JPH09110992A - エラストマー形成組成物 - Google Patents

エラストマー形成組成物

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JPH09110992A
JPH09110992A JP8264775A JP26477596A JPH09110992A JP H09110992 A JPH09110992 A JP H09110992A JP 8264775 A JP8264775 A JP 8264775A JP 26477596 A JP26477596 A JP 26477596A JP H09110992 A JPH09110992 A JP H09110992A
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JP8264775A
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Edouard Joseph
エドヴァルト・ヨーゼフ
Klaus Kunz
クラウス・クンツ
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Dow Corning GmbH
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    • C08L83/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実質的に溶媒を不要とし、フィラーが無くて
も改良された強度を有するエラストマーを提供する。 【解決手段】 (A)第一のα,ω−ジヒドロキシルポ
リジオルガノシロキサン、(B)第二のα,ω−ジヒド
ロキシルポリジオルガノシロキサン、(C)第三のα,
ω−ジヒドロキシルポリジオルガノシロキサン、(D)
少なくとも3個のシリコン結合した水素又はアルコキシ
基を有するオルガノシリコン化合物、及び、(E)縮合
触媒からなる、シロキサンベースのエラストマー形成組
成物であって、A/Bの数平均分子量比が20〜80の
範囲であり、B/Cの数平均分子量比が1〜6の範囲で
あり、A/Bのモル比が0.01〜0.15の範囲であ
り、かつ、B/Cのモル比が0.2〜2の範囲であるこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エラストマー形成
組成物に関するものであリ、より詳細には実質的に有機
溶媒がなく、強化充填剤粒子を使用しなくても改良され
た強度を示す、シロキサンベースのエラストマー形成組
成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ある用
途では、優れた機械強度を有するが、エラストマー状の
相に架橋する前に高い粘度を持たない、シロキサンエラ
ストマー状物質を提供することが重要である。架橋前に
相対的に低粘度で、エラストマー形に架橋した際に高い
強度を与える系が提供されているが、それらは、強化充
填剤粒子を配合されたエラストマー形成シロキサン組成
物の固有粘度を低下させるために、有機溶媒物質を使用
する傾向がある。環境的に望ましくない有機溶媒を使用
せずに、エラストマー形に架橋する前に低粘度を達成す
るが、優れた機械特性を保持する組成物を提供する必要
がある。
【0003】ある系が、Polymer Bulletin 31、 615〜62
1、 1994年及びMacromolecular Reports A31、 153〜160、
1994年の、Madkour 及びMarkによって提案されてい
る。提案された系としては、末端に官能基のあるポリジ
メチルシロキサンからなる混合物を使用して、末端を連
結した2モード(bimodal)の系に関するものが挙げら
れる。3モード(trimodal)の系もまた調製され試験さ
れたが(3個の特定された異なる分子量のシロキサンポ
リマーを使用して)、この著者は、「1モード(unimod
al)の分布から、2モードの分布への変化は顕著に機械
的特性を向上させるが、2モードの分布から、3モード
の分布への変化では更には特性は改良されず、実際的に
は有害であろう」、と述べている。
【0004】
【課題を解決するための手段】我々はここで、注意深く
3モードの分布からなる成分とそれらの比を選択するこ
とによって、実質的な改良を得ることが出来ることを見
出した。本発明によると、第一の構成成分(componen
t)(A)α,ω−ジヒドロキシルポリジオルガノシロキ
サン、第二の構成成分(B)α,ω−ジヒドロキシルポ
リジオルガノシロキサン、第三の構成成分(C)α,ω
−ジヒドロキシルポリジオルガノシロキサン、(D)少
なくとも3個のシリコン結合した水素又はアルコキシ基
を有するオルガノシリコン化合物、及び(E)縮合触媒
からなる、シロキサンベースのエラストマー形成組成物
であって、A/Bの数平均分子量比が20〜80の範囲
であり、B/Cの数平均分子量比が1〜6の範囲であ
り、A/Bのモル比が0.01〜0.15の範囲であり、
かつ、B/Cのモル比が0.2〜2の範囲であることを
