JP3200041B2 - エラストマーに架橋する材料、その製造方法、およびこれを含む成形体 - Google Patents

エラストマーに架橋する材料、その製造方法、およびこれを含む成形体

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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、シリコン発泡体、
その製造方法およびその材料からなる成形体およびその
製造に関する。
【0002】
【従来の技術】低い圧縮永久歪を有しなければならない
エラストマーに架橋する材料は、すでに記載されてい
る。
【0003】ドイツ特許(DE)第4100217号明
細書[デグッサ(Degussa) 株式会社]から、チオシアナ
トプロピルトリアルコキシシランが、過酸化物により熱
の作用下において加硫できる成形材料の圧縮永久歪の改
善に作用できることが公知である。これには、有機ケイ
素化合物を別々にまたは充填剤と反応させて使用できる
ことが記載されている。同様に、ドイツ特許(DE)第
3319251号明細書[デグッサ社]から加硫できる
ハロゲンゴム混合物に対して、チオ尿素誘導体の代わり
にイソチウロニウム化合物を用いることも公知である。
得られた加硫物は、イソチウロニウム化合物を含まない
同様のハロゲンゴム化合物に対して、強度、伸び、磨耗
および圧縮永久歪に関して改善された値が得られる。
【0004】欧州特許(EP)第0278157号明細
書(信越化学工業株式会社)中には、有機硫黄化合物ま
たは有機過酸化物を用いて加硫できるゴムに、チオカル
バミル官能性オルガノシランを圧縮永久歪の改善のため
に添加している。
【0005】圧縮永久歪の改善のための別の提案は、添
加剤、例えば過酸化バリウム、酸化バリウムまたは酸化
マグネシウムの使用[米国特許(US−PS)第326
1801号、米国特許(US−PS)第3468838
号および米国特許(US−PS)第3865778号の
各明細書]、およびポリカルボジイミド−ポリシロキサ
ン共重合体の使用[欧州特許(EP)第0010708
号明細書]に基づいているが、これらは強く着色した製
品となる。
【0006】圧縮永久歪の改善のための上記の方法は、
有機硫黄化合物を用いるかまたは有機過酸化物を用いて
エラストマーに架橋できるゴムに基づいている。
【0007】これに対して付加反応により、有利にはビ
ニル含有シロキサンのヒドロシリル化反応により架橋で
きるオルガノポリシロキサン材料は、一連の白金化合物
により触媒作用を受ける。圧縮永久歪の改善のために、
付加架橋系に対して、これまで実験式Fey Mnz 4
の鉄−マンガン−スピネル[ワッカー・シリコーンズ:
欧州特許(EP)第582299号明細書]、チアゾー
ル化合物[信越化学工業株式会社:米国特許(US−P
S)第5104919号明細書]、ビニル特異性有機過
酸化物0.2重量%以下[ダウ・コーニング社(Dow Cor
ning Co.) 欧州特許第0377185号明細書]および
遷移金属カルコゲニド[バイエル社(Bayer AG):欧州特
許(EP)第0455078号明細書]が記載されてい
る。
【0008】上記の材料は、低い圧縮永久歪を有する付
加架橋材料を提供できないという欠点を有している。
【0009】欧州特許(EP)第0691365号明細
書[エルンスト・ゾンデルホッフ社(Ernst Sonderhoff
GmbH & Co)]では、Pt含有量を高め、かつ15〜20
分間、120〜150℃において熱処理することによる
発泡体の圧縮永久歪の改善が得られている。
【0010】この方法は、追加の熱処理ならびに高いP
t触媒含有量が必要になるという欠点を有する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
の技術の欠点を克服し、かつ殊には、熱処理を行わなく
ても低い圧縮永久歪を有し、同時に貯蔵の後でも高い再
現性を有するシリコンゴムエラストマーを提供すること
にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の対象は、分子当
たり少なくとも2個のアルケニル基を有するポリオルガ
ノシロキサン(I)、少なくとも1個のヒドロキシル基
を有する化合物および金属触媒(V)を含む成分(A)
および少なくとも2個のケイ素結合水素原子を有するポ
リオルガノシロキサン(II)および有機硫黄化合物
(VI)を含む成分(B)を基礎とするエラストマーに
架橋する材料である。
【0013】成分(A)は、ポリオルガノシロキサン
(I)、および少なくとも一個のヒドロキシル基を有す
る化合物を含み、これは有利にはポリオルガノシロキサ
ン(III)または一価または多価のアルコール、水、
シラノールまたはその他のヒドロキシル基を有する化合
物(IV)であってもよいか、または(III)および
化合物(IV)から成る任意の混合物であってもよい。
本発明によるシリコン発泡体材料のポリオルガノシロキ
サン(I)は、分子当たり少なくとも2個のアルケニル
基を有し、25℃における粘度が有利には0.5〜50
0Pa・s、有利には1〜100Pa・s、かつ殊に有
利には2〜50Pa・sの範囲内にあるポリオルガノシ
ロキサンである。ポリオルガノシロキサン(I)は、す
べての量の記載を全量に対する重量%で表すと、有利に
は1〜98重量%、より有利には10〜95重量%、か
つ殊に有利には20〜90重量%が使用される。
【0014】本発明によるシリコン発泡体材料のポリオ
ルガノシロキサン(III)は、有利には分子当たり少
なくとも2個のヒドロキシル基を有し、25℃における
粘度が有利には1〜100000mPa・s、より有利
