JPH02283764A - 補強用シリカ充填剤及びその製造方法 - Google Patents

補強用シリカ充填剤及びその製造方法

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JPH02283764A
JPH02283764A JP2024561A JP2456190A JPH02283764A JP H02283764 A JPH02283764 A JP H02283764A JP 2024561 A JP2024561 A JP 2024561A JP 2456190 A JP2456190 A JP 2456190A JP H02283764 A JPH02283764 A JP H02283764A
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カール モリソン モンロー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、シリコーンエラストマー組成物を強化する
ために用いることのできる補強用シリカ充填剤及びその
製造方法に関する。
50rrf/gより大きな表面積を有するシリカであっ
て100部のシリカ当りの吸着湿分が0.5〜6重量部
であるものを、シリカ100重量部を1〜30重量部の
揮発性処理剤と、この粒状充填剤の表面へ所望量の処理
剤を吸着させるのに十分なだけの時間混ぜ合せることに
よって処理する場合に、改良された補強用シリカが製造
される。揮発性処理剤は式Rx5i(OR’ )4−x
の処理剤であって、この式中、Rは置換された又は不置
換の、炭素原子数1〜6個の飽和又は不飽和のアルキル
基又はアリール基であり、R′は炭素原子数1〜3個の
アルキル基であり、Xは1又は2であり、そしてR及び
R′はこのアルコキシシランの蒸気圧が処理温度におい
て0.0001気圧と等しく又はこれを超えるように選
定される。揮発性処理剤は、式Vi)ISi(OR’ 
)4−Xの揮発性処理剤(式中のViはビニル基である
)0、2〜lO重量部と式PhxSi(OR’ )a−
Xの揮発性処理剤(式中のPhはフェニル基である)0
.2〜15重量部との組み合わせを含んでなるという点
で更に制限される。
この発明の目的は、硬化したシリコーンエラストマーの
物理的性質を改良するために用いられる高価な添加剤を
使用せずに製造することのできるシリコーンエラストマ
ー組成物を強化するために用いることができる補強用シ
リカを製造することである。
この発明は、50rd/gより大きな表面積を有するシ
リカ充填剤であって、その表面が、0.5〜6重量部の
吸着湿分を有するシリカ100重量部を式し5i(OR
’ )4−Xの揮発性処理剤(この式中、Rは置換され
た又は不置換の、炭素原子数1〜6個の飽和又は不飽和
のアルキル基又はアリール基であり、R′は炭素原子数
1〜3個のアルキル基であり、Xは1又は2であり、そ
してR及びR′はこのアルコキシシランの蒸気圧が処理
温度において0.0001気圧と等しく又はこれを超え
るように選ばれる)1〜30重量部と、該粒状充填剤の
表面へ所望量の処理剤を吸着させるのに十分なだけの時
間混ぜ合わせることにより処理されていて、該揮発性処
理剤が式VixSi(OR’ )4−xの揮発性処理剤
(式中のViはビニル基である)0.2〜10重量部と
式PhxSi(OR’ )4−Xの揮発性処理剤(式中
のPhはフェニル基である)0.2〜15重量部との組
み合わせを含んでいる、改良された補強用シリカ充填剤
に関する。
この発明はまた、そのような補強用充填剤を製造する方
法において、約−10〜130℃の温度で。
(A)表面積が50rrr/gより大きく且つ0.5〜
6重量部の吸着湿分を有する補強用シリカ充填剤100
重量部と、(B)式RxSi(OR’ )4−Xの揮発
性処理剤(この式中、Rは置換された又は不置換の、炭
素原子数1〜6個の飽和又は不飽和のアルキル基又はア
リール基であり、R′は炭素原子数1〜3個のアルキル
基であり、Xは1又は2であり、そしてR及びR′はこ
のアルコキシシランの蒸気圧が処理温度において0.0
001気圧と等しく又はこれを超えるように選ばれる〕
 1〜30重量部と、(C)酸A、塩基B及びこれらの
混合物からなる群であって、酸Aは揮発性の酸又は酸先
駆物質であり、また塩基Bはシリルアミン又はシラザン
であって、酸A及び塩基Bが酸Aあるいは塩基Bのいず
れかの蒸気圧が処理温度において0.005気圧を超え
るように選ばれているものから選択された揮発性触媒0
.001〜5.0重量部とを、所望量の処理剤を該粒状
充填剤の表面へ吸着させるのに十分なだけの時間混ぜ合
わせることから本質的になる補強用シリカ充填剤の表面
を速やかに処理する方法であッテ、式Vi、(Si(O
R’ )4−Xの揮発性処理剤(式中のVi はビニル
基である)0.2〜10重量部と式PhxSi(OR’
 )4−Xの揮発性処理剤(式中のPhはフェニル基で
ある)0.2〜15重量部との組み合わせを少なくとも
含有している揮発性処理剤を使用して、ポリジオルガノ
シロキサンへ速やかに分散するのに最小限のエネルギー
を必要とし且つ硬化したシリコーンエラストマーに改良
された性質を与える充填剤を得ることを特徴とする方法
に関する。
シリコーンエラストマーは、充填剤で補強されたポリジ
オルガノシロキサンから本質的になる。
ポリジオルガノシロキサンは、通常、製造方法に由来し
て残された少量のヒドロキシル基を含有している。ポリ
ジオルガノシロキサンは、架橋剤を加えるかあるいは重
合体鎖に存在している上記の基の間に架橋を形成するこ
とのいずれかにより、両方の場合とも触媒の存在下で、
架橋することによって流体又はガムからエラストマーに
変えられる。生成されたエラストマーは、普通の有機エ
ラストマー材料と比べると機械的に非常に弱い。シリコ
ーンエラストマーは、補強用及び増量用の充填剤を加え
てそれらの物理的性質を改変することによって一般に改
良される。シリコーンエラストマーの物理的強度を改良
するよく知られている方法は、補強用シリカ充填剤を添
加することによるものである。補強剤として働くために
は、充填剤の粒子は非常に小さいことが必要であり、仕
度を指示する最も普通の方法は、1gの充填剤当りの表
面積を平方メートルで表して粒子の表面積を述べること
によるものである。ポリジオルガノシロキサンのための
補強用充填剤の有効な下限は、約50n(/gであると
