JP5776650B2 - 絶縁性シリコーンゴム組成物 - Google Patents

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本発明は、絶縁性シリコーンゴム組成物に関し、特に室温だけでなく、高温においても十分な帯電防止性能に優れた硬化物を与える絶縁性シリコーンゴム組成物に関する。
シリコーンゴムは、優れた耐候性、電気特性、低圧縮永久歪性、耐熱性、耐寒性等の特性を有しているため、電気機器、自動車、建築、医療、食品を初めとして様々な分野で広く使用されている。例えば、リモートコントローラ、タイプライター、ワードプロセッサ、コンピュータ端末、楽器等のゴム接点として使用されるキーパッド;建築用ガスケット;オーディオ装置等の防振ゴム;コネクターシール、スパークプラグブーツなどの自動車部品、コンピュータに使用されるコンパクトディスク用パッキン、パンやケーキの型などの用途が挙げられる。現在、シリコーンゴムの需要は益々高まっており、優れた特性を有するシリコーンゴムの開発が望まれている。
これらのシリコーンゴムは、一般的には高重合度のオルガノポリシロキサンと補強性充填剤とを含有する組成物を硬化させることで形成される。この組成物は、ドウミキサー、二本ロール等の混合装置を用いて、原料ポリマーに補強性充填剤や各種分散剤を混合することにより調製されている。オルガノポリシロキサンやシリカ等の補強性充填剤は電気絶縁材料であり、それを配合して得られるシリコーンゴム組成物及びその硬化物であるシリコーンゴムは各種物質との接触により帯電してしまい、静電気が発生したり、空気中の塵を吸着してしまうなどの問題があった。
従来、帯電防止ゴムは、帯電防止剤として、ポリエーテル系(特許文献1:特表2002−500237号公報)や、カーボンブラック(特許文献2、3:特表2002−507240号公報、特開2002−327122号公報)を使用している。ポリエーテル系を使用した場合は、高温ではポリエーテルが分解してしまい、十分な帯電防止効果が発現しないという問題がある。特に、熱硬化型のシリコーンゴム組成物の硬化物で公知のポストキュアを行っただけでも帯電防止効果が殆どなくなってしまうのが実状であった。カーボンブラックを使用した場合は、電気絶縁性を維持するのが困難であったり、黒色に限定されてしまうという問題があった。
また、特開2003−82232号公報(特許文献4)には、リチウム塩を添加した半導電ローラ用シリコーンゴム組成物が提案されているが、半導電領域では、絶縁物質でなければ使用できない電線の被覆やキーパッドなどに適用できないという問題があった。
特表2002−500237号公報 特表2002−507240号公報 特開2002−327122号公報 特開2003−82232号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、絶縁性を維持し、帯電防止性に優れ、高温に暴露されても優れた帯電防止特性を維持することのできるシリコーンゴム(硬化物)を与える絶縁性シリコーンゴム組成物を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、熱硬化型シリコーンゴム組成物に、導電性補強性シリカを特定量加えることにより、電気絶縁性でありながら、室温だけでなく、高温においても十分な帯電防止性能に優れた絶縁性シリコーンゴム組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、下記の絶縁性シリコーンゴム組成物を提供するものである。
〔1〕
(A)下記平均組成式(1)
1 nSiO(4-n)/2 (1)
(式中、R1は互いに同一又は異種の非置換もしくは置換の炭素原子数1〜10の1価炭化水素基であり、ただし、R1の少なくとも2個は炭素原子数2〜10のアルケニル基であり、nは1.8〜2.3の正数である。)
で表され、1分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン
100質量部、
(B)BET吸着法による比表面積が50m2/g以上、9.8×10 6 Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が10 12 Ω・cm超の絶縁性補強性シリカ
0〜100質量部、
(C)BET吸着法による比表面積が30m2/g以上、9.8×10 6 Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が10 12 Ω・cm以下の導電性補強性シリカ
0.01〜40質量部、及び
(D)硬化剤
を含有してなる絶縁性シリコーンゴム組成物。
〔2〕
(C)成分の導電性補強性シリカが、9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が105〜1012Ω・cmの範囲にある〔1〕に記載の絶縁性シリコーンゴム組成物。
〔3〕
絶縁性シリコーンゴム組成物を硬化してなる硬化物の体積抵抗率が、1011〜1014Ω・cmである〔1〕又は〔2〕に記載の絶縁性シリコーンゴム組成物。
〔4〕
