KR20190061245A

KR20190061245A - 액상 실리콘 고무 조성물

Info

Publication number: KR20190061245A
Application number: KR1020170159402A
Authority: KR
Inventors: 최수연; 박상일; 박태환; 정지육
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2019-06-05
Also published as: KR101991583B1

Abstract

본 발명은 의료용품 중 하나인 의료용 흡인기(aspirator)를 제조하는데 사용되는 액상 실리콘 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

액상 실리콘 고무 조성물{LIQUID SILICON RUBBER COMPOSITION}

본 발명은 의료용품을 제조하는데 사용되는 액상 실리콘 고무 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 실리콘 고무는 천연 고무나 유기 고무에 비해 사용온도가 높아 내열성이 우수하다. 또한, 산, 알칼리 등의 유기화합물과 반응이 거의 일어나지 않아 내약품성이 우수하며, 혈액응고를 잘 유발하지 않는 등 생리적으로 불활성 물질이기 때문에 인체에 무해하다. 또, 고온에서의 내유성이 뛰어나 영구압축줄음율이 좋으며, 분자 중 탄소비율이 낮아 온도 및 주파수에 관계없이 뛰어난 전기 저항성을 나타낸다.

이러한 특성으로 인해 실리콘 고무는 가정용품, 의료용품, 전기 및 전자용품 등을 제조하는데 광범위하게 사용되고 있다.

상기 실리콘 고무를 이용하여 제조된 의료용품으로는, 혈액이나 고름 등의 배액을 제거하는데 사용되는 의료용 흡인기를 들 수 있다. 상기 의료용 흡인기는 계란형으로 성형 제조한 후 탈형하게 되는데, 이때, 흡인구 부분이 순간적으로 팽창되어야 하기 때문에 성형체의 찢어짐 등을 방지하기 위해서는 고강도를 가지는 실리콘 고무를 사용하는 것이 요구된다. 또한, 의료용 흡인기를 반복적으로 사용하는 과정에서 일정한 흡입력을 나타내어야 하기 때문에 의료용 흡인기는 일정 수준의 경도 유지 및 영구압축줄음율을 가져야 한다.

이러한 점을 만족시키기 위해 실리콘 고무의 물성을 높이기 위한 연구가 다양하게 이루어지고 있으나, 아직 만족할 만한 수준을 나타내지 못하고 있다.

대한민국 공개특허공보 제2002-0032334호

본 발명은 강도, 신율 및 영구압축줄음율 등의 물성이 우수한 성형체를 제조하기 위한 액상 실리콘 고무 조성물을 제공하고자 한다.

또, 본 발명은 상기 액상 실리콘 고무 조성물을 이용하여 제조된 성형체를 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 분자당 2개 이상의 알케닐기를 함유하며 분자의 양 말단 및 측쇄 중 어느 하나 이상에 알케닐기를 0.001 내지 5 mmol/g의 비율로 함유하는 폴리오가노실록산 100 중량부와, 상기 폴리오가노실록산 100 중량부에 대하여, 분자의 측쇄에 수소를 1 내지 30 mmol/g의 비율로 함유하는 폴리오가노하이드로겐실록산 1 내지 20 중량부, 보강성 실리카 10 내지 50 중량부 및 실라잔 화합물 0.2 내지 11 중량부를 포함하는 액상 실리콘 고무 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 액상 실리콘 고무 조성물로 제조된 성형체를 제공한다.

본 발명의 액상 실리콘 고무 조성물은 알케닐기를 특정 비율로 함유하는 폴리오가노실록산과, 수소를 특정 비율로 함유하는 폴리오가노하이드로겐실록산을 포함하는 것으로, 이를 이용하여 성형체를 제조함에 따라 강도, 신율 및 영구압축줄음율 등의 물성이 우수한 성형체를 제공할 수 있다.

본 발명은 실리콘 고무로 이루어진 성형체의 물성 중에서도 영구압축줄음율(Compression Set)을 개선하고자 하는 것으로, 이를 위한 액상 실리콘 고무 조성물에 대해 설명하면 다음과 같다.

1. 액상 실리콘 고무 조성물

본 발명의 일 실시예에 따른 액상 실리콘 고무 조성물은 폴리오가노실록산, 폴리오가노하이드로겐실록산, 보강성 실리카 및 실라잔 화합물을 포함한다.