特徴とする前記組成物が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明による組成物のそれぞれの
成分は知られているものであり、商業的に入手可能であ
り、より詳細に以下に述べられるであろう。構成成分
(A)、(B)及び(C)は、α,ω−ジヒドロキシル
ポリジオルガノシロキサンであり、それは下記平均一般
式(1)を有する実質的に直鎖状の物質である。
【0006】
【化3】
【0007】(式中、Rは有機基、好ましくは炭化水素
基、より好ましくはアルキル基又はアリール基であり、
例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソブチル、n
−ヘキシル、n−オクトデシルであり、nは整数であ
る。) Rは、飽和又は不飽和の、脂肪族又は芳香族であるが、
好ましくは8個までの炭素原子を有する基であり、最も
好ましくは3個以下の炭素原子を有する基である。全て
のR基の少なくとも80%がアルキル基であるのが好ま
しく、メチル基であるのが特に好ましい。
【0008】α,ω−ジヒドロキシルポリジメチルシロ
キサンが最も好ましい。この様なシロキサン物質はよく
知られており、広範囲の鎖長及び分子量のものが商業的
に入手可能である。使用される物質の実際の分子量はそ
れほど重要ではない。しかしながら、異なる構成成分
(A)、(B)及び(C)の分子量比は非常に重要であ
る。A/Bの数平均分子量比は20〜80、好ましくは
30〜50であり、B/Cの数平均分子量比は1〜6、
好ましくは2〜4である。上記に示した条件から、構成
成分(A)は最も高い分子量を有し、構成成分(C)は
最も低い分子量を有し、従って、(A)を最も長いポリ
マーに、また(C)を最も短いポリマーにすることが明
らかである。しかしながら、構成成分(A)が20,0
00〜500,000、好ましくは50,000〜20
0,000の数平均分子量を有し、構成成分(C)が2
00〜3000、好ましくは500〜2500の数平均
分子量を有するのが好ましい。
【0009】構成成分(A)〜(C)として使用される
ポリマーの数平均分子量の比の重要性は別として、構成
成分(A)、(B)及び(C)は正しいモル比で使用さ
れることも重要である。使用されるモル数は、A/Bの
比0.01〜0.15、好ましくは0.01〜0.1、より
好ましくは0.02〜0.06に、また、B/Cのモル比
0.2〜2、好ましくは0.5〜1.5に反映するべきで
ある。特定された比の外の値は、機械的強度のより低い
エラストマー状のシロキサン物質を与える傾向がある。
【0010】構成成分(D)は、本発明による組成物の
架橋の際に、3次元のネットワークを形成させる架橋工
程の間に、構成成分(A)〜(C)に架橋剤として機能
するオルガノシリコン化合物である。架橋剤として活性
であるためには、構成成分(D)は、構成成分(D)が
構成成分(A)〜(C)のいずれか1つと反応し得る、
1分子当たり少なくとも3個の部位を有することが重要
である。
【0011】α,ω−ジヒドロキシルポリジオルガノシ
ロキサンからなる、エラストマー形成組成物の架橋の機
構は、好ましくは縮合反応であり、縮合反応中に、構成
成分(A)〜(C)のシラノール基が、シリコン結合し
た水素原子と反応し、水素ガスを放出するか、又はシリ
コン結合したアルコキシ基と反応し、アルコールを放出
する。従って、構成成分(D)は、1分子当たり少なく
とも3個のシリコン結合した水素原子か、又は、3個の
シリコン結合したアルコキシ基のどちらかを有する。構
成成分(D)は、シラン又はシロキサンであってもよ
く、また直鎖状であっても、分岐状であっても、樹脂質
の化合物であってもよい。構成成分(D)がシリコン結
合した水素原子を有する場合、構成成分(D)は下記一
般式(2)を有するのが好ましい。
【0012】
【化4】
【0013】(式中、R’は8個までの炭素原子を有す
る炭化水素基であり、R”は水素原子又はR’である
が、但し少なくとも3個のR”基が水素原子であり、a
は0又は整数の値を有し、bは少なくとも1の値を有す
る整数である。) 構成成分(D)は、少なくとも3個のシリコン結合した
アルコキシ基を有するのがより好ましい。最も好ましい
構成成分(D)はシラン又は小さい樹脂質のシロキサン
のどちらか一方である。好ましいシランは、一般式R’
Si(OR’)3 又はSi(OR)4 (式中、R’は上
記にて定義したとおりであり、好ましくは4つまで炭素
原子を有するアルキル基である)を有する。好適なシラ
ンの例としては、メチルトリメトキシシラン、フェニル
トリメトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、ヘ
キシルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン及び
テトラn−プロポキシシラン等が挙げられる。それに代
えて、シランよりは好ましくはないが、構成成分(D)
は樹脂質のシロキサンであってもよく、好ましくは一般
式R”3SiO 1/2の一価のシロキサン単位及び一般式
SiO4/2 の四価のシロキサン単位を、好ましくは0.
