JP6656045B2 - 担持白金触媒を含有する樹脂組成物、及びそれを用いた熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物ならびにその硬化方法 - Google Patents

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Description

本発明は、アルケニル基を有するオルガノポリシロキサンとケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとの付加硬化反応に触媒として用いられる樹脂組成物、該樹脂組成物を使用した熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物、及び熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化方法に関する。
付加硬化型のオルガノポリシロキサン組成物を硬化させる場合、硬化速度及び保存性を調整する目的で様々な硬化抑制剤が使用されている。このような制御剤として、既に多くの化合物が提案され、例えば特許文献1には有機リン化合物、特許文献2にはアセチレンアルコール類、特許文献3にはトリアリルイソシアヌレート、特許文献4にはハイドロキシパーオキサイド、特許文献5及び特許文献6には高ビニルシロキサンが開示されている。
一方、保存性と硬化性を制御する方法として、例えば特許文献7や特許文献8において、白金触媒を軟化点が40〜200℃のシリコーンレジンと混合し、粉砕又はスプレードライヤによる噴霧等の方法を用いることによって保護された硬化触媒粉末を得る方法が提案され、また特許文献9、特許文献10、及び特許文献11等において、熱可塑性樹脂で白金触媒を包含するマイクロカプセル化技術が提案されている。
しかしながら、熱可塑性樹脂中に分散された白金触媒は、加熱硬化時に溶融した熱可塑性樹脂から速やかにその触媒活性を発現させるため、オルガノポリシロキサン組成物に可溶な白金触媒が選択されていた。そのため、従来技術では、白金触媒が経時で熱可塑性樹脂中からシロキサン組成物中に拡散するため長期の保存性が得られなかった。また、上記の特許文献には、アルミナ、シリカ、カーボンブラック等に担持した白金触媒の使用も記載されているが、所詮、シロキサン組成物に可溶な白金触媒が粉体表面に吸着されているのみで、共有結合で無機粉体に担持されていないため、同様の理由により長期での保存性が確保できない問題があった。
米国特許第3188300号明細書 米国特許第3445420号明細書 米国特許第3882083号明細書 米国特許第4061609号明細書 米国特許第3699073号明細書 米国特許第3923705号明細書 特公昭53−41707号公報 特開平2−14244号公報 米国特許第4481341号明細書 特開平1−47442号公報 特開平1−45468号公報
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、十分な保存性と速やかな硬化性を付加反応硬化型の組成物に与え得る付加反応用触媒として用いることができる樹脂組成物を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明では、
(a)下記一般式(1)で表される、無機酸化物の表面に白金錯体が担持された構造を有する担持白金触媒、及び
(b)熱可塑性マトリックス樹脂、
を含む樹脂組成物を提供する。
Figure 0006656045
(式中、Lは一酸化炭素、オレフィン化合物、アミン化合物、ホスフィン化合物、N−複素環式カルベン化合物、ニトリル化合物、及びイソシアニド化合物から選ばれる配位子、nはLの個数を表し、0〜2の整数を表す。)
このような樹脂組成物であれば、十分な保存性と速やかな硬化性を付加反応硬化型の組成物に与え得る付加反応用触媒として用いることができる。
このとき、前記無機酸化物が、シリカ、又はケイ素を含む複合酸化物であることが好ましい。
このような無機酸化物であれば、有機脱離基と無機酸化物との間に強固な共有結合を形成することができる。
またこのとき、前記一般式(1)中のLがシクロオクタジエンであることが好ましい。
このようなものであれば、本発明の効果をより一層向上させることができる。
またこのとき、前記(b)成分が、軟化点を40〜200℃に持つものであることが好ましい。
このようなものであれば、室温保存中に担持白金触媒が後述の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物中に拡散せず、ヒドロシリル化反応による硬化が起こってしまうのを防ぐことができる。また、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を硬化させる時の温度が高くなりすぎず、所要の硬化性を確実に得ることができる。
またこのとき、前記(b)成分が、下記平均組成式(2)で表されるシリコーン樹脂であることが好ましい。
SiO(4−a)/2 (2)
(式中、Rは一価の有機基であり、aは1〜1.8の数である。)
このようなものであれば、本発明の効果をさらに向上させることができる。
またこのとき、前記樹脂組成物が、粒径0.1μm〜500μmの粒子状のものであることが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、このような形態で好適に用いることができる。
また、本発明では、
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に平均0.1個以上含有するオルガノポリシロキサン、
(B)ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:((B)成分由来のケイ素原子に結合した水素原子の数)/((A)成分由来のケイ素原子に結合したアルケニル基の数)が0.4〜10となる配合比、
(C)上述の樹脂組成物:前記(a)成分中の白金原子の重量として、(A)成分及び(B)成分の合計に対して1〜500ppm、
を含む熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供する。
