KR101802676B1

KR101802676B1 - 향상된 색상 및 재현성을 갖는 충전제 함유 액상 실리콘 고무 베이스

Info

Publication number: KR101802676B1
Application number: KR1020167002833A
Authority: KR
Inventors: 헬리오 링컨
Original assignee: 와커 헤미 아게
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2017-11-28
Also published as: CN105555839A; CN105555839B; EP3019546A1; EP3019546B1; KR20160027165A; JP2016522301A; JP6110027B2; US8907006B1; WO2015003978A1

Abstract

본 발명에서는, 건식 실리카 보강 충전제와 실라잔의 반응 후, 실라잔 처리된 충전제의 건조 없이, 지방족 불포화 실리콘을 첨가하고, 80℃ 초과로 가열한 후, 추가 지방족 불포화 실리콘을 첨가함으로써 제조된 향상된 색상을 갖는 액상 실리콘 고무 베이스 중합체 조성물을 개시한다. 상기 조성물은 향상된 백색도 및 색 재현성을 가진다.

Description

향상된 색상 및 재현성을 갖는 충전제 함유 액상 실리콘 고무 베이스{FILLER-CONTAINING LIQUID SILICONE RUBBER BASE OF IMPROVED COLOR AND REPRODUCIBILITY}

본 발명은, 복수의 지방족 불포화 작용기를 갖는 유기폴리실록산 및 발열성(pyrogenic) 실리카 충전제를 포함하는 액상 실리콘 고무 베이스 조성물, 및 특히 재현 가능한 방식으로 향상된 백색도를 갖는 액상 실리콘 고무 베이스 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

액상 실리콘 고무("LSR(liquid silicone rubber)")는 예를 들어 물품 및 필름의 몰딩, 코팅, 코크(caulk), 실란트 등에 오늘날 널리 상업적으로 사용된다. LSR은 복수의 지방족 불포화기, 예컨대 비닐기, 알릴기, 고차 l-알케닐기, (메트)아크릴로일기, 에티닐기 등을 보유하는 하나 이상의 유기폴리실록산을 함유한다. 고체로 가교결합된 후 높은 강도를 달성하기 위하여, 비교적 많은 양의 보강 충전제가 첨가된다. 조성물은 또한 저분자량 가교제, 접착 촉진제, 염료, 안료 등과 같은 종래 성분을 함유할 수 있다.

베이스 중합체 조성물은 자유 라디칼 개시 촉매의 첨가에 의해 가교될 수 있으며, 적합한 광경화 촉매의 첨가에 의해 광화학적으로 가교결합될 수 있거나(화학 방사선, 예를 들어 자외선에 노출시 경화가 일어남); Si-H 작용성 가교제 및 수소규소화 촉매와 혼합될 수 있다. 이 시스템은 1성분 또는 2성분 시스템으로서 제조될 수 있다. 억제제가 수소규소화에 의해 경화되는 시스템에 종종 첨가되어 저장 안정성을 증진시키거나 포트 수명을 증가시킨다. LSR 베이스 중합체 조성물은 이러한 모든 시스템에 공통이며, 색상, 점도, 저장 중의 점도 변화, 균질성 등을 비롯한 이의 품질에 대해 높은 요구사항을 부과한다. 추가로, 베이스 중합체 조성물은 경도, 복원력(resiliency), 압축 변형(compression set), 인장 강도, 모듈러스, 연신율, 인열 강도, 인열 전파 강도 등을 비롯한 경화된 중합체의 적합한 물리적 특성을 제공하도록 조절되어야 한다.

베이스 고무 중합체 및 경화된 생성물 둘 모두의 수많은 특징들에 영향을 주는 본질적인 문제는 보강 충전제의 혼입이며, 이는 종종 다량으로 존재한다. 발열성 실리카(건식 실리카)는 종종 보강 충전제로서 사용되며, 이는 50 m²/g 초과의 비표면적(BET)을 필요로 한다. 콜로이드성 실리카가 또한 이러한 표면적 기준을 만족시키지만, 이의 습식 제조 방법으로 인해 콜로이드성 실리카는 건식 실리카보다 훨씬 더 친수성이며, 따라서 건식 실리카가 보강 충전제로 선택된다.

그러나, 건식 실리카는 이의 표면 실라놀기 함량으로 인해 또한 비교적 친수성이다. 매우 소수성인 실리콘 내로 이러한 충전제를 균질하게 분산하는 것은 극히 어려우며, 각각 상당한 시간 동안 수행되는 수많은 혼합 단계를 필요로 한다. 그럴지라도, 결과로 생성되는 혼합물은 여전히 종종 불균질하고, 심지어 때때로 불충분하게 혼입된 충전제의 육안으로 보이는(macroscopic) 도메인을 가진다.

이러한 문제를 방지하기 위해, 충전제를 소수화하는 것이 오랫동안 실시되어 왔다. 2가지 소수화 방법이 공지되어 있다. 첫번째 방법인 "계 외(ex situ)" 소수화에서, 건식 실리카는 소수화제, 예컨대 알콕시알킬실란, 클로로알킬실란, 알킬디실라잔, 알콕시- 또는 히드록시-작용성 올리고- 또는 폴리실록산 또는 시클로폴리실록산과 반응한다. 이로써 "로딩된" 또는 부분적으로 반응한 실리카는 이후 고온에서 "반응"하고, 이어서 소수성 실리카는 비반응한 소수화제가 스트립핑되고 건조된다. 계 외 실리카 소수화는 예를 들어, 미국 특허 2,938,009; 3,334,062; 3,397,220; 및 3,635,743에 개시되어 있다.

3,635,743 특허에서, 건식 실리카는 먼저 암모니아 또는 유기 아민으로 처리되고, 이어서 소수화제와 반응한다. 바람직한 소수화제는 헥사메틸디실라잔이다. 실리카는 흡착 또는 흡수된 물을 함유해야 하고, 헥사메틸디실라잔의 완전한 가수분해 및 반응을 보장하도록 충분한 추가의 물이 첨가된다. 실리카는 130℃에서 수 시간 동안 교반되고 오븐에서 24시간 동안 150℃에서 건조된다. 건조 분말 생성물은 실질적으로 실라놀기를 함유하지 않으며, 이는 트리메틸실릴기로 에테르화되어 있다.

이러한 분말 소수성 실리카는 지방족 불포화 실리콘을 비롯한 모든 종류의 소수성 매질에 훨신 쉽게 분산된다. 그러나, 그 제조 방법은 고온에서의 긴 공정 시간(건조 및 미반응한 소수화제의 스트립핑 포함)을 수반하고, 생성물의 이송은, 생성물이 선적 전에 압축되지 않는 한, 이의 낮은 밀도로 인해 그다지 경제적이지 않다. 그러나, 이렇게 되면 이는 별도의 단계로 사용시 생성물을 "탈압축(decompact)"시키는 것을 필요로 하고, 일부분이 압축되거나 부분적으로 압축된 형태로 남아있을 수 있어, 이에 따라 생성물에서 불균질한 도메인을 형성하는 위험을 내포한다.

