JP7410043B2 - 縮合硬化性組成物 - Google Patents
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Description
a)1分子当たり少なくとも2つの-OH基又は加水分解性基を有するポリジオルガノシロキサンと、
b)ポリジオルガノシロキサン(a)を架橋する架橋剤と、
c)充填剤成分であって、
(i)最大値で組成物の25重量%の炭酸カルシウム及び/又はシリカ、並びに
(ii)ある量の、鉱質繊維、バルク繊維、耐火繊維、玄武岩繊維、又はこれらの混合物から選択される1つ以上の繊維質充填剤、を含む、充填剤成分と、
d)縮合硬化性触媒と、任意選択的に、
e)1つ以上の添加剤と、を含み、
硬化時に、本明細書に記載の試験方法を使用して2×1015Ω.cm以上の体積抵抗率を有するシリコーンエラストマーを与える、
シリコーンエラストマー組成物を提供する。
a)1分子当たり少なくとも2つの-OH基又は加水分解性基を有するポリジオルガノシロキサンと、
b)ポリジオルガノシロキサン(a)を架橋する架橋剤と、
c)充填剤成分であって、
(i)最大値で組成物の25重量%の炭酸カルシウム及び/又はシリカ、並びに
(ii)ある量の、鉱質繊維、バルク繊維、耐火繊維、玄武岩繊維、又はこれらの混合物から選択される1つ以上の繊維質充填剤、を含む、充填剤成分と、
d)縮合硬化性触媒と、任意選択的に、
e)1つ以上の添加剤と、を含み、
本明細書に記載の試験方法を使用して2×1015Ω.cm以上の体積抵抗率を有する、シリコーンエラストマーを提供する。
X3-nRnSi-(Z)d-(O)q-(R1 ySiO(4-y)/2)z-(SiR1 2-Z)d-Si-RnX3-n (1)
式中、dは0又は1であり、qは0又は1であり、d+q=1であり;
nは0、1、2、又は3であり、zは200~5000の整数であり、yは0、1、又は2、あるいは2である。R1 ySiO(4-y)/2の少なくとも97%は、yが2であることで特徴付けられる。Xはヒドロキシル基若しくはアルコキシ基又は任意の縮合性基若しくは任意の加水分解性基であり、Rはアルキル基、置換アルキル基などの脂肪族基、例えばアミノアルキル基、ポリアミノアルキル基、エポキシアルキル基、及びアルケニル基、又は芳香族アリール基からなる群から個々に選択され、R1はX、脂肪族アルキル基、脂肪族アルケニル基、及び芳香族基からなる群から個々に選択される。
R3 3-tSi(X)t-Rv-Si(X)fR3 3-f
[式中、各R3は同じでも異なっていてもよく、脂肪族アルキル基、脂肪族アルケニル基、及び芳香族基から選択され、あるいは、R3は、1~6個の炭素を有するアルキル基であり;Xは上記のように個々に選択されてもよく、t及びfは、独立して、1、2、又は3、あるいは2又は3の整数である]によって表されるポリマーでもよい。Rvは、アルキレン(二価炭化水素基)、あるいは1~10個の炭素原子を有するアルキレン基、若しくは更にあるいは1~6個の炭素原子を有するアルキレン基、又は当該二価炭化水素基と二価シロキサン基との組み合わせである。好ましいジシリル官能性ポリマー架橋剤では、tは2又は3を有し、XはOMeであり、Rvは4~6個の炭素を有するアルキレン基である。
(i)最大値で組成物の25重量%の炭酸カルシウム及び/又はシリカ、あるいは炭酸カルシウム及び任意選択的にシリカと、
(ii)ある量の、鉱質繊維、バルク繊維、耐火繊維、玄武岩繊維、又はこれらの混合物から選択される1つ以上の繊維質充填剤と、を含む。
例としては、スズトリフレート、有機スズ金属触媒、例えば、トリエチルスズタートレート、スズオクトエート、スズオレエート、スズナフテネート、ブチルスズトリ-2-エチルヘキソエート、スズブチレート、カルボメトキシフェニルスズトリスベレート、イソブチルスズトリセロエート、並びにジオルガノスズ塩、特にジオルガノスズジカルボキシレート化合物、例えば、ジブチルスズジラウレート、ジメチルスズジブチレート、ジブチルスズジメトキシド、ジブチルスズジアセテート、ジメチルスズビスネオデカノエート、ジブチルスズジベンゾエート、第一スズオクトエート、ジメチルスズジネオデカノエート(DMTDN)、及びジブチルスズジオクトエートが挙げられる。
