JP2675464B2 - 熱硬化性シリコーンゴム組成物 - Google Patents

熱硬化性シリコーンゴム組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱硬化性シリコーンゴム
組成物に関する。特に本発明は改善された引裂強さ、対
油性及び圧縮永久歪特性をもつ熱硬化性シリコーンゴム
組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】熱硬化性シリコーンゴム組成物は当該技
術において既知である。かゝる組成物は高温における変
化に対して及び悪天候への長時間の暴露に対して耐性を
もつことが知られている。しかしながら、自動車用シー
ル及びガスケットのような特定の用途においては、オル
ガノポリシロキサンエラストマーの傑出した性質のみな
らず、さらに満足な靭性を備えた材料が必要である。靭
性はゴムの機械的構造を破壊することなしに連続的摩擦
に耐え得る能力である引裂強さ(ポンド/インチ、すな
わち“pi”)によって測定することができる。靭性に加
え、自動車工業において使用するためのエラストマー物
質は特に圧縮力による変形後に満足な程度のレジリエン
ス又は最初の形状を回復する能力をもたなければならな
い。
【0003】従来、増大した引裂強さ及び減少した圧縮
永久歪特性をもつ熱硬化性シリコーンエラストマー組成
物を製造する種々の試みがなされてきた。
【0004】たとえば、米国特許第4,539,357
号明細書(Bobear)には、25℃で1×106 ないし2
0×107 センチポイズの範囲の粘度をもつビニル末端
線状ジオルガノポリシロキサンゴム、25℃で1×10
6 ないし20×107 センチポイズの範囲の粘度をもつ
ビニル基含有ジオルガノポリシロキサンゴム、充填剤、
水素化物含有ポリシロキサン及び有機過酸化物又は有機
ハイドロ過酸化物硬化剤を含んでなる熱硬化性シリコー
ン組成物が記載されている。該組成物はさらにビニル基
含有オルガノポリシロキサン樹脂共重合体を含有し得
る。Bobearの該特許明細書、第6欄、第22−29行に
は、500,000センチポイズ又はそれ以下の粘度を
もつビニル基含有液体を含む組成物は当初は良好な引裂
強さをもつエラストマーを与えるが、該組成物を後硬化
させた後にその引裂強さ特性が劇的に劣化することが認
められたので、該組成物中にビニル基含有液体を含むべ
きでないことが記載されている。後硬化後のBobearの該
組成物は200piを超える引裂強さを有する。
【0005】米国特許第3,652,475号明細書
(Wada)には、それぞれが少なくとも3000の重合度
をもつ2種類のビニル不飽和ポリジオルガノシロキサ
ン;10ないし1000の重合度をもつビニル不飽和ポ
リジオルガノシロキサン;シリカ充填剤及び有機過酸化
物を含有してなり、報告によれば高い引裂強さ、優れた
圧縮永久歪及びレジリエンスをもつ熱硬化性エラストマ
ー状シリコーン組成物が記載されている。
【0006】米国特許第3,671,480号明細書
(Wadaら)には、一方が高分子量をもち、他方が低分子
量をもつと表示されている2種類のビニル不飽和ポリジ
オルガノシロキサン;ポリオルガノ水素シロキサン;シ
リカ充填剤;及び白金化合物を含んでなる改善された引
裂強さ及び優れた圧縮永久歪をもつ熱硬化性エラストマ
ー状シリコーン組成物が記載されている。該特許明細書
中の実施例には約50kg/cm、すなわち約280piの引
裂強さの値が報告されている。圧縮永久歪の値は示され
ていない。
【0007】米国特許第4,061,609号明細書
(Bobear)には、ビニル基含有ポリシロキサン又はかゝ
るポリシロキサンの混合物;白金;及び水素含有ポリシ
ロキサンを含有してなる白金触媒含有シリコーンゴム組
成物が記載されている。ビニル基含有ポリシロキサンは
好ましくは1000ないし300,000,000の範
囲の粘度を有する。この基本の組成物に低粘度のビニル
基含有ポリシロキサンを補強剤として添加して最終組成
物に良好な物理的強度を付与することができる。Bobear
の該特許明細書のクレーム4には25℃で1,000,
000ないし200,000,000センチポイズの粘
度をもつ第一のポリシロキサン及び25℃で50,00
0ないし500,000センチポイズの粘度をもつ第二
のポリシロキサンが特定されている。該特許明細書にお
いて、Bobearは引裂強さよりもむしろ可使時間の改善さ
れたシリコーンゴム組成物を意図することを述べてい
る。実施例によれば200piを超える引裂強さが得られ
ているが、これらの引裂強さをもつ組成物は一種の高粘
度ビニルポリシロキサン及び一種の低粘度ビニルポリシ
ロキサンを使用したものよりもむしろ二種類の高粘度ビ
ニルポリシロキサンを含有するものであった。
【0008】米国特許第3,660,345号明細書
(Bobear)には、二種類のビニル含有オルガノポリシロ
キサンの混合物;シリカ充填剤及びたとえばメトキシ末
端ポリシロキサン、シラノール末端ポリジメチルシロキ
サン又はヘキサメチルジシラザンであり得る加工助剤を
含んでなり、高い引裂強さ及びレジリエンスをもつエラ
ストマーに転化し得るオルガノポリシロキサン組成物が
記載されている。触媒として過酸化物が使用される。上
記二種のビニル基含有オルガノポリシロキサンの一方の
粘度は25℃で1ないし1,000,000,000セ
ンチポイズの範囲であることができ、一方他方のビニル
基含有オルガノポリシロキサンの粘度は25℃で10
0,000ないし2,000,000,000センチポ
イズの範囲であり得る。該特許明細書中の実施例は20
0piを超える引裂強さの値を示している。
【0009】米国特許第3,696,068号明細書
(Creamer )にはビニル基含有ジオルガノポリシロキサ
