JP4236318B2 - シリコーンゴム組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は耐熱性に優れたシリコーンゴム組成物に関し、詳しくは、シリコーンゴムベースコンパウンド段階での保存安定性に優れ、硬化後は熱劣化の度合いが小さく、耐熱性に優れたシリコ―ンゴムになり得る、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】
従来、シリコーンゴムに熱安定剤として酸化セリウム粉末を添加配合することは知られている(例えば、特開昭52−14654号公報、特開昭60−173050号公報、特開平7−11010号公報参照)。ところが、一般に、酸化セリウム粉末をシリコーンゴム組成物に均一に配合することは難しとされている。即ち、シリコーンゴム組成物はジオルガノポリシロキサン(シリコーン生ゴム)と補強性充填剤と必要に応じてシリコーンゴム組成物の物性を向上させるための各種添加剤とを混合してシリコーンゴムベースコンパウンドを造り、このシリコーンゴムベースコンパウンドを保管しておき、シリコーンゴム成形品を成形する時に、硬化剤を添加配合して硬化可能なシリコーンゴム組成物とするのであるが、このシリコーンゴムベースコンパウンドを製造する段階で、酸化セリウム粉末をシリコーンゴム組成物に均一に配合することは難しい。例えば、このシリコーンゴムベースコンパウンドを製造する段階で比表面積が大きく粒子径の小さい酸化セリウム粉末を加えて混練すると発熱して、シリコーンゴムベースコンパウンド自体の粘度が上昇して著しい場合はゲル化するという問題点があった。さらに、酸化セリウム粉末を配合したシリコーンゴムベースコンパウンドは保存安定性に劣り、これを長期間保存しておくと増粘してロール作業性が低下したり、著しい場合はゲル化することがあるといった問題点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは上記問題点を解消するために鋭意検討した結果、特定の酸化セリウム粉末を配合したシリコーンゴムベースコンパウンドが保存安定性に優れ、しかも、この特定の酸化セリウム粉末を配合したシリコーンゴムベースコンパウンドに硬化剤を配合してなるシリコーンゴム組成物を硬化して得られるシリコーンゴムは、200℃を超える高温度条件下での熱劣化の度合いが小さいことを見出し本発明を為すに至った。
即ち、本発明の目的は、シリコーンゴムベースコンパウンド段階での保存安定性に優れ、硬化後は高温度条件下での熱劣化の度合いが小さく、耐熱性に優れたシリコーンゴムとなり得る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】
上記目的は、二酸化炭素を接触させて3重量%水分散液におけるpH値を2.0〜5.5とした、BET法比表面積が80m 2 / g以上の酸化セリウム粉末を、0.05〜10重量%含有することを特徴とする、シリコーンゴム組成物により達成される。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明に使用される酸化セリウム粉末は、BET法比表面積が80m2/g以上であり、3重量%水分散液におけるpH値が2.0〜5.5である。ここで、酸化セリウム粉末とは、式:CeOa(式中、aは0.2〜2.1である。)で示される化合物の粉末であり、この化合物に少量の結晶水が結合したいわゆる水和化合物の粉末も含まれる。本発明で使用される酸化セリウム粉末は、そのBET法比表面積が80m2/g以上であることが必要であり、好ましくは100m2/g以上であり、より好ましくは140m2/g以上である。そして、この酸化セリウム粉末はこの酸化セリウム粉末の3重量%水分散液におけるpH値が2.0〜5.5の範囲内にあることが必要であり、好ましくは2.0〜5.0の範囲内にあることが好ましく、3.0〜5.0の範囲内にあることがより好ましい。尚、酸化セリウム粉末の3重量%水分散液におけるpH値は、例えば、酸化セリウム粉末3重量部と水97重量部をスターラーを使用して15分間攪拌した後、1時間静置して得られる上澄み液のpH値をpH測定器を使用して測定することにより得られる。また、ここで使用される酸化セリウム粉末は、通常の焼成した酸化セリウム粉末に、二酸化炭素を接触させることによって製造される。
【0006】
本発明の組成物は、上記のような特定の酸化セリウム粉末を0.05〜20重量%含有するシリコーンゴム組成物であるが、ここで使用されるシリコーンゴム組成物としては、従来公知のシリコーンゴム組成物が使用できる。その硬化機構は特に限定されず、有機過酸化物硬化型、ヒドロシリル化反応硬化型、縮合反応硬化型が例示される。これらの中でも次に示すシリコーンゴム組成物が好ましい。
(A)アルケニル基含有ジオルガノポリシロキサン 100重量部、