R3 3-Si-O-((R2)2SiO)w-Si-RmX3-m (2)
R及びR3は、上記のとおりである。好ましくは、更なるポリジアルキルシロキサン(f)の場合、Rはアルキル基、典型的にはメチル基であり、mは2又は3である。ただし各R3は同じでも異なっていてもよく、上記と同じであってもよく、好ましくは、各R3はメチル基であり、各R2基は例えば、メチル基、ビニル基、又はフェニル基である。このような使用されるポリジメチルシロキサン(f)は、概して、25℃で約5~約100,000mPa.s、あるいは25℃で約5~約75,000mPa.s、あるいは25℃で約5~約50,000mPa.sの粘度を有し、wはこの粘度範囲をもたらす整数である。典型的には、ポリジアルキルシロキサン(f)は直鎖状であるが、ある程度の分枝を有してもよい。ポリジオルガノシロキサン(f)の重合度については、上記のように測定することができる。典型的には、それが存在する場合、このポリジオルガノシロキサン(f)は、以下に記載される2パーツ組成物の硬化剤におけるポリマーとして使用される。
本発明による湿気(moisture)硬化性組成物中に組み込まれてもよいレオロジー調整剤としては、シリコーン有機コポリマー、例えばポリエーテル又はポリエステルのポリオールに基づく欧州特許第0802233号に記載されているものなど、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エトキシル化ヒマシ油、オレイン酸エトキシレート、アルキルフェノールエトキシレート、コポリマー若しくはエチレンオキサイド、及びプロピレンオキサイド、及びシリコーンポリエーテルコポリマーからなる群から選択されるノニオン性界面活性剤、並びにシリコーングリコールが挙げられる。いくつかの系について、これらのレオロジー調整剤、特に、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのコポリマー、及びシリコーンポリエーテルコポリマーにより、シーラントの、基材に対する接着性、特に可塑性基材に対する接着性を増強することができる。
(i)参照により本明細書に組み込まれる国際公開第2007/037552(A2)号パンフレットに記載されているようなカルバシラトラン誘導体、例えば国際公開第2007/037552(A2)号パンフレットの段落[0026]及び[0027]に記載されているような構成成分B-2などのメトキシ基含有カルバシラトラン、並びに/又は国際公開第2007/037552(A2)号パンフレットの段落[0047]に記載されているような接着促進剤A;又は
(ii)次の式のアミノアルキルメトキシシランを挙げることができる。
R7-N(H)-Rv-Si-(OR5)3-jR6 j
[式中、R7はH、又は種別NH2-CdH2d-のアミン基であり;Rvは上記のとおりであり、R5はCgH2g+1であり、R6は、不飽和であってもよくかつ1~4個の炭素原子を包括的に有する炭化水素であり、jは0又は1である]。好ましくは、dは1~6であり、Rvは、CeH2e[式中、eは2~7である]であり、gは1~3、好ましくは3である。上記接着促進剤の混合物もまた含まれる。
いずれの場合でも、それが存在する場合、接着促進剤をその使用前に蒸留することができる。
補強充填剤(c)は、組成物の10重量%~50重量%、あるいは組成物の20重量%~50重量%の量で存在し、累積最大値で組成物の最大25重量%の炭酸カルシウム及び/若しくはシリカ又は炭酸カルシウム及び任意選択的なシリカ((c)(i))があってもよく、組成物において依拠される補強充填剤の残部は種別(c)(ii)繊維質充填剤のものである。実際に、上述のように、充填剤(c)は、種別(c)(ii)繊維質充填剤のみから構成されてもよい。一代替例では、約5重量%~15重量%の炭酸カルシウム及び/又はシリカ、すなわち種別(c)(i)充填剤、並びに15重量%~40重量%の、あるいは15重量%~30重量%の種別(c)(ii)繊維質充填剤があってもよい。別の代替例では、主剤成分の成分(c)は、種別(c)(ii)繊維質充填剤のみを含有してもよい。
