JP2638396B2 - 硬化性シリコーン組成物及びその硬化物 - Google Patents

硬化性シリコーン組成物及びその硬化物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐溶剤性に優れ、かつ
水分透過性が低く、耐湿性に優れ、表面エネルギーの小
さい硬化被膜を形成し得る硬化性シリコーン組成物及び
その硬化物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
硬化性シリコーン組成物は電子部品用パッキン、離型剤
等として広く利用されている。
【0003】しかし、従来の硬化性シリコーン組成物は
ジメチルポリシロキサンを主鎖としたものであり、耐溶
剤性に劣り、また、水分透過性が高いものであった。そ
こで、側鎖にトリフルオロプロピル基を有するポリマー
が提案され、フロロシリコーンという名称で耐溶剤性に
優れたポリマーとして各種用途に使用されている。しか
し、このフロロシリコーン硬化物は表面エネルギーがジ
メチルポリシロキサン硬化物に比べ高く、離型性に劣る
という問題があり、これら問題点の改善が望まれてい
た。
【0004】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
耐溶剤性、耐湿性に優れ、しかも低表面エネルギーの硬
化被膜を与える硬化性シリコーン組成物及びその硬化物
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、一分子中に
ケイ素原子に結合したアルケニル基を少なくとも2個有
し、かつ一分子中にケイ素原子に結合した下記式(I)
及び(II)で示される基から選ばれる含フッ素置換基
と下記式(III)で示される含フッ素置換基とをそれ
ぞれ少なくとも1個有するオルガノポリシロキサンと、
一分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも
2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、
白金族金属系触媒とを配合することにより、各種溶剤に
浸漬しても体積膨潤が少なく耐溶剤性に優れている上、
水分透過性が低く耐湿性に優れ、しかも表面エネルギー
の小さい硬化被膜を形成し得る硬化性シリコーン組成物
が得られることを知見し、本発明をなすに至った。
【0006】
【化2】 (但し、式中mは1〜4の整数、nは1〜6の整数、j
は1〜12の整数、kは1〜4の整数である。)
【0007】従って、本発明は、(1)一分子中にケイ
素原子に結合したアルケニル基を少なくとも2個有し、
かつ一分子中にケイ素原子に結合した上記式(I)及び
(II)で示される基から選ばれる含フッ素置換基と上
記式(III)で示される含フッ素置換基とをそれぞれ
少なくとも1個有するオルガノポリシロキサン、(2)
一分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも
2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(3)白金族金属系触媒を含有してなることを特徴とす
る硬化性シリコーン組成物及びその硬化物を提供する。
【0008】以下、本発明につき更に詳述すると、本発
明の硬化性シリコーン組成物の第一成分のオルガノポリ
シロキサンは、一分子中にケイ素原子に結合したアルケ
ニル基を少なくとも2個有し、かつ一分子中にケイ素原
子に結合した下記式(I)及び(II)で示される基か
ら選ばれる含フッ素置換基(以下、Rf1と称す)と下
記式(III)で示される含フッ素置換基(以下、Rf
2と称す)とをそれぞれ少なくとも1個有するものであ
る。
【0009】
【化3】 (但し、式中mは1〜4の整数、nは1〜6の整数、j
は1〜12の整数、kは1〜4の整数である。)
【0010】ここで、アルケニル基としては、例えばビ
ニル基、アリル基、シクロヘキシル基等が挙げられる
が、実用上の点でビニル基、アリル基が好ましい。
【0011】上記オルガノポリシロキサンにおいて、含
フッ素置換基Rf1,Rf2の含有量は、通常その合計量
がケイ素原子に結合した全有機基の5モル%以上、特に
10〜50モル%となるような量とするのが好ましい。
Rf1及びRf2の合計含有量が5モル%未満では、得ら