6/1〜1.5/1の比からなるものである。
【0014】使用される構成成分(D)の量は、形成さ
れたエラストマーに、充分な可撓性を維持しながら、充
分な機械強度を与えるのに充分な架橋を、与えるのに充
分でなければならない。混合された構成成分(A)、
(B)及び(C)中の、構成成分(D)のシリコン結合
した水素又はアルコキシ基のシラノール基に対する比
は、1/1〜10/1の範囲であるのが好ましい。構成
成分(D)がシリコン結合した水素を含有する化合物で
ある組成物では、その比は好ましくは1/1〜5/1で
あり、最も好ましくは1/1〜3/1である。構成成分
(D)がシリコン結合したアルコキシ基を有する組成物
では、その比は好ましくは2/1〜10/1である。
【0015】構成成分(D)はまた、本発明による組成
物のための架橋剤として有用な1以上のオルガノシリコ
ンからなってもよい。異なる化合物のある組み合わせに
より、機械的強度、特に引き裂き強度が向上することを
見出した。1つのこの様な組み合わせは、2:1〜1:
2の比での、トリアルコキシシランとテトラアルコキシ
シランの使用であり、例えばテトラエトキシシランとフ
ェニルトリメトキシシランである。
【0016】成分(E)は、構成成分(D)と、構成成
分(A)、(B)及び(C)との縮合を促進する触媒で
ある。いかなる適当な縮合触媒を使用してもよいが、好
ましくはカルボン酸の金属塩、例えばスズ塩又は鉛塩で
ある。特に適する縮合触媒は、オクタン酸又は酢酸のス
ズ塩又は鉛塩であり、例えば二オクタン酸ジブチルス
ズ、二ラウリン酸ジブチルスズ、ジエチルヘキソエート
ジブチルスズ、二酢酸ジブチルスズ、オクタン酸鉛、エ
チルヘキソエート鉛及び酢酸鉛である。
【0017】触媒は、100%固体物質として提供され
てもよいし、又は適する溶媒に希釈されたり、適当な分
散媒に分散させられてもよい。全組成物の重量を基準に
して、1〜4重量%、好ましくは1.2〜2%の触媒を
使用するか、又は、組成物100g当たり、0.001
〜0.1モル重量部、好ましくは0.002〜0.05モ
ル部の真の金属を使用するのが好ましい。上記のレベル
の濃度は、本発明による組成物の適度なポットライフを
依然として維持しながら、優れた架橋を確実にするであ
ろう。スズと鉛の塩の混合物、特には活性な触媒種を5
0/50重量比での混合物が、ポットライフの向上に特
に好ましい。
【0018】任意に更なる素成分(ingredient)をま
た、本発明による組成物に混合してもよい。1つのこの
様な素成分は、少なくとも3個のシリコン結合した水素
原子を有するオルガノシリコン化合物(F)である。こ
の様な成分は架橋する構成成分(D)として適当である
が、構成成分(D)に加えて、構成成分(A)〜(D)
の全重量を基準にして、1〜2重量%の濃度で添加して
もよい。架橋する構成成分(D)が使用されていたとし
ても、オルガノシリコン化合物(F)は架橋促進剤とし
て働くであろう。構成成分(D)が少なくとも3個のシ
リコン結合したアルコキシ基を有するオルガノシリコン
化合物である場合、オルガノシリコン化合物(F)を添
加するのが好ましい。
【0019】構成成分(D)が、シリコン結合したアル
コキシ基を有する場合、成分(G)を添加するのもまた
有益であり、成分(G)は、0.4/1〜1.2/1、好
ましくは0.6/1〜0.9/1の比で、一般式Ra 3
iO 1/2の一価のシロキサン単位及び一般式SiO4/2
の四価のシロキサン単位のみからなる(式中、Ra はア
ルキル基、好ましくは6つまで炭素原子を有するアルキ
ル基、最も好ましくはメチル基であり、若しくは、ヒド
ロキシル基であり、但し樹脂分子上に存在するヒドロキ
シル基は、約5重量%以下、好ましくは2〜3重量%で
