JP7314397B2 - エラストマーフォーム用シリコーン組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、新規な重付加架橋性オルガノポリシロキサン組成物に関し、この組成物は、低密度、すなわち0.20g/cm3未満のシリコーンエラストマーからなり、良好な物性、機械的性質及び耐火性を示すフォーム(「シリコーンフォーム」という)を生成することを目的とする。
シリコーンフォームを得るためのいくつかの技術が存在する。ここでは、重付加架橋性シリコーン組成物から得られるシリコーンフォームについて述べる。
・ガスの放出に伴う分解;特にアゾ系の誘導体、例えばアゾジカルボンアミドの場合、窒素、二酸化炭素ガス及びアンモニアを放出することが可能になる。このタイプの造孔剤は、他の材料に広く使われているにもかかわらず、深刻な毒性の問題(ヒドラジンの放出)がある;又は
・特に低沸点溶剤の場合には、相変化(液体から気体へ)。
上記の多数の技術が存在するにもかかわらず、産業、特に輸送産業には、低密度のシリコーンフォーム、すなわち0.20g/cm3未満のシリコーンフォームを提供することが依然として必要とされている。さらに、これらのシリコーンフォームは、発泡材料内の気泡のサイズが均一に分布して外観が均一であり、良好な機械的性質と優れた耐火性を示し、燃焼中に有毒ガスを発生させないことが必要である。
したがって、本発明の目的は、架橋及び/又は硬化後に、低密度のシリコーンフォーム、すなわち、密度が0.20g/cm3未満のシリコーンフォームを、気泡の幅又は直径が約2mm以下である気泡のサイズ及び材料内の気泡サイズの均一な分布で生成することを目的とした新規なオルガノポリシロキサン組成物を提供することである。また、当該シリコーンフォームは、良好な機械的性質及び優れた耐火性を示し、燃焼時に有毒ガスを発生させないものである。
a.1分子あたり、ケイ素に結合した少なくとも2個のC2~C6アルケニル基を有する少なくとも1種のオルガノポリシロキサンAと、
b.1分子あたり、少なくとも2個のSiH単位、好ましくは少なくとも3個のSiH単位を有する少なくとも1種のオルガノポリシロキサンBと、
c.好ましくは白金族に属する少なくとも1種の金属から誘導される化合物である、触媒として有効な量の少なくとも1種のヒドロシリル化触媒Cと、
d.水又は水性エマルジョンである、少なくとも1種の造孔剤Dと、
e.前記組成物Xの総量に対して、少なくとも3重量%の、ヒュームドシリカである少なくとも1種の無機充填剤Eであって、その比表面積が100~300m2/gであるものと、
f.前記組成物Xの総量に対して、少なくとも6重量%の、粉砕石英である少なくとも1種の無機充填剤Fと、
g.少なくとも1種の耐熱添加剤Jと
を含み、前記ヒュームドシリカEに対する前記石英Fの重量比が0.5~4であることを特徴とする、オルガノポリシロキサン組成物である。
特に、1分子あたり、ケイ素に結合した少なくとも2個のC2~C6アルケニル基を有するオルガノポリシロキサンAは、特に、
次式の少なくとも2個のシロキシル単位:
・YはC2~C6アルケニル、好ましくはビニルであり、
・R1は、1~12個の炭素原子を有する一価の炭化水素基であり、好ましくは、メチル、エチル又はプロピル基などの1~8個の炭素原子を有するアルキル基、3~8個の炭素原子を有するシクロアルキル基及び6~12個の炭素原子を有するアリール基から選択され、
・a=1又は2、b=0、1又は2であり、合計a+b=2又は3である。)、及び
任意に次式の単位:
から形成できる。
・ジメチルビニルシリル末端を含むポリ(ジメチルシロキサン);
・ジメチルビニルシリル末端を含むポリ(ジメチルシロキサン-コ-メチルフェニルシロキサン);
・ジメチルビニルシリル末端を含むポリ(ジメチルシロキサン-コ-メチルビニルシロキサン);
・トリメチルシリル末端を含むポリ(ジメチルシロキサン-コ-メチルビニルシロキサン);及び
・環状ポリ(メチルビニルシロキサン)。
・R2基は、同一であり又は異なり、1~12個の炭素原子を有する一価基を表し、
・d=1又は2、e=0、1又は2、d+e=1、2又は3である。)、及び
任意に、次式の他の単位:
を含むオルガノポリシロキサンとすることができる。
・ヒドロジメチルシリル末端を含むポリ(ジメチルシロキサン);