一般に認められている。シリコーンエラストマーのため
の量も普通の充填剤は、ツユ、−ムドシリカ及び沈降シ
リカの両方のシリカであって、フユームドシリ力の方が
標準的に湿分量が少ないのでこれの方が好ましい。
これらの細かく分割された補強用シリカをポリジオルガ
ノシロキサンに混ぜ合わせる場合には、この二つの間に
混合物の増粘に帰着する反応が起こる。ガム粘度の重合
体の場合には、増粘は結果として更に加工処理するのが
困難な混合物を与えかねない。クレーピングとして知ら
れるこのプロセスは、充填剤を重合体に加える時点で添
加される例えば末端をヒドロキシル基にブロックされた
低粘度のポリジメチルシロキサンのような加工助剤を使
用することによって多かれ少なかれ防止されている。充
填剤はまた、クレーピング反応を防止しようとして、使
用前に通常はシランで処理されている。この発明の方法
は、重合体へ混ぜ合わせるのが非常に容易であり且つク
レーピングを起こす傾向の少ない混合物を与える処理さ
れた充填剤を結果としてもたらす。この発明の改良され
た補強用シリカ充填剤を使ってポリジオルガノシロキサ
ンと混ぜ合わせることによりシリコーンエラストマー基
剤を作る場合には、そのような組成物においてそれが硬
化することにより得られる性質を改変するために現在使
用されている添加剤の多くを使用する必要がない。−例
が、硬化エラストマーの圧縮永久ひずみをより小さくす
るために加えられるビニル基を含有している低分子量の
ポリジオルガノシロキサン添加剤の使用である。この発
明の処理された充填剤を使って組成物を作る場合には、
このビニル基含有ポリジオルガノシロキサンを加える必
要がない。
この発明の方法で使用する補強用シリカ充填剤(A)は
、周知の市販の物質である。充填剤を製造する方法は重
要ではなく、沈降シリカ及びフユームドシリカの両方と
も適している。より好ましい充填剤は、業務用に大量に
たやすく入手可能であるためフユームドシリカである。
これらの細かく分割された充填剤は、空気にさらされる
と表面に水分を吸着する0例えば、23℃の室温及び5
0%の相対湿度で貯蔵された約250 rd/gの表面
積を有するフユームドシリ力は、その表面に約2%の湿
分を含む。この発明の方法は、充填剤の表面に湿分がな
いことを必要とせず、あるいは湿分の量が、いくらかの
湿分が存在していて処理剤を加水分解しさえすれば、正
確なレベルであることを必要としない。実用的な下限は
約0.5重量%であり、その一方丈用的な上限は約6重
量%である。約6%より多くの湿分が存在していると、
少なくともフユームドシリ力の場合には、充填剤は塊を
形成する傾向があり、そして分散させるのがより困難に
なる。
この発明の方法で用いられる揮発性処理剤は、式Vix
Si(OR’ )4−Xの揮発性処理剤0.2〜10重
量部と式Ph、4Sx(OR’ )、−xの揮発性処理
剤0.2〜15重量部との組み合わせを含んでなり、こ
れらの式中、Viはビニル基であり、Phはフェニル基
であり、またR′は炭素原子数1〜3個のアルキル基で
あり、Xは1又は2であり、そしてR′はそのアルコキ
シシランの組み合わせの蒸気圧が処理温度において0.
0001気圧と等しく又はこれを超えるように選定され
る。この組み合わせは、式R,5i(OR’ )aの揮
発性処理剤を任意的に含有することもでき、この式中、
Rは置換された又は不置換の、炭素原子数1〜6個の飽
和又は不飽和アルキル基又はアリール基であり、R′は
炭素原子数1〜3個のアルキル基であり、Xはl又は2
であり、そしてR及びR′は該アルコキシシランの蒸気
圧が処理温度において0.0001気圧と等しく又はこ
れを超えるように選ばれる。Rは、エチル基(Et) 
、プロピル基、ヘキシル基、ビニル基そして3,3.3
−トリフルオロプロピル基のような基を表す。R′は、
メチル基、エチル基及びプロピル基を表す。
好ましい処理剤は、ViSi (OMe) * (ビニ
ルトリメトキシシラン) 、PhSi(OMe)i (
フェニルトリメトキシシラン) 、MeSi(OMe)
z (メチルトリメトキシシラン)及びMezSi(O
Me)z(ジメチルジメトキシシラン)である。これら
の好ましい処理剤は、それらの蒸気圧が全て20℃にお
いてViSi(OMe)ユ(ビニルトリメトキシシラン
〕については0.012気圧、PhSi (OMe) 
3 (フヱニルトリメトキシシラン)については0.0
0(x気圧、MeSi(OMe):+ (メチルトリメ
トキシシラン)については0.035気圧、そしてMe
zSi(O門e)2(ジメチルジメトキシシラン)につ
いては0.064気圧であるため、室温で使用すること
ができる。
使用する処理剤の量は、充填剤100重量部を基準とし
て、1重量部から30重量部まで変えることができる。
充填剤としてのフユームドシリ力については、好ましい
量は3〜20重量部であり、より好ましい量は5〜12
重量部である。使用する処理剤の最適な量は次のように
決められる。すなわち、選択した充填剤を、処理剤の組
み合わせのある範囲の量及び比ではもちろんある範囲の
触媒量でも処理する。次いで、処理された充填剤の試料
を使用して所望の最終製品の試料を調製し、そしてその
最終製品の性質を評価する。その結果得られた性質の比
較から、この発明で使用される処理剤の組み合わせにお
いて使用するための個々の処理剤及び触媒の最適なレベ
ル及び比率が示される。式VixSi(OR’ )、−
xの揮発性処理剤の量はシリカ100重量部につき0,
2重量部と10重量部との間であり、好ましいレベルは
0.5〜6重量部である、ということが測定されている
。式PhxSi(OR’ )4−xの揮発性処理剤の量
はシリカ100重量部につき0.2重量部と15重量部
との間であり、好ましいレベルは1〜10重量部である
、ということも測定されている。
この出願明細書の実施例はそのような手順を示す。
この発明に従って処理された充填剤は、その処理された
充填剤から作られた硬化シリコーンエラストマーにおい
て改良された性質を示す。高コンシスチンシーのシリコ
ーンゴムストックの場合には、所定ジュロメータ−硬度
の硬化ゴムを有意により少ないフユームドシリカ含有量
で製造することができて、その結果未処理の充填剤を使
って製造することができるよりも経済的な製品が得られ
る、という事実に追加の利益が見られる。
補強用シリカ充填剤表面の処理は、補強用シリカ充填剤
100重量部を基準として0.001〜5.0重量部の
揮発性触媒で触媒することができる。好ましい量は0.
