JP3121188B2 - 耐水性に優れた室温速硬化性オルガノポリシロキサン組成物、その硬化方法及びそれにより得られる硬化物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はベースポリマーとしてジ
オルガノポリシロキサンが使用されている室温速硬化性
の組成物に関するものであり、特には速硬化性、深部硬
化性と共に、耐水性が良好な縮合硬化型の室温速硬化性
組成物及びその硬化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】オルガノポリシロキサンもしくはポリオ
キシアルキレンポリマーをベースポリマーとして用いた
縮合硬化型の室温速硬化性組成物については、従来、ベ
ースポリマーに対する架橋剤の配合量を極限まで減量し
て、加水分解による架橋速度を向上させた１液タイプの
もの、架橋剤と硬化剤を別梱包とした２液タイプのもの
が知られている。

【０００３】しかし、１液タイプの前記組成物は、表面
からの硬化速度が早いというだけであり、深部硬化には
一定の時間が必要であり、速硬化性とは言い難い。また
２液タイプの前記組成物においては、深部硬化性には比
較的優れているものの、２液混合する割合が１：１でな
いため取扱いが面倒であり、また、自動混合機などに適
合しにくいという欠点がある。更に、深部まで完全に硬
化させるには、ベースポリマーの両末端ヒドロキシ基量
と架橋剤との添加量を厳密に規定するか、深部硬化剤と
して水を加えることが必要である。

【０００４】一方、付加硬化型のオルガノポリシロキサ
ン組成物においては、２液混合する割合が１：１であり
作業性に優れるが、通常、硬化には加熱炉が必要であ
る。また付加毒の存在下で硬化触媒が被毒されるため、
作業環境が限定されるという欠点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上述し
た問題が解決された室温速硬化性組成物を、先に提案し
た（特願平４−１２９２６３号）。この組成物は、分子
鎖両末端が加水分解性シリル基で封鎖されたジオルガノ
ポリシロキサンもしくはポリオキシアルキレンポリマ
ー、一分子中に少なくとも１個のＣ＝Ｏ基を有する有機
化合物及び一分子中に少なくとも１個のNH₂ 基を有する
有機化合物を含有して成るものであり、カルボニル基
（Ｃ＝Ｏ基）とNH₂ 基との脱水縮合によるケチミン生成
反応により副生する水を利用して、室温での速硬化性と
深部までの硬化性とを改善したものである。

【０００６】然しながら、その後の研究の結果、上記の
組成物は、速硬化性や深部硬化性には優れているもの
の、耐水接着性や浸水後の電気特性など、耐水性に問題
があることが判明し、その用途が著しく制限されること
がわかった。

【０００７】上記のような耐水性の低下は、硬化物内に
残存する第１級アミンが大きく関与しているものと信じ
られ、これを解決するために、組成物中にα，β−不飽
和カルボニル化合物を添加し、硬化物内の第１級アミン
を第２級アミンに変化することにより耐水性を向上させ
ることを試みた。しかし、耐水接着性は改善されたもの
の、浸水後の電気特性には依然として問題が残り、やは
り用途が制限されている。

【０００８】従って本発明の課題は、室温での速硬化
性、深部硬化性に優れていると共に、耐水接着性や浸水
後の電気特性が良好な縮合硬化型の室温速硬化性オルガ
ノポリシロキサン組成物及びその硬化方法を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、 (A) 分子鎖両末端が加水分解性シリル基で封鎖され、２
５℃での粘度が２５〜1000,000センチストークスである
ジオルガノポリシロキサン、 (B) 一分子中に少なくとも２個のカルボニル基を有し、
一のカルボニル基に対してβ位にカルボニル基を有する
カルボニル化合物、 (C) 一分子中に少なくとも１個のNH₂ 基を有する有機化
合物、を含有し、且つ前記 (B)及び (C)成分は、前記β
位のカルボニル基とNH₂ 基とが互いに反応して水を生成
し、これにより該水が組成物の速硬化及び深部硬化を促
進することを特徴とする室温速硬化性組成物が提供され
る。また本発明によれば、上記組成物を用い、(B)成分
と(C)成分とを反応させて水を生成させ、これにより該
水が組成物の速硬化及び深部硬化を促進させることを特
徴とする前記組成物の硬化方法が提供される。

【００１０】即ち、本発明においては、（Ｂ）成分中の
β位のカルボニル基と、（Ｃ）成分中のＮＨ_２基とが脱
水縮合反応し、かかる反応により組成物中の深部に水分
を生じる。従って、該水により組成物の速硬化性や深部
硬化性が著しく向上するのである。しかも、深部硬化剤
として、水を組成物中に配合するものでないため、水の
分離や組成物のチクソ性の増加による作業性の低下等の
問題も有効に解決することができたのである。