6mm厚シリコーンゴムシート表面に、それぞれコロナ放電により静電気を6kVチャージした後、その帯電圧が半分になる時間(半減期)が3秒以下となるシリコーンゴム硬化物を与えるものである〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の絶縁性シリコーンゴム組成物。

(D)成分が、(D−1)オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合わせからなる付加反応型硬化剤である〔1〕〜〔〕のいずれかに記載の絶縁性シリコーンゴム組成物。

(D)成分が、(D−2)有機過酸化物硬化剤である〔1〕〜〔〕のいずれかに記載の絶縁性シリコーンゴム組成物。
本発明の絶縁性シリコーンゴム組成物の硬化物は、帯電防止性に優れ、高温に暴露されても優れた帯電防止特性を維持し、また、着色も自由にできる。
以下、本発明を詳細に説明する。
[(A)1分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン]
(A)成分は1分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合アルケニル基を有するオルガノポリシロキサンである。(A)成分としては、例えば、下記平均組成式(1):
1 nSiO(4-n)/2 (1)
(式中、R1は互いに同一又は異種の非置換もしくは置換の炭素原子数1〜10の1価炭化水素基であり、ただし、R1の少なくとも2個は炭素原子数2〜10のアルケニル基であり、nは1.8〜2.3の正数である。)
で表されるオルガノポリシロキサンを用いることができる。
1は互いに同一又は異種の非置換もしくは置換の炭素原子数1〜10、好ましくは1〜8の1価炭化水素基である。R1の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等の炭素原子数1〜10のアルキル基;シクロヘキシル基等の炭素原子数3〜10のシクロアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等の炭素原子数6〜10のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等の炭素原子数7〜10のアラルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基等の炭素原子数2〜10、好ましくは2〜8、より好ましくは2〜6のアルケニル基;シクロヘキセニル基等の炭素原子数3〜10のシクロアルケニル基;これらの炭化水素基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子、臭素原子、塩素原子等のハロゲン原子、シアノ基等で置換した基、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基、ビニル基、フェニル基、トリフロロプロピル基が好ましい。好ましくは全R1の50モル%以上が、より好ましくは全R1の80モル%以上が、更により好ましくはアルケニル基以外の全てのR1がメチル基である。
アルケニル基の含有量は、全R1中0.0001〜20モル%であることが好ましく、特に0.001〜10モル%であることが好ましい。アルケニル基は、分子鎖末端のケイ素原子に結合していても、分子鎖途中(即ち、分子鎖非末端部分)のケイ素原子に結合していても、両者に結合していてもよい。
nは1.8〜2.3、好ましくは1.9〜2.1、より好ましくは1.95〜2.05の正数である。
(A)成分のオルガノポリシロキサンは、基本的には直鎖状であるが、得られる硬化物のゴム弾性を損なわない範囲において部分的には分岐していてもよい。好ましくは、主鎖がジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状のジオルガノポリシロキサンである。
(A)成分のオルガノポリシロキサンの分子量は特に限定されず、(A)成分としては、例えば、低い粘度(例えば、25℃において、100〜500,000mPa・s、特に500〜100,000mPa・s程度)を有する液状のオルガノポリシロキサンから高い粘度(例えば、25℃において、1,000,000mPa・s以上、特に10,000,000mPa・s以上)を有するオルガノポリシロキサン、特には、室温(25℃)において自己流動性のない生ゴム状(非液状)のオルガノポリシロキサンまで使用できる。なお、本発明において、粘度は回転粘度計(例えば、BL型、BH型、BS型、コーンプレート型など)等により測定することができる。