このようなものであれば、室温にて長期保存安定性に優れる一液型熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物となる。
さらに、本発明では、
上述の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を硬化する方法であって、
前記熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を、前記(b)成分の軟化点以上の温度に加熱する熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化方法を提供する。
本発明の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、例えばこのような方法で硬化することができる。
以上のように、本発明の樹脂組成物であれば、十分な保存性と速やかな硬化性を付加反応硬化型の組成物に与え得る付加反応用触媒として用いることができる。また、このような樹脂組成物を含む熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物であれば、室温にて長期保存安定性に優れる一液型熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物となる。
上述のように、十分な保存性と速やかな硬化性を付加反応硬化型の組成物に与え得る付加反応用触媒として用いることができる樹脂組成物が求められていた。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物の反応触媒(硬化触媒)として、白金錯体が無機酸化物の表面上にSi−O結合を介して結合した担持白金触媒を、熱可塑性樹脂によりマイクロカプセル化(担持白金触媒が熱可塑性樹脂中に分散されたもの)した樹脂組成物を用いれば、硬化速度を維持しながら室温にて長期保存安定性を保持できる熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を与えることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、
(a)下記一般式(1)で表される、無機酸化物の表面に白金錯体が担持された構造を有する担持白金触媒、及び
(b)熱可塑性マトリックス樹脂、
を含む樹脂組成物である。
Figure 0006656045
(式中、Lは一酸化炭素、オレフィン化合物、アミン化合物、ホスフィン化合物、N−複素環式カルベン化合物、ニトリル化合物、及びイソシアニド化合物から選ばれる配位子、nはLの個数を表し、0〜2の整数を表す。)
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[樹脂組成物]
本発明の樹脂組成物は、下記に示す(a)、(b)成分を含む樹脂組成物である。
<(a)成分>
本発明における(a)成分は、下記一般式(1)で表される、無機酸化物の表面に白金錯体が担持された構造を有する担持白金触媒である。
Figure 0006656045
(式中、Lは一酸化炭素、オレフィン化合物、アミン化合物、ホスフィン化合物、N−複素環式カルベン化合物、ニトリル化合物、及びイソシアニド化合物から選ばれる配位子、nはLの個数を表し、0〜2の整数を表す。)
(a)成分の調製方法としては、例えば、国際公開第2014/142252号に記載されている調製方法が挙げられるが、これに限定されない。(a)成分における白金錯体の特徴は白金原子がSi−O結合を介して結合しており、さらに無機酸化物の表面上に担持されていることである。
配位子Lは、一酸化炭素、オレフィン化合物、アミン化合物、ホスフィン化合物、N−複素環式カルベン化合物、ニトリル化合物、及びイソシアニド化合物から選ばれるが、特にオレフィン化合物が望ましく、中でもシクロオクタジエンが好ましい。
nは配位子Lの個数を表す0〜2の整数であり、配位子Lにより異なる。
無機酸化物としては、特に制限はないが、ケイ素、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、マグネシウム等の単独酸化物又はそれらを含む複合酸化物等を用いることができ、好ましくはシリカ、又はケイ素を含む複合酸化物である。中でも、表面に水酸基としてシラノール基を多く有しており、有機脱離基と無機酸化物との間に強固な共有結合を形成できる観点から、沈殿シリカ、ヒュームドシリカ、焼成シリカ等を用いることが好ましい。またケイ素を含む複合酸化物としてはメソポーラスシリカ、アルミノシリケート等も挙げられる。
<(b)成分>
(b)成分の熱可塑性マトリックス樹脂は、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン等のビニル系重合体、ポリアミド、ポリエステル等の縮合型重合体、シリコーン樹脂等の有機系重合体等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上組み合わせて使用してもよい。これらの中でもシリコーン樹脂が好ましく、より好ましくは、下記平均組成式(2)で表されるシリコーン樹脂である。
SiO(4−a)/2 (2)
(式中、Rは一価の有機基であり、aは1〜1.8、好ましくは1〜1.5の数である。)
上記平均組成式(2)において、Rで表される一価の有機基は、好ましくは炭素数1〜12、より好ましくは1〜8の置換又は非置換の炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、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;トリフルオロプロピル基、クロロメチル基、シアノエチル基等の有機基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子又はシアノ基で置換した基等が挙げられる。これらの有機基は、1種単独であるいは2種以上含まれていてもよい。
上記平均組成式(2)で表されるシリコーン樹脂の好ましい具体例としては、例えば、