ンゴム及び25℃で10ないし150,000センチポ
イズの粘度をもつ線状ビニル基含有液体を含有してな
る、高い“B”型ダイ引裂強さ及び低い圧縮永久歪値を
もつ熱硬化性シリコーンゴム基組成物が記載されてい
る。この架橋性ビニルシロキサンゴムは25℃で20
0,000センチストークスを超える粘度を有する。該
組成物は過酸化物触媒によって硬化される。該組成物か
ら製造される試料のあるものは150piを超える引裂強
さを有するものであった。しかしながら、これらの試料
のいずれについても後硬化後の引裂強さは測定されてい
ない。このことは、さきに指摘したとおり低粘度ビニル
基含有液体を含む組成物においては引裂強さは後硬化後
に劇的に低下することが認められている点からみて重要
である。
【0010】米国特許第3,884,866号明細書
(Jeram ら)には(A)(i)25℃で5,000ない
し1,000,000センチポイズの粘度をもつビニル
基含有高粘度オルガノポリシロキサン;及び(ii)25
℃で50ないし5,000センチポイズの粘度をもつビ
ニル基含有低粘度オルガノポリシロキサン;(iii )充
填剤;及び(iv)白金触媒を含んでなる第一成分;及び
(B)水素化物シリコーン組成物;を含んでなる低圧射
出成形用に適する高強度オルガノポリシロキサン組成物
が記載されている。該明細書中の実施例中に報告されて
いる最高の引裂強さは250piであった。
【0011】良好な引裂強さ及び低い圧縮永久歪特性を
もつ熱硬化性シリコーンゴム組成物は当該技術において
既知であるが、改善された引裂強さ及び圧縮永久歪特性
をもつ熱硬化性シリコーンゴム組成物を提供することは
継続して望ましいことである。
【0012】したがって本発明の一目的は前述したシリ
コーンゴム組成物よりも高い引裂強さ及びより低い圧縮
永久歪をもつ熱硬化性シリコーンゴム組成物を提供する
にある。
【0013】本発明の別の一目的は高い引裂強さ及び低
減された圧縮永久歪に加えて高い引張強さ及び伸び特性
をもつ耐油性、熱硬化性シリコーンゴム組成物を提供す
るにある。
【0014】これらの目的は本発明によって達成され
る。
【0015】
【発明の概要】本発明は後述する型のビニル基含有オル
ガノポリシロキサン樹脂、25℃で約5,000ないし
約500,000センチポイズの粘度をもつビニル基含
有ジオルガノポリシロキサン液体及び25℃で約8,0
00,000ないし約100,000,000センチポ
イズの粘度をもつビニル基含有ジオルガノポリシロキサ
ンゴムの組合せは有機過酸化物触媒及び線状オルガノ水
素ポリシロキサンの存在下で硬化して、後硬化熱処理後
においてさえも、高い引裂強さ、すなわち250piを超
える引裂強さ及び低い圧縮永久歪、すなわち15%より
低い圧縮永久歪値をもつ熱硬化シリコーンエラストマー
を形成するであろう事実の知見に基づくものである。
【0016】したがって本発明は、重量基準で、つぎの
成分: (A)重量基準で、(1)ビニル基含有オルガノポリシ
ロキサン又はビニル基含有オルガノポリシロキサン混合
物が25℃で約5,000ないし約500,000セン
チポイズの粘度をもつという条件を満たすビニル基含有
オルガノポリシロキサン又はビニル基含有オルガノポリ
シロキサン混合物約5ないし約50%;及び (2)ビニル基含有オルガノポリシロキサン又はビニル
基含有オルガノポリシロキサン混合物が25℃で約8,
000,000ないし約100,000,000センチ
ポイズの粘度をもつという条件を満たすビニル基含有オ
ルガノポリシロキサン又はビニル基含有オルガノポリシ
ロキサン混合物約50ないし約95%;を含んでなる配
合物100部; (B)成分(A)に基づいて約1ないし約30部の割合
の、(1)R3 SiO1/2 単位対SiO2 単位の比が約
0.5:1ないし約1.5:1の範囲であるR3 SiO
1/2 単位及びSiO2 単位(式中、Rはビニル基及び脂
肪族不飽和分をもたない一価炭化水素基であるが、たゞ
しこれらの単位から構成される樹脂質共重合体が約0.
5ないし約10重量%のビニル基を含有するものとす
る);又は (2)R3 SiO1/2 単位対SiO2 単位の比が約0.
5:1ないし約1.5:1の範囲でありかつR2 SiO
2/2 単位が樹脂質共重合体を構成するシロキシ単位の合
計モル数に基づいて約1ないし約70モル%の量で存在
するR3 SiO1/2 単位、SiO2 単位及びR2 SiO
2/2 単位(式中、Rは前記定義したとおりであるが、た
だしこれらの単位から構成される樹脂質共重合体が約
0.5ないし約10.0重量%のビニル基を含有するも
のとする);又は (3)前記(1)及び(2)の単位の混合物;を含んで
なるオルガノポリシロキサン樹脂共重合体; (C)成分(A)に基づいて約0.1ないし約5.0部
の量の有機過酸化物型遊離基硬化触媒; (D)成分(A)に基づいて約5.0ないし約200部
の量の充填剤;及び (E)成分(A)に基づいて約0.1ないし約10部の
量の、約0.05ないし約2.0重量%の範囲の水素含
量をもつかつ25℃で約5ないし約500センチポイズ
の範囲の粘度をもつオルガノ水素シロキサン;を含有し
てなる増大した引裂強さ及び減少した圧縮永久歪をもつ
改善された熱硬化性シリコーンゴム組成物を提供するも
のである。
【0017】本発明の熱硬化性シリコーン組成物は他の
有用な物理的性質、たとえば耐油性、引張強さ、硬度及
び伸び、を損なうことなしに良好なB型ダイ引裂強さ及
び圧縮永久歪特性を有する。
【0018】
【詳細な開示】本発明は(A)(1)ビニル基含有ジオ
ルガノポリシロキサン又はビニル基含有ジオルガノポリ
シロキサン混合物が25℃で約5000ないし約50
0,000センチポイズの粘度をもつという条件を満た
すビニル基含有ジオルガノポリシロキサン又はビニル基
含有ジオルガノポリシロキサン混合物及び(2)ビニル