得られる組成物が硬化してゴム状弾性体になるためには、更に、(A)成分のオルガノポリシロキサンの重合度(通常、重量平均重合度)が100〜100,000であることが好ましく、特に150〜20,000であることが好ましい。より具体的には、ミラブル型の(即ち、室温(25℃)で自己流動性のない生ゴム状(非液状)であり、ロールミルで混練が可能な高粘度の)組成物を調製する場合、(A)成分の重合度は、好ましくは1,500以上、特に好ましくは2,000以上である。この場合、(A)成分は室温で生ゴム状の高重合度オルガノポリシロキサンであり、(A)成分の重合度の上限は約100,000、特に20,000程度でよい。一方、液状の組成物を調製する場合、(A)成分の重合度は、好ましくは100〜1,200程度、より好ましくは200〜800程度である。この場合、(A)成分は液状オルガノポリシロキサンである。なお、本発明において、重合度(又は分子量)は、例えばトルエンを展開溶媒としてゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析におけるポリスチレン換算の重量平均重合度(又は重量平均分子量)等として測定することができる。
(A)成分のオルガノポリシロキサンは1種単独で使用しても分子構造、重合度又はこれらの両方の異なる2種以上を併用してもよい。
[(B)絶縁性補強性シリカ]
本発明で用いる絶縁性シリコーンゴム組成物には、その硬化物に機械的強度等を付与するために、必要に応じて任意に、絶縁性補強性シリカ(以下、単に、補強性シリカと記載することもある。)を配合することが好ましい。絶縁性補強性シリカとしては、例えば、ヒュームドシリカ(煙霧質シリカ又は乾式シリカ)、沈降シリカ(湿式シリカ)等が挙げられる。(B)成分の補強性シリカは、BET吸着法による比表面積が50m2/g以上のものが用いられるが、このBET吸着法による比表面積は50〜400m2/gであることが好ましく、特に100〜400m2/gであることがより好ましい。
(B)成分は1種単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
なお、本発明において、絶縁性補強性シリカとは、体積抵抗率が1012Ω・cm超、特には9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が1012Ω・cm超、更には1013Ω・cm以上の補強性シリカであることを意味する。
また、本発明において、後述する(C)成分の導電性補強性シリカとは、体積抵抗率が1012Ω・cm以下、特には9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が105〜1012Ω・cm、更には106〜1011Ω・cmである補強性シリカを意味する。
なお、本発明において、体積抵抗率は、JIS−K6249に基づいて測定した値である。
(B)成分の補強性シリカとしては、必要に応じて、オルガノポリシロキサン、シラザン、クロロシラン、アルコキシシラン等の表面処理剤で表面疎水化処理されたシリカを用いてもよい。これらの表面処理剤は1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。表面処理剤による表面処理は、例えば、(A)成分のオルガノポリシロキサンと(B)成分の補強性シリカとの混合と同時に又は該混合とは異なるタイミングで、未処理の補強性シリカを表面処理剤と接触させることにより行うことができる。
(B)成分の絶縁性補強性シリカの具体例としては、例えば、アエロジル130、アエロジル200、アエロジル300、アエロジルR−812、アエロジルR−972、アエロジルR−974などのアエロジルシリーズ(日本アエロジル(株)製)、Cabosil MS−5、MS−7(キャボット社製)、レオロシールQS−102、103、MT−10(トクヤマ社製)等の表面未処理又は表面疎水化処理された(即ち、親水性又は疎水性の)ヒュームドシリカや、トクシールUS−F(トクヤマ社製)、NIPSIL−SS、NIPSIL−LP(日本シリカ(株)製)等の表面未処理又は表面疎水化処理された沈降シリカなどが挙げられる。
(B)成分の配合量は特に限定されないが、(A)成分のオルガノポリシロキサン100質量部に対して0〜100質量部であり、好ましくは1〜80質量部であり、より好ましくは5〜50質量部である。該配合量がこの範囲内にあると、(B)成分と他の成分との配合が容易であり、得られる硬化物はゴム強度などのゴム物性が十分となりやすい。更に、生ゴムを原料とするミラブルゴムの場合、加工性を維持しやすい。
[(C)導電性補強性シリカ]
(C)成分の導電性補強性シリカは、例えば、ヒュームドシリカ(煙霧質シリカ又は乾式シリカ)、沈降シリカ(湿式シリカ)等が挙げられる。(C)成分の導電性補強性シリカは、BET吸着法による比表面積が30m2/g以上のものが用いられるが、このBET吸着法による比表面積は35〜400m2/gであることが好ましく、特に40〜400m2/gであることが好ましい。(C)成分は1種単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
(C)成分の導電性補強性シリカは、体積抵抗率が1012Ω・cm以下、特には9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が1012Ω・cm以下の補強性シリカであり、例えば、9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が105〜1012Ω・cmであることが好ましく、特に106〜1011Ω・cm、更には107〜1010Ω・cmであることが好ましい。9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が105Ω・cmより低いと、導電性補強性シリカを添加したシリコーンゴム組成物の絶縁性を維持することが困難となる場合があり、1012Ω・cmより高いと良好な帯電防止性が発現しない場合がある。