【００１１】さらに重要なことは、上記のβ位のカルボ
ニル基とNH₂ 基との脱水縮合反応は、下記式（１）：

【００１２】

【化１】

【００１３】式中、Ｒ及びＲ¹ は、有機基であり、Ｒ²
は、有機基もしくはアルコキシ基である、で表されるも
のであり、この反応は不可逆反応であるということであ
る。従って、硬化物中にNH₂ 基を有する化合物が再生す
ることがないので該組成物の親水性が増大することはな
く、その結果、耐水性や浸水後電気特性も大幅に向上し
たのである。

【００１４】例えば、先の提案（特願平４−１２９２６
３号）では、Ｃ＝Ｏ二重結合を有する有機化合物とNH₂
基を有する有機化合物との平衡反応により水を発生する
ものであり、硬化直後にはケチミン化合物が存在する。
しかるに、この反応は可逆反応であるため、水分の存在
下でケチミン化合物が徐々に分解し、NH₂ 基を有する有
機化合物が再生する。再生したこの化合物は、硬化物の
親水性を高めるため、硬化物中への水の侵入が容易とな
り、硬化物の耐水性が著しく損なわれてしまうのであ
る。

【００１５】

【発明の好適態様】(A) 成分 (A)成分はベースポリマーであり、ジオルガノポリシロ
キサンが使用される。

【００１６】本発明において、このベースポリマーは、
分子鎖両端が加水分解性シリル基で封鎖されていること
が必要である。即ち、この加水分解性基の存在により、
かかるポリマーは、水分の存在により加水分解及び重縮
合して、ゴム弾性体の硬化物を形成する。この加水分解
性シリル基は、ケイ素原子に少なくとも１個の加水分解
性基が結合したものであり、加水分解性基としては、カ
ルボキシル基、ケトオキシム基、アルコキシ基、アルケ
ノキシ基、アミノ基、アミノキシ基、アミド基等を例示
することができる。ケイ素原子に結合しているこれらの
加水分解性基は、１個に限定されず、２個あるいは３個
の加水分解性基が同一のケイ素原子に結合していてもよ
い。また、これらの加水分解性基が結合しているケイ素
原子には、当然、他の有機基が結合していてよいが、か
かる有機基としては、例えばメチル基、エチル基、プロ
ピル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロア
ルキル基、ビニル基、アリ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あるいはこれらの基の
水素原子が部分的にハロゲン原子などで置換された基、
例えばクロロメチル基、 3,3,3−トリフロロプロピル基
等を例示することができる。

【００１７】また (A)成分のベースポリマーは、25℃で
の粘度が25〜1,000,000 cSt の範囲にあることが必要で
ある。粘度がこの範囲外であるときは、満足する特性を
有するゴム硬化物を形成することが困難となったり、作
業性が低下する等の不都合を生じる。

【００１８】上述したベースポリマーの内、ジオルガノ
ポリシロキサンとしては、例えば下記一般式(2):

【化２】 〔式中、Ｒ³ 〜Ｒ⁵ は、同一でも異なっていてもよく、
非置換または置換の一価の炭化水素基であり、Ｘは、前
述した加水分解性基であり、ｍは、１〜３の整数であ
り、ｎは、正の整数である、〕で表されるものが適当で
ある。ここで、前記Ｒ¹ 〜Ｒ³ としては、前記加水分解
性シリル基に関して例示した加水分解性基以外の有機基
を挙げることができる。さらに、ｎは、このジオルガノ
ポリシロキサンが、前述した範囲の粘度を有するもので
あることから、通常、10以上の整数である。

【００１９】

【００２０】(B) 成分 (B)成分は、一分子中に少なくとも２個のカルボニル基
を有し、一のカルボニル基に対してβ位にカルボニル基
を有するカルボニル化合物（以下、単に「β−ジカルボ
ニル化合物」と称する）であり、先にも説明した通り、
(C)成分のNH₂基含有有機化合物と反応して、硬化剤と
して作用する水を組成物中の深部に発生させるものであ
る。

【００２１】このβ−ジカルボニル化合物は、前記式
(1) で示されるような反応を示すものであり、具体的に
は、前記式(1) 中ので示される分子構造を有してお
り、一個の炭素原子を間に挟んで２個のカルボニル基が
存在している基を有するものである。従って、このβ−
ジカルボニル化合物は、前記反応を完結させるために、
２個の間のカルボニル基の間に存在する炭素原子（α位
の炭素原子）が４級のものであってはならず、該α位の
炭素原子には少なくとも１個の水素原子が結合している
ことが必要である。

