JP2627827B2

JP2627827B2 - 熱伝導性シリコーンゴム組成物

Info

Publication number: JP2627827B2
Application number: JP3061532A
Authority: JP
Inventors: 聡志渡辺
Original assignee: 東芝シリコーン株式会社
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1997-07-09
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JPH04296361A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、熱伝導性シリコーンゴ
ム組成物に係り、さらに詳しくは熱伝導性充填剤を多量
に配合した際においてもゴム特性が低下せず、さらに作
業性や加工性の良好な熱伝導性シリコーンゴム組成物に
関する。

【０００３】

【従来の技術】シリコーンゴム組成物は、シロキサンベ
ースポリマーに各種の充填剤を配合したものであり、充
填剤の種類や量を選ぶことで、機械的特性等の硬化後の
ゴム特性を変えられることが知られている。

【０００４】このようなシリコーンゴム組成物におい
て、充填剤による付与特性を十分に得るためには、多量
の充填剤を配合することが行われている。しかしなが
ら、充填剤の多量配合は、一般に硬度の上昇を招く等、
シリコーンゴム本来の特性を低下させたり、また成形時
のコンパウンドの流れ性が低下する等、成形性や加工性
にも悪影響を及ぼすといった問題があった。

【０００５】一方、シロキサンベースポリマーは、他の
有機系エラストマーに比較してポリマー分子量が低いた
め、充填剤量が少ないと、組成物に粘着性が出るという
問題があった。また、粘着性を抑えることが可能な充填
剤等でも、十分な効果を得るためには、多量に配合する
必要があり、このような場合においても、ゴム物性が低
下したり、作業性や加工性を悪化させるという問題が生
じてしまう。

【０００６】例えば、熱伝導性をシリコーンゴムに付与
する場合、シロキサンベースポリマーに熱伝導性充填剤
を配合することが行われている。このように、熱伝導性
を付与する際においても、高い熱伝導性を得る必要があ
る場合には、熱伝導性充填剤を多量に配合しているが、
前述したように充填剤の多量の配合は、ゴム特性の低下
や作業性および加工性の低下を招くという問題が生じて
しまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、充填
剤による付与特性を十分に得るためには、充填剤を多量
に配合することが一般に行われている。しかしながら、
充填剤を多量に配合すると、本来のゴム特性が低下した
り、作業性や加工性が低下する等の問題を招いてしま
う。これは、シリコーンゴムに熱伝導性を付与するため
に、熱伝導性充填剤を多量に配合する際にも当てはまる
問題である。

【０００８】このようなことから、シリコーンゴム組成
物に配合する熱伝導性充填剤の量を多量とした場合にお
いても、ゴム本来の特性を維持すると共に、作業性や加
工性の低下を抑制することが強く望まれている。

【０００９】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、熱伝導性充填剤を多量に配合した際
においても、シリコーンゴム本来の特性が得られ、かつ
良好な作業性や加工性を維持することを可能にした熱伝
導性シリコーンゴム組成物を提供することを目的として
いる。

【００１０】［発明の構成］

【００１１】

【課題を解決するための手段と作用】本発明の熱伝導性
シリコーンゴム組成物は、熱伝導性充填剤が配合された
シリコーンゴム組成物において、前記熱伝導性充填剤と
共に、炭酸マグネシウムを配合したことを特徴としてい
る。

【００１２】本発明の熱伝導性シリコーンゴム組成物
は、基本的には常温または加熱等によって硬化させるこ
とによりゴム弾性体となるポリオルガノシロキサン組成
物、すなわち（ａ）ポリオルガノシロキサンベースポリ
マー（シリコーンベースポリマー）および（ｂ）硬化剤
に、（ｃ）成分として熱伝導性充填剤を、さらに（ｄ）
成分として炭酸マグネシウムを均一に分散、配合したも
のである。そして、この（ｄ）成分が本発明における特
徴的な成分である。