このような導電性補強性シリカとしては、市販品を用いることができ、例えば、日本アエロジル(株)製のVP NIT50、VP NIT200、VP NIT200−A、VP NIT200−B等が挙げられる。
(C)成分の配合量は、(A)成分のオルガノポリシロキサン100質量部に対して0.01〜40質量部であり、好ましくは0.05〜35質量部であり、より好ましくは0.1〜20質量部であり、更に好ましくは0.5〜10質量部である。(C)成分の配合量が少なすぎると良好な帯電防止性を発現することが困難であり、また、多すぎるとシリコーンゴム硬化物の絶縁性を維持することが困難となる。
[(D)硬化剤]
(D)成分の硬化剤は、本発明で用いる絶縁性シリコーンゴム組成物を硬化させ得るものであれば特に限定されない。(D)成分は1種単独で使用しても2種以上を併用してもよい。(D)成分としては、例えば、(D−1)付加反応型硬化剤、(D−2)有機過酸化物硬化剤、又は(D−1)成分と(D−2)成分との組み合わせが挙げられる。
・(D−1)付加反応型硬化剤
(D−1)成分としては、(D−1a)オルガノハイドロジェンポリシロキサンと(D−1b)ヒドロシリル化触媒との組み合わせが用いられる。
・・(D−1a)オルガノハイドロジェンポリシロキサン
(D−1a)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、1分子中に2個以上、好ましくは3個以上のSiH基を含有するものであれば、直鎖状、環状、分岐状及び三次元網状構造のいずれであってもよい。(D−1a)成分としては、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の架橋剤として公知のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いることができ、例えば、下記平均組成式(2):
2 pqSiO(4-p-q)/2 (2)
(式中、R2は互いに同一又は異種の非置換もしくは置換の炭素原子数1〜12の1価炭化水素基であり、p及びqは0≦p<3、0<q≦3及び0<p+q≦3を満たす正数である。)
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンが挙げられる。(D−1a)成分は1種単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
上記平均組成式(2)中、R2は互いに同一又は異種の非置換もしくは置換の炭素原子数1〜12、特に好ましくは1〜8の1価炭化水素基であり、脂肪族不飽和基以外のものであることが好ましい。R2の具体例としては、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、ブテニル基、ヘキセニ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;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アラルキル基;及びこれらの炭化水素基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子等のハロゲン原子などで置換した基、例えば、3,3,3−トリフロロプロピル基等が挙げられる。
p及びqは、好ましくは0.7≦p≦2.4、0.002≦q≦1及び0.8≦p+q≦2.7を満たす正数であり、より好ましくは1≦p≦2.2、0.01≦q≦1及び1.002≦p+q≦2.5を満たす正数である。
(D−1a)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、SiH基を1分子中に2個以上(例えば2〜300個)、好ましくは3個以上(例えば3〜200個)、より好ましくは4〜100個程度有する。(D−1a)成分においてSiH基は分子鎖末端にあっても、分子鎖の途中(即ち、分子鎖非末端部分)にあっても、その両方にあってもよい。また、(D−1a)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子数(又は重合度)は、好ましくは2〜300個、より好ましくは3〜200個、更により好ましくは4〜100個程度である。更に、(D−1a)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの25℃における粘度は、好ましくは0.5〜10,000mPa・s、より好ましくは0.5〜1,000mPa・s、特に好ましくは1〜300mPa・sである。