따라서, 실리카 소수화의 "계 내(in situ)" 방법이 개발되었다. 계 내 방법에서, 친수성 건식 실리카가 소수성 연속 상, 예를 들어 지방족 불포화 실리콘에 첨가되고, 소수화제가 첨가된다. 소수성 연속 상에서 실리카와 소수화제의 슬러리가 강하게 혼합되고, 소수화가 수행되기에 충분한 온도, 예를 들어 150-160℃로 가열되고, 이후 냉각된다. 이때, 추가 조성물 성분, 예컨대 추가 지방족 불포화 실리콘이 첨가되고, 혼합물은 하나 이상의, 그러나 주로 복수의 혼합기 또는 반죽기에서 균질화된다.

이러한 계 내 방법에 존재하는 문제점은 "구조화(structuring)"로서, 이는 충전제와 연속상의 상호작용으로 인한 것으로 여겨지며, 바람직하지 않은 높은 점도, 또는 심지어 요변성을 야기한다. 더 나아가, 계 내 방법은, 색상이 변한, 즉 현저하고 눈으로 관찰 가능한 착색, 일반적으로 황색(색상 지수의 Y* 성분)이 존재하는 베이스 중합체 조성물을 자주 생성한다는 것이 밝혀졌다. 더 나아가, 미세불균질 영역이 종종 존재하며, 이는 투명성뿐만 아니라 생성물 특성, 예컨대 인열 강도, 연신율, 및 인열 전파 강도(균열 저지)에 영향을 준다.

US 5,506,303에서, 예를 들어, 높은 점도 및 균열 전파의 문제가 특히 계 내 소수화와 관련하여 언급되었다. 5,506,303 특허는, 제1 단계에서, 80℃ 미만의 온도를 유지하면서, 임의로 소수화제, 예컨대 실라잔과 함께, 실리콘 베이스 중합체의 제1 부분에 비처리된 (친수성) 건식 실리카를 첨가한 후, 제2 단계에서, 실리콘 베이스 중합체의 추가 부분을 제1 단계의 생성물과 혼합하고, 그 이후에야 제2 단계에서 얻은 혼합물을 열 처리하여 낮은 점도 및 우수한 균열 전파 저항을 갖는 실리콘 베이스 중합체 조성물을 제공함으로써 이러한 결점을 극복하는 것을 제안하였다.

그러나 US 5,506,303에서는, 베이스 중합체가 반드시 두 개의 별개의 부분으로 첨가되어야 함을 경고하며, 또한 초기(제1 단계) 및 제2 단계 혼합물이 혼합 과정 중에 및 열 처리 전의 모든 시간에 80℃ 미만으로 유지되어야 하는 것이 극히 중요함을 경고한다. 예를 들어, 실리콘 오일이 전부 한 단계에서 첨가된 조성물은, 2 단계 첨가가 사용된 경우 점도가 약 7000 푸아즈인 것에 비해 약 200,000 푸아즈의 점도를 가진다. 제1 혼합 단계 중의 온도가 추가 베이스 중합체의 첨가 전에 소수화제의 반응 온도로 상승하는 경우, 경도, 연신율, 인열 강도, 및 균열 저지 특성은 모두 상당히 저하된다. 그러나, US 5,506,303에 의해 개시된 방법을 사용한 경우일지라도, 생성물 색상이 종종 변색된 것이 관찰되며, 이는 바람직하지 않다.

US 6,288,143는 출원인과 동일한 분야의 시도에 관한 것은 아니지만, 충전제 함유 축합 경화성 조성물에서, 3일 내지 5일의 긴 혼합 시간이 요구된다는 점을 인정한다. 6,288,143 특허에서는, 비반응성 실리콘 오일, 즉 트리메틸실릴 캡핑된 폴리디메틸실록산 중 실리카의 고도로 충전제 로딩된 마스터 배치(master batch)가 제조되고 이후 이 마스터 배치가 반응성의 축합 경화성(수분 경화성) 실리콘으로 희석되어 RTV-1 조성물을 생성하는 계 내 마스터 배치 공정에 의해 이 문제를 해결한다. 그러나, 마스터 배치에서 비반응성 실리콘을 사용하는 것은 얻을 수 있는 인장 강도 및 모듈러스를 감소시키고, 일부 경우, 비반응성 실리콘은 경화된 생성물로부터 스며나오거나 "스웨트(sweat)"할 수 있다. 이 방법은 따라서 일반적으로 부가 경화성 시스템에서 허용될 수 없다.

종래 기술의 문제점을 방지하는 부가 경화성 LSR 시스템에서의 성분으로서 유용한 충전제 함유 실리콘 베이스 중합체 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 긴 사이클 시간이 방지되고, 베이스 중합체 조성물이 낮은 점도를 갖고, 실리콘 고무 베이스 조성물이 실질적으로 탈색이 없으며, 예를 들어 색상이 백색이고, 아주 우수한 물리적 특성을 갖는 경화된 생성물을 제공하는, 1 포트 제조(one pot preparation)에 대해 제공하는 것이 가장 바람직할 것이다.

이제 놀랍게도 그리고 예상 외로, 먼저 충분한 물의 존재 하에 실리잔을 건식 실리카와 반응시키고 소수성 실리카를 단리하지 않은 후, 실리콘 베이스 중합체의 제1 부분을 첨가하고, 80℃ 초과의 고온으로 가열하여 실라잔을 실리카와 추가 반응시킨 후, 실리콘 베이스 중합체의 나머지 부분을 첨가함으로써, 매우 옅은 색상의 액상 실리콘 고무 베이스 중합체 조성물이 신속하게 제조될 수 있음이 밝혀졌다. 놀랍게도, 이 방법은 더 옅은 색상의 생성물을 산출할 뿐만 아니라, 또한 색상이 배치에 따라 변화를 덜 겪는 생성물을 산출한다.

용어 "액상 실리콘 베이스 중합체" 또는 "실리콘 베이스 중합체"는 다수의 지방족 불포화기를 함유하는 액상 실리콘 중합체(유기폴리실록산)를 의미한다. 용어 "건식 실리카"는 가수분해성 실란 전구체의 화염 가수분해에 의해 제조된 발열성 실리카를 의미한다. 건식 실리카 및 이의 제조 방법은 당업계에 주지되어 있고, 예를 들어 Wacker Chemical Corporation사(미국 미시간주 아드리안 소재) 및 Wacker Chemie AG사(독일 뮌헨 소재)로부터 입수 가능한 HDK® 건식 실리카와 같이 널리 상업적으로 구매 가능한 물품이며, 더 기술하지 않을 것이다.

본 발명의 방법은 3단계 이상의 방법으로 간략히 기술될 수 있다. 제1 단계에서, 실라잔은, 임의 실리콘 베이스 중합체가 실질적으로 없는 상태로, 물의 존재 하에 건식 실라카와 반응한다. 제2 단계에서, 실리콘 베이스 중합체를 첨가하고, 디실라잔과 실리카의 반응에 충분한 80℃ 초과의 온도로 가열한다. 제3 단계에서, 추가 베이스 중합체를 첨가한다.