(MeSiO3/2)m、(PhSiO3/2)m、(CFSiO3/2)m、(MeSiO3/2)p(PhSiO3/2)q、(ViSiO3/2)p(PhSiO3/2)q、(MeSiO)p(PhSiO3/2)q、(MeViSiO)p(PhSiO3/2)q、(MeSiO1/2)p(SiO4/2)q、(MeViSiO1/2)p(PhSiO3/2)q、(MeViSiO)p(CFSiO3/2)q、(MeSiO3/2)x(PhSiO3/2)y(PhSiO)z、(MeViSiO1/2)x(MeSiO1/2)y(SiO4/2)z
(ただし、上記式中、m、p、q、x、y及びzはそれぞれ正の整数であり、Meはメチル基であり、Phはフェニル基であり、Viはビニル基である。)
等が挙げられる。これらのシリコーン樹脂は、1種単独であるいは2種以上組み合わせて使用してもよい。
(b)成分の熱可塑性マトリックス樹脂は、室温保存時において白金系触媒を封じ込めてヒドロシリル化反応が起こるのを防止するために用いられることから、室温で安定な固体状であることが必要である。従って、(b)成分の熱可塑性マトリックス樹脂は融点又は軟化点が40〜200℃であることが好ましい。融点又は軟化点が40℃以上であれば、室温保存時に担持白金触媒が後述の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物中に拡散せず、ヒドロシリル化反応による硬化が起こってしまうのを防ぐことができる。また、融点又は軟化点が200℃以下であれば、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を硬化させる時の温度が高くなりすぎず、所要の硬化性を確実に得ることができる。なお、(b)成分の熱可塑性マトリックス樹脂は、調製後の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物中に溶け出さないものでなければならない。
上記の担持白金触媒を含有する樹脂組成物は、その使用に際し、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物中に均一に分散されていることが好ましく、微細な粉末又は粒子の形態で好適に用いることができる。樹脂組成物の粒径としては、0.1μm〜500μmが好ましく、1μm〜100μm程度がより好ましい。上記担持白金触媒を含有する樹脂組成物の微細な粉末又は粒子を製造する方法としては、公知の方法を使用でき、例えば、スプレードライヤーを用いた方法等が挙げられる。
また、上記の担持白金触媒を含有する樹脂組成物の微細な粉末又は粒子は、(a)及び(b)成分の合計に対して白金原子として0.1〜5質量%含有することが好ましく、より好ましくは0.1〜1質量%の範囲である。
このようにして得られた担持白金触媒を含有する樹脂組成物は、ヒドロシリル化反応の触媒として使用され、公知の付加反応硬化型オルガノポリシロキサン組成物中に配合することができる。
[熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物]
本発明の(付加反応型)熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、下記に示す(A)〜(C)成分を含む熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物である。具体的には、この熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、(A)成分としてケイ素原子に結合したアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンと(B)成分としてケイ素原子に結合した水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを含むものであり、(C)成分として本発明の担持白金触媒を含有する樹脂組成物を反応触媒として使用することで、室温にて長期保存安定性に優れる一液型熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物とすることができる。
<(A)成分>
(A)成分のアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンは、ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に平均0.1個以上含有するオルガノポリシロキサンであり、好ましくは下記平均組成式(3)で示されるものが用いられる。
SiO(4−b)/2 (3)
(式中、Rは互いに同一又は異種の炭素数1〜12、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜8の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、bは1.5〜2.8、好ましくは1.8〜2.5、より好ましくは1.95〜2.05、さらに好ましくは1.98〜2.01の範囲の正数である。)
上記のケイ素原子に結合したアルケニル基としては、例えば、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、イソブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、ヘプテニル基等の、通常、炭素数2〜8、好ましくは2〜4程度のものが挙げられ、特にビニル基であることが好ましい。
アルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン骨格中におけるアルケニル基が結合するケイ素原子の位置としては、例えば、分子鎖末端及び/又は分子鎖途中(分子鎖非末端)が挙げられるが、少なくとも分子鎖両末端のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する直鎖状のジオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
なお、(A)成分中のアルケニル基の含有量は、ケイ素原子に結合した一価の有機基(即ち、上記平均組成式(3)において、Rで示される非置換又は置換の一価炭化水素基)全体に対して0.001〜10モル%であることが好ましく、特に0.01〜5モル%程度であることが好ましい。
