JP3188620B2 - 発泡性シリコーンゴム組成物 - Google Patents

発泡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】
【発明の属する技術分野】本発明は、発泡性シリコーン
ゴム組成物に関し、特にフォーム密度が低い(すなわ
ち、嵩比重が小さい)場合でも、引っ張り強度の大きい
シリコーンゴムスポンジが得られる該組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】シリコーンゴムスポンジは、通常、オル
ガノポリシロキサンを主成分とする発泡性組成物を硬
化、発泡させることにより得られ、さらに、該シリコー
ンゴムスポンジの引っ張り強度を改善するために、無機
質充填剤又は有機質充填剤を添加することが知られてい
る。例えば、無機質充填剤としては、オルガノクロロシ
ラン、オルガノポリシロキサン、ヘキサオルガノシラザ
ン等の有機ケイ素化合物で表面処理されたシリカ充填剤
(特開平3−56542号公報)が挙げられ、また、有
機質充填剤として、樹脂コポリマー(特公平5−538
23号公報)が挙げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの充填
剤を添加しても、得られるシリコーンゴムスポンジの引
っ張り強度は、あまり改善されない。また、無機質充填
剤を添加することは、組成物の粘度を上昇させたり、シ
リコーンゴムスポンジ(フォーム)の弾性を低下させた
りする。また、製造コストも増加する。そこで、本発明
の目的は、フォーム密度が低い場合でも引っ張り強度が
大きく、十分な弾性を有するシリコーンゴムスポンジが
得られる発泡性シリコーンゴム組成物を提供することに
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、特定の発泡性シリコーンゴム組成物が、上記
課題を解決できることを見いだした。
【0005】すなわち、本発明は、(A)分子鎖両末端
がシラノール基で停止された25℃における粘度が50〜1,
000,000 cSt であるオルガノポリシロキサン分散媒中に
分散した重合性脂肪族不飽和二重結合を有するモノマー
を重合させ、該シラノール基含有オルガノポリシロキサ
ン中にポリオレフィンを生成させることにより得られた
ポリオレフィン分散物、(B)平均組成式(2) : (R1 a (H)b SiO(4-a-b)/2 (2) 〔式中、R1 は脂肪族不飽和結合を有しない置換又は非
置換の1価炭化水素基であり、aは0〜3、bは0.1 〜
3、かつ、a+bが1〜3を満たす正の数である〕で表
され、水素原子を1分子中に少なくとも2個有するオル
ガノハイドロジエンポリシロキサン、(C)水、アルコ
ール、シラノール基含有オルガノシラン、及び、25℃に
おける粘度が50cSt 未満のシラノール基含有シロキサン
からなる群より選ばれる少なくとも1種、及び(D)白
金族金属系触媒を含む発泡性シリコーンゴム組成物を提
供する。さらに、この組成物を硬化させることにより得
られるシリコーンゴムスポンジを提供する。
【0006】
【発明の実施の形態】(A)成分 (A)成分は、分子鎖両末端がシラノール基で停止され
た25℃における粘度が50〜1,000,000 cSt であるオルガ
ノポリシロキサン分散媒中に分散した重合性脂肪族不飽
和二重結合を有するモノマーを重合させ、該シラノール
基含有オルガノポリシロキサン中にポリオレフィンを生
成させることにより得られたポリオレフィン分散物であ
る。このポリオレフィン分散物中のシラノール基含有オ
ルガノポリシロキサンは、ポリオレフィンとグラフト共
重合体を形成せず、後に、本発明の組成物を硬化させて
得られるシリコーンゴムスポンジ(以下、シリコーンゴ
ムスポンジと称する)の主ポリマー成分となる。また、
一方のポリオレフィンは、硬化の際に、補強性充填剤又
は増量充填剤として作用する。このポリオレフィンは、
該シラノール基含有オルガノポリシロキサン内に、従来
の樹脂コポリマーと比べて、微細粒子の状態でより安定
かつ均一に存在することができるので、補強性充填剤及
び増量充填剤としての効果に優れる。
【0007】シラノール基含有オルガノポリシロキサン (A)成分を構成する上記シラノール基含有オルガノポ
リシロキサンは、分子鎖両末端がシラノール基で停止さ
れたオルガノポリシロキサンである。このオルガノポリ