제1 단계에서 사용된 실라잔은 실리카의 소수화에 유용한 임의의 실라잔, 바람직하게는 디실라잔이다. 가장 바람직한 디실라잔은 헥사메틸디실라잔("HMN") 및 디비닐테트라메틸디실라잔("VMN")이다. 이 둘 모두는 시판 제품이다. 일반적으로 비용 문제로 인해 덜 바람직한 디실라잔은, 다른 치환기, 바람직하게는 C₂ _-18 알킬기, 가장 바람직하게는 C₂ _-6 알킬기, 즉 에틸기; 아릴기, 예컨대 페닐기 및 나프틸기, 아릴알킬기, 예컨대 벤질 및 페닐에틸; 알카릴기, 예컨대 톨릴 및 크실릴; 시클로알킬기 등으로 치환된 디실라잔이다. 이 기들은 임의로, 예를 들어 클로로, 플루오로, 시아노, 알콕시, 및 유사한 치환기로 치환될 수 있다.

디실라잔은 또한 Si-결합된 불포화기, 예컨대 비닐, 알킬, 프로페닐, 이소프로페닐, 5-헥세닐 (메트)아크릴옥시 등을 포함할 수 있다. 유효한 소수화가 통상의 또는 특이한(exotic) 치환기를 필요로 하지 않기 때문에, C₂ _-6 알케닐 및 C₁ _-6 알킬로부터 선택된 치환기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 비닐기 및 알릴기가 더욱 바람직하며, 메틸 및 비닐이 가장 바람직하다. 디실라잔 외에, 폴리실라잔, 예컨대 헥사메틸시클로트리실라잔 및 옥타메틸시클로테트라실라잔, 뿐만 아니라 실라놀기와의 개환 반응에 의해 작용하는 다른 환형 실라잔이 또한 유용하다. 상기 기술된 디실라잔 및 폴리실라잔은 건식 실리카 소수화에 유용한 모든 유기 디실라잔을 포함하며, 이하 내용에서 "유기 디실라잔," 또는 더 간단히 "실라잔"으로 지칭된다.

실라잔은 원하는 소수성을 달성하기에 유효한 양으로 사용된다. 이 소수성은 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있고, 소수성 실리카가 실리콘 베이스 중합체 내에 혼입될 수 있는지의 용이성, 및 결과로 생성된 베이스 중합체 조성물의 균질성에 의해 판단될 수 있다. 일반적으로, 실라잔의 유효량은, 예를 들어 nmol/g 또는 ㎛ol/g 단위로, 표면 실라놀 함량에 비례할 것이며, 더 많은 친수성 건식 실리카는 더 많은 실라잔을 필요로 하며 더 적은 친수성 실리카는 더 적은 실라잔을 필요로 한다. 중량% 기준에서, 실라잔은 일반적으로, 실리카를 기준으로, 1 중량% 내지 40 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 40 중량%, 보다 바람직하게는 10 중량% 내지 40 중량%, 가장 바람직하게는 20 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 존재한다. 이 양은 바람직하게는 소수화된 실리카가 2 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 10 중량%의 디메틸실록시 단위 또는 3 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 6 중량% 내지 12 중량%의 트리메틸실록시 단위를 함유하도록 하며, 디메틸실록시기 및 트리메틸실록시기의 혼합물 또는 다른 실라잔 유도된 기가 존재하는 경우, 상기 양들은 이에 따라 조정된다. 중량%는 소수성 실리카의 총 중량을 기준으로 한다.

본 발명에서 유용한 건식 실리카는, BET 법으로 측정시, 50 m²/g 이상, 보다 바람직하게는 200 m²/g 내지 300 m²/g의 비표면적을 갖는 건식 실리카를 포함한다. 상기 기술한 바와 같이, 이러한 건식 실리카는 상업적으로 구입 가능하다. 부분적으로만 소수화된 후 건조된 부분 소수화된 실리카가 또한 유용하나, 덜 바람직하다. 이러한 실리카는 상당한 양의, 예를 들어 시어스법(Sears method) 또는 ²⁹Si NMR에 의해 측정된 바와 같은 기존 표면 실라놀기 함량의 10%(몰%) 초과, 보다 바람직하게는 20% 초과, 더욱 보다 바람직하게는 30% 초과, 가장 바람직하게는, 바람직함이 증가하는 순서로, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 및 90% 초과의 미반응한 실라놀기를 여전히 함유한다. 가장 바람직하게는, 부분 소수화된 건식 실리카가 사용되지 않는데, 이는 이것이 별도의 공정을 수반하기 때문이며, 이는 본 발명의 비용적 장점을 적어도 부분적으로 무산시킨다. 건식 실리카는 바람직하게는, 불포화 유기폴리실록산 베이스 중합체의 총 중량에 대해 비소수화된 건식 실리카를 기준으로 계산하여, 10 중량% 내지 60 중량%, 보다 바람직하게는 20 중량% 내지 50 중량%, 가장 바람직하게는 30 중량% 내지 50 중량%으로 존재한다. 35 중량% 내지 45 중량%의 양이 특히 바람직하다.

실리카는 임의로, 유기 디살라잔과 접촉하기 전에 암모니아 또는 유기 아민, 바람직하게는 암모니아로 처리될 수 있으나, 이는 바람직하지 않다.

물 또는 기타 양성자성 물질, 바람직하게는 물은, 방법의 제1 단계 중에 반드시 존재해야 한다. 물은 건식 실리카 상에 흡착 또는 흡수된 형태로 존재할 수 있거나, 또는 별도로 첨가될 수 있다. 탈이온수 또는 역삼투 제조된 물이 바람직하게 사용된다. 물은 바람직하게는 첨가된 실라잔의 실질적으로 전부와 반응하기에 충분한 양으로 존재해야 한다. 이 양은 따라서 첨가된 실라잔의 양에 적어도 부분적으로 의존하며, 이는 또한 실리카의 표면 실라놀 함량에 의존한다. 물의 적합한 양은 예를 들어 미반응한 실라잔을 모니터링함으로써, 유리된 암모니아의 양을 모니터링함으로써, 또는 실리카의 소수성을 측정함으로써 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 실험실 분석 기법으로서, 제1 단계로부터의 소수화된 또는 부분 소수화된 실리카는 실라잔을 완전 반응시키도록 가열될 수 있고, 이의 메탄올가(methanol number)가 측정된다. 30 초과, 보다 바람직하게는 50 초과의 메탄올가가 가장 바람직하다. 실리카의 중량을 기준으로, 물은 보통 0.1 내지 15 중량%, 보다 바람직하게는 0.2 내지 12 중량%, 가장 바람직하게는 0.5 내지 12 중량%의 양으로 존재한다.