(B)二酸化炭素を接触させて3重量%水分散液におけるpH値を2.0〜5.5とした、BET法比表面積が80m 2 / g以上の酸化セリウム粉末 0.1〜10重量部、
(C)補強性充填剤 5〜150重量部
および
(D)硬化剤 本発明の組成物を硬化させるのに十分な量
からなるシリコーンゴム組成物。
【0007】
この組成物について説明すると、(A)成分のジオルガノポリシロキサンは本発明組成物の主成分であり、通常は、1分子中にケイ素原子結合アルケニル基を少なくても2個を有する。アルケニル基としてはビニル基、アリル基、ヘキセニル基が例示される。この(A)成分の分子構造は、実質的に直鎖状であるが、分子鎖の一部が少し分岐していてもよい。このジオルガノポリシロキサン中のケイ素原子結合有機基としては、上記アルケニル基以外にメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;3,3,3−トリフルオロプロピル基、3−クロルプロピル基等のハロゲン化アルキル基;3−シアノアルキル基が例示される。かかるジオルガノポリシロキサンとしてはジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シロキサン共重合体、ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シロキサン共重合体、トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルポリシロキサン、トリメチルシロキシ基封鎖鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルシロキサン・メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シロキサン共重合体、トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シロキサン共重合体等が挙げられる。尚、(A)成分の重合度は、通常は、100〜15,000の範囲にある。
【0008】
(B)成分の酸化セリウム粉末は、BET法比表面積が80m2/g以上であり、該酸化セリウム粉末の3重量%水分散液におけるpH値が2.0〜5.5の範囲内にある。この(B)成分は、前記酸化セリウム粉末を0.05〜10重量%含有するシリコーンゴム組成物の説明の項で使用される酸化セリウム粉末と同じものであり、同様なものが例示される。
【0009】
(C)成分の補強性充填剤は、シリコーンゴムの機械的強度を向上させるためのものであり、乾式法シリカ、湿式法シリカおよびこれらの表面がヘキサメチルジシラザン;メチルトリクロロノシラン、メチルジクロロシラン、ジフェニルシランジオール等のシラン;ジメチルシロキサンオリゴマー、ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体オリゴマー等のオルガノシロキサンオリゴマーで表面処理された疎水性シリカ等のシリカ微粉末;カーボンブラック、コロイド状炭酸カルシウムが例示される。
【0010】
(D)成分の硬化剤としては有機過酸化物があり、また白金系触媒とケイ素原子結合水素原子含有オルガノポリシロキサンとを併用したものがある。前者の有機過酸化物としては、シリコーンゴム組成物を硬化させるために使用されている従来公知の有機過酸化物が使用される。このような有機過酸化物としては、オルトーメチルベンゾイルパーオキサイド、メターメチルベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、クミル-t-ブチルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5ジ-t-ブチルパーオキヘキサン、ジ-t-ブチルパーオキサイド等が例示される。尚、これらの有機過酸化物は、1種または2種以上の混合物として用いられる。本成分の配合量は(A)成分100重量部に対して0.05〜15重量部の範囲内であり、好ましくは、0.05〜5重量部の範囲内である。
【0011】
また、後者の白金系触媒とケイ素原子結合水素原子含有オルガノポリシロキサンとを併用したものの内、白金系触媒としては、塩化白金酸、白金オレフィン錯体、塩化白金酸とジビニルテトラメチルジシロキサンとの錯体等が例示される。この白金系触媒の添加量は、(A)成分に対して白金金属として、1〜1,000ppm(重量)の範囲となる量が好ましい。また、ケイ素原子結合水素原子含有オルガノポリシロキサンは前記白金系触媒の存在下に架橋剤として働くものであり、1分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有することが必要である。かかるケイ素原子結合水素原子含有オルガノポリシロキサンとしては、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体等が例示される。本成分の配合量は、(A)成分中のアルケニル基のモル数と、本成分のケイ素原子結合水素原子のモル数の比が、(1.0:0.5)〜(1.0〜4.0)の範囲内にある量が好ましい。