基含有ジオルガノポリシロキサン又はビニル基含有ジオ
ルガノポリシロキサン混合物が25℃で約8,000,
000ないし約100,000,000センチポイズの
粘度をもつという条件を満たすビニル基含有ジオルガノ
ポリシロキサン又はビニル基含有ジオルガノポリシロキ
サン混合物を含有する配合物;(B)オルガノポリシロ
キサン樹脂共重合体;(C)有機過酸化物触媒;(D)
充填剤;及び(E)オルガノ水素ポリシロキサンを含有
する改善された圧縮永久歪及び引裂強さ特性をもつ熱硬
化性シリコーン組成物に関するものである。
【0019】本発明の組成物は(1)成分(A)に基づ
いて約5ないし50重量部、好ましくは約10ないし約
40重量部、もっとも好ましくは約15ないし約25重
量部の割合の、25℃で約5000ないし約500,0
00センチポイズの粘度をもつビニル基含有ジオルガノ
ポリシロキサン又はビニル基含有ジオルガノポリシロキ
サン混合物及び(2)成分(A)に基づいて約50ない
し約95重量部、好ましくは約55ないし約90重量
部、もっとも好ましくは約60ないし約80重量部の割
合の、25℃で約8,000,000ないし約100,
000,000センチポイズの粘度をもつビニル基含有
ジオルガノポリシロキサン又はビニル基含有ジオルガノ
ポリシロキサン混合物を含んでなる配合物100重量部
を含有する。
【0020】成分(A)(1)は25℃で約5000な
いし約500,000センチポイズ、好ましくは約4
0,000ないし約500,000センチポイズ、もっ
とも好ましくは約60,000ないし約150,000
センチポイズの粘度をもつビニル基含有ジオルガノポリ
シロキサン又はビニル基含有ジオルガノポリシロキサン
混合物である。成分(A)(1)のビニル基含有重合体
又はそれらの混合物は約0.001ないし約10.0重
量%、好ましくは約0.01ないし約1.0重量%、も
っとも好ましくは約0.04ないし約0.10重量%の
範囲のビニル基濃度を有する。該ビニル基含有重合体又
はそれらの混合物中のオルガノ基は一価炭化水素基であ
る。
【0021】成分(A)(1)のビニル基含有重合体又
はそれらの混合物はビニル末端重合体であることができ
かつ連鎖上にビニル基をもつ単位を含むこともできる。
しかしながら、好ましい実施態様においては、該重合体
は連鎖上にビニル基をもつ単位を含まない。成分(A)
(1)のビニル重合体は好ましくは式:
【0022】
【化4】 (式中、Viはビニル基であり、R1 はビニル、フェニ
ル、1−8個の炭素原子をもつアルキル基、3−10個
の炭素原子をもつフルオルアルキル基及びそれらの混合
物からなる群から選んだ基であり、R2 は1−8個の炭
素原子をもつアルキル基、3−10個の炭素原子をもつ
フルオルアルキル基及びそれらの混合物からなる群から
選んだ基であり、そしてw及びzは成分(A)(1)の
粘度が25℃で約5,000ないし約500,000セ
ンチポイズの範囲であるように選定された数であるが、
たゞしビニル基濃度は約0.001ないし約10重量%
の範囲にあるものとする)を有する。
【0023】R1 及びR2 によって表わされ得るアルキ
ル基の例はメチル、エチル及びプロピル基を包含する。
フルオルアルキル基の一例は3,3,3−トリフルオル
プロピル基である。好ましくは、R1 はビニル基又はメ
チル基でありそしてR2 はメチル基である。
【0024】成分(A)(2)は25℃で約8,00
0,000ないし約100,000,000センチポイ
ズ、好ましくは約20,000,000ないし約35,
000,000センチポイズ、もっとも好ましくは約2
5,000,000ないし約30,000,000セン
チポイズの粘度をもつビニル基含有ジオルガノポリシロ
キサン又はビニル基含有ジオルガノポリシロキサン混合
物である。成分(A)(2)は約0.001ないし約
0.1重量%、好ましくは約0.002ないし約0.0
08重量%、もっとも好ましくは約0.003ないし約
0.006重量%の範囲のビニル基濃度を有する。成分
(A)(2)のビニル基含有重合体又はそれらの混合物
中のオルガノ基は一価炭化水素基である。
【0025】成分(A)(2)のビニル基含有重合体又
は重合体混合物は連鎖上のビニル基及びビニル末端基を
含有し得る。好ましくは、該重合体はビニル末端基のみ
を有する。好ましい実施態様においては、成分(A)
(2)のビニル基含有重合体は式:
【0026】
【化5】 (式中、Viはビニル基であり、R4 は脂肪族不飽和分
をもたないC1-8 一価炭化水素基であり、R5 はC1-8
一価炭化水素基であり、y及びtは成分(A)(2)の
粘度が25℃で約8,000,000ないし約100,
000,000センチポイズの範囲であるようにかつ約
0.001ないし約0.1重量%の範囲のビニル基濃度
をもつように選定される数である)を有する。
【0027】基R4 は上記式(2)中の基R2 について
示した基の任意のものであり得る。基R5 は上記式
(2)中のR1 及びR3 について示した基の任意のもの
であり得る。
【0028】成分(A)(1)及び成分(A)(2)の
ビニル基含有重合体は当該技術において周知の方法、た
とえばシクロテトラシロキサンを低分子量線状ビニル連
鎖停止剤の存在下で、高温で塩基性触媒の存在下で所望
の分子量の重合体を与えるように反応させることによっ
て、製造することができる。反応が終了した時点で、触
媒を中和しそして過剰の環状体を抜出して所望の重合体
を得る。連鎖停止剤の量及び反応の温度を制御すること
によって、所望のビニル基含有重合体最終生成物の分子
量を制御することができる。かゝるビニル基含有重合体
の製造法についてのより詳細はたとえばこゝに参考文献
として引用する米国特許第3,660,345号明細書
の記載を参照されたい。