양성자성 물질, 바람직하게는 물의 존재 하의 실라잔과 실리카 사이의 제1 단계 반응은, 바람직하게는 외부 가열 또는 냉각의 사용 없이, -20℃ 내지 100℃, 바람직하게는 0℃ 내지 80℃, 보다 바람직하게는 10℃ 내지 60℃의 온도에서, 가장 바람직하게는 실온에서 교반된 반응기 중 실리카, 실라잔 및 물을 혼합함으로써 수립된 온도에서 일반적으로 수행된다. 혼합시, 실라잔이 반응함에 따라 발열이 생성된다. 이러한 발열은 온도가 예를 들어 40℃ 내지 70℃, 바람직하게는 50℃ 내지 60℃의 온도로 상승하게 한다. 도달된 최종 온도는 착색이 방지되는 한 중요하지 않으나, 이 단계에서 실라잔의 상당 부분이 반응하기에 충분해야 한다. 암모니아는 이 단계에서 생성될 것이며, 바람직하게는 가장 우수한 실시에 따라, 예를 들어 스크러버에서의 흡수에 의해 제거된다. 불활성 기체, 바람직하게는 질소의 흐름이 암모니아의 제거를 보조할 수 있다. 제거된 암모니아의 양은 반응의 진행을 평가하도록 사용될 수 있지만, 이는 일반적으로 필수적이지 않다. 상기 제1 단계는 바람직하게는 30 분 내지 4 시간 동안 수행되나, 더 짧거나 더 긴 시간이 또한 가능하다. 제1 단계의 반응 기간은 경제적인 이유로 바람직하게는 반응 정도에 일치하여 가능한 한 짧다. 1 시간 내지 3 시간, 보다 바람직하게는 1 시간 내지 2 시간의 반응 시간이 바람직하다. 제1 단계 이후, 소수화된 실리카 또는 부분 소수화된 실리카를 단리 및 건조하지 않는다. 제1 단계는 바람직하게는, 소위 "1 포트 제조"인, 후속 단계들에서도 사용될 동일한 용기 또는 반응기에서 수행된다.

방법의 제2 단계에서, 실리콘 베이스 중합체는 바람직하게는(그러나 필수적이지 않은) 제1 단계 생성물의 냉각 없이 첨가될 수 있다. 이후 온도는 희석에 의해 예를 들어 40℃ 이하, 또는 심지어 실온으로 강하한다.

제2 단계에서 사용된 실리콘 베이스 중합체는, 바람직하게는 2 이상의 지방족 불포화기를 평균적으로 함유하는 하나 이상의 실리콘 베이스 중합체이고, 이러한 실리콘은 3개 이상의 규소 원자를 함유하는 유기폴리실록산이다. 저 모듈러스 생성물이 바람직한 경우, 지방족 불포화기의 평균 함량은 2 미만일 수 있다. 이는 예를 들어 단일 불포화기를 보유하는 실리콘 중합체를 2 이상의 불포화기를 함유하는 실리콘 중합체와 함께 혼입하는 것에 의해 달성될 수 있다. 인장 강도가 감소하고 실리콘 오일의 삼출이 이후 일어날 것과 같이, 낮은 평균 작용성이 비작용성 실리콘 오일을 이용하는 희석에 의해 달성되지 않는 것이 바람직하다. 다수의 응용분야에서, 이러한 특성들은 바람직하지 않다. 따라서, 사용된 실리콘 전부가 하나 이상의 지방족 불포화기를 함유하는 것이 바람직하다.

따라서 바람직한 실리콘 베이스 중합체는 하기 화학식의 단위를 포함하는 지방족 불포화 유기폴리실록산이다:

R¹ _aR_bSiO₁ _/2 (M)

여기서 a 및 b는 0 내지 3이고 (a+b)의 합은 3이고;

R¹ _cR_dSiO₂ _/2 (D)

여기서 c 및 d는 각각 0 내지 2이고 (c+d)의 합은 2이고;

R¹ _eR_fSiO₃ _/2 (T)

여기서 e 및 f는 각각 0 또는 1이고 (e+f)의 합은 1이고;

SiO₄ _/2 (Q)

단, 하나 이상의 지방족 불포화기 R¹가 존재하며, 바람직하게는 분자당 평균적으로 2 이상의 R¹ 기가 존재한다.

R¹은 지방족 불포화기, 예컨대 알키닐기(바람직하지 않음)이고, 바람직하게는 탄소-탄소 이중 결합을 함유하는 지방족 불포화기이다. 적합한 R¹ 기는 비닐기, 알릴기, 및 (메트)아크릴옥시기이다. 추가의 적합한 기는 기타 알킬아크릴옥시기, 장쇄 알케닐기, 바람직하게는 (ω-1) 말단 알케닐기, 예컨대 3-부테닐기 및 5-헥세닐기를 포함한다. 다른 기, 예컨대 우레탄- 또는 우레아-연결된 지방족 불포화기가 또한, 이론적으로, 실현 가능하다. 비닐기가 R¹에 있어서 가장 바람직하다.

R은 임의로 치환된 탄화수소기이며, 이는 선형, 분지형, 환형, 방향족 등일 수 있다. 예로는 알킬기, 예컨대 C₁ _-18 알킬기, 보다 바람직하게는 C₁ _-4 알킬기, 가장 바람직하게는 메틸기; C₅ _-8 지환족기, 바람직하게는 시클로헥실기, 및 알킬 치환된 C_5-8 시클로알킬기, 예컨대 메틸시클로헥실기 및 시클로헥실메틸기; 아릴기, 예컨대 페닐기 및 나프틸기 및 할로 또는 알킬 치환된 아릴기, 예컨대 톨릴기 및 크실릴기 및 o-, m- 및 p-클로로페닐기; 및 알카릴기, 예컨대 벤질기 및 α, 및 β-페닐에틸기가 포함된다. R에 대해서 메틸기, 에틸기, 프로필기, 및 페닐기가 가장 바람직하며, 메틸기가 보다 가장 바람직하다. 추가로, 일부 경우에서, R은 히드록실기 또는 알콕시기, 바람직하게는 C₁ _-4 알콕시기, 보다 바람직하게는 메톡시기 또는 에톡시기일 수 있다. 추가로, 다른 비간섭(non-interfering) 기, 예컨대 시아노기, 및 또한 일반적으로 유기폴리실록산 합성으로부터 유래한 바람직하지 않은 인공산물로서 클로로기가 존재할 수 있다.

따라서, 바람직한 액상 실리콘 베이스 중합체는 하기 화학식에 상응하는 중합체이다:

M_mD_nT_oQ_p

상기 식에서, M, D, T, 및 Q는 상기 정의된 바와 같은 실록시기이고, 각각 1작용성, 2작용성, 3작용성, 및 4작용성이며, m은 1 이상, 바람직하게는 2 내지 20, 보다 바람직하게는 2 내지 10, 더욱 보다 바람직하게는 2 내지 5, 가장 바람직하게는 2 또는 3, 특히 2이고; n은 1 내지 100,000, 바람직하게는 1 내지 10,000, 보다 바람직하게는 2 내지 5000이며; o는 0 내지 1000, 바람직하게는 0 내지 200, 보다 바람직하게는 0 내지 10이며; p는 0 내지 20, 바람직하게는 0 내지 10, 가장 바람직하게는 0 내지 5이다.

