JPH07228782A - シリコーンゴム組成物 - Google Patents

シリコーンゴム組成物

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JPH07228782A
JPH07228782A JP4319594A JP4319594A JPH07228782A JP H07228782 A JPH07228782 A JP H07228782A JP 4319594 A JP4319594 A JP 4319594A JP 4319594 A JP4319594 A JP 4319594A JP H07228782 A JPH07228782 A JP H07228782A
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邦雄 伊藤
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紀夫 篠原
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 (A)下記一般組成式(1) R1 aSiO(4-a)/2 …(1) (R1炭化水素基を示すが、R1中の0.001〜0.5
モル%はアルケニル基である。aは1.95〜2.0
5。)で示される平均重合度が100以上のオルガノポ
リシロキサンと、 (B)比表面積(BET法)が50m2/g以上の補強
性シリカ充填剤とを含むシリコーンゴム組成物に、 (C)式(2)又は(3)で示される化合物を配合した
シリコーンゴム組成物。 (R2はメチル基、トリメチルシロキシ基、ビニル基、
トリフロロプロピル基を示し、bは0,1,2又は
3。) 【効果】 クリープハードニングが改良され、保存性が
優れ、加工性が良好、また圧縮永久歪が小さく、機械的
特性良好で透明。建築用ガスケット、医療用チューブ、
ラバーコンタクト、乳首、ジョイントブーツ、プラグブ
ーツ、アノードキャップ、電線などの材料としても好
適。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クリープハードニング
が改良され、保存性に優れたシリコーンゴム組成物に関
する
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】シリコ
ーンポリマーにシリカ充填剤を多量に配合すると、その
組成物は引張強度、引裂強度、伸び、耐熱性などの優れ
た物理的特性を有するようになることが知られている。
しかし、シリコーンポリマーにシリカ充填剤を多量に配
合するためには、シリカ充填剤の分散性を良好にするた
め、ウエッター(分散剤)を多量に添加する必要があ
る。
【0003】従来、ウエッターとしては、下記式 HO〔(CH32SiO〕xH(x=10〜20) で示される重合度が10〜20のα,ω−シロキサンジ
オールが一般的に用いられてきた(米国特許第3,79
9,962号公報)。
【0004】また、RO〔(CH32SiO〕y
(R:短鎖アルキル基,y=3〜5)のα−アルコキシ
−ω−シロキサノールも知られており、更にはヘキサメ
チルトリシロキサンジオールとメトキシヘキサメチルト
リシロキサノールの混合物を用いたアンチストラクチャ
ー剤も提案されている(米国特許第3,925,285
号公報)。
【0005】しかしながら、従来のウエッターは、クリ
ープハードニングを少なくするためやや多めに添加する
とシリコーンゴム組成物がべたつき、作業性が悪くなっ
たり、硬化物の機械的特性の低下が生じ、べたつきを抑
えるために添加量を少なくするとべたつきはなくなる
が、クリープハードニングが著しい等の問題があった。
そのためクリープハードニングが少なく、べたつきがな
く硬化物の機械的特性を向上させるウエッターの開発が
望まれていた。
【0006】即ち、シリコーンゴム組成物は、コンパウ
ンド化した時はシリカ/ポリマー間はしっとりぬれてい
るが、未加硫のまま保存しておくとシリカ/ポリマー間
に水素結合やファンデルワールス力等の物理的な結合に
より疑似架橋が進行する。これがクリープハードニング
といわれる現象であり、この現象が起こると加工性が非
常に悪くなる。この場合、剪断力を与えて再度十分に混