【0029】成分(A)(2)は成分(A)の配合物中
に約50ないし約95重量部、好ましくは約55ないし
約90重量部、もっとも好ましくは約60ないし約80
重量部の範囲の量で存在する。
【0030】成分(B)はオルガノポリシロキサン樹脂
共重合体である。該樹脂共重合体は(1)R3 SiO
1/2 単官能性単位及びSiO2 四官能性単位(式中、R
はビニル基又は脂肪族不飽和分を含まない一価炭化水素
基であるが、珪素原子の約0.5ないし10重量%は珪
素に結合されたビニル基を含むものとする)をR3 Si
1/2 単位対SiO2 単位の比が約0.5:1ないし約
1.5:1の範囲であるように含むことができ;あるい
はオルガノポリシロキサン樹脂共重合体は(2)R3
iO1/2 単官能性単位、SiO2 四官能性単位及びR2
SiO2/2 二官能性単位(式中、Rはビニル基又は脂肪
族不飽和分を含まない一価炭化水素基であるが、該樹脂
質共重合体のビニル基含量は約0.5ないし約10.0
重量%の範囲であるものとする)をR3 SiO1/2 単位
対SiO2 単位の比が約0.5:1ないし約1.5:1
の範囲でありかつR2 SiO2/2 単位が該共重合体中の
シロキシ単位の合計モル数に基づいて約1ないし約70
モル%の範囲の量で存在するように含むことができ;あ
るいはオルガノポリシロキサン樹脂共重合体は(3)上
記(1)及び(2)の混合物を含むことができる。
【0031】本発明の組成物中に存在するオルガノポリ
シロキサン樹脂共重合体は当該技術において既知であり
かつ周知の方法によって製造される。かゝる樹脂共重合
体は通常適当なクロルシランを当該技術において周知の
方法で加水分解することによって製造される。かゝる樹
脂共重合体に関する詳細はたとえばこゝに参考文献とし
て引用する米国特許第3,436,366号明細書(Mo
dic)の記載を参照されたい。
【0032】成分(B)は本発明の組成物中に成分
(A)に基づいて約1.0ないし約30重量部、好まし
くは約1.0ないし約20重量部及びもっとも好ましく
は約2.5ないし約10重量部の範囲の量で存在する。
【0033】成分(C)は有機過酸化物型遊離基開始剤
硬化触媒である。好ましい過酸化物型硬化剤はシリコー
ンエラストマーの硬化のために慣用されている有機過酸
化物である。本発明において使用するに適当な有機過酸
化物触媒の例はたとえばこゝに参考文献として引用する
米国特許第4,539,357号明細書(Bobear)に記
載されている。適当な過酸化物触媒はジアルキルペルオ
キシド、たとえばジ−第3級ブチルペルオキシド、第3
級ブチル−トリエチルメチルペルオキシド、第3級ブチ
ル−第3級トリフェニルペルオキシド、第3級ブチルペ
ルベンゾエート及びジ第3級アルキルペルオキシド、た
とえばジクミルペルオキシドを包含する。好ましいジア
ルキルペルオキシドは2,5−ジメチル−2,5−ビス
(t−ブチルペルオキシ)ヘキサンである。もっとも好
ましいペルオキシドはビニル系に特効のあるペルオキシ
ドであり、硬化により最良の引裂強さをもつ組成物を与
えることが認められたかゝるペルオキシドの例は2,5
−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキ
サン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペル
オキシ)ヘキシン−3、ジ−t−ブチルペルオキシド、
5−ブチルクミルペルオキシド、α,α−第1級ビス
(t−ブチルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼンであ
る。
【0034】典型的なシリコーン組成物の成形において
は、成形温度は通常約400°Fである。かゝる条件下
では単一の過酸化物触媒が使用される。しかしながら、
金型中での最終硬化を達成するに必要な成形サイクル時
間は長過ぎるものと考えられる。したがって、サイクル
時間を減少させるために、成形技術者は完全な硬化に達
する前に組成物を金型からとり出すであろう。このた
め、最終の硬化を達成するための後熱処理工程を必要と
する。この後熱処理工程が必要な理由は該組成物中の残
留過酸化物触媒が、過酸化物の温度“半減寿命”によっ
て測定されるごとく、該過酸化物触媒が触媒作用をもた
ない生成物に分解するまで反応に対する触媒作用を続け
るであろうからである。
【0035】後加熱処理工程を排除するためには、高温
過酸化物触媒及び低温過酸化物触媒からなる過酸化物触
媒の組合せを使用することが好ましいことが認められ
た。低温過酸化物触媒の作用は320°F程度の低い成
形温度における反応を速やかに助長しかつ該組成物が金
型から取出された後にその形状を保有するような程度に
該組成物を架橋せしめることである。したがって、低温
過酸化物触媒は成形温度できわめて短時間の間に部分架
橋を達成する。
【0036】高温過酸化物触媒はシリコーンエラストマ
ーが金型からとり出された後に該エラストマーの残留熱
を利用して最終硬化への架橋を継続する。したがって、
該組成物は低温、すなわち成形温度よりも低い温度で架
橋を続けるので、後熱硬化工程は不必要になる。
【0037】用語“低温過酸化物”及び“高温過酸化
物”は過酸化物の温度半減寿命に関係する。高温過酸化
物は110℃よりも高い温度で10時間の半減寿命をも
つことが好ましい。一方、低温過酸化物は110℃又は
それ以下の温度で10時間の半減寿命をもつことが好ま
しい。さらに、高温過酸化物は115℃又はそれ以上の
温度で10時間の半減時間をもつことが、そして低温過
酸化物は100℃又はそれ以下の温度で10時間の半減
時間をもつことがより好ましい。
【0038】低温及び高温過酸化物触媒の組合せ使用
は、通常硬化されたシリコーンエラストマーのジュロメ
ーター硬度、引張強さ又は伸びを損うことなしに該硬化