・トリメチルシリル末端を含むポリ(ジメチルシロキサン-コ-メチルヒドロシロキサン);
・ヒドロジメチルシリル末端を含むポリ(ジメチルシロキサン-コ-メチルヒドロシロキサン);
・トリメチルシリル末端を含むポリ(メチルヒドロシロキサン);及び
・環状ポリ(メチルヒドロシロキサン)。
・M’Q(ここで、ケイ素原子に結合した水素原子はM基によって保持される)、
・MM’Q(ここで、ケイ素原子に結合した水素原子はM単位の一部によって保持される)、
・MD’Q(ここで、ケイ素原子に結合した水素原子はD基によって保持される)、
・MDD’Q(ここで、ケイ素原子に結合した水素原子はD基の一部によって保持される)、
・MM’TQ(ここで、ケイ素原子に結合した水素原子はM単位の一部によって保持される)、
・MM’DD’Q(ここで、ケイ素原子に結合した水素原子はM及びD単位の一部によって保持される)、及び
・それらの混合物。
ここで、M、M’、D及びD’は上で定義した通りであり、Tは式R2 3SiO1/2のシロキシル単位であり、Qは式SiO4/2のシロキシル単位であり、式中、R2は上記と同じ意味である。
・トリオルガノシロキシ単位によってその鎖の各末端でブロックされたジオルガノポリシロキサンオイルHであって、そのケイ素原子に結合した有機基が、1~8個の炭素原子を有するアルキル基から選択されるもの、
・架橋抑制剤I、
・着色基剤、及び
・他の充填剤
を含むこともできる。
・オルガノポリシロキサン、有利には少なくとも1個のアルケニルによって置換された環状オルガノポリシロキサン、テトラメチルビニルテトラシロキサンが特に好ましい、
・ピリジン
・有機ホスフィン及びホスファイト、
・不飽和アミド、
・マレイン酸アルキル、及び
・アセチレン系アルコール。
(R1)(R2)C(OH)-C≡CH
式中、
・R1は、直鎖若しくは分岐のアルキル基又はフェニル基であり、
・R2は、水素原子、直鎖若しくは分岐のアルキル基、又はフェニル基であり、
・R1及びR2基と、三重結合に対してα位に位置する炭素原子とは、任意に環を形成することが可能であり、
・R1及びR2に含まれる炭素原子の総数は5以上、好ましくは9~20である。
・1-エチニル-1-シクロヘキサノール、
・3-メチル-1-ドデシン-3-オール、
・3,7,11-トリメチル-1-ドデシン-3-オール、
・1,1-ジフェニル-2-プロピン-1-オール、
・3-エチル-6-エチル-1-ノニン-3-オール、及び
・3-メチル-1-ペンタデシン-3-オール。
a.1分子あたりケイ素に結合した少なくとも2個のC2~C6アルケニル基を有する少なくとも1種のオルガノポリシロキサンAを40重量%~80重量%、
b.1分子あたり少なくとも2個のSiH単位、好ましくは少なくとも3個のSiH単位を有する少なくとも1種のオルガノポリシロキサンBを1重量%~20重量%、
c.白金金属を2~400重量ppm、
d.水又は水性エマルジョンである造孔剤Dを0.3重量%~2.5重量%、
e.ヒュームドシリカであり、比表面積が100~300m2/gである少なくとも1種の無機充填剤Eを、前記組成物Xの総量に対して少なくとも3重量%、
f.粉砕石英である少なくとも1種の無機充填剤Fを、前記組成物Xの総量に対して少なくとも6重量%、及び
g.少なくとも1種の耐熱添加剤Jを0.4重量%~5重量%
含む。
a.1分子あたりケイ素に結合した少なくとも2個のC2~C6アルケニル基を有する少なくとも1種のオルガノポリシロキサンAを40重量%~80重量%。
b.1分子あたり少なくとも2個のSiH単位、好ましくは少なくとも3個のSiH単位を有する少なくとも1種のオルガノポリシロキサンBを1重量%~20重量%、
c.白金金属を2~400重量ppm、
d.水又は水性エマルジョンである造孔剤Dを0.3重量%~2.5重量%、
e.ヒュームドシリカであり、比表面積が100~300m2/gである少なくとも1種の無機充填剤Eを3重量%~14重量%、
f.粉砕石英である少なくとも1種の無機充填剤Fを、組成物Xの総量に対して6重量%~25重量%、
g.少なくとも1種の耐熱添加剤Jを0.4重量%~5重量%、
h.架橋抑制剤Iを0~3000重量ppm、及び
i.ケイ素に結合した少なくとも2個のC2~C6アルケニル基を有するジオルガノポリシロキサンガムGを0重量%~4重量%