ある)オルガノシリコン樹脂である。
【0020】成分(G)は通常固体物質であり、適する
溶媒、例えばキシレン又はトルエン中に、例えば、50
〜80%の固形分溶液として提供されるのが好ましい。
この成分(G)を高濃度、即ち構成成分(A)〜(D)
の全重量基準で10重量%、好ましくは15%を超える
量で使用される場合、引き裂き強度の向上も見られる。
【0021】他の任意成分としては、接着促進剤、例え
ばアミノ官能性又はエポキシ官能性のオルガノシリコン
化合物、着色剤、染料、保存剤、架橋抑制剤、強化する
充填剤であっても、強化しない充填剤であってもよい
が、充填剤、又は溶媒等が挙げられる。しかしながら、
本発明は溶媒又は強化充填剤を用いない組成物に特に関
連するものであるので、このような成分を除外するのが
好ましい。
【0022】本発明による組成物は、いかなる従来の方
法、例えば全ての成分を均一な混合物が得られるまで混
合することによって、調製され得る。貯蔵安定な組成物
を提供するために、成分を2つの部分で混合し、それに
よって触媒(E)を架橋性構成成分(D)から離して保
持し、好ましくは水分の進入をゆるさない密閉された容
器中で保持するのが好ましい。
【0023】本発明による組成物を包装する1つの適す
る方法は、第1部と第2部を1/1の比で混合すること
によって、本発明によるエラストマー形成組成物を提供
するように、第1部で、成分(E)と共に、構成成分
(A)、(B)及び(C)の混合物の一部を混合し、第
2部で構成成分(D)と、構成成分(A)、(B)及び
(C)の混合物の残りを混合することによる方法であ
る。また、それに代えて、成分(E)を別々に保持し、
第1部の組成物の残りに、望ましい比率で第2部として
添加する。
【0024】本発明による組成物は、組成物を水分に曝
す、例えば周囲温度で空気に曝すことによってエラスト
マーに架橋され得る。組成物の架橋は、適当な基材に塗
工する際に、この組成物を加熱することによって促進さ
れ得る。
【0025】本発明による組成物は、シーリング化合
物、例えば電子部品用途又は複雑な成形物質用の、絶縁
保護コーティングとして、特に有用である。これらの使
用は、組成物の初期粘度を相対的に低く保持することが
出来、未架橋の物質の流れを容易にするので、特に重要
である。粘度を25℃で100mPa.sほど低くでき
るので、50,000mPa.s以下に保持されるのが好
ましい。特に有用な粘度は、25℃で500〜10,0
00mPa.sの範囲である。
【0026】以下に本発明による組成物の利点を説明す
る、多くの実施例と比較例を示す。全ての部及び%は他
のことわりがない限り、重量基準である。全ての粘度は
25℃で与えられる。
【0027】実施例において、以下の化合物を組成物の
素成分(ingredient)として使用した。素成分(1)
は、数平均分子量100,000、粘度50,000mP
a.sの、高粘度のα,ω−ジヒドロキシポリジメチルシ
ロキサンであった。素成分(2)は、数平均分子量14
6,000、粘度360,000mPa.sの、高粘度の
α,ω−ジヒドロキシポリジメチルシロキサンであっ
た。素成分(3)は、数平均分子量71,000、粘度
13,500mPa.sの、高粘度のα,ω−ジヒドロキ
シポリジメチルシロキサンであった。素成分(4)は、
数平均分子量62,000、粘度10,000mPa.s
の、高粘度のα,ω−ジヒドロキシポリジメチルシロキ
サンであった。素成分(5)は、数平均分子量460
0、粘度70mPa.sの、α,ω−ジヒドロキシポリジ
メチルシロキサンであった。素成分(6)は、数平均分
子量38,500、粘度2000mPa.sの、α,ω−
ジヒドロキシポリジメチルシロキサンであった。
【0028】素成分(7)は、数平均分子量2000、
