JP6947124B2 - 硬化性シリコーンゲル組成物及びシリコーンゲル硬化物 - Google Patents
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[1]
下記(A)〜(E)成分、
(A)下記一般式(1)
で表される、ケイ素原子に結合したビニル基を分子鎖両末端にそれぞれ1個ずつ有する直鎖状オルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)(H(R)2SiO1/2)単位とSiO4/2単位を必須構成単位として含有する三次元網状構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサン(式中、Rは脂肪族不飽和結合を除く非置換又は置換1価炭化水素基を示す。):0.01〜10質量部、
(C)下記一般式(2)
で示される基である。]
で表される、ケイ素原子に結合した水素原子を分子鎖末端にのみ有する直鎖状又は分岐鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン:0.1〜50質量部、
(D)付加反応触媒:有効量、
(E)表面が、疎水化処理度(理論値)10〜90%である部分的に疎水化処理された煙霧質シリカ:0.1〜50質量部
を含有する硬化性シリコーンゲル組成物であって、(B)成分の配合量(質量)が(C)成分の配合量(質量)より少なく、かつ、硬化して得られる硬化物の針入度がJIS K2220において10〜100であるシリコーンゲル硬化物を与えるものである硬化性シリコーンゲル組成物。
[2]
(A)成分中のケイ素原子に結合したビニル基に対する(B)成分及び(C)成分中のケイ素原子に結合した水素原子の合計が、モル比で0.4〜1.2である[1]に記載の硬化性シリコーンゲル組成物。
[3]
(C)成分中のケイ素原子に結合した水素原子(Hc)に対する(B)成分中のケイ素原子に結合した水素原子(Hb)のモル比が、0.1≦(Hb/Hc)≦2.0の範囲内である[1]又は[2]に記載の硬化性シリコーンゲル組成物。
[4]
[1]〜[3]のいずれかに記載の硬化性シリコーンゲル組成物の硬化物からなるシリコーンゲル硬化物。
以下、各成分について詳細に説明する。なお、本明細書において、粘度は25℃における値である。
(A)成分は、本発明の硬化性シリコーンゲル組成物の主剤(ベースポリマー)である。該(A)成分は、下記一般式(1)で表される、ケイ素原子に結合したビニル基を分子鎖両末端にそれぞれ1個ずつ有する直鎖状オルガノポリシロキサンである。
本発明の(B)成分は、(H(R)2SiO1/2)単位(以下、MH単位と記す)とSiO4/2単位(以下、Q単位と記す)を必須構成単位として含有する三次元網状構造(樹脂状又はレジン状)のオルガノハイドロジェンポリシロキサン(式中、Rは脂肪族不飽和結合を除く非置換又は置換1価炭化水素基を示す。)であり、本発明の硬化性シリコーンゲル組成物が架橋する際の架橋剤(硬化剤)として作用すると同時に、硬化性シリコーンゲル組成物から得られるシリコーンゲル硬化物に柔軟性と耐衝撃性を付与するための必須成分である。(B)成分の三次元網状構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、分子内に2個以上のMH単位(即ち、2個以上のSiH基(ケイ素原子に結合した水素原子))と1個以上のQ単位を含有する三次元網状構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンのことを指す。
従って、前記の任意構成単位であるM単位、T単位及びTH単位の合計は、50モル%以下(0〜50モル%)、特に25モル%以下(0〜25モル%)であることが望ましい。
次に、本発明の(C)成分は、上記(A)、(B)成分と反応し、相互を架橋させる架橋剤として作用するものである。該(C)成分は、下記一般式(2)
で示される基である。]
で表される、ケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を分子鎖末端にのみ有する直鎖状又は分岐鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサンである。
次に、(D)成分の付加反応触媒については、前記ビニル基とケイ素原子に結合した水素原子(即ち、SiH基)との付加反応を促進するための触媒であり、ヒドロシリル化反応に用いられる触媒として白金族金属系触媒等の周知の触媒が挙げられる。
次に(E)成分である煙霧質シリカは、本組成物を硬化させた際に得られるシリコーンゲル硬化物に耐衝撃性を付与させるための補強性充填剤としての特定の煙霧質シリカ(ヒュームドシリカ)を指す。ここで用いる煙霧質シリカは、未処理の煙霧質シリカの表面に存在するシラノール基(ケイ素原子に結合した水酸基)の一部が、特定の疎水化処理度の範囲内に部分的に表面疎水化処理された煙霧質シリカであって、下記の疎水化処理度(理論値)が、計算上、5〜90%、好ましくは10〜70%、より好ましくは15〜50%(理論値)の範囲内で表面疎水化処理された煙霧質シリカを使用する。