< 폴리오가노실록산 >

본 발명의 액상 실리콘 고무 조성물에 포함되는 폴리오가노실록산은, 분자당 2개 이상의 알케닐기를 함유하며, 분자의 양 말단 및 측쇄 중 어느 하나 이상에 알케닐기를 0.001 내지 5 mmol/g의 비율로 함유한다. 상기 mmol/g 비율은 Si 한 분자에 결합되는 알케닐기의 비율(알케닐기 수)을 의미한다. 상기 알케닐기는 폴리오가노실록산에 존재하는 Si에 결합된 작용기를 의미하는 것으로, 구체적인 예로는 비닐기, 프로피닐기, 부티닐기, 펜티닐기, 헥시닐기, 옥티닐기, 데시닐기, 헥사데시닐기, 또는 옥타데시닐기 등을 들 수 있다. 이러한 알케닐기는 액상 실리콘 고무 조성물의 경화 시 가교점이 된다.

상기 폴리오가노실록산은 알케닐기가 0.001 내지 5 mmol/g의 비율로 함유되어 있어, 이를 포함하는 액상 실리콘 고무 조성물로 성형체를 제조할 경우, 작업성을 향상시킬 수 있고, 성형체의 강도를 높일 수 있다. 구체적으로, 알케닐기가 0.001 mmol/g 미만으로 함유되어 있을 경우, 성형체의 경도가 저하될 수 있고, 5 mmol/g을 초과하여 함유되어 있을 경우, 성형체의 내열성이 저하될 수 있다.

상기 폴리오가노실록산은 선형 분자 구조(linear molecular structure) 또는 가지 구조(branched structure)로 이루어져 있는 것으로, 구체적으로는, 하기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 그리고 성형체의 영구압축줄음율 및 인열강도를 고려할 때, 하기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.

한편, 상기와 같이 2종 이상의 화합물이 혼합되어 사용되는 경우, 성형체의 영구압축줄음율 및 인열강도를 더욱 향상시키기 위하여, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물(a), 하기 화학식 2로 표시되는 화합물(b) 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물(c)의 혼합 비율(a:b:c)은 1 : 0 내지 0.7 : 0.1 내지 0.7의 중량비일 수 있고, 구체적으로는 1 : 0.5 내지 0.7 : 0.1 내지 0.3일 수 있다.

[화학식 1]

R-Si(CH₃)₂O(R¹ ₂SiO)_tSi(CH₃)₂-R

상기 화학식 1에서,

R은 C₁ 내지 C₁₀의 알케닐기이고, R¹은 C₁ 내지 C₁₀의 알킬기, C₁ 내지 C₁₀의 알케닐기 및 C₆ 내지 C₁₀의 아릴기(구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 부틸기, 비닐기, 페닐기)로 이루어진 군에서 선택되고, t는 1 내지 1000 미만의 정수이다.

이러한 화학식 1로 표시되는 화합물에 함유된 알케닐기의 비율은 0.02 내지 5 mmol/g일 수 있다. 또한, 화학식 1로 표시되는 화합물의 점도는 1,000 내지 100,000 cP 미만일 수 있다. 화학식 1로 표시되는 화합물의 점도가 1000 cP 미만이면 성형체의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 100,000 cP 이상이면 성형체 제조 시 사출작업성이 저하될 수 있다.

[화학식 2]

R²-Si(CH₃)₂O(R³ ₂SiO)_rSi(CH₃)₂-R²

상기 화학식 2에서,

R²은 C₁ 내지 C₁₀의 알케닐기이고, R³는 C₁ 내지 C₁₀의 알킬기, C₁ 내지 C₁₀의 알케닐기 및 C₆ 내지 C₁₀의 아릴기(구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 부틸기, 비닐기, 페닐기)로 이루어진 군에서 선택되고, r는 1000 내지 2,000의 정수이다.

이러한 화학식 2로 표시되는 화합물에 함유된 알케닐기의 비율은 0.01 내지 2 mmol/g일 수 있다. 또한, 화학식 2로 표시되는 화합물의 점도는 100,000 내지 300,000 cP일 수 있다. 화학식 2로 표시되는 화합물의 점도가 100,000 cP 미만이면 성형체의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 300,000 cP를 초과하면 성형체 제조 시 사출작업성이 저하될 수 있다.

