JP6389340B2 - 黄酸化鉄を含むフルオロシリコーンエラストマー - Google Patents
黄酸化鉄を含むフルオロシリコーンエラストマーInfo
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Description
I)安定剤をフルオロシリコーンエラストマーベース及び硬化剤と混合して、硬化性フルオロシリコーンエラストマー組成物を形成する工程であって、上記安定剤が、
B1)黄酸化鉄、及び
B2)任意に、酸受容体を含む、工程と、
II)上記安定剤を含有するフルオロシリコーンエラストマー組成物を加硫する工程と、を含む方法に関する。
A)67.0〜99.4重量%のフルオロシリコーンエラストマーベースと、
B)以下を含む0.5〜30.0重量%の安定剤と、
B1)黄酸化鉄、及び
B2)任意に、酸受容体
C)0.1〜3.0重量%の硬化剤と、を含んでもよく、
ただし、全ての成分の重量%は合計が100重量%である。
A1)ペルフルオロアルキルポリジオルガノポリシロキサン、
A2)補強充填剤、
A3)任意の非フッ素化ポリジオルガノポリシロキサン
A4)任意の水酸化セリウム又はセリウム水和物、及び
A5)任意の接着促進剤を含む。
B1)黄酸化鉄、及び
B2)任意に、酸受容体
を含む安定剤の、上記硬化性フルオロシリコーンエラストマー組成物への使用に関する。
本開示における成分A)は、フルオロシリコーンエラストマーベースである。本明細書で使用するとき、「フルオロシリコーンエラストマーベース」は、後で硬化又は加硫されるとフルオロシリコーンエラストマー又はゴムを提供するシリコーン組成物である。シリコーンは、(R3SiO0.5)、(HOR2SiO0.5)、(R2SiO)、(RSiO1.5)、又は(SiO2)シロキシ単位から独立して選択されるシロキサン単位を含有するオルガノポリシロキサンを指し、式中、Rは任意の一価の有機基又は水素であってよい。これらシロキシ単位を様々な方法で組み合わせて、環状、直鎖状又は分枝状の構造を形成することができる。本明細書で使用するとき、フルオロシリコーンは、少なくとも1つのR置換基がフッ素原子を含有する、例えばRfで表記されるペルフルオロアルキル基である、オルガノポリシロキサンを指す。
A1)ペルフルオロアルキルポリジオルガノポリシロキサン、
A2)補強充填剤、
A3)任意の非フッ素化ポリジオルガノポリシロキサン、
A4)任意の水酸化セリウム又はセリウム水和物、及び
A5)任意の接着促進剤
を含む、フルオロシリコーンエラストマーベースであってもよく、そのそれぞれを以下により詳細に記載する。
ジメチルビニルシロキシ末端ジメチルポリシロキサン、
メチルビニルシロキサンとジメチルシロキサンとのジメチルビニルシロキシ末端コポリマー、
メチルビニルシロキサンとジメチルシロキサンとのシラノール末端コポリマー、
メチルフェニルシロキサンとジメチルシロキサンとのジメチルビニルシロキシ末端コポリマー、
メチルフェニルシロキサンとメチルビニルシロキサンとジメチルシロキサンとのジメチルビニルシロキシ末端コポリマー、ジフェニルシロキサンとジメチルシロキサンとのジメチルビニルシロキシ末端コポリマー、ジフェニルシロキサンとメチルビニルシロキサンとジメチルシロキサンとのジメチルビニルシロキシ末端コポリマーが挙げられる。
(Me3SiO)(MeHSiO)x(RfCH2CH2(Me)SiO)y(SiMe3)
式中、x及びyは、1〜200、あるいは5〜100、あるいは10〜50で変動してもよく、
Meはメチルであり、Rfは上記のように1〜10個の炭素原子を含有するペルフルオロアルキル基である。成分A5として好適な市販のフルオロ変性オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、SYL−OFF(登録商標)Q2−7560架橋剤、及びSYL−OFF(登録商標)SL−7561架橋剤(Dow Corning Corporation,Midland,MI)が挙げられる。硬化性フルオロシリコーンエラストマー組成物中に存在する場合、接着促進剤の量は変動し得るが、典型的には全体の0.1〜5、あるいは0.5〜5重量%の範囲である。
