JP5908658B2 - 低圧縮永久歪を持つ付加架橋性シリコーン組成物 - Google Patents
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Description
欧州特許出願第0 442 143 A1号には、3−チオ−シアネートプロピルトリエトキシシランまたはビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラサルフェンで表面修飾された酸化物系(oxidic)またはシリカ系(silicatic)充填剤の作製のためのプロセスが記載されている。
圧縮永久歪の低下は、3−メルカプト−1,2,4−トリアゾールによって最も良好に達成される。米国特許第5,104,919号には、トリアゾール化合物、中でも3−メルカプト−1,2,4−トリアゾールであるトリアゾール化合物を含む、付加架橋を介して硬化可能であるシリコーン組成物が記載されている。トリアゾール化合物は、有機溶媒中の溶液の形態での組成物の分散を改善するために添加される。従って、このゴムは、僅かに黄色、および濁った状態となる。
(A)1分子あたり少なくとも2つのアルケニル基を含み、25℃における粘度が0.2〜1000Pa・sであるポリオルガノシロキサン、
(B)SiH−官能性架橋剤、
(C)ヒドロシリル化触媒、および
(D)シリコーン混合物(S)を基準として10〜200重量ppmの、シリカと結合した3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオール、
を含んでなる、付加架橋性シリコーン混合物(S)を提供する。
R1 xR2 ySiO(4−x−y)/2 (1)
(式中、
R1は、脂肪族炭素−炭素多重結合を含み、所望に応じて二価の有機基によるケイ素との結合を有してよい一価の、所望に応じてハロゲンまたはシアノ置換であってよいC1−C10炭化水素部分であり、
R2は、SiCによって結合され、脂肪族炭素−炭素多重結合を含まない、一価の、所望に応じてハロゲンまたはシアノ置換であってよいC1−C10炭化水素部分であり、
xは、各分子中に少なくとも2つの部分R1が存在するような、負ではない数字であり
yは、(x+y)が1.8〜2.5の範囲内であるような、負ではない数字である。)
−(O)m[(CH2)nO]o− (2)
(式中、
mは、0または1の値であり、特に0であり、
nは、1〜4の値であり、特に1または2であり、および、
oは、1〜20の値であり、特に1〜5である。)
一般式(2)のオキシアルキレン単位は、左側にケイ素原子との結合を有する。
(ViMe2SiO1/2)2(ViMeSiO)p(Me2SiO)q (3)
(式中、負ではない整数pおよびqは、以下の関係を満たす:p≧0、50<(p+q)<20000、好ましくは、200<(p+q)<1000、および0<(p+1)/(p+q)<0.2。特には、p=0である。)
HaR3 bSiO(4−a−b)/2 (4)
(式中、
R3は、SiCによって結合され、脂肪族炭素−炭素多重結合を含まない、一価の、所望に応じてハロゲンまたはシアノ置換であってよいC1−C18炭化水素部分であり、
aおよびbは、負ではない整数であるが、
但し、0.5<(a+b)<3.0および0<a<2であり、ならびに少なくとも2個のケイ素結合水素原子が、各分子に存在する。)
(HR4 2SiO1/2)c(R4 3SiO1/2)d(HR4SiO2/2)e(R4 2SiO2/2)f (5)
(式中、
R4は、R3の場合と同様に定義され、
負ではない整数c、d、e、およびfは、以下の関係を満たす。(c+d)=2、(c+e)>2、5<(e+f)<200、および1<e/(e+f)<0.1)
白金および白金化合物を用いることが好ましい。ポリオルガノシロキサンに可溶性である白金化合物が特に好ましい。用いることができる可溶性白金化合物の例としては、式(PtCl2・オレフィン)2およびH(PtCl3・オレフィン)の白金−オレフィン複合体であり、この場合、2〜8個の炭素原子を有するアルケン、例えばエチレン、プロピレン、ブテンおよびオクタンの異性体、または5〜7個の炭素原子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を用いることが好ましい。その他の可溶性白金触媒は、式(PtCl2C3H6)2の白金−シクロプロパン複合体、ヘキサクロロ白金酸の、それぞれアルコールと、エーテルと、およびアルデヒドとの反応生成物、それらの混合物、または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エタノール系溶液中における炭酸水素ナトリウムの存在下での反応生成物である。白金とビニルシロキサンとの複合体、例えばsym−ジビニルテトラメチルジシロキサンが特に好ましい。欧州特許第1 077 226 A1号および欧州特許第0 994 159 A1号に記載の白金化合物も同様に非常に適しており、それに関する該当の開示事項も、参照されることにより、本明細書の開示の一部とされる。
−(CH2)g[O(CH2)h]i(CH2)k− (6)
(式中、
gは、1〜10の値、特には1〜4であり、
hは、1〜4の値、特には2または3であり、
iは、0、1、2、または3の値、特には1であり、および、
kは、1〜10の値、特には1〜5である。)