含む。
・部分T1、T2又はT3のうちの1つが触媒Cを含み、かつ、造孔剤D又はオルガノポリシロキサンBを含まず、
・T1、T2又はT3のうちの一つが造孔剤Dを含み、かつ、触媒C又はオルガノポリシロキサンBを含まず、
・T1、T2、T3のうちの一つがオルガノポリシロキサンBを含み、かつ、触媒C又は多孔質化剤Dを含まない
ことを特徴とする3成分系である。
(a)上記オルガノポリシロキサン組成物Xの前記成分の全てを含む2成分系P、3成分系T又は多成分系を準備し、
(b)前記2成分系Pの2つの部分又は前記3成分系Tの3つの部分又は多成分系の全ての部分を混合してオルガノポリシロキサン組成物Xを得、及び
(c)前記オルガノポリシロキサン組成物Xを放置して架橋させ及び/又は硬化させてシリコーンフォームMを得ること。
出発物質:
例では以下の化合物を使用した。
全ての例において、記号Viはビニル基を示す。
a1:(CH3)2ViSiO1/2単位でブロックされたポリジメチルシロキサンの混合物であり、その粘度は25℃で3500~20000mPa・sである。
b1:(CH3)3SiO1/2単位でブロックされたポリメチルヒドロシロキサンオイルであり、その粘度は25℃で30mPa・sである。
f1:ヘキサメチルジシラザンとジビニルテトラメチルジシラザンとの混合物で処理された比表面積300m2/gのフュームドシリカ。
f2:ヘキサメチルジシラザンで処理された比表面積300m2/gのヒュームドシリカ。
q1:Sikron E600(登録商標)石英:石英の粉砕品で、粒子の半分が4μm以下である。
g1:ジメチルシロキサン単位と2.4重量%のビニル単位を含むメチルビニルシロキサン単位とから本質的になるジオルガノポリシロキサンガム。
全ての試験において、シリカを、ビニル化オルガノポリシロキサンの一部と予め混合させる。ヘキサメチルジシラザン、任意にジビニルテトラメチルジシラザン及び水をこの混合物に添加する。このようにして得られた混合物を高温条件下で2時間混合した後、脱揮を行う。これは、いわゆるシリカのin situ疎水化処理として知られているものである。
この指数は、ロウソクのように、試料の燃焼を下向きに維持するのに必要な分子状酸素(O2)の最小割合に相当し、(O2+N2)試験混合物の%として表される。
・石英の非存在下では、耐熱添加剤が存在するにもかかわらず、得られたシリコーンフォームの耐火性は低く、引裂強度は0.3MPa未満である(比較例1)。
・シリカの非存在下では、組成物の架橋及び発泡が正常に生じない。フォームが裂け、測定を実施するのに十分な均質部分が存在しない(比較例3)。
・石英/シリカの重量比が4を超えると、機械的性質が弱くなり、引裂強度が0.3MPa未満となる(比較例2)。
Claims (16)
- シリコーンフォームMの前駆体であるオルガノポリシロキサン組成物Xであって、
a.1分子あたり、ケイ素に結合した少なくとも2個のC2~C6アルケニル基を有する少なくとも1種のオルガノポリシロキサンAと、
b.1分子あたり、少なくとも2個のSiH単位を有する少なくとも1種のオルガノポリシロキサンBと、
c.触媒として有効な量の少なくとも1種のヒドロシリル化触媒Cと、
d.水又は水性エマルジョンである、少なくとも1種の造孔剤Dと、
e.前記組成物Xの総量に対して、少なくとも3重量%の、ヒュームドシリカである少なくとも1種の無機充填剤Eであって、その比表面積が100~300m2/gであるものと、
f.前記組成物Xの総量に対して、少なくとも6重量%の、粉砕石英である少なくとも1種の無機充填剤Fと、
g.少なくとも1種の耐熱添加剤Jと
を含み、前記ヒュームドシリカEに対する前記石英Fの重量比が0.5~4であることを特徴とする、オルガノポリシロキサン組成物。 - 前記少なくとも1種のオルガノポリシロキサンBが1分子あたり少なくとも3個のSiH単位を有することを特徴とする、請求項1に記載のオルガノポリシロキサン組成物。
- 前記少なくとも1種のヒドロシリル化触媒Cが白金族に属する少なくとも1種の金属から誘導される化合物である、請求項1又は2に記載のオルガノポリシロキサン組成物。
- 無機充填剤Eの量が、前記組成物Xの3重量%~14重量%である、請求項1に記載のオルガノポリシロキサン組成物X。