【００２２】上記の条件を満足するβ−ジカルボニル化
合物の代表例としては、これに限定されるものではない
が、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸
プロピルなどのアセト酢酸エステル、２，４−ペンタン
ジオン、２，４−ヘキサンジオン、１，３−シクロヘキ
サンジオンなどのジケトン等を挙げることができる。勿
論、これら以外にも、一個の炭素原子を間に挟んで２個
のカルボニル基が存在している基を官能基として有する
シランカップリング剤や各種のポリマー、オリゴマー等
も使用することができる。これらのβ−ジカルボニル化
合物は、１種単独でも２種以上を組み合わせても使用す
ることができる。

【００２３】この (B)成分の配合量は、前記の反応性を
有するβ位のカルボキシル基量が、(A)成分 100ｇ当た
り、 0.001〜１モルの範囲、特に0.01〜0.1 モルの範囲
とすることが好ましい。 0.001モル未満では充分な深部
硬化性が発現せず、１モルを超えると得られる弾性体硬
化物が目的とする物性を示さなくなる。

【００２４】(C) 成分 (C)成分の少なくとも１個のNH₂ 基を有する有機化合物
（以下、単に「アミノ基含有有機化合物」と称する）
は、先に述べた通り、 (B)成分と反応して硬化剤として
作用する水を組成物中の深部に発生させる。

【００２５】かかる有機化合物としては、前記式(1) で
示されるような反応を示す反応性の１級アミノ基を有す
るものであれば、任意のものを使用することができる
が、一般的には、メチルアミン、エチルアミン、ブチル
アミン、エチレンジアミン、アニリンなどのアミン類、
γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどのNH₂ 基を
官能基として有するシランカップリング剤、NH₂ 基を有
するポリマー、オリゴマーなどが例示される。本発明に
おいては、 (B)成分の反応時における立体障害性の見地
から、特にアミノ基のα位の炭素原子が１級、２級また
は芳香族環の一部であるものが好適に使用される。この
α位の炭素原子が、通常の３級の炭素原子である場合に
は、カルボニル基との反応性に劣り、所望の効果が得ら
れない場合がある。また、これらの化合物は１種類に限
定される必要はなく、２種類以上の使用も可能である。

【００２６】なお、この (C)成分の配合量は、その第１
級アミノ基量が (A)成分 100ｇ当たり、 0.001〜１モル
の範囲、特に0.01〜0.1 モルの範囲とすることが好まし
い。0.001モル未満では充分な深部硬化性が発現せず、
１モルを超えると得られる弾性体硬化物が目的とする物
性を示さなくなる。

【００２７】硬化性組成物 本発明の組成物は上記した (A)〜(C) 成分の所定量を乾
燥雰囲気中で均一に混合することにより一液型の室温速
硬化性組成物として得られる。この場合、保存性を確保
するために、成分(B) または(C) をマイクロカプセル化
して配合した一液型の室温速硬化性組成物とすること
や、２液梱包して使用時にこれを混合する方式とするこ
とも可能である。また、その場合には２液を１：１混合
とすることも可能である。

【００２８】また、室温での速硬化性及び深部硬化性が
阻害されない限り、種々の配合剤を添加することも可能
であり、例えば有機錫エステル、有機錫キレート錯体、
有機チタン酸エステル、有機チタンキレート錯体、テト
ラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン、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
シランなどの縮合触媒；メチルトリメトキシシラン、ビ
ニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、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、フェニルトリプロペノキシシラン、メチルトリブ
タノキシムシラン、ビニルトリブタノキシムシラン、テ
トラブタノキシムシラン、メチルトリアセトキシシラン
などの保存安定剤；煙霧質シリカ、沈降性シリカ、二酸
化チタン、酸化アルミニウム、石英粉末、炭素粉末、タ
ルクおよびベントナイトなどの補強性充填剤；炭酸カル
シウム、炭酸亜鉛、酸化亜鉛、炭酸マグネシウムなどの
塩基性充填剤；アスベスト、ガラス繊維、炭素繊維およ
び有機繊維などの繊維質充填剤；顔料、染料などの着色
剤；ベンガラおよび酸化セリウムなどの耐熱性向上剤；
耐寒性向上剤；防錆剤；γ−グリシドキシプロピルトリ
エトキシシランなどの接着性向上剤；トリオルガノシロ
キシ単位およびＳｉＯ₂ 単位よりなる網状ポリシロキサ
ンなどの液状補強剤；等を、必要に応じて、その所定量
を添加することが可能である。