本開示における成分B)は安定剤組成物である。本明細書で使用するとき、「安定剤」は、後で硬化されるフルオロシリコーンエラストマー組成物の熱安定性又は耐油性のいずれかを改善する目的で、硬化性フルオロシリコーンエラストマー組成物に添加される成分(少なくともB1及びB2)の特定の組み合わせを指す。安定剤は、
B1)黄酸化鉄、及び
B2)任意に、酸受容体
を含み、そのそれぞれを以下により詳細に記載する。
硬化剤は、安定剤を含有するフルオロシリコーンエラストマーベースに、硬化フルオロシリコーンエラストマーの形成をもたらすために添加される。好ましい硬化剤は、シリコーン分野で硬化剤としてよく知られている有機過酸化物である。本発明の方法に従って使用することができる、好適な過酸化物の具体例としては、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン;過酸化ベンゾイル;過酸化ジクミル;t−ブチルペルオキシO−トルエート;環状ペルオキシケタール;t−ブチルヒドロペルオキシド;t−ブチルペルオキシピバレート;ラウロイルペルオキシド;t−アミルペルオキシ2−エチルヘキサノエート;ビニルトリス(t−ブチルペルオキシ)シラン;ジ−t−ブチルペルオキシド、1,3−ビス(t−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン;ジ−(2,4−ジクロロベンゾイル)ペルオキシド;2,2,4−トリメチルペンチル−2−ヒドロペルオキシド;2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキシン−3、t−ブチル−ペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート;クメンヒドロペルオキシド;t−ブチルペルオキシベンゾエート;及びジイソプロピルベンゼンモノヒドロペルオキシド;ジ(4メチルベンゾイル)−ペルオキシド;1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン;t−ブチルペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート;t−ブチルペルオキシ−(2−エチルヘキシル)カーボネートが挙げられる。有機過酸化物の量は重要ではない。有用な量は、安定剤を含有するフルオロシリコーンエラストマーベースの0.1〜3重量%の範囲である。
A1)27.5〜96.9重量%のペルフルオロアルキルポリジオルガノポリシロキサン、
A2)2.5〜47.5重量%の補強充填剤、
A3)任意に、0.1〜10重量%の非フッ素化ポリジオルガノポリシロキサン、
A4)任意に、0.1〜10重量%の水酸化セリウム又はセリウム水和物、
A5)任意に、0.1〜5重量%の接着促進剤
及び
B1)0.5〜30、あるいは1〜10、あるいは1〜5重量%の黄酸化鉄、
B2)0〜27、あるいは0.2〜10、あるいは0.5〜5重量%の酸受容体、
C)0.1−3重量%の硬化剤
を含み、ただし、全ての成分の重量%は合計が100重量%である。各成分は上に記載されている。更に別の実施形態では、硬化性フルオロシリコーンエラストマー組成物は、上記のように、平均式(Me3SiO)(MeHSiO)x(RfCH2CH2(Me)SiO)y(SiMe3)を有するフルオロ変性オルガノハイドロジェンポリシロキサンから選ばれる接着促進剤を更に含む。
全ての成分について、小数第2位まで表示する実験用天秤(2 place laboratory balance)を用いて、目標重量の2%以内になるように秤量した。実験用2本ロールミキサーを使用して、全ての配合物及び製造したマスターバッチを混合した。ミルは加熱せず、混合したいずれの材料の温度も常に50℃未満に保持した。
テストスラブは、約192×192mmの正方形のシートを与える金属金型を用いて作製し、48×192mmの長方形を形成するテストスラブの上部は厚さ6mmであったが、テストスラブの残部は厚さ2mmであった。成形しようとする材料の密度に応じて、金型を完全に充填するのに十分な材料を使用した。テストスラブは、加熱プレス機内で170℃にて作製した。
全ての材料を、試験前に熱風循環炉内で200℃の温度で4時間、後硬化した。
