JPWO2020031669A1 - シリコーン組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1].
(A)1分子中に少なくとも1個の脂肪族不飽和炭化水素基を有し、25℃での動粘度が60〜100,000mm2/sであるオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)1分子中に2個以上の、ケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)成分中の脂肪族不飽和炭化水素基の個数の合計に対するSiH基の個数が0.5〜5となる量、
(C)白金族金属触媒:有効量、
(E)金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属炭化物、及び炭素の同素体からなる群より選ばれる少なくとも1種の無機充填剤:(A)成分100質量部に対して100〜5,000質量部
を必須成分とし、さらに(E)成分が、下式を満足するシリコーン組成物。
i、n:自然数で、i=1〜nであり、nは(E)成分に含まれる無機充填剤の種類の数
e:(E)成分の配合量の総和
ei:(E−i)成分の配合量で、(E−i)成分は(E)成分中の1種の無機充填剤
Pi:下式で定義される値
Pi=((E−i)成分のBET比表面積)÷((E−i)成分の平均粒子径から計算される、球状を仮定した場合の比表面積)
である。
[2].
さらに、(D)反応制御剤を(A)成分100質量部に対して0.04〜5質量部含む[1]に記載のシリコーン組成物。
[3].
さらに、(F)下記一般式(1)で表される加水分解性オルガノポリシロキサン化合物を(A)成分100質量部に対して1〜200質量部含む[1]又は[2]に記載のシリコーン組成物。
[4].
前記(E)成分の平均粒子径が0.01〜1,000μmである[1]〜[3]のいずれかに記載のシリコーン組成物。
[5].
(A)〜(C)及び(E)成分を含む加熱架橋物からなる[1]〜[4]のいずれかに記載のシリコーン組成物。
[6].
下記(A)〜(C)及び(E)成分を加熱混合しながら架橋する、シリコーン組成物の製造方法。
(A)1分子中に少なくとも1個の脂肪族不飽和炭化水素基を有し、25℃での動粘度が60〜100,000mm2/sであるオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)1分子中に2個以上の、ケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)成分中の脂肪族不飽和炭化水素基の個数の合計に対するSiH基の個数が0.5〜5となる量、
(C)白金族金属触媒:有効量、
(E)金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属炭化物、及び炭素の同素体からなる群より選ばれる少なくとも1種の無機充填剤:(A)成分100質量部に対して100〜5,000質量部
但し、(E)成分は下式を満足する。
i、n:自然数で、i=1〜nであり、nは(E)成分に含まれる無機充填剤の種類の数
e:(E)成分の配合量の総和
ei:(E−i)成分の配合量で、(E−i)成分は(E)成分中の1種の無機充填剤
Pi:下式で定義される値
Pi=((E−i)成分のBET比表面積)÷((E−i)成分の平均粒子径から計算される、球状を仮定した場合の比表面積)
[7].
(A)〜(C)及び(E)成分と共に、(D)反応制御剤を(A)成分100質量部に対して0.04〜5質量部加熱混合しながら架橋する、[6]に記載のシリコーン組成物の製造方法。
(A)成分は、1分子中に少なくとも1個、好ましくは1〜2個の脂肪族不飽和炭化水素基を有し、25℃での動粘度が60〜100,000mm2/sであるオルガノポリシロキサンである。
本発明において、動粘度は、ウベローデ型オストワルド粘度計により測定した25℃における値である(以下、同じ)。
該オルガノポリシロキサンは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(B)成分は、ケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を1分子中に2個以上、好ましくは3個以上、特に好ましくは3〜100個、さらに好ましくは3〜20個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。該オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、分子中のSiH基が、上述した(A)成分が有する脂肪族不飽和炭化水素基と白金族金属触媒の存在下に付加反応し、架橋構造を形成できるものであればよい。なお、SiH基は、分子鎖末端のケイ素原子、分子鎖途中のケイ素原子のいずれに結合していてもよく、両者に結合していてもよい。
該オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、1種単独でも2種以上を混合して使用してもよい。