れる組成物の水分透過性が充分低下せず、また耐溶剤
性、離型性が十分発揮されないことがある。
【0012】このような上記式(I)のオルガノポリシ
ロキサンの具体例としては、下記式(IV)で示される
ものが例示される。
【0013】
【化4】 (ここで、R1は同一でも異なっていてもよく、ビニ
ル、アリル等のアルケニル基であり、R2は同一でも異
なっていてもよく、メチル、エチル、プロピル、ブチル
等の炭素数1〜8のアルキル基又はフェニル基等のアリ
ール基である。Rf1,Rf2はそれぞれ上記の意味を示
す。n,w,x,y及びzは、それぞれ0≦n<≦3,
w≧0,x≧1,y≧1,z≧0の整数である。)
【0014】更に、上記式(IV)のオルガノポリシロ
キサンの中でも特に下記式(V)で示される両末端がビ
ニル基で停止されたものが実用性が高く、好適に用いら
れる。
【0015】
【化5】 (ここでR2,Rf1及びRf2並びにw,x,y及びz
は前記式(IV)で定義した通りである。)
【0016】上記式(V)のオルガノポリシロキサン
は、例えば下記一般式(VI)で示される含フッ素置換
基を有するオルガノシクロトリシロキサンと下記一般式
(VII)で示される末端ビニル基停止オルガノポリシ
ロキサン、更に必要に応じて下記一般式(VIII)及
び(IX)で示されるオルガノシクロトリシロキサンを
それぞれ目的に応じた適宜の割合で、酸又はアルカリを
触媒として用いる公知の平衡化反応によって重合させる
ことにより製造することができる。
【0017】
【化6】 (但し、式中R2,Rf はそれぞれ前記の通りであり、
Viはビニル基、mは1以上の整数である。)
【0018】また、上述の重合反応において、重合触媒
として例えばリチウム触媒、下記式(X)で示される五
配位ケイ素触媒等の開環重合触媒を用い、更に重合後に
得られるポリマーの末端を下記一般式(XI)で示され
る有機ケイ素化合物で処理すると、低分子シロキサン含
有率の非常に低いポリマーを製造することができる。
【0019】
【化7】
【0020】なお、上記に例示の製法で使用の式(V
I)の含フッ素置換基を有するオルガノシクロトリシロ
キサンは、例えば下記一般式(XII)で示されるジシ
ロキサンジオールと下記一般式(XIII)で示される
ジクロロシランをトリエチルアミン等の第3級アミンの
存在下で反応させることにより合成することができる
(特公平3−7558号公報参照)。
【0021】
【化8】 (ここで、R2及びRfは前記の通りである。)
【0022】本発明の組成物の第二成分であるオルガノ
ハイドロジェンポリシロキサンは、1分子中にケイ素原
子に結合した水素原子を少なくとも2個含有するもので
ある。
【0023】上述のオルガノハイドロジェンポリシロキ
サンの具体例としては、R2HSiO単位、HSiO1.5
単位、(R22SiO単位、R2SiO1.5単位、
(R22HSiO0.5単位、(R23SiO0.5単位、R
2RfSiO単位、RfSiO1.5単位(ここでR2は前
記の通り、Rfは前記のRf1又はRf2である。)から
なるポリマーが例示され、これは直鎖状、分枝状、環状
のいずれのものであってもよい。これらの中でも実用
上、下記一般式(XIV)又は(XV)で示されるもの
が好適である。
【0024】
【化9】 (但し、R3は水素原子、炭素原子数1〜8のアルキル
基又はフェニル基であり、R4は同一でも異なっていて
もよく、炭素原子数1〜8のアルキル基、フェニル基及
び前記式(I)〜(III)で示される含フッ素置換基
から選ばれる少なくとも1種であり、p及びqは、それ
ぞれp≧1,q≧0の整数である。但し、pは1分子中
のケイ素原子に結合した水素原子が3以上となる数であ
る。)
【0025】
【化10】 (但し、R4は前記と同じであり、Rf3は二価パーフロ
ロアルキレン基又は二価パーフロロポリエーテル基、n
は1〜3の整数である。)
【0026】なお、二価パーフロロアルキレン基、パー
フロロポリエーテル基としては、下記のものが例示され
る。
【0027】
【化11】
【0028】本発明の組成物中の第一成分と第二成分の
配合割合は、第一成分中のケイ素原子に結合したアルケ
ニル基1個に対して第二成分のケイ素原子に結合した水
素原子が少なくとも0.5個となる割合、とりわけ第一
成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基対第二成分