練りすれば完全に元の状態に戻るが、このような再度の
混練りは工業的には不利である。
【0007】なおまた、従来のウエッターは、加硫剤を
添加して加硫したシリコーンゴムの圧縮永久歪、機械的
強度の点でも改良の余地があった。
【0008】更に、従来のウエッターは、透明性に優れ
たシリコーンゴムを与える上でも問題があった。
【0009】本発明は上記欠点を改善するためになされ
たもので、クリープハードニングが改良され、保存性に
優れ、しかも圧縮永久歪が小さく、機械的強度に優れ、
かつ透明性に優れたシリコーンゴムを与えるシリコーン
ゴム組成物を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、下記一般
組成式(1) R1 aSiO(4-a)/2 …(1) (式中、R1は置換又は非置換の1価の炭化水素基を示
すが、R1中の0.001〜0.5モル%はアルケニル
基である。aは1.95〜2.05の正数である。)で
示される平均重合度が100以上のオルガノポリシロキ
サンと比表面積(BET法)が50m2/g以上の補強
性シリカ充填剤とを含むシリコーンゴム組成物に、下記
式(2)又は(3)で示される化合物を配合することが
有効であることを知見した。
【0011】
【化2】 (但し、R2はメチル基、トリメチルシロキシ基、ビニ
ル基、トリフロロプロピル基を示し、bは0,1,2又
は3を示す。)
【0012】即ち、上記式(2)又は(3)の化合物を
配合することにより、クリープハードニングを顕著に改
良し得、長期間保存しても可塑度の上昇が著しく少なく
なること、また、この式(2)又は(3)の化合物は、
シラノール含量が高いため、コンパウンド調整に要する
使用量が少量で済むので、表面のべたつき等が無く、加
工性が改善されると共に、更には、シラノール基の活性
が高いため、シリカ等の充填剤の配合が非常に行い易く
なるという利点をも与えるものであることを見い出した
ものである。
【0013】また、この式(2)又は(3)の化合物を
配合したシリコーンゴム組成物は、圧縮永久歪が小さ
く、機械的強度が良好で、高透明なシリコーンゴムを与
えることを知見した。
【0014】即ち、上述したように、従来公知のα,ω
−シロキサンジオールオイルはウエッターとして広く利
用されているが、コンパウンドの可塑度(ムーニー粘
度)を低下させるためグリーンストレングスを著しく弱
くするなどの欠点があり、生素地の形状保持、ロール剥
離性、発泡抑制などの加工性を阻害したり、圧縮永久歪
増大や機械的強度を低下させるなどの欠点も有するもの
で、従来のα,ω−シロキサンジオールは重合度が5〜
100のものが一般であり、特にウエッターとしては重
合度10〜20のものが多く用いられていたが、式
(2)又は(3)の化合物を用いることにより、従来の
問題点を解決し得ることを見い出し、本発明をなすに至
ったものである。
【0015】従って、本発明は、下記一般組成式(1) R1 aSiO(4-a)/2 …(1) (式中、R1は置換又は非置換の1価の炭化水素基を示
すが、R1中の0.001〜0.5モル%はアルケニル
基である。aは1.95〜2.05の正数である。)で
示される平均重合度が100以上のオルガノポリシロキ
サンと比表面積(BET法)が50m2/g以上の補強
性シリカ充填剤とを含むシリコーンゴム組成物におい
て、上記式(2)又は(3)の化合物を配合してなるこ
とを特徴とするシリコーンゴム組成物を提供する。
【0016】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の第1成分のオルガノポリシロキサンは、下
記一般組成式(1) R1 aSiO(4-a)/2 …(1) (式中、R1は置換又は非置換の1価の炭化水素基を示
すが、R1中の0.001〜0.5モル%はアルケニル
基である。aは1.95〜2.05の正数である。)で
示される平均重合度が100以上のオルガノポリシロキ
サンである。
【0017】ここで、式(1)中、R1は置換又は非置
換の1価の炭化水素基を表わすが、その炭素数は好まし
くは1〜10、より好ましくは1〜6である。この場
合、全R1基中、アルケニル基が0.001〜0.5モ
ル%の割合で含まれていることが必要であり、より好ま
しくは0.01〜0.3モル%である。かかるアルケニ
