JP5101607B2 - エラストマーフォーム用のオルガノポリシロキサン組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、低密度、即ち0.20g/cm3より小さい密度を有し且つ良好な機械的特性を示すエラストマーフォーム(即ちエラストマー発泡体)(「シリコーンフォーム」と称される)を生成させることが意図される新規のオルガノポリシロキサン組成物に関する。
「シリコーンフォーム」とは、フォームの形のポリオルガノシロキサン組成物を意味する。シリコーンフォームは当技術分野においてよく知られており、それらの調製は多くの特許文献に記載されている。
シリコーンフォームを製造するための技術は、いくつか知られている。その第1の技術としては、揮発性副生成物の放出を伴う縮合反応を利用したものがある。より特定的には、水素を放出することができるSiH−SiOHタイプの縮合反応を用いた系の場合がある。例えば、フランス国特許第2589872号明細書には、ケイ素に結合したヒドロキシル基を有するシロキサン単位を含む有機ケイ素ポリマー、ケイ素に結合した水素原子を有するシロキサン単位を含む有機ケイ素ポリマー、触媒(例えばスズ化合物)、及び処理して疎水性にしたシリカを含む微粉砕充填剤(フィラー)を含むシリコーンフォーム前駆体組成物が記載されている。これらの組成物は重縮合反応によって硬化し、多くの点で満足できるものであるが、フランス国特許第2589872号明細書に記載されたスズを触媒とする組成物は、ある種の望ましくない有毒作用を発揮することがあるスズ触媒を使用するということのせいで、むしろ満足できないものとみなされている。さらに、こうして得られるフォームが許容できる特徴を示すためには力学的ミキサーを用いることが必要とされ、その場合にも、フォーム形成が均一になるのを保証するという点ではむしろ不確実である。このタイプの製品の費用はむしろ高くなる。
米国特許第3923705号明細書に記載された別法は、白金触媒の存在下でのケイ素に結合したヒドロキシル基(シラノール)を有するポリジオルガノシロキサンとの縮合反応に利用可能なケイ素に結合した水素原子を有するポリジオルガノシロキサンを含む組成物を提供することから成る。この反応は、かくして、シリコーンフォームを形成させるのに必要な気体状水素を生成させながら網状構造を作ることを可能にする。このタイプの配合物においては、気体の生成は架橋速度にも比例し、その結果、得られるフォームの密度を調節するのが難しく、これがこの技術によって低密度フォームを得ることの困難性を説明する。これらの組成物は、ケイ素に結合したビニル基を有するポリジオルガノシロキサンを追加的に含むことができ、これはケイ素に結合した水素原子を有するポリジオルガノシロキサンとの重付加反応によって同時に架橋し、シリコーンフォームの網状構造を作るのに関与する。
米国特許第4189545号明細書に記載された別法に従えば、水を含み且つケイ素に結合したビニル基を有するポリジオルガノシロキサン及びケイ素に結合した水素原子を有するポリジオルガノシロキサンを含む組成物であって、鎖の末端の単位だけではなくて鎖中の単位までもが前記ビニル基又は水素原子を有していて架橋剤としての働きをすることができる前記組成物から、シリコーンフォームが調製される。前記の水はヒドリド官能基を含むポリシロキサンと反応して、気体状水素及びシラノールを生成する。このシラノールは次いで縮合反応によってヒドリド官能基を含むポリジオルガノシロキサンと反応して気体状水素の第2の分子を生成し、一方でケイ素に結合したビニル基を有する別のポリジオルガノシロキサンが同時に付加反応によってヒドリド官能基を含む別のポリジオルガノシロキサンと反応して、シリコーンフォームの網状構造を作るのに関与する。この技術によって成される主な貢献は、シラノールを添加することなく少量の水を添加するだけで気体状水素が作られることである。
別の技術としては、多孔生成(porogenic)用添加剤をシリコーンマトリックスに添加して利用するものがあり、この多孔生成用添加剤とは、熱の作用下で、
・ガスの放出を伴う分解によって材料を発泡(膨張)させるもの[これは特にアゾタイプの誘導体、例えばアゾジカーボンアミド(これは窒素、二酸化炭素ガス及びアンモニアを放出することが可能である)の場合のことであるが、このタイプの発泡剤は、他の材料に対して広く用いられているという事実にも拘らず、毒性という深刻な問題(ヒドラジンの放出)を呈する];又は
・相変化(液体から気体)によって材料を発泡(膨張)させるもの(これは特に低沸点溶剤の場合のことである):
である。
他の技術としては、加圧下でシリコーンマトリックスにガス(窒素)を機械式に導入し、次いで力学的ミキサー中に通すという手順を利用するものがあり、これは良好な特性を有するフォームを得ることを可能にするが、しかしながら非常に嵩張り且つ高価な装置を必要とする。
最後に、マイクロ波を利用する技術を挙げることもできる(米国特許第4026844号明細書)。
しかしながら、発泡剤源としてシラノールを利用する技術は、多くの用途、例えば輸送産業用の用途において、高すぎる密度を示すフォームを与える傾向を有する。さらに、適度な密度のフォームが得られる場合にも、これは大抵の場合は機械的特性(引張強さ、引裂強さ等)を犠牲にして達成される。
比較的低粘度の組成物からの低密度シリコーンフォームの生産には、依然として関心を引き起こす問題を残している。例えば米国特許第4418157号明細書には、架橋の前に100000mPa・sより小さい粘度を示すシリコーンフォーム前駆体組成物が記載されている。この特許明細書に示されたように、組成物の粘度が大きいほど得られるフォームの密度が小さくなることが知られている(第2欄第13〜24行)。かくして、この特許明細書に記載された新規のアプローチは、重付加又は重縮合によって架橋し得るシリコーンベース、「MQ」(例えばWalter Nollの著書「Chemistry and Technology of Silicones」、Academic Press社、1968年、第2版、第1〜9頁に記載されたシリコーン類の名称)タイプのシリコーン樹脂(随意としてのビニル官能基を含むもの)及び水を含み、100000mPa・sより小さい粘度を有する組成物を調製することから成り、水が前記のように気体状水素を発生させるための鍵となる成分として記載されている。
