KR20190119117A - 플루오르화된 측기를 갖는 실리콘 엘라스토머 - Google Patents

플루오르화된 측기를 갖는 실리콘 엘라스토머 Download PDF

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안드레아스 쾰른베르거
미하엘 바우어
에리히 필츠베거
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와커 헤미 아게
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Abstract

본 발명은 α,ω-Si-비닐 공중합체, α,ω-Si-H 작용성 공중합체 및 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 포함 Si-H 가교제를 포함하며, 상기 공중합체는 주로 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 및 디메틸실록시 단위로 구성되는 저점도 실리콘 조성물, 및 상기 실리콘 조성물로 제조되며 표준 실리콘으로부터 제조된 층에 비해 증가된 유전율을 나타내는 박층의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

플루오르화된 측기를 갖는 실리콘 엘라스토머
본 발명은 α,ω-Si-비닐 공중합체, α,ω-Si-H 작용성 공중합체 및 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 포함 Si-H 가교제를 포함하며, 상기 공중합체는 주로 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 및 디메틸실록시 단위로 구성되는 저점도 실리콘 조성물, 및 또한 표준 실리콘의 층에 비해 증가된 유전율을 나타내는 이들 실리콘 조성물의 박층의 제조에 관한 것이다.
EP2931792A1은 실리콘 필름의 제조 공정, 및 구동기, 센서 또는 발생기 내 유전성, 전기 활성 중합체(EAP)로서의 이의 용도를 개시한다. 특히 구동기 또는 발생기로서의 적용의 경우, 이의 수명 과정에서 EAP는 수백만의 진동 사이클을 통과할 것이며, 결과적으로 이들 실리콘 필름은 이의 매우 높은 피로 내성, 이의 균일성 및 입자의 부재에 기초하여, 원칙적으로 이 용도에 매우 적절한 유전체를 구성한다. 그러나, EP2931792A1에서 실리콘 필름의 제조에 사용되는 실리콘 조성물은 부적당한 유전율을 가져온다. 이것이 센서에서는 민감도를 제한하며, 구동기에서는 작동 전압의 제한을 가져오고, 발생기에서는 이의 유효성을 제한하여 이의 효율을 제한한다.
당업계에는, 실리콘 조성물이 극성 측기를 사용하여 개질될 경우 이의 유전 특성이 영향을 받을 수 있는 것으로 공지되어 있다. 예컨대, EP0927425B1은 의료 제품 내 케이블 쉬딩으로서 사용하기 위한, 불소 포함 측기 - 바람직하게는 트리플루오로프로필을 갖는 실리콘 조성물을 기재한다. 높은 중합도(3500-6500)를 갖는다고 하는, 생성된 중합체의 단점은 점도가 높다는 것인데, 이는 이 중합체가 롤 위에서 처리되어야 하는 이유이다. 이러한 실리콘 조성물은 따라서 박층의 제조에 적절하지 않다.
EP0676450B1은 저점도의 부분 비닐 말단 중합체를 포함하는 틱소트로픽 플루오로실리콘 겔 조성물을 청구한다. 이는, 실시예에 따르면 사용되는 비닐 중합체의 말단기가, 가교 반응에 참여하지 않는 약 40-50%의 비작용성 트리메틸실릴 단위로 이루어짐을 의미한다. 그 결과, 낮은 모듈러스의 실리콘 겔을 얻는 데에 유리한, 소위 "댕글링(dangling) 말단"이 생긴다. 그러나, 박층을 위해서는, 루스한 말단의 존재는 매우 불리한데, 왜냐하면 이것이 탄력성, 즉 기계적 손실 계수에 역효과를 미치기 때문이다.
EP0773251B1은 OH 말단 중합체로부터 출발하는, 고점도의 플루오르화 폴리디오르가노실록산 조성물의 제조에 관한 것이다. 그러나, 실리콘 조성물에 대해 여기에 기재된 점도 범위로는 박층의 제조가 가능하지 않다.
EP0688828B1은 플루오로실록산을 베이스로 하는 내용매성 실리콘 겔을 청구한다. 이 경우에는 비닐 중합체에, Si-H 가교제로의 백금 촉매 부가 가교를 거쳐 반응이 일어나는, 비닐디메틸실록시기를 현수하여 보유하는, 소위 T 단위인 분지 부위가 혼입된다. 그러나, EP0688828B1에 개시된 실리콘 겔의 기계적 강도는 박층을 제조하기에는 너무 낮다.
EP0808876B1은 가교 특성을 개질하기 위해, 알킬수소실록산과 디알킬수소실록시(퍼플루오로알킬에틸)실록산의 혼합물을 이용한다. 그러나, 재차, 여기에 기재된 실리콘 조성물은 박층의 제조에 적절한 가교 반응에 앞서 점성을 나타낸다.