(D−1a)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの具体例としては、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、トリス(ハイドロジェンジメチルシロキシ)メチルシラン、トリス(ハイドロジェンジメチルシロキシ)フェニルシラン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、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メチルハイドロジェンポリシロキサン、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、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シロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、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シロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、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シロキサン・メチルフェニルシロキサン・ジメチル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メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン・ジフェニル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メチルハイドロジェンシロキサン・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、(CH32HSiO1/2単位と(CH33SiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる共重合体、(CH32HSiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる共重合体、及び(CH32HSiO1/2単位とSiO4/2単位と(C653SiO1/2単位とからなる共重合体;これらの例示化合物においてメチル基の一部又は全部をプロピル基、ブチル基等のメチル基以外のアルキル基もしくはフェニル基又はこれらの組み合わせ等で置換した化合物などが挙げられる。
具体的には、下記構造式で表わされる化合物が例示できる。
Figure 0005776650
(上記式中、kは2〜10の整数であり、s及びtは独立に0又は1〜10の整数である。)
(D−1a)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、(A)成分100質量部に対して0.1〜40質量部が好ましい。更に、(A)成分中の脂肪族不飽和基(例えば、ケイ素原子に結合したアルケニル基及びジエン基等)1個に対し、(D−1a)成分中のSiH基の個数が好ましくは0.5〜10個、より好ましくは0.7〜5個となる量である。該配合量が上記範囲内だと、得られる組成物の硬化時に架橋が十分に形成されやすく、硬化後は、機械的強度が十分となりやすく、また、他の物理特性、特に耐熱性と低圧縮永久歪性が良好となりやすい。
・・(D−1b)ヒドロシリル化触媒
(D−1b)成分のヒドロシリル化触媒は、(A)成分中のアルケニル基と(D−1a)成分中のSiH基とを付加反応させる触媒である。(D−1b)成分は1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。(D−1b)成分としては、例えば、白金族金属系触媒が挙げられ、具体的には、例えば、白金族の金属単体とその化合物が挙げられる。白金族金属系触媒としては、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の触媒として従来公知のものが使用できる。白金族金属系触媒としては、例えば、シリカ、アルミナ、シリカゲルのような担体に吸着させた微粒子状白金族金属、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸6水和物のアルコール溶液、パラジウム触媒、ロジウム触媒等が挙げられるが、白金又は白金化合物が好ましい。
(D−1b)成分の添加量は、上記付加反応を促進できる量であればよく、白金族金属質量に換算して(A)成分のオルガノポリシロキサンに対して、好ましくは1ppm〜1質量%(10,000ppm)、より好ましくは2〜1,000ppm、特に好ましくは10〜500ppmである。該添加量がこの範囲だと、付加反応が十分に促進されやすく、硬化が十分になりやすく、経済的に有利となる。
また、上記の触媒のほかに硬化速度を調整する目的で、付加架橋制御剤を使用してもよい。その具体例としては、エチニルシクロヘキサノール等のアセチレンアルコール系制御剤、テトラシクロメチルビニルポリシロキサンが挙げられる。付加架橋制御剤は1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