【００１３】本発明の熱伝導性シリコーンゴム組成物の
主成分となるポリオルガノシロキサン組成物は、（ａ）
シリコーンベースポリマーと、（ｂ）硬化剤と、必要に
応じて各種添加剤等を配合し、均一に分散させたもので
ある。

【００１４】このようなポリオルガノシロキサン組成物
に用いられる各種成分のうち、（ａ）シリコーンベース
ポリマーと（ｂ）硬化剤とは、ゴム状弾性体を得るため
の反応機構に応じて適宜選択されるものである。その反
応機構としては、 (1)有機過酸化物加硫剤による架橋方
法、 (2)縮合反応による方法、 (3)付加反応による方法
等が知られており、その反応機構によって、（ａ）成分
と（ｂ）成分すなわち硬化用触媒もしくは架橋剤との好
ましい組合せが決まることは周知である。

【００１５】すなわち、上記 (1)の架橋方法を適用する
場合においては、通常、（ａ）成分のベースポリマーと
しては、 1分子中のケイ素原子に結合した有機基のう
ち、少なくとも 2個がビニル基であるポリジオルガノシ
ロキサンが用いられる。また、（ｂ）成分の硬化剤とし
ては、ベンゾイルペルオキシド、2,4-ジクロロベンゾイ
ルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、クミル-t- ブ
チルペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5- ジ-t- ブチルペ
ルオキシヘキサン、ジ-t- ブチルペルオキシド等の各種
の有機過酸化物加硫剤が用いられ、特に低い圧縮永久歪
みを与えることから、ジクミルペルオキシド、クミル-t
- ブチルペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ-t- ブチ
ルペルオキシヘキサン、ジ-t- ブチルペルオキシドが好
ましい。なお、これらの有機過酸化物加硫剤は、 1種ま
たは 2種以上の混合物として用いられる。

【００１６】（ｂ）成分の硬化剤である有機過酸化物の
配合量は、（ａ）成分のシリコーンベースポリマー 100
重量部に対し0.05〜15重量部の範囲が好ましい。有機過
酸化物の配合量が0.05重量部未満では加硫が十分に行わ
れず、15重量部を超えて配合してもそれ以上の格別な効
果がないばかりか、得られたシリコーンゴムの物性に悪
影響を与えることがあるからである。

【００１７】また、上記 (2)の縮合反応を適用する場合
においては、（ａ）成分のベースポリマーとしては両末
端に水酸基を有するポリジオルガノシロキサンが用いら
れる。（ｂ）成分の硬化剤としては、まず架橋剤とし
て、エチルシリケート、プロピルシリケート、メチルト
リメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、メチル
トリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、メチ
ルトリス（メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリス
（メトキシエトキシ）シラン、メチルトリプロペノキシ
シラン等のアルコキシ型；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等のアセトキシ型；メ
チルトリ（アセトンオキシム）シラン、ビニルトリ（ア
セトンオキシム）シラン、メチルトリ（メチルエチルケ
トシキム）シラン、ビニルトリ（メチルエチルケトキシ
ム）シラン等、およびその部分加水分解物が例示され
る。また、ヘキサメチル- ビス（ジエチルアミノキシ）
シクロテトラシロキサン、テトラメチルジブチル- ビス
（ジエチルアミノキシ）シクロテトラシロキサン、ヘプ
タメチル（ジエチルアミノキシ）シクロテトラシロキサ
ン、ペンタメチル- トリス（ジエチルアミノキシ）シク
ロテトラシロキサン、ヘキサメチル -ビス（メチルエチ
ルアミノキシ）シクロテトラシロキサン、テトラメチル
- ビス（ジエチルアミノキシ）- モノ（メチルエチルア
ミノキシ）シクロテトラシロキサンのような環状シロキ
サン等も例示される。このように、架橋剤はシランやシ
ロキサン構造のいずれでもよく、またそのシロキサン構
造は直鎖状、分岐状および環状のいずれでもよい。さら
に、これらを使用する際には、 1種類に限定される必要
はなく、 2種以上の併用も可能である。