エラストマーに低い圧縮永久歪値を付与することが認め
られた。さらに、低温過酸化物触媒それ自体がより低い
温度で活性であれば成形温度を低下せしめ得ることも認
められた。すなわち、成形を低い圧縮永久歪を保持しな
がら320°F程度の低温で達成し得る。適切な高温及
び低温過酸化物触媒を選定するならば、成形をさらに一
層低温で達成し得ないと考える理由はない。
【0039】選定される過酸化物は酸に分解しないこと
が好ましい。酸分解生成物は圧縮永久歪に悪影響を及ぼ
すことが認められた。1,1−ビス(t−ブチルペルオ
キシ)−3,3,3−トリメチルシクロヘキサンは低温
過酸化物触媒として良好に作用することが認められた。
さらに、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペ
ルオキシ)ヘキサンが高温過酸化物触媒として良好に作
用することも認められた。
【0040】本発明の組成物の成分(D)は成分(A)
に基づいて約5ないし約200部、好ましくは約10な
いし約100部、もっとも好ましくは約30ないし約7
0部の補強充填剤からなる。補強充填剤は目的組成物が
高い引裂強さをもつべき場合に該組成物に配合する必要
がある。使用し得る補強充填剤の例はヒュームドシリカ
及び沈降シリカを包含する。ヒュームドシリカが好まし
い。ヒュームドシリカ又は沈降シリカは未硬化の組成物
の構造化(structuring )を防止するために種々の処理
剤、たとえば米国特許第2,938,009号明細書
(Lucas )に記載されるごときシクロポリシロキサン及
び米国特許第3,635,743号明細書(Smith )に
記載されるごときシラザンで処理することができる。
【0041】上述のごとく処理された又は非処理の補強
充填剤と組合わせて増量充填剤を使用することにより、
最終のシリコーンエラストマーに望まれる物理的性質に
適当なバランスを付与することができる。これらの増量
充填剤の例は二酸化チタン、リトポン、酸化亜鉛、珪酸
ジルコニウム、シリカエーロゾル、酸化鉄、珪藻土、炭
酸カルシウム、ガラス繊維、酸化マグネシウム、酸化ク
ロム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、α−石
英、焼成クレー、炭素、グラファイト、綿、合成繊維、
珪酸アルミニウム及び珪酸カルシウムを包含する。
【0042】成分(E)は成分(A)に基づいて約0.
1ないし約10.0重量%、好ましくは約0.5ないし
約8.0重量%、もっとも好ましくは約0.8ないし約
5.0重量%の範囲の量で存在する、25℃で約5ない
し約500センチポイズ、好ましくは約10ないし約1
00センチポイズ、もっとも好ましくは約10ないし約
50センチポイズの範囲の粘度をもつオルガノ水素ポリ
シロキサンである。この水素化物ポリシロキサンは好ま
しくは式:
【0043】
【化6】 (式中、R6 は水素又は脂肪族不飽和分をもたないC
1-8 一価炭化水素基であり、p及びqは該オルガノ水素
ポリシロキサンの粘度が25℃で10ないし100セン
チポイズの範囲でありかつ該重合体の水素含量が0.0
5ないし2.0重量%の範囲であるように選定された数
である)をもつ線状ジオルガノポリシロキサン重合体で
ある。
【0044】前記の線状水素化物ポリシロキサンは当該
技術において既知の多数の方法によって、特に適当なク
ロルシランの加水分解によって、製造することができ
る。かゝる水素化物ポリシロキサンの製造についてのよ
り詳細はこゝに参考文献として引用する米国特許第4,
041,010号明細書に記載されている。
【0045】本発明において使用し得る別の型の水素化
物ポリシロキサン架橋剤は一価のHR2 7 SiO1/2
位及び四価のSiO2 単位(式中、R7 は脂肪族不飽和
分を含まないC1-8 一価炭化水素基である)を含み、R
7 +H対Si比が1.0ないし2.7の範囲でありかつ
該重合体の水素含量が0.05ないし2.0重量%の範
囲である水素化物ポリシロキサン樹脂である。R7 基は
上記式(3)中のR6 基について定義した基の任意のも
のであり得ることに留意すべきである。この樹脂は適当
なクロルシランの加水分解及びその精製によって製造し
得る。
【0046】別の型の水素化物樹脂は二官能性単位をも
つものである。この樹脂はHR2 7 SiO1/2 単官能性
単位、SiO2 四官能性単位及びR2 7 SiO2/2 二官
能性単位を含有し、R7 +H対Si比が1.2ないし
2.7の範囲でありかつ水素濃度が約0.05ないし約
2.0重量%の範囲であるものである。
【0047】二官能性シロキシ単位を含む水素化物樹脂
はこゝに参考文献として引用する米国特許第4,04
1,010号明細書に記載されるごとき当該技術におい
て周知の方法によって製造することができる。
【0048】成分(E)は本発明の組成物中に、成分
(A)に基づいて約0.1ないし約10重量部、好まし
くは約0.5ないし約8重量部、もっとも好ましくは約
0.8ないし約5重量部の範囲の量で存在する。
【0049】本発明の組成物はさらに成分(A)に基づ
いて約0.5ないし約20重量部、好ましくは約1ない
し約10重量部、もっとも好ましくは約1ないし約4重
量部の割合の(F)酸化マグネシウムを該エラストマー
に耐油性を付与する目的で含有し得る。酸化マグネシウ
ムは既知の充填剤であるので、それを10重量部を超え
る量で転化する場合には耐油性添加剤としてよりもむし
ろ充填剤として作用するであろう点に留意すべきであ
る。
【0050】本発明の組成物はさらに約0.01ないし
約20重量部、好ましくは約0.5ないし5重量部、も
っとも好ましくは約0.5ないし約2重量部の割合の
(G)セリウム含有化合物を含み得る。セリウム含有化
合物はエラストマーの圧縮永久歪を低下する作用を果