低密度シリコーンフォームの他の例としては、米国特許第5436274号明細書を挙げることができ、この特許明細書には、重付加によって架橋し得るシリコーンベース、ビニル官能基を含む「MQ」タイプのシリコーン樹脂及び{水を存在させることは必須である(この特許明細書においては反応成分Dと称される)}、並びにアルコール(アルカノール)と特定のジオールとの混合物を含む組成物が記載されている。
しかしながら、これらの低密度シリコーンフォーム用の前駆体組成物には、水を他の成分から分離することの結果として、貯蔵の際の均一性の問題を示すという欠点がある。例えば、二構成型(二液型)の形で提供されて長期間貯蔵した後の前駆体組成物の場合、組成物の2つの部分を混合する前に水と他の成分とを混合することが必要である。特定的には、フランス国特許第2419962号明細書(米国特許第4189545号明細書に対応)にはっきり示されているように、好適なフォームを生成するのに充分な気体状水素が放出されるためには、水と鎖中にヒドリド(≡SiH)官能基を含むポリシロキサンとが水1モル当たりヒドリド少なくとも0.2モルの割合で反応することができることが必須である。
さらに、米国特許第4418157号明細書に記載された組成物(例1〜4)は良好な機械的特性を有するフォームを生成させることができるが、得られる密度は0.28〜0.41g/cm3の範囲であり、従ってこれはもはや、良好な機械的特性を維持しながら構造物(自動車、飛行機、列車、船舶等)を軽量化するために常により一層低密度のフォームを追い求めている産業界(例えば輸送産業界)の期待に応えたものではない。
国際公開WO00/46282号パンフレットには、改善された耐燃焼性を示すシリコーンフォーム前駆体組成物の例が記載されている。この組成物は、重付加反応によって架橋するシリコーンベース{≡SiH官能基を含むポリオルガノシロキサンオイル/≡SiVi官能基を含むポリオルガノシロキサンオイル/Pt触媒(ここでVi=ビニル基)}、ヒドロキシル官能基を含む化合物及びウォラストナイトを含む(実施例には、組成物の総重量に対して充填剤約21重量%という充填剤含有率が高い組成物が記載されている)。実施例で調製された組成物の粘度(実施例1、表2)はすべて、190000mPa・s超であることに注目すべきである。上記のように、組成物の粘度が大きいほど得られるフォームの密度が小さくなることが知られている(米国特許第4418157号明細書、第2欄第13〜24行)。最も粘性の高い組成物(表2、第13頁、組成物[1−1]、粘度274000mPa・s)から最も粘性の低い組成物[1−3](粘度=198000mPa・s)までで得られるフォームの密度は増大する(0.20g/cm3から0.25g/cm3まで)ことが認められ、従って架橋前に低粘度の組成物から低密度のフォームを得るのは難しいという従来の教示が確認された。実際上は、最終使用者又はシリコーンフォーム生産ラインを用いる製造業者がこれらの組成物を利用する時に最適なものとなるためには、架橋の前に比較的低粘度の形で存在して適切な道具中に容易に流れる組成物を入手できることが非常に重要である。用語「比較的低粘度の組成物」とは、25℃における粘度が15000mPa・s未満の組成物を意味するものとする。
さらに、シリコーンフォーム産業では常に、低粘度、即ち25℃において15000mPa・s未満の粘度を有し且つ良好な耐燃焼性を示すことができる新規のシリコーンフォーム前駆体組成物が求められている。実際、シリコーンフォームは、電線又は電子リレーのような必須部品の保護のために用いられたり、例えば危険な物質を取り扱う設備や人間を輸送する装置に用いられたりすることが多いので、火炎に対する優れた挙動が必要とされる。火災の際のこれらの部品の動作状況が劣ったものであると、警報装置や安全システムの作動が妨げられることがある。
フランス国特許第2589872号明細書 米国特許第3923705号明細書 米国特許第4189545号明細書 米国特許第4026844号明細書 米国特許第4418157号明細書 米国特許第5436274号明細書 フランス国特許第2419962号明細書 国際公開WO00/46282号パンフレット
従って、ここで検討される問題は、低密度(即ち0.20g/cm3未満の密度)であり且つ良好な機械的特性を有するシリコーンフォームの前駆体となる、低粘度(即ち50000mPa・s未満の粘度)の組成物を調製するための、原理的には相反する仕様の間の技術上の折衷点の探求としてまとめることができる。
かくして、本発明の目的は、低粘度(即ち15000mPa・s未満の粘度)を有する新規のオルガノポリシロキサン組成物であって、架橋後に低密度(即ち0.20g/cm3未満の密度)であり且つ良好な機械的特性を示すシリコーンフォームを生成することが意図される前記オルガノポリシロキサン組成物を提供することにある。
本発明の別の目的は、低粘度(即ち15000mPa・s未満の粘度)を有する新規のオルガノポリシロキサン組成物であって、架橋後に良好な耐燃焼性を示す低密度シリコーンフォームを生成することが意図される前記オルガノポリシロキサン組成物を提供することにある。
本出願人はここに、非常に驚いたことに、架橋前に15000mPa・s未満の粘度を有する特定の組成物から、次の特性:
・0.20g/cm3満の密度、及び
・0.10MPa超の引張強さ
を示すシリコーンフォームを得ることができることを見出した。
かくして、本発明の主題事項は、架橋後に次の特性:
・0.20g/cm3未満の密度、
・0.10MPa超の引張強さ:
を示すフォームを生成するオルガノポリシロキサン組成物にある。この組成物は、架橋の前に
(i)ヒドリド官能基を含むポリシロキサンの存在下で気体状水素を生成することができる多孔生成剤としての水、
(ii)ヒドロキシル基を含むポリオルガノシロキサン、及び
(iii)≡SiH官能基を含む環状ポリジオルガノシロキサン
を含まず、そしてこの組成物は、次の成分(A)〜(H):