(C)成分の白金族金属触媒は、ヒドロシリル化触媒であり、上述した付加反応を促進するために機能する。白金族金属触媒は、付加反応に用いられる従来公知のものを使用することができる。例えば、白金系、パラジウム系、ロジウム系の触媒が挙げられるが、中でも比較的入手し易い白金又は白金化合物が好ましい。例えば、白金の単体、白金黒、塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−アルコール錯体、白金配位化合物等が挙げられる。白金族金属触媒は1種単独でも2種以上を組み合わせて使用してもよい。
なお、白金族金属触媒は、シリコーン組成物への分散性をよくするために、トルエン等の有機溶剤やポリオルガノシロキサン類で希釈して使用してもよい。
本発明のシリコーン組成物には、さらに、(D)反応制御剤を配合することができる。(D)成分の反応制御剤は、室温でのヒドロシリル化反応の進行を抑え、シェルフライフ、ポットライフを延長させるために機能する。
該反応制御剤は、付加硬化型シリコーン組成物に使用される従来公知の制御剤を使用することができる。例えば、アセチレンアルコール類(例えば、1−エチニル−1−シクロヘキサノール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール)等のアセチレン化合物、トリブチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ベンゾトリアゾール等の各種窒素化合物、トリフェニルホスフィン等の有機リン化合物、オキシム化合物、有機クロロ化合物等が挙げられる。
なお、反応制御剤は、シリコーン組成物への分散性をよくするために、トルエン等で希釈して使用してもよい。
(E)成分は、金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属炭化物、及び炭素の同素体からなる群より選ばれる1種以上、好ましくは1〜3種、さらに好ましくは1〜2種の無機充填剤である。例えば、アルミニウム、銀、銅、金属ケイ素、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、シリカ(二酸化ケイ素)、酸化セリウム、酸化鉄、水酸化アルミニウム、水酸化セリウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、ダイヤモンド、グラファイト、カーボンナノチューブ、グラフェン等が挙げられる。(E)成分は好ましくは金属酸化物であり、さらに好ましくはシリカ、酸化アルミニウム、酸化亜鉛である。
これらは1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
i、n:自然数で、i=1〜nであり、nは(E)成分に含まれる無機充填剤の種類の数
e:(E)成分の配合量の総和
ei:(E−i)成分の配合量で、(E−i)成分は(E)成分中の1種の無機充填剤
Pi:下式で定義される値
Pi=((E−i)成分のBET比表面積)÷((E−i)成分の平均粒子径から計算される、球状を仮定した場合の比表面積)
eは、(E)成分の配合量の総和であり、下記式で表される。
本発明のシリコーン組成物には、さらに、下記一般式(1)で表される加水分解性オルガノポリシロキサン化合物(F)を配合することができる。(F)成分の加水分解性オルガノポリシロキサン化合物は、無機充填剤の表面を処理するために用いるものであり、充填剤の高充填化を補助する役割を担う。
本発明のシリコーン組成物は、組成物の粘度を調整するためにメチルポリシロキサン等の反応性を有さないオルガノ(ポリ)シロキサンを含有してもよい。さらに、シリコーン組成物の劣化を防ぐために、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール等の、従来公知の酸化防止剤を必要に応じて含有してもよい。さらに、接着助剤、離型剤、染料、顔料、難燃剤、沈降防止剤、又はチクソ性向上剤等を必要に応じて配合することができる。
A−1:
下記式(2)で示される両末端がジメチルビニルシリル基とトリメチルシリル基で封鎖された、25℃における動粘度が700mm2/sのジフェニル・ジメチルポリシロキサン
C−1:
白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を、両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖された、25℃における動粘度が600mm2/sのジメチルポリシロキサンに溶解した溶液(白金原子含有量:白金原子として1質量%)
E−1:平均粒子径1.2μmの結晶性シリカ粉末
E−2:平均粒子径0.7μmの結晶性シリカ粉末
E−3:平均粒子径3.0μmの結晶性シリカ粉末
E−4:平均粒子径1.5μmの酸化アルミニウム粉末
E−5:平均粒子径0.4μmの酸化亜鉛粉末
E−6:平均粒子径0.2μmの酸化アルミニウム粉末
E−7:平均粒子径4.0μmの球状シリカ粉末
シリコーン組成物の調製