[화학식 3]

R⁴-Si(CH₃)₂O(R⁵ ₂SiO)_n[R⁶(CH3)SiO]_mSi(CH₃)₂-R⁴

상기 화학식 3에서,

R⁴는 C₁ 내지 C₁₀의 알케닐기이고, R⁵는 C₁ 내지 C₁₀의 알킬기, C₁ 내지 C₁₀의 알케닐기 및 C₆ 내지 C₁₀의 아릴기(구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 부틸기, 비닐기, 페닐기)로 이루어진 군에서 선택되고, R⁶는 C₁ 내지 C₁₀의 알킬기, C₁ 내지 C₁₀의 알케닐기 및 C₆ 내지 C₁₀의 아릴기(구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 부틸기, 비닐기, 페닐기)로 이루어진 군에서 선택되고, n은 100 내지 1,000의 정수이고, m은 1 내지 100의 정수이다.

이러한 화학식 3으로 표시되는 화합물에 함유된 알케닐기의 비율은 0.1 내지 5 mmol/g일 수 있다. 또한, 화학식 3으로 표시되는 화합물의 점도는 1,000 내지 10,000 cP일 수 있다. 화학식 3으로 표시되는 화합물의 점도가 1,000 cP 미만이면 성형체의 내열성이 저하될 수 있고, 10,000 cP를 초과하면 성형체의 기계적 물성이 저하될 수 있다.

상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물(폴리오르가노실록산)에 함유되는 알케닐기의 구체적인 예로는 비닐기, 프로피닐기, 부티닐기, 펜티닐기, 헥시닐기, 옥티닐기, 데시닐기, 헥사데시닐기 및 옥타데시닐기 등을 들 수 있다.

< 폴리오가노하이드로겐실록산 >

본 발명의 액상 실리콘 고무 조성물에 포함되는 폴리오가노하이드로겐실록산은, 분자의 측쇄에 수소를 1 내지 30 mmol/g의 비율로 함유하고, 구체적으로는 5 내지 15mmol/g의 비율로 함유한다. 상기 mmol/g 비율은 Si 한 분자에 결합되는 수소의 비율(수소 수)을 의미한다. 이러한 수소는 상기 폴리오가노실록산의 알케닐기와 부가 반응함으로써 경화물을 형성하게 된다.

상기 폴리오가노하이드로겐실록산은 수소가 1 내지 30 mmol/g의 비율로 함유되어 있어, 이를 포함하는 액상 실리콘 고무 조성물로 성형체를 제조할 경우, 성형체의 강도를 높일 수 있고, 성형체의 내열성 향상으로 인해 영구압축줄음율도 낮출 수 있다. 구체적으로, 수소가 1 mmol/g 미만으로 함유되어 있을 경우, 성형체의 경도가 저하될 수 있고, 30 mmol/g을 초과하여 함유되어 있을 경우, 성형체의 내열성이 저하될 수 있다.

상기 폴리오가노하이드로겐실록산은 구체적으로 하기 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다.

[화학식 4]

R⁷-Si(CH₃)₂O(R⁸HSiO)_s(R⁸ ₂SiO)_uSi(CH₃)₂-R⁷

상기 화학식 4에서, R⁷ 및 R⁸은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, C₁ 내지 C₅의 알킬기 및 C₆ 내지 C₁₀의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, s 및 u는 각각 1 내지 100의 정수이다. 상기 C₁ 내지 C₅의 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 또는 부틸기 등을 들 수 있다. 상기 C₆ 내지 C₁₀의 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 비페닐기, 또는 나프틸기 등을 들 수 있다. 이러한 폴리오가노하이드로겐실록산의 점도는 25 ℃에서 25 내지 50 cP일 수 있다. 폴리오르가노하이드로겐실록산의 점도가 25 cP 미만이면 성형체 제조 시 사출작업성이 저하될 수 있고, 50 cP를 초과하면 성형체의 기계적 물성(강도저하)이 저하될 수 있다.

상기 폴리오가노하이드로겐실록산은 상기 폴리오가노실록산 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부, 구체적으로는 2 내지 5 중량부의 함량으로 액상 실리콘 고무 조성물에 포함된다. 구체적으로, 폴리오가노하이드로겐실록산의 ??량이 폴리오가노실록산 100 중량부에 대하여, 1 중량부 미만이면 성형체의 경도가 저하될 수 있고, 20 중량부를 초과하면 고경도로 인해 성형체의 기계적 물성이 저하될 수 있다.