(A)ケイ素に結合したC2〜C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個有し、10〜300000mPa・sの範囲の粘度を有する、少なくとも1種のポリオルガノシロキサン(A)、
(B)ケイ素に結合した水素原子を1分子当たり少なくとも2個有し、好ましくは≡SiH単位を1分子当たり少なくとも3個有し、1〜5000mPa・sの範囲の粘度を有する、少なくとも1種のポリオルガノシロキサン(B)、
(C)触媒として有効量の、白金族に属する少なくとも1種の金属から成る少なくとも1種の触媒(C)、
(D)n−プロパノール、n−ブタノール、n−ヘキサノール及びn−オクタノールより成る群から選択される少なくとも1種の化合物(D)、
(E)随意としての、鎖の各末端をトリオルガノシロキシ単位でブロックされた少なくとも1種のジオルガノポリシロキサンオイル(E)(そのケイ素原子に結合した有機基は、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル及び3,3,3−トリフルオロプロピル基、シクロアルキル基、例えばシクロヘキシル、シクロヘプチル及びシクロオクチル基、並びにアリール基、例えばキシリル、トリル及びフェニルから選択される)、
(F)随意としての、少なくとも1種の無機及び/又は金属充填剤(F)、
(G)随意としての、少なくとも1種の添加剤(G)、並びに
(H)少なくとも1種のポリオルガノシロキサン樹脂(H)であって、次の条件(1)及び(2):
(1)該樹脂は、ポリオルガノシロキサン(A)及びポリオルガノシロキサン樹脂(H)の合計重量に対する重量割合(=重量比[(H)/{(A)+(H)}]×100)として少なくとも10重量%の量で存在し;
(2)該樹脂は、次式(I)及び(II):
Figure 0005101607
{ここで、
記号Wは同一であっても異なっていてもよく、それぞれC2〜C6アルケニル基を表わし、
記号Zは同一であっても異なっていてもよく、それぞれ、触媒の活性に対して好ましくない作用を持たない随意にハロゲン化された非加水分解性一価炭化水素基(この炭化水素基は、好ましくはアルキル基及びアリール基から選択される)を表わし、
aは1又は2、好ましくは1であり、bは0、1又は2であり、それらの合計a+bは1、2又は3である};
Figure 0005101607
(ここで、Zは前記と同じ意味を持ち、
cは0、1、2又は3である):
のものから選択される少なくとも2つの異なるシロキシ単位を含み、単位(I)又は(II)の少なくとも1つはT又はQ単位である:
に合致する前記ポリオルガノシロキサン樹脂(H):
を含むものであり、
さらに、前記成分の選択、性状及び量は、前記組成物の粘度が15000mPa・s未満になるように決定される。
本明細書におけるすべての粘度は、周知の方法で25℃において測定される動的粘度量(動粘性係数)に相当する。この粘度は、1982年5月のAFNOR NFT 76 106標準規格に従ってブルックフィールド粘度計を用いて測定される。これらの粘度は、25℃における「ニュートン」動的粘度量に相当し、即ち周知の方法で、測定される粘度が剪断勾配とは独立したものであるのに充分低い剪断速度勾配で測定される動的粘度に相当する。
周知のように、ケイ素に結合したC2〜C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個有し、10〜300000mPa・sの範囲の粘度を有するポリオルガノシロキサン(A)は特に、次式:
Figure 0005101607
(ここで、
YはC2〜C6アルケニル、好ましくはビニルであり、
Rは触媒の活性に対して好ましくない作用を持たない一価炭化水素基であり、これは一般的に1〜8個の炭素原子を有するアルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル及び3,3,3−トリフルオロプロピル基、シクロアルキル基、例えばシクロヘキシル、シクロヘプチル及びシクロオクチル基、並びにアリール基、例えばキシリル、トリル及びフェニルから選択され、
dは1又は2であり、eは0、1又は2であり、それらの合計d+eは1、2又は3である)
の少なくとも2個のシロキシ単位及び随意としてのその他の単位から成ることができ、前記の随意としてのその他の単位はすべて、次の平均式:
Figure 0005101607
(ここで、Rは前記と同じ意味を持ち、
fは0、1、2又は3である)
の単位である。
ポリオルガノシロキサン(A)の例には、例えばジメチルビニルシリル末端を有するジメチルポリシロキサン、トリメチルシリル末端を有する(メチルビニル)(ジメチル)ポリシロキサンコポリマー又はジメチルビニルシリル末端を有する(メチルビニル)(ジメチル)ポリシロキサンコポリマーがある。
特に推奨される形において、前記ポリオルガノシロキサン(A)は、末端ビニルシロキシ単位を含む。
周知のように、ケイ素に結合した水素原子を1分子当たり少なくとも2個有し、好ましくは≡SiH単位を1分子当たり少なくとも3個有し、1〜5000mPa・sの範囲の粘度を有するポリオルガノシロキサン(B)は、特に次式:
Figure 0005101607
(ここで、
Xは触媒の活性に対して好ましくない作用を持たない一価炭化水素基であって、一般的に1〜8個の炭素原子を有するアルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル及び3,3,3−トリフルオロプロピル基、シクロアルキル基、例えばシクロヘキシル、シクロヘプチル及びシクロオクチル基、並びにアリール基、例えばキシリル、トリル及びフェニルから選択され、
gは1又は2、好ましくは1であり、iは0、1又は2であり、それらの合計g+iは1、2又は3である)
のシロキシ単位及び随意としてのその他の単位から成ることができ、前記の随意としてのその他の単位はすべて、次の平均式:
Figure 0005101607
(ここで、Xは前記と同じ意味を持ち、
jは0、1、2又は3である)
の単位である。
好適なポリオルガノシロキサン(B)は、ポリメチルヒドロシロキサン又はメチルヒドロジメチルシロキサンコポリマーである。