には10〜10000mPa・sかつ殊に有利には50
〜250mPa・sの範囲内にあるポリオルガノシロキ
サンである。ポリオルガノシロキサン(III)は、有
利には1〜95重量%、より有利には1〜50重量%、
かつ殊に有利には2〜20重量%の量が使用される。
【0015】成分(A)は、さらに別の添加剤、例えば
以下に記載のものを含むことができる。
【0016】成分(B)は、ポリオルガノシロキサン
(II)および有機硫黄化合物(VI)および有利には
さらに追加してポリオルガノシロキサン(I)およびポ
リオルガノシロキサン(III)を含み、さらに別の添
加剤、例えば以下に記載のものを含むことができる。
【0017】本発明によるシリコン発泡体のポリオルガ
ノシロキサン(II)は、分子当たり少なくとも2個の
Si−H基を有し、25℃における粘度が有利には10
〜10000mPa・sかつ殊に有利には10〜50m
Pa・sの範囲内にあるポリオルガノシロキサンであ
る。
【0018】ポリオルガノシロキサン(II)は、1〜
50重量%の量、有利には2〜30重量%の量、かつ殊
に有利には2〜15重量%の量が使用される。
【0019】ポリオルガノシロキサン(I)は、式 Ra 1 b SiO(4-a-b)/2 [式中、aは、0、1または2、bは、0、1、2また
は3であり、ただし、少なくとも2個の基Rがいずれの
分子中にも存在し、かつ和(a+b)<4である]の単
位から構成される。
【0020】Rは、有利にはアルケニル基を表す。アル
ケニル基として、SiH−官能性架橋剤を用いるヒドロ
シリル化反応に使用できるあらゆる入手できるアルケニ
ル基が選択できる。有利には、炭素原子2〜6個を有す
るアルケニル基、例えばビニル、アリル、メタリル、1
−プロペニル、5−ヘキセニル、エテニル、ブタジエニ
ル、ヘキサジエニル、シクロペンテニル、シクロペンタ
ジエニル、シクロヘキセニル、有利にはビニルおよびア
リルが使用される。
【0021】R1 は、有利には置換されているかまたは
置換されていない、脂肪族飽和または芳香族で、炭素原
子1〜10個、有利には炭素原子1〜6個を有する一価
炭化水素基を表す。その例は、アルキル基、例えば有利
にはメチル、エチル、プロピル、ブチルおよびヘキシ
ル、シクロアルキル基、例えばシクロペンチル、シクロ
ヘキシルおよびシクロヘプチル;アリール基およびアル
キルアリール基、例えばフェニル、トリル、キシリル、
メシチル、ベンジル、β−フェニルエチルおよびナフチ
ル、またはハロゲンで置換されている基、例えば3,
3,3−トリフルオロプロピル、o−クロロフェニル、
p−クロロフェニルおよびm−クロロフェニル、ブロモ
トリルおよびβ−シアノエチルである。
【0022】アルケニル基は、ポリマー鎖のあらゆる位
置、殊には末端ケイ素原子に結合していてもよい。
【0023】ポリオルガノシロキサン(I)は、例えば
アルケニル基含有量、アルケニル基の種類または構造が
異なる種々のアルケニル基を有するポリオルガノシロキ
サンの混合物であってもよい。
【0024】アルケニル基を有するポリオルガノシロキ
サンの構造は、直鎖または分枝状であってもよい。分枝
状ポリオルガノシロキサンは、一官能性単位、例えばR
1 2 SiO1/2 およびR1 3 SiO1/2 、および二官
能性単位、例えばR1 2 SiO2/2 およびRR1 SiO
2/2 の他に、さらに三官能性単位、例えばR1 SiO
3/2 およびRSiO3/2 、および/または式SiO4/2
の四官能性単位[式中、RおよびR1 は、上記の記載の
ものを表す]を含む。これらの分枝状ポリオルガノシロ
キサンを生じる三官能性および/または四官能性単位の
含有量は、20モル%を実質的に越えてはならない。ア
ルケニル基を有するポリオルガノシロキサンは、また一
般式−OSi(R2 3 )R4 Si(R2 3 )O−
[式中、R2もR3 も上記にRおよびR1 のために記載
したものを表し、かつR4 は、二価の有機基、例えばエ
チレン、プロピレン、フェニレン、ジフェニレンまたは
ポリオキシメチレンを表す]の単位を含んでいてもよ
い。このような単位は、ポリオルガノシロキサン(I)
中に50モル%以下の比率で含まれていてもよい。
【0025】殊に有利には、その分子が式 (ViMe2 SiO1/2 2 (ViMeSiO)a (M
2 SiO)b [式中、aは、0または負でない数、かつbは負でない
数であり、かつ下記の関係式を満足する:50<(a+
b)<2200、有利には200<(a+b)<100
0]に相当するビニル基を有するポリジメチルシロキサ
ンの使用である。
【0026】架橋剤として、ポリオルガノシロキサン
(II)が本発明によるシリコンゴム材料の付加架橋の
際に使用され、これは有利には次式 Hc 1 d SiO(4-c-d)/2 [式中、cは、0、1または2、dは、0、1、2また
は3であり、ただし和(c+d)<4であり、かつ分子
当たり少なくとも2個のケイ素結合水素原子が存在し、
かつR1 は、このために以上に記載したものを表す]の
単位から構成されているSiH−官能性ポリオルガノシ
ロキサンである。
【0027】有利には、分子当たり3個またはそれ以上
のSiH結合を有するポリオルガノシロキサンの使用で
ある。分子当たり2個のSiH結合のみを有するポリオ
ルガノシロキサン(II)を使用する場合には、アルケ
ニル基を有するポリオルガノシロキサン(I)は、有利
には分子当たり少なくとも3個のアルケニル基を有す
る。
【0028】ポリオルガノシロキサン(II)は、架橋
剤として使用される。ケイ素原子に直接結合している水
素原子だけに作用する架橋剤の水素原子含有量は、水素
0.002〜1.7重量%、有利には水素0.1〜1.