【0012】
このシリコーンゴム組成物は、上記のような(A)成分〜(D)成分からなるが、これらの成分に加えて、シリコ―ンゴム組成物に添加配合することが公知とされる各種添加剤を添加配合することは、本発明の目的を損なわない限り差し支えない。このような添加剤としては、例えば、石英微粉末、ケイソウ土、マイカ、クレイ、ガラスビーズ、酸化アルミニウム等の増量性充填剤;酸化亜鉛、酸化鉄、炭酸亜鉛、炭酸マンガン、カーボンブラック、ベンガラ等の顔料、難燃性付与剤ないし耐熱性向上剤;付加反応遅延剤等が例示される。
【0013】
以上のような本発明のシリコーンゴム組成物は、シリコーンゴム組成物の製造段階で、シリコーンゴムベースコンパウンドの増粘とゲル化が抑制され、シリコーンゴムベースコンパウンドの保存安定に優れている。そして硬化後は、200℃を超える高温度条件下で熱劣化の度合いが小さく、耐熱性に優れたシリコーンゴム成形品となり得る。したがって、かかる特性の要求される用途、例えば、自動車のエンジン周辺部で使用されるゴム部品、電子写真複写機の定着ロールや加圧ロールに使用されるゴム、電線被覆用ゴム等高温条件下で使用されるゴムとして好適である。
【0014】
【実施例1】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例中、酸化セリウム粉末の3重量%水分散液としてのpH値は、次のようにして測定した。
<酸化セリウム粉末の3重量%水分散液としてのpH値の測定>
酸化セリウム粉末3gと水97gを容器に入れ、蓋をしてスターラーを使用して15分間攪拌した後、1時間静置した。尚、ここで使用した水は純水(イオン交換水)を煮沸し、室温になるまで放置した水である。次いで、得られた酸化セリウム粉末の3重量%水分散液の上澄み液のpH値をpH測定器により測定した。<シリコーンゴムベースコンパウンドの保存安定性試験>
1リットルの金属製丸缶に、シリコーンゴムベースコンパウンドを充填して密閉した。次いで、このシリコーンゴムベースコンパウンドが封入された丸缶を70℃に設定された加熱オーブン中に静置して3日間加熱した。その後、この加熱後のシリコーンゴムベースコンパウンドを6インチの2本ロール上に置き、ロール間隙3mm、回転数20rpmと28rpmの条件下で3分間混練した。混練後のシリコーンゴムベースコンパウンドをロールからシート状に引き剥がし、その表面の平滑性を肉眼にて観察した。評価結果は、次のようにして表した。
○印: 表面は平滑であった。
×印:表面が波打っており、凹凸が発生しており、シリコーンゴムコンパウンドは増粘して一部ゲル化していた。
<シリコーンゴムの耐熱性試験>
シリコーンゴム組成物をシート成形用金型に充填し、170℃で、10分間の条件下で圧縮成形して厚さ2mmのシートを作成した。次いで、このシートを200℃に設定された加熱オーブン中に入れ、4時間加熱して硬化を完結させた。
得られたシリコーンゴムシートについて、硬さ、引張強さを測定した。次いで、このシートを250℃のオーブン中に入れて72時間加熱した。その後この加熱処理した後のシートについて、硬さ、引張強さを測定して、上記加熱前と加熱後のシートの、硬さ、引張強さのそれぞれの変化の割合を算出した。尚、これらの変化の割合は次のようにして算出した。
○硬さの変化=加熱後のシートの硬さ−加熱前のシートの硬さ
○引張強さの残率(%)={(加熱前の引張強さ−加熱後の引っ張り強さ)/加熱前の引張強さ}×100
○伸び残率(%)={(加熱前の引張伸び−加熱後の引張伸び)/加熱前の引張伸び}×100
尚、上記において、硬さはJIS K6253(タイプAデュロメータ)に記載された方法にしたがい、引張強さおよび伸びは、JISK 6251に規定する方法にしたがって測定した。
【0015】
【参考例1】
炭酸セリウムから得られた焼成酸化セリウムであり、BET法比表面積が165m2/gの酸化セリウム粉末(以下、酸化セリウム粉末Aと言う)の3重量%水分散におけるpH値を測定したところ、その値は5.8であった。次いで、この酸化セリウム粉末に、少量の純水(イオン交換水)を加えた、湿った状態の酸化セリウム粉末の中に炭酸ガスを吹き込んだ。得られた酸処理酸化セリウム粉末(以下、酸化セリウム粉末Fと言う)の3重量%水分散液におけるpH値を測定したところ、その値は3.8であった。
【0016】
【参考例2】