【００１８】また、（ｂ）成分の硬化剤のうち、硬化用
触媒としては、鉄オクトエート、コバルトオクトエー
ト、マンガンオクトエート、スズナフテネート、スズカ
プリレート、スズオレエートのようなカルボン酸金属
塩；ジメチルスズジオレエート、ジメチルスズジラウレ
ート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジオク
トエート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジ
オレエート、ジフェニルスズジアセテート、酸化ジブチ
ルスズ、ジブチルスズジメトキシド、ジブチルビス（ト
リエトキシシロキシ）スズ、ジオクチルスズジラウレー
トのような有機スズ化合物が用いられる。

【００１９】（ｂ）成分の硬化剤のうち、上記架橋剤の
配合量は（ａ）成分のベースポリマー 100重量部に対し
0.1〜20重量部が好ましい。架橋剤の使用量が 0.1重量
部未満では、硬化後のゴムに充分な強度が得られず、ま
た20重量部を超えると得られるゴムが脆くなり、いずれ
も実用に耐え難たい。また、硬化用触媒の配合量は
（ａ）成分のベースポリマー100重量部に対し0.01〜 5
重量部が好ましい。これより少ない量では硬化用触媒と
して不十分であって、硬化に長時間を要し、また空気と
の接触面から遠い内部での硬化が不良となる。他方、こ
れよりも多い場合には、保存安定性が低下してしまう。
より好ましい配合量の範囲としては、 0.1〜3重量部の
範囲である。

【００２０】上記 (3)の付加反応を適用する場合の
（ａ）成分のベースポリマーとしては、上記 (1)におけ
るベースポリマーと同様なものが用いられる。また、
（ｂ）成分の硬化剤としては、硬化用触媒として、塩化
白金酸、白金オレフィン錯体、白金ビニルシロキサン錯
体、白金黒、白金トリフェニルホスフィン錯体等の白金
系触媒が用いられ、架橋剤として、ケイ素原子に結合し
た水素原子が 1分子中に少なくとも平均 2個を超える数
を有するポリジオルガノシロキサンが用いられる。

【００２１】（ｂ）成分の硬化剤のうち、硬化用触媒の
配合量は、（ａ）成分のベースポリマーに対し白金元素
量で 1〜1000ppm の範囲となる量が好ましい。硬化用触
媒の配合量が白金元素量として1ppm未満では、充分に硬
化が進行せず、また1000ppmを超えても特に硬化速度の
向上等が期待できない。また、架橋剤の配合量は、
（ａ）成分中のアルケニル基1個に対し、架橋剤中のケ
イ素原子に結合した水素原子が 0.5〜 4.0個となるよう
な量が好ましく、さらに好ましくは 1.0〜 3.0個となる
ような量である。水素原子の量が 0.5個未満である場合
は、組成物の硬化が充分に進行せずに、硬化後の組成物
の硬さが低くなり、また水素原子の量が 4.0個を超える
と硬化後の組成物の物理的性質と耐熱性が低下する。

【００２２】以上のような各種の反応機構において用い
られる（ａ）成分のベースポリマーとしてのポリオルガ
ノシロキサンにおける有機基は、 1価の置換または非置
換の炭化水素基であり、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基、ヘキシル基、ドデシル基のようなアルキ
ル基、フェニル基のようなアリール基、β- フェニルエ
チル基、β- フェニルプロピル基のようなアラルキル基
等の非置換の炭化水素基や、クロロメチル基、3,3,3-ト
リフルオロプロピル基等の置換炭化水素基が例示され
る。なお、一般的にはメチル基が合成のしやすさ等から
多用される。

【００２３】本発明の熱伝導性シリコーンゴム組成物に
おいて、ポリオルガノシロキサンベースポリマーの重合
度は1000以上のもの、いわゆるミラブル型と称するもの
が好ましい。これは、混合時のせん断応力が適度である
ために、配合によって前述の効果がより発揮されるもの
と推察される。