中のケイ素原子に結合した水素原子の比率が1:0.5
〜1:10、特に1:1〜1:5となる割合であること
が好ましい。
【0029】本発明の組成物は、第一成分と第二成分を
付加反応せるために第三成分として白金族金属系触媒を
含む。この白金族金属系触媒としては、例えば白金、ロ
ジウム、イリジウム等の白金族金属及びこれらの化合物
が挙げられ、好ましくは塩化白金酸、塩化白金酸と各種
オレフィン、ビニルシロキサンとの錯塩、白金黒、各種
担体に白金を担持させたものが例示される。
【0030】この第三成分の白金族金属系触媒の添加量
は、通常この種の付加反応を利用する硬化性シリコーン
組成物に用いられる量、すなわち第一成分及び第二成分
の合計重量に対し白金量として1〜1,000ppmの
範囲であることが好ましい。
【0031】本発明の組成物は、上記した第一乃至第三
各成分の所定量を配合することによって得られるが、第
三成分の白金族金属系触媒の活性を抑制する目的で各種
有機窒素化合物、有機リン化合物、アセチレン系化合
物、オキシム化合物、有機クロロ化合物等の活性抑制剤
などを必要に応じて添加してもよい。
【0032】さらに本発明の組成物には、硬化時におけ
る熱収縮の減少、得られる硬化弾性体の熱膨張率の低
下、熱安定性、耐候性、耐薬品性、難燃性あるいは機械
的強度を向上させたり、ガス透過率を下げる目的で、そ
の他の充填剤を添加してもよい。この充填剤としては、
例えばフュームドシリカ、石英粉末、ガラス繊維、カー
ボン、酸化鉄、酸化チタン、酸化セリウム等の金属酸化
物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの金属炭酸
塩が挙げられる。また必要に応じて適当な顔料、染料あ
るいは酸化防止剤を添加することも可能である。
【0033】このようにして得られる本発明の組成物は
成形型等に流し込み、室温硬化、加熱硬化、紫外線硬化
等の公知の技術で、好ましくは、例えば25℃・24時
間以上又は100℃・30秒以上の加熱処理により硬化
させ、ゴム状弾性体にすることができる。
【0034】また、本発明の組成物は、使用時の作業性
に適応して、クロロフルオロカーボン、キシレンヘキサ
フロリド、パーフルオロオクタン、ベンゾトリフロリ
ド、メチルエチルケトン等の適宜の有機溶剤で希釈して
もよい。
【0035】このようにして得られる本発明の硬化性シ
リコーン組成物は、耐溶剤性、低吸湿性、離型性に優れ
た硬化物を与えることから、例えばオイルシール、Oリ
ング、電子部品用パッキンや剥離紙、型取り材等の各種
離型剤などとして利用することができる。
【0036】
【発明の効果】本発明の硬化性シリコーン組成物は、耐
溶剤性及び耐湿性に優れ、かつ表面エネルギーの小さい
硬化物を与えるもので、オイルシール、Oリング、パッ
キン、離型材などとして有用である。
【0037】
【実施例】以下、合成例、実施例及び比較例を示して本
発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限
されるものではない。なお、以下の例において、部はい
ずれも重量部である。
【0038】〔合成例〕下記一般式(i)で示される含
フッ素置換基を有するシクロトリシロキサンと下記一般
式(ii)で示されるシクロトリシロキサンとをモル比
で50:50の割合で混合した。
【0039】
【化12】
【0040】次いで、得られた混合物100部にテトラ
グライム0.1部、水0.1部及び下記式で示されるリ
チウムシリコネート0.1部を添加し、100℃で3時
間撹拌した。リチウムシリコネートを添加後、30分程
で増粘し、3時間後には粘稠液体となった。
【0041】
【化13】
【0042】この粘稠液体にテトラクロロエタン0.3
gを添加し、100℃で3時間撹拌した後、濾過し、ス
トリップしたところ、粘度6820cs(25℃)の下
記構造式のポリマーが得られた。
【0043】
【化14】
【0044】更に上記ポリマー100部に下記構造式の
シリルケテンアセタール4.5部を添加し、70℃で4
時間反応させた後、縮合して生成した酢酸エチルを留去
したところ、粘度6540cs(25℃)の下記構造式
(iii)で示されるビニル基含有オルガノポリシロキ
サンが得られた。
【0045】
【化15】
【0046】
【化16】