001〜2部である。揮発性触媒は、酸A、塩基B及び
それらの混合物からなる群より選択され、ここで酸Aは
揮発性の酸又は酸先駆物質であり、また塩基Bはシリル
アミン又はシラザンであって、酸A及び塩基Bは酸A又
は塩基Bのどちらかの蒸気圧が処理温度において0.0
05気圧を超えるように選定される。揮発性の酸又は塩
基は、所望の蒸気圧を有するものとして定義される。酸
Aは、所望の揮発性を有するいずれの酸又は酸先駆物質
でもよく、好ましいものは、塩化水素()ICl3)、
臭化水素(1lBr)、メチルトリクロロシラン(Me
SiC!! コ)及びジメチルジクロロシラン(Mez
SiCl z)からなる群より選択される触媒である。
酸先駆物質は、水又は水蒸気と接触すると酸を与える物
質として定義される。最も好ましいものは、メチルトリ
クロロシラン及びジメチルジクロロシランである。塩基
Bは、(R” zsi)アNR(R′:+Si) JH
,R” 1siNR″z及びR” :+5iJHR”か
らなる群より選択されるシリルアミン又はシラザンであ
ることができ、これらの式においてRrrはR′と同じ
であって、炭素原子数1〜3個のアルキル基である。最
も好ましいものは、ヘキサメチルジシラザン(Me3S
i>Jl(である。触媒の混合物を使用することもでき
る。上記の最も好ましい触媒は、20″Cにおけるそれ
らの蒸気圧がメチルトリクロロシランの場合には0.1
8気圧、ジメチルジクロロシランの場合には0.15気
圧、トリメチルクx0シランの場合には0.25気圧で
あり、またへキサメチルジシラザンの場合には0.02
6気圧であるため、室温で使用することができる。
上記の酸(A)及び塩基(B)は、製造の手段に関して
は周知の物質である。塩基(B)のシラザンは、例とし
て、クロロシラン例えばジメチルジクロロシランのよう
なもの及びアミン例えばアンモニアのようなものを充填
剤に加えそして反応させてシラザンを生じるその場での
処理工程により生成することもできる。
この発明の方法は、粒状充填剤のガス処理を利用する。
処理剤及び触媒は、両方とも処理温度において、充填剤
表面を処理するのに十分なだけの処理剤及び触媒を含有
している雰囲気を処理室において作り出すのに十分なだ
けの揮発性のものである。好ましい処理方法では、内容
物を不活性ガスで撹拌し且つパージすることのできる容
器でもって充填剤をかき混ぜる。この効果は、充填剤を
流動化させるのに十分なだけの速度で床を通してガスを
循環させ、あるいは急速にかき混ぜもしくはタンプリン
グすることにより得ることができる。
処理剤及び触媒は好ましくは、充填剤を流動化し又は撹
拌しながら充填剤表面へ吹付けることにより容器へ加え
られる。処理を行う温度は、使用する処理剤及び触媒に
よって決められる。大抵の場合には、以下において10
〜30℃と定義される室温が申し分ない、ジフェニルジ
メトキシシランのようなより沸点の高い処理剤を使用す
る場合、処理温度は、流動床の処理剤濃度が充填剤を適
切に処理するのに十分になるように上昇させなくてはな
らない、この発明において明示された処理剤及び。
触媒を使用する場合には、130’Cの上方温度で十分
である。
処理剤及び使用するならば触媒は、どのような順序で混
合室に加えることもできるが、より好ましい1頓序は、
まず充填剤を入れそしてそれをかき混ぜて又は流動床装
置を使って流動化させ、次いで処理剤及び使用するなら
ば触媒を加えるものである。
この発明の方法の後に処理された充填剤を更に加工処理
して過剰の反応物を除去することは、所望の性質を与え
る量の触媒及び処理剤のみが処理プロセスの時点で混合
物に加えられるので、必要ない。使用する処理剤及び触
媒の量が少なく且つ処理時間が短いことから、最小限の
経費で処理された充填剤が得られる。
この発明の方法の結果として得られる充填剤が有用なこ
と及び独特であることは、それをポリジオルガノシロキ
サンに加え、そして結果として得られた生成物(以下「
基剤」と称する)を未処理の充填剤又はの発明に従って
処理されていない充填剤を用いて作られた同様の生成物
と比較することによって示すことができる。
この発明の処理された充填剤と一緒にして、普通に「基
剤」と称されるシリコーン組成物を作るのに用いられる
ポリジオルガノシロキサンは、周知の商業物品である。
その有機基は、最も普通にはメチル基であって、少量の
ビニル基及びフェニル基が硬化エラストマーの特定の性
質を提供するために当該重合体に付は加えられる。当該
重合体において3.3.3−1リフルオロプロピル基を
使用することによって耐溶剤性を得ることができる。重
合体は、通常、流動性重合体の場合には分子量がso、
 oooより大きく  i、ooo、oooの分子量を
有するガムまでであり、高コンシスチンシー製品の場合
にはもっと大きな分子量である。流動性粘度の組成物は
しばしば、ビニル基含有重合体及びケイ素と結合した水
素を有する架橋剤の白金触媒に基づく硬化系を加えるこ
とによって硬化させられる。最も頻繁には、25℃にお
いて100Pa−sより高い粘度を有する高コンシスチ
ンシーの組成物を、重合体の有機基間の反応を引き起こ
して架橋を生成する遊離基生成触媒として有機過酸化物
を使用することによって硬化させる。