【００２４】本発明における（ｃ）成分の熱伝導性充填
剤は、シリコーンゴムに熱伝導性を付与するための成分
であり、例えばアルミナ粉末、酸化マグネシウム粉末、
酸化ベリリウム粉末、酸化クロム粉末、酸化チタン粉末
等の金属酸化物粉末、窒化ホウ素粉末、炭化ホウ素粉
末、炭化チタン粉末、炭化ケイ素粉末、窒化アルミニウ
ム粉末等の窒化物系または炭化物系のセラミックス粉末
が例示される。これらの充填剤はいずれも電気絶縁性が
良好であるため、電気絶縁性が必要な場合に使用するこ
とができ、中でも放熱性の点から、アルミナの使用が好
ましい。

【００２５】この（ｃ）成分の配合量は、得ようとする
特性や（ａ）成分のシリコーンベースポリマーの重合度
等により任意に選ばれるものであり、特に限定されるも
のではないが、一般的には（ａ）成分のシリコーンベー
スポリマー 100重量部に対して10〜 800重量部、好まし
くは10〜200重量部の範囲で用いられる。ただし、本発
明は、後述するように熱伝導性充填剤の配合量を多量と
した系のシリコーンゴム組成物に対して特に効果的であ
る。

【００２６】本発明における（ｄ）成分の炭酸マグネシ
ウムは、（ａ）成分のシリコーンベースポリマーに対す
る（ｃ）成分の配合量が比較的多量の場合、例えばシリ
コーンベースポリマー 100重量部に対して（ｃ）成分の
配合量が 200重量部以上というような場合においても、
硬度等のシリコーンゴム本来の特性を低下させることな
く、かつ加工性や作業性を良好に維持する、本発明にお
ける特徴的な成分である。すなわち、（ｃ）成分と共に
炭酸マグネシウムを配合することによって、充填剤の多
量配合による硬度上昇等を有効に抑制することができ
る。

【００２７】上記炭酸マグネシウムとしては、例えば塩
基性炭酸マグネシウムと呼ばれる、工業的に製造される
ものを使用することができ、分子式は例えば 4MgCO₃・
Mg(OH)₂・4H₂O で表されるものである。特性的には、
比重、粒子径、比表面積、pH、吸油量、不純物金属量、
強熱減量等のファクターによって、各種の炭酸マグネシ
ウムを得ることができる。本発明においては、これら各
種の炭酸マグネシウムを使用することが可能である。

【００２８】本発明における（ｄ）成分の配合量は、上
述した（ａ）成分のシリコーンベースポリマー 100重量
部に対して、 0.1〜20重量部の範囲が適当である。
（ｄ）成分の配合量が 0.1重量部未満では、上述したよ
うな効果が十分に得られず、また20重量部を超えると、
コンパウンドの可塑度の上昇や、加硫物の硬度やモジュ
ラスの上昇等といった、期待しない効果や悪影響が現れ
る。この（ｄ）成分のより好ましい配合量は、 0.5〜10
重量部の範囲である。

【００２９】なお、本発明の熱伝導性シリコーンゴム組
成物には、補強性充填剤、導電性充填剤、顔料、耐熱性
向上剤、難燃剤等を随時付加的に配合してもよく、本発
明の効果を損なわない範囲で他のポリオルガノシロキサ
ンを併用してもよい。このようなものとしては、通常、
煙霧質シリカ、沈澱法シリカ、けいそう土等の補強性充
電剤、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化セリ
ウム、マイカ、クレイ、グラファイト、炭酸亜鉛、炭酸
マンガン、水酸化セリウム、ガラスビーズ、ポリジメチ
ルシロキサン、アルケニル基含有ポリシロキサン等が例
示される。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。な
お、以下の文中における「部」は、全て「重量部」を示
すものとする。