일반적으로, 화학식 R²SiO₃ _/2의 T 기 및 Q 단위는 가장 적은 양의 실리콘 베이스 중합체를 포함하는데, 이는 이것이 점도를 증가시키는 경향이 있기 때문이다. T 단위는 바람직하게는, R¹SiO₃ _/2 T 기를 혼입함으로써, R¹ 기를 보유하는 말단 (M) 단위만을 통해 달성될 수 있는 것보다 큰 지방족 불포화를 첨가하도록 사용된다. T 단위는, 존재하는 경우, 바람직하게는 10 mol% 미만, 보다 바람직하게는 5 mol% 미만, 가장 바람직하게는 3 mol% 미만의 양으로 존재한다. Q 단위는 바람직하게는 없거나, 또는 베이스 중합체의 제조 방법으로 인해 불가피한 양으로만 존재한다.

바람직한 실리콘 베이스 중합체는 따라서 화학식 M₂D_nT_o에 상응하는 중합체이며, 여기서 o는 바람직하게는 0 내지 5이고, 화학식 M₂D_n이 특히 바람직하며, 다시 말해 실리콘 베이스 중합체는 바람직하게는 α,ω-지방족 불포화 폴리유기실록산, 가장 바람직하게는 α,ω-디비닐폴리디메틸실록산이다. 모든 화학식에서, D, T, 및 Q 기는 (존재하는 경우) 임의 순서일 수 있고, 따라서 실리콘 베이스 중합체는 랜덤, 블록, 블록 랜덤 등의 중합체일 수 있다.

제2 단계에서 초기 실리콘 베이스 중합체(들)의 첨가에 이어, 혼합물은 계속하여 교반되고 80℃ 초과, 바람직하게는 100℃ 내지 200℃, 보다 바람직하게는 130℃ 내지 180℃, 가장 바람직하게는 150℃ 내지 180℃의 온도로 가열된다. 온도를 상승시키기 위해 필요한 초기 가열은 유리하게는 혼합의 마찰에 의해 제공되며, 이는 당업계에 공지된 수많은 혼합 장치, 예컨대 반죽기, 싱글 및 트윈 스크루 혼합기, 베인 교반기, 시그마 블레이드 혼합기, 바람직하게는 회전자/고정자 혼합기에 의해 달성될 수 있다. 이러한 강한 혼합은 외부 가열의 사용 없이 온도를 60℃ 이상, 바람직하게는 80℃ 이상으로 상승시킬 수 있다. 그러나, 가열은 또한 기존 가열 장치에 의해 주로 또는 단독으로 제공될 수 있다. 혼합 공정에 의해 바람직하게는 60℃ - 100℃ 범위 내의 온도를 달성하는 것에 이어, 외부 열이 가해진다. 고온에서의 가열은 연속된 교반과 함께 1 시간 내지 10 시간, 바람직하게는 2 시간 내지 8 시간, 가장 바람직하게는 4 시간 내지 6 시간 동안 유지된다. 공정 중에, 임의 잔류 물, 및 또한 제1 단계로부터의 잔류 암모니아 및 제2 단계에서 실라잔의 추가 반응에 의해 생성된 임의 추가 암모니아가 제거된다. 스트립핑 기체, 예컨대 질소를 첨가하는 것이 유익할 수 있다. 스트립핑 기체를 사용하거나 사용하지 않는 진공 제거가 또한 가능하다.

제2 단계는 제3 단계의 추가 실리콘 베이스 중합체의 첨가에 의해, 바람직하게는 외부 가열의 중단에 이어 종료된다. 온도는 빠르게 강하하고, 혼합물은 교반되어 균질 혼합물을 생성하며 바람직하게는 탈기된다. 추가 성분을 이때 필요에 따라 첨가할 수 있다. 이러한 추가 성분은 이미 경우에 따라 제3 단계에서 이의 첨가 전에 추가 베이스 중합체와 혼합될 수 있다.

추가 성분의 예로는 가소제가 있고, 이는 주지되어 있으며, 예를 들어, 미네랄 오일, 디알킬프탈레이트, 실리콘 오일 등; 살생물제; 안료; 염료; 유동성 조절제; 반응성 또는 비반응성 희석제; 및 향료를 포함하며, 반응성 희석제의 예로는 1-헥센, 1-데센, 및 1-도데센이 있다. 용매가 또한 첨가될 수 있으나, 이는 바람직하지 않다. 바람직하게는, LSR 베이스 조성물은 휘발성 용매가 없다.

추가 첨가제의 추가 예로는 접착 촉진제 및 비보강 충전제가 있다. 비보강 충전제는 50 m²/g 미만의 BET 표면적을 갖는 충전제, 예를 들어 분쇄된 미네랄 생성물, 예컨대 석회석, 돌로마이트, 중정석(heavy spar), 마이카, 팽창형 및 비팽창형 둘 모두의, 석영, 실리케이트 미네랄, 백악, 스멕타이트(smectite), 규회석 등이 있다. 분말 형태의 중합체를 포함하여, 중공 비드 등의 형태의 합성 중합체 충전제가 또한 사용될 수 있다. 충전제는 섬유 형태, 입자 형태, 또는 미소중공구(microballoon) 형태일 수 있다. 비보강 충전제는 바람직하게는 존재하지 않는다.

적합한 접착 촉진제는 부가 가교성 실리콘 조성물에서 유용한 모든 접착 촉진제이며, 당업계에 주지되어 있다. 실란 접착 촉진제 및 이의 부분 수산화물이 바람직하다. 이러한 실란 접착 촉진제는 일반적으로 극성 작용기 또는 반응성 작용기를 함유한다. 이러한 기는 예를 들어, 아미노알킬기, 알콕시기, 에폭시기, 이소시아네이트기, 카르바메이트기, 우레이도기 등을 포함한다. 바람직한 접착 촉진제는 비닐트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 메틸카르바메이토트리메톡시실란, 아미노메틸트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, N-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란, 글리시독시트리메톡시실란, 및 이들의 부분 수산화물을 포함한다. 사용시, 접착 촉진제는 일반적으로 실리콘 베이스 중합체의 중량을 기준으로 0.1 내지 10%, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%의 양으로 존재한다.