この発明の方法により製造された処理された充填剤が有
用であること並びにそれらと他の処理された又は未処理
の充填剤との比較は、一連の例によって最もよく説明さ
れる。以下に掲げる例を使用して、この発明の処理され
た充填剤の独特であることが示される。比較の検討は、
これらの例の検討中及び得られた結果に見いだされる。
以下に掲げる例は、例示を目的としてのみここに金色さ
れるものであって、特許請求の範囲に適切に示された本
発明を限定するものと解釈すべきではない。部数は全て
重量部数である。
■土 この発明の特許請求の範囲に入る改良された補強用シリ
カ充填剤を、次のようにして調製した。
すなわち、表面積約′250rrf/gのシリカ100
部をニューリンガ−(Neulinger)  ミキサ
ーに入れた。
次いで、ビニルトリメトキシシラン2部、フェニルトリ
メトキシシラン4部及びヘキサメチルジシラザン0.1
部の混合物を上記シリカの表面の上へ注ぎ、そしてミキ
サーを閉じて始動させた。約15分間混合後、ミキサー
内容物へ窒素パージを適用して生じたメタノールを除去
し、且つミキサーに不活性ガスを満たして爆発性混合物
を形成するあらゆる可能性を防止した。更に30分混合
後、ミキサーを停止し、そして処理された充填剤を取出
して保管した。
次に、シリコーンエラストマー基剤を次のようにして調
製した。すなわち、ウィリアムズ可望度が約150であ
る末端をジメチルビニルシロキシウー単位でブロックさ
れたポリジメチルシロキサン90.1部、及び98モル
%のジメチルシロキサン単位と2モル%のメチルビニル
シロキサン単位とを有し且つウィリアムズ可塑度が約1
50である末端をジメチルビニルシロキシ≠単位でブロ
ックされたポリジオルガノシロキサン10.04部を、
シグマブレードミキサーに入れた。次いで、25℃にお
ける粘度が約0.04Pa−sであってケイ素と結合し
たヒドロキシル基を約4重量%有する末端をヒドロキシ
ル基によりブロックされたポリジメチルシロキサン流体
5部を混ぜ入れた。次に、ミキサーを加熱するためのス
チームを流し、そして約10.6部の上記の処理された
充填剤を加えた。充填剤を重合体と共にひとかたまりに
してむらなく混ざった混合物にした後、別の10.6部
の充填剤を加えてひとかたまりになるまで混ぜ合わせた
。合計して42.2部の処理された充填剤を与える、全
部で四つの充填剤添加物を作った。全部の充填剤をひと
かたまりにした後、内容物を約10分間を最大限の真空
下に置いて存在しているあらゆる揮発分を除去し、次い
でミキサーを開放してそして冷却させた。室温まで冷却
後、1分子当りに平均して5個のメチル水素シロキサン
単位及び3個のジメチルシロキサン単位を有し、ケイ素
と結合した水素原子の量がおよそ0.7〜0.8重量%
の範囲である、末端をトリメチルシロキシ単位でブロッ
クされたポリジオルガノシロキサン約4.3部を、約2
.3部の処理された充填剤と一緒に加えた。この混合物
を均一になるまで室温で混ぜ合わせて、シリコーンエラ
ストマー基剤の試料1を得た。
次に、このシリコーンエラストマー基剤の試料1を、二
本ロール機により基剤100部と粉末担体中の50%の
2.5−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−2、5
−ジメチルヘキサンの触媒1部とを混ぜ合わせて触媒入
りにした。この触媒入りのシリコーンエラストマーを、
次いでプレス機でもって成形しそして340′)4 (
171℃)で10分間硬化させて、厚さ約0.075イ
ンチ(1,9mm)の試験シートに成形した。次に、シ
ートのうちの一部を392′)4(200’C)で4時
間後硬化させた。試験シートを切断して試料にし、そし
て物理的性質についての試験を、ジュロメータ−硬度に
ついてはASTM D 2240に従い、破断点での引
張強さ及び伸びについてはASTM D 412ニ従い
、また350”F (177℃)で22時間後の圧縮永
久ひずみについてはASTM D 395に従って行っ
た。試料はまた、435′)4 (225℃) テア0
時間熱老化させて試験を行った。第1表は試験結果を示
し、熱老化の結果は、ジュロメータ−硬度については失
われた度合(points)であり、そして引張強さ及
び伸びについては失われた割合である。
この発明の特許請求の範囲には入らない処理された充填
剤を、処理剤混合物がビニルトリメトキシシラン2部、
メチルトリメトキシシラン4部及びヘキサメチルジシラ
ザン0.1部からなることを除いて、上記のとおり調製
した。
この処理された充填剤を使って、上記と同じようにシリ
コーンエラストマー基剤及び試料2を作った。この比較
のエラストマーについての試験結果は第1表に示される
第1表の試験結果は、ビニルトリメトキシシランとフェ
ニルトリメトキシシランとの組み合わせで処理された充
填剤はビニルトリメトキシシランとメチルトリメトキシ
シランとの組み合わせで処理された充填剤と比べて改良
された性質を与えた、ということを示す。
開I 充填剤がその場で処理される比較のシリコーンエラスト
マー基剤唆調製した。これは、高強度シリコーンゴム基
剤を製造する公知の方法であった。
最初に、ウィリアムズ可塑度が約150である末端をジ