シロキサンの25℃における粘度は、50〜1,000,000 cSt
であり、好ましくは500 〜100,000 cSt の範囲である。
粘度が50cSt より低いと、得られるシリコーンゴムスポ
ンジがもろくなり、逆に、1,000,000 cSt を越えると、
組成物のの粘度が高くなり、作業性が悪くなる。
【0008】該シラノール基含有オルガノポリシロキサ
ンとして、例えば下記一般式(1): HO[(R1 2 SiO]X H (1) 〔式中、R1 は脂肪族不飽和結合を有しない置換又は非
置換の1価炭化水素であり、Xは上記の粘度範囲を満た
す数であり、通常、20以上の整数である〕で示されるも
のが挙げられる。
【0009】一般式(1) において、R1 で示される1価
炭化水素としては、例えばメチル基、エチル基、プロピ
ル基等の炭素原子数1〜6のアルキル基;シクロヘキシ
ル基等の炭素原子数6〜10のシクロアルキル基;フェニ
ル基、トリル基等の炭素原子6〜10のアリール基;ベン
ジル基、2-フェニルエチル基、2-フェニルプロピル基等
の炭素原子数7〜12のアラルキル基;及びこれらの基の
水素原子の少なくとも一部をハロゲン原子等で置換した
基(例えば、3,3,3-トリフルオロプロピル基)等の基が
挙げられ、好ましくはメチル基である。
【0010】ポリオレフィン (A)成分を構成するポリオレフィンは、重合性脂肪族
不飽和二重結合を有するモノマーの重合体であり、一官
能性モノマーの重合体でもよく、多官能性モノマーの重
合体でもよい。また、ポリオレフィンの形態は、単独重
合体、共重合体、ブロック共重合体のいずれでもよい。
【0011】該ポリオレフィンは、前記シラノール基含
有オルガノポリシロキサン中に、固体の微細粒子として
存在し、その平均粒子径は、通常、0.1 〜50μm、好ま
しくは10〜15μmの範囲である。
【0012】このポリオレフィンの原料となる一官能性
オレフィンモノマーとしては、例えばエチレン、プロピ
レン、ブチレン等のアルケン;塩化ビニル等のハロゲン
化アルケン; 酢酸ビニル等のビニルエステル;スチレ
ン、環状置換スチレン、ビニルナフタレン等のビニル基
含有芳香族化合物;アクリル酸等の不飽和カルボン酸又
はその塩; エチルアクリレート、ブチルアクリレート、
メチルアクリレート等のアクリル酸エステル等が挙げら
れる。CH2 =CX2 型式の二置換エチレンとして、例
えばフッ化ビニリデン、塩化ビニリデン、メタクリル酸
又はその塩、メタクリル酸エステル、メタクロレイン、
メタクリロニトリル等が挙げられる。また、ビニレンカ
ーボネートのようなCHX=CHX型の二置換エチレン
でもよい。他のモノマー(インデン、クマロン等)の存
在下で重合の容易なモノマーとしては、無水マレイン
酸、マレイン酸、フマル酸又はこれらのエステル、スチ
ルベン等が挙げられる。
【0013】前記多官能性オレフィンモノマー、すなわ
ち、重合性脂肪族不飽和二重結合を少なくとも二つ有す
るモノマーとしては、例えばメタクリル酸アリル、アク
リル酸メタリル、メタクリル酸メタリル、アクリル酸ビ
ニル、メタクリル酸ビニル等の(メタ)アクリル酸と不
飽和アルコールとのエステル;ジビニルベンゼン、ビニ
ルシクロヘキセン等の炭化水素;ジメタクリル酸エチレ
ン、ジメタクリル酸テトラメチレン、テトラメタクリル
酸ペンタエリスリット等の(メタ)アクリル酸のポリオ
ールエステル;1,3-ブタジエン、イソプレン、クロロプ
レン等の共役ジオレフィン等が挙げられる。
【0014】ポリオレフィン分散物の調製 上記シラノール基含有オルガノポリシロキサン、及び、
ポリオレフィンからなる分散物は、重合性脂肪族不飽和
二重結合を有するモノマーの少なくとも1種を、重合開
始剤の存在下、シラノール基含有オルガノポリシロキサ
ン中で重合させることにより得られる。
【0015】重合開始剤 上記の反応に用いられる重合開始剤(すなわち、有機ラ
ジカル開始剤)は、従来公知のものでよく、例えば過酸
化ベンゾイル、過酸化2,4-ジクロロベンゾイル、過酸化
-tert-ブチル等の有機過酸化物;tert- ブチルヒドロパ
ーオキシド、クミルヒドロパーオキシド、デシレンヒド
ロパーオキシド等のヒドロパーオキシド類;アスカリド
ール、1,5-ジメチルヘキサン-1,5- パーオキシド等の環
状過酸化物;過安息香酸tert- ブチル、tert- ブチルパ
ーオキシイソプロピルカーボネート、過オクタン酸tert
