KR101921432B1

KR101921432B1 - 열경화형 실리콘 고무 조성물

Info

Publication number: KR101921432B1
Application number: KR1020170181764A
Authority: KR
Inventors: 김은산; 박태환; 임세열; 박수진
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2018-11-22

Abstract

본 발명은 열경화형 실리콘 고무 조성물에 관한 것으로, 상기 실리콘 고무 조성물은 폴리실록산 레진을 포함하여 경화 전 롤 작업성이 양호하며, 경화 후 기계적 물성, 난연성 및 투명성이 우수하다.

Description

열경화형 실리콘 고무 조성물{HEAT-CURABLE SILICONE RUBBER COMPOSITION}

본 발명은 열경화형 실리콘 고무 조성물에 관한 것이다.

실리콘 고무는 내한성, 내열성, 내후성, 이형성 등 다양한 측면에서 뛰어난 성질을 가지고 있다.

특히, 유기 화합물 대비 난연 효과가 우수하며, 화재 발생시 유독물이 발생하지 않고, 자기 소화성이 좋은 실리콘 고무는 나날이 규제가 강화되고 있는 전기 및 전자 제품의 난연성 및 친환경성 등을 만족시킬 수 있는 재료로서 그 적용범위가 확대되고 있다.

이러한 실리콘 고무는 화재 시 주성분인 폴리오르가노실록산이 실록산 화합물(예를 들어, 디메틸시클로실록산)로 전환되고 내화피막을 형성하는 과정을 거쳐 난연성을 확보하게 된다. 그러나 상기 실록산 화합물은 구조적으로 결합이 약하기 때문에 화재 후 실리콘 고무의 기계적 강도 및 내구성이 저하되는 문제점이 지적되어 왔다.

따라서, 실리콘 고무의 난연성을 높이기 위해 실리콘 고무에 백금계 화합물을 부가하는 방법이 제안되었다[특허문헌 1 및 특허문헌 2].

특허문헌 1 및 특허문헌 2에 제시된 배합으로 제조된 실리콘 고무의 경우, 황변이 심하고 투명성이 저하되고 색상구현에 한계가 있다.

또한, 상기 고가의 백금계 화합물 사용에 따라 실리콘 고무의 가격 상승의 또 다른 문제점을 야기하고, 이러한 백금계 화합물의 사용량을 줄이고자 저가의 난연제(예를 들어, 카본블랙, 산화철, 산화티탄, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등)를 함께 사용하는 기술이 제안된 바 있으나, 화재 후 실리콘 고무의 절연성, 기계적 강도가 저하되는 문제점이 지적되고 있다.

이외에도 무기 충진제, 다양한 내열제를 투입하여 충분한 난연 성능을 구현하고자 시도되었으나, 무기 충진제가 과량 투입되면, 기계적 물성이 낮아지고, 고화 또는 끈적임으로 인해 롤 작업성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 성형시에도 무기 충진제가 많이 들어가 비중이 높아져 일반 실리콘 대비 성형품의 수율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 무기 충진물, 내열제, 난연제 등의 원료를 투입함으로써, 외관이 불투명해지며, 그로 인해 성형품의 내부 확인이 필요한 경우 투명한 외관 또는 원하는 색상 구현이 쉽지 않다.

미국특허 제4948826호 미국특허 제4310444호

본 발명은 열경화형 실리콘 고무 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 폴리오르가노실록산 실리콘 검 100 중량부에 대하여 흄드 실리카를 포함하는 충진제 30 내지 70 중량부, 말단에 하이드록시 작용기를 포함하는 제1 가공조제 1 내지 10 중량부, 말단에 비닐 작용기를 포함하는 제2 가공조제 0.5 내지 10 중량부, 실란계 표면처리제 0.001 내지 1 중량부, 폴리실록산 레진 0.001 내지 1 중량부 및 난연제 0.005 내지 5 중량부를 포함하는 열경화형 실리콘 고무 조성물을 제공할 수 있다.