- 無機充填剤Fの量が、前記組成物Xの6重量%~25重量%である、請求項1に記載のオルガノポリシロキサン組成物X。
- 前記ヒュームドシリカEに対する前記石英Fの重量比が1~3.6である、請求項1に記載のオルガノポリシロキサン組成物X。
- ケイ素に結合した少なくとも2個のC2~C6アルケニル基を有するオルガノポリシロキサンガムGをさらに含む、請求項1に記載のオルガノポリシロキサン組成物X。
- 抑制剤Iをさらに含む、請求項1に記載のオルガノポリシロキサン組成物X。
- 請求項1に記載のオルガノポリシロキサン組成物Xであって、
a.1分子あたりケイ素に結合した少なくとも2個のC2~C6アルケニル基を有する少なくとも1種のオルガノポリシロキサンAを40重量%~80重量%、
b.1分子あたり少なくとも2個のSiH単位を有する少なくとも1種のオルガノポリシロキサンBを1重量%~20重量%、
c.白金金属を2~400重量ppm、
d.水又は水性エマルジョンである造孔剤Dを0.3重量%~2.5重量%、
e.ヒュームドシリカであり、比表面積が100~300m2/gである少なくとも1種の無機充填剤Eを、前記組成物Xの総量に対して少なくとも3重量%、
f.粉砕石英である少なくとも1種の無機充填剤Fを、前記組成物Xの総量に対して少なくとも6重量%、及び
g.少なくとも1種の耐熱添加剤Jを0.4重量%~5重量%
含むオルガノポリシロキサン組成物X。 - 前記少なくとも1種のオルガノポリシロキサンBが1分子あたり少なくとも3個のSiH単位を有することを特徴とする、請求項9に記載のオルガノポリシロキサン組成物。
- 請求項1に記載のオルガノポリシロキサン組成物Xであって、
a.1分子あたりケイ素に結合した少なくとも2個のC2~C6アルケニル基を有する少なくとも1種のオルガノポリシロキサンAを40重量%~80重量%。
b.1分子あたり少なくとも2個のSiH単位を有する少なくとも1種のオルガノポリシロキサンBを1重量%~20重量%、
c.白金金属を2~400重量ppm、
d.水又は水性エマルジョンである造孔剤Dを0.3重量%~2.5重量%、
e.ヒュームドシリカであり、比表面積が100~300m2/gである少なくとも1種の無機充填剤Eを3重量%~14重量%、
f.粉砕石英である少なくとも1種の無機充填剤Fを、組成物Xの総量に対して6重量%~25重量%、
g.少なくとも1種の耐熱添加剤Jを0.4重量%~5重量%、
h.架橋抑制剤Iを0~3000重量ppm、及び
i.ケイ素に結合した少なくとも2個のC2~C6アルケニル基を有するジオルガノポリシロキサンガムGを0重量%~4重量%
含むオルガノポリシロキサン組成物X。 - 前記少なくとも1種のオルガノポリシロキサンBが1分子あたり少なくとも3個のSiH単位を有することを特徴とする、請求項11に記載のオルガノポリシロキサン組成物。
- 請求項1~12のいずれか記載のオルガノポリシロキサン組成物Xの前駆体であり、請求項1~12のいずれかに記載の成分A、B、C、D、E、F及びJを含む2成分系Pであって、前記2成分系Pは、前記オルガノポリシロキサン組成物Xを形成するために混合されることを目的とする2つの別々の部分P1及びP2で提供され、かつ、前記成分を含み、前記部分P1又はP2の一方が、前記触媒C及び前記造孔剤Dを含み、かつ、前記オルガノポリシロキサンBを含まないことを特徴とする2成分系。
- 請求項1~12のいずれかに記載のオルガノポリシロキサン組成物Xが架橋及び/又は硬化してなるシリコーンフォームM。
- 次の段階:
(a)請求項1~12のいずれかに記載のオルガノポリシロキサン組成物Xの前記成分の全てを含む2成分系P、3成分系T又は多成分系を準備し、
(b)前記2成分系Pの2つの部分又は前記3成分系Tの3つの部分又は多成分系の全ての部分を混合してオルガノポリシロキサン組成物Xを得、及び
(c)前記オルガノポリシロキサン組成物Xを放置して架橋させ及び/又は硬化させてシリコーンフォームMを得ること
を含む、シリコーンフォームMの製造方法。 - 建築、輸送、電気絶縁又は家庭用電気器具分野における充填用フォーム又は発泡シールの製造における、請求項1~12のいずれかに記載のオルガノポリシロキサン組成物X又は請求項14に記載のシリコーンフォームMの使用。
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