HTV/HCR(고온 가황/고일관성 고무), LSR(액상 실리콘 고무) 및 RTV-2(실온 가황, 2 성분)의 분야에서는 지금까지 플루오로실리콘 재료가 시장에 나와 있었다. HTV 분야에서 실리콘은 매우 높은 점도를 보유하며; 가교되지 않은 구성성분은 일관성 및 가소성이 견고하다. LSR 실리콘은 통상적으로 고도 자동화 사출 성형 조작에 사용된다. 25℃ 및 1 s-1의 전단 속도에서의 역학 점도는 1,000,000 내지 1,500,0000 mPa·s 범위인데, 이것은 박층의 제조에는 너무 높다. 이 재료는 너무 전단 박화형이다. 예컨대, 고점도와 기계적 특성 사이의 관련을 예시하는, Form No.　45-1569-01의, 2013년도의 Dow Corning으로부터의 "Automotive Solutions" 시리즈로부터의 브로셔 "Silastic® Fluoro-Liquid Silicone Rubber(F-LSR)"의 2페이지의 표 "Typical Properties"를 참조할 수 있다.
RTV 실리콘의 분야에는, 겔로서 사용되는 플루오로실리콘에 시장에 나와 있다. 가교되지 않은 출발 재료가 낮은 역학 점도를 갖는 겔의 경우에는, 기계적 강도에 초점이 맞춰져 있지 않으므로, 시험값이 보고되어 있지 않다. 명칭이 "FER-7061-A/B" 및 "FER-7110-A/B"인 다른 저점도 플루오로실리콘이 예컨대 2016년 9월의 Shin-Etsu로부터의 브로셔 "RTV Silicone Rubber for Electrical & Electronic Applications"의 22페이지의 표에 기재되어 있다.
따라서, 층 두께의 균일도가 높으면서도, 0.1 내지 500 ㎛의 넓은 범위의 박층을 제조 가능하게 하는 적절한 저점도를 갖는 개질된 실리콘 조성물로서, 이들 층이 경화 후에 개선된 유전율과 동시에 양호하거나 또는 심지어 개선된 기계적 특성을 나타내는 실리콘 조성물을 제공하는 것이 목적이다.
이 목적은 놀랍게도 본 발명의 실리콘 조성물에 의해 달성된다.
이제 본 발명으로, α,ω-Si-비닐 공중합체, α,ω-Si-H 작용성 공중합체, 및 분자당 적어도 3개의 Si-H 작용기를 갖는 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 포함 Si-H 콤(comb) 가교제의 조합이, 가교된 엘라스토머 생성물의 양호한 기계적 특성과 함께 낮은 초기 중합체 점도의 이점을 통합함이 놀랍게도 밝혀졌는데, 상기 공중합체는 주로 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 및 디메틸실록시 단위로 이루어진다. 또한, 낮은 초기 점도로 인해, 나이프 코팅, 노즐 코팅 또는 롤러 코팅과 같은 표준 기술에 의해 박층을 제조할 수 있다. 추가로, 상기 재료는 또한 3D 인쇄에 사용될 수 있다.
본 발명의 실리콘 조성물은 유기 용매, 및 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 단위 함량이 40 몰%를 초과하지 않는, 낮은 분자 질량의 폴리디메틸실록산에 가용성이라는 것도 놀랍게도 밝혀졌다.
따라서, 본 발명의 주제는
(A) (25℃ 및 전단 속도 d = 1 s-1에서) 50-100,000 mPa·s의 역학 점도를 가지며, 지방족 탄소-탄소 다중 결합을 갖는, 분자당 적어도 2개의 라디칼을 갖고, 적어도 5 몰%의 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 또는 적어도 5 몰%의 비스(3,3,3-트리플루오로프로필)실록시 단위 또는 적어도 5 몰%의 양쪽의 혼합물을 더 포함하는, 적어도 1종의 폴리오르가노실록산 20-70 중량%,
(B) (25℃ 및 전단 속도 d = 1 s-1에서) 50-100,000 mPa·s의 역학 점도를 가지며, 적어도 5 몰%의 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 또는 적어도 5 몰%의 비스(3,3,3-트리플루오로프로필)실록시 단위 또는 적어도 5 몰%의 양쪽의 혼합물을 더 포함하는, 적어도 1종의 선형 α,ω-Si-H 작용성 폴리오르가노실록산 10-70 중량%,
(C) 분자당 규소에 결합된 적어도 3개의 수소 원자를 포함하고, 적어도 2.5 몰%의 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 또는 적어도 2.5 몰%의 비스(3,3,3-트리플루오로프로필)실록시 단위 또는 적어도 2.5 몰%의 양쪽의 혼합물을 더 포함하는, 적어도 1종의 유기 규소 화합물 0.1-50 중량%,
(D) 적어도 50 m2/g의 BET 비표면적을 갖는 보강성 충전제 1-40 중량%,
(E) 적어도 1종의 수소규소화 촉매
를 포함하며,
상기 양은 항상 합하여 총 100 중량%가 되도록 선택되는, 경화성 실리콘 조성물이다.