본 발명의 실리콘 고무 조성물은 경화 전 롤 작업성이 양호하며, 경화 후 기계적 물성, 난연성 및 투명성이 우수하다.

따라서, 본 발명은 실리콘 고무 조성물을 이용하여 투명성이 요구되는 난연용 성형제품에 적용 가능하다.

본 발명의 투명성이 요구되는 난연용 성형제품은 기존 색상 구현에 따르는 제약을 해소하여, 해당 제품의 원하는 색상을 구현할 수 있다.

또한, 기존의 난연용 제품은 비중이 높으나, 본 발명의 투명 난연용 실리콘 고무의 경우 일반 실리콘 고무와 유사한 비중으로 보이고, 수율 향상을 구현할 수 있다.

본 발명은 폴리오르가노실록산 실리콘 검 100 중량부에 대하여, 흄드 실리카를 포함하는 충진제 30 내지 70 중량부, 말단에 하이드록시 작용기를 포함하는 제1 가공조제 1 내지 10 중량부, 말단에 비닐 작용기를 포함하는 제2 가공조제 0.5 내지 10 중량부, 실란계 표면처리제 0.001 내지 1 중량부, 폴리실록산 레진 0.001 내지 1 중량부 및 난연제 0.005 내지 5 중량부를 포함하는 열경화형 실리콘 고무 조성물을 제공할 수 있다..

또한, 상기 폴리실록산 레진은 메톡시기 함량이 15 내지 20 mol% 포함된 메톡시페닐폴리실록산일 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 열경화형 실리콘 고무 조성물을 조성 별로 구체적으로 설명한다.

폴리오르가노실록산 실리콘 검

본 발명의 열경화형 실리콘 고무 조성물의 주성분으로서, 폴리오르가노실록산 실리콘 검은 경화물(본 발명의 실리콘 고무 조성물이 경화된 경화물을 의미)에 유연성, 절연성, 내구성 등을 부여할 수 있다.

이러한 실리콘 검은 하기 화학식 1로 나타내는 것일 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1 에서 R₁, R₆ 및 R₁₀은 서로 동일 하거나 상이하며, 각각 독립적으로, C₂ 내지 C₈의 알케닐기 또는 C₁ 내지 C₁₀의 알킬기이고, R₂, R₃, R_4,R_5,R_7,R₈ 및 R₉는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C₁ 내지 C₁₀의 알킬기, 페닐기 또는 C₁ 내지 C₅의 할로겐화 알킬기이고, m은 1내지 25 정수이고, n은 1 내지 25 정수이다. 또는 상기 R₁, R₆ 및 R₁₀은 비닐기 일 수 있고, 상기 R₂, R₃, R_4,R_5,R_7,R₈ 및 R₉는 메틸기일 수 있다.

일 예로, 상기 실리콘 검은 디메틸실리콘 검, 메틸페닐비닐실리콘 검, 메틸비닐실리콘 검, 불소실리콘 검 등이 사용 가능하며, 본 발명에서는 실리콘 검으로 침입도가 32 - 36 mm이고, 비닐 함량이 0.03 - 0.5 mol%인 메틸비닐실리콘 검을 사용할 수 있다.

흄드 실리카

본 발명의 열경화형 실리콘 고무 조성물을 제조하는데 있어, 충진제로서 사용되는 흄드 실리카는 비표면적이 280 내지 340 m²/g인 것이며, 경화물에 경도를 증강시키고 물성을 보강할 수 있다.

상기 충진제는 평균 입자 크기가 7 내지 20 nm이며, 비중은 1.9 내지 2.2 g/㎤이며, 흄드 실리카는 폴리오르가노실록산 실리콘 검 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부가 사용된다. 상기 흄드 실리카의 사용량이 30 중량부 미만이면 경화물의 기계적 강도를 확보하기 어려울 수 있으며, 70 중량부를 초과하면 경화물 제조 시 작업성, 성형성 등이 저하될 수 있다.