- ブチル、過酢酸tert- ブチル等の過酸エステルが挙げ
られる。また、アゾ結合を構成する窒素原子に第三級炭
素原子、並びに、ニトリル基、カルボキシアルキル基、
シクロアルキル基、アルキル基、式:YOOC(Yはア
ルキル基)で示される基からなる群より選ばれる少なく
とも1種が結合したアゾ化合物も使用できる。
【0016】上記反応を行う際のモノマーの配合量は、
シラノール基含有オルガノポリシロキサン100 重量部に
対して、通常、50〜200 重量部でよく、好ましくは80〜
120重量部である。重合開始剤の配合量は、該モノマー1
00 重量部当たり、通常、0.1 〜0.7 重量部でよく、好
ましくは0.2 〜0.5 重量部である。
【0017】この重合反応の温度は、重合開始剤の種類
に応じて決められばよく、通常、40℃〜150 ℃でよく、
好ましくは50℃〜130 ℃である。
【0018】また、反応時間は、モノマー、重合開始
剤、重合反応温度等により決められ、通常、1時間〜10
時間でよい。
【0019】(B)成分 (B)成分は、平均組成式(2): (R1 a (H)b SiO(4-a-b)/2 (2) 〔式中、R1 は前記と同じ意味であり、aは0〜3、b
は0.1 〜3、かつ、a+bが1〜3を満たす正の数であ
る〕で表され、水素原子を1分子中に少なくとも2個有
するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。こ
の化合物中のSiH 基の一部が、(A)成分のシラノール
基と縮合反応して、硬化物を形成し、そして同時に、Si
H 基の残部が、(C)成分中の水酸基と縮合反応して、
スポンジ(発泡体)を形成する。
【0020】平均組成式(2) において、R1 で示される
1価炭化水素基としては、前記一般式(1) に挙げたもの
を例示することができる。(B)成分の分子構造は、直
鎖状、環状、分岐状、網状のいずれでもよく、通常、直
鎖状又は環状が使用される。(B)成分は、1種単独で
も2種類以上用いてもよい。
【0021】(B)成分の粘度は、特に限定されず、25
℃において、通常、1〜30,000cStでよく、好ましくは
1〜10,000cSt の範囲である。
【0022】(B)成分のオルガノハイドロジェンポリ
シロキサンとして、例えば下記の平均組成式(3) 〜(4)
: R2 [ (R1 2 SiO] g [ R2 HSiO] h Si(R1 2 2 (3) [(R1 2 SiO] g [ R1 HSiO] h (4) 〔式中、R1 は前記と同じ意味であり、R2 は水素原
子、又は、脂肪族不飽和結合を有しない置換又は非置換
の1価炭化水素基であり、gは0 〜100 の整数であり、
hは2〜100 の整数である〕で示されるものが挙げられ
る。
【0023】(B)成分の配合量は、(B)成分中のケ
イ素原子に結合する水素原子の数が、(A)成分中のシ
ラノール基、及び(C)成分中の水酸基の合計に対し、
1〜20当量、好ましくは1〜10当量に相当する量であ
る。(B)成分が少なすぎると、組成物を充分に硬化、
発泡させることができない。逆に、多すぎると、硬化さ
せて得られるシリコーンゴムスポンジに、未反応のSiH
基が残存し、圧縮永久歪み、耐熱性等の物性の低下を招
く。
【0024】(C)成分 (C)成分は、水、アルコール、シラノール基含有オル
ガノシラン、及び、25℃における粘度が50cSt 未満であ
るシラノール基含有シロキサンからなる群より選ばれる
少なくとも1種である。
【0025】該アルコールとして、炭素原子数が1〜12
の一価及び多価アルコールが挙げられ、好ましくはメタ
ノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアル
コール、ブタノール、ラウリルアルコール及びオクチル
アルコールである。
【0026】該シラノール基含有オルガノシランとして
は、式(5) 〜(6) : (R1)2 Si(OH)2 (5) (R1)3 Si(OH) (6) 〔式中、R1 は前記と同じ意味である〕で示される化合
物が挙げられる。具体的には、ジメチルシランジオー
ル、ジフェニルシランジオール、ジメチルフェニルシラ
ノール、トリメチルシラノールが例示される。
【0027】シラノール基含有オルガノシロキサンとし
ては、[(R1)(OH)SiO2/2]及び[(R1)2
iO2/2 ]〔ここで、R1 は前記と同じ意味である〕で