액상 실리콘 고무 베이스 중합체 조성물은, 이것이 최소의 공정 단계를 가지고, 제조하기에 간단하며, 바람직하게는 단 하나의 반응기에서 제조될 수 있고, 상당량의 실리콘 베이스 중합체가 실리카의 소수화 중에 존재하는 경우와 같이 기존 방식으로 제조된 액상 실리콘 고무 베이스 중합체 조성물에 비하여 향상된 착색으로부터의 자유("백색도")를 가진다는 점에서 유리하다. 이러한 점에서, 실리콘 베이스 중합체가 제1 단계에서 완전히 없는 것이 바람직하다. 그러나, 최종 액상 중합체 베이스 조성물의 착색으로부터의 자유가 달성되는 한, 실리콘 베이스 중합체가 실질적으로 없는 상태인 것, 예를 들어 가장 소량, 즉, 전체 실리콘 베이스 중합체의 10 중량% 미만, 바람직하게는 5 중량% 미만, 더욱 보다 바람직하게는 2 중량% 미만을 포함하는 것이 여전히 본 발명의 범주 내일 것이다.

액상 실리콘 고무 베이스 조성물은 촉매 및 가교제와 컴파운딩되어 경화성 액상 고무 조성물을 제공할 수 있다.

부가 경화성인 액상 실리콘 고무 조성물에서, 자유 라디칼 개시제가 첨가되고 액상 고무 베이스 조성물과 블렌딩된다. 이는 액상 고무 베이스 조성물의 제조시, 예를 들어 상기 개시된 바와 같은 제3 제조 단계에서(또는 그 직후에), 바람직하게는 자유 라디칼 개시제가 활성화되는 온도 미만, 바람직하게는 60℃ 미만, 보다 바람직하게는 50℃ 미만, 더욱 보다 바람직하게는 40℃ 이하, 가장 바람직하게는 30℃ 이하, 예를 들어 실온으로의 냉각 후 일어날 수 있다. 자유 라디칼 개시제(촉매)는 또한 이후 시점에, 예를 들어 액상 고무 베이스 조성물이 제조, 패키징, 및/또는 선적된 후에, 또는 단지 사용 전에 첨가될 수 있다. 광개시화 시스템에서, 광촉매를 활성화하는 파장의 광으로의 노출이 회피되어야 한다는 점을 제외하고, 동일한 고려사항들이 적용된다. 조성물의 어느 종류의 경우에서도, 조성물은, 적절한 촉매 선택 및 저장 조건과 함께, 패키징되고 연장된 기간 동안 저장 안정성을 유지할 수 있다.

액상 실리콘 고무 베이스 조성물은 열활성 또는 광활성 경화 촉매, 또는 이 둘 모두를 사용하는 첨가에 의해 경화될 수 있다. 이러한 적용에서, 촉매 외의 추가 성분들이 또한 첨가될 수 있다. 예로는 상기 열거한 접착 촉진제, 및 특히, 지방족 불포화를 함유하는 기타 유기폴리실록산이 포함된다. 예로는 저점도 및 고점도 둘 모두의 선형 및 분지형 유기폴리실록산, 반응성 희석제, 예컨대 지방족 불포화 탄화수소, 평균적으로, 3 이상의 지방족 불포화기를 함유하는 가교제 등이 포함된다. 이러한 성분들은 당업자에게 주지되어 있다.

자유 라디칼 개시제(자유 라디칼 촉매)로서, 부가 가교에 유용한 모든 촉매를 사용할 수 있다. 이러한 촉매는 당업계에 주지되어 있고 예를 들어, 유기 퍼옥사이드, 예컨대 쿠멘 퍼옥사이드 및 디벤조일 퍼옥사이드, 및 퍼옥시케톤, 퍼옥시카보네이트, 아조 화합물 등을 포함한다. 문헌[Walter Noll, CHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF SILICONES, Academic Press ⓒ 1968, pp. 230-231, 392-395]을 참조할 수 있으며 이는 본원에 참조 인용된다.

액상 고무 베이스 조성물은 또한 히드로실릴형 경화될 수 있다. 이 경우, 조성물은 바람직하게는 2중 또는 다중 조성물이며, 한 부분이 하기의 성분 모두를 함유하지 않는다: 액상 실리콘 고무 베이스 조성물, Si-H 작용성 가교제, 및 수소규소화 촉매. 그러나, 촉매가 저장 온도에서 충분히 활성되지 않거나, 적당량의 촉매 억제제를 함유하는 한, 1성분 조성물이 또한 실현 가능하다.

적합한 Si-H 작용성 가교제는 공지되어 있고 구입 가능하다. 바람직한 가교제는 말단 및/또는 펜던트 Si-H 작용성 보유 유기폴리실록산이다. Si-결합 수소 원자를 갖는 바람직한 유기폴리실록산은 하기 화학식 (II)의 단위를 포함하는 유기폴리실록산이다:

R² _gH_hSiO_(4-c-d)/2(II)

상기 식에서,

각 경우 R²는 동일하거나 상이할 수 있고, 상기 R에 대해 기재된 의미 중 하나를 가지고,

g는 0, 1, 2 또는 3이고,

h는 0, 1 또는 2이며,

단, g+h의 총합은 3 이하이고, 분자당 2 이상의, 바람직하게는 3 이상의 Si-결합 수소 원자를 가진다. 바람직하게는, 유기규소 화합물은 유기규소 화합물의 총 중량을 기준으로 0.04 중량% 내지 1.7 중량% 범위 내의 Si-결합 수소를 함유한다.

Si-H 작용성 구성요소의 분자량은 마찬가지로 넓은 제한범위, 예를 들어 10⁶ g/mol 이하 내에서 달라질 수 있다. 예를 들어, 이러한 구성요소는 예를 들어, 비교적 저분자량인 SiH-작용성 올리고실록산, 예컨대 테트라메틸디실록산, 또는 이와 달리 사슬 배치된(chain-disposed) 또는 말단 배치된(end-disposed) SiH 기를 갖는 선형 폴리실록산 고 중합체, 또는 SiH 함유 실리콘 수지를 포함할 수 있다. 구성요소를 형성하는 분자의 구조는 고정되지 않으며, 보다 구체적으로, 비교적 높은 분자량의, 즉, 올리고머 또는 중합체의 SiH 함유 실록산의 구조는 선형, 환형 또는 분지형일 수 있다. 선형 및 환형 폴리실록산은 바람직하게는 화학식 R² ₃SiO₁ _/2, HR² ₂SiO₁ _/2, HR²SiO_2/2 및 R² ₂SiO₂ _/2의 단위로 구성되며, 여기서 R²는 상기 정의된 바와 같다.

히드로실릴형 가교제로서의 용도에 특히 바람직한 것으로는, 저분자량 SiH-작용성 화합물, 예컨대 테트라키스(디메틸실록시)실란 및 테트라메틸시클로테트라실록산, 및 또한 비교적 높은 분자량의, SiH 함유 실록산, 예컨대 25℃에서 10 내지 10,000 mm²/s의 점도를 갖는 폴리(히드로메틸)실록산 및 폴리(디메틸/히드로메틸)실록산, 또는 메틸기 중 일부가 3,3,3-트리플루오로프로필기 또는 페닐기로 치환된 유사(analogous) SiH 함유 화합물이 있다.

Si-H 작용성 가교제는 바람직하게는, 지방족 불포화기에 대한 SiH 기의 몰비가 0.1 내지 20, 보다 바람직하게는 1.0 내지 5.0 범위 내의 양이 되도록 본 발명의 히드로실릴형 가교성 조성물 내에 존재한다.