실리카 비표면적이 높을수록, 투입량이 많을수록, 표면처리도가 올라갈수록, 제품의 투명성과 기계적 물성은 향상이 된다. 그러나, 실리카의 비표면적이 과도하게 높으면 실리카의 분산이 어렵고, 평균입자의 크기가 크고 비중이 높으면 투명성과 물성의 저하를 초래할 수 있다.

본 발명에서 흄드 실리카는 수분함량이 최대 1.5 중량%이고, Cl 함량이 최대 50ppm인 것을 사용할 수 있다.

말단에 하이드록시 작용기를 포함하는 제1 가공조제

본 발명의 열경화형 실리콘 고무 조성물에 대한 분산성을 높이기 위하여, 분자의 말단에 수산기(하이드록시기, -OH) 작용기를 포함하는 폴리오르가노실록산을 제1 가공조제로 함유할 수 있다.

상기 제1 가공조제는 충진제의 분산성 향상뿐만 아니라, 크레이프 경화 방지, 흐름성 개선, 기계적 물성의 향상 및 가소도 조절의 역할을 수행할 수 있다.

상기 제1 가공조제는 분자 말단에 하이드록시기를 포함하는 저점도 폴리오르가노실록산 중합체이고, 여기에서“저점도”란 점도가 25℃에서 100 센티포이즈(cP) 이하인 것이다.

본 발명에서는 말단에 하이드록시 작용기를 포함하는 제1 가공조제는 하이드록시기 함량 5.1 내지 6.0 mol%이고, 점도는 25℃에서 36 내지 50 cP인 폴리오르가노실록산을 사용할 수 있으며, 일 예로, 말단기가 실란올인 폴리메틸실록산(Silanol terminated Polymethylsiloxan)일 수 있다.

상기 말단에 하이드록시 작용기를 포함하는 제1 가공조제는 폴리오르가노실록산 실리콘 검 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부가 사용되며 이때, 1 중량부 미만이면 실리카의 분산성이 저하될 수 있고, 10 중량부를 초과하면 초과하면 실리콘 고무 조성물의 저 점도화로 인해 작업성이 저하될 수 있다.

말단에 비닐 작용기를 포함하는 제2 가공조제

본 발명의 열경화형 실리콘 고무 조성물에는 분자 말단에 비닐기 작용기를 포함하는 제2 가공조제를 더 포함하며, 하이드록시기 함량이 4.0 내지 5.0 mol%이고 비닐기 함량이 3.9 내지 4.8 mol%인 폴리오르가노실록산을 사용할 수 있다.

일 예로, 상기 제2 가공조제로 점도 20 - 50 cP을 갖는 디메틸실록산 비닐 메틸실록산을 사용할 수 있다.

이상의 제2 가공조제는 경화물의 경도상승에 기여하며, 상기의 말단에 비닐 작용기를 포함하는 제2 가공조제는 폴리오르가노실록산 실리콘 검 100 중량부에 대하여 0.5 내지 10 중량부가 사용될 수 있다. 이때, 상기 함량이 0.5 중량부 미만이면 충진제인 흄드 실리카의 분산이 힘들며, 10중량부를 초과하면 조성물에 끈적거림이 발생하여 투롤밀에서의 작업성이 떨어진다

실란계 표면처리제

본 발명의 열경화형 실리콘 고무 조성물에 사용되는 실란계 표면처리제를 분산성 및 작업성 측면에서 방해되지 않는 범위 이내로 포함할 수 있다. 상기 실란계 표면 처리제는, γ-글리시독시프로필 트리메톡시 실란, γ-글리시독시프로필 디에톡시 실란, β- (3,4-에폭시시클로헥실)에틸 트리메톡시 실란, 비닐 트리클로로 실란, 비닐트리스(β-메톡시 에톡시)실란, 비닐 트리에톡시 실란, 비닐 트리메톡시 실란, 3-메트아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필 트리메 톡시 실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸 디메톡시 실란, γ-아미노프로필 트리에톡시 실란, N-페닐-γ-아미노프로필 트리메톡시 실란, γ-메르캅토프로필 트리메톡시 실란 및 γ-클로로프로필 트리메톡시 실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 본 발명에서는 3-메트아크릴옥시프로필 트리메톡시실란(MPTMS)를 이용할 수 있다.