メチルビニルシロキシ単位でブロックされたポリジメチ
ルシロキサン90.1部、及び約98モル%のジメチル
シロキサン単位と2モル%のメチルビニルシロキサン単
位とを有し且つウィリアムズ可塑度が約150である末
端をジメチルビニルシロキシ単位でブロックされたポリ
ジオルガノシロキサン10.04部を、シグマブレード
ミキサーに入れた。次いで、約4重量%のヒドロキシル
基を有する末端をヒドロキシル基でブロックされたポリ
メチリビニルシロキサン0.48部、ヘキサメチルジシ
ラザン7.94部及び水0.96部を混ぜ入れた。次に
、ミキサーを加熱するためのスチームを流し、そして例
1の処理された充填剤を調製するのに使用した充填剤を
約1O60重量部加えた。充填剤を重合体と共にひとか
たまりにしてむらなく混ざった混合物にした後、別の1
0.0部の充填剤を加えてひとかたまりになるまで混ぜ
合わせた。合計して39.8部の処理された充填剤を与
える、全部で四つの充填剤添加物を作った。これは、こ
の充填剤はそれが加えられる時にはそれに結合した処理
剤がなかったため、試料1で使用されたのと同じ充填剤
の量である。全部の充填剤をひとかたまりにした後、内
容物を約10分間を最大限の真空下に置いて存在してい
るあらゆる揮発分を除去し、次いでミキサーを開放しそ
して冷却させた。室温まで冷却後、1分子当りに平均し
て5個のメチル水素シロキサン単位及び3個のジメチル
シロキサン単位を有し、ケイ素と結合した水素原子の量
がおよそ0.7〜0.8重量%の範囲である、末端をト
リメチルシロキシ単位でブロックされたポリジオルガノ
シロキサン約4.3部を、約2.3部の未処理の充填剤
と一緒に加えた。この混合物を均一になるまで室温で混
ぜ合わせて、シリコーンエラストマー基剤の試料3を得
た。
次に、このシリコーンエラストマー基剤の試料3を、例
1と同じようにして触媒入りにし、成形し、そして試験
を行った。結果は第2表に示される。
比較の試料3は、充填剤の処理がやはりメチル及びビニ
ル処理剤の組み合わせで行われた上記の比較試料2と同
様の性質を示す。圧縮永久ひずみ及び熱老化による性質
の改良、詳しく言えばこの発明の処理された充填剤に使
用する試料1による伸びの保留が示される。
■ 処理された充填剤を作るのに用いられるビニル基含有処
理剤及びフェニル基含有処理剤の量を様々に変えること
の効果を評価するために、使用する処理剤の量及び種類
を色々に変える指定の実験を行った。この場合には、実
験によって指定された試料を例1と同じように製造しそ
して試験を行った。次いで、結果をコンピュータープロ
グラムに入れ、そして成分を変えることの予想結果を示
すグラフを作った。グラフから適当な点で選択すること
によって、比較データを発展させて処理剤配合物におけ
る種々の変化の効果を示すことができる。例となる混合
物及び実験から予測された結果を、第3表に示す。この
表で、VTMはビニルトリメトキシシランであり、Ph
TMはフェニルトリメトキシシランであり、そしてMT
Mはメチルトリメトキシシランである。それぞれの事例
において、処理剤混合物は処理プロセスを触媒するため
のヘキサメチルジシラザンを0.1部含有する。
試料1すなわち実際の例及び試料4輔すなわち計算され
た例の比較は、指定された実験の計算から実際に得られ
た結果に近い結果が得られることを示す。試料5と試料
4との比較は、ビニル基だケチは、充填剤にビニル基及
びフェニル基の両方の組み合わせが存在している場合と
同じほど熱老化による伸びの保留が良好にはならない、
ということを示す。試料5と試料6との比較は、1部の
ビニル基を1部のフェニル基と取替える場合熱老化にお
ける改良は著しくない、ということを示す。
試料7と試料6との比較は、試料7における追加のフェ
ニル基は改良された熱老化特性を与えること、そしてビ
ニル基の減少はより不十分な圧縮永久ひずみの結果を与
えることを示す。試料5と試料8との比較は、ビニル基
に対してメチル基を追加することは性質を変化させず、
これらの試料のどちらもこの発明の特許請求の範囲に入
らない、ということを示す。試料6と試料9との比較は
、メチル基の追加は得られる結果を変化させない、とい
うことを示す。試料7と試料lOとの比較は、同じこと
を示す。
試料 VTM(部) PhTM(部) MTM (部) 硬  化 ジュロメーター硬度(ショアーA) 引張強さ(psi (kg/c+j))伸び(psi) 圧縮永久ひずみ(%) 〈熱老化後〉 ジュロメータ−硬度変化 引張強さの変化(%) 伸びの変化(%) + 指定された実験からの計算結果 1 比較例 プレス硬化 1396(98,2) 後硬化 表 プレス硬化 1398(98,3) 後硬化 プレス硬化 1379(97,0) 後硬化 プレス硬化 1418(99,7) 後硬化 試料 VTM (部) PhTMC部) MTM (部) 硬  化 ンユロメーター硬度(ショアーA) 引張強さ(psi (kg/cシ)) 伸び(psi) 圧縮永久ひずみ(%) 7+ プレス硬化 後 硬 化 1437(101,1) 1360(95,6>第 3
 表(続き) 8+1 プレス硬化 1418(99,7) 後硬化 9+ プレス硬化 後 硬 化 1456(102,4) 1410(99,2>10+ プレス硬化 後 硬 化 1437(101,1) +410(99,2)〈熱老