す。二種類の過酸化物触媒系の使用が低い圧縮永久歪を
付与するとしても、酸化マグネシウムの使用はこれを打
消す作用をもち、圧縮永久歪の増加をもたらすであろ
う。しかるに、酸化マグネシウムの使用はセリウム含有
化合物の使用によって相殺され得ることが認められた。
セリウムはシリコーン重合体、充填剤又はその両者と錯
体を形成してシリコーンエラストマーの圧縮永久歪を改
善するものと推量される。
【0051】この点で特に有用であることが認められた
セリウム含有化合物は水酸化セリウム(Ce(O
H)4 )である。しかしながら、水酸化セリウムが有効
に作用するためには、水酸化セリウムを加熱処理工程に
かけて水を除去しかつ該セリウムをシリコーンと錯体化
させることが必要である。
【0052】圧縮永久歪を低減させるために添加し得る
水酸化セリウムの量には制限はない。過剰量も圧縮永久
歪値に悪影響を与えないであろう。しかしながら、10
重量部より多量の水酸化セリウムを添加した場合には、
それは低圧縮永久歪用添加剤としてもむしろ充填剤とし
てより大きく作用するであろう点に留意すべきである。
【0053】水酸化セリウムの使用に代わる別法はテト
ラメチルジビニルシラザンを使用して低い圧縮永久歪を
付与する方法である。低い圧縮永久歪を付与するために
は、成分(A)及び(B)100重量部当り約0.01
ないし約10重量部のテトラメチルジビニルシラザンを
添加すべきである。成分(A)及び(B)100重量部
当り約0.01ないし約1重量部のテトラメチルジビニ
ルシラザンを添加することが好ましい。
【0054】つぎに本発明の種々の特徴を実証するため
の実施例を示す。たゞし、これらの実施例は単に例証を
目的とするものであって、何等本発明の範囲を限定する
ものではない。
【0055】
【実施例の記載】後記の表において、用語“重合体/樹
脂#1”は25℃で85,000センチポイズの粘度を
もちかつ0.055重量%のビニル基含量をもつビニル
末端ポリジメチルシロキサン重合体75重量部及びビニ
ル基含有“MQ”樹脂(“M”は単官能性(CH3 3
SiO1/2 単位を表わし、“Q”は四官能性SiO4/2
単位を表わす)25重量部を含む樹脂/重合体配合物を
表わす。用語“重合体/樹脂#2”は25℃で4,00
0センチポイズの粘度をもちかつ0.15重量%のビニ
ル基含量をもつビニルジメチル末端ポリジメチルシロキ
サン75重量部及びビニル基含有MQ樹脂25重量部を
含む樹脂/重合体配合物を表わす。
【0056】用語“LVVP”は樹脂/重合体#1及び
樹脂/重合体#2中に使用された型の低粘度ビニル末端
ジメチル重合体を表わす。用語“LVVP”によって表
わされる重合体は樹脂/重合体#1及び#2に使用され
たものとは別の異なる重合体である点に留意すべきであ
る。
【0057】用語“HVVP”は25℃で30,00
0,000センチポイズの粘度をもつ高粘度ビニル末端
ジメチルポリシロキサンゴムを表わす。実施例において
使用された触媒は2,5−ジメチル−2,5−ビス(t
−ブチルペルオキシ)ヘキサンであった。SiH架橋剤
は水素化物末端基及び連鎖上の水素化物基をもちかつ2
5℃で50センチポイズの粘度をもつ水素化物線状ポリ
シロキサンであった。実施例中で使用した充填剤はオク
タメチルシクロテトラシロキサンで処理されたヒューム
ドシリカ(D4)であった。
【0058】用語“樹脂”は樹脂/重合体#1及び樹脂
/重合体#2中に使用した型のビニル基含有MQ樹脂を
表わす。用語“樹脂”によって表わされる樹脂は樹脂/
重合体#1及び#2中に使用されたものとは別の異なる
樹脂である点に留意すべきである。実施例1−5 後記第1表に示した組成をもつ5種類の試料を製造し
た。これらの組成物は所要の成分を混和し、ついで混合
物を350°Fで10分間成形することによって製造し
た。
【0059】表中、すべての部は重量部である。
【0060】
【表1】 第 1 表 実施例1−5:組成 実施例No. 1 2 3 4 5 樹脂/ 20 0 0 0 0 重合体#1 樹脂/ 0 20 0 0 0 重合体#2 HVVP 80 80 80 80 95 LVVP 0 0 15 20 0 樹脂 0 0 5 0 5 触媒 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 SiH架橋剤 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 充填剤 26 26 26 26 26 実施例1−5で製造された試料の引張強さ(“引
張”)、モジュラス(100%)、伸び、硬度、比重
(“SQ”)、B型ダイ引裂強さ及び圧縮永久歪を測定
してその結果を第2表に示す。
【0061】
【表2】 第 2 表 実施例1−5:性質 実施例No. 1 2 3 4 5 引張(psi ) 1389 1250 1350 1300 1297 100%モジュラス 143 150 120 85 92 伸び(%) 856 730 860 900 945 ジュロメーター 44 46 40 35 35 硬度 SQ 1.14 1.14 1.14 1.13 1.14 B型ダイ 280 270 260 130 130 引裂強さ (pi) 圧縮永久歪 13% 13% 13% 18% 22% 第2表に示したデータは、樹脂、高粘度ビニル末端重合
体及び低粘度ビニル末端重合体の組合せを含む試料(実
施例1−3)は重合体配合物のみを含み、樹脂を含まな
い試料(実施例4)又は樹脂及び高粘度ビニル末端重合
体を含むが低粘度ビニル末端重合体を含まない試料(実
施例5)よりも著しく高いB型ダイ引裂強さ及びより低
い圧縮永久歪を有することを示している。
【0062】したがって、第2表に要約したデータか
ら、樹脂質共重合体と高粘度ビニル末端重合体及び低粘
度ビニル末端重合体の組合せはB型ダイ引裂強さ及び圧