성분 (A)
폴리오르가노실록산(A)의 조성은 바람직하게는 하기 평균 일반식 (1)에 상응한다:
R1 xR2 ySiO(4-x-y)/2 (1)
식 중,
R1은 독립적으로 각각의 경우에, 임의로 유기 2가 기를 통해 규소에 결합되고 지방족 탄소-탄소 다중 결합을 포함하는, 1가의, 임의로 할로겐 또는 시아노로 치환된 C1-C10 탄화수소 라디칼을 나타내고,
R2는 독립적으로 각각의 경우에, SiC 결합되고 지방족 탄소-탄소 다중 결합이 없는, 1가의, 임의로 할로겐 또는 시아노로 치환된 C1-C10 탄화수소 라디칼을 나타내며, 단, R2로서, 적어도 5 몰%의 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 또는 적어도 5 몰%의 비스(3,3,3-트리플루오로프로필)실록시 단위 또는 적어도 5 몰%의 양쪽의 혼합물이 폴리오르가노실록산(A)에 존재하며,
x는 음수가 아니며, 단, 각각의 분자에 적어도 2개의 라디칼 R1이 있고,
y는 음수가 아니며, 단, 합계 (x+y)는 3 이하이며, 더욱 바람직하게는 1.8 내지 2.5 범위이다.
알킬렌기 R1은 SiH 작용성 화합물과 부가 반응(수소규소화)을 거칠 수 있는 어떤 소정 기를 포함할 수 있다. 라디칼 R1이 SiC 결합되고 치환된 탄화수소 라디칼일 경우, 바람직한 치환기는 할로겐 원자, 시아노 라디칼 및 -OR3이다. 이 문맥에서 R3은 독립적으로 각각의 경우에 동일 또는 상이하며, 수소 원자, 또는 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 1가 탄화수소 라디칼을 나타낸다.
바람직하게는, R1은 2 내지 16 개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 및 알키닐 기, 예컨대 비닐, 알릴, 메트알릴, 1-프로페닐, 5-헥세닐, 에티닐, 부타디에닐, 헥사디에닐, 시클로펜테닐, 시클로펜테닐, 시클로펜타디에닐, 시클로헥세닐, 비닐시클로헥실에틸, 디비닐시클로헥실에틸, 노르보르네일, 비닐페닐 및 스티릴 라디칼을 포함하며, 비닐, 알릴 및 헥세닐 라디칼이 특히 바람직하게 사용된다. 바람직한 라디칼 R1은 중합체쇄의 임의의 위치에, 더욱 특히 말단 규소 원자에 결합될 수 있다.
R2의 예는, 산소 원자에 의해 또는 기 -C(O)-에 의해 개재될 수 있는, 1가 라디칼 -F, -Cl, -Br, OR3, -CN, -SCN, -NCO 및 SiC가 결합되고, 치환 또는 비치환된 탄화수소 라디칼, 및 또한 양측에 Si 결합된 2가 라디칼이다. 라디칼 R2가 SiC 결합되고 치환된 탄화수소 라디칼을 포함하는 경우, 바람직한 치환기는 할로겐 원자, 인 포함 라디칼, 시아노 라디칼, -OR3, -NR3-, -NR3 2, -NR3-C(O)-NR3 2, -C(O)-NR3 2, -C(O)R3, -C(O)OR3, -SO2-Ph 및 -C6F5이며; 여기서 R3은 상기에서 이것에 대해 지정된 정의에 상응하며, Ph는 페닐 라디칼을 나타낸다.