また、アルケニル基以外のケイ素原子に結合する有機基としては、例えば、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、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基;クロロメチル基、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等の、通常、炭素数1〜12、好ましくは1〜10程度の、非置換又はハロゲン置換の一価炭化水素基が挙げられ、特に、メチル基、フェニル基であることが好ましい。
このような(A)成分の分子構造としては、例えば、直鎖状、環状、分岐状、三次元網状(樹脂状)構造等が挙げられるが、主鎖が基本的に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ことが好ましい(なお、ここでのオルガノ基にはアルケニル基も包含し得る)。
(A)成分の25℃における粘度は、得られるシリコーンゴムの物理的特性が良好であり、また、組成物の取扱い作業性が良好であることから、100〜500,000mPa・sの範囲内であることが好ましく、特に300〜100,000mPa・sの範囲内であることが好ましい。なお、本発明において、粘度は回転粘度計により測定することができる(以下、同様)。
このような(A)成分のオルガノポリシロキサンとしては、例えば、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、分子鎖両末端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、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・メチルフェニルシロキサン共重合体、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・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖の一方の末端がジメチルビニルシロキシ基封鎖で分子鎖の他方の末端がトリメチルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン、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、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチルビニルポリシロキサン、分子鎖両末端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、分子鎖両末端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、分子鎖両末端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、分子鎖両末端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、分子鎖両末端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、分子鎖両末端ジビニルメチルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジビニル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、分子鎖両末端トリビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端トリ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、式:R SiO0.5で示されるシロキサン単位と式:R SiO0.5で示されるシロキサン単位と式:R SiOで示されるシロキサン単位と式:SiOで示されるシロキサン単位からなるオルガノシロキサン共重合体、式:R SiO0.5で示されるシロキサン単位と式:SiOで示されるシロキサン単位からなるオルガノシロキサン共重合体、式:R SiO0.5で示されるシロキサン単位と式:R SiO0.5で示されるシロキサン単位と式:SiOで示されるシロキサン単位からなるオルガノシロキサン共重合体、式:R SiO0.5で示されるシロキサン単位と式:R SiOで示されるシロキサン単位と式:SiOで示されるシロキサン単位からなるオルガノシロキサン共重合体、式:RSiOで示されるシロキサン単位と式:RSiO1.5で示されるシロキサン単位もしくは式:RSiO1.5で示されるシロキサン単位からなるオルガノシロキサン共重合体、及びこれらのオルガノポリシロキサンの2種以上からなる混合物が挙げられる。
上記式中のRはアルケニル基以外の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基;クロロメチル基、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等が挙げられる。また、上記式中のRはアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、イソブテニル基、シクロヘキセニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、へプテニル基の、通常、炭素数2〜8、好ましくは2〜4程度のもの等が挙げられる。
(A)成分のアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンは、1種単独で又は2種以上を併用することができる。
<(B)成分>
(B)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、(A)成分のオルガノポリシロキサンと反応し、架橋剤として作用するものであり、その分子構造に特に制限はなく、従来製造されている例えば線状、環状、分岐状、三次元網状(樹脂状)構造等各種のものが使用可能であるが、1分子中に少なくとも2個、好ましくは3個以上のケイ素原子に結合した水素原子(SiHで表されるヒドロシリル基)を含有する必要があり、通常、2〜300個、好ましくは3〜200個、より好ましくは4〜100個程度のSiH基を有することが望ましい。
このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記平均組成式(4)で示されるものを用いることができる。
SiO(4−c−d)/2 (4)
上記平均組成式(4)中、Rは、脂肪族不飽和結合を除く、好ましくは炭素数1〜10の、ケイ素原子に結合した非置換又は置換の一価炭化水素基であり、このRとしては、例えば、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、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基;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アラルキル基;これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子で置換したもの(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、トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換アルキル基)等が挙げられる。Rとしては、好ましくはアルキル基、アリール基であり、より好ましくはメチル基、フェニル基である。また、cは0.7〜2.1、dは0.001〜1.0の正数であり、かつc+dが0.8〜3.0を満足する。好ましくは、cは1.0〜2.0、dは0.01〜1.0、c+dが1.5〜2.5である。
1分子中に少なくとも2個、好ましくは3個以上含有されるSiH基は、分子鎖末端、分子鎖途中のいずれに位置していてもよく、またこの両方に位置するものであってもよい。また、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は直鎖状、環状、分岐状、三次元網状構造のいずれであってもよいが、1分子中のケイ素原子の数(又は重合度)は通常2〜300個、好ましくは3〜200個、より好ましくは4〜150個程度のものが望ましく、25℃における粘度が、通常、0.1〜1,000mPa・s、好ましくは、0.5〜500mPa・s程度の、室温(25℃)で液状のものが使用される。
このようなオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、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、分子鎖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、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・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、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・メチルハイドロジェンシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、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、分子鎖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、分子鎖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、分子鎖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、分子鎖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・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖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・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルフェニルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジフェニルポリシロキサンや、これらの各例示化合物において、メチル基の一部又は全部がエチル基、プロピル基等の他のアルキル基で置換されたもの、式:R SiO0.5で示されるシロキサン単位と式:R HSiO0.5で示されるシロキサン単位と式:SiOで示されるシロキサン単位からなるオルガノシロキサン共重合体、式:R HSiO0.5で示されるシロキサン単位と式:SiOで示されるシロキサン単位からなるオルガノシロキサン共重合体、式:RHSiOで示されるシロキサン単位と式:RSiO1.5で示されるシロキサン単位もしくは式:HSiO1.5で示されるシロキサン単位からなるオルガノシロキサン共重合体、及び、これらのオルガノポリシロキサンの2種以上からなる混合物が挙げられる。上記式中のRはアルケニル基以外の一価炭化水素基であり、具体的には、前記と同様の基を例示することができる。
(B)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)成分のオルガノポリシロキサン中のケイ素原子に結合したアルケニル基1モル(又は個)に対して(B)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に結合した水素原子が0.4〜10モル(又は個)となる量(即ち、((B)成分由来のケイ素原子に結合した水素原子の数)/((A)成分由来のケイ素原子に結合したアルケニル基の数)が0.4〜10となる配合比)であることが好ましく、特には1〜5モル(又は個)の範囲内となる量であることが好ましい。ケイ素原子に結合したアルケニル基1モルに対して、ケイ素原子に結合した水素原子が0.4モル以上であれば、組成物を十分に硬化させることができ、また、これが10モル以下であれば、得られるシリコーンゴムの耐熱性は十分なものとなる。
(B)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは1種単独で又は2種以上を併用することができる。