・(D−2)有機過酸化物硬化剤
(D−2)成分の有機過酸化物硬化剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、p−メチルベンゾイルパーオキサイド、o−メチルベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−ビス(2,5−t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾエート、1,6−ヘキサンジオール−ビス−t−ブチルパーオキシカーボネート等が挙げられる。(D−2)成分は1種単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
(D−2)成分の添加量は、(A)成分100質量部に対して0.1〜10質量部が好ましく、特に0.2〜5質量部が好ましい。(D−2)成分の配合量が少なすぎると硬化が不十分となる場合があり、多すぎると有機過酸化物の分離残渣により、シリコーンゴム硬化物の物性が低下する場合がある。
(その他の成分)
本発明で用いる絶縁性シリコーンゴム組成物には、本発明の目的を損なわない範囲において、上記成分に加え、必要に応じて、その他の成分として、粉砕石英、結晶性シリカ、珪藻土、炭酸カルシウム等の充填剤、着色剤、引き裂き強度向上剤、酸化鉄や酸化セリウム等の耐熱性向上剤、酸化チタン、白金化合物等の難燃性向上剤、受酸剤、アルミナや窒化硼素等の熱伝導率向上剤、離型剤、充填剤用分散剤として各種アルコキシシラン、特にフェニル基含有アルコキシシラン及びその加水分解物、ジフェニルシランジオールや、分子鎖(両)末端シラノール基(即ち、ケイ素原子結合水酸基)封鎖ジオルガノシロキサンオリゴマー(通常、重合度30程度以下)、カーボンファンクショナルシラン、シラノール基含有低分子シロキサン等の、熱硬化型シリコーンゴム組成物における公知の充填剤及び添加剤を添加してもよい。その他の成分は1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
(組成物の調製方法)
本発明で用いる絶縁性シリコーンゴム組成物は、該組成物を構成する成分をニーダー、バンバリーミキサー、二本ロール等の公知の混練機で混合することにより得ることができる。該シリコーンゴム組成物として上記(A)〜(D)成分を含有する組成物を用いる場合、(A)成分のオルガノポリシロキサンと(B)成分の絶縁性補強性シリカと(C)成分の導電性補強性シリカを混合して混合物を得た後、該混合物に(D)成分の硬化剤を添加することが好ましい。上記(A)〜(D)成分を含有する組成物が更にその他の成分を含む場合には、(A)成分のオルガノポリシロキサンと(B)成分の絶縁性補強性シリカと(C)成分の導電性補強性シリカとその他の成分とを混合して混合物を得た後、該混合物に(D)成分の硬化剤を添加することが好ましい。
なお、本発明の絶縁性シリコーンゴム組成物については、これを硬化することにより、通常、1011Ω・cm以上、特には1011〜1014Ω・cm、更には1012〜1014Ω・cmの体積抵抗率を有する絶縁性のシリコーンゴム(硬化物)を与えるものである。即ち、本発明においては、シリコーンゴム硬化物について、上記範囲の体積抵抗率を有するシリコーンゴムを絶縁性のシリコーンゴム(硬化物)と称する。
[シリコーンゴム成型物]
得られた絶縁性シリコーンゴム組成物の成形方法としては、目的とする成形品の形状及び大きさにあわせて公知の成形方法を選択すればよい。例えば、注入成形、圧縮成形、射出成形、カレンダー成形、押出成形などの方法が挙げられる。
硬化条件は、用いる成形方法における公知の条件でよく、一般的に60℃〜450℃の温度で数秒〜1日程度である。また、得られる硬化物の圧縮永久歪の低下、得られるシリコーンゴム中に残存している低分子シロキサン成分の低減、該シリコーンゴム中の有機過酸化物の分解物の除去等の目的で、200℃以上、好ましくは200℃〜250℃のオーブン内等で1時間以上、好ましくは1時間〜70時間程度、より好ましくは1時間〜10時間のポストキュア(2次キュア)を行ってもよい。
得られたシリコーンゴムの帯電防止性能としては、スタチックオネストメーター(シシド静電気(株)製)を用いて、シリコーンゴム成型物の表面に、コロナ放電により静電気を6kVチャージした後、その帯電圧が半分になる時間(半減期)が、2分以内、特に1分以内であることが好ましい。
以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。なお、重合度は、トルエンを展開溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析によるポリスチレン換算の重量平均重合度であり、粘度は、室温(25℃)において回転粘度計により測定したものである。
帯電量及び体積抵抗率を下記の方法により測定した。
帯電量の測定
スタチックオネストメーター(シシド静電気(株)製)を用いて、200℃,4時間ポストキュア後及び200℃,100時間ポストキュア後の6mm厚シリコーンゴムシート表面に、それぞれコロナ放電により静電気を6kVチャージした後、その帯電圧が半分になる時間(半減期)を測定した。