라디칼 R2의 추가의 예는 알킬 라디칼, 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸 라디칼, 헥실 라디칼, 예컨대 n-헥실 라디칼, 헵틸 라디칼, 예컨대 n-헵틸 라디칼, 옥틸 라디칼, 예컨대 n-옥틸 라디칼 및 이소옥틸 라디칼, 예컨대 2,2,4-트리메틸펜틸 라디칼, 노닐 라디칼, 예컨대 n-노닐 라디칼, 데실 라디칼, 예컨대 n-데실 라디칼, 도데실 라디칼, 예컨대 n-도데실 라디칼 및 옥타데실 라디칼, 예컨대 n-옥타데실 라디칼, 시클로알킬 라디칼, 예컨대 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸 및 메틸시클로헥실 라디칼, 아릴 라디칼, 예컨대 페닐, 나프틸, 안트릴 및 페난트릴 라디칼, 알크아릴 라디칼, 예컨대 o-, m-, p-톨일 라디칼, 크실릴 라디칼 및 에틸페닐 라디칼 및 아르알킬 라디칼, 예컨대 벤질 라디칼, α- 및 β-페닐에틸 라디칼이다.
치환된 라디칼 R2의 예는 할로알킬 라디칼, 예컨대 3,3,3-트리플루오로-n-프로필 라디칼, 2,2,2,2',2',2'-헥사플루오로이소프로필 라디칼, 헵타플루오로이소프로필 라디칼, 할로아릴 라디칼, 예컨대 o-, m- 및 p-클로로페닐 라디칼, -(CH2)-N(R3)C(O)NR3 2, -(CH2)n-C(O)NR3, -(CH2)o-C(O)R3, -(CH2)o-C(O)OR3, -(CH2)o-C(O)NR3 2, -(CH2)-C(O)-(CH2)pC(O)CH3, -(CH2)-O-CO-R3, -(CH2)-NR3-(CH2)p-NR3 2, -(CH2)o-O-(CH2)pCH(OH)CH2OH, -(CH2)o-(OCH2CH2)pOR3, -(CH2)o-SO2-Ph 및 -(CH2)o-O-C6F5이며, 여기서 R3은 상기에서 이에 대해 나타낸 정의에 상응하며, Ph는 페닐 라디칼을 나타내고, o 및 p는 0∼10의 동일 또는 상이한 정수를 나타낸다.
양측 상의 Si 결합된 2가 라디칼로서의 R2의 예는, 수소 원자의 치환을 통한 부가 결합에 의해, 라디칼 R2에 대해 상기에 기재된 1가의 예로부터 유래된 것들이며; 이러한 라디칼의 예는 -(CH2)-, -CH(CH3)-, -C(CH3)2-, -CH(CH3)-CH2-, -C6H4-, -CH(Ph)-CH2-, -C(CF3)2-, -(CH2)o-C6H4-(CH2)o-, -(CH2)o-C6H4-C6H4-(CH2)o-, -(CH2O)p, (CH2CH2O)o, -(CH2)o-Oz-C6H4-SO2-C6H4-Oz-(CH2)o-이고, 여기서 z는 0 또는 1이고, Ph, o 및 p는 상기에 기재된 정의를 갖는다.
라디칼 R2는 바람직하게는, 1 내지 18 개의 탄소 원자를 가지며 지방족 탄소-탄소 다중 결합이 없는, 1가의, SiC 결합되고, 임의로 치환된 탄화수소 라디칼이며, 더욱 바람직하게는, 1 내지 6 개의 탄소 원자를 가지며 지방족 탄소-탄소 다중 결합이 없는, 1가의 SiC 결합된 탄화수소 라디칼이며, 더욱 특히 메틸 또는 3,3,3-트리플루오로-n-프로필 라디칼이다.
구성성분 (A)의 분자량은 예컨대 102 내지 105 g/몰의 넓은 한계 내에서 변동될 수 있다. 따라서, 예컨대, 구성성분 (A)는 비교적 낮은 분자 질량의, 알케닐 작용성 올리고실록산, 예컨대 1,2-디비닐-3,3,3-트리플루오로프로필트리메틸디실록산일 수 있지만, 또한 분자량이 예컨대 105 g/몰(NMR에 의해 결정된 수 평균)인, 쇄내 또는 말단 Si 결합 비닐기를 보유하는 고급 중합체 폴리디메틸실록산일 수 있다. 구성성분 (A)를 형성하는 분자의 구조는 고정되지 않으며; 특히, 비교적 높은 분자 질량, 즉 올리고머 또는 중합체의 실록산의 구조는 선형, 환형, 분지형 또는 아니면 수지형(resinlike), 망상형(networklike)일 수 있다. 선형 및 환형 폴리실록산은 바람직하게는 화학식 R2 3SiO1/2, R1R2 2SiO1/2, R1R2SiO1/2 및 R2 2SiO2/2의 단위로 이루어지며, 식 중, R2 및 R1은 상기 지시된 정의를 갖는다. 분지형 및 망상형 폴리실록산은 추가로 삼작용성 및/또는 사작용성 단위, 바람직하게는 화학식 R2SiO3/2, R1SiO3/2 및 SiO4/2의 단위를 포함하며, 식 중, R2 및 R1은 상기 지시된 정의를 갖는다. 물론, 구성성분 (A)의 기준을 만족시키는 상이한 실록산의 혼합물을 이용할 수도 있다.