化後〉 ジェロメーター硬度変化 引張強さの変化(%) 伸びの変化(%) + 指定された実験からの計算結果 ° 比較例 例−( 6部のビニルトリメトキシシラン及び8部のフェニルト
リメトキシシランを使用することを除いて、処理された
充填剤を例1のとおりに調製した。
次に、シリコーンエラストマー基剤を次のようにして調
製した。すなわち、ジメチルビニルシロキシ末端ブロン
カーと共に約0.14モル%のビニル基及び残りのメチ
ル基を存しそしてウィリアムズ可塑度が約150である
ポリジオルガノシロキサンガム50部と、ジメチルビニ
ルシロキシ末端ブロッカ−と共に約0.57モル%のビ
ニル基及び残りのメチル基を有しそしてウィリアムズ可
q度が約150であるポリジオルガノシロキサンガム5
0部とを、シグマブレードミキサーに入れた。25℃で
の粘度が約0.04Pa−sでありそして約4重量%の
ケイ素結合ヒドロキシル基を有する末端をヒドロキシル
基でブロツクされたポリジメチルシロキサン流体8部を
、1.75部の酸化マグネシウム添加剤と一緒にl昆ぜ
入れた。ミキサーへのスチームを流し、そして約x部の
上記の処理された充填剤を加えて均一になるまで混ぜ合
わせた。追加分の充填剤を、合計して51.3部の処理
されたシリカが加えられるマチ同じようにして加えた。
内容物を約10分間最大限の真空下に置いて存在してい
るいずれの揮発分をも除去し、次いでミキサーを開放し
て室温まで冷却させた。次に平均達度約5岬の石英粉末
を78部加え、そして均一になるまで混ぜ合わせた。
次いで、このシリコーンエラストマー基剤の試料xを、
二本ロール機により基剤100部と粉末担体中に50%
の2,5−ビス(ter t−ブチルペルオキシ) −
2、5−ジメチルヘキサンの触媒1部とを混ぜ合わせて
触媒入りにした。この触媒入りのシリコーンエラストマ
ーを、次いで例1と同じように成形しそして試験した。
結果を第4表に示す。
同様の処理された充填剤を、8部のビニルトリメトキシ
シラン及び6部のフェニルトリメトキシシランを使用す
ることを除いて上記のとおりに調製した。次いでシリコ
ーンエラストマー基剤の試料12を、上記と同じように
調製しそして試験を行って、第4表に示す結果を得た。
第4表には、これらの試料と同じ用途に向けられる市販
のシリコーンゴムの試料であって、未処理充填剤45部
、石英粉末78部及び、 37.5モル%のモノフェニ
ルシロキサン単位、30モル%のジメチルシロキサン単
位、20モル%のメチルビニルシロキサン単位、7.5
モル%のモノメチルシロキサン単位そして5モル%のト
リメチルシロキシ単位を有し、フェニル基含有量が約5
.5重量%でありヒドロキシル基含有量が約2.25重
量%であるベンゼン可溶性オルガノポリシロキサンの添
加剤約7部を含有していることを除き、同じ重合体混合
物である試料13から調製されたものを試験して得られ
た結果も示される。
試  料 VTM(部) PhTM(部) 硬   化 ジュロメータ−硬度(ショアーA) 引張強さ(psi (kg/cd)) 伸び(psi) 圧縮永久ひずみ(%) プレス硬化 x27 (79,3) 第 後硬化 プレス硬化 1039(73,1) 後硬化 プレス硬化 1078 (75,8) 後硬化 〈熱老化後〉 ジュロメータ−硬度変化 引張強さの変化(%) 伸びの変化(%) “比較例 オニ 比較の処理された充填剤を、0.2部のビニルトリメト
キシシラン及び10部のメチルトリメトキシシランを用
いることを除いて例1におけるとおりに調製した。これ
は、フェニル基を含有する処理剤が少しも存在していな
いので比較例である。
この処理された充填剤を使用して、シリコーンエラスト
マー基剤の試料14を次のように調製した。
すなわち、ウィリアムズ可塑度約150の末端をジメチ
ルビニルシロキシ単位でブロックされたポリジメチルシ
ロキサン95部、約98モル%のジメチルシロキサン単
位及び2モル%のメチルビニルシロキサン単位を有しウ
ィリアムズ可塑度が約150である末端をジメチルビニ
ルシロキシ単位でブロックされたポリジオルガノシロキ
サン5部、そして約7.7重量%のビニル基を有し且つ
25℃における粘度が8〜25Pa−sである78モル
%のジメチルシロキサン単位及び22モル%のメチルビ
ニルシロキサン単位の末端をジメチルビニルシロキシ単
位にブロックされた共重合体1部を、25℃での粘度が
約0.04Pa−sであって約4重量%のケイ素結合ヒ
ドロキシル基を有する末端をヒドロキシル基にブロック
されたポリジメチルシロキサン流体4部と一緒にシグマ
ブレードミキサーでもって混ぜ合わせた。次に、上記の
処理された充填剤32部及びオクタン酸マンガン0.0
2部を、例1におけるように均一な基剤が得られるまで
混ぜ入れた。
次いで、この基剤100部を、ポリジオルガノシロキサ
ン流体中に50%の2.4−ジクロロベンゾイルペルオ
キシドの触媒ペースト(カドックス(Cadox)TS
−50) 1.3部と混ぜ合わせ、そしてこの触媒入り
のストックを240”F (x6℃)で5分間成形し、
392〒(200℃)で4時間後硬化させ、それから例
1におけるように試験を行った。得られた結果を第5表