< 폴리오가노실록산과 폴리오가노하이드로겐실록산의 관계 >

이러한 본 발명의 액상 실리콘 고무 조성물은, 경화 전을 기준으로, Si 한 분자에 결합된 알케닐기의 총 함량(폴리오가노실록산의 분자에 존재하는 Si에 결합된 알케닐기, mmol/g)이 5 내지 50 mmol/g, 구체적으로는 5 내지 15 mmol/g일 수 잇고, Si 한 분자에 결합된 수소의 총 함량(폴리오가노하이드로겐실록산의 분자에 존재하는 Si에 결합된 수소, mmol/g)은 15 내지 25 mmol/g일 수 있다. 상기 Si 한 분자에 결합된 알케닐기의 총 함량이 5 mmol/g 미만인 경우에는 성형체의 지나치게 영구압축줄음율이 높아지는 문제가 있고, 50 mmol/g 초과인 경우에는 경화가 일어나지 않는 문제가 있다. 또한, 상기 Si 한 분자에 결합된 수소의 총 함량이 15 mmol/g 미만이거나 25 mmol/g 초과인 경우에는 성형체의 지나치게 영구압축줄음율이 높아지는 문제가 있다.

또한, 본 발명의 액상 실리콘 고무 조성물은, 경화 전을 기준으로, 상기 Si 한 분자에 결합된 알케닐기의 총 함량에 대한 상기 Si 한 분자에 결합된 수소의 총 함량의 비율(수소/알케닐기)이 0.3 내지 5이고, 구체적으로는 1 내지 5일 수 있다. 알케닐기 총 함량에 대한 수소 총 함량의 비율이, 0.3 미만인 경우에는 경화가 일어나지 않는 문제가 있고, 5 초과인 경우에는 성형체의 지나치게 영구압축줄음율이 높아지는 문제가 있다.

< 보강성 실리카 >

본 발명의 액상 실리콘 고무 조성물에 포함되는 보강성 실리카는 성형체의 기계적 강도를 향상시킨다. 이러한 보강성 실리카로는 건식 실리카(fumed silica) 또는 습식 실리카를 사용할 수 있다.

상기 보강성 실리카는 성형체의 기계적 강도를 고려할 때, BET 법으로 측정 시 비표면적이 50 내지 400 ㎡/g일 수 있다. 구체적으로, 비표면적이 50 ㎡/g 미만이면 성형체의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 400 ㎡/g을 초과하면 성형체 제조 시 사출작업성이 저하될 수 있다. 또한, 보강성 실리카의 Bulk Density는 40 내지 100 g/L일 수 있다. 상기 Bulk Density는 함기 상태의 밀도로, 성형체의 제조 시간에 영향을 미칠 수 있다. 구체적으로, Bulk Density가 40 g/L 미만이면 성형체 제조 시 보강성 실리카의 투입 속도가 느려질 수 있고, 100 g/L을 초과하면 분산성이 떨어져서 성형체 외관의 투명성이 떨어질 수 있다. 또, 보강성 실리카의 평균 입자 크기는 성형체의 강도를 고려할 때, 5 내지 25 ㎚일 수 있다. 구체적으로, 평균 입자 크기가 5 ㎚ 미만이면 경제성이 저하될 수 있고, 25 ㎚를 초과하면 비표면적 저하로 인해 성형체의 투명성이 떨어질 수 있다.

상기 보강성 실리카는 상기 폴리오가노실록산 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부(구체적으로는 35 내지 50 중량부)로 액상 실리콘 고무 조성물에 포함된다. 구체적으로, 보강성 실리카가 10 중량부 미만이면 성형체의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 50 중량부를 초과하면 고점도로 인해 성형체 제조 시 작업성이 저하될 수 있다.

< 실라잔 화합물 >

본 발명의 액상 실리콘 고무 조성물에 포함되는 실라잔 화합물은 상기 보강성 실리카의 표면을 개질하여 보강성 실리카의 분산성을 향상시킨다. 이러한 실라잔 화합물은 구체적으로 헥사메틸디실라잔(제1 실라잔 화합물)과 디비닐테트라메틸디실라잔(제2 실라잔 화합물)의 혼합물일 수 있다. 특히, 실라잔 화합물로 상기 디비닐테트라메틸디실라잔을 사용할 경우, 보강성 실리카의 표면에 가교기(비닐기)가 도입되어 보강성 실리카와 상기 폴리오가노실록산의 혼화성을 높일 수 있다.