白金族に属する少なくとも1種の金属から成る触媒(C)も、よく知られている。白金族の金属は、プラチノイドの名前で知られているものであり、この用語には、白金に加えてルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム及びイリジウムが含まれる。白金及びロジウム化合物を用いるのが好ましい。特に、米国特許第3159601号明細書、米国特許第3159602号明細書、米国特許第3220972号明細書、欧州特許公開第0057459号公報、欧州特許公開第0188978号公報及び欧州特許公開第0190530号公報に記載された白金と有機化合物との錯体又は米国特許第3419593号明細書に記載された白金とビニル化オルガノシロキサンとの錯体を用いることができる。一般的に好ましい触媒は、白金である。米国特許第3775452号明細書に記載されたようなカーステッド(Karstedt)溶液又は錯体が好ましい。
本発明に従って有用な化合物(D)の中では、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、n−ヘキサノール、n−オクタノール及びベンジルアルコールを挙げることができる。n−プロパノール、n−ブタノール、n−ヘキサノール及びn−オクタノールが特に好ましい。
成分(E)は、非官能化線状ポリジメチルシロキサン、即ち式(CH3)2SiO2/2の繰返し単位を含み且つ両末端において(CH3)3SiO1/2単位を有するものであるのが好ましい。
無機充填剤(F)としては、特に補強用充填剤及び増量用充填剤を挙げることができる。
しかしながら、充填剤の性状及び量は、すべての成分を混合した後の組成物の粘度が50000mPa・s未満となるように決定される。従って、粘性付与力が高すぎるせいで除外される充填剤もある。
これらの充填剤は、平均粒子直径が0.1μm未満である非常に微細に粉砕された物質の形で提供することができる。これらの充填剤には特にヒュームドシリカ及び沈降シリカが包含される。それらの比表面積は、一般的に10m2/g超、大抵の場合は20〜300m2/gの範囲である。
これらの充填剤はまた、平均粒子直径0.1μm超のもっと粗大に粉砕された物質の形で提供することもできる。斯かる充填剤の例としては、石英粉末、ケイ藻土シリカ、焼成クレー、ルチルタイプの酸化チタン、鉄、亜鉛、クロム、ジルコニウム若しくはマグネシウムの酸化物、様々な形(水和若しくは非水和)のアルミナ、窒化ホウ素、リトポン又はメタホウ酸バリウムを挙げることができる。それらの比表面積は、一般的に30m2/g未満とする。
充填剤は、各種の有機ケイ素化合物で処理することによって表面を変性されたものであってもよい。これらの有機ケイ素化合物は、この用途に通常用いられるものであり、オルガノクロロシラン類、ジオルガノシクロポリシロキサン類、ヘキサオルガノジシロキサン類、ヘキサオルガノジシラザン類又はジオルガノシクロポリシラザン類であることができる(フランス国特許第1126884号明細書、フランス国特許第1136885号明細書、フランス国特許第1236505号明細書及び英国特許第1024234号明細書)。処理された充填剤は大抵の場合、それらの重量の3〜30%の有機ケイ素化合物を含む。この充填剤は、配合物中に添加する前又はその後に、こうして処理することができる。
前記充填剤は、粒子寸法が異なるいくつかのタイプの充填剤の混合物から成ることができる。
特定の金属充填剤(F)を存在させることによって、フォームの耐燃焼性をかなりはっきり改善することが可能となる。金属充填剤(F)としては、例えば次のものを挙げることができる:
(a)フランス国特許第2757869号明細書に記載されたような、白金と混合鉄酸化物又はセリウム(IV)酸化物との混合物をベースとする添加剤、特に次の混合物:
・白金錯体又は化合物の形の白金とFeO/Fe23混合物との混合物;
・白金錯体又は化合物の形の白金とセリウム(IV)酸化物及び/又は水酸化物との混合物;
・白金錯体又は化合物の形の白金と、セリウム(IV)酸化物及び/又は水酸化物と酸化チタンTiO2との組合せから成る成分との混合物;並びに
・白金錯体又は化合物の形の白金と、セリウム(IV)酸化物及び/又は水酸化物と酸化チタンTiO2とFeO/Fe23化合物との組合せから成る成分との混合物、
(b)特公昭51−035501号公報に記載されたような、白金と式(FeO)x・(Fe23)y(ここで、x/y比は0.05/1〜1/1の範囲である)の混合鉄酸化物との混合物、
(c)フランス国特許第2166313号明細書、欧州特許公開第0347349号公報、フランス国特許第2166313号明細書及び欧州特許公開第0347349号公報に記載されたような、白金と少なくとも1種の希土類金属酸化物との混合物、特に白金とセリウム(IV)酸化物CeO2との混合物、
(d)チタン酸化物、例えばDegussa社よりAeroxide(登録商標)の名称で販売されている製品、例えば「Aeroxide(登録商標)TiO2 PF2」製品、並びに
(e)アルミニウム水酸化物(水和されていても水和されていなくてもよい)、鉄酸化物及びセリウム酸化物又は水酸化物。
特に好ましい金属充填剤(F)は、上の(a)又は(d)に記載したものである。
添加剤(G)としては特に、架橋を遅らせるために触媒抑制剤を添加することが可能である。これらの抑制剤は周知である。特に有機アミン類、シラザン類、有機オキシム類、ジカルボン酸のジエステル類、アセチレン性ケトン類及びアセチレン性アルコール類を用いることができる(例えば、フランス国特許第1528464号明細書、フランス国特許第2372874号明細書及びフランス国特許第2704553号明細書を参照されたい)。抑制剤を用いる場合、これはポリオルガノシロキサン(A)100部当たり0.0001〜5重量部、好ましくは0.001〜3重量部の割合で加えることができる。また、本発明において用いることができる抑制剤の中には、ホスフィン類、ホスファイト類及びホスホナイト類もある。特に、米国特許第6300455号明細書に記載された式P(OR)3の化合物を挙げることができる。これらの抑制剤は、シリコーン組成物全体の重量に対して1〜50000ppmの範囲、特に10〜10000ppmの範囲、好ましくは20〜2000ppmの範囲の重量割合で添加する。