ASTM D2240−00に基づくDow Corning Corporation試験法0099を使用した。初期特性に関して、硬度は、テストスラブの6mm厚部分における5回の測定の中央値であった。熱老化については、3×2mmの積み重ねた試験片で老化の前後に1回測定を行った。ほとんどの場合、積み重ねた試験片と厚さ6mmのテストスラブとの間で、初期硬度にわずかな差が観察された。したがって、実施例では、老化後の硬度から硬度変化を引いた値は、概して、表示の初期硬度と等しくない。
グリップ分離速度が500mm/分であることを除き、DIN 53 504(1994年5月)に基づき、S2型試験片を使用するDow Corning Corporation試験法0137A。報告された結果は、3回の測定の中央値である。
試験片は通常の試験用のとおり作製した。次いで、試験片の厚さを測定し、予め加熱した熱風循環炉内に試験片の端を固定してぶら下げ、所定の試験時間維持した。試験片は、各試験片の全ての側の周囲に良好な空気循環を確保するために十分な間隔を空けた。その後、試験片を外し、放冷して、16−48時間以内に引張り及び硬度試験法に従って試験し、老化前厚さを全ての特性計算に用いた。熱老化は、250℃±2.5℃で14日間実施した。
本発明による実施例1a〜1cは、表1に示すように、黄酸化鉄を単独で又は酸受容体としての炭酸カルシウムと共に含む。
表2は、CaCO3、CaO、Ca(OH)2及びMgCO3など、黄酸化鉄と組み合わせて使用してもよい酸受容体の選択肢を検討する。
本発明による実施例3は、欧州特許第2155823号に教示されるように、黄酸化鉄及び酸受容体の炭酸カルシウムに加えてカーボンブラックを含む比較例3a、並びに米国特許第5,340,866号に教示されるように黄酸化鉄を含まないがベンガラ及び水酸化セリウムを含む比較例3cと比べて、老化後の引張強度及び破断点伸びがより高く、老化後のモジュラス値がより低いことで示されるように、改善された性能を示す。全ての組成(重量部)を、表3に開示する。
実施例4は、任意の接着促進剤(AP MB)の存在下で、米国特許第5,340,866号に教示されるようにベンガラ及び水酸化セリウムの組み合わせを使用した比較例4と比べて、老化後の高い引張強度及び破断点伸びと、老化後の低いモジュラス値とによって示されるように、本発明の改善された性能を示す。全ての組成(重量部)を、表4に開示する。
実施例5及び6は、等しい性能を提供しながら、水酸化セリウム(HT−1)を黄酸化鉄に添加できることを示す。水酸化セリウムあり又はなしのいずれの場合も、黄酸化鉄の性能は、比較例5及び6で、ベンガラ(Fe2O3MB)ありで得られた性能よりも優れる。全ての組成(重量部)を、表5に開示する。
実施例7及び8は、等しい性能を提供しながら、水酸化セリウム(HT−1)を黄酸化鉄に添加できることを更に示す。黄酸化鉄の性能は、比較例7及び8でベンガラ(Fe2O3MB)を用いて得られた性能よりも有意に優れる。全ての組成(重量部)を、表6に開示する。
実施例9は、酸受容体(炭酸カルシウム)と黄酸化鉄との組み合わせが、比較例9Aの場合のように、カーボンブラックの存在によって必ずしも良い影響を受けるとは限らないことを示す。
実施例10及び11は、水酸化セリウム(HT−1)が、黄酸化鉄を含有する硬化フルオロシリコーンエラストマーにおいて必ずしも卓越した性能を達成するとは限らないことを更に示す。黄酸化鉄の性能は、ここでも、比較例10及び11でベンガラを用いて得られた性能よりも有意に優れる。全ての組成(重量部)を、表8に開示する。
Claims (16)
- 硬化フルオロシリコーンエラストマーの熱安定性又は耐熱性を改善する方法であって、
I)安定剤をフルオロシリコーンエラストマーベース及び硬化剤と混合して、硬化性フルオロシリコーンエラストマー組成物を形成する工程であって、
前記安定剤が、
B1)黄酸化鉄、及び
B2)任意に、酸受容体を含み、
0質量%のカーボンブラックを含む、工程と、
II)前記安定剤を含有する前記フルオロシリコーンエラストマー組成物を加硫する工程と、を含む、方法。 - 前記酸受容体が、第II族金属炭酸塩、第II族金属酸化物、第II族金属水酸化物、又はこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記酸受容体が、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、又はこれらの混合物を含む群から選択される、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記黄酸化鉄が、式:
FeO*OH又は
FeO(OH)*mH2O
(式中、mは正の数である)によって表されるオキシ水酸化鉄である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記フルオロシリコーンエラストマーベースが、
A1)ペルフルオロアルキルポリジオルガノポリシロキサン、
A2)補強充填剤、
A3)任意の非フッ素化ポリジオルガノポリシロキサン
A4)任意の水酸化セリウム又はセリウム水和物、及び
A5)任意の接着促進剤を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記安定剤が、
5〜100重量%のB1)黄酸化鉄、及び任意に、
0〜95重量%のB2)酸受容体を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記接着促進剤A5が、平均式
(Me3SiO)(MeHSiO)x(RfCH2CH2(Me)SiO)y(SiMe3)
(式中、x及びyは1〜200であり、
Meはメチルであり、
Rfは1〜10個の炭素原子を含有するペルフルオロアルキル基である)を有するフルオロ変性オルガノハイドロジェンポリシロキサンから選択される、請求項5又は6に記載の方法。 - 前記硬化性フルオロシリコーンエラストマー組成物が、
A)67〜99.4重量%のフルオロシリコーンエラストマーベースと、
B)以下を含む0.5〜30重量%の安定剤と、
B1)黄酸化鉄及び
B2)任意に、酸受容体
C)0.1〜3重量%の硬化剤と、
を含み、ただし、全ての成分の重量%は合計が100重量%である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 - 前記硬化性フルオロシリコーンエラストマー組成物が、
A1)27.5〜96.9重量%のペルフルオロアルキルポリジオルガノポリシロキサン、
A2)2.5〜47.5重量%の補強充填剤、
A3)任意に、0.1〜10重量%の非フッ素化ポリジオルガノポリシロキサン、
A4)任意に、0.1〜10重量%の水酸化セリウム又はセリウム水和物、
A5)任意に、0.1〜5重量%の接着促進剤、
及び
B1)0.5〜30重量%の黄酸化鉄、
B2)0〜27重量%の酸受容体、
C)0.1〜3重量%の硬化剤
を含み、ただし、全ての成分の重量%は合計が100重量%である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。 - 各安定剤成分(B1及び/又はB2)と前記フルオロシリコーンエラストマーベースとを混合する前記工程が、1つ又は両方の安定剤成分(B1及び/又はB2)を個別に又は組み合わせて、前記フルオロシリコーンエラストマーベース成分の1つ(又はそれ以上)の部分に導入して、1つ(又はそれ以上)のマスターバッチを形成し、その後前記又は各マスターバッチを前記フルオロシリコーンエラストマー組成物の残部に添加することによって実施される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法によって製造された、硬化フルオロシリコーンエラストマー。
- 少なくとも7MPaの引張強度及び少なくとも200%の伸びを有する、請求項11に記載の硬化フルオロシリコーンエラストマー。
- 請求項11又は12に記載の硬化フルオロシリコーンエラストマーを含む製造物品。
- Oリング、ガスケット、シール、ライナー、ホース、チューブ、ダイヤフラム、ブーツ、弁、ベルト、ブランケット、コーティング、ローラー、成形品、押出シート、コーキング材、及び押出品から選択される、請求項13に記載の製造物品。
- 請求項11又は12に記載の硬化フルオロシリコーンエラストマーを含有するインナーライナーを含むホース構成体。
- 硬化性フルオロシリコーンエラストマー組成物から硬化/加硫した硬化フルオロシリコーンエラストマーの熱安定性又は耐熱性を改善するための、
B1)黄酸化鉄、及び
B2)任意に、酸受容体
を含み、0質量%のカーボンブラックを含む、安定剤の、前記硬化性フルオロシリコーンエラストマー組成物への使用。
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