ル基としては、例えばビニル基、アリル基、ブテニル基
などが挙げられ、好ましくはビニル基である。このアル
ケニル基の割合が少なすぎる場合には、得られる組成物
の硬化性が低下し、また、多すぎる場合には、得られる
硬化物の引張強度、引裂強度、伸びなどの物理的特性が
低下する。
【0018】また、アルケニル基以外のR1基として
は、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、オクチル基、デシル基、
ドデシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基等の
アリール基、β−フェニルエチル基等のアラルキル基な
どの炭化水素基、並びにこれらの炭化水素基中の水素原
子の一部又は全部がハロゲン原子、シアノ基等で置換さ
れた3,3,3−トリフルオロプロピル基、シアノエチ
ル基等の置換炭化水素基などが挙げられる。これらの中
でも一般的にはメチル基が好ましいが、耐寒性、耐放射
線性及び透明性を付与する場合には、フェニル基を全R
1基中2〜20モル%の割合で含むことが好ましい。ま
た、耐油性及び耐ガソリン性を付与する場合には、全R
1基中、シアノエチル基、3,3,3−トリフルオロプ
ロピル基等を5〜70モル%の割合で含むことが好まし
い。
【0019】aは1.95〜2.05の範囲の数である
ことが必要であり、より好ましくは1.98〜2.02
である。aが上記の範囲外である場合には、重合度10
0以上のオルガノポリシロキサンを合成する場合に困難
を生じる。
【0020】本発明に用いられる第1成分のオルガノポ
リシロキサンにおいては、それを構成するほとんどの単
位がジオルガノシロキサン単位であるが、トリオルガノ
シロキサン単位及びSiO2単位をオルガノポリシロキ
サン中1モル%程度まで含んでいてもよい。また、分子
鎖末端は水酸基或いはトリオルガノシロキシ基で封鎖さ
れていてもよい。更に、オルガノポリシロキサンの重合
度は、得られる組成物の硬化物が十分な機械的強度を得
るためには100以上であることが必要であり、好まし
くは100〜10000、より好ましくは2000〜1
0000である。
【0021】第2成分としての比表面積(BET法)が
50m2/g以上の補強性シリカ充填剤としては、例え
ばヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカ等が挙げ
られ、これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせ
て用いてもよい。また、それらのシリカ充填剤はその表
面を、例えば鎖状オルガノポリシロキサン、環状オルガ
ノポリシロキサン、ヘキサメチルジシラザン等によって
処理されたものでもよい。
【0022】特に、得られたシリコーンゴム組成物の透
明性、補強性においては比表面積が100〜400m2
/gであるヒュームドシリカが望ましい。また、得られ
たシリコーンゴム組成物のコスト、弾性などの物性では
比表面積が50〜800m2/gの補強性、沈降性シリ
カが特に望ましい。
【0023】上記シリカ充填剤の配合量は第1成分のオ
ルガノポリシロキサン100重量部に対して5〜100
重量部の割合が好ましく、より好ましくは10〜50重
量部である。配合量が多すぎる場合又は少なすぎる場合
には、得られるシリコーンゴム組成物の加工性が低下
し、またそのシリコーンゴム組成物を硬化して得られる
硬化物が十分な引張強度、引裂強度などの機械的強度を
有しなくなる。
【0024】本発明は、上記オルガノポリシロキサンと
シリカ充填剤とを含有するシリコーンゴム組成物におい
て、下記式(2)又は(3)で示される化合物をウエッ
ター(分散剤)として配合するものであり、これにより
クリープハードニングが顕著に改善されたものである。
【0025】
【化3】 (但し、R2はメチル基、トリメチルシロキシ基、ビニ
ル基、トリフロロプロピル基を示し、bは0,1,2又
は3を示す。)
【0026】ここで、式(3)の化合物は、下記に示す
ような公知の方法により得ることができる。
【0027】
【化4】
【0028】一方、式(2)の化合物も、同様に公知の
方法で得ることができ、例えば1,1,1,3,5,
7,7,7−オクタメチルテトラシロキサンや3,5−