성분 (A)는 바람직하게는 각각의 경우 25℃ 및 d = 1 s-1의 전단 속도에서, 50, 바람직하게는 500 내지 20,000 mPa·s의 역학 점도를 갖는다. 성분 (A)로서, 각각의 경우 25℃ 및 d = 1 s-1의 전단 속도에서, 50 내지 100,000 mPa·s, 바람직하게는 500 내지 20,000 mPa·s의 역학 점도를 갖는, 비닐 작용성의, 실질적으로 선형의 폴리디오르가노실록산을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
(A)는 20-70 중량%, 바람직하게는 25-65 중량%, 더욱 바람직하게는 30-60 중량%의 양으로 사용된다.
성분 (B)
사용되는 성분 (B)는, Si 결합된 수소 원자를 포함하고 사슬 연장 활성이 가능한 선형 폴리오르가노실록산이다. 이 특성은 통상적으로, (B)가 하기 일반식 (2)의 α,ω-Si-H 작용성 폴리디메틸실록산임으로써 달성된다:
R2 cHdSiO(4-c-d)/2 (2)
식 중,
R2는 상기 지시된 정의를 가지며,
c는 1 내지 3이고,
d는 0.001 내지 2이고,
단, c + d의 합계는 3 이하이고, 분자당 최대 2개의 Si 결합된 수소 원자가 존재한다.
본 발명에 따라 사용되는 오르가노폴리실록산 (B)는, 오르가노폴리실록산 (B)의 총 중량을 기준으로, 바람직하게는 0.001 내지 1.7 중량% 범위로 Si 결합된 수소를 포함한다.
구성성분 (B)의 분자량은 마찬가지로 예컨대 102 내지 105 g/몰의 넓은 한계 내에서 변동될 수 있다. 따라서, 구성성분 (B)는 예컨대, 예컨대 1,1,3-트리메틸-3-(3,3,3-트리플루오로프로필)디실록산과 같은, 비교적 낮은 분자 질량의 SiH 작용성 올리고실록산일 수 있지만, 말단 SiH기를 보유하는 선형 올리고머 또는 중합체 또는 고급 중합체 폴리디메틸실록산일 수도 있다.
선형 (B)는 바람직하게는 화학식 R2 3SiO1/2, HR2 2SiO1/2, HR2SiO2/2 및 R2 2SiO2/2의 단위로 이루어지며, 식 중, R2는 상기 지시된 정의를 갖는다.
물론, 구성성분 (B)의 기준을 만족시키는 상이한 실록산의 혼합물도 사용될 수 있다. 25℃ 및 d = 1 s-1의 전단 속도에서 10 내지 100,000 mPa·s의 점도를 가지며 적어도 5 몰%의, 적어도 하나의 3,3,3-트리플루오로프로필기를 포함하는 사슬 단위를 갖는, 낮은 분자 질량의 SiH 작용성 화합물, 예컨대 테트라키스(디메틸실록시)실란 및 테트라메틸-시클로테트라실록산, 및 또한 더 높은 분자 질량의 SiH 포함 실록산, 예컨대 폴리(수소메틸)실록산 및 폴리(디메틸수소메틸)실록산을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 특히 바람직한 점도 범위는 10 내지 20,000 mPa·s(25℃, d = 1 s-1)이다.
본 발명의 가교성 실리콘 조성물 중 구성성분 (B)의 양은 바람직하게는, (A)로부터의 지방족 불포화기에 대한 성분 (B)로부터의 SiH기의 몰비가 0.1 내지 1, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 0.9가 되는 양이다.
(B)는 10-70 중량%, 바람직하게는 20 내지 50 중량%의 양으로 사용된다.
성분 (C)
성분 (C)로서는 적어도 3개의 Si 결합된 수소 원자를 갖는 유기 규소 화합물이 사용된다. 하기 일반식 (3)의 단위로 이루어진 선형, 환형 또는 분지형 오르가노폴리실록산을 사용하는 것이 바람직하다:
R2 eHfSiO(4-e-f)/2 (3)
식 중,
R2는 상기 지시된 정의를 가지며, R2로서 적어도 2.5 몰%의 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 또는 적어도 2.5 몰%의 비스(3,3,3-트리플루오로프로필)실록시 단위 또는 적어도 2.5 몰%의 양쪽의 혼합물이 성분 (C)에 존재하는 것이 상이하고,
e는 0 내지 3이고,
f는 0 내지 2이며,
단, e + f의 합계는 3 이하이고, 분자당 적어도 3개의 Si 결합된 수소 원자가 존재한다.