바람직하게는, 주기율표의 8, 9 또는 10족으로부터의 수소규소화 촉매가 존재한다. 이는 금속, 및 이들의 화합물, 예컨대 백금, 로듐, 팔라듐, 루테늄 및 이리듐, 바람직하게는 백금이 사용될 수 있음을 의미한다. 금속은 적합한 경우 미분된 지지 물질, 예컨대 활성 카본, 금속 산화물, 알루미나 또는 실리카 상에 고정될 수 있다.

바람직한 수소규소화 촉매는 백금 및 백금 화합물이며, 보다 바람직하게는 이러한 백금 화합물은 폴리유기실록산에 가용성이다. 가용성 백금 화합물은 예를 들어 화학식 (PtCl₂.올레핀)₂ 및 H(PtCl₃.올레핀)의 백금-올레핀 착물을 포함하며, 이는 바람직하게는 2개 내지 8개의 탄소 원자의 알켄, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 부텐 및 옥텐의 이성질체, 또는 5개 내지 7개의 탄소 원자의 시클로알켄, 예컨대 시클로펜텐, 시클로헥센 및 시클로헵텐을 이용한다. 유용한 가용성 백금 촉매는 추가로 화학식 (PtCl₂C₃H₆)₂의 백금-시클로프로판 착물, 헥사클로로백금산의 알코올, 에테르 및 알데히드 또는 이들의 혼합물과의 반응 생성물, 또는 에탄올 용액 중 탄산나트륨의 존재 하의 헥사클로로백금산의 메틸비닐시클로테트라실록산과의 반응 생성물을 포함한다. 마찬가지로 백금 촉매를 인, 황 및 아민 리간드와 함께 사용하는 것이 가능하며, 예로는 (Ph₃P)₂PtCl₂가 있다. 수소규소화 촉매로서의 용도를 위해 비닐실록산, 예컨대 sym-디비닐테트라메틸디실록산과의 백금의 착물이 특히 바람직하다.

수소규소화 촉매의 양은 원하는 가교율 및 특정 용도 및 또한 경제적 측면에 따른다. 본 발명의 조성물은 바람직하게는 모두 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 중량ppm 내지 1000 중량ppm(= 백만 중량부당 중량부), 보다 바람직하게는 0.05 중량ppm 내지 500 중량ppm, 특히 0.1 중량ppm 내지 100 중량ppm의 백금 함량을 제공하도록 하는 양으로 백금 촉매를 포함한다.

임의로, 억제제는 조성물의 가용시간(pot life), 촉매 활성 온도(light-off temperature) 및 가교율을 조정하도록 혼입되며, 예로는 아세틸렌 알코올, 예컨대 1-에티닐-1-시클로헥산올, 2-메틸-3-부틴-2-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 3-메틸-1-도데신-3-올, 트리알킬 시아누레이트, 알킬 말레에이트, 예컨대 디알릴 말레에이트, 디메틸 말레에이트 및 디에틸 말레에이트, 알킬 푸마레이트, 예컨대 디알릴 푸마레이트 및 디에틸 푸마레이트, 유기 히드로퍼옥사이드, 예컨대 쿠멘 히드로퍼옥사이드, tert-부틸 히드로퍼옥사이드 및 피난 히드로퍼옥사이드, 유기 퍼옥사이드, 유기 술폭사이드, 유기 아민, 디아민 및 아미드, 포스핀 및 포스파이트, 니트릴, 트리아졸, 디아지리딘 및 옥심이 있다. 다른 억제제들은 당업계에 공지되어 있다.

임의로 사용되는 억제제는 바람직하게는 에티닐시클로헥산올, 2-메틸-3-부틴-2-올 및 알킬 말레에이트를 포함하며, 이 중 에티닐시클로헥산올 및 2-메틸-3-부틴-2-올이 특히 바람직하다.

본 발명의 히드로실릴형 가교성 조성물은 모두 조성물의 100 중량부를 기준으로 바람직하게는 0.01 중량부 내지 3 중량부, 보다 바람직하게는 0.02 중량부 내지 1 중량부, 특히 0.03 중량부 내지 0.5 중량부의 양으로 억제제를 포함한다.

히드로실릴형 경화성 조성물에서 사용되는 광경화 촉매는 부가 가교성 실리콘 재료의 가교 중에 진행되는 수소규소화 반응을 촉매하는 백금족으로부터의 임의 촉매일 수 있으며, 이는 200 nm 내지 500 nm로부터의 광에 의해 활성화될 수 있고, 일반적으로 하나 이상의 금속 또는 백금, 로듐, 팔라듐, 루테늄 및 이리듐 중 하나의 화합물, 바람직하게는 백금을 함유한다. 특히 적합한 광경화 촉매는 백금의 시클로펜타디에닐 착물이다. 특히 바람직한 촉매는 MeCp(PtMe₃)이다. 촉매는 예를 들어 EP-A1006147에서 기술된 바와 같은 수소규소화 촉매, 또는 유기폴리실록산 입자를 함유하는 마이크로캡슐 형태를 포함하는 임의 바람직한 형태로 사용될 수 있다. 수소규소화 촉매의 함량은 실리콘 혼합물이 바람직하게는 0.1-200 ppm, 바람직하게는 0.5-40 ppm의 백금족 금속 함량을 갖도록 선택된다.

수소규소화에 의해 부가 가교 가능하든 경화 가능하든 관계 없이, 모든 상기 조성은, 상기 기술된 바와 같은 추가 성분을 함유할 수 있다.

본 발명을 일반적으로 기술하였으나, 예시의 목적으로만 본원에 제공되고 달리 명시되지 않은 한 제한하려는 목적이 아닌 특정 구체예를 참조하여 추가적인 이해를 얻을 수 있다.

실시예 1

교반된 1700 리터 반응기에, 300 m²/g의 BET 표면적을 갖는 HDK® T30P 건식 실리카 540 kg, 헥사메틸디실라잔 161 kg, 및 역삼투에 의해 정제된 물 59 kg을 첨가하였다. 온도는 건식 실리카를 첨가하면서 외부 냉각에 의해 약 45℃ 내지 35℃ 범위로 낮게 유지하였다. 온도를 약 55℃로 상승시키는 발열이 나타났고, 암모니아의 발생(evolution)이 관찰되었다. 이후 600 kg의 20,000 mPas α,ω-비닐-말단 폴리디메티메틸실록산(2 말단 비닐기)을 약 3.5 시간에 걸쳐 첨가하고, 온도를 약 40℃로 강하시켰다. 혼합물을 맹렬히 교반하고, 비닐 중합체 내로 충전제를 혼입시키는 것으로부터 유래한 마찰열은 온도를 약 95℃로 증가시켰으며, 이때 외부 열을 가하여 온도를 약 165℃로 증가시켰고, 이 온도에서 조성물을 약 5시간 동안 유지시켰으며, 이 동안 암모니아와 물을, 질소 스파지의 도움을 받아, 그리고 다운스트림 암모니아 스크러버에 의해 생성된 약간의 감압에서 제거하였다. 이후 외부 열의 공급을 중단하고, 727 kg의 추가 비닐 폴리머를 첨가하였으며, 온도는 약 2.5시간에 걸쳐 약 85℃로 감소하였다. 이후 조성물을 반응기로부터 꺼내고 패키징하였다. 생성물은 매우 균질한 것으로 관찰되었고, 매우 밝은 백색이었다.