ビス(トリメチルシロキシ)−1,1,1,7,7,7
−ヘキサメチルテトラシロキサンをPd/C触媒で加水
分解するなどの方法により得ることができる。
【0029】上記式(2)又は(3)の化合物は、その
1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよ
く、またその配合量は、上記シリカ充填剤に対し1〜3
0重量%添加するのが望ましいが、より好ましくは1〜
20重量%であり、添加量が1重量%より少ないとシリ
カの活性が強いため、クリープハードニングが改良され
ず、30重量%より多いと組成物のべたつきや腰落ちの
原因となり、コスト高になってしまう。
【0030】本発明のシリコーンゴム組成物を得る場合
は、上記オルガノポリシロキサン、シリカ充填剤、式
(2)又は(3)の化合物をニーダーなどの混練装置を
用いることにより混合することにより製造できる。な
お、他の適当な混練装置としては2本ロール、バンバリ
ーミキサー(連続ニーダー)、加圧ニーダー等が挙げら
れる。
【0031】このようにして得られた組成物は各成分の
なじみや分散をよくするため、室温下で1時間〜一昼夜
放置してもよく、又は、場合によっては40〜70℃の
混合下で数分〜数時間分散を行ってもよい。また、必要
に応じて式(2)又は(3)の化合物の分散性を高める
ためにアルコール、トルエン、キシレン等の溶剤や相溶
性のあるシラン、シロキサンを併用してもよい。
【0032】これらの組成物は必要に応じて熱処理を行
うことにより、組成物中のシリカとオルガノポリシロキ
サンとの親和性を高めることができる。このためには好
ましくは50〜300℃、より好ましくは100〜25
0℃の温度範囲で10〜120分熱処理するのが望まし
い。
【0033】このようにして本発明の目的であるクリー
プハードニングの改良されたシリコーンゴム組成物が得
られる。
【0034】なお、本発明のシリコーンゴム組成物に
は、通常、シリコーンゴムに配合される配合剤を添加し
てもよい。例えば粉砕シリカ、けいそう土、酸化鉄、酸
化亜鉛、酸化チタン、カーボンブラック、酸化バリウ
ム、酸化マグネシウム、水酸化セリウム、炭酸カルシウ
ム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、アスベスト、ガラス
ウール、微粉マイカ、溶融シリカ粉末等を配合してもよ
い。また、必要に応じて顔料、染料、老化防止剤、酸化
防止剤、帯電防止剤、難燃剤(例えば酸化アンチモン、
塩化パラフィンなど)、熱伝導性向上剤(例えば窒化ホ
ウ素、酸化アルミニウムなど)を配合してもよい。
【0035】本発明のシリコーンゴム組成物は、硬化剤
を用いることによりシリコーンゴムに硬化することがで
きる。この場合、硬化剤としては、この組成物をヒドロ
シリル化反応により硬化させる場合はオルガノハイドロ
ジェンポリシロキサンと白金族金属系触媒が用いられ、
過酸化物架橋させる場合は過酸化物が用いられるなど、
公知のものが使用される。
【0036】更に、詳述すると、ヒドロシリル化反応に
よる硬化の場合、硬化剤としてオルガノハイドロジェン
ポリシロキサン及び白金族金属系触媒が用いられ、60
〜200℃の温度で0.5分〜5時間の加熱により硬化
させることができる。用いられる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) R4 cdSiO(4-c-d)/2 …(4) (式中、R4は置換又は非置換の炭素原子数1〜10の
1価の炭化水素基を表わし、0≦c<3かつ0<d≦3
であり、c+dが1.0〜3.0を満足する数であ
る。)で示され、分子鎖中に2個以上の−SiH基を有
するものが挙げられる。この−SiH基は分子鎖の末端
にあってもよく、また途中にあってもよい。上記の平均
組成式(4)中で、R4としては例えばメチル基、エチ
ル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル
基、トリル基等のアリール基、3,3,3−トリフルオ
ロプロピル基などの水素原子が置換された炭化水素基な
どが挙げられる。
【0037】この硬化剤として用いられるオルガノハイ
ドロジェンポリシロキサンは、重合度が200以下であ