示される構造単位からなり(ただし、水酸基を少なくと
も1個有する)、25℃における粘度が、50cSt 未満、好
ましくは1〜30cSt の化合物が挙げられる。具体的に
は、例えば式(7) :
【0028】
【化1】
【0029】〔式中、R1 は前記と同じ意味であり、n
は25℃における粘度が50cSt 未満となる正の数である〕
で示される化合物が挙げられる。
【0030】(C)成分の配合量は、(A)成分100 重
量部当たり、0.1 〜20重量部が好ましく、より好ましく
は0.2 〜10重量部である。(C)成分が少なすぎると、
発泡性が充分には得られない。逆に、多すぎると、シリ
コーンゴムスポンジのセル(単位泡)の大きさが不均一
となり、引っ張り強度も低くなることがある。
【0031】(D)成分 (D)成分の白金族金属系触媒は、(A)成分中のシラ
ノール基と(B)成分中のケイ素原子に結合する水素原
子との縮合反応、及び(C)成分中の水酸基と(B)成
分中のケイ素原子に結合する水素原子との縮合反応を加
速する。
【0032】この白金族金属系触媒には、従来公知のも
のを使用でき、例えばシリカ、アルミナ、シリカゲル等
の担体に吸着させた微粒子状白金;塩化第二白金、塩化
白金酸、塩化白金酸6水塩とオレフィン又はジビニルジ
メチルポリシロキサンとの錯体;塩化白金酸6水塩のア
ルコール溶液;パラジウム触媒;ロジウム触媒等が挙げ
られる。
【0033】(D)成分の配合量は、いわゆる触媒量で
あり、組成物中の全シロキサン重量に対して、白金族金
属量換算で、通常、1〜500 ppmでよく、好ましくは
10〜100 ppmの範囲である。(D)成分が少なすぎる
と、硬化及び発泡が不充分となることがあり、逆に、多
すぎると不経済となる。
【0034】その他の添加剤 本発明の発泡性シリコーンゴム組成物には、必要に応じ
て無機質充填剤、帯電防止剤、耐熱剤、難燃剤、顔料、
ガラス繊維、炭素繊維等を添加してもよい。無機質充填
剤としては、煙霧質シリカ、沈殿シリカ、珪藻土、石英
微粉末、酸化鉄、酸化チタン、酸化アルミニウム、ケイ
酸アルミニウム、亜鉛華、カーボンブラック等が例示さ
れる。さらに、硬化反応を促進するために、環状でない
ビニル基を有する有機けい素化合物を添加してもよい。
なお、これらの配合量は、本発明の目的を阻害しない範
囲である。また、ポリメチルビニルシロキサン環状化合
物、アセチレン系アルコール、過酸化物等の白金系触媒
抑制剤を添加するのが望ましい。
【0035】
【実施例】本発明を以下の実施例により説明する。な
お、粘度は25℃の値であり、実施例及び比較例中の部
は、重量部を表す。
【0036】〔調製例1〕還流装置、温度計を具備する
内容積2Lの三つ口フラスコに、粘度が5,000cStであ
り、分子鎖両末端がシラノール基で停止されたジメチル
ポリシロキサン380g、スチレン180 g、及び、アクリ
ル酸n−ブチル150 gを、投入して混合し、さらに、t
−ブチルパーべンゾエート3gを加え、120 ℃の温度で
3時間加熱した。次に、5mmHg減圧下、同温度で4時間
保持し、ポリオレフィン分散物(A)を520 g調製し
た。
【0037】〔実施例1〕ポリオレフィン分散物(A)
100 部、トリメチルシラノール3部、及び、塩化白金酸
6水塩とジビニルメチルポリシロキサンとの錯体(白金
金属換算で1重量%)0.5 部を混合し、さらに、制御剤
として下記式:
【0038】
【化2】
【0039】〔式中、Meはメチル基であり、Viはビニル
基である〕で示されるテトラビニルテトラメチルシクロ
テトラシロキサン0.35部、及び平均して式: (CH3 3 SiO[ SiH(CH3 )O]38 Si(C
3 3 で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン10部
(ケイ素結合水素原子の数は、組成物中のOH基の合計
数に対し、5倍に相当する)を加え、発泡性シリコーン
ゴム組成物(A)を調製した。次に、発泡性シリコーン
ゴム組成物(A)を、室温で硬化、発泡させ、シリコー
ンゴムスポンジを得た。このシリコーンゴムスポンジの
密度は、0.18g/cm3 であった。そして、引っ張り強度
を、JIS-K6301 に従って測定したところ、12.5kgf/cm2
であった。
【0040】〔実施例2〕実施例1のトリメチルシラノ
ール3部の代わりに、イソプロピルアルコール2部を使