BET表面積が最大50m2/gである非強化充填剤(non-reinforcing fillers)(E)の例としては、石英、珪藻土、ケイ酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、ゼオライト、酸化金属粉末、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化鉄、および酸化亜鉛、ならびにこれらの混合酸化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、石膏、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ガラス粉末、ならびに、プラスチック粉末である。強化充填剤(reinforcing fillers)、すなわち、BET表面積が少なくとも50m2/g、特には100〜400m2/gである充填剤は、例えば、フュームドシリカ、析出シリカ、水酸化アルミニウム、カーボンブラック、例えばファーネスブラックおよびアセチレンブラック、ならびにBET表面積が大きいケイ素−アルミニウム混合酸化物である。
言及した充填剤(E)は、例えばオルガノシラン、オルガノシラザン、もしくはオルガノシロキサンによる処理を介して、またはアルコキシ基が得られるヒドロキシ基のエーテル化を介して、疎水性化されたものであってよい。1つの種類の充填剤(E)を用いることが可能であり、少なくとも2つの充填剤(E)の混合物を用いることも可能である。
BET表面積が300m2/gであるフュームドシリカ(ワッカーケミーAG(Wacker Chemie AG)よりHDK(登録商標)T30として購入することができる)の100gを、18.0g(0.076mol)のグリシドキシプロピルトリメトキシシラン(ワッカーケミーAGよりGENIOSIL(登録商標)GF80として購入することができる)と、欧州特許第0926210B2号のように、その文献の実施例7に類似して反応させる。元素分析により、得られた生成物は、シリル化シリカの1グラムあたり0.75mmolのエポキシ官能基を有することが示される。次に、メタノール3.5L中の6.097g(52.5mmol)の3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオールを初期充填として用い、上記で作製したシリル化シリカ(52.5mmolのエポキシ官能基に相当)の70gを、少しずつ添加する。添加の終了後、この混合物を、さらに24時間、還流状態で加熱する。次に、溶媒をロータリーエバポレーターで留去する。これにより、66.85g(理論値の88%)の白色粉末が得られる。元素分析により、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオールの結合の度合いは、硫黄含有量に関しては定量的であり、窒素含有量に関しては90%であることが示される。1H NMRスペクトルにより、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオールが、3−アミノ基により、開環によってエポキシ基と92%の選択性で結合されたことが示される。
圧縮永久歪マスターバッチの作製: 粘度20000mPasのビニル末端直鎖状ポリジメチルシロキサン(「ビニルポリマー20000」)の15gを、実験用ニーダーの初期充填として用いる。次に、上述の3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオール含有シリカの8.7gを、混錬を継続しながら少しずつ混合する。次に、この混合物を、さらに1時間混錬する。続いて、さらなる51.7gのビニルポリマー20000を少しずつ混合し、この混合物を、さらに1時間混錬する。収量60.0g(理論値の80%)。
成分(A)、(B)、(C)、および(E)を含むワッカーケミーAG製のELASTOSIL(登録商標)3005/40、成分(D)として上記の前段階で述べた圧縮永久歪マスターバッチの0.7重量%(シリカ結合活性成分3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオールの含有量70ppmに相当)を用い、類似の方法で架橋シリコーンエラストマーを作製する。このエラストマーは、無色透明である。DIN ISO 815に従う圧縮永久歪は、7日後、175℃の温度で44%である。
結合した3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオール(D)を持つ発明例1で作製したシリカの表面に残存するシラノール基を、ポスト疎水性化に掛ける:140mLのヘキサメチルジシロキサン(ワッカーケミーAGよりAK 065オイルとして購入することができる)を、窒素下、還流冷却管付き250mL 三口フラスコへの初期充填として用いる。これに、以下を添加する:まず、2.77gのヘキサメチルジシラザンを、次に接地した状態で(with grounding)、発明例1で述べた3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオール官能化シリカの16gを添加する。次に、この混合物を、30分間80℃に加熱し、この温度でさらに2時間撹拌する。この混合物を、撹拌しながら室温まで冷却し、次に室温でさらに16時間静置し、続いて、ロータリーエバポレーターにより、65℃で段階的に圧力を低下させ、最終圧力は<1.0ミリバールで20分間とすることで蒸発乾固する。凝集した粉末を粉砕し、乾燥オーブン中、緩やかな窒素気流下、120℃でさらに2時間乾燥する。収量:13.5g(理論値の92%)。
圧縮永久歪マスターバッチの作製: 粘度20000mPasのビニル末端直鎖状ポリジメチルシロキサン(「ビニルポリマー20000」)の15gを、実験用ニーダーの初期充填として用いる。次に、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオールを含有し、ヘキサメチルジシラザンでポスト疎水性化された発明例4に記載のシリカの6.9gを、混錬を継続しながら少しずつ混合する。次に、この混合物を、さらに1時間混錬する。続いて、さらなる38.1gのビニルポリマー20000を少しずつ混合し、この混合物を、さらに1時間混錬する。収量45.3g(理論値の76%)。
