIS K 6820に規定されている耐圧試験用フランジ圧力容器に準ずる、内径58mm、外径80mm、厚さ10mmの上側フランジを有する上側容器と、上側フランジと同寸法の下側フランジを有する下側容器からなり、下側フランジのシール面のインナー側縁部には、幅3mm、深さ3mmの環状の切り欠きが円周に沿って設けられている圧力容器を用い、該圧力容器の下側のフランジのシール面を洗浄した後、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物をシール面が十分に満たされるだけの塗布量で、下側のシール面中央部にビード状に塗布し、塗布後直ちに上側容器を上側フランジと下側フランジのシール面とが当接するように下側容器に載せ、上下フランジのシール面間の距離を規定するための高さ21.0mmのスペーサーを設置して4本の締め付けボルトを組み付ける。その後、23℃、50%RHで30分間硬化させた後、上側の加圧口から加圧気体を挿入し、上記組成物の硬化物であるシール材が耐えうる気体圧の最大値を初期シール性(kPa)として測定する。
  9. 請求項6~8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からなる接着剤。
  10. 請求項6~8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からなるシーリング材。
  11. 請求項6~8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硬化させることにより得られる硬化物で接着及び/又はシールされた物品。
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