7重量%の範囲内である。
【0029】ポリオルガノシロキサン(II)は、有利
には分子当たり少なくとも3個、かつ有利には多くとも
600個のケイ素原子を有する。殊に有利には、分子当
たりケイ素原子4〜200個を有するSiH−架橋剤の
使用である。
【0030】ポリオルガノシロキサン(II)の構造
は、線状、分枝状、環状または網目構造であってもよ
い。線状および環状ポリオルガノシロキサン(II)
は、式HR 1 2 SiO1/2 、R1 3 SiO1/2 、HR1
SiO2/2 およびR1 2 SiO2/2[式中、R1 は、以
上にそのために記載したものを表す]の単位から構成さ
れるものである。分枝状および網目構造のポリオルガノ
シロキサン(II)は、追加して三官能性単位、例えば
HSiO3/2 およびR1 SiO3/2 および/または式S
iO4/2 の四官能性単位を含む。三官能性単位および/
または四官能性単位の含有量が増加すると、この架橋剤
は、網目構造性、樹脂性の構造を有するようになる。ポ
リオルガノシロキサン(II)中に含まれる有機基R1
は、通常、これらがポリオルガノシロキサン(I)中に
存在する有機基と相容性であり、従って成分(I)、
(II)および(III)は混合可能であるように選択
される。
【0031】架橋剤として、ここに記載したポリオルガ
ノシロキサン(II)の組合せ物および混合物も使用で
きる。
【0032】殊に有利なポリオルガノシロキサン(I
I)は、式 (HR1 2 SiO1/2 e (R1 3 SiO1/2 f (H
1 SiO2/2 g (R1 2 SiO2/2 h [式中、負でない整数e、f、gおよびhは、下記の関
係式を満足する:(e+f)=2、(e+g)>2、5
<(g+h)<200、かつR1 はこのためにすでに記
載したものを表し、かつe、f、gおよびhの指数を有
する単位は、任意の順序で現れてもよい]を有する。
【0033】ポリオルガノシロキサン(II)は、有利
には、SiH−基のアルケニル基に対するモル比が、有
利には0.5〜5、有利には1.0〜3.0となるよう
な量を硬化性シリコンゴム中に含む。
【0034】ポリオルガノシロキサン(II)は、式 (HO)i 14 j SiO(4-i-j)/2 [式中、iは、0、1または2、jは、0、1、2また
は3であり、ただし少なくとも2個の基Rがあらゆる分
子中に存在し、かつ和(i+j)<4である]の単位か
ら構成される。ポリオルガノシロキサン(III)のヒ
ドロキシル基は、架橋剤中の過剰のSi−H−基と反応
して、Si−O−Si結合を形成し、および発泡に必要
な水素を分離する。
【0035】R14は、有利には置換されているかまたは
置換されていない脂肪族飽和または芳香族で、炭素原子
1〜10個、有利には炭素原子1〜6個を有する一価炭
化水素基を表す。その例は、アルキル基、例えば有利に
はメチル、エチル、プロピル、ブチルおよびヘキシル、
シクロアルキル基、例えばシクロペンチル、シクロヘキ
シルおよびシクロヘプチル;アリール基およびアルキル
アリール基、例えばフェニル、トリル、キシリル、メシ
チル、ベンジル、β−フェニルエチルおよびナフチル、
またはハロゲンで置換されている基、例えば3,3,3
−トリフルオロプロピル、o−クロロフェニル、p−ク
ロロフェニルおよびm−クロロフェニル、ブロモトリル
およびβ−シアノエチルである。
【0036】HOは、ヒドロキシル基を表す。
【0037】ヒドロキシル基は、ポリマー鎖中の任意の
位置において、殊には末端ケイ素原子と結合していても
よい。
【0038】ポリオルガノシロキサン(III)は、ま
た例えばヒドロキシル基含有量および/または構造が異
なる種々のヒドロキシル基を有するポリオルガノシロキ
サンの混合物であってもよい。
【0039】ヒドロキシル基を有するポリオルガノシロ
キサンの構造は、直鎖または分枝状であってもよい。分
枝状ポリオルガノシロキサンは、一官能性単位、例えば
HOR14 2 SiO1/2 およびR14 3 SiO1/2 、および
二官能性単位、例えばR14 2SiO2/2 およびHOR14
SiO2/2 の他に、さらに三官能性単位、例えばR14
iO3/2 およびHOSiO3/2 、および/または式Si
4/2 の四官能性単位[式中、R14は、すでにこのため
に記載のものを表す]を含む。これらの分枝状ポリオル
ガノシロキサンを生じる三官能性および/または四官能
性単位の含有量は、20モル%を実質的に越えてはなら
ない。ヒドロキシル基を有するポリオルガノシロキサン
は、一般式−OSi(R1516)R17Si(R1516
O−[式中、R15もR16も上記にR14のために記載した
ものを表し、かつR17は、二価の有機基、例えばエチレ
ン、プロピレン、フェニレン、ジフェニレンまたはポリ
オキシメチレンを表す]の単位を含んでいてもよい。こ
のような単位は、ポリオルガノシロキサン(III)中
に50モル%の比率以下で含まれていてもよい。
【0040】殊に有利には、その分子が式 (HOMe2 SiO1/2 2 (HOMeSiO)i (M
2 SiO)j [式中、Meはメチルを表し、iは、0または負でない
数、かつjは上記のものを表し、かつ下記の関係式を満
足する:20<(i+j)<2200、有利には40<
(i+j)<750。その際、iおよびjを指数とする
単位は、任意の順序で現れてもよい]に相当するヒドロ
キシル基を有するポリジメチルシロキサンの使用であ
る。
【0041】少なくとも一個のヒドロキシル基を有する
化合物は、化合物(II)のH−Si官能基との反応に
より水素を分離して架橋には関与しないで発泡性に影響
する化合物(IV)であってもよい。この他にもアルコ
ールR18OH、水、シラノールおよび他のOH基を有す