粘度40mPa.sの、α,ω−ジヒドロキシポリジメチ
ルシロキサンであった。素成分(8)は、数平均分子量
400、粘度20mPa.sの、α,ω−ジヒドロキシポ
リジメチルシロキサンであった。素成分(9)は、テト
ラヒドロキシシランであった。素成分(10)は、フェ
ニルトリメトキシシランであった。素成分(11)は、
粘度約30mPa.sの、トリメチルシロキサンで末端
をブロックされたポリメチルヒドロシロキサンであっ
た。素成分(12)は、粘度約5mPa.sで、水素0.
7%の、トリメチルシロキサンで末端をブロックされた
ポリメチルヒドロシロキサンポリジメチルシロキサンコ
ポリマーであった。素成分(13)は、少量の有機溶媒
と、ジ−2−エチルヘキソエートジブチルスズと2−エ
チルヘキソエート鉛の50/50の混合物であった。素
成分(14)は、0.6/1〜0.9/1の比で、一般式
Me3 SiO 1/2の一価のシロキサン単位及び一般式S
iO4/2 の四価のシロキサン単位のみからなる(式中、
Meはメチル基を表す。)オルガノシリコン樹脂であ
る。
【0029】
【実施例】
実施例1〜22 表1には、それぞれの実施例において構成成分(compone
nt)(A)〜(G)を構成する素成分(ingredient)の
種類を番号で示す。これらの構成成分を、表2に特定さ
れるとおりの比で一緒に混合することによって、本発明
による組成物を調製した。ここで構成成分(A)、
(B)等は明細書中と同様の意味を有する。表2中、M
Wは数平均分子量の比を意味し、Molはモル比を意味
する。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】全ての実施例の粘度とショアーA硬度を試
験した(DIN53505に従って、デュロメーターを使用し
て、)。それらはまた DIN53504、Die S2 に従って、伸
び(%)、引張り強さ(MPa)、及び機械強度(H=
高い;M=中程度;L=低い)を試験した。結果を下記
の表3に示す。
【0033】
【表3】
【0034】上記に与えられた結果に加えて、実施例1
7、18及び19(成分Fを使用して)が架橋時間の向
上を示した。成分(G)を使用する実施例20、21及
び22もまた、引き裂き強度を試験され、成分(G)を
使用しない実施例と比較して、顕著な向上を示した(約
10kN/mの結果)。
【0035】比較例C1〜C15 表4及び5に与えられた組成物や比率の細目で、上記実
施例と同様の方法で比較例を調製し、表6に試験の結果
を得た。なお、NAは適用できないことを意味してい
る。
【0036】
【表4】
【0037】
【表5】
【0038】
【表6】
【0039】先行技術の系の比較例の結果によると、非
常に高い粘度の、ゴム質のポリマー及び多量の溶媒(ト
ルエン70%まで)を使用することが必要である。粘度
が低めのポリマーを使用し、したがって溶媒が殆ど必要
ない場合、、得られる機械的特性及びエラストマー特性
が望ましくない傾向がある(例えば、非常に低い伸
び)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 593132009 Rheingaustrasse 53, 65201 Wiesbaden, Germ any (72)発明者 クラウス・クンツ ドイツ連邦共和国、55239 ガウ−オーデ ルンハイム、ポルトギーゼルヴェーク 5 アー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一の構成成分(A)α,ω−ジヒドロ
    キシルポリジオルガノシロキサン、第二の構成成分
    (B)α,ω−ジヒドロキシルポリジオルガノシロキサ