본 발명에 따라 사용되는 오르가노폴리실록산 (C)는 바람직하게는, 오르가노폴리실록산 (C)의 총 중량을 기준으로, 0.04 내지 1.7 중량% 범위의 Si 결합된 수소를 포함한다.
구성성분 (C)의 분자량은 마찬가지로 예컨대 102 내지 105 g/몰의 넓은 한계 내에서 변동될 수 있다. 따라서, 구성성분 (C)는 예컨대 비교적 낮은 분자 질량의, SiH 작용성 올리고실록산, 예컨대 1,1,5,5-테트라메틸-3-(3,3,3-트리플루오로프로필)트리실록산일 수 있지만, 또한 쇄내 및 임의로 말단 Si기를 보유하는 폴리디메틸실록산, 또는 SiH기를 포함하는 실리콘 수지일 수 있다.
구성성분 (C)를 형성하는 분자의 구조는 고정되지 않으며; 특히, 비교적 높은 분자 질량의 실록산, 즉 올리고머 또는 중합체 SiH 포함 실록산의 구조는 선형, 환형, 분지형 또는 아니면 수지형, 망상형일 수 있다. 선형 및 환형 폴리실록산 (C)는 바람직하게는 화학식 R2 3SiO1/2, HR2 2SiO1/2, HR2SiO1/2 및 R2 2SiO2/2의 단위로 이루어지며, 식 중, R2는 상기 지시된 정의를 갖는다. 분지형 및 망상형 폴리실록산은 추가로 삼작용성 및/또는 사작용성 단위, 바람직하게는 화학식 R2SiO3/2, HSiO3/2 및 SiO4/2의 단위를 포함하며, 식 중, R2는 상기 지시된 정의를 갖는다.
물론, 구성성분 (C)의 기준을 만족시키는 상이한 실록산의 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 25℃ 및 d = 1 s-1의 전단 속도에서 10 내지 20,000 mPa·s의 점도를 가지며 적어도 2.5 몰%의, 적어도 하나의 3,3,3-트리플루오로프로필기를 포함하는 사슬 단위를 갖는, 낮은 분자 질량의 SiH 작용성 화합물, 예컨대 테트라키스(디메틸실록시)실란 및 테트라메틸시클로테트라실록산, 및 또한 더 높은 분자 질량의 SiH 포함 실록산, 예컨대 폴리(수소메틸)실록산 및 폴리(디메틸수소메틸)실록산을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 50 내지 1,000 mPa·s(25℃, d = 1 s-1)의 점도 범위가 특히 바람직하다.
본 발명의 가교성 실리콘 조성물 중 구성성분 (C)의 양은 바람직하게는, (A)로부터의 지방족 불포화기에 대한 SiH기[성분 (B) 및 성분 (C)로부터의 SiH의 총 합계]의 몰비가 0.5 내지 20, 바람직하게는 0.6 내지 5.0, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 2.5이 되게 하는 양이다.
(C)는 0.1-50 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 30 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 양으로 사용된다.
(A)와 (B) 및 (C)의 반응 도중에는, 우선적으로 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 단위 또는 비스(3,3,3-트리플루오로프로필)실록시 단위를 PDMS에 혼입한다. 여기서의 분포는 통계적이거나 또는 블록(블록 공중합체)의 형태일 수 있다. 몰%의 3,3,3-트리플루오로프로필기의 분율은 본 발명의 조성물의 소정 효과의 원인이 된다. PDMS와 비교한 유전율의 증가는 직선적이지 않으며, 이에 따라 바람직하게는 50 몰%의 최대 분율이면 소정 효과를 달성하기 위해 충분하다. 사용되는 중합체의 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시기 또는 비스(3,3,3-트리플루오로프로필)실록시기 함량은, (A) 및 (B)의 경우에는 적어도 5 몰%이고, (C)의 경우에는 적어도 2.5 몰%이며, 바람직하게는 각각의 경우 10 몰% 내지 80 몰%, 더욱 바람직하게는 20 몰% 내지 50 몰%이다.
50 Hz에서 측정된 유전율은, PDMS에 대해 약 2.8로부터, 중합체의 40 몰% 제제에 대해 6.0까지 변경되면서 상승한다. 더 높은 변경 정도는, 유전율을 대략 7.0까지 상승 가능하게 한다.
본 발명에 따라 사용되는 성분 (A), (B) 및 (C)는 당업자에게 공지된 시판품이고, 및/또는 화학에서는 흔한 방법에 의해 상기 당업자가 제조할 수 있다.