<(C)成分>
本発明の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、(C)成分として上述の樹脂組成物を含有する。
なお、本発明において、(C)成分の樹脂組成物を熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物に添加するに際し、その添加量は触媒量であり、好ましくは前記(a)成分中の白金原子の重量として組成物中、特には(A)成分及び(B)成分の合計に対して1〜500ppm、特には3〜50ppmである。
<任意成分>
上記の成分以外の任意の成分として、付加反応触媒に対して硬化抑制効果を持つ化合物とされている従来公知の制御剤化合物はすべて使用することができる。このような制御剤化合物としては、トリフェニルホスフィン等のリン含有化合物、トリブチルアミンやテトラメチルエチレンジアミン、ベンゾトリアゾール等の窒素含有化合物、硫黄含有化合物、アセチレン系化合物、アルケニル基を2個以上含む化合物、ハイドロパーオキシ化合物、マレイン酸誘導体等が例示される。制御剤化合物による硬化遅延効果の度合は、制御剤化合物の化学構造によって大きく異なるため、制御剤化合物の添加量は、使用する制御剤化合物の個々について最適な量に調整することが好ましい。最適な量の制御剤化合物を添加することにより、室温での長期貯蔵安定性を得ることができ、また、硬化が阻害されるおそれがなくなる。
また、その他の任意の成分としては、例えば、結晶性シリカ、中空フィラー、シルセスキオキサン、ヒュームド二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉄、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、層状マイカ、カーボンブラック、ケイ藻土、ガラス繊維等の無機質充填剤、及びこれらの充填剤をオルガノアルコキシシラン化合物、オルガノクロロシラン化合物、オルガノシラザン化合物、低分子量シロキサン化合物等の有機ケイ素化合物により表面処理した充填剤等が挙げられる。また、シリコーンゴムパウダーやシリコーンレジンパウダー等も挙げられる。
さらに、この熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物には、その他任意の成分として、例えば、1分子中にケイ素原子に結合した水素原子及びアルケニル基を有しない非架橋性のオルガノポリシロキサン、有機溶剤、クリープハードニング防止剤、可塑剤、チクソ性付与剤、顔料、染料、防かび剤等を配合することができる。
また、本発明では、このような本発明の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を硬化する方法を提供する。即ち、本発明の硬化方法は、上述の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を、前記(b)成分の軟化点以上の温度に加熱する硬化方法である。
以下、合成例、実施例、及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
[合成例1]担持白金触媒(a−1)の調製
国際公開第2014/142252号の実施例4に記載の方法に従い、下記式(5)で表されるメソポーラスシリカMCM−41に白金錯体が担持された担持白金触媒(a−1)(白金原子として1質量%含有)を調製した。
Figure 0006656045
[合成例2]担持白金触媒(a−2)の調製
合成例1のMCM−41に替えて、BET法で測定した比表面積が約300m/gであるヒュームドシリカ(Aerosil(登録商標)300、日本アエロジル社製)を用い、下記式(6)で表されるヒュームドシリカ(Aerosil 300)に白金錯体が担持された担持白金触媒(a−2)(白金原子として1質量%含有)を調製した。
Figure 0006656045
[合成例3]シリコーン樹脂(b−1)の調製
トルエン(300g)、水(300g)を仕込み、フェニルトリメトキシシラン(139g 0.7mol)、ビニルメチルジメトキシシラン(40g 0.3mol)を滴下することで加水分解反応を行い、滴下終了後50〜60℃で5時間反応させた。反応後水洗して不揮発分を調整することで、シリコーン樹脂(b−1)として、(C)SiO3/2単位、(CH=CH)(CH)SiO2/2単位からなり、平均組成が(CH0.3(C0.7(CH=CH)0.3SiO1.35で示され全官能基に対するアルコキシ基量が(5mol%)であるオルガノポリシロキサン樹脂共重合体(シリコーンレジン)の50質量%のトルエン溶液185gを調製した。
なお、トルエンを完全に揮発させて得られた粉体の軟化点をホットプレート上で観察した結果、95℃であった。
[合成例4]シリコーン樹脂(b−2)の調製
トルエン(300g)、水(300g)を仕込み、フェニルトリメトキシシラン(139g 0.7mol)、ジメチルジメトキシシラン(36g 0.3mol)を滴下することで加水分解反応を行い、滴下終了後50〜60℃で5時間反応させた。反応後水洗して不揮発分を調整することで、シリコーン樹脂(b−2)として、(C)SiO3/2単位、(CHSiO2/2単位からなり、平均組成が(CH0.6(C0.7SiO1.35で示され全官能基に対するアルコキシ基量が(5mol%)であるオルガノポリシロキサン樹脂共重合体(シリコーンレジン)の50質量%のトルエン溶液185gを調製した。
なお、トルエンを完全に揮発させて得られた粉体の軟化点をホットプレート上で観察した結果、90℃であった。
[実施例1]
<担持白金触媒を含有する樹脂組成物(樹脂粒子)の調製>
担持白金触媒(a−2)4g、シリコーン樹脂(b−1)8gとトルエン40gの混合溶液をスプレードライ(吐出口温度160℃)により粒子化し、担持白金触媒を含有するシリコーン樹脂粒子(I)(平均粒子径10μm、白金含有量0.5質量%)8gを得た。
<熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物の調製>