る化合物が挙げられる。
【0042】化合物(IV)は、材料の全量に対して、
有利には0.005重量%〜0.1重量%の間、有利に
は0.005重量%〜0.05重量%の間、かつ殊に有
利には0.005重量%〜0.003重量%の間の量で
含まれる。
【0043】少なくとも一個のヒドロキシル基を有する
化合物は、有利には式 R18(OH)m の単位から成る一価または多価のアルコール(IV)で
ある。
【0044】m=1の場合(モノアルコール)、R
18は、置換されているかまたは置換されていない脂肪族
飽和または芳香族で、炭素原子1〜10個、有利には炭
素原子1〜6個を有する一価炭化水素基、または水素
(水による)を表す。この例は、アルキル基、例えば有
利にはメチル、エチル、プロピル、ブチルおよびヘキシ
ル、シクロアルキル基、例えばシクロペンチル、シクロ
ヘキシルおよびシクロヘプチル;アリール基およびアル
キルアリール基、例えばフェニル、トリル、キシリル、
メシチル、ベンジル、β−フェニルエチルおよびナフチ
ル、またはハロゲンで置換されている基、例えば3,
3,3−トリフルオロプロピル、o−クロロフェニル、
p−クロロフェニルおよびm−クロロフェニル、ブロモ
トリルおよびβ−シアノエチルである。
【0045】m>1の場合には構造 [CH2 x [CHOH]o [CH2 OH]2 の多価アルコールである。
【0046】この例は、有利にはグリコール(x=0、
o=0)およびグリセリン(x=0、o=1)である。
【0047】少なくとも一個のヒドロキシル基を有する
化合物は、また有利にはポリオルガノシロキサン(II
I)と分子当たり少なくとも2個のヒドロキシル基を有
し、かつ一価または多価アルコール、水、シラノールま
たはその他のヒドロキシル基を有する化合物(IV)と
から成る任意の混合物であってもよい。化合物(II
I)および化合物(IV)は、これに対して与えられた
量の範囲内で任意の比率で混合できる。
【0048】有利には成分(A)中に含まれる金属触媒
(V)は、ポリオルガノシロキサン(I)のアルケニル
基とポリオルガノシロキサン(II)のケイ素結合水素
原子との間の付加反応(ヒドロシリル化)に役立つ。文
献中に、多数の好適なヒドロシリル化触媒(V)が記載
されていた。原則的には、あらゆる通常の付加架橋シリ
コンゴム材料に使用されるヒドロシリル化触媒が使用で
きる。
【0049】その外にも、触媒は、ポリオルガノシロキ
サン(III)ならびにヒドロキシル基を有する化合物
(IV)のヒドロキシル基とポリオルガノシロキサン
(II)のケイ素結合水素原子の反応のために役立つ。
【0050】ヒドロシリル化触媒(V)として、金属、
例えば場合によれば微細な担体上に固定されていてもよ
い白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウムおよびイリ
ジウム、有利には白金が使用できる。
【0051】有利には白金および白金化合物が使用され
る。殊に有利には、ポリオルガノシロキサン中に可溶性
の白金化合物である。可溶性白金化合物として、例えば
式(PtCl2 ・オレフィン)2 およびH(PtCl3
・オレフィン)の白金−オレフィン−錯体が使用され、
その際、有利には炭素原子2〜8個を有するアルケン、
例えばエチレン、プロピレン、ブテンおよびオクテンの
異性体、または炭素原子5〜7個を有するシクロアルケ
ン、例えばシクロペンテン、シクロヘキセンおよびシク
ロヘプテンが使用される。その他の可溶性白金触媒は、
式(PtCl2・C3 6 2 の白金−シクロプロパン
−錯体であり、これはヘキサクロロ白金酸とアルコー
ル、エーテルおよびアルデヒドとの反応生成物もしくは
これらの混合物またはエタノール性溶液中の炭酸水素ナ
トリウムの存在下におけるヘキサクロロ白金酸とメチル
ビニルシクロテトラシロキサンとの反応生成物である。
担体、例えば二酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたは活
性化木炭ならびに動物炭上に担持された微細な白金、ハ
ロゲン化白金、例えばPtCl4 、ヘキサクロロ白金酸
およびNa2 PtCl4 ・nH2 O、白金−オレフィン
−錯体、例えばエチレン、プロピレンまたはブタジエン
とのもの、白金−アルコール−錯体、白金−スチレン−
錯体、例えば米国特許(US)第4394317号明細
書に記載のもの、白金−アルコラート−錯体、白金−ア
セチルアセトナート、クロロ白金酸とモノケトン、例え
ばシクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、
メチル−n−プロピルケトン、ジイソブチルケトン、ア
セトフェノンおよびメシチルオキシドとの反応生成物、
さらには白金−ビニルシロキサン錯体(この白金−ビニ
ルシロキサン錯体は、例えば米国特許(US)第371
5334号、第3775452号および第381473
0号の各明細書に記載されており、例えば検出できる量
の無機ハロゲンを含まないかまたは含み、室温〜250
℃の温度において組成物の硬化をもたらすために十分な
量の白金−ジビニル−テトラメチルジシロキサン錯体で
あり、その際、有機水素シロキサンおよびヒドロシリル
化触媒は、硬化性組成物の数部分の中で種々の部分に配
合される)が有利である。殊に有利には、白金とビニル
シロキサン、例えばsym−ジビニルテトラメチルジシ
ロキサンとの錯体である。
【0052】ヒドロシリル化触媒(V)は、またマイク
ロカプセル内の形でも使用でき、その際、触媒に含ま
れ、かつポリオルガノシロキサン中に不溶性の微細固体
は、例えば熱硬化性合成樹脂(ポリエステル樹脂、シリ
コーン樹脂)である。ヒドロシリル化触媒は、また包接