体積抵抗率の測定
200℃,4時間ポストキュア後及び200℃,100時間ポストキュア後の1mm厚シリコーンゴムシートについて、JIS−K6249に基づいて測定した。
[実施例1]
ジメチルシロキサン単位99.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.15モル%、ジメチルビニルシロキシ単位0.025モル%からなり、平均重合度が約6,000であるオルガノポリシロキサン生ゴム100質量部、BET比表面積が200m2/gのヒュームドシリカ(アエロジル200、日本アエロジル(株)製)35質量部、BET比表面積が160m2/gで、9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が2.0×109Ω・cmである導電性補強性シリカ(VP NIT200、日本アエロジル(株)製)1質量部、分散剤として両末端シラノール基を有し、平均重合度15、25℃における粘度が30mPa・sであるジメチルポリシロキサン10質量部を添加し、ニーダーにて混練りし、170℃にて2時間加熱処理して組成物(ベースコンパウンド)を調製した。
この組成物(ベースコンパウンド)100質量部に対し、架橋剤として2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン0.4質量部を二本ロールにて添加し、均一に混合して生ゴム状のシリコーンゴム組成物を製造した後、該組成物を165℃、70kgf/cm2の条件で10分間プレスキュアを行い、6mm厚のシート及び1mm厚のシートを作製した。次いで200℃のオーブンで4時間ポストキュア及び100時間ポストキュアを実施した。
このシリコーンゴムを室温に戻し、帯電量(半減期)、体積抵抗率を測定した。結果を表1に示す。
[実施例2]
BET比表面積が160m2/gで、9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が2.0×109Ω・cmである導電性補強性シリカ(VP NIT200、日本アエロジル(株)製)の配合量を0.2質量部にした以外は、実施例1と同様にして帯電量(半減期)、体積抵抗率を測定した。結果を表1に示す。
[実施例3]
BET比表面積が160m2/gで、9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が2.0×109Ω・cmである導電性補強性シリカ(VP NIT200、日本アエロジル(株)製)の配合量を5質量部にした以外は、実施例1と同様にして帯電量(半減期)、体積抵抗率を測定した。結果を表1に示す。
[実施例4]
BET比表面積が200m2/gのヒュームドシリカ(アエロジル200、日本アエロジル(株)製)を添加せず、BET比表面積が160m2/gで、9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が2.0×109Ω・cmである導電性補強性シリカ(VP NIT200、日本アエロジル(株)製)の配合量を35質量部にした以外は、実施例1と同様にして帯電量(半減期)、体積抵抗率を測定した。結果を表1に示す。
[実施例5]
BET比表面積が160m2/gで、9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が2.0×109Ω・cmである導電性補強性シリカ(VP NIT200、日本アエロジル(株)製)1質量部に代えて、BET比表面積が40m2/gで、9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が1.1×108Ω・cmである導電性補強性シリカ(VP NIT50、日本アエロジル(株)製)1質量部を使用した以外は、実施例1と同様にして帯電量(半減期)、体積抵抗率を測定した。結果を表1に示す。
[実施例6]
粘度が1,000mPa・sの分子鎖両末端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40質量部、粘度が5,000mPa・sの分子鎖両末端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40質量部、主鎖を構成するジオルガノシロキサン単位中にメチルビニルシロキサン単位5モル%とジメチルシロキサン単位95モル%とを含有し、粘度が700mPa・sの分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体20質量部、BET比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(R−972、日本アエロジル(株)製)20質量部、BET比表面積が160m2/gで、9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が2.0×109Ω・cmである導電性補強性シリカ(VP