なお、[煙霧質シリカの表面積の合計(m2)]=[煙霧質シリカの比表面積(m2/g)]×[煙霧質シリカの配合量(g)]、
[表面未処理の煙霧質シリカ単位面積当たりの水酸基密度]=2.5×1018(OH個数/m2)*
として算出する。
*「ヒュームドシリカ エアロジルの基本特性」(エボニック デグッサ)
(tb-11-basic-characteristics-of-aerosil-fumed-silica-ja)
37頁、3.6.2.1リチウムアルミニウムハイドライド法(LiAlH4法)より
上記加熱温度としては100〜200℃、特に130〜180℃が好ましく、加熱時間としては、0.5〜10時間、特に1〜5時間が好ましい。
本発明の硬化性シリコーンゲル組成物には、上記(A)〜(E)成分以外にも、本発明の目的を損なわない範囲で任意成分を配合することができる。この任意成分としては、例えば、反応抑制剤、煙霧質シリカ以外の無機質充填剤、ケイ素原子結合水素原子及びケイ素原子結合アルケニル基等のヒドロシリル化付加反応に関与する官能性基を含有しない無官能性のオルガノポリシロキサン(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ポリシロキサンなどのいわゆるシリコーンオイル等)、耐熱性付与剤、難燃性付与剤、顔料、染料等が挙げられる。
本発明の硬化性シリコーンゲル組成物は、上記(A)〜(E)成分(任意成分が配合される場合には、任意成分も含む)を常法に準じて混合することにより調製することができる。その際に、混合される成分を必要に応じて2パート又はそれ以上のパートに分割して混合してもよく、例えば、(A)成分の一部及び(D)成分及び(E)成分からなるパートと、(A)成分の残分と、(B)成分、(C)成分からなるパートとに分割して混合することも可能である。常温にて未硬化組成物を保管する際は、(A)成分の一部及び(D)成分及び(E)成分からなるパートと、(A)成分の残分と、(B)成分、(C)成分からなるパートとに分割することがより好ましい。その後、本発明の硬化性シリコーンゲル組成物を常温もしくは用途に応じた温度条件下で硬化させることによりシリコーンゲル硬化物が得られる。
(A)成分である、下記式(4);
(A)成分である、下記式(7);
(A)成分である、下記式(9);
(A)成分である、下記式(11);
(A)成分である、下記式(14);
実施例1において、比表面積が約300m2/gである煙霧質シリカを除いた以外は同様にして、組成物6を調製した((C)成分>(B)成分、(Hb/Hc)=0.47、H/Vi=1.04)。得られた組成物6を23℃で24時間硬化したところ、針入度70のシリコーンゲル硬化物を得た。
(A)成分である、下記式(17);
(A)成分である、下記式(21);
実施例1において、(B)成分である25℃での粘度が40mPa・s、SiH量が0.0102mol/gであるMH単位とQ単位を含有する三次元網状構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを除いた以外は同様にして、組成物9を調製した((B)成分非含有、H/Vi=0.71)。得られた組成物9を23℃で24時間硬化したところ、未硬化状態であり、硬化物を得ることはできなかった。
実施例1において、(C)成分である、下記式(6);
シリコーンゲル硬化物の針入度は、JIS K2220で規定される1/4コーンによる針入度であり、離合社製自動針入度計RPM−101を用いて測定した。針入度は、10未満であるものを不合格と判定した。
次いで得られた硬化性シリコーンゲル組成物を2mmの型枠に流し込み、23℃にて24時間養生して2mm厚のゲルシート(シリコーンゲル硬化物)を得、JIS K6249に準じて切断時伸び、引張強さ、引裂強さ(クレセント型)の測定を行い、引裂強さが0.80kN/m未満であるものを不合格とした。
実施例1〜3の組成物は、本発明の要件を満たすものであり、良好な流動性と柔軟性、耐衝撃性の指標である引裂強さが強いシリコーンゲル硬化物が得られることがわかる。
これに対し、比較例1の組成物は、煙霧質シリカの疎水化処理度が約7.0%と低いため、得られる組成物の粘度が高く、作業性が劣っているほか、得られるシリコーンゲル硬化物の引裂強さも0.80kN/m未満となっている。
比較例2の組成物は、比較例1とは正反対で、煙霧質シリカの疎水化処理度が100%(完全疎水化処理)と高く、得られる組成物の粘度は低く、得られるシリコーンゲル硬化物は非常に良好な伸び値を示しているが、耐衝撃性の指標である引裂強さは低い結果となっている。これは用いる煙霧質シリカの表面疎水化処理が過剰に起きたため、水酸基による疑似架橋がなくなり、引裂強さが低くなったと推定する。
比較例3の組成物は、煙霧質シリカを含まず、オルガノポリシロキサンのみのシリコーンゲル硬化物(ノンフィラー系)となったため、引張強さと引裂強さが低下する。