성분 (D)
성분 (D)는 또한 지금까지 부가 가교성 조성물의 제조에 사용되어온 보강성 충전제의 군을 나타낸다. 본 발명의 실리콘 조성물 중에 성분으로서 사용될 수 있는 보강성 충전제의 예는, BET 표면적이 적어도 50 m2/g인 흄드 또는 침강형 실리카, 및 또한 퍼니스 블랙 및 아세틸렌 블랙과 같은 카본 블랙 및 활성탄이며, BET 표면적이 적어도 50 m2/g, 최대 300 m2/g인 흄드 및 침강형 실리카가 바람직하다. 특히 바람직한 BET 표면적은 75 내지 200 m2/g이다. 기술된 실리카 충전제는 성질이 친수성일 수 있거나, 또는 공지된 방법에 의해 소수화될 수 있다. 본 발명의 가교성 조성물 중 활성 보강성 충전제의 양은 1 내지 40 중량%, 바람직하게는 5 내지 35 중량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 중량% 범위이다.
가교성 실리콘 조성물은, 충전제 (D)가 표면 처리되는 것을 특징으로하는 것이 특히 바람직하다. 표면 처리는 미분 충전제의 소수화에 대해 종래 기술에서 공지된 방법에 의해 달성된다. 소수화는 예컨대 폴리오르가노실록산에의 혼입 전에, 또는 아니면 폴리오르가노실록산의 존재 하에 인시츄 방법에 의해 일어날 수 있다. 양쪽 방법 모두 배취 조작으로 또는 연속적으로 실시될 수 있다. 사용이 바람직한 소수화제는 공유 결합을 형성시키면서 충전제 표면과 반응할 수 있거나 또는 충전제 표면 상에 내구성있게 물리적 흡착되는(physisorbed) 유기 규소 화합물이다. 소수화제의 예는 알킬클로로실란, 예컨대 메틸트리클로로실란, 디메틸-디클로로실란, 트리메틸클로로실란, 옥틸트리클로로실란, 옥타데실트리클로로실란, 옥틸메틸디클로로실란, 옥타데실-메틸디클로로실란, 옥틸디메틸클로로실란, 옥타데실-디메틸클로로실란 및 tert-부틸디메틸클로로실란; 알킬-알콕시실란, 예컨대 디메틸디메톡시실란, 디메틸-디에톡시실란, 트리메틸메톡시실란 및 트리메틸에톡시실란; 트리메틸실라놀; 환형 디오르가노(폴리)실록산, 예컨대 옥타-메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산; 트리메틸실록시 말단기를 갖는 디메틸폴리실록산, 및 또한 실라놀 또는 알콕시 말단기를 갖는 디메틸폴리실록산과 같은 선형 디오르가노폴리실록산; 디실라잔, 예컨대 헥사알킬디실라잔, 특히 헥사메틸디실라잔, 디비닐-테트라메틸디실라잔, 비스(트리플루오로프로필)테트라메틸디실라잔; 환형 디메틸실라잔, 예컨대 헥사메틸시클로트리실라잔이다. 상기에 이전에 기재된 소수화제의 혼합물도 사용될 수 있다. 소수화를 촉진하기 위해, 예컨대 아민, 금속 수산화물 및 물과 같은 촉매 활성 첨가제의 첨가도 임의로 이루어진다.
소수화는 예컨대 1종의 소수화제 또는 2종 이상의 소수화제(들)의 혼합물을 사용하여 1 단계로, 또는 아니면 1종 이상의 소수화제를 사용하여 복수의 단계로 일어날 수 있다.
표면 처리의 결과, 바람직한 충전제 (D)는, 적어도 0.01 내지 최대 20 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%의 탄소 함량을 갖는다. 소수화에 의해 표면에 고정된 작용기가 수소규소화 반응에 참여할 수 없는 소수화된 충전제 (D)가 특히 바람직하다. 충전체 (D)가 0.01 내지 2 중량%의 Si 결합된 지방족 불포화기를 갖는 표면 처리된 실리카인 것을 특징으로 하는 가교성 실리콘 조성물도 바람직하다. 이들은 예컨대 Si 결합된 비닐기이다. 본 발명의 실리콘 조성물에서, 구성성분 (D)는 바람직하게는 개별로서 또는 마찬가지로 바람직하게는 2종 이상의 미분 충전제의 혼합물로서 사용된다.