상기 실라잔 화합물은 상기 폴리오가노실록산 100 중량부에 대하여 0.2 내지 11 중량부로 액상 실리콘 고무 조성물에 포함된다. 구체적으로, 보강성 실리카의 분산성, 성형체의 강도 등을 고려할 때, 실라잔 화합물로는 헥사메틸디실라잔 0.1 내지 10 중량부와 디비닐테트라메틸디실라잔 0.1 내지 1 중량부가 액상 실리콘 고무 조성물에 포함될 수 있다. 즉, 실라잔 화합물이 0.2 중량부 미만이면 보강성 실리카의 표면처리가 충분하지 않아 작업성이 저하될 수 있고, 11 중량부를 초과하면 점도가 저하되거나 가격의 상승으로 인해 경제성이 저하될 수 있다. 구체적으로는 헥사메틸디실라잔이 0.1 중량부 미만이면 보강성 실리카의 표면처리가 충분하지 않아 작업성이 저하될 수 있고, 10 중량부를 초과하면 점도가 저하될 수 있다. 또한, 디비닐테트라메틸디실라잔이 0.1 중량부 미만이면 성형체의 경도가 저하될 수 있고, 1 중량부를 초과하면 고경도 및 가격 상승으로 인해 성형체의 기계적 물성이 저하되거나 경제성이 저하될 수 있다.

이러한 본 발명의 액상 실리콘 고무 조성물은 반응성을 조절하기 위해 e) 백금계 촉매, f) 경화지연제, 및 g) 물을 더 포함할 수 있다.

< 백금계 촉매 >

본 발명의 액상 실리콘 고무 조성물에 더 포함될 수 있는 백금계 촉매는 상기 폴리오가노실록산에 함유된 알케닐기와 상기 폴리오가노하이드로겐실록산에 함유된 수소의 결합을 촉진시켜 액상 실리콘 고무 조성물의 경화 반응성을 높이게 된다. 이러한 백금계 촉매의 구체적인 예로는 테트라메틸디비닐실록산과 클로로플라티닉 산(chloro platinic acid)의 중화 반응에 의해 얻어지는 것으로, Vi-MM(1,1,3,3,-tetramethyl-1,3-divinyl disiloxane)으로 배위결합된 백금 화합물 등을 들 수 있다.

상기 백금계 촉매는 액상 실리콘 고무 조성물의 경화 반응성 등을 고려할 때, 상기 폴리오가노실록산 100 중량부에 대하여 0.1 내지 0.3 중량부로 액상 실리콘 고무 조성물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 백금계 촉매가 0. 1 중량부 미만이면 경화가 충분히 이루어지지 않을 수 있고, 0.3 중량부를 초과하면 가사시간이 단축되어 작업성이 저하될 수 있다.

< 경화지연제 >

본 발명의 액상 실리콘 고무 조성물에 더 포함될 수 있는 경화지연제는 상기 백금계 촉매의 활성을 억제하여 액상 실리콘 고무 조성물의 작업성(가사시간 확보) 및 성형안정성을 높이게 된다. 이러한 경화지연제의 구체적인 예로는 2-메틸-3-부틴-2-올, 2-페닐-3-부틴-2-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 1-에티닐사이클로헥산올, 1,5-헥사디인, 1,6-헵타디인, 3,5-디메틸-1-헥센-1-인, 3-에틸-3-부텐-1-인, 3-페닐-3-부텐-1-인 등을 들 수 있다.

상기 경화지연제는 액상 실리콘 고무 조성물의 경화 반응성, 성형안정성 등을 고려할 때, 상기 폴리오가노실록산 100 중량부에 대하여 0.05 내지 0.2 중량부로 액상 실리콘 고무 조성물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 경화지연제가 0.05 중량부 미만이면 가사시간이 단축되어 작업성이 저하될 수 있고, 0.2 중량부를 초과하면 경화시간이 지연되어 작업성이 저하될 수 있다.

< 물 >

본 발명의 액상 실리콘 고무 조성물에 더 포함될 수 있는 물은 상기 실라잔 화합물의 반응개시제로, 탈이온수, 증류수, 순수, 초순수 등의 정제수를 사용할 수 있다.

이러한 물은 액상 실리콘 고무 조성물의 물성을 고려할 때, 상기 폴리오가노실록산 100 중량부에 대하여 2 내지 3 중량부로 액상 실리콘 고무 조성물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 물이 2 중량부 미만이면 헥사메틸디실라잔의 반응성이 저하되고, 3 중량부를 초과하면 분산성 저하로 인해 성형체의 외관이 불량해질 수 있다.

이외에도 본 발명의 액상 실리콘 고무 조성물은 그 물성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 열안정제, 난연성 부여제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

2. 성형체

본 발명은 상술한 액상 실리콘 고무 조성물을 이용하여 제조된 성형체를 제공한다. 상기 성형체는 상술한 액상 실리콘 고무 조성물로 사출성형 및 경화 반응을 진행하여 얻을 수 있다.