に示す。基剤の別の100部を、粉末担体中に50%の
2,5−ビス(tert−ブチルペルオキシ) −2、
5−ジメチルヘキサンの触媒(ボラックス(Varax
)) 1部と混ぜ合わせ、そして成形し392°F (
200℃)で4時間後硬化させ、それから例1における
ように試験を行った。得られた結果を第5表に示される
この発明に従って処理された、処理された充填剤ヲ、0
,2部のビニルトリメトキシシラン及び1゜部のフェニ
ルトリメトキシシランを使うことを除いて例1における
ように調製した。
この処理された充填剤を使って、メチル基及びビニル基
を有し且つ約10重量%のビニル基及び約16重量%の
ヒドロキシル基を有する末端をヒドロキシル基でブロッ
クされたポリジオルガノシロキサンをも含有しているこ
とを除いて、試料14の場合の上記と同しやり方で基剤
を調製することによりシリコーンエラストマー基剤の試
料15を調製した。結果を第5表に示す。これらの結果
は、処理剤としてビニルトリメトキシシラン及びフェニ
ルトリメトキシシランの組み合わせを用いることから、
メチルトリメトキシシラン及びビニルトリメトキシシラ
ンを処理剤として用いた場合よりも圧縮永久ひずみが小
さく且つ熱老化による伸びの喪失が少ない硬化シリコー
ンエラストマーが作られた、ということを示す。
もう−組の同様の比較試料を調製した。処理されたシリ
カを、0.5部のビニルトリメトキシシラン及び10部
のフェニルトリメトキシシランを使用して上記のように
調製した。
この処理された充填剤を使用して、シリコーンエラスト
マー基剤の試料16を次のように調製した。
すなわち、ウィリアムズ可塑度約150の末端をジメチ
ルビニルシロキシ単位でブロックされたポリジメチルシ
ロキサン92.5部、約98モル%のジメチルシロキサ
ン単位及び2モル%のメチルビニルシロキサン単位を有
しウィリアムズ可塑度が約150である末端をジメチル
ビニルシロキシ単位でブロックされたポリジオルガノシ
ロキサン7.5部、そして約7.7重量%のビニル基を
有し且つ25℃における粘度が8〜25Pa−sである
78モル%のジメチルシロキサン単位及び22モル%の
メチルビニルシロキサン単位の末端をジメチルビニルシ
ロキシ単位にブロックされた共重合体2部を、25℃で
の粘度が約0.04Pa−sであって約4重量%のケイ
素結合ヒドロキシル基を有する末端ヒドロキシル基にブ
ロックされたポリジメチルシロキサン流体8部と一緒に
シグマブレードミキサーでもって混ぜ合わせた。次に、
上記の処理された充填剤50部及びオクタン酸マンガン
0.02部を、例1におけるように均一な基剤が得られ
るまで混ぜ入れた。
次いで、この基剤100部を、ポリジオルガノシロキサ
ン流体中に50%の2,4−ジクロロベンゾイルペルオ
キシドの触媒ペースト(カドックスTS−50) 1.
3部と混ぜ合わせ、そしてこの触媒入りのストックを2
40″F (x6℃)で5分間成形し、392下(20
0″C)で4時間後硬化させ、それから例1におけるよ
うに試験を行った。得られた結果を一第5表に示す。基
剤の別の100部を、粉末担体中に50%の2.5−ビ
ス(tert−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチル
ヘキサンの触媒(ポラックス)1部と混ぜ合わせ、そし
て成形し3926F(200℃)で4時間後硬化させ、
それから例1におけるように試験を行った。得られた結
果(書簡5表に示される。
比較の処理された充填剤を、1.0部のビニルトリメト
キシシラン及び9部のメチルトリメトキシシランを使う
ことを除いて例1におけるように調製した。
この処理された充填剤を使って、末端をジメチルビニル
シロキシ単位でブロックされた共重合体を含有しないこ
とを除いて、試料14の場合の上記と同じやり方で基剤
を調製することによりシリコーンエラストマー基剤の試
料17を調製した。結果を第5表に示す。これらの結果
は、処理剤としてビニルトリメトキシシラン及びフェニ
ルトリメトキシシランの組み合わせを用いることがら、
メチルトリメトキシシラン及びビニルトリメトキシシラ
ンを処理剤として用いた場合よりも熱老化による性質の
喪失が少ない硬化シリコーンエラストマーが作られた、
ということを示す。第5表はまた、試料16及び17と
同じ用途に向けられる市販のシリコーンゴムの試料であ
って、ウィリアムズ可塑度約150の末端をジメチルビ
ニルシロキシ単位にブロックされたポリジメチルシロキ
サン100部、25℃での粘度が約15Pa−3であり
約7.7重量%のビニル基を有する78モル%のジメチ
ルシロキサン単位及び22モル%のメチルビニルシロキ
サン単位の末端をジメチルビニルシロキシ単位でブロッ
クされた共重合体3部、25℃での粘度が約0.04P
a−sであり約4重量%のケイ素結合ヒドロキシル基を
有する末端をヒドロキシル基でブロックされたポリジメ
チルシロキサン流体1部、ヘキサメチルジシラザン10
部及び、50部のシリカ充填剤にその場での処理におい
て加えられた水5部、より調製された試料18を試験し
て得られた結果も示される。
この市販のシリコーンゴムはまた、耐熱性を改良するた
めの公知の添加剤である第二セリウム水和物粉末を0.