用した以外は、実施例1と同様の操作で、発泡性シリコ
ーンゴム組成物(B)を調製した。このシリコーンゴム
スポンジの密度、及び、引っ張り強度を、実施例1と同
様に測定した。その結果を表1に示す。
【0041】〔実施例3〕実施例1のトリメチルシラノ
ール3部の代わりに、平均して式: (CH3 )2 SiO(OH)[(CH3 )2 SiO]14 (CH3 )2Si OH で表され、粘度が18cSt であるシラノール基含有ジメチ
ルポリシロキサン18部を使用した以外は、実施例1と同
様の操作で、発泡性シリコーンゴム組成物(C)を調製
した。このシリコーンゴムスポンジの密度、及び、引っ
張り強度を、実施例1と同様に測定した。その結果を表
1に示す。
【0042】〔比較例1〕粘度が700cStであり、分子鎖
両末端がシラノール基で停止されたジメチルポリシロキ
サン100 部、及び、予め、ヘキサメチルシラザンで表面
を処理した乾式シリカ10部を、5 mmHg の減圧下、ミキ
サーで混合した。得られた混合物に、トリメチルシラノ
ール3部、及び、実施例1と同一の白金触媒0.5 部を混
合し、さらに、テトラメチルテトラビニルテトラシクロ
シロキサン0.35部、及び平均して式: (CH3 3 SiO[SiH(CH3 )O]38Si(C
3 3 で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン(ケ
イ素結合水素原子の数は、組成物中のOH基の合計数に
対し、5倍に相当する)を加え、発泡性シリコーンゴム
組成物(D)を調製した。次に、この発泡性シリコーン
ゴム組成物(D)を、室温で硬化、発泡させ、シリコー
ンゴムスポンジを得た。このシリコーンゴムスポンジの
密度、及び、引っ張り強度を、実施例1と同様に測定し
た。その結果を表1に示す。
【0043】
【表1】
【0044】
【発明の効果】本発明の発泡性シリコーンゴム組成物
を、硬化、発泡させて得られるシリコーンゴムスポンジ
は、フォーム密度が低い場合であっても、引っ張り強度
が大きく、良好な弾性を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤木 弘直 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2−158636(JP,A) 特開 平5−1169(JP,A) 特開 昭51−46352(JP,A) 特開 平7−247436(JP,A) 特開 平3−109442(JP,A) 特開 平3−56542(JP,A) 特公 平5−53823(JP,B2) 特公 昭47−43294(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 9/00 - 9/42 C08L 83/00 - 83/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)分子鎖両末端がシラノール基で停止
    された25℃における粘度が50〜1,000,000 cSt であるオ
    ルガノポリシロキサン分散媒中に分散した重合性脂肪族
    不飽和二重結合を有するモノマーを重合させ、該シラノ
    ール基含有オルガノポリシロキサン中にポリオレフィン
    を生成させることにより得られたポリオレフィン分散
    物、(B)平均組成式(2) : (R1 a (H)b SiO(4-a-b)/2 (2) 〔式中、R1 は脂肪族不飽和結合を有しない置換又は非
    置換の1価炭化水素基であり、aは0〜3、bは0.1 〜
    3、かつ、a+bが1〜3を満たす正の数である〕で表
    され、水素原子を1分子中に少なくとも2個有するオル
    ガノハイドロジェンポリシロキサン、(C)水、アルコ
    ール、シラノール基含有オルガノシラン、及び、25℃に
    おける粘度が50cSt 未満であるシラノール基含有シロキ
    サンからなる群より選ばれる少なくとも1種、及び
    (D)白金族金属系触媒を含む発泡性シリコーンゴム組
    成物。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の組成物を硬化させること
    により得られるシリコーンゴムスポンジ。
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