이러한 성형체는 상술한 액상 실리콘 고무 조성물로 제조되기 때문에 강도, 신율 및 영구압축줄음율 등의 물성이 우수하다. 특히, 본 발명의 성형체는 영구압축줄음율이 25% 이하를 나타낼 수 있으므로, 이로 인해 우수한 복원력을 가질 수 있다(즉, 영구압축줄음율이 25%를 초과하면 복원력이 저하될 수 있음).

상기 성형체는 가정용품, 의료용품, 전기 및 전자용품 등 어느 하나 일 수 있으며, 구체적으로는 의료용품 중 하나인 의료용 흡인기일 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

용기에 폴리오가노실록산, 헥사메틸디실라잔, 디비닐테트라메틸디실라잔 및 물을 투입하고 10 분 동안 1차 교반하여 혼합물을 제조하였다. 제조된 혼합물에 보강성 실리카를 투입하고 80 분 동안 2차 교반한 후 90 내지 100 ℃에서 80 분 동안 환류시켰다. 다음, 140 내지 170 ℃에서 60 분 동안 상압증류 및 감압증류를 진행하여 실리콘 베이스 컴파운드를 얻었다. 얻어진 실리콘 베이스 컴파운드에 폴리오가노하이드로겐실록산를 투입하고 1 시간 동안 1차 냉각교반한 후 백금계 촉매와 경화지연제를 투입하고 3 시간 동안 2차 냉각교반하여 액상 실리콘 고무 조성물을 제조하였다. 상기 액상 실리콘 고무 조성물을 제조하기 위해 사용된 각 성분 및 함량(중량부)은 하기 표 1과 같다.

[실시예 2 내지 6]

하기 표 1과 같이 각 성분 및 함량(폴리오가노실록산 100 중량부 기준)을 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 액상 실리콘 고무 조성물을 제조하였다.

성분		실시예
성분		1	2	3	4	5	6
폴리오가노실록산	화학식 1^주1)	61.91	60.82	60.82	62.29	61.28	54.05
폴리오가노실록산	화학식 2^주2)	-	32.49	-	-	31.3	32.97
폴리오가노실록산	화학식 3^주3)	38.09	6.69	39.18	37.71	7.42	12.97
보강성 실리카^주4 ⁾		38.64	37.95	37.95	37.58	38.59	38.59
헥사메틸디실라잔		8.9	8.75	8.75	8.66	8.61	8.61
디비닐테트라메틸디실라잔		0.46	0.45	0.45	0.45	0.44	0.44
폴리오가노하이드로겐실록산^주5		2.61	2.20	2.20	3	2.88	2.88
경화지연제^주6 ⁾		0.08	0.08	0.08	0.11	0.09	0.09
백금계 촉매^주7 ⁾		0.11	0.11	0.11	0.11	0.11	0.11
물^주8 ⁾		2.49	2.44	2.44	2.41	2.42	2.42
수소(Si-H)총 함량(mmol/g)^주9 ⁾		19.1	16.1	16.1	21.9	21.0	21.0
알케닐기(Si-Vi) 총 함량(mmol/g)^주10		39.9	8.8	41.0	39.6	9..6	14.9
수소 총 함량 / 알케닐기 총 함량		0.48	1.82	0.39	0.55	2.20	1.41
주1) 점도: 40,000 cP, Si-Vi: 0.03 mmol/g 주2) 점도: 150,000 cP, Si-Vi: 0.01mmol/g 주3) 점도: 6,000 cP, Si-Vi: 1 mmol/g 주4) ㈜KCC 주5) 점도: 40cP, Si-H: 7.3mmol/g 주6) ETHYNYLCYCLOHEXANOL 주7) PLATINUM(0)-1,3-DIVINYL-1, 1, 3, 3-TETRAMETHYLDISILOXANE COMPLEX 주8) 탈이온수 주9) (폴리오가노하이드로겐실록산 중량부 X 폴리오가노하이드로겐실록산 수소 몰 함량) 주10) (화학식 1의 중량 X 화학식 1의 알케닐기 몰 함량) + (화학식 2의 중량 X 화학식 2의 알케닐기 몰 함량) + (화학식 3의 중량 X 화학식 3의 알케닐기 몰 함량)

[비교예 1 내지 10]

하기 표 2와 같이 각 성분 및 함량(폴리오가노실록산 100 중량부 기준)을 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 액상 실리콘 고무 조성물을 제조하였다.