5部含有していた。この基剤に例1におけるように触媒
を添加し、そしてそれを成形及び試験して、第5表に示
した結果を得た。この発明の処理されたシリカ32部の
みを用いて作られた試料15は、50部のシリカ充填剤
を有する市販製品と同じ範囲のジュロメータ−硬度を示
した。この組成物15は、たとえ上記の市販製品が実験
用の製品には存在していない熱安定性添加剤を含有して
いるとしても、その市販製品の場合に見られるよりも圧
縮永久ひずみが小さく且つ熱老化による伸びの喪失が小
さかった。
試  料 VTM (部) PhTM(部) MTM (部) 触媒 ジュロメータ−硬度(ショアーA) 引張強さ(psi (kg/宿の) 伸び(ps i) 圧縮永久ひずみ(%) 14゜ 0.2 TS−50ボラックス 1326(93,2)  1374(96,6)第5表 0.2 TS−50ボラックス フ53 1277(89,8)  1248(87,8)0.5 TS−50ボランクス 1396(9B、2)  1312(92,3)17゜ TS−50ボラックス 1446(101,7> 1404(98,7)TS−
50ボラックス 1563(109,9) 1397(98,2)< 3
92′)4(200’C) テア0時間熱老化後〉ジュ
ロメータ−硬度変化 引張強さの変化(%) 伸びの変化(%) “比較例

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、50m^2/gより大きな表面積を有するシリカ充
    填剤であって、その表面が、0.5〜6重量部の吸着湿
    分を有するシリカ100重量部を式R_xSi(OR′
    )_4_−_xの揮発性処理剤(この式中、Rは置換さ
    れた又は不置換の、炭素原子数1〜6個の飽和又は不飽
    和のアルキル基又はアリール基であり、R′は炭素原子
    数1〜3個のアルキル基であり、xは1又は2であり、
    そしてR及びR′はこのアルコキシシランの蒸気圧が処
    理温度において0.0001気圧と等しく又はこれを超
    えるように選ばれる)1〜30重量部と、該粒状充填剤
    の表面へ所望量の処理剤を吸着させるのに十分なだけの
    時間混ぜ合わせることにより処理されていて、該揮発性
    処理剤が式Vi_xSi(OR′)_4_−_xの揮発
    性処理剤(式中のViはビニル基である)0.2〜10
    重量部と式Ph_xSi(OR′)_4_−_xの揮発
    性処理剤(式中のPhはフェニル基である)0.2〜1
    5重量部との組み合わせを含んでいる、改良された補強
    用シリカ充填剤。 2、前記揮発性処理剤が、酸A、塩基B及びこれらの混
    合物からなる群であって、酸Aは揮発性の酸又は酸先駆
    物質であり、また塩基Bはシリルアミン又はシラザンで
    あって、酸A及び塩基Bが酸Aあるいは塩基Bのいずれ
    かの蒸気圧が処理温度において0.005気圧を超える
    ように選ばれているものから選択された揮発性の触媒0
    .001〜5.0重量部をも含有している、請求項1記
    載の改良された補強用シリカ充填剤。 3、前記揮発性処理剤が、式R_xSi(OR′)_4
    _−_xのアルコキシシラン(この式中、Rは置換され
    た又は不置換の、炭素原子数、1〜6個の飽和又は不飽
    和のアルキル基又はアリール基であり、R′は炭素原子
    数1〜3個のアルキル基であり、xは1又は2であり、
    そしてR及びR′はこのアルコキシシランの蒸気圧が処
    理温度において0.0001気圧と等しく又はこれを超
    えるように選ばれる)をも含んでいる、請求項1記載の
    改良された補強用シリ力充填剤。 4、前記揮発性処理剤が式Vi_xSi(OR′)_4
    _−_xの揮発性処理剤0.5〜6重量部と式Ph_x
    Si(OR′)_4_−_xの揮発性処理剤1〜10重
    量部との組み合わせを含んでなる、請求項2記載の改良
    された補強用シリカ充填剤。 5、Rがメチル基である、請求項3記載の改良された補
    強用シリカ充填剤。 6、約−10〜130℃の温度で、(A)表面積が50
    m^2/gより大きく且つ0.5〜6重量部の吸着湿分
    を有する補強用シリカ充填剤100重量部と、(B)式
    R_xSi(OR′)_4_−_xの揮発性処理剤(こ
    の式中、Rは置換された又は不置換の、炭素原子数1〜
    6個の飽和又は不飽和のアルキル基又はアリール基であ
    り、R′は炭素原子数1〜3個のアルキル基であり、x
    は1又は2であり、そしてR及びR′はこのアルコキシ
    シランの蒸気圧が処理温度において0.0001気圧と
    等しく又はこれを超えるように選ばれる)1〜30重量
    部と、(C)酸A、塩基B及びこれらの混合物からなる
    群であって、酸Aは揮発性の酸又は酸先駆物質であり、
    また塩基Bはシリルアミン又はシラザンであって、酸A
    及び塩基Bが酸Aあるいは塩基Bのいずれかの蒸気圧が
    処理温度において0.005気圧を超えるように選ばれ
    ているものから選択された揮発性の触媒0.001〜5
    .0重量部とを、所望量の処理剤を該粒状充填剤の表面
    へ吸着させるのに十分なだけの時間混ぜ合わせることか
    ら本質的になる、補強用シリカ充填剤の表面を速やかに
    処理する方法であって、式Vi_xSi(OR′)_4
    _−_xの揮発性処理剤(式中のViはビニル基である
    )0.2〜10重量部と式Ph_xSi(OR′)_4
    _−_xの揮発性処理剤(式中のPhはフェニル基であ
    る)0.2〜15重量部との組み合わせを少なくとも含
    有している揮発性処理剤を使用して、ポリジオルガノシ
    ロキサンへ速やかに分散するのに最小限のエネルギーを
    必要とし且つ硬化したシリコーンエラストマーに改良さ
    れた性質を与える充填剤を得ることを特徴とする、上記
    の方法。 7、前記揮発性処理剤が、式R_xSi(OR′)_4
    _−_xのアルコキシシラン(この式中、Rは置換され
    た又は不置換の、炭素原子数1〜6個の飽和又は不飽和
    のアルキル基又はアリール基であり、R′は炭素原子数
    1〜3個のアルキル基であり、xは1又は2であり、そ
    してR及びR′はこのアルコキシシランの蒸気圧が処理
    温度において0.0001気圧と等しく又はこれを超え
    るように選ばれる)をも含んでいる、請求項6記載の方
    法。 8、ポリジオルガノシロキサン及び請求項1記載の処理
    された充填剤を含んでなるシリコーン組成物。 9、前記ポリジオルガノシロキサンの粘度が25℃にお
    いて1000Pa・sより高く、そして硬化手段も含ま
    れている、請求項8記載のシリコーン組成物。 10、ポリジオルガノシロキサン及び請求項6記載の方
    法により製造された処理されたシリカ充填剤を含んでな
    るシリコーン組成物。
JP2024561A 1989-02-06 1990-02-05 補強用シリカ充填剤及びその製造方法 Expired - Lifetime JP2892741B2 (ja)

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US07/306,193 US5008305A (en) 1989-02-06 1989-02-06 Treated silica for reinforcing silicone elastomer
US306193 1989-02-06

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