分子鎖両末端がビニルジメチルシロキシ基で封鎖され、25℃での粘度が約10,000mPa・sであるジメチルポリシロキサン60質量部、ヘキサメチルジシロキサン5質量部、水2質量部、BET法で測定した比表面積が約300m/gであるヒュームドシリカ(Aerosil(登録商標)300、日本アエロジル社製)30質量部を室温でニーダー中に投入し、1時間混合して、混合物を得た。この混合物を150℃に加熱し、引き続き2時間混合した。この混合物を室温まで冷却し、この混合物に、分子鎖両末端がビニルジメチルシロキシ基で封鎖され、25℃での粘度が約10,000mPa・sであるジメチルポリシロキサン30質量部を添加し、均一になるまで混合して、ベースコンパウンドを得た。
得られたベースコンパウンド50質量部に、(CHSiO1/2単位39.5モル%と(CH(CH=CH)SiO1/2単位6.5モル%とSiO単位54モル%とからなる三次元網状のオルガノポリシロキサン樹脂(標準ポリスチレン換算の重量平均分子量=3,600)20質量部、23℃における粘度が5,000mPa・sの鎖状ビニル基末端含有ジメチルポリシロキサンポリマー72質量部、23℃における粘度が6.3mPa・sである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の含有量=1.45質量%)3質量部、担持白金触媒を含有するシリコーン樹脂粒子(I)0.4質量部、下記式(7)で表される接着付与成分3質量部、下記式(8)で表される接着付与成分0.5質量部を混合して熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。得られた熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物における、ケイ素原子に結合した水素原子とケイ素原子に結合したビニル基とのモル比(Si−H/ビニル)を表1に示す。
Figure 0006656045
Figure 0006656045
[実施例2]
<担持白金触媒を含有する樹脂組成物(樹脂粒子)の調製>
担持白金触媒(a−2)4g、シリコーン樹脂(b−2)8gとトルエン40gの混合溶液を、スプレードライ(吐出口温度70℃)して担持白金触媒を含有するシリコーン樹脂粒子(II)(平均粒子径10μm、白金含有量0.5質量%)8gを得た。
<熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物の調製>
担持白金触媒を含有するシリコーン樹脂粒子(I)の替わりに担持白金触媒を含有するシリコーン樹脂粒子(II)を使用した以外は実施例1に従って熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。得られた熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物における、ケイ素原子に結合した水素原子とケイ素原子に結合したビニル基とのモル比(Si−H/ビニル)を表1に示す。
[実施例3]
<担持白金触媒を含有する樹脂組成物(樹脂粒子)の調製>
担持白金触媒(a−1)4g、シリコーン樹脂(b−1)8gとトルエン40gの混合溶液を、スプレードライ(吐出口温度70℃)して担持白金触媒を含有するシリコーン樹脂粒子(III)(平均粒子径10μm、白金含有量0.5質量%)8gを得た。
<熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物の調製>
担持白金触媒を含有するシリコーン樹脂粒子(I)の替わりに担持白金触媒を含有するシリコーン樹脂粒子(III)を使用した以外は実施例1に従って熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。得られた熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物における、ケイ素原子に結合した水素原子とケイ素原子に結合したビニル基とのモル比(Si−H/ビニル)を表1に示す。
[比較例1]
<熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物の調製>
担持白金触媒を含有するシリコーン樹脂粒子(I)の替わりに、担持白金触媒(a−2)0.2質量部、トリアリルイソシアヌレート0.75質量部を使用した以外は実施例1に従って熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。得られた熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物における、ケイ素原子に結合した水素原子とケイ素原子に結合したビニル基とのモル比(Si−H/ビニル)を表1に示す。
<熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物の評価>
得られた実施例1〜3及び比較例1の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を150℃で硬化させ、硬化を開始した時間を測定した。また、上記組成物を120℃で1時間硬化させ、JIS K 6249に従って硬度、引張り強さ、切断時伸び、アルミニウムを被着体とするせん断接着力を測定する試験を行った。さらに、上記組成物を50℃下にて保存し、粘度変化を測定し一液型組成物としての保存性を評価した。これらの結果を表1に示す。
Figure 0006656045
表1に示されるように、本発明の樹脂組成物を含む熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物である実施例1〜3では、比較例1と硬化を開始した時間に差はなかった。また、実施例1〜3は、硬度、引張り強さ、切断時伸び、及びせん断接着力が十分に良好な硬化物を与えることができることが明らかとなった。さらに、50℃下にて保存した際、12週間後においても硬化しなかったことから、保存性に優れることが明らかとなった。
一方、比較例1では、50℃下にて保存したところ、2週間後にゲル化してしまい、保存性に劣ることが明らかとなった。
[実施例4]
<熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物の調製及び評価>