성분		비교예
성분		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
폴리오가노실록산	화학식 1^주1)	84.8	82.1	43.86	42.19	61.28	61.28	66.28	11.28	61.28	60.61
폴리오가노실록산	화학식 2^주2)	10.00	11.00	23.25	31.65	31.3	31.3	31.3	31.3	31.3	33.94
폴리오가노실록산	화학식 3^주3)	5.2	6.9	32.89	26.16	7.42	7.42	2.42	57.42	7.42	5.45
보강성 실리카^주4 ⁾		36.91	35.99	38.59	38.59	38.59	38.59	38.59	38.59	38.59	38.59
헥사메틸디실라잔		8.84	8.94	8.61	8.61	8.61	8.61	8.61	8.61	8.61	8.61
디비닐테트라메틸디실라잔		0.29	0.18	0.44	0.44	0.44	0.44	0.44	0.44	0.44	0.44
폴리오가노하이드로겐실록산^주5 ⁾		3.77	3.95	2.88	2.88	1.88	4	1.88	1.88	10	10
경화지연제^주6 ⁾		0.06	0.08	0.09	0.09	0.09	0.09	0.09	0.09	0.09	0.09
백금계 촉매^주7 ⁾		0.12	0.11	0.11	0.11	0.11	0.11	0.11	0.11	0.11	0.11
물^주8 ⁾		2.47	2.5	2.42	2.42	2.42	2.42	2.42	2.42	2.42	2.42
수소의 총 함량(mmol/g)^주9 ⁾		27.5	28.8	21.0	21.0	13.7	29.2	13.7	13.7	73.0	73.0
알케닐기의 총 함량(mmol/g)^주10)		7.8	9.5	34.4	27.7	9.6	9.6	4.7	58.1	9.6	7.6
수소 총 함량 / 알케닐기 총 함량		3.51	3.04	0.61	0.76	1.43	3.05	2.91	0.24	7.63	9.60
주1) 내지 주10) 표 1과 동일

[ 제조예 1 내지 6]

유압프레스를 이용하여 실시예 1 내지 6에서 제조된 액상 실리콘 고무 조성물을 170 ℃에서 10 분 동안 1차 경화시킨 후, 200 ℃에서 4 시간 동안 2차 경화시켜 2 ㎜ 두께의 평판형 성형체를 제조하였다.

[비교제조예 1 내지 10]

비교예 1 내지 10에서 제조된 액상 실리콘 고무 조성물을 이용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 과정으로 성형체를 제조하였다.

[실험예 1]

제조예 1 내지 6 및 비교제조예 1 내지 10에서 각각 제조된 성형체의 물성을 다음과 같은 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.

1. 영구압축줄음율(%, 175 *22 hr): ASTM D 395에 의거하여 측정하였다.

2. 경도(Shore A): ASTM D2240에 의거하여 측정하였다.

3. 인장강도(㎫): ASTM D412에 의거하여 측정하였다.

4. 신율(㎫): ASTM D412에 의거하여 측정하였다.

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

6. 경화속도(sec): JIS K 6249에 의거하여 측정하였다.

7. 비중: ASTM D792에 의거하여 측정하였다.

물성		제조예
물성		1	2	3	4	5	6
영구압축 줄음율		20	16	23	22	15	21
경도	1차	58	57	55	59	58	56
경도	2차	59	58	57	59	58	56
인장강도		10.8	10.5	11.0	11.5	11.2	11
신율		565	520	590	650	620	630
인열강도 B type		38	41	35	42	41	38
경화속도		166	163	165	177	180	192
비중		1.113	1.113	1.112	1.113	1.113	1.113
1차 경도 및 2차 경도의 편차		1	1	2	0	0	0

물성		비교제조예
물성		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
영구압축 줄음율		30	26	27	28	28	29	28	미 경 화	28	30
경도	1차	61	58	56	55	55	56	57		20	18
경도	2차	62	58	58	57	56	57	58		24	22
인장강도		10.0	10.5	10.5	10	10	10.5	11		3	2.8
신율		480	450	585	595	550	540	530		600	650
인열강도 B type		32	33	36	35	35	30	33		18	15
경화속도		150	120	163	166	185	205	190		210	220
비중		1.112	1.113	1.113	1.112	1.113	1.113	1.113		1.112	1.112
1차 경도 및 2차 경도의 편차		1	0	2	2	1	1	1		4	4