ポリオルガノシロキサン樹脂(H)は、よく知られた分岐鎖状オルガノポリシロキサンオリゴマー又はポリマーであり、商品として入手できる。これらは、溶液、好ましくはシロキサン溶液の形で提供される。分岐鎖状オルガノポリシロキサンオリゴマー又はポリマーの例としては、「MQ」樹脂、「MDQ」樹脂、「TD」樹脂及び「MDT」樹脂を挙げることができ、そのアルケニル官能基は、M、D及び/又はTシロキシ単位が有することができる。特に好適な樹脂の例としては、ビニル基重量含有率が0.2〜10重量%の範囲であるビニル化MDQ樹脂を挙げることができる。
本明細書においては、シリコーンの単位を示すための手法において許容されているケイ素に結合した酸素原子の数に従う取り決めを利用する。この取り決めは、この酸素原子の数を示すために文字M、D、T及びQ(「mono」、「di」、「tri」及び「quatro」の略号)を用いる。このシリコーンの命名法は、例えばWalter Nollの著書「Chemistry and Technology of Silicones」、Academic Press社、1968年、第2版、第1〜9頁に記載されている。
本発明の好ましい別形態に従えば、本発明に従うオルガノポリシロキサン組成物は、次のことを特徴とする:
・前記ポリオルガノシロキサン(A)は、それぞれがケイ素に結合したC2〜C6アルケニル基を有する末端シロキシ単位を1分子当たり少なくとも2個有し、
・前記組成物は追加的に、ケイ素に結合したC2〜C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも3個有する第2のポリオルガノシロキサン(A2)を含む。
前記ポリオルガノシロキサン(A2)は、25℃において10〜300000mPa・sの範囲、好ましくは50〜10000mPa・sの範囲、より一層好ましくは100〜5000mPa・sの範囲の粘度を有し、特に少なくとも3個の次式:
Figure 0005101607
(ここで、
YはC2〜C6アルケニル、好ましくはビニルであり、
Rは触媒の活性に対して好ましくない作用を持たない一価炭化水素基であり、これは一般的に1〜8個の炭素原子を有するアルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル及び3,3,3−トリフルオロプロピル基、シクロアルキル基、例えばシクロヘキシル、シクロヘプチル及びシクロオクチル基、並びにアリール基、例えばキシリル、トリル及びフェニルから選択され、
dは1又は2であり、eは0、1又は2であり、それらの合計d+eは1、2又は3である)
のシロキシ単位及び随意としてのその他の単位から成ることができ、前記の随意としてのその他の単位はすべて、次の平均式:
Figure 0005101607
(ここで、Rは式(VII)についての意味と同じ意味を持ち、
fは0、1、2又は3である)
の単位である。
好ましい実施形態に従えば、前記ポリオルガノシロキサン(A2)は、25℃において10〜300000mPa・sの範囲、好ましくは50〜10000mPa・sの範囲、より一層好ましくは100〜5000mPa・sの範囲の粘度を有する。
ビニル化ポリオルガノシロキサン(A)及び(A2)、ポリオルガノシロキサン樹脂(H)並びにヒドリド官能基を有するポリオルガノシロキサン(B)は、≡SiH官能基対≡SiVi基の比が特に0.5〜10の範囲、好ましくは1〜6の範囲となる量で用いる。
本発明の別の実施形態に従えば、本発明に従うオルガノポリシロキサン組成物は、次の成分(A)〜(H):
(A)ケイ素に結合したC2〜C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個有し、10〜300000mPa・sの範囲の粘度を有する、少なくとも1種のポリオルガノシロキサン(A)100重量部、
(B)ケイ素に結合した水素原子を1分子当たり少なくとも2個有し、好ましくは≡SiH単位を1分子当たり少なくとも3個有し、1〜5000mPa・sの範囲の粘度を有する、少なくとも1種のポリオルガノシロキサン(B)0.5〜50重量部、
(C)触媒として有効量の、白金族に属する少なくとも1種の金属から成る少なくとも1種の触媒(C)、
(D)n−プロパノール、n−ブタノール、n−ヘキサノール及びn−オクタノールより成る群から選択される少なくとも1種の化合物(D)0.05〜50重量部、
(E)鎖の各末端をトリオルガノシロキシ単位でブロックされた少なくとも1種のジオルガノポリシロキサンオイル(E)(そのケイ素原子に結合した有機基は、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル及び3,3,3−トリフルオロプロピル基、シクロアルキル基、例えばシクロヘキシル、シクロヘプチル及びシクロオクチル基、並びにアリール基、例えばキシリル、トリル及びフェニルから選択される)0〜50重量部、
(F)少なくとも1種の無機及び/又は金属充填剤(F)0〜150部、
(G)少なくとも1種の添加剤(G)0〜10重量部、並びに
(H)少なくとも1種のポリオルガノシロキサン樹脂(H)であって、次の条件(1)及び(2):
(1)該樹脂は、ポリオルガノシロキサン(A)及びポリオルガノシロキサン樹脂(H)の合計重量に対する重量割合(=重量比[(H)/{(A)+(H)}]×100)として少なくとも10重量%の量で存在し;
(2)該樹脂は、次式(I)及び(II):
Figure 0005101607
{ここで、
記号Wは同一であっても異なっていてもよく、それぞれC2〜C6アルケニル基を表わし、
記号Zは同一であっても異なっていてもよく、それぞれ、触媒の活性に対して好ましくない作用を持たない随意にハロゲン化された非加水分解性一価炭化水素基(この炭化水素基は、好ましくはアルキル基及びアリール基から選択される)を表わし、
aは1又は2、好ましくは1であり、bは0、1又は2であり、それらの合計a+bは1、2又は3である}:
のものから選択される少なくとも2つの異なるシロキシ単位並びに随意としてのその他の単位を含み、前記のその他の単位の少なくとも一部は、次の平均式(II):