R3 3-Si-O-((R2)2SiO)w-Si-RmX3-m (2)
式中、R及びR3は上記のとおりであり、mは0、1、2、又は3である。好ましくは、更なるポリジアルキルシロキサン(f)の場合、Rはアルキル基、典型的にはメチル基であり、mは2又は3である。ただし各R3は同じでも異なっていてもよく、上記と同じであってもよく、好ましくは、各R3はメチル基であり、各R2基は例えば、メチル基、ビニル基、又はフェニル基であり、好ましくは、各R2基はメチル基である。このように用いられるポリジメチルシロキサン(f)は、概して、25℃で約5~約100,000mPa.s、あるいは25℃で約5~約75,000mPa.s、あるいは25℃で約5~約50,000mPa.sの粘度を有し、wは、触媒パッケージの0重量%~80重量%の量で、この粘度範囲をもたらす整数であり、ただし、これは触媒パッケージの総重量%を100重量%とした場合である。
異なる平均重合度(DP)のポリジオルガノシロキサンポリマー(a)を、以下の表に示すとおり使用した。これらは概して、特に指示がない限り、ジメチルヒドロキシ末端基を有するポリジメチルシロキサンであった。使用するポリマーのDPは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって約10%~15%の精度で測定される。上記のように、この技術は標準的であり、Mw(重量平均分子量)、Mn(数平均分子量)及び多分散指数(PI)が得られる。上記のように、PIはMw/Mn値である。DPはポリマーの粘度に関連し、DPが高くなるほど粘度が高くなる。典型的には、粘度とMwとの間の関係性は、13000~70000のMwについて、Log(粘度)=3.70log(Mw)-16.3である。
以下の実施例で使用する繊維質充填剤(c)(ii)は、市販製品のEnfil(登録商標)SH、Rockforce(登録商標)MS603-Roxul(登録商標)1000、Rockforce(登録商標)MS615-Roxul(登録商標)1000、及びCoatForce(登録商標)CF50である。Enfil((登録商標))SHはMorgan Ceramicsから入手し、他はLapinus Fibres BVから入手した。これらの技術データシートに示される、使用する繊維の組成及びいくつかの特性を、以下の表1a~表1cにまとめている。繊維は、主にSiO2、遷移金属酸化物、アルカリ及びアルカリ土類元素の酸化物からなるものであった。
粘度について、Brookfield(登録商標)コーンプレート粘度計(RV DIII)を使用して、40,000mPa.s以下の粘度についてはコーンプレートCP-52を使用し、40,000mPa.sより高粘度の材料についてはコーンプレートCP-51を使用し、ポリマー粘度に応じて速度を調節して測定した。
2mm厚のシートを、以下の方法で調製した。主剤及び硬化剤を適切な比で混合し、2つのテフロン加工箔の間に置いた。次いで、23±1℃の室温で作動させた油圧プレス(Agila)を使用して、箔を互いに押し付けた。このようにして得られた保護シートを、制御条件(25℃及び相対湿度50%)に3週間置いて硬化させた。次いで箔を除去し、体積抵抗率測定のために、正方形片を硬化シートから切り取った。
本発明の配合物の実施例
以下は、上記の主剤材料を作製するための最も効率的な添加順序であると証明されたものと判断した。
シロキサンポリマー;
充填剤処理剤
充填剤。
主剤はHauschieldミキサ モデルDAC400.1FVZを使用して調製したが、代替的に遊星ミキサを使用することも可能である。
硬化剤組成物で使用するAerosil(登録商標)R974は、Evonik industries製のジメチルジクロロシランで後処理した疎水性ヒュームドシリカである。比表面積は、技術データシートにしたがうと200m2/gである。