化合物の形、例えばシクロデキストリン中でも使用でき
る。
【0053】使用されるヒドロシリル化触媒の量は、希
望する架橋速度ならびに経済的観点から決定される。通
例の白金−触媒を使用する場合には、白金金属の硬化性
シリコン発泡体中での含有量は、白金金属0.1〜50
0重量ppm(ppm=百万部中の部数)、有利には1
0〜100重量ppmである。あるいは、触媒は、場合
によれば有利には0.01〜5重量%の量の抑制剤と一
緒に使用される。
【0054】本発明による硫黄化合物(VI)は、例え
ば、チオール(メルカプタン、例えばアルキルチオー
ル、アリールチオール、メルカプト複素環状体、例えば
メルカプトイミダゾール、メルカプトベンズイミダゾー
ル)、ケトン−S,X−アセタール[式中、Xは、有利
にはNまたはSである]、チオアセタール、スルファン
(チオエーテル)、ジスルファン(ジチオエーテル)、
ポリスルファン、チオアミド、チオ尿素、チウラム(チ
ウラムモノスルフィド、チウラムジスルフィドまたはチ
ウラムポリスルフィド、ビスチオカルバモイルモノスル
ファン、ビスチオカルバモイルジスルファンまたはビス
チオカルバモイルポリスルファン)、チウロニウム塩、
チオカルバマート、ジチオカルバマートおよびこれらの
Zn塩、Fe塩、Ni塩、Co塩またはCu塩、チオシ
アナート、イソチオシアナート、チオカルボニル化合物
(例えばチオアルデヒド、チオケトン、チオラクトン、
チオカルボン酸)、チア−複素環状体(例えばチオフェ
ン、1,2−ジチオール、1,3−ジチオールならびに
1,2−ジチオール−チオンまたは1,3−ジチオール
−チオン、チアゾール、メルカプトチアゾール、メルカ
プトチアジアゾール、ベンゾ−ジチオールならびにベン
ゾ−ジチオール−チオン、ベンズチアゾール、メルカプ
トベンズチアゾール、フェノチアジン、チアントレ
ン)、硫黄含有官能基を有するシラン、例えば一般式
(5) (5)(R4 O)3-n 5 n Si−R6 −SH のメルカプトアルキル−アルキル−アルコキシシラン、
一般式(6) (6)[(R7 O)3 Si−R8 −]2 n のビス−(トリアルコキシシリル−アルキル)モノスル
ファン、ビス−(トリアルコキシシリル−アルキル)ジ
スルファン、ビス−(トリアルコキシシリル−アルキ
ル)ポリスルファン、一般式(7) (7)(R9 O)3 Si−R10−SCN のチオシアナトアルキルトリアルコキシシランの存在、
その上にこれらのシランに硫黄含有官能基を配置、反応
または混合した充填剤、有利にはケイソウド、例えば高
分散性酸化ケイ素の存在、および/またはチオ官能性シ
ロキサン、例えばポリジメチルシロキサン−コ−メルカ
プトアルキルシロキサン、有利にはポリジメチルシロキ
サン−コ−メルカプトエチルシロキサンおよびポリジメ
チルシロキサン−コ−メルカプトプロピルシロキサンの
多数の部分から成る組成物中の少なくとも一部分の中、
有利にはH−シロキサンを含む部分中における存在の群
から選択されている有機硫黄化合物である。
【0055】R4 は、有利には置換されているかまたは
置換されていない脂肪族、飽和で、炭素原子1〜10
個、有利には炭素原子1〜6個を有する一価炭化水素基
を表す。この例は、アルキル基、例えば有利にはメチ
ル、エチル、プロピル、ブチルおよびヘキシル、シクロ
アルキル基、例えばシクロペンチル、シクロヘキシルお
よびシクロヘプチルである。
【0056】R5 は、有利には有利には置換されている
かまたは置換されていない脂肪族、飽和で、炭素原子1
〜10個、有利には炭素原子1〜6個を有する一価炭化
水素基を表す。この例は、アルキル基、例えば有利には
メチル、エチル、プロピル、ブチルおよびヘキシル、シ
クロアルキル基、例えばシクロペンチル、シクロヘキシ
ルおよびシクロヘプチル;アリール基およびアルキルア
リール基、例えばフェニル、トリル、キシリル、メシチ
ル、ベンジルである。
【0057】R6 は、有利には置換されているかまたは
置換されていない脂肪族、飽和で、炭素原子1〜10
個、有利には炭素原子1〜6個を有する二価炭化水素基
を表す、この例は、アルキレン基、例えば有利にはメチ
レン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ヘキシレン、
フェニレン、殊に有利にはプロピレンである。
【0058】R7 およびR9 は、R4 のものを表す。
【0059】R8 、R10は、R6 のものを表す。
【0060】nは、n=1〜10を表し、有利にはn=
2または4である。
【0061】これらの有機硫黄化合物の混合物も使用で
きる。
【0062】有機硫黄化合物またはこれらの混合物は、
組成物の全量に対して、0.0001%〜2%、有利に
は0.001〜0.2%、殊に有利には0.005〜
0.15%の量で使用される。
【0063】成分AまたはB中には、下記の添加剤を含
んでいてもよい。
【0064】成分(I)、(II)、少なくとも一個の
ヒドロキシル基を有する化合物、(V)および(VI)
は、本発明によるシリコンゴム材料の必要な成分である
が、選択して別の添加剤を60重量%以下、有利には1
〜20重量%の割合でシリコンゴム材料中に含んでいて
もよい。これらの添加剤は、例えば充填剤、定着剤、抑
制剤、金属粉、繊維、顔料、染料、軟化剤などであって
もよい。
【0065】充填剤の例は、充填性の無機系、有利には
ケイ酸系充填剤、例えば比表面積50〜500m2
g、有利には110〜300m2 /gを有する高分散二
酸化ケイ素(ケイ酸)の強化性充填剤であり、これはま
た表面変性剤であってもよい。これらは、例えばケイ酸
塩溶液から無機酸を用いる析出により、および水熱消化
反応により、加水分解および/または揮発性ハロゲン化
ケイ素の酸化高温反応により、またはアーク法により製