Figure 0005101607
(ここで、Zは前記と同じ意味を持ち、
cは0、1、2又は3である)
の単位であり、単位(I)又は(II)の少なくとも1つはT又はQ単位である:
に合致する前記ポリオルガノシロキサン樹脂(H):
を含むものであり、
さらに、前記成分の選択、性状及び量は、前記組成物の粘度が15000mPa・s未満になるように決定される。
別の局面に従えば、本発明は、前記のシリコーン組成物の前駆体系(二構成型(C))に関する。斯かる前駆体系は、組成物を形成するために混合することが予定される2つの別個の部分A及びBとして提供される。部分Aは、触媒(C)及び化合物(D)を含み、部分Bはポリオルガノシロキサン(B)を含み、その他の成分(A)、(E)、(F)、(G)及び(H)は部分A中、部分B中又は部分A及びB中に存在させる。
本発明の別の主題事項は、前記の本発明に従うオルガノポリシロキサン組成物を架橋させることによって得ることができるシリコーンフォームであって、次の特性:
・0.20g/cm3未満の密度、及び
・0.10MPa超の引張強さ.
を示す前記シリコーンフォームにある。
本発明の最後の主題事項は、本発明に従うシリコーンフォームを成形することによって得られる物品に関する。
本発明は特に、建築、輸送、電気絶縁又は家庭用電化製品の分野において充填材フォーム又はフォームシールを製造するために有用である。
本発明はまた、パッド印刷又は医療補助(パラメディカル)の分野においても有用である。
以下、非限定的実施例によって本発明をより詳細に説明する。
例1〜8:周囲温度において架橋するシリコーンフォームの調製
本明細書において、
・用語「Vi」はビニル基「−CH2=CH2」を意味し、
・略号「T/S」は、AFNOR NF T 46002標準規格に従う引張強さ(MPa)を意味し、
・略号「E/B」は、前記標準規格に従う破断点伸び(%)を意味し、
・略号「Tr/S」は、引裂き強さ(N/mm)を意味する。
表1に記載した組成を有する部分P1及びP2を含む二構成型組成物を調製する。
(1)被験組成物の部分P1中の成分の性状
:M、DVi及びQシロキシ単位を含むビニル化ポリオルガノシロキサン樹脂(「MDViQ」)。
:鎖の各末端をVi(CH3)2SiO1/2単位でブロックされた、25℃において100000mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサンオイル。
b1:(CH3)2ViSiO1/2単位でブロックされた、25℃において3500mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサン。
b2:(CH3)2ViSiO1/2単位でブロックされた、25℃において60000mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサン。
b3:(CH3)2ViSiO1/2単位でブロックされた、25℃において600mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサン。
:Celite-SFの商品名で販売されているケイ藻土。
:ブタノール。
d’:水。
:カーステッド白金触媒。
:鎖の各末端を(CH3)3SiO1/2単位でブロックされた、25℃において1000mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサンオイル。
(2)組成物の部分P2中の成分の性状
:M、DVi及びQシロキシ単位を含み、M=(CH3)3SiO1/2、DVi=(CH3)ViSiO2/2且つQ=SiO4/2であるビニル化ポリオルガノシロキサン樹脂(「MDViQ」)。
:鎖の各末端をVi(CH3)2SiO1/2単位でブロックされた、25℃において100000mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサンオイル。
b1:(CH3)2ViSiO1/2単位でブロックされた、3500mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサン。この組成物のビニル含有率は0.6重量%である。
b2:(CH3)2ViSiO1/2単位でブロックされた、60000mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサン。この組成物のビニル含有率は0.8重量%である。
b3:(CH3)2ViSiO1/2単位でブロックされた、25℃において600mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサン。
:鎖の各末端を(CH3)3SiO1/2単位でブロックされた、25℃において1000mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサンオイル。
:DVi単位含有率が2重量%であり、MVi単位含有率が0.4重量%である(又はビニル側基を有する)ポリ(ビニルメチル)(ジメチル)シロキサンオイル。
:鎖の各末端を(CH3)2HSiO1/2単位でブロックされたポリジメチルシロキサンオイル。
:鎖の各末端を(CH3)3SiO1/2単位でブロックされたポリメチルヒドロシロキサンオイル。
:(CH3)2ViSiO1/2単位でブロックされた、25℃において600mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサンオイル中に1%エチニルシクロヘキサノールを含む溶液。
被験組成物は、下記の表1に記載したものである。
Figure 0005101607
(3)実験
50容量部の成分P1に50容量部の成分P2を添加する。スパチュラを用いて23℃において約30秒間手作業で混合した後に、発泡及び架橋が達成された。得られたフォームを評価した(表2に結果を記録する)。
(4)試験
Figure 0005101607
Figure 0005101607
・孔の寸法が1mmより小さいもの=「小さい気泡」
・孔の寸法>>1mmのもの=「大きい気泡」