상기 실란계 표면 처리제는, 폴리오르가노실록산 실리콘 검 100 중량부에 대하여 0.001 내지 1 중량부를 사용할 수 있다. 이때, 상기 함량이 0.001 중량부 미만이면 물성 저하 및 1차 / 2차 경도 편차가 커지는 현상이 발생해 성형시 몰드 이형성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있으며, 1 중량부 초과되면 경도가 높아져 성형시 부서짐 현상이 발생할 수 있어 좋지 않다.

폴리실록산 레진

본 발명의 열경화형 실리콘 고무 조성물에 사용되는 폴리실록산 레진은 조성물에 투명성과 난연성을 부가하기 위한 것으로, 분산성 및 작업성 측면에서 방해되지 않는 범위 이내로 포함할 수 있다. 본 발명에서는 상기 폴리실록산 레진은 메톡시기가 15 내지 20 mol% 포함된 메톡시페닐폴리실록산 일 수 있다.

상기 메톡시페닐폴리실록산 내 메톡시기 함량이 15 mol% 미만이면 성형 후에 블리딩 현상이 발생되어 제품 표면에 배어 나와 몰드 및 성형이 오염이 되어 투명성이 저하될 수 있다. 반면에, 메톡시 함량이 20 mol% 초과되면 액상 형태가 아닌 파우더 형태로서, 파우더 상태로 조성물 내 포함시 파티클이 존재하여 성형품의 외관이 불량하며, 파우더 형태의 폴리실록산 레진을 유기 용매에 녹여서 액상 형태로 사용가능하나, 유기용매 사용시 냄새 및 난연성에 취약하다는 단점이 있다.

상기 폴리실록산 레진은 폴리오르가노실록산 실리콘 검 100 중량부에 대하여, 0.001 내지 1 중량부를 사용할 수 있다. 상기 함량이 0.001 중량부 미만이면, 난연성에 효과가 없으며, 1 중량부를 초과하면, 투명성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.

난연제

본 발명의 열경화형 실리콘 고무 조성물에 난연성을 부가하기 위하여 난연제 성분이 더 포함될 수 있으며, 조성물의 분산성과 작업성에 최적화되도록 폴리오르가노실록산 실리콘 검 100 중량부에 대하여 0.005 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.

상기 난연제는 본 발명의 열경화성 실리콘 고무 조성물의 난연성을 향상시킴과 동시에 투명성을 해치지 않기 위하여 희토류 금속계 난연제 또는 유기계 난연제에서 각각 선택된 2종 이상의 혼합 난연제일 수 있다.

상기 희토류 금속계 난연제는 백금촉매 또는 세륨 함유 촉매에서 선택되며 구체적으로는 혼합형태로 사용될 수 있다.

예를 들어, 본 발명에서는 백금촉매로서 백금(Pt) 함량이 4 mol% 포함된 촉매(Platinum divinyltetramethyldisiloxane in vinyl polymer solution)가 사용할 수 있고, 세륨 함유 촉매로는 세륨 옥토에이트(C 함량 9.8 내지 10.2 mol% 포함된 Ce-Octoate(Cerium (III) 2-Ethylhexanoat))를 사용할 수 있다.

상기 백금촉매 또는 세륨 함유 촉매는 폴리오르가노실록산 실리콘 검 100 중량부에 대하여, 각각 0.001 내지 1 중량부 사용된다.

또한, 유기계 난연제는 아조화합물 또는 인계난연제에서 선택되며, 구체적으로는 혼합형태로 사용되는 것일 수 있다.