成分(A)、(B)、(C)、および(E)を含むワッカーケミーAG製のELASTOSIL(登録商標)3005/40を用い、類似の方法で架橋シリコーンエラストマーを作製し、それは、上述のポスト疎水性化圧縮永久歪マスターバッチの0.7重量%を含んでいる(シリカ結合活性成分3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオールの含有量70ppmに相当)。このエラストマーは、無色透明である。DIN ISO 815に従う圧縮永久歪は、7日後、175℃の温度で36%である。
発明例3および6に従うが、圧縮永久歪マスターバッチは用いずに架橋シリコーンエラストマーを作製する。このエラストマーは、無色透明である。DIN ISO 815に従う圧縮永久歪は、7日後、175℃の温度で87%である。
発明例3および6に従うが、以下に述べる圧縮永久歪マスターバッチを用いて架橋シリコーンエラストマーを作製する。
BET表面積が300m2/gであるフュームドシリカ(ワッカーケミーAGよりHDK(登録商標)T30として購入することができる)の6.9gを、5gの水による1gの3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオールの溶液と混合し、水を留去する。
粘度20000mPasのビニル末端直鎖状ポリジメチルシロキサン(「ビニルポリマー20000」)の15gを、実験用ニーダーの初期充填として用いる。次に、上述の3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオール含有シリカを、混錬を継続しながら少しずつ混合する。次に、この混合物を、さらに1時間混錬する。続いて、さらなる51.7gのビニルポリマー20000を少しずつ混合し、この混合物を、さらに1時間混錬する。収量58.5g(理論値の78%)。
このエラストマーは、僅かに黄色っぽく変色しており、僅かに濁っている。DIN ISO 815に従う圧縮永久歪は、7日後、175℃の温度で46%である。
Claims (7)
- (A)1分子あたり少なくとも2つのアルケニル基を含み、25℃における粘度が0.2〜1000Pa・sであるポリオルガノシロキサン、
(B)SiH−官能性架橋剤、
(C)ヒドロシリル化触媒、および
(D)シリカと結合した3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオール
を含んでなり、
前記3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオールの含有量が、前記シリコーン混合物(S)を基準として、10〜200重量ppmである、付加架橋性シリコーン混合物(S)。 - ビニル基を含むポリジメチルシロキサンが、ポリオルガノシロキサン(A)として用いられ、ここで、これらの分子は、一般式(3):
(ViMe2SiO1/2)2(ViMeSiO)p(Me2SiO)q (3)
(式中、Viはビニル部分であり、Meはメチル部分であり、負ではない整数pおよびqは、以下の関係:p≧0、50<(p+q)<20000、好ましくは、200<(p+q)<1000、および0<(p+1)/(p+q)<0.2、を満たす。)
に相当する、請求項1に記載の付加架橋性シリコーン混合物(S)。 - 1分子あたり少なくとも2つのSiH官能基を含むオルガノケイ素化合物(B)が、SiH−官能性架橋剤(B)として用いられ、その組成は、平均一般式(4):
HaR3 bSiO(4−a−b)/2 (4)
(式中、
R3は、SiCによって結合され、脂肪族炭素−炭素多重結合を含まない、一価の、所望に応じてハロゲンまたはシアノ置換であってよいC1−C18炭化水素部分であり、
aおよびbは、負ではない整数であるが、
但し、0.5<(a+b)<3.0および0<a<2であり、ならびに少なくとも2個のケイ素結合水素原子が、各分子に存在する。)、
を有する、請求項1または2に記載の付加架橋性シリコーン混合物(S)。 - 前記ヒドロシリル化触媒(C)は、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、およびイリジウムの群から選択される金属および前記金属の化合物である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の付加架橋性シリコーン混合物(S)。
- 成分(D)が、二価の有機基によって3−アミノ基にて前記シリカと結合した3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオールである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の付加架橋性シリコーン混合物(S)。
- 二価の有機基によってシリカと結合した3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオール(D)を製造する方法であって、第一の工程において、二価の有機基によって結合したエポキシ基を有するエポキシアルコキシシランをシリカと反応させ、第二の工程において、二価の有機基によってエポキシ基を持つ前記シリカを、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオールと反応させて、成分(D)を得る、ことを含んでなる、二価の有機基によってシリカと結合した3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオール(D)の製造方法。
- 少なくとも1つのその他の充填剤(E)を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の付加架橋性シリコーン混合物(S)。
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