例1〜5及び比較例6〜8は、樹脂を存在させることが必須であること、及び発泡システムが重要であることを示している。実際、アルコールを水に置き換えると、著しく高い密度のフォームが得られる(樹脂は存在するがしかし水をベースとする発泡システムを用いた比較例8を参照されたい)。本発明に従う組成物は、良好な機械的特性を有する低密度(0.20g/cm3未満)フォームを得ることを可能にする。
例1、2及び3は、樹脂含有率を高くすることによって、密度を下げること及びショアー00硬度(S00H)を高めることが同時にできることを示している。
例4及び5は、鎖中にビニル単位を有するオイルを少量添加することによって、低密度及び良好な機械的特性を維持しながらS00Hを変化させることができることを示している。
比較例6については、50000mPa・sより高い粘度のせいで、機械的特性及び硬度を測定するための試験片を調製することができなかった(組成物の展延が困難)。
例9〜11:周囲温度において架橋し、良好な耐火性を有するシリコーンフォームの調製
表4に記載した成分を混合することによって混合物を調製する。
(1)被験組成物の部分P1中の成分の性状
:M、DVi及びQシロキシ単位を含むビニル化ポリオルガノシロキサン樹脂(「MDViQ」)。
:鎖の各末端をVi(CH3)2SiO1/2単位でブロックされた、25℃において100000mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサンオイル。
b1:(CH3)2ViSiO1/2単位でブロックされた、25℃において3500mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサン。
:Celite-SFの商品名で販売されているケイ藻土。
c1:Aeroxide(登録商標)TiO2 P25の商品名で販売されている二酸化チタン。
c2:Aeroxide(登録商標)TiO2 PF2の商品名で販売されている二酸化チタン。
c3:Bayferrox(登録商標)306の商品名で販売されている酸化鉄。
c4:水酸化セリウム。
c5:Apyral(登録商標)40 VSLの商品名で販売されているアルミナ三水和物。
:ブタノール。
:カーステッド白金触媒。
:鎖の各末端を(CH3)3SiO1/2単位でブロックされた、25℃において1000mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサンオイル。
(2)被験組成物の部分P2中の成分の性状
:M、DVi及びQシロキシ単位を含むビニル化ポリオルガノシロキサン樹脂(「MDViQ」)。
:鎖の各末端をVi(CH3)2SiO1/2単位でブロックされた、25℃において100000mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサンオイル。
b1:(CH3)2ViSiO1/2単位でブロックされた、3500mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサン。この組成物のビニル含有率は0.6重量%である。
:鎖の各末端を(CH3)3SiO1/2単位でブロックされた、25℃において1000mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサンオイル。
:鎖の各末端を(CH3)2HSiO1/2単位でブロックされたポリジメチルシロキサンオイル。
:鎖の各末端を(CH3)3SiO0.5単位でブロックされたポリメチルヒドロシロキサンオイル。
:(CH3)2ViSiO1/2単位でブロックされた、25℃において600mPa・sの粘度を有するポリジメチルシロキサンオイル中に1%エチニルシクロヘキサノールを含む溶液。
被験組成物は、下記の表4に記載したものである。
Figure 0005101607
(3)実験
50容量部の成分P1に50容量部の成分P2を添加する。スパチュラを用いて23℃において約30秒間手作業で混合した後に、発泡及び架橋が達成された。得られたフォームは均質だった。
(4)試験
下記の表5に報告した例9〜11の結果によって示されるように、良好な機械的特性及び優れた耐燃性を有する低密度(0.20g/cm3未満)フォームを得ることができる。
Figure 0005101607
得られたエラストマーの難燃性についての試験は、1991年6月18日付けの「The Underwriters Laboratories」(UL94V)、第4版に規定された手順に従って実施され、この手順は、試験片(長さ127mm、幅12.7mm、厚さ2mm)を垂直にして980℃の炎に10秒間暴露し、この暴露の後に消火時間を測定することから成る。
結果を次の評価基準(a)〜(d)に従って格付けする。
(a)V−0:最大燃焼時間が10秒未満(自己消火性);赤熱材料の滴りなし(優れた耐燃性);
(b)V−1:最大燃焼時間が30秒未満(自己消火性);赤熱材料の滴りなし(良好な耐燃性);
(c)V−2:最大燃焼時間が30秒未満(自己消火性);赤熱材料の滴りあり(耐燃性);
(d)NC:格付けなし(劣った難燃性)。

Claims (6)

  1. 架橋後に次の特性:
    ・0.20g/cm3未満の密度、
    ・0.10MPa超の引張強さ:
    を示すフォームを生成するオルガノポリシロキサン組成物であって、
    架橋の前に
    (i)ヒドリド官能基を含むポリシロキサンの存在下で気体状水素を生成することができる多孔生成剤としての水、
    (ii)ヒドロキシル基を含むポリオルガノシロキサン、及び
    (iii)≡SiH官能基を含む環状ポリジオルガノシロキサン
    を含まず、
    次の成分(A)〜(H):
    (A)それぞれがケイ素に結合したC2〜C6アルケニル基を有する末端シロキシ単位を1分子当たり少なくとも2個有し、10〜300000mPa・sの範囲の粘度を有する、少なくとも1種のポリオルガノシロキサン(A)、
    (B)ケイ素に結合した水素原子を1分子当たり少なくとも2個有し、1〜5000mPa・sの範囲の粘度を有する、少なくとも1種のポリオルガノシロキサン(B)、
    (C)触媒量の、白金族に属する少なくとも1種の金属から成る少なくとも1種の触媒(C)、