ることが好ましく、また直鎖状、環状又は分岐状のいず
れの状態であってもよい。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、例えば下記のものを例
示することができる。
【0038】
【化5】 (式中、Meはメチル基であり、i及びjは0以上の整
数、kは1以上の整数である。)
【0039】上記オルガノハイドロジェンポリシロキサ
ンの使用量は、(a)成分のオルガノポリシロキサン中
のアルケニル基1モルに対し、オルガノハイドロジェン
ポリシロキサン中の≡SiH基が0.5〜3モルの割合
となる量が好ましく、より好ましくは1〜2モルの割合
となる量である。
【0040】また、白金族金属系触媒としては、白金
系、パラジウム系及びロジウム系の触媒が挙げられ、中
でも白金系触媒が好ましい。かかる白金系触媒として
は、例えば微粉末金属白金触媒(例えば米国特許第29
70150号に記載のもの)、塩化白金酸触媒(例えば
米国特許第2823218号に記載のもの)、白金−炭
化水素錯化合物(例えば米国特許第3159601号又
は米国特許第3159662号に記載のもの)、塩化白
金酸−オレフィン錯化合物(例えば米国特許第3516
946号に記載のもの)、白金−ビニルシロキサン錯体
(例えば米国特許第3775452号又は米国特許第3
814780号に記載のもの)等が挙げられる。使用量
は、(a)成分のオルガノポリシロキサンと前記のオル
ガノハイドロジェンポリシロキサンとの合計量に対し
て、通常0.1〜1000ppm(白金換算)であり、
より好ましくは1〜100ppm(白金換算)である。
【0041】このようなヒドロシリル化反応による硬化
の場合、得られるシリコーンゴム組成物の室温での保存
安定性及び適度なポットライフを保持するために、例え
ばメチルビニルシクロテトラシロキサン、アセチレンア
ルコール等の反応制御剤を添加してもよい。
【0042】一方、有機過酸化物による硬化の場合に
は、通常、オルガノポリシロキサン100重量部当り有
機過酸化物を0.01〜3重量部配合する。より好まし
くは0.05〜1重量部である。これにより得られるシ
リコーンゴム組成物は、通常、100〜500℃で10
秒〜5時間の加熱により硬化させることができる。
【0043】硬化剤としての有機過酸化物としては、過
酸化物硬化型シリコーンゴム組成物に、通常使用される
ものであればよく、例えばベンゾイルパーオキサイド、
モノクロルベンゾイルパーオキサイド、ジターシャリー
ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−ジターシャ
リーブチルパーオキサイド、p−メチルベンゾイルパー
オキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイ
ド、ジクミルパーオキサイド、ターシャリーブチルパー
ベンゾエート、ターシャリーブチルパーオキシイソプロ
ピルカーボネート、ジミリスチルパーオキシカーボネー
ト、ジシクロドデシルパーオキシジカーボネート、2,
5−ビス−(ターシャリーブチルパーオキシ)−2,5
−ジメチルヘキサン、2,5−ビス−(ターシャリーブ
チルパーオキシ)−2,5−ジメチルヘキシン等が挙げ
られ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせ
て使用してもよい。
【0044】
【発明の効果】本発明のシリコーンゴム組成物は、クリ
ープハードニングが改良され、保存性が優れ、加工性が
良好なものであり、また圧縮永久歪が小さく、良好な機
械的特性を有する透明なシリコーンゴムを与え、このた
め例えば建築用ガスケット、医療用チューブなどの押出
成形の材料として好適であり、また、ラバーコンタク
ト、乳首、ジョイントブーツ、プラグブーツ、アノード
キャップ、電線などの材料としても好適である。
【0045】
【実施例】以下、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。なお、実施例中部は重量部を表わす。
【0046】〔実施例1〜4、比較例1〕(CH32
iO単位が99.825モル%、(CH3)(CH2=C
H)SiO単位が0.15モル%、(CH2=CH)
(CH32SiO1/2単位が0.025モル%からなる