상기 표 3을 참조하면, 본 발명의 액상 실리콘 고무 조성물로 제조된 성형체는 인장강도, 신율 등의 물성이 우수할 뿐만 아니라, 낮은 영구압축줄음율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

Claims

분자당 2개 이상의 알케닐기를 함유하며, 분자의 양 말단 및 측쇄 중 어느 하나 이상에 알케닐기를 0.001 내지 5 mmol/g의 비율로 함유하는 폴리오가노실록산 100 중량부와,
상기 폴리오가노실록산 100 중량부에 대하여, 분자의 측쇄에 수소를 1 내지 30 mmol/g의 비율로 함유하는 폴리오가노하이드로겐실록산 1 내지 20 중량부, 보강성 실리카 10 내지 50 중량부 및 실라잔 화합물 0.2 내지 11 중량부를 포함하는 액상 실리콘 고무 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 폴리오가노실록산에 함유된 알케닐기가 비닐기, 프로피닐기, 부티닐기, 펜티닐기, 헥시닐기, 옥티닐기, 데시닐기, 헥사데시닐기 및 옥타데시닐기로 이루어진 군에서 선택되는 것인 액상 실리콘 고무 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 a) 폴리오가노실록산은 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 액상 실리콘 고무 조성물.
[화학식 1]
R-Si(CH₃)₂O(R¹ ₂SiO)_tSi(CH₃)₂-R
(상기 화학식 1에서,
R은 C₁ 내지 C₁₀의 알케닐기이고,
R¹은 C₁ 내지 C₁₀의 알킬기, C₁ 내지 C₁₀의 알케닐기 및 C₆ 내지 C₁₀의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
t는 1 내지 1000 미만의 정수이다.)
[화학식 2]
R²-Si(CH₃)₂O(R³ ₂SiO)_rSi(CH₃)₂-R²
(상기 화학식 2에서,
R²은 C₁ 내지 C₁₀의 알케닐기이고,
R³는 C₁ 내지 C₁₀의 알킬기, C₁ 내지 C₁₀의 알케닐기 및 C₆ 내지 C₁₀의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
r는 1000 내지 2,000의 정수이다.)
[화학식 3]
R⁴-Si(CH₃)₂O(R⁵ ₂SiO)_n[R⁶(CH3)SiO]_mSi(CH₃)₂-R⁴
(상기 화학식 3에서,
R⁴는 C₁ 내지 C₁₀의 알케닐기이고,
R⁵ 및 R⁶는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로, C₁ 내지 C₁₀의 알킬기, C₁ 내지 C₁₀의 알케닐기 및 C₆ 내지 C₁₀의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
n은 100 내지 1,000의 정수이고,
m은 1 내지 100의 정수이다.)
청구항 3에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 : 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 : 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 혼합 비율이 1 : 0 내지 0.7 : 0.1 내지 0.7의 중량비인 것인 액상 실리콘 고무 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 b) 폴리오가노하이드로겐실록산이 하기 화학식 4로 표시되는 화합물인 것인 액상 실리콘 고무 조성물.
[화학식 4]
R⁷-Si(CH₃)₂O(R⁸HSiO)_s(R⁸ ₂SiO)_uSi(CH₃)₂-R⁷
(상기 화학식 4에서,
R⁷ 및 R⁸은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, C₁ 내지 C₅의 알킬기 및 C₆ 내지 C₁₀의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
s 및 u는 각각 1 내지 100의 정수이다)
청구항 1에 있어서,
상기 폴리오가노실록산에 존재하는 Si 한 분자에 결합된 알케닐기의 총 함량(mmol/g)에 대한 상기 폴리오가노하이드로겐실록산에 존재하는 Si 한 분자에 결합된 수소의 총 함량(mmol/g)의 비율(수소/알케닐기)이 0.3 내지 5인 것인 액상 실리콘 고무 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 보강성 실리카의 비표면적이 50 내지 400 ㎡/g인 액상 실리콘 고무 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 실라잔 화합물이 헥사메틸디실라잔 0.1 내지 10 중량부 및 디비닐테트라메틸디실라잔 0.1 내지 1 중량부를 포함하는 것인 액상 실리콘 고무 조성물.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 액상 실리콘 고무 조성물로 제조된 성형체.
청구항 9에 있어서,
영구압축줄음율(Compression Set)이 25% 이하인 성형체.
청구항 10에 있어서,
의료용 흡인기인 성형체.