일 예로, 아조화합물(1,2,4-Triazol)는 굴절율 1.46 내지 1.47 및 인계난연제(Triphenyl phosphate)는 굴절율 1.58 내지 1.60을 충족하는 것을 사용할 수 있다. 이 때, 상기 아조화합물 및 인계난연제는 폴리오르가노실록산 실리콘 검 100 중량부에 대하여, 각각 0.001 내지 1 중량부가 사용되며, 본 발명의 열경화형 실리콘 고무 조성물의 외관이 투명 액상이 되는 범위 이내로 조절될 수 있다.

본 발명은 폴리오르가노실록산 실리콘 검을 교반하고, 교반된 폴리오르가노실록산 실리콘 검에 충진제로서 흄드 실리카, 말단에 하이드록시 작용기를 포함하는 제1 가공조제, 말단에 비닐 작용기를 포함하는 제2 가공조제 및 실란계 표면처리제를 투입한 다음, 실리카를 추가 투입하고 혼합물을 150 내지 180℃에서 교반하여 반제품을 제조하고, 상기 반제품을 니더기에 투입하여 교반하면서 혼합 난연제와 폴리실록산 레진을 90℃ 온도조건에서 추가하여 분산시켜 완제품으로 성형하는, 실리콘 고무 조성물의 제조방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 열경화형 실리콘 고무 조성물 제조 방법에 있어서, 앞서 설명한 바와 같은 폴리오르가노실록산 실리콘 검은 니더에 투입하여 예비-교반하여, 60℃ 이상으로 승온시킬 수 있다.

본 발명의 열경화형 실리콘 고무 조성물 제조 방법에 있어서, 상기 예비-교반된 폴리오르가노실록산 실리콘 검이 들어 있는 니더에 앞서 설명한 바와 같은 비표면적 280 내지 340m²/g의 흄드 실리카 및 말단에 하이드록시 또는 비닐 작용기를 포함하는 제1 및 제2 가공조제 및 실란계 표면처리제를 투입할 수 있다.

투입 시 온도는 60 내지 130℃인 것일 수 있고, 이 때, 실리카의 투입 형태는 조성물 내 실리카의 뭉침을 방지하고 분산성을 향상시키기 위하여 3회 내지 8회로 분할하여 투입할 수 있으며, 각 분할 투입시 마다 20분 이상 혼합물을 교반시킬 수 있다. 이때, 투입되는 성분의 총 함량은 앞서 조성물에서 설명한 바와 동일하게 적용될 수 있다.

다음으로, 상기에서 형성된 혼합물을 150 내지 180℃에서 1 내지 3시간 동안 교반하여 분산시켜 반제품을 제조할 수 있다.

본 발명의 열경화형 실리콘 고무 조성물 제조 방법에 있어서, 반제품을 형성 시에는, 상기 공정에서 제조된 반제품을 니더기에 투입한 후 혼합 난연제를 90℃ 온도조건에서 순차적으로 투입 분산시켜 완제품으로 성형할 수 있다.

상기 반제품의 형성 시에는 유기계 제1난연제(아조화합물)를 투입하여 20분 이상 교반하고, 희토류 금속계의 제2난연제를 투입한 후 20분 이상 교반하고, 유기계 제3난연제(인계 난연재) 및 폴리실록산 레진을 투입하여 60분 동안 분산시켜 완제품을 얻는다.

이때, 상기의 폴리실록산 레진은 메톡시기가 15 내지 20 mol% 포함된 메톡시페닐폴리실록산 레진일 수 있다.

나아가, 본 발명은 열경화형 실리콘 고무 조성물을 경화시켜 얻어지는 경화물 즉 고무 제품을 제공할 수 있다.

이때, 본 발명의 경화물은 하기 물성을 충족할 수 있다.