【００２９】尚、本発明においては、成分(B) と成分
(C) とが前述した式(1) のように反応して深部硬化剤で
ある水を生成することが重要であるから、成分(B) と成
分(C)とは、このような反応が速やかに生じるものが選
択使用されることは勿論であり、また任意的に使用され
る各種配合剤も、かかる水分の生成を阻害しないように
選択使用される。

【００３０】かかる本発明の組成物は、空気中の水分の
存在により硬化するとともに、該硬化と同時にその深部
で水が生成することから、表面からの硬化のみならず、
その内部からも硬化を生じる。従って、速硬化性及び深
部硬化性が大幅に向上している。また２液梱包して使用
時にこれを混合する方式とした場合、２液を１：１混合
とすることが容易でありという特性を持ち、さらにこの
(B)及び (C)成分が容易に入手し得るものであることか
ら実用性が極めて高い。

【００３１】本発明の組成物は、その速硬化性と深部硬
化性の点から自動車用オイルシール材料として適してい
るほか、近年工程の合理化要求の高い電気電子用シーリ
ング材、ポッティング材としても有利に使用できるもの
である。

【００３２】

【実施例】以下の実施例において、粘度は25℃での測定
値を示したものである。比較例１ 分子鎖両末端がトリメトキシシリル基で封鎖された、粘
度が 5,000cSt のジメチルポリシロキサン 100ｇ、ジブ
チルスズジラウレート 0.2ｇ、沈降性シリカ 50ｇ、煙
霧質シリカ ８ｇを無水の状態で混合して硬化性シリコ
ーンゴム組成物を調製した。この組成物を用いて厚さ２
mmのシートを作り、20℃−50％ＲＨの雰囲気下で１時間
放置したが、ゴム弾性体とはならず、JIS K 6301に従っ
てゴム物性を調べることができなかった。また上記組成
物を直径20mm、長さ 100mmのガラス円筒管に注入し、20
℃−55％ＲＨの雰囲気下で24時間硬化を行った。硬化後
にガラス管を破壊して硬化物を取り出し、ゴム状弾性体
となった部分の厚みを測定したところ、４mmであった。

【００３３】比較例２ 分子鎖両末端がトリメトキシシリル基で封鎖された、粘
度が 5,000cSt のジメチルポリシロキサン 100ｇ、ジブ
チルスズジラウレート 0.2ｇ、アセトン 0.58ｇ（0.01
モル）、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン 1.79
ｇ（0.01モル）、沈降性シリカ 50ｇ、煙霧質シリカ
８ｇを無水の状態で混合して硬化性シリコーンゴム組成
物を調製した。この組成物を用いて厚さ２mmのシートを
作り、20℃−50％ＲＨの雰囲気下で１時間放置してゴム
弾性体とし、JIS K 6301に従ってゴム物性を調べたとこ
ろ、表１に示した結果が得られた。さらに、上記条件で
の２４時間硬化後に、ゴム弾性体を５０℃の温水中に７
日間浸漬し、JIS K 6301に従ってゴム物性を調べた。結
果を表１に併せて示す。またこの組成物を用いて、比較
例１と同様にして、ガラス円筒管を用いて硬化を行い、
ゴム状弾性体となった部分の厚みを測定したところ、 1
00mmであった。

【００３４】実施例１ 分子鎖両末端がトリメトキシシリル基で封鎖された、粘
度が 5,000cSt のジメチルポリシロキサン 100ｇ、アセ
ト酢酸エチル 1.30ｇ（0.01モル）、γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン 1.79ｇ（0.01モル）、ジブチル
スズジラウレート 0.2ｇ、沈降性シリカ 50ｇ、煙霧質
シリカ ８ｇテトラメチルグアニジルプロピルトリメト
キシシラン 1.0ｇ、煙霧質シリカ 10ｇを無水の状態で
混合して硬化性シリコーンゴム組成物を調製した。この
組成物を用いて厚さ２mmのシートを作り、比較例１と同
様にしてゴム弾性体を得てゴム特性の測定を行なった。
また比較例２と同様にして、５０℃の温水中に７日間浸
漬後のゴム弾性体のゴム特性を測定した。結果を表１に
示す。さらに、この組成物を用いて、比較例１と同様に
して、ガラス円筒管を用いて硬化を行い、ゴム状弾性体
となった部分の厚みを測定したところ、 100mmであっ
た。