硬化剤成分の好ましい添加順序は以下のとおりであると判断した。
シロキサンポリマー
粒子状充填剤
接着促進剤
アミノエチル-アミノプロピル-トリメトキシシラン(蒸留したもの)
メチルトリメトキシシラン
1,6-ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン
DMTDN、続いて-500mBar(-50kPa)での脱気。
硬化剤については概して、HauschieldミキサモデルDAC400.1FVZを使用して調製したが、代替的に遊星ミキサを使用することも可能である。
2)Enfil(登録商標)SHとCoatForce(登録商標)CF50との比較(同等投入量として)によると、CaO/MgO又はAl2O3のいずれか(又は両方)の存在は、抵抗率に対して悪影響を及ぼすことを示唆している。
3)CoatForce(登録商標)CF50とRockforce(登録商標)MS615-Roxul(登録商標)1000(同様の長さの繊維、同じAl2O3含有量)の比較によると、CaO/MgOのレベルが高くなることは、抵抗率に対して悪影響を及ぼすことを示唆している。
保護コーティングの耐久性
接着剤の実施における実行可能性には、耐久接着性を示す材料が必要とされる。これをモデル化する方法は、1つ以上の加速耐候試験を行うことである。本開示では、「耐久接着性」とは、接着剤が、基材上にキャストされ硬化すると、最後の工程(下記の工程3)・(方法1)において50%超の接着破壊を示すことなく、3週間の耐候性試験に耐えることが可能であることを意味する。
接着破壊(AF)は、コーティングが基材からきれいに引き離されている(剥離している)状態を指す。凝集破壊(CF)は、コーティング自体が基材(例えば鋼のプレート)から引き離されることなく破断するときに観察される。いくつかの場合では、混合破壊モードが観察されることがあり、この場合には、一部の領域は剥離(すなわちAF)しているが、一部はコーティングで覆われたままである(すなわちCF)。このような場合では、CF挙動を示す表面部分(%CF)及びAF挙動を示す表面部分(%AF)が測定される。%CF+%AFの合計は100%である。
工程1:1週間、室温(RT)(RTは20℃~25℃である)及び相対湿度約50%。100%凝集破壊が、必要条件である。
工程2.1週間、室温(RT)(RTは20℃~25℃である)及び水に十分に浸漬、続いて24時間、RT及び相対湿度約50%で乾燥。100%凝集破壊が、必要条件である。
工程3).1週間、高温(これは45℃~55℃である)及び水に十分に浸漬、続いて24時間、RT及び相対湿度約50%で乾燥。少なくとも50%の凝集破壊が、必要条件である。
表3cに指定された比で主剤+硬化剤の新たな混合物を、ステンレス鋼試験基材上に約6cm×4cmの面積にわたって塗布し、±6mmの厚さの層を形成した。次いで、組成物を室温(RT)に7日間置いて硬化させた。続いて、鋼プレートに可能な限り近い0.5cmで下から切り取った部分を作製した。次いで、硬化コーティングを手動で引っ張って、破壊の種別を記録した(工程1)。
接着の耐久性試験片(「種別H試験片」とも呼ばれる)については、別個に保管された主剤及び硬化剤組成物を2つのアルミニウム4cm×5cmプレートの間で混合することによって調製した混合物を充填することによって調製した。H片の寸法については、EOTA-ETAG002(2012年5月)文書(p32)にしたがった。いくつかの例では、Dow Chemicalの市販OS1200プライマーを適用した後、H片を製造した。H片を30±4日かけて硬化させた。接着の耐久性試験片については、EOTA-ETAG002(2012年5月)文書に記載されている方法論にしたがって、片を破断するのに必要な引張強度、及び破断点伸びの両方を測定することによって評価した。加えて、目視観察によって破壊モードを評価した。より具体的には、凝集破壊に相当する表面の割合(%CF)を評価した。シリコーンゴムの表面全体が凝集破壊を受けた場合、CF率を100%と仮定した。表面全体に剥離が観察された場合、CF率は0%であった。