(1) 가소도: 220 내지 300,

(1) 경도: 54 내지 60,

(2) 인장강도: 9 내지 11 MPa,

(3) 신율: 300 내지 540%,

(4) 인열강도: 15 내지 30 N/mm 이하,

(5) 비중: 1.14 내지 1.18,

(6) 외관: 투명,

(7) 난연성: 최대 60초를 충족할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실리콘 고무 조성물로 형성된 경화물은 경화 전 롤 작업성이 양호하며, 경화 후 기계적 물성, 난연성 및 투명성이 양호하다. 따라서, 본 발명은 투명 난연용 실리콘 고무 조성물을 이용하여 투명성이 요구되는 난연용 성형제품에 적용 가능하다.

본 발명의 투명성이 요구되는 난연용 성형제품은 해당 제품의 원하는 색상을 구현할 수 있다. 기존의 난연용 제품은 비중이 높으나, 본 발명의 투명 난연용 실리콘 고무의 경우 일반 실리콘 고무와 유사한 비중으로 보이고, 수율 향상을 구현할 수 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명할 수 있다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

하기 표 1에 나타낸 조성에 따라, 니더 내 폴리오르가노실록산 실리콘 검 100 중량부(비닐함량 0.24 mol%, 침입도 34 mm인 메틸비닐실리콘 검)를 넣고 10분간 1차 교반하고, 충진제로서 비표면적(BET 값)이 280 내지 320㎡/g이고 수분함량 최대 1.5 중량%이고, Cl 함량이 최대 50 ppm인 흄드 실리카 42 중량부, 실리카 표면처리제로서 제1 가공조제(Silanol terminated Polymethylsiloxane, OH 함량: 5.1 - 6.0 mol% 점도: 36 내지 50 cP) 6.0 중량부 및 제2 가공조제(Dimethysiloxane vinyl methylsiloxnae, OH 함량: 4.0 내지 5.0 mol% 비닐 함량: 3.9 내지 4.8 mol%, 점도: 30cP) 0.75 중량부를 투입하고, 실란류 물성보강제(3- Methacryloxypropyl trimethoxysilane, MPTMS, 순도: Min. 97.5%) 0.15 중량부를 투입 후 20분간 2차 교반하였다. 이때 흄드 실리카를 4회 분할하여 투입하는데, 상기 혼합 원료 투입 시 20분 이후, 실리카 단독을 투입하여 20분, 30분 및 30시간 동안 교반하였다. 상기 교반 후, 150 내지 180℃에서 3시간 동안 가열 반응하였고, 이후 30분 동안 냉각시켜 반제품을 제조하였다.

상기 제조된 반제품을 니더기에 투입하여 10동안 1차 교반하고, 이후 제1난연제(아조화합물) 0.1 중량부과 희석제(H₂O) 0.2 중량부를 넣고 20분, 백금촉매 0.25 중량부와 제2난연제(Cerium (III) 2-Ethylhexanoate) 1 중량부를 투입하고 20분 교반하고 이후, 폴리실록산 레진(메톡시기 함량이 17 mol% 포함된 메톡시페닐폴리실록산) 0.15 중량부과 제3난연제(Triphenyl phosphate) 0.02 중량부를 투입하고 60분간 교반하여 완제품을 제조하였다. 이때, 반제품의 난연 처리공정은 90℃에서 수행하였다.

실시예 2 내지 7

하기 표 1에 나타낸 조성 및 그 혼합비율을 달리한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 실리콘 고무 조성물을 제조하였다.

비교예 1 내지 9

하기 표 2에 나타낸 조성 및 그 혼합비율에 따라 실리콘 고무 조성물을 제조하였다.