【００３５】比較例３ 分子鎖両末端がビニルジ（メチルエチルケトオキシム）
シリル基で封鎖された粘度が20,000cSt のジメチルポリ
シロキサン 100ｇ、ジブチルスズジオクトエート 1.０
ｇ、煙霧質シリカ 10ｇ、を無水の状態で混合して硬化
性シリコーンゴム組成物を調製した。この組成物を用い
て厚さ２mmのシートを作り、20℃−50％ＲＨの雰囲気下
で１時間放置したが、比較例１と同様、ゴム弾性体とは
ならず、JIS K 6301に従ってゴム物性を調べることがで
きなかった。

【００３６】比較例４ 分子鎖両末端がビニルジ（メチルエチルケトオキシム）
シリル基で封鎖された粘度が20,000cSt のジメチルポリ
シロキサン 100ｇ、ジブチルスズジオクトエート 1.０
ｇ、シクロヘキサノン 0.98ｇ、γ−アミノプロピルト
リエトキシシラン 2.21ｇ（0.01モル）、煙霧質シリカ
10ｇ、を無水の状態で混合して硬化性シリコーンゴム
組成物を調製した。この組成物を用いて厚さ２mmのシー
トを作り、比較例１と同様にしてゴム弾性体を得てゴム
特性の測定を行なった。また比較例２と同様にして、５
０℃の温水中に７日間浸漬後のゴム弾性体のゴム特性を
測定した。結果を表１に示す。

【００３７】実施例２ 分子鎖両末端がビニルジ（メチルエチルケトオキシム）
シリル基で封鎖された粘度が20,000cSt のジメチルポリ
シロキサン 100ｇ、アセト酢酸ブチル 1.58ｇ（0.01モ
ル）、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン 2.21ｇ
（0.01モル）、煙霧質シリカ 10ｇ、を無水の状態で混
合して硬化性シリコーンゴム組成物を調製した。この組
成物を用いて厚さ２mmのシートを作り、比較例１と同様
にしてゴム弾性体を得てゴム特性の測定を行なった。ま
た比較例２と同様にして、５０℃の温水中に７日間浸漬
後のゴム弾性体のゴム特性を測定した。結果を表１に示
す。

【００３８】

【表１】 硬さは、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１のＡ型スプリング式試験
機を用いて測定した。

【００３９】尚、実施例１及び比較例２で調製された硬
化性組成物を用い、厚さ１mmのシートを作り、２０℃−
５５％ＲＨの雰囲気下に２４時間放置して硬化物を形成
し、得られた硬化物について、ＪＩＳ−Ｃ−２１２３に
準拠して、初期及び２０℃浸水２４時間後における電気
特性を測定した。結果を表２に示す。表２の結果から、
本発明の組成物（実施例２）から得られる硬化物は、浸
水後の電気特性が初期と同様に安定に保持されているこ
とが理解される。

【００４０】

【表２】

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【００４６】

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、オルガノポリシロキサ
ンをベースポリマーとする縮合硬化型の室温硬化性組成
物について、耐水性を損なうことなく、速硬化性と深部
硬化性を著しく向上させることができる。

フロントページの続き (72)発明者 荒井 正俊 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 昭61−204289（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 83/04 C08L 83/06 C08L 71/02 C08K 5/04 C08K 5/17

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】(A) 分子鎖両末端が加水分解性シリル基で
   封鎖され、２５℃での粘度が２５〜1000,000センチスト
   ークスであるジオルガノポリシロキサン、 (B) 一分子中に少なくとも２個のカルボニル基を有し、
   一のカルボニル基に対してβ位にカルボニル基を有する
   カルボニル化合物、 (C) 一分子中に少なくとも１個のNH₂ 基を有する有機化
   合物、 を含有し、且つ前記 (B)及び (C)成分は、前記β位のカ
   ルボニル基とNH₂ 基とが互いに反応して水を生成し、こ
   れにより該水が組成物の速硬化及び深部硬化を促進する
   ことを特徴とする室温速硬化性組成物。
2. 【請求項２】 前記 (B)成分は、β位のカルボニル基
   が、 (A)成分 100ｇ当たり0.001〜１モルとなる量で配
   合され、前記(C)成分は、NH₂基が、(A)成分100ｇ当たり
   0.001〜１モルとなる量で配合されている請求項１に記
   載の組成物。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の組成物を用い、
   (B)成分と(C)成分とを反応させて水を生成させ、これに
   より該水が組成物の速硬化及び深部硬化を促進させるこ
   とを特徴とする前記組成物の硬化方法。
4. 【請求項４】請求項３に記載の方法により得られる硬化
   物。