分子末端が平均0.6個のジメチルビニルシロキシ基及び平均1.4個のトリメチルシロキシ基よりなり、粘度が約800mPa・sであるジメチルポリシロキサン100質量部、23℃における粘度が100mPa・sである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の含有量=0.5質量%)0.9質量部、担持白金触媒を含有するシリコーン樹脂粒子(I)0.1質量部を混合して熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。得られた熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物における、ケイ素原子に結合した水素原子とケイ素原子に結合したビニル基とのモル比(Si−H/ビニル)を表2に示す。
得られた熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を150℃で硬化させ、硬化を開始した時間を測定した。また、上記組成物を150℃で1時間硬化させ、JIS K 2220調度試験法(1/4コーン)により測定した針入度は65であった。また、この熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を50℃下にて保存し、粘度変化を測定し一液型組成物としての保存性を評価した。結果を表2に示す。
[比較例2]
<熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物の調製及び評価>
担持白金触媒を含有するシリコーン樹脂粒子(I)の替わりに、担持白金触媒(a−2)0.05質量部を使用した以外は実施例4に従って熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。得られた熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物における、ケイ素原子に結合した水素原子とケイ素原子に結合したビニル基とのモル比(Si−H/ビニル)を表2に示す。
得られた熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を150℃で硬化させ、硬化を開始した時間を測定した。また、上記組成物を150℃で1時間硬化させ、JIS K 2220調度試験法(1/4コーン)により測定した針入度は63であった。また、この熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を50℃下にて保存し、粘度変化を測定し一液型組成物としての保存性を評価した。結果を表2に示す。
Figure 0006656045
表2に示されるように、本発明の樹脂組成物を含む熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物である実施例4では、比較例2と硬化を開始した時間に差はなかった。また、実施例4は、50℃下にて保存した際、12週間後においても硬化しなかったことから、保存性に優れることが明らかとなった。
一方、比較例2では、50℃下にて保存したところ、2週間後にゲル化してしまい、保存性に劣ることが明らかとなった。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (7)

  1. (a)下記一般式(1)で表される、無機酸化物の表面に白金錯体が担持された構造を有する担持白金触媒、及び
    (b)下記平均組成式(2)で表されるシリコーン樹脂である熱可塑性マトリックス樹脂、
    を含むものであることを特徴とする樹脂組成物。
    Figure 0006656045
    (式中、Lは一酸化炭素、オレフィン化合物、アミン化合物、ホスフィン化合物、N−複素環式カルベン化合物、ニトリル化合物、及びイソシアニド化合物から選ばれる配位子、nはLの個数を表し、0〜2の整数を表す。)
    SiO (4−a)/2 (2)
    (式中、Rは一価の有機基であり、aは1〜1.8の数である。)
  2. 前記無機酸化物が、シリカ、又はケイ素を含む複合酸化物であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. 前記一般式(1)中のLがシクロオクタジエンであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の樹脂組成物。
  4. 前記(b)成分が、軟化点を40〜200℃に持つものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
  5. 前記樹脂組成物が、粒径0.1μm〜500μmの粒子状のものであることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
  6. (A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に平均0.1個以上含有するオルガノポリシロキサン、
    (B)ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:((B)成分由来のケイ素原子に結合した水素原子の数)/((A)成分由来のケイ素原子に結合したアルケニル基の数)が0.4〜10となる配合比、
    (C)請求項1から請求項のいずれか一項に記載の樹脂組成物:前記(a)成分中の白金原子の重量として、(A)成分及び(B)成分の合計に対して1〜500ppm、
    を含むものであることを特徴とする熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
  7. 請求項に記載の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を硬化する方法であって、
    前記熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を、前記(b)成分の軟化点以上の温度に加熱することを特徴とする熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化方法。
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