실리콘 고무 조성물 제조

조성	실시예
조성	1	2	3	4	5	6	7
실리콘 검	100	100	100	100	100	100	100
흄드실리카	42	42	42	42	42	42	42
제1 가공조제	6	6	6	6	6	6	6
제2 가공조제	0.75	0.75	0.75	0.75	0.75	0.75	0.75
실란계 표면처리제	0.15	0.15	0.15	0.15	0.15	0.15	0.15
백금촉매	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25
폴리실록산 레진1	0.15	0.15	0.15	0.15	0.9	0.05	0.15
폴리실록산 레진2	-	-	-	-	-	-	-
폴리실록산 레진3	-	-	-	-	-	-	-
제1난연제	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
제2난연제	1.1	0.2	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6
제3난연제	0.02	0.02	1.1	0.01	0.02	0.02	0.02
희석제(H₂O)	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2

조성	비교예
조성	1	2	3	4	5	6	7	8	9
실리콘 검	100	100	100	100	100	100	100	100	100
흄드실리카	42	42	42	42	42	42	42	42	42
제1 가공조제	6	6	6	6	6	6	6	6	6
제2 가공조제	0.75	0.75	0.75	0.75	0.75	0.75	0.75	0.75	0.75
실란계 표면처리제	0.15	0.15	0.15	0.15	0.15	0.15	0.15	0.15	0.15
백금촉매	-	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25
폴리실록산 레진1	-	0.15	0.15	0.15	0.15	1.5	-	-	-
폴리실록산 레진2	-	-	-	-	-	-	-	2.55	-
폴리실록산 레진3	-	-	-	-	-	-	-	-	0.15
제1난연제	-	0.1	1.5	-	-	0.1	0.1	0.1	0.1
제2난연제	-	-	2.5	0.6	-	0.6	0.6	0.6	0.6
제3난연제	-	0.02	1.02	-	2.5	0.02	0.02	0.02	0.02
희석제(H₂O)	-	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
실리콘 검: 메틸비닐실리콘 검 제1 가공조제: 말단에 실란올로 치환된 폴리메틸실록산 (OH 폴리머) 제2 가공조제: 디메틸실록산 비닐메틸실록산 (비닐 OH 폴리머) 실란계 표면처리제: 3- Methacryloxypropyl trimethoxysilane(MPTMS) 폴리실록산 레진 1: 메톡시기 함량이 17 mol% 포함된 메톡시페닐 폴리실록산 폴리실록산 레진 2: 메톡시기 함량이 10 mol% 포함된 메톡시페닐 폴리실록산 폴리실록산 레진 3: 메톡시기 함량이 25 mol% 포함된 메톡시페닐 폴리실록산 제1난연제: 아조화합물(1,2,4-Triazol) 제2난연제: Cerium (III) 2-Ethylhexanoate (Ce-Octoate) 제3난연제: 인계난연제(Triphenyl phosphate)

<실험예 1> 물성 평가

상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 7에서 제조된 실리콘 고무 조성물 각각을 투롤밀에서 충분히 가소화시킨 후, 유기 과산화물(비스-2,4-디클로로 벤조일 퍼옥사이드) 45% 페이스트를 첨가하여 충분히 분산시켰다. 이후, 120℃에서 4시간 동안 1차 경화하고, 200℃에서 4시간 동안 2차 경화하여 경화물을 제조하였다.

상기 제조된 경화물의 물성을 하기와 같이 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

1. 가소도: ASTM D926에 의거하여 측정하였다.

2. 경도(Shore: ASTM D2240(SHORE 에 의거하여 측정하였다.

3. 인장강도(㎫): ASTM D412에 의거하여 측정하였다.

4. 신율(%): ASTM D412에 의거하여 측정하였다.

5. 인열강도(N/㎜): ASTM D624(DIE 에 의거하여 측정하였다.

6. 비중: ASTM D79에 의거하여 측정하였다.

7. 외관: 육안으로 관찰하였다.

8. 난연성: UL VW-1에 의거하여 측정하였다.