比較例4の組成物は、(B)成分であるMH単位とQ単位を含有する三次元網状構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの代わりとして、側鎖にSiH基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いて組成物としている。このシリコーンゲル硬化物は柔軟なシリコーンゲル硬化物を得ることができるが、MH単位とQ単位を含有する三次元網状構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いたときよりも分子内架橋点の形成が少ないため、耐衝撃性の指標である引裂強さは低くなってしまう。
比較例5の組成物は、(B)成分であるMH単位とQ単位を含有する三次元網状構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量が(C)成分であるケイ素原子に結合した水素原子を分子鎖末端にのみ有する直鎖状又は分岐鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量より多く、かつ硬化して得られる硬化物の針入度がJIS K2220において10未満となってしまうため、柔軟性を損なうほか、引裂強さにおいても本発明品より低い値、即ち耐衝撃性は低い結果となっている。
さらに比較例6は、(B)成分であるMH単位とQ単位を含有する三次元網状構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを含まず、(C)成分であるケイ素原子に結合した水素原子を分子鎖末端にのみ有する直鎖状又は分岐鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサンのみを架橋剤として有するため、架橋点の形成ができず、得られた組成物から硬化物を得ることができなかった。
また、比較例7は、(C)成分であるケイ素原子に結合した水素原子を分子鎖末端にのみ有する直鎖状又は分岐鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサンを含まず、(B)成分であるMH単位とQ単位を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンのみを架橋剤として有するものであり、さらにH/Vi=0.33となっており、Vi基に対するSiH基の量が少ないため、得られた組成物から硬化物を得ることができなかった。
上記の結果から、本発明の有効性が確認できる。
Claims (4)
- 下記(A)〜(E)成分、
(A)下記一般式(1)
(式中、xは30〜1,000の整数、yは0〜50の整数である。R1はメチル基又はフェニル基であり、Phはフェニル基である。)
で表される、ケイ素原子に結合したビニル基を分子鎖両末端にそれぞれ1個ずつ有する直鎖状オルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)(H(R)2SiO1/2)単位とSiO4/2単位を必須構成単位として含有する三次元網状構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサン(式中、Rは脂肪族不飽和結合を除く非置換又は置換1価炭化水素基を示す。):0.01〜10質量部、
(C)下記一般式(2)
[式中、mは0又は1であり、nは1〜500の整数である。Zは下記一般式(3)
(式中、nは上記の通りである。)
で示される基である。]
で表される、ケイ素原子に結合した水素原子を分子鎖末端にのみ有する直鎖状又は分岐鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン:0.1〜50質量部、
(D)付加反応触媒:有効量、
(E)表面が、疎水化処理度(理論値)10〜90%である部分的に疎水化処理された煙霧質シリカ:0.1〜50質量部
を含有する硬化性シリコーンゲル組成物であって、(B)成分の配合量(質量)が(C)成分の配合量(質量)より少なく、かつ、硬化して得られる硬化物の針入度がJIS K2220において10〜100であるシリコーンゲル硬化物を与えるものである硬化性シリコーンゲル組成物。 - (A)成分中のケイ素原子に結合したビニル基に対する(B)成分及び(C)成分中のケイ素原子に結合した水素原子の合計が、モル比で0.4〜1.2である請求項1に記載の硬化性シリコーンゲル組成物。
- (C)成分中のケイ素原子に結合した水素原子(Hc)に対する(B)成分中のケイ素原子に結合した水素原子(Hb)のモル比が、0.1≦(Hb/Hc)≦2.0の範囲内である請求項1又は2に記載の硬化性シリコーンゲル組成物。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬化性シリコーンゲル組成物の硬化物からなるシリコーンゲル硬化物。
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