【0047】上記と同様の方法で下記構造式(A)にお
いてRf1,Rf2,X,Yがそれぞれ表1,2に示す通
りのオルガノポリシロキサンを合成した。
【0048】
【化17】
【0049】
【表1】
【0050】
【表2】
【0051】〔実施例1〜10、比較例1〕表3に示す
ように合成例により得られたビニル基含有オルガノポリ
シロキサン(1)〜(10)又はオルガノポリシロキサ
ン(11)100部、表面をトリメチルシロキシ処理し
た比表面積200m2/gの煙霧質シリカ15部をニー
ダーにより150℃で2時間加熱混合した。この混合物
を三本ロールに1回通し、ベースとした。このベース1
00部に下記式で示される水素シロキサン4.8部、塩
化白金酸をCH2=CHSi(CH32OSi(CH3
2CH=CH2で変性した触媒のトルエン溶液(白金濃度
1.0重量%)0.2部及び2−エチニルイソプロパノ
ール0.3部を加え、混合した。
【0052】
【化18】 (上記式中、Rf1は前記したものと同じ。)
【0053】これを減圧下で脱泡し、2mm厚の長方形
の枠に置き、再び空気抜きをし、100kg/cm2
150℃で15分間プレス硬化した。試験片を硬化した
試料から切り取り、JIS K6301「加硫ゴム物理
試験方法」に準じてゴム物性を測定した。
【0054】更に、JIS Z 0208「防湿包装材
料の透湿度試験方法」に準じて透湿度を測定し、また溶
剤膨潤性については、溶剤に25℃で48時間浸漬し、
浸漬前後の体積変化率を測定した。
【0055】次に、このシート上での表面接触角を純水
及びシリコーンオイル(粘度10cs)にて測定した。
以上の結果を表3〜5に示す。
【0056】
【表3】
【0057】
【表4】
【0058】
【表5】
【0059】表3の結果より、本発明のシリコーン組成
物は比較組成物に比べて透湿度が低下していること、ま
た表4の結果より、比較組成物はアセトン、酢酸エチル
に対する膨潤率が高いのに対し、本発明組成物は膨潤率
が低く、耐溶剤性に優れていることがわかった。
【0060】更に表5の結果より、比較組成物はシリコ
ーンオイル(10cs)に対する接触角が0°であるの
に対し、本発明組成物では10°以上の接触角を示すこ
とから表面エネルギーが小さいことがわかった。
【0061】〔実施例11〕合成例で得られたビニル基
含有オルガノポリシロキサン(1)を用い、水素シロキ
サンとして下記式で示されるものを5.2部使用する以
外は全て実施例1〜10と同様に配合、試験片の作成を
行い、物性を測定したところ、表6の結果が得られた。
【0062】
【化19】
【0063】
【表6】
【0064】表6の結果より、本発明組成物(実施例1
1)は透湿度が低く、溶剤膨潤率が低く、かつ表面エネ
ルギーが小さいことが確認された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 浩一 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (56)参考文献 特開 平2−274766(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)一分子中にケイ素原子に結合した
    アルケニル基を少なくとも2個有し、かつ一分子中にケ
    イ素原子に結合した下記式(I)及び(II)で示され
    る基から選ばれる含フッ素置換基と下記式(III)で
    示される含フッ素置換基とをそれぞれ少なくとも1個有
    するオルガノポリシロキサン、 【化1】 (但し、式中mは1〜4の整数、nは1〜6の整数、j
    は1〜12の整数、kは1〜4の整数である。) (2)一分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少な
    くとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサ
    ン、 (3)白金族金属系触媒 を含有してなることを特徴とする硬化性シリコーン組成
    物。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のシリコーン組成物を硬化
    して得られる硬化物。
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