縮永久歪特性を改善し、しかもその他の有利な物理的性
質を損なわないことが認められる。
【0063】実施例6−10 後記第3表に示した組成をもつ5種類の試料を実施例1
−5で使用した方法に従って製造した。第3表で使用し
た用語“シラノール末端シリコーン液体”は25℃で2
5−40センチストークスの範囲の粘度をもちかつ約
5.5−14.1%の範囲のシラノール含量をもつシラ
ノール末端ポリジオルガノシロキサン液体を表わすもの
である。すべての部は重量部である。
【0064】
【表3】 第 3 表 実施例6−10:組成 実施例No. 成 分 10 HVVP 80.0 80.0 80.0 80.0 70.0 樹脂/重合体#1 15.0 15.0 15.0 15.0 22.5 ヒュームドシリカ(D4) 26.0 26.0 35.0 26.0 40.0 Si−H架橋剤 1.2 1.2 1.2 1.8 1.2 テトラメチルジビニルシラザン 0.1 0.1 0.5 0.1 3.0 シラノール末端シリコーン液体 2.0 2.0 2.0 3.0 2.0 Ce(OH)4 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 2,5−ジメチル−2,5−ビス 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 (t−ブチルペルオキシ)ヘキサン MgO 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 増量用充填剤 0.0 6.0 6.0 6.0 0.0 実施例6−10で製造した試料を350°Fで10分間
成形した。実施例7の第二の試料を製造しそして400
°Fで4時間後加熱処理した。この試料を後記第4表中
では実施例11と表示する。
【0065】実施例6−11で製造した試料の物理的性
質を第4表に要約して示す。
【0066】
【表4】 第 4 表 実施例6−11:物理的性質 実施例No. 性 質 10 11 圧縮永久歪、% 8.0 13.0 10.2 12.0 15.0 10.2 B型ダイ引裂強さ、pi 300.0 305.0 312.0 315.0 320.0 315 引張、psi 1200.0 1170.0 1390.0 1350.0 1380.0 1340 ショアA硬度 42.0 41.0 56.0 45.0 61.0 47 伸び、% 850.0 860.0 750.0 840.0 650.0 806 モジュラス、psi 116.0 120.0 195.0 140.0 170.0 147 第4表に示したデータは、樹脂と高粘度ビニル末端重合
体及び低粘度ビニル末端重合体との組合せを用いた場合
には良好な圧縮永久歪及びB型ダイ引裂強さが得られ、
しかも引裂強さは後加熱処理後も低下しないことを示し
ている。
【0067】実施例6,7及び8のエラストマー試料の
硬化後、実施例6及び8のエラストマーを#1油及び#
2油中に300°Fで70時間浸漬し、一方実施例7の
エラストマーは#1油及び#3油中に300°Fで16
8時間浸漬した。これらの実施例の各々について、物理
的性質の変化を第5表−第7表に要約して示す。
【0068】
【表5】 第 5 表 #1油中に浸漬後の物理的性質の変化 実施例No. 試験項目 引張(変化率%) −12 −11 −12 伸び(変化率%) − 9 − 7 − 5 硬度(変化) − 5 − 7 − 6 容積膨潤率% + 4 + 5 + 4
【0069】
【表6】 第 6 表 #2油中に浸漬後の物理的性質の変化 試験項目 実施例8 引張(変化率%) −19 伸び(変化率%) −10 硬度(変化) − 9 容積膨潤率% +10
【0070】
【表7】 第 7 表 #3油中に浸漬後の物理的性質の変化 引張(変化率%) −58 伸び(変化率%) −31 硬度(変化) −20 容積膨潤率% +39
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−27951(JP,A) 特開 昭62−197454(JP,A)

Claims (29)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記成分(A)〜(E)を含有してな
    る、増大した引裂強さ及び減少した圧縮永久歪をもつ改
    善された熱硬化性シリコーン組成物。 (A)次の(1)と(2)を含んでなる配合物100重
    量部: (1)ビニル基含有オルガノポリシロキサン又は2種類
    以上のビニル基含有オルガノポリシロキサンからなる混
    合物であって、25℃で5,000〜500,000セ
    ンチポイズの粘度を有するもの5〜50重量%;及び (2)ビニル基含有オルガノポリシロキサン又は2種類
    以上のビニル基含有オルガノポリシロキサンからなる混
    合物であって、25℃で8,000,000〜100,
    000,000センチポイズの粘度を有するもの50〜
    95重量%; (B)成分(A)に基づいて1〜30重量部の量の、次
    の(1)〜(3)のいずれかからなるオルガノポリシロ
    キサン樹脂共重合体: (1)R3 SiO1/2 単位及びSiO2 単位(式中、R
    はビニル基又は脂肪族不飽和分をもたない一価炭化水素
    基であるが、たゞし、R3 SiO1/2 単位対SiO2
    比が0.5:1〜1.5:1の範囲にあり、かつこれら
    の単位から構成される樹脂質共重合体が0.5〜10重
    量%のビニル基を含有することを条件とする);又は (2)R3 SiO1/2 単位、SiO2 単位及びR2 Si
    2/2 単位(式中、Rは上記で定義した通りであるが、
    ただし、R3 SiO1/2 単位対SiO2 単位の比が0.