NIT200、日本アエロジル(株)製)5質量部、粘度が50mPa・sの分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖のメチルハイドロジェンポリシロキサン(ケイ素原子に結合した水素原子:1.14質量%)5.0質量部、粘度が25mPa・sの分子鎖両末端及び分子鎖途中(側鎖)にSiH基を有する分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖の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(ケイ素原子に結合した水素原子:0.54質量%)2.2質量部[組成物中のケイ素原子結合ビニル基の合計に対する組成物中のSiH基の合計のモル比;SiH/SiVi=3.7モル/モル]、1−エチニルシクロヘキサノール0.03質量部、塩化白金酸とジビニルテトラメチルジシロキサンの錯体を白金族金属の質量換算で、ビニル基含有オルガノポリシロキサンの合計に対して15ppm添加し、液状のシリコーンゴム組成物を調製した。
この組成物を120℃、100kgf/cm2の条件で10分間プレスキュアを行い、6mm厚のシート及び1mm厚のシートを作製した。次いで200℃のオーブンで4時間ポストキュア及び100時間ポストキュアを実施した。
このシリコーンゴムを室温に戻し、帯電量(半減期)、体積抵抗率を測定した。結果を表1に示す。
[比較例1]
BET比表面積が160m2/gで、9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が2.0×109Ω・cmである導電性補強性シリカ(VP NIT200、日本アエロジル(株)製)を添加しない以外は、実施例1と同様にして帯電量(半減期)、体積抵抗率を測定した。結果を表1に示す。
[比較例2]
BET比表面積が160m2/gで、9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が2.0×109Ω・cmである導電性補強性シリカ(VP NIT200、日本アエロジル(株)製)を添加しない以外は、実施例6と同様にして帯電量(半減期)、体積抵抗率を測定した。結果を表1に示す。
[比較例3]
BET比表面積が160m2/gで、9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が2.0×109Ω・cmである導電性補強性シリカ(VP NIT200、日本アエロジル(株)製)の配合量を50質量部にした以外は、実施例4と同様にして帯電量(半減期)、体積抵抗率を測定した。結果を表1に示す。
Figure 0005776650

Claims (6)

  1. (A)下記平均組成式(1)
    1 nSiO(4-n)/2 (1)
    (式中、R1は互いに同一又は異種の非置換もしくは置換の炭素原子数1〜10の1価炭化水素基であり、ただし、R1の少なくとも2個は炭素原子数2〜10のアルケニル基であり、nは1.8〜2.3の正数である。)
    で表され、1分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン
    100質量部、
    (B)BET吸着法による比表面積が50m2/g以上、9.8×10 6 Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が10 12 Ω・cm超の絶縁性補強性シリカ
    0〜100質量部、
    (C)BET吸着法による比表面積が30m2/g以上、9.8×10 6 Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が10 12 Ω・cm以下の導電性補強性シリカ
    0.01〜40質量部、及び
    (D)硬化剤
    を含有してなる絶縁性シリコーンゴム組成物。
  2. (C)成分の導電性補強性シリカが、9.8×106Paの圧力をかけたときの体積抵抗率が105〜1012Ω・cmの範囲にある請求項1に記載の絶縁性シリコーンゴム組成物。
  3. 絶縁性シリコーンゴム組成物を硬化してなる硬化物の体積抵抗率が、1011〜1014Ω・cmである請求項1又は2に記載の絶縁性シリコーンゴム組成物。
  4. 6mm厚シリコーンゴムシート表面に、それぞれコロナ放電により静電気を6kVチャージした後、その帯電圧が半分になる時間(半減期)が3秒以下となるシリコーンゴム硬化物を与えるものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶縁性シリコーンゴム組成物。
  5. (D)成分が、(D−1)オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合わせからなる付加反応型硬化剤である請求項1〜のいずれか1項に記載の絶縁性シリコーンゴム組成物。
  6. (D)成分が、(D−2)有機過酸化物硬化剤である請求項1〜のいずれか1項に記載の絶縁性シリコーンゴム組成物。
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