비교예 C1

교반된 1700 리터 반응기에 20,000 mPa·s α,ω-비닐-말단 폴리디메틸실록산(2 말단 비닐기) 200 kg, 역삼투 물 59 kg, 헥사메틸디실라잔 166 kg, 및 HDK® T30P 건식 실리카 540 kg을 초기 충전하였다. 이후, 추가의 20,000 mPa·s α,ω-비닐-말단 폴리디메틸실록산 412 kg을 첨가하면서 온도를 85℃ 미만으로 유지하였다. 철저한 혼합에 이어서, 온도를 165℃로 증가시키고 질소 스파지 및 약간의 감압으로 보조하여 암모니아와 물을 제거하면서 5시간 동안 유지하였다. 이후 점성이 있는 혼합물을 707 kg의 20,000 mPa·s α,ω-비닐-말단 디메틸폴리유기실록산으로 희석하고 반응기로부터 꺼냈다.

본 발명의 방법(실시예 1)에 의해 및 비교 방법에 의해 제조된 통계적으로 현저한 수의 배치의 색상값을 측정하고 비교하였다. 본 발명의 방법은 평균 L* 색상 값이 80.62가 되게 하였고, 비교 방법에 따라 제조된 배치는 평균 값이 78.97였다. 따라서, 본 발명의 액상 실리콘 고무 베이스 조성물은 현저하게 덜 황색이었고, 즉 외관이 더 백색이었다. 시각적 백색도는 측정된 L* 값이 나타내는 차이보다 훨씬 더 두드러졌다.

추가로, 본 발명의 방법에 의해 제조된 액상 실리콘 고무 베이스 조성물의 색상은 훨씬 더 재현성이 있었다. L*의 표준 편차는 본 발명의 방법에 대해 2.4였으나, 비교 방법에 대해 4.2였다. 본 발명의 방법에 대한 최저 L* 값은 약 72였으며, 비교 방법에 대한 최저 L* 값은 약 65였다. 상기 값들은 더 심하게 탈색되었기 때문에 폐기된 비교 방법에 의해 제조된 몇 번의 배치는 포함하지 않았다.

각각의 액상 실리콘 고무 베이스 조성물(본 발명 및 비교)를 표준 부가 경화성 첨가제와 컴파운딩하고 경화시켜 70 듀로미터 탄성폴리머를 제조하였다. 인장 강도 측정은 인장 강도 또는 인열 강도에서의 명확한 차이를 나타내지 않았다.

본 발명의 실시양태들을 예시 및 기술하였으나, 이 실시양태들이 본 발명의 모든 가능한 형태들을 예시 및 기술하려는 의도는 아니다. 그보다는, 본 명세서에서 사용된 언어는 제한적이기보다는 설명하려는 언어이며, 본 발명의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다양한 변화를 실시할 수 있음이 이해될 것이다.

Claims

액상 실리콘 고무 베이스 중합체 조성물을 제조하는 방법으로서,
a) 지방족 불포화기를 보유하는 유기폴리실록산이 실질적으로 없는 상태로, 건식 실리카를 실라잔 및 양성자성 물질과 혼합하고, 암모니아를 제거하여 적어도 부분적으로 반응한 생성물을 생성하는 단계로서, 상기 실질적으로 없는 상태란 상기 유기폴리실록산의 총 중량이 10 중량% 미만인 것인 단계;
b) 단계 a)에 이어 즉시, 단계 a)로부터의 상기 적어도 부분적으로 반응한 생성물과 하나 이상의 지방족 불포화기를 보유하는 하나 이상의 유기폴리실록산(i)을 혼합하고, 이렇게 얻은 혼합물을 150℃ 내지 180℃의 온도로 가열하고 이 온도 범위에서 1 시간 내지 10 시간 동안 유지시킨 후, 추가 암모니아를 제거하고 물을 제거하여 소수성 충전제 함유 중간 생성물을 생성하는 단계; 및
c) 상기 소수성 충전제 함유 중간 생성물에 추가의 하나 이상의 지방족 불포화기를 보유하는 유기폴리실록산(ii)을 첨가하고, 냉각시켜 액상 실리콘 고무 베이스 중합체 조성물을 생성하는 단계
를 포함하고,
유기폴리실록산(i) 또는 유기폴리실록산(ii)의 적어도 일부는 2 이상의 지방족 불포화기를 보유하고,
단계 a), b), 및 c)는 모두 하나의 반응기에서 수행되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 실라잔은 디실라잔인 방법.
제1항에 있어서, 실라잔은 헥사메틸디실라잔 또는 디비닐테트라메틸디실라잔 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 건식 실리카는, 단계 a) 내지 c)에서 첨가된 하나 이상의 지방족 불포화기를 보유하는 유기폴리실록산의 총량을 기준으로 10 중량% 내지 60 중량%의 양으로 단계 a)에 존재하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 양성자성 물질은 물을 포함하는 것인 방법.
제5항에 있어서, 물은 건식 실리카의 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 15 중량%의 양으로 존재하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 실라잔은 건식 실리카의 중량을 기준으로 1 중량% 내지 40 중량%의 양으로 존재하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 실라잔은 건식 실리카의 중량을 기준으로 10 중량% 내지 40 중량%의 양으로 존재하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 실라잔은 건식 실리카의 중량을 기준으로 20 중량% 내지 30 중량%의 양으로 존재하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 유기폴리실록산이 단계 a)에 존재하지 않는 것인 방법.
제1항에 있어서, 단계 c) 이전에 가열을 종료하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 가열은 단계 c)에서 하나 이상의 지방족 불포화기를 보유하는 유기폴리실록산(ii)의 적어도 일부를 첨가하는 동안 지속되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 하나 이상의 지방족 불포화기를 보유하는 유기폴리실록산 (i) 및 (ii)는 하기 화학식의 단위를 포함하는 것들을 포함하는 것인 방법:
R¹ _aR_bSiO₁ _/2 (M)
여기서 a 및 b는 0 내지 3이고 (a+b)의 합은 3이며;
R¹ _cR_dSiO₂ _/2 (D)
여기서 c 및 d는 각각 0 내지 2이고 (c+d)의 합은 2이며;
R¹ _eR_fSiO₃ _/2 (T)
여기서 e 및 f는 각각 0 또는 1이고 (e+f)의 합은 1이며;
SiO₄ _/2 (Q)
여기서 R¹은 지방족 불포화기이고 R은 임의로 치환된 탄화수소기이다.
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