    5:1〜1.5:1の範囲にあり、R2 SiO2/2 単位
    が樹脂質共重合体を構成するシロキシ単位の合計モル数
    に基づいて1〜70モル%の量で存在し、かつこれらの
    単位から構成される樹脂質共重合体が0.5〜10.0
    重量%のビニル基を含有することを条件とする);又は (3)前記(1)と(2)の単位の混合物; (C)成分(A)に基づいて0.1〜5.0重量部の量
    の、有機過酸化物型遊離基硬化触媒; (D)成分(A)に基づいて5.0〜200重量部の量
    の、充填剤;並びに (E)成分(A)に基づいて0.1〜10重量部の量
    の、0.05〜2.0重量%の範囲の水素含量及び25
    ℃で5〜500センチポイズの範囲の粘度を有するオル
    ガノ水素ポリシロキサン。
  2. 【請求項2】 成分(A)(1)が25℃で40,00
    0〜500,000センチポイズの粘度を有するもので
    ある、請求項1記載の組成物。
  3. 【請求項3】 成分(A)(1)が25℃で60,00
    0〜150,000センチポイズの粘度を有するもので
    ある、請求項2記載の組成物。
  4. 【請求項4】 成分(A)(1)が次式のものである、
    請求項1記載の組成物。 【化1】 (式中、Viはビニル基であり、R1 はビニル、フェニ
    ル、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数3〜1
    0のフルオルアルキル基及びそれらの混合物からなる群
    から選択される基であり、R2 は炭素原子数1〜8のア
    ルキル基、炭素原子数3〜10のフルオルアルキル基及
    びそれらの混合物からなる群から選択される基であり、
    w及びzは成分(A)(1)の粘度が25℃で5,00
    0〜500,000センチポイズの範囲となるように選
    定された数であるが、たゞしビニル基濃度は0.001
    〜10重量%の範囲にあるものとする)。
  5. 【請求項5】 成分(A)(1)が成分(A)に基づい
    て10〜40重量部の範囲の量で存在する、請求項1記
    載の組成物。
  6. 【請求項6】 成分(A)(1)が成分(A)に基づい
    て15〜25重量部の範囲の量で存在する、請求項5記
    載の組成物。
  7. 【請求項7】 成分(A)(2)が25℃で20,00
    0,000〜35,000,000センチポイズの粘度
    を有するものである、請求項1記載の組成物。
  8. 【請求項8】 成分(A)(2)が25℃で25,00
    0,000〜30,000,000センチポイズの粘度
    を有するものである、請求項7記載の組成物。
  9. 【請求項9】 成分(A)(2)が次式のものである、
    請求項1記載の組成物。 【化2】 (式中、Viはビニル基であり、R4 は脂肪族不飽和分
    をもたないC1-8 一価炭化水素基であり、R5 はC1-8
    一価炭化水素基であり、y及びtは成分(A)(2)の
    粘度が25℃で8,000,000〜100,000,
    000センチポイズの範囲となるようにかつ0.001
    〜0.1重量%の範囲のビニル基濃度をもつように選定
    される数である)。
  10. 【請求項10】 成分(A)(2)が成分(A)に基づ
    いて55〜90重量部の範囲の量で存在する、請求項1
    記載の組成物。
  11. 【請求項11】 成分(A)(2)が成分(A)に基づ
    いて60〜80重量部の範囲の量で存在する、請求項1
    0記載の組成物。
  12. 【請求項12】 成分(B)が成分(A)に基づいて
    1.0〜20重量部の範囲の量で存在する、請求項1記
    載の組成物。
  13. 【請求項13】 成分(B)が成分(A)に基づいて
    2.5〜10重量部の範囲の量で存在する、請求項12
    記載の組成物。
  14. 【請求項14】 前記過酸化物触媒が高温過酸化物触媒
    及び低温過酸化物触媒を含んでなる過酸化物触媒の組合
    せである、請求項1記載の組成物。
  15. 【請求項15】 前記高温過酸化物触媒が2,5−ジメ
    チル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキサンで
    あり、かつ低温過酸化物触媒が1,1−ビス(t−ブチ
    ルペルオキシ)−3,3,3−トリメチルシクロヘキサ
    ンである、請求項14記載の組成物。
  16. 【請求項16】 前記有機過酸化物触媒が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、5−ブチルクミルペルオ
    キシド、α,α′ビス(t−ブチルペルオキシ)ジイソ
    プロピルベンゼン及び2,5−ジメチル−2,5−ジ
    (t−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3からなる群から
    選択しだものである、請求項1記載の組成物。
  17. 【請求項17】 前記有機過酸化物触媒が2,5−ジメ
    チル−2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン
    である請求項16記載の組成物。
  18. 【請求項18】 前記充填剤がヒュームドシリカ及び沈
    降シリカからなる群から選択される補強用充填剤であ
    る、請求項1記載の組成物。
  19. 【請求項19】 前記充填剤が成分(A)に基づいて1
    0〜100重量部の範囲の量で存在する、請求項1記載
    の組成物。
  20. 【請求項20】 前記充填剤が成分(A)に基づいて3
    0〜70重量部の範囲の量で存在する、請求項19記載
    の組成物。
  21. 【請求項21】 前記オルガノ水素ポリシロキサンが次
    式の線状ジオルガノポリシロキサン重合体である、請求
    項1記載の組成物。 【化3】 (式中、R6 は水素又は脂肪族不飽和分を含まないC
    1-8 一価炭化水素であり、p及びqは該オルガノ水素ポ
    リシロキサンの粘度が25℃で10〜100センチポイ
    ズの範囲でありかつ該重合体の水素含量が0.05〜
    2.0重量%の範囲であるように選定された数であ
    る)。
  22. 【請求項22】 前記オルガノ水素ポリシロキサンが一
    価のHR2 7 SiO1/2 単位及び四価のSiO2 単位
    (式中、R7 は脂肪族不飽和分を含まないC1-8 一価炭
    化水素基である)を含み、(R7 +H)対Si比が1.
    0〜2.7の範囲でありかつ水素含量が0.05〜2.
    0重量%の範囲である水素化物含有樹脂である、請求項
    1記載の組成物。
  23. 【請求項23】 前記オルガノ水素ポリシロキサンがH
    2 7 SiO1/2 単位、二価の(R72 SiO2/2
    位及びSiO2 単位(式中、R7 は脂肪族不飽和分を含
    まないC1-8 一価炭化水素基である)を含み、(R7
    H)対Si比が1.2〜2.7の範囲でありかつ水素含
    量が0.05〜2.0重量%の範囲である、水素化物含
    有樹脂である請求項1記載の組成物。
  24. 【請求項24】 成分(E)が成分(A)に基づいて
    0.5〜8重量部の範囲の量で存在する、請求項1記載
    の組成物。
  25. 【請求項25】 成分(E)が成分(A)に基づいて
    0.8〜5重量部の範囲の量で存在する、請求項24記
    載の組成物。
  26. 【請求項26】 成分(A)に基づいて0.5〜20重
    量部の(F)酸化マグネシウムをさらに含有してなる請
    求項1記載の組成物。
  27. 【請求項27】 酸化マグネシウムが成分(A)に基づ
    いて1〜10重量部の割合で存在する、請求項26記載
    の組成物。
  28. 【請求項28】 成分(A)に基づいて0.01〜20
    重量部のセリウム化合物又は0.01〜10重量部のテ
    トラメチルジビニルジシラザンを成分(G)としてさら
    に含有してなる請求項1記載の組成物。
  29. 【請求項29】 前記セリウム化合物が水酸化セリウム
    である請求項28記載の組成物。
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