造できる。これらのケイ酸は、場合によれば金属アルミ
ニウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、
ジルコンおよび/またはチタンの混合酸化物または酸化
物混合物として存在してもよい。さらに、非強化性充填
剤、すなわちBETによる比表面積50m2 /g以下を
有する充填剤、例えば石英粉、ケイソウド、ケイ酸カル
シウム、ケイ酸ジルコン、ゼオライト、金属酸化物、例
えば酸化鉄、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化アルミニウ
ム、金属炭酸塩、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシ
ウム、炭酸亜鉛、金属硫酸塩、雲母、シロキサン樹脂、
粘土、リトポン、グラファイトおよび石墨が使用でき
る。上記の充填剤は、疎水性化されていてもよい。合成
ケイ酸塩、天然ケイ酸塩、ガラス繊維およびガラス繊維
製品、例えばマット、ストランド、織物、詰物および類
似の製品ならびにミクロガラス球も使用できる、有利に
は、組成物の重量に対して充填剤10〜60%が使用さ
れる。
【0066】加硫物の灰色着色または黒色着色のためだ
けでなく、特別に価値の高い加硫特性を得るために、追
加してカーボンブラックを本発明によるゴム材料中に加
えることができ、その際、公知のゴムカーボンブラック
が有利である。カーボンブラックは、ゴム100重量部
に対して0〜35重量部の量で、多数の部分から成る組
成物内の少なくとも1部分中に加えられる。下限の数0
は、本発明の範囲内では、混合する成分がゴム混合物中
に存在していてもよいが、必須ではないことを意味す
る。カーボンブラックを混合物に加える場合には、下限
は実際的には0.1重量部とする。
【0067】軟化剤の例は、室温において液状であり、
トリオルガノシロキシ基により末端ブロックされている
ジオルガノポリシロキサン、例えば、25℃において粘
度10〜10000mPa・sを有するトリメチルシロ
キシ基により末端ブロックされているジメチルポリシロ
キサンである。
【0068】殊には、実質的に式R11 3 SiO1/2 、R
11SiO3/2 および/またはSiO 4/2 場合によればさ
らにはR12 2 SiO2/2 の単位から成り、シリコンゴム
の全量に対して50重量%以下、有利には20重量%以
下の割合で含まれる樹脂状ポリオルガノシロキサンであ
ってもよい。この樹脂状ポリオルガノシロキサンの一官
能性単位と三官能性または四官能性単位とのモル比は、
有利には0.5:1〜1.5:1の範囲内にある。また
官能性基、殊には、R1211 2 SiO1/2 単位および/
またはR1211SiO2/2 単位の形のアルケニル基を含
んでいてもよい。
【0069】R12は、置換されているかまたは置換され
ていない、脂肪族飽和で、炭素原子1〜10個、有利に
は炭素原子1〜6個を有する一価の飽和炭化水素基を表
す。その例は、アルキル基、例えば有利にはメチル、エ
チル、プロピル、ブチルおよびヘキシル、シクロアルキ
ル基、例えばシクロペンチル、シクロヘキシルおよびシ
クロヘプチル;アリール基およびアルキルアリール基、
例えばフェニル、トリル、キシリル、メシチル、ベンジ
ル、β−フェニルエチルおよびナフチル、またはハロゲ
ンで置換されている基、例えば3,3,3−トリフルオ
ロプロピル、o−クロロフェニル、p−クロロフェニル
およびm−クロロフェニル、ブロモトリルおよびβ−シ
アノエチルである。
【0070】R13は、有利にはアルケニル基を表す。ア
ルケニル基として、SiH−官能性架橋剤を用いるヒド
ロシリル化反応に適用可能なあらゆるアルケニル基が選
択できる。有利には、炭素原子2〜6個を有するアルケ
ニル基、例えばビニル、アリル、メタリル、1−プロペ
ニル、5−ヘキセニル、エテニル、ブタジエニル、ヘキ
サジエニル、シクロペンテニル、シクロペンタジエニ
ル、シクロヘキセニル、有利にはビニルおよびアリルが
使用される。
【0071】殊には、硬化性シリコンゴム材料の加工性
および架橋速度の目的に合わせた調整に用いる添加剤を
含んでいてもよい。これらの自体公知の抑制剤および安
定剤は、例えばアセチレン系アルコール、例えばエチニ
ルシクロヘキサノールおよび2−メチル−3−ブチン−
2−オール、ポリメチルビニルシクロシロキサン、例え
ばメチルビニルシクロテトラシロキサン、ビニルジメチ
ルシロキシ末端基を有する低分子量シロキサン油、トリ
アルキルシアヌラート、マレイン酸アルキル、例えばマ
レイン酸ジアリルおよびマレイン酸ジメチル、フマル酸
アルキル、例えばフマル酸ジエチルおよびフマル酸ジア
リル、有機ヒドロペルオキシド、例えばクメンヒドロペ
ルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシドおよびピナ
ンヒドロペルオキシド、有機過酸化物、ベンゾトリアゾ
ール、有機スルホキシド、有機アミンおよびアミド、ホ
スファン、ホスファイト、ニトリル、ジアジリジンおよ
びオキシムである。有利にはシロキサン、殊に有利に
は、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチル
−ジシロキサンおよびテトラメチル−テトラビニルシク
ロテトラシロキサンが使用できる。
【0072】本発明によるシリコン発泡体の製造は、有
利には、第一工程において充填剤をアルケニル基を有す
るポリオルガノシロキサン(I)と一緒に均質な混合物
となるまで混合して行う。充填剤のポリオルガノシロキ
サン中への混入は、好適な混合機、例えば遊星形混合機
を用いて行われる。
【0073】成分(A)および(B)は、重量比10:
1〜1:0.5、有利には1:1で使用される。
【0074】本発明のもう一つの対象は、成分(A)を
(B)と混合する方法である。
【0075】成分(A)および(B)は、上記のように
同等の重要性を有する。これらの成分は、室温(25
℃)、常圧において緊密に混合される。混合物は、引き
続いて12〜72時間、有利には16〜36時間、温度
15〜50℃、有利には20〜30℃において加硫され
る。
【0076】本発明のもう一つの対象は、本発明による
材料または上記の本発明による方法により製造された材
料を含む成形体である。
【0077】本発明による発泡体は、良好ないし著しく
良好な機械的性質を有するゴム弾性成形体を本発明によ
る方法により経済的に製造できる点が特徴である。この
ような成形体は、有利には混合装置および配合装置を用
いて配合して製造できる。このような成形体は、変形の
際に、残留変形すなわち圧縮永久歪を有する。この変形
は、殊には製造直後の状態、すなわち後加熱しないと、
殊に大きい。ある種の用途、例えば、しばしば技術的ま
たはコスト的な理由から部品の後加熱、すなわち熱処理
を行わない自動車製作分野および機械製作分野における
シーリングにおいて、殊には熱処理を行わない部品に、
できるだけ低い圧縮永久歪を実現することが重要であ
る。この目的は、本発明により達成される。しかし、熱
処理も本発明により可能である。
【0078】エラストマーに架橋した加硫材料は、圧縮
永久歪、有利には70以下、有利には50以下、かつ殊
に有利には30以下を有し、ここで、0の値は、完全に
圧縮永久歪がないことを表す。圧縮永久歪はDIN53
517に従って測定する。
【0079】付加架橋性シリコンゴムの特徴は、過酸化
物架橋とは異なって架橋分解物が遊離されないことにあ
る。この有利な性質および架橋原理は、殊には多数の小
型部品のコスト的に有利な製造において、多数の加工的
な利点が得られる。自動車製作のために重要なことは、
成形部品の後処理、例えば後加熱(熱処理)を行わない
加工である。多数のシーリング技術の応用、例えばO−
リング、弁カバーパッキング、シーリングリップ、あら
ゆる種類のシーリング、空気フィルターシーリングなど
に対して、低い圧縮永久歪が有利である。上記の理由か
ら、本発明の対象は殊に重要であり、それは、添加した
硫黄含有添加剤によりその他の機械的性質および/また
は架橋特性に実質的に影響しないで、圧縮永久歪を著し
く改善できるからである。さらに低い密度は、多くの適
用において重要である。
【0080】従来の技術で記載されている化合物は、す
べて、有機硫黄化合物を含むシリコン発泡体ではない。
文献中には、極少量の有機硫黄化合物でも付加架橋系で
は警戒されており、それはこれが付加架橋系の触媒に毒
となるからである。すなわち、「ウルマン工業化学百科
事典」(Ullmann Enzyklopaedie der technischen Chemi
e)第4版、第21巻、525頁、フェルラーク・ヘミー
(Verlag Chemie) 、1982にも、付加系の加硫特性
は、硫黄化合物により敏感に妨害され、従ってこのよう
な化合物による不純物は、注意して避けなければならな
いと記載されている。さらに、以下の場所にも、付加系
における触媒毒性が指摘されている[ヘヒテル(W. Hech
tl, Chemie und Technologie des kalthaertenden Sili
conkautschuks, in Silicone, Chemie und Technologi
e, 49頁以降、Vulkan Verlag, 1989); Ullmanns Encycl
opedia of Ind. Chem.,第5 版、第A5巻、323 頁、Verla
g Chemie, 1993, Weinheim; Ullmanns Encyclopedia of
Ind. Chem., 第5 版、第A24巻、72頁、Verlag Chemie,
1993, Weinheim; Ullmanns Enzyclopaedie der techni
schen Chemie, 第4 版、第21巻、522, 525頁、Verlag C
hemie, 1982, Weinheim ]。
【0081】
【実施例】実施例1:有機硫黄化合物を用いて変性され
た充填剤の製造 BETによる比表面積300m2 /gを有し、ワッカー
・ヘミー(Wacker Chemie) から商標「ワッカーHDK
T30]として入手できる熱分解二酸化ケイ素100g
に、室温、常圧において撹拌しながら微細に分散させた
水10gおよび引き続き、微細に分散させたワッカー・
ヘミーから商標「ワッカー・シランGF70]として入
手できる3−メルカプトプロピル−トリメトキシシラン
12.24gとを混合させる。引き続き、1時間、80
℃で熱処理した。反応副生成物を減圧下で精製した後
に、白色粉末106.1gが得られた。
【0082】実施例2:圧縮永久歪の改善のためのバッ
チの製造 混練機内に、粘度20Pasを有するビニル末端停止ポ
リジメチルシロキサン43.3重量部と、ヘキサメチル
ジシラザンを用いて表面変性し、BETによる比表面積
300m2 /gを有する熱分解して製造した二酸化ケイ
素20重量部とを混合し、均質な材料に加工する。この
混合物に、実施例1による変性充填剤10重量部を加
え、さらに0.5時間、120℃においてホモジナイズ
する。最後に、粘度20Pasを有するビニル末端停止
ポリジメチルシロキサン26.7重量部を混合させる。
【0083】実施例3:圧縮永久歪の改善のためのバッ
チの製造 粘度20Pasを有するビニル末端停止ポリジメチルシ
ロキサン90重量部に、オクタデカン−1−チオール1
0重量部をその融点以上で撹拌して混入させ、均質な材