【００３１】実施例１末端がトリメチルシリル基で閉塞され、メチルビニルシ
ロキサン単位を0.15モル％含有するポリジメチルシロキ
サン（重合度約6000） 100部に、熱伝導性充填剤として
アルミナ粉末を 150部、炭酸マグネシウムを 2部、補強
性シリカ・アエロジル 130（商品名、日本アエロジル社
製）を20部の割合でニーダーに仕込み、混練を行ってコ
ンパウンドがまとまってから取り出した。これに、架橋
剤として、2,5-ジメチル -2,5-ジ -t-ブチルパーオキシ
ヘキサン 0.5部を均一に混合し、熱伝導性シリコーンゴ
ム組成物を調製した。

【００３２】また、本発明との比較として、炭酸マグネ
シウムを配合しない以外は、実施例１と同様にして熱伝
導性シリコーンゴム組成物（比較例１）を調製した。

【００３３】実施例２末端がトリメチルシリル基で閉塞され、メチルビニルシ
ロキサン単位を0.15モル％含有するポリジメチルシロキ
サン（重合度約6000） 100部に、熱伝導性充填剤として
アルミナ粉末を 400部、炭酸マグネシウムを20部、補強
性シリカ・アエロジル 130（商品名、日本アエロジル社
製）を10部の割合でニーダーに仕込み、混練を行ってコ
ンパウンドがまとまってから取り出した。これに、架橋
剤として、2,5-ジメチル -2,5-ジ -t-ブチルパーオキシ
ヘキサン 0.5部を均一に混合し、熱伝導性シリコーンゴ
ム組成物を調製した。

【００３４】また、本発明との比較として、炭酸マグネ
シウムを配合しない以外は、実施例２と同様にして熱伝
導性シリコーンゴム組成物（比較例２）を調製した。

【００３５】このようにして得た各熱伝導性シリコーン
ゴム組成物を用いて、以下に示す方法により特性を評価
した。

【００３６】まず、ロール作業性、シーティング性能を
確認する目的で、ロールにてシート出しして、その様子
を評価した。ロールは、 8インチテストロールを用い、
ゴム寄せ板間隔を20cmとし、バンクをロール上に作りつ
つシーティングした。シート厚は、 1mmおよび 3mmそれ
ぞれについて行い、シーティングできるかどうかを確認
した。

【００３７】また、上記各熱伝導性シリコーンゴム組成
物を 2mm厚シ−トとし、 170℃×10分間の条件でプレス
加硫を行った後、二次加硫として 200℃× 4時間の条件
であと加硫を行い、常温に戻して24時間経過後に、各ゴ
ムシートの硬度、引張強さ、伸びを JIS-K6301（加硫ゴ
ム物理試験方法）にしたがって測定した。さらに、熱伝
導率を QTM迅速熱伝導率計（商品名、京都電子工業
（株）製）を用いて測定した。これらの評価結果を各組
成物の配合比と併せて表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱伝導性
シリコーンゴム組成物によれば、熱伝導性充填剤を多量
に配合した際においても、炭酸マグネシウムの添加によ
って、シリコーンゴム本来の特性や作業性および加工性
が低下することを防止することができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属酸化物粉末、窒化物系または炭化物
系のセラミックス粉末から選ばれた１種または２種以上
の熱伝導性充填剤が配合されたシリコーンゴム組成物に
おいて、前記熱伝導性充填剤と共に、炭酸マグネシウム
を配合したことを特徴とする熱伝導性シリコーンゴム組
成物。
【請求項２】請求項１記載の熱伝導性シリコーンゴム
組成物において、前記シリコーンゴム組成物の主成分と
なるシリコーンベースポリマー１００重量部に対して、
前記熱伝導性充填剤を１０〜８００重量部の範囲で、か
つ前記炭酸マグネシウムを０．５〜１０重量部の範囲で
配合したことを特徴とする熱伝導性シリコーンゴム組成
物。