    (D)n−プロパノール、n−ブタノール、n−ヘキサノール及びn−オクタノールより成る群から選択される少なくとも1種の化合物(D)、
    (E)随意としての、鎖の各末端をトリオルガノシロキシ単位でブロックされた少なくとも1種のジオルガノポリシロキサンオイル(E)(そのケイ素原子に結合した有機基は、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基、シクロアルキル基、並びにアリール基から選択される)、
    (F)随意としての、少なくとも1種の無機及び/又は金属充填剤(F)、
    (G)随意としての、少なくとも1種の触媒抑制剤(G)、並びに
    (H)少なくとも1種のポリオルガノシロキサン樹脂(H)であって、次の条件(1)及び(2):
    (1)該樹脂は、ポリオルガノシロキサン(A)及びポリオルガノシロキサン樹脂(H)の合計重量に対する重量割合(=重量比[(H)/{(A)+(H)}]×100)として少なくとも10重量%の量で存在し;
    (2)該樹脂は、次式(I)及び(II):
    Figure 0005101607
    {ここで、
    記号Wは同一であっても異なっていてもよく、それぞれC2〜C6アルケニル基を表わし、
    記号Zは同一であっても異なっていてもよく、それぞれ、随意にハロゲン化された非加水分解性一価炭化水素基を表わし、
    aは1又は2であり、bは0、1又は2であり、それらの合計a+bは1、2又は3である};
    Figure 0005101607
    (ここで、Zは前記と同じ意味を持ち、
    cは0、1、2又は3である):
    のものから選択される少なくとも2つの異なるシロキシ単位を含み、単位(I)又は(II)の少なくとも1つはT又はQ単位である:
    に合致する前記ポリオルガノシロキサン樹脂(H):
    から成り
    さらに、前記成分の選択、性状及び量は、前記組成物の粘度が15000mPa・s未満になるように決定される、前記オルガノポリシロキサン組成物。
  2. 次の成分(A)〜(H):
    (A)それぞれがケイ素に結合したC2〜C6アルケニル基を有する末端シロキシ単位を1分子当たり少なくとも2個有し、10〜300000mPa・sの範囲の粘度を有する、少なくとも1種のポリオルガノシロキサン(A)100重量部、
    (B)ケイ素に結合した水素原子を1分子当たり少なくとも2個有し、1〜5000mPa・sの範囲の粘度を有する、少なくとも1種のポリオルガノシロキサン(B)0.5〜50重量部、
    (C)触媒量の、白金族に属する少なくとも1種の金属から成る少なくとも1種の触媒(C)、
    (D)n−プロパノール、n−ブタノール、n−ヘキサノール及びn−オクタノールより成る群から選択される少なくとも1種の化合物(D)0.05〜50重量部、
    (E)鎖の各末端をトリオルガノシロキシ単位でブロックされた少なくとも1種のジオルガノポリシロキサンオイル(E)(そのケイ素原子に結合した有機基は、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基、シクロアルキル基、並びにアリール基から選択される)0〜50重量部、
    (F)少なくとも1種の無機及び/又は金属充填剤(F)0〜150部、
    (G)少なくとも1種の触媒抑制剤(G)0〜10重量部、並びに
    (H)少なくとも1種のポリオルガノシロキサン樹脂(H)であって、次の条件(1)及び(2):
    (1)該樹脂は、ポリオルガノシロキサン(A)及びポリオルガノシロキサン樹脂(H)の合計重量に対する重量割合(=重量比[(H)/{(A)+(H)}]×100)として少なくとも10重量%の量で存在し;
    (2)該樹脂は、次式(I)及び(II):
    Figure 0005101607
    {ここで、
    記号Wは同一であっても異なっていてもよく、それぞれC2〜C6アルケニル基を表わし、
    記号Zは同一であっても異なっていてもよく、それぞれ、随意にハロゲン化された非加水分解性一価炭化水素基を表わし、
    aは1又は2であり、bは0、1又は2であり、それらの合計a+bは1、2又は3である}:
    のものから選択される少なくとも2つの異なるシロキシ単位並びに随意としてのその他の単位を含み、前記のその他の単位の少なくとも一部は、次の平均式(II):
    Figure 0005101607
    (ここで、Zは前記と同じ意味を持ち、
    cは0、1、2又は3である)
    の単位であり、単位(I)又は(II)の少なくとも1つはT又はQ単位である:
    に合致する前記ポリオルガノシロキサン樹脂(H):
    から成り
    さらに、前記成分の選択、性状及び量は、前記組成物の粘度が15000mPa・s未満になるように決定される:
    ことを特徴とする、請求項1に記載のオルガノポリシロキサン組成物。
  3. 2つの部分から成る(二構成型の)形にあり、一方の部分Aが触媒(C)及び化合物(D)を含み、もう一方の部分Bがポリオルガノシロキサン(B)を含み、その他の成分(A)、(E)、(F)、(G)及び(H)が部分A中、部分B中又は部分A及びB中に存在することを特徴とする、請求項1又は2に記載のオルガノポリシロキサン組成物。
  4. 請求項1〜のいずれかに記載のオルガノポリシロキサン組成物を架橋させることによって得られ、次の特性:
    ・0.20g/cm3未満の密度、及び
    ・0.10MPa超の引張強さ
    を示すシリコーンフォーム。
  5. パッド印刷における請求項1〜のいずれかに記載のオルガノポリシロキサン組成物又は請求項に記載のシリコーンフォームの使用。
  6. 建築、輸送、電気絶縁又は家庭用電化製品の分野において充填材フォーム又はフォームシールを製造するための、請求項1〜のいずれかに記載のオルガノポリシロキサン組成物又は請求項に記載のシリコーンフォームの使用。
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