    ン、第三の構成成分(C)α,ω−ジヒドロキシルポリ
    ジオルガノシロキサン、(D)少なくとも3個のシリコ
    ン結合した水素又はアルコキシ基を有するオルガノシリ
    コン化合物、及び(E)縮合触媒からなる、シロキサン
    ベースのエラストマー形成組成物であって、A/Bの数
    平均分子量比が20〜80の範囲であり、B/Cの数平
    均分子量比が1〜6の範囲であり、A/Bのモル比が
    0.01〜0.15の範囲であり、かつ、B/Cのモル比
    が0.2〜2の範囲であることを特徴とする前記組成
    物。
  2. 【請求項2】 構成成分(A)、(B)及び(C)が、
    下記平均一般式(1)を有する実質的に直鎖状のα,ω
    −ジヒドロキシルポリジオルガノシロキサンであること
    を特徴とする、請求項1に記載の組成物: 【化1】 (式中、Rは8個までの炭素原子を有するアルキル基又
    は8個までの炭素原子を有するアリール基であり、nは
    整数である。)
  3. 【請求項3】 構成成分(D)が、(a)下記一般式
    (2): 【化2】 (式中、R’は8個までの炭素原子を有する炭化水素基
    であり、R”は水素原子又はR’であるが、但し少なく
    とも3個のR”基が水素又はアルコキシ基であり、aは
    0以上の整数であり、bは0より大きい整数であ
    る。);(b)一般式R’Si(OR’)3 又はSi
    (OR’)4 (式中、R’は8個までの炭素原子を有す
    る炭化水素基である);(c)一般式R”3 SiO 1/2
    の一価のシロキサン単位及び一般式SiO4/2 の四価の
    シロキサン単位からなり、かつ、四価のシロキサン単位
    に対する一価のシロキサン単位の比が0.6/1〜1.5
    /1の範囲である、樹脂質のシロキサン;及び(d)2
    /1〜1/2の比でのテトラアルコキシシラン及びトリ
    アルコキシシランの組み合わせ、から選択されることを
    特徴とする、請求項1又は2に記載の組成物。
  4. 【請求項4】 構成成分(E)が、オクタン酸又は酢酸
    のスズ塩又は鉛塩から選択されることを特徴とする、請
    求項1に記載の組成物。
  5. 【請求項5】 構成成分(D)が、シリコン結合したア
    ルコキシ基を有するオルガノシリコン化合物であり、か
    つ、該組成物はまた、少なくとも3個のシリコン結合し
    た水素原子を有するオルガノシリコン化合物成分(F)
    を含有し、該成分(F)は、構成成分(A)、(B)、
    (C)及び(D)の全重量を基準にして、1〜2重量%
    の濃度で存在することを特徴とする、請求項1ないし4
    のいずれか一項に記載の組成物。
  6. 【請求項6】 構成成分(D)が、シリコン結合したア
    ルコキシ基を有するオルガノシリコン化合物であり、か
    つ、該組成物はまた、0.4/1〜1.2/1の比で、一
    般式Ra 3 SiO 1/2の一価のシロキサン単位及び一般
    式SiO4/2の四価のシロキサン単位からなる(式中、
    a は6個まで炭素原子を有するアルキル基又はヒドロ
    キシル基であり、但し約5重量%より多いヒドロキシル
    基が該樹脂(G)上に存在はしない)オルガノシリコン
    樹脂(G)を含有し、かつ、該成分(G)は、構成成分
    (A)、(B)、(C)及び(D)の全重量を基準にし
    て、10重量%より高い濃度で存在することを特徴とす
    る、請求項1ないし5のいずれか一項に記載の組成物。
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