接着性方法1
Claims (13)
- シリコーンエラストマー組成物であって、
(a)1分子当たり少なくとも2つの-OH基又は加水分解性基を有するポリジオルガノシロキサンと、
(b)ポリジオルガノシロキサン(a)を架橋する架橋剤と、
(c)充填剤成分であって、
(i)最大値で前記組成物の25重量%の炭酸カルシウム及び/又はシリカと、
(ii)ある量の、鉱質繊維、バルク繊維、耐火繊維、玄武岩繊維、又はこれらの混合物から選択される1つ以上の繊維質充填剤と、のみからなる充填剤成分と、
(d)縮合硬化性触媒と、任意選択的に、
(e)1つ以上の添加剤と、を含み、
硬化時に、2×1015Ω.cm以上の体積抵抗率を有するシリコーンエラストマーを提供する、
シリコーンエラストマー組成物。 - 成分(c)(i)が、沈降若しくは粉砕炭酸カルシウムを含み、これらの各々において、100m2/g超のBET比表面積を有し、かつ/又は疎水性ヒュームドシリカを含む、請求項1に記載のシリコーンエラストマー組成物。
- 成分(c)(ii)が、1つ以上のアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化アルミニウム、及び酸化鉄、並びにこれらの混合物から構成される繊維から選択される1つ以上の繊維質充填剤を含む、請求項1又は2に記載のシリコーンエラストマー組成物。
- 成分(c)(ii)が、主にSiO2、遷移金属酸化物、前記アルカリ及びアルカリ土類元素の酸化物からなる1つ以上の繊維質充填剤を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のシリコーンエラストマー組成物。
- 成分(c)(ii)が、100μm~150μmの繊維長、及び(c)(ii)の総重量の30重量%未満のCaO/MgO含有量を有する、1つ以上のセラミック繊維又は屈折繊維を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のシリコーンエラストマー組成物。
- 成分(c)(i)が、前記充填剤を疎水性にするために、脂肪酸若しくは脂肪酸エステルのうちの1つ以上から選択される充填剤処理剤によって、又はオルガノシラン、オルガノシロキサン、若しくはオルガノシラザンの充填剤処理剤を使用して、処理されている、請求項1~5のいずれか一項に記載のシリコーンエラストマー組成物。
- 充填剤成分(c)が、前記組成物の10重量%~50重量%の量で存在する、請求項1~6のいずれか一項に記載のシリコーンエラストマー組成物。
- 充填剤成分(c)が、前記組成物の5重量%~15重量%の種別(c)(i)充填剤、及び前記組成物の15重量%~40重量%の種別(c)(ii)繊維質充填剤である、請求項1~7のいずれか一項に記載のシリコーンエラストマー組成物。
- 使用前に少なくとも2パーツで保管される、請求項1~8のいずれか一項に記載のシリコーンエラストマー組成物。
- 使用前に少なくとも2パーツで保管され、
第1パーツが、ポリジオルガノシロキサン(a)、充填剤成分(c)、及び前記充填剤処理剤を含む、主剤組成物であり、
第2パーツが、硬化剤である、
請求項6に記載のシリコーンエラストマー組成物。 - 請求項1~10のいずれか一項に記載の組成物の硬化生成物である、2×1015Ω.cm以上の体積抵抗率を有する、シリコーンエラストマー。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の組成物から、前記組成物を硬化させることによって、シリコーンエラストマーを調製する方法。
- 請求項6に記載の組成物から、前記組成物を硬化させることによって、シリコーンエラストマーを調製する方法であって、
前記組成物の調製において、成分(c)(i)を、前記充填剤処理剤を使用してその場で処理する、方法。
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