물성 평가

물성	가소도	경도	인장강도	신율	인열강도	비중	외관	난연성 (15s Burn후 꺼지는 시간)
실시예 1	260	56	10.5	536	26.8	1.16	반투명	10
실시예 2	259	57	9.8	520	26.9	1.16	투명	46
실시예 3	262	57	10.6	532	27.2	1.16	반투명	9
실시예 4	263	57	10.5	538	26.2	1.16	투명	38
실시예 5	257	56	10.1	502	28.9	1.16	투명	8
실시예 6	263	57	9.8	498	27.5	1.16	투명	41
실시예 7	252	56	10.2	500	28.9	1.16	투명	12
비교예 1	265	57	10.4	540	28.7	1.16	반투명	Burn
비교예 2	260	56	10.5	536	26.8	1.16	투명	Burn
비교예 3	250	55	9.5	518	25.4	1.15	황변 (심함)	7
비교예 4	259	57	9.8	520	26.9	1.16	투명	Burn
비교예 5	253	55	8.8	492	25.8	1.15	황변 (심함)	12
비교예 6	252	55	9.8	537	28.9	1.15	백색	7
비교예 7	262	57	10.6	532	27.2	1.16	황변	Burn
비교예 8	248	56	10	489	27.5	1.16	반투명 단, 표면에 오일이 블리딩되어 얼룩기며, 손에 묻어남	15
비교예9	255	55	9.8	488	29.2	1.16	투명 단, 파티클로 인하여 표면이 울퉁불퉁함 (외관 불량)	62

상기 표 3에서 확인된 결과, 본 발명에 의한 실리콘 고무 조성물은 경화 전 롤 작업성이 양호하며, 경화 후 기계적 물성, 투명성 및 난연성이 양호한 결과를 보였다.

또한, 우수한 인장강도를 유지하면서 인열강도 및 신율 역시 향상되어 균형 잡힌 우수한 기계적 물성을 나타내고, 본 발명의 투명 난연용 실리콘 고무 조성물의 경우 일반 실리콘 고무와 유사한 비중으로 보였다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

폴리오르가노실록산 실리콘 검 100 중량부에 대하여,
흄드 실리카를 포함하는 충진제 30 내지 70 중량부,
말단에 하이드록시 작용기를 포함하는 제1 가공조제 1 내지 10 중량부,
말단에 비닐 작용기를 포함하는 제2 가공조제 0.5 내지 10 중량부,
실란계 표면처리제 0.001 내지 1 중량부,
폴리실록산 레진 0.001 내지 1 중량부 및
난연제 0.005 내지 5 중량부를 포함하는 열경화형 실리콘 고무 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 폴리실록산 레진은 메톡시기가 15 내지 20 mol% 포함된 것인 열경화형 실리콘 고무 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 가공조제는 OH 함량이 5.1 내지 6.0 mol%이고, 점도 36 내지 50 cP의 폴리오르가노실록산인 열경화형 실리콘 고무 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 가공조제는 OH 함량이 4.0 내지 5.0 mol%이고 비닐 함량이 3.9 내지 4.8 mol%이며, 점도가 20 - 50 cP의 폴리오르가노실록산인 열경화형 실리콘 고무 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 난연제는,
희토류 금속계 난연제 또는 유기계 난연제에서 선택되는 2종 이상의 혼합 난연제인 열경화형 실리콘 고무 조성물.
폴리오르가노실록산 실리콘 검을 교반하는 것,
교반된 폴리오르가노실록산 실리콘 검에, 흄드 실리카를 포함하는 충진제, 말단에 하이드록시 작용기를 포함하는 제1 가공조제, 말단에 비닐 작용기를 포함하는 제2 가공조제 및 실란계 표면처리제를 투입하는 것,
상기 실란계 표면처리제를 투입한 다음, 실리카를 추가한 혼합물을 교반하여 반제품을 제조하는 것 및
상기 반제품을 니더기에 투입하여 교반하고, 혼합 난연제와 폴리실록산 레진을 추가하여 분산시켜 완제품으로 성형하는 것인 열경화형 실리콘 고무 조성물의 제조방법.
청구항 6에 있어서,
상기 완제품으로 성형하는 단계에서, 상기 폴리실록산 레진은 메톡시기 함량이 15 내지 20 mol%포함된 것인 열경화형 실리콘 고무 조성물의 제조방법.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 열경화형 실리콘 고무 조성물을 경화시켜 얻어지는 고무 제품.