料に加工する。
【0084】実施例4:シリコン発泡体の基本混合物の
製造 A−成分の製造:遊星形混合機内に粘度20Pasを有
するビニル末端停止ポリジメチルシロキサン49.5重
量%および粘度1Pasを有するビニル末端停止ポリジ
メチルシロキサン25重量%を、BETによる比表面積
140m2 /gを有する表面変性した熱分解製造二酸化
ケイ素14重量%と均質に混合させる。これに、ヒドロ
キシル末端停止ポリジメチルシロキサン10重量%なら
びにポリジメチルシロキサン97重量%および白金−ジ
ビニル−テトラメチルジシロキサン−錯体3重量%から
成る白金触媒0.7重量%およびビニルポリジメチルシ
ロキサン0.8重量%を抑制剤として混入し、ホモジナ
イズする。
【0085】B−成分の製造:遊星形混合機内に粘度2
0Pasを有するビニル末端停止ポリジメチルシロキサ
ン33重量%および粘度1Pasを有するビニル末端停
止ポリジメチルシロキサン30重量%を、BETによる
比表面積140m2 /gを有する表面変性した熱分解製
造二酸化ケイ素12重量%と均質に混合させる。これ
に、ヒドロキシル末端停止ポジメチルシロキサン15重
量%ならびにポリジメチルシロキサン−コ−水素メチル
メチルポリシロキサン10重量%およびビニルポリジメ
チルシロキサン0.7重量%を抑制剤として混入し、ホ
モジナイズする。
【0086】得られた発泡体成分AおよびBを比率1:
1で混合し、室温で加硫する。100℃において1時
間、後熱処理する。
【0087】実施例5:実施例4によるA成分、実施例
4によるB成分、これには粘度20Pasを有するビニ
ル末端停止ポリジメチルシロキサン31重量%および実
施例2によるバッチ2重量%を含む。
【0088】実施例6:実施例4によるA成分、実施例
4によるB成分、これには粘度20Pasを有するビニ
ル末端停止ポリジメチルシロキサン26重量%および実
施例2によるバッチ7重量%を含む。
【0089】実施例7:実施例4によるA成分、実施例
4によるB成分、これには粘度20Pasを有するビニ
ル末端停止ポリジメチルシロキサン25重量%および実
施例2によるバッチ8重量%を含む。
【0090】実施例8: 実施例4によるA成分、実施例4による成分、これに
は粘度20Pasを有するビニル末端停止ポリジメチル
シロキサン12重量%および実施例2によるバッチ21
重量%を含む。
【0091】シリコン発泡体における圧縮永久歪の改
善:
【0092】
【表1】
【0093】
【表2】 DIN規格 DIN 53505、ISO 868−ショア硬度A、
ショア00 DIN 53571−引張強さ、破断伸び DIN 53517−圧縮永久歪 DIN 53420−密度
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08L 83/05 C08L 83/05 83/06 83/06 (72)発明者 フランツ ノイハウザー オーストリア国 ゲレーツベルク ゴル トブルン 9 (72)発明者 クラウス−ミヒャエル マテュツェック ドイツ連邦共和国 ブルクハウゼン オ ームシュトラーセ 5 (72)発明者 ベルント シュターデルマン ドイツ連邦共和国 ブルクハウゼン シ ュテガーヴァルトシュトラーセ 9 (56)参考文献 特開 平3−59174(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 83/07 C08K 5/05 C08K 5/372 C08K 5/5415 C08K 9/04 C08L 83/05 C08L 83/06

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)以下のものからなる成分(A): 分子当たり少なくとも2個のアルケニル基を有するポリ
    オルガノシロキサン(I)、全量に対して1〜98重量
    %、 分子当たり少なくとも2個のヒドロキシル基を有するポ
    リオルガノシロキサン(III)、全量に対して1〜9
    5重量%および/または一価または多価のアルコール、
    水、またはシラノール(IV)、全量に対して0.00
    5〜0.1重量%および金属触媒(V)および (2)以下のものからなる成分(B): 少なくとも2個のケイ素結合水素原子を有するポリオル
    ガノシロキサン(II)、全量に対して1〜50重量%
    および有機硫黄化合物(VI)、全量に対して0.00
    01〜2重量%を混合することにより製造される、エラ
    ストマーに架橋するシーリング用材料。
  2. 【請求項2】 成分(B)が、さらに追加してポリオル
    ガノシロキサン(I)および(III)を含む、請求項
    1記載のエラストマーに架橋するシーリング用材料。
  3. 【請求項3】 有機硫黄化合物が、無機充填剤上に配置
    されている、請求項1または2記載のエラストマーに架
    橋するシーリング用材料。
  4. 【請求項4】 有機硫黄化合物が、3−メルカプトプロ
    ピル−トリメトキシシラン、3−メルカプトプロピル−
    トリエトキシシラン、ポリジメチルシロキサン−コ−メ
    ルカプトアルキル化合物および/またはオクタデカン−
    1−チオールである、請求項1から3までのいずれか1
    項記載のエラストマーに架橋するシーリング用材料。
  5. 【請求項5】 架橋後のエラストマーを熱処理しない、
    請求項1から4までのいずれか1項記載のシーリング用
    材料を架橋させて形成される低い圧縮永久歪を有するエ
    ラストマー。
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