炭酸セリウムから得られた焼成酸化セリウムであり、BET法比表面積が148m2/gの酸化セリウム粉末(以下、酸化セリウム粉末Bと言う)の3重量%水分散におけるpH値を測定したところ、その値は5.8であった。次いで、この酸化セリウム粉末B100重量部に、少量の純粋(イオン交換水)を加え、湿った状態の酸化セリウムの中に炭酸ガスを吹き込んだ。得られた酸処理酸化セリウム粉末(以下、酸化セリウム粉末Gと言う)の3重量%水分散液におけるPH値を測定したところ、その値は3.8であった。
【0017】
【実施例1】
ジメチルシロキサン単位99.8モル%とメチルビニルシロキサン単位0.13モル%からなり、両末端がジメチルビニルシロキサン基で封鎖されたジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体生ゴム(重合度6,000)100重量部、BET法における比表面積が200mm2/gの乾式法シリカ微粉末40重量部、可塑剤として粘度30mPa・sの両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサンオリゴマー10重量部をニーダーミキサーに投入して均一に混練した。次いで175℃で60分間混練してシリコーンベースコンパウンドを調製した。このシリコーンゴムベースコンパウンド100重量部に参考例1で得られた3重量%水分散液におけるpH値が3.8の酸化セリウム粉末F1.5重量部を2本ロール上で均一に混合してシリコーンゴムベースコンパウンドを調製した。このシリコーンゴムベースコンパウンドの保存安定性を調べた。次に、このシリコーンゴムベースコンパウンド100重量部に2,5−ジメチル−2,5−ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサンの50重量%シリコーンオイルペースト0.8重量部を添加し、均一に混練してシリコーンゴム組成物を調製した。このシリコーンゴム組成物の耐熱性試験を行った。これらの結果を後記する表1に示した。
【0018】
【実施例2】
実施例1において、参考例1で得られた酸化セリウム粉末Fの替りに、参考例2で得られた酸化セリウム粉末Gを配合した以外は実施例1と同様にしてシリコーンゴムベースコンパウンドおよびシリコーンゴム組成物を調製した。このシリコーンゴムベースコンパウンドの保存安定性およびシリコーンゴム組成物の耐熱性について実施例1と同様にして測定した。これらの測定結果を後記する表1に示した。
【0019】
【比較例1】
実施例1において、参考例1で得られた酸化セリウム粉末Fの替りに、参考例1で使用した酸化セリウム粉末Aを配合した以外は実施例1と同様にしてシリコーンゴムベースコンパウンドを調製し、続いて、シリコーンゴム組成物を調製した。このシリコーンゴムベースコンパウンドの保存安定、およびシリコーンゴム組成物の耐熱性について実施例1と同様にして測定した。これらの測定結果を後記する表1に併記した。
【0020】
【比較例2】
実施例2において、参考例1で得られた酸化セリウム粉末Gの替りに、参考例2で使用した酸化セリウム粉末Bを配合した以外は実施例2と同様にしてシリコーンゴムベースコンパウンドを調製し、続いてシリコーンゴム組成物を調製した。このシリコーンゴムベースコンパウンドの保存安定性およびシリコーンゴム組成物の耐熱性について実施例2と同様にして測定した。これらの測定結果を後記する表1に併記した。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】
以上のような本発明のシリコーンゴム組成物は、二酸化炭素を接触させて3重量%水分散液におけるpH値を2.0〜5.5とした、BET法比表面積が80m 2 / g以上の酸化セリウム粉末を含有しているので、シリコーンゴムベースコンパウンド段階での保存安定性に優れ、硬化後は高温条件下での熱劣化の度合いが小さく、耐熱性に優れたシリコーンゴムとなり得るという特徴を有する。
Claims (3)
- 二酸化炭素を接触させて3重量%水分散液におけるpH値を2.0〜5.5とした、BET法比表面積が80m 2 / g以上の酸化セリウム粉末を、0.05〜10重量%含有することを特徴とする、シリコーンゴム組成物。
- シリコーンゴム組成物が下記の組成を有することを特徴とする、請求項1記載のシリコーンゴム組成物。
(A)アルケニル基含有ジオルガノポリシロキサン 100重量部、
(B)二酸化炭素を接触させて3重量%水分散液におけるpH値を2.0〜5.5とした、BET法比表面積が80m 2 / g以上の酸化セリウム粉末 0.1〜10重量部、
(C)補強性充填剤 5〜150重量部
および
(D)硬化剤 本発明の組成物を硬化させるのに十分な量。 - (D)成分が有機過酸化物である請求項2に記載のシリコーンゴム組成物。
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