上記(A)〜(F)成分を、下記表2〜5に示す配合量に従い、下記に示す方法で配合してシリコーン組成物を調製した。なお、SiH/SiVi(個数比)は(A)成分の脂肪族不飽和炭化水素基の個数の合計に対する(B)成分中のSiH基の個数の合計の比である。
5リットルのプラネタリーミキサー(井上製作所(株)製)に(A)、(E)、(F)成分を加え、170℃で1時間混合した。40℃以下になるまで冷却し、次に(B)及び(D)成分を加えて均一になるように混合し、続いて(C)成分を加え、150℃で1.5時間混合し、シリコーン組成物を調製した。
上記方法で得られた各組成物について、下記の方法に従い、粘度及び熱伝導率を測定し、さらに冷熱サイクル時のズレ・割れ性を評価した。結果を表2〜5に示す。
各組成物の絶対粘度を、マルコム粘度計(タイプPC−1T)を用いて25℃で測定した(ロータAで10rpm、ズリ速度6[1/s])。
各組成物をキッチンラップで包み、熱伝導率を京都電子工業(株)製TPS−2500Sで測定した。
各組成物0.1mlをガラス板ではさみ、1.8kgfのクリップを2つ用いて15分間圧縮した。この時点での組成物の面積をαとする。これを−65℃/30分⇔150℃/30分の冷熱衝撃試験機に垂直置きし、500サイクル後に取り出した。この時点での面積をβとし、式β÷αでズレ性を定量した。また面積βのうち、組成物が存在しない領域の面積(=γ)を画像処理により定量し、式γ÷βで割れ性を定量した。
すなわち、β÷αの値が小さいほど耐ズレ性に優れ、γ÷βの値が小さいほど耐割れ性に優れると評価する。
従って、本発明のシリコーン組成物は、冷熱サイクル時の割れ・ズレに起因する性能劣化を抑制することが可能であることが確認できた。このような特性を有するため、本発明のシリコーン組成物は、電気電子分野・輸送機分野等の放熱性及び耐冷熱性が必要とされる幅広い分野で利用できる。
Claims (7)
- (A)1分子中に少なくとも1個の脂肪族不飽和炭化水素基を有し、25℃での動粘度が60〜100,000mm2/sであるオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)1分子中に2個以上の、ケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)成分中の脂肪族不飽和炭化水素基の個数の合計に対するSiH基の個数が0.5〜5となる量、
(C)白金族金属触媒:有効量、
(E)金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属炭化物、及び炭素の同素体からなる群より選ばれる少なくとも1種の無機充填剤:(A)成分100質量部に対して100〜5,000質量部
を必須成分とし、さらに(E)成分が、下式を満足するシリコーン組成物。
i、n:自然数で、i=1〜nであり、nは(E)成分に含まれる無機充填剤の種類の数
e:(E)成分の配合量の総和
ei:(E−i)成分の配合量で、(E−i)成分は(E)成分中の1種の無機充填剤
Pi:下式で定義される値
Pi=((E−i)成分のBET比表面積)÷((E−i)成分の平均粒子径から計算される、球状を仮定した場合の比表面積)
である。 - さらに、(D)反応制御剤を(A)成分100質量部に対して0.04〜5質量部含む請求項1に記載のシリコーン組成物。
- 前記(E)成分の平均粒子径が0.01〜1,000μmである請求項1〜3のいずれか1項に記載のシリコーン組成物。
- (A)〜(C)及び(E)成分を含む加熱架橋物からなる請求項1〜4のいずれか1項に記載のシリコーン組成物。
- 下記(A)〜(C)及び(E)成分を加熱混合しながら架橋する、シリコーン組成物の製造方法。
(A)1分子中に少なくとも1個の脂肪族不飽和炭化水素基を有し、25℃での動粘度が60〜100,000mm2/sであるオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)1分子中に2個以上の、ケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)成分中の脂肪族不飽和炭化水素基の個数の合計に対するSiH基の個数が0.5〜5となる量、
(C)白金族金属触媒:有効量、
(E)金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属炭化物、及び炭素の同素体からなる群より選ばれる少なくとも1種の無機充填剤:(A)成分100質量部に対して100〜5,000質量部
但し、(E)成分は下式を満足する。
i、n:自然数で、i=1〜nであり、nは(E)成分に含まれる無機充填剤の種類の数
e:(E)成分の配合量の総和
ei:(E−i)成分の配合量で、(E−i)成分は(E)成分中の1種の無機充填剤
Pi:下式で定義される値
Pi=((E−i)成分のBET比表面積)÷((E−i)成分の平均粒子径から計算される、球状を仮定した場合の比表面積) - (A)〜(C)及び(E)成分と共に、(D)反応制御剤を(A)成分100質量部に対して0.04〜5質量部加熱混合しながら架橋する、請求項6に記載のシリコーン組成物の製造方法。
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