平均重合度が3000のメチルビニルポリシロキサン1
00部に比表面積が200m2/gのヒュームドシリカ
(日本アエロジル(株)製,商品名エロジル200)4
7部及び下記式(A)で示される化合物6部をニーダー
ミキサーに投入し、均一に混合した。
【0047】このものを室温で一晩放置したところ透明
なコンパウンドが得られた。このコンパウンドをニーダ
ー中、100℃で30分熱処理してベースコンパウンド
1を得た。
【0048】
【化6】
【0049】また、上記式(A)の化合物の代りに下記
式(B)で示される化合物6部を用いる以外は上記と同
様にしてベースコンパウンド2を得た。
【0050】
【化7】
【0051】更に、式(A)の化合物の代りに下記式
(C)又は(D)で示される化合物4部を用いる以外は
上記と同様にしてベースコンパウンド3及び4をそれぞ
れ得た。
【0052】
【化8】
【0053】なお、比較のため、式(A)の化合物の代
わりに平均重合度10のα,ω−シロキサンジオール4
部及び10部を用いた場合をベースコンパウンド5(比
較例)とした。この場合、α,ω−シロキサンジオール
4部を用いたものは、シリカを配合することが困難であ
った。
【0054】得られたシリコーンゴム組成物の外観及び
可塑度の経時変化をJIS−C−2123により評価し
た。
【0055】また、上記シリコーンゴムコンパウンド1
00部に加硫剤として2,4−ジクロロベンゾイルパー
オキサイド(50%品)1.5部を加え、プレスキュア
ー120℃/10分、ポストキュアー200℃/2時間
の条件で硬化し、シリコーンゴムシートを得、その物性
をJIS−K−6301により評価した。結果を表1に
示す。
【0056】
【表1】
【0057】表1の結果から、実施例の組成物は透明性
もよく、クリープハードニングも少ない改良された組成
物であることが認められた。
【0058】〔実施例5,6〕実施例1のヒュームドシ
リカの代わりに沈降シリカ(日本シリカ(株)製,商品
名ニプシルLp)を40部、式(A)又は式(C)の化
合物の添加量を2部とした以外は実施例1と同様にそれ
ぞれコンパウンド6及び7を作製した。得られたコンパ
ウンドの加工性は良好であり、また物性も表2の通りで
あった。
【0059】
【表2】
【0060】〔実施例7,8〕実施例3に用いたベース
コンパウンド1及び3を用いて付加加硫を行った。ベー
スコンパウンド100部にオルガノハイドロジェンポリ
シロキサン1.0部(SiH基/ビニル基のモル比を
1.3とする)、白金系触媒1000ppmを添加し、
制御剤として1−エチニルシクロヘキサン−1−オール
0.02部を2本ロールで添加し、均一に混合した。こ
れを165℃で10分間加硫し、2mm厚みのシートを
成型した。この後、200℃で4時間2次キュアーを行
った。これらの結果を表3に示す。表3の結果からこの
コンパウンドは透明性に優れ、物性も良好であった。
【0061】
【表3】
フロントページの続き (72)発明者 高橋 政晴 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)下記一般組成式(1) R1 aSiO(4-a)/2 …(1) (式中、R1は置換又は非置換の1価の炭化水素基を示
    すが、R1中の0.001〜0.5モル%はアルケニル
    基である。aは1.95〜2.05の正数である。)で
    示される平均重合度が100以上のオルガノポリシロキ
    サンと、(B)比表面積(BET法)が50m2/g以
    上の補強性シリカ充填剤とを含むシリコーンゴム組成物
    に、(C)下記式(2)又は(3)で示される化合物を
    配合してなることを特徴とするシリコーンゴム組成物。 【化1】 (但し、R2はメチル基、トリメチルシロキシ基、ビニ
    ル基、トリフロロプロピル基を示し、bは0,1,2又
    は3を示す。)
  2. 【請求項2】 (A)成分100重量部に対し(B)成
    分が5〜100重量部配合すると共に、(C)成分を
    (B)成分に対し1〜30重量%添加した請求項1記載
    のシリコーンゴム組成物。
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