성분 (E)
성분 (E)는 수소규소화 촉매를 나타낸다. 성분 (E)로서 사용되는 촉매는 종래 기술에서 공지된 것들 모두일 수 있다. 성분 (E)는 백금족 금속, 예컨대 백금, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴 또는 이리듐, 유기 금속 화합물, 또는 이들의 조합일 수 있다. 성분 (E)의 예는 헥사클로로백금(IV)산, 이염화백금, 아세틸아세톤산백금과 같은 화합물, 및 매트릭스에 또는 코어/쉘 유사 구조에 캡슐화된 상기 화합물의 착물일 수 있다. 오르가노폴리실록산의 저분자량 백금 착물은 백금을 갖는 1,3-디에테닐-1,1,3,3-테트라메틸-디실록산 착물을 포함한다. 추가의 예는 아인산백금, 백금-포스핀 착물 또는 알킬 백금 착물이다. 이들 화합물을 수지 매트릭스 내에 캡슐화시킬 수 있다.
노출시 성분 (A) 및 (B) 및 (C)의 수소규소화 반응을 촉매하기 위한 성분 (E)의 농도는, 기재된 공정에서 여기서 요구되는 열을 생성시키기에 충분하다. 성분 (E)의 양은, 성분의 총 중량에 따라, 0.1 내지 1000 백만분율(ppm), 0.5 내지 100 ppm, 또는 1 내지 25 ppm의 백금족 금속이다. 백금족 금속의 구성성분이 1 ppm 미만으로 존재하는 경우, 경화 속도는 낮을 수 있다. 100 ppm을 초과하는 백금족 금속의 사용은 비경제적이거나 또는 실리콘 조성물의 안정성을 감소시킬 수 있다.
성분 (F)
본 발명의 실리콘 조성물은 부가 가교성 조성물의 제조에서 또한 지금까지 사용되어온 모든 추가의 보조제 (F)를 임의로 포함할 수 있다. 본 발명의 실리콘 조성물은 선택적으로 구성성분으로서 추가의 첨가제를 70 중량% 이하, 바람직하게는 0 내지 40 중량%의 비율로 포함할 수 있다. 이들 첨가제는 예컨대 불활성 충전제, 실록산 (A), (B) 및 (C)와는 상이한 수지성 폴리오르가노실록산, 비보강성 충전제, 살균제, 향료, 레올로지 첨가제, 억제제, 예컨대 부식 억제제 또는 산화 억제제, 광 안정화제, 난연제 및 전기 특성에 영향을 주기 위한 제제, 분산 보조제, 용매, 접착 촉진제, 안료, 염료, 가소화제, 유기 중합체, 안정화제, 예컨대 열 안정화제 등일 수 있다. 이들은 석영 분말, 규조토, 클레이, 백악, 리소폰, 카본 블랙, 흑연, 금속 산화물, 금속 탄산염, 금속 황산염, 카르복실산의 금속 염, 금속 분진, 섬유, 예컨대 유리 섬유, 중합체 섬유, 플라스틱 분말 등과 같은 첨가제를 포함한다.
이들 비보강성 충전제는 또한 열전도성 또는 전기 전도성일 수 있다. 열전도성 충전제의 예는 질화알루미늄; 산화알루미늄; 티탄산바륨; 산화베릴륨; 질화붕소; 다이아몬드; 흑연; 산화마그네슘; 예컨대 구리, 금, 니켈 또는 은과 같은 미립자 금속; 탄화규소, 탄화텅스텐; 산화아연 및 이들의 조합이다. 열전도성 충전제는 종래 기술에서 공지되어 있으며, 상업적으로 입수가능하다. 예컨대, CB-A20S 및 Al-43-Me는 일본 소재 Showa-Denko KK로부터 상업적으로 입수가능한 다양한 입도의 산화알루미늄 충전제이고, AA-04, AA-2 및 AAl 8은 Sumitomo Chemical Company로부터 상업적으로 입수가능한 산화알루미늄 충전제이다. 은 충전제는 미국 매사츄세츠주 아틀레보로 소재의 Metalor Technologies U.S.A.로부터 상업적으로 입수가능하다. 질화붕소 충전제는 미국 오하이오주 클리브랜드 소재의 Advanced Ceramics Corporation으로부터 상업적으로 입수가능하다.
임의의 용매 (F)가 사용되는 경우, 용매가 전체계에 해로운 영향을 주지 않는 것을 보장하도록 주의를 기울여야 한다. 적절한 용매 (F)는 종래 기술에 공지되어 있으며, 상업적으로 입수가능하다. 용매는 예컨대 3 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 유기 용매일 수 있다. 용매의 예는 예컨대 노난, 데칼린 및 도데칸과 같은 지방족 탄화수소; 예컨대 메시틸렌, 크실렌 및 톨루엔과 같은 방향족 탄화수소; 예컨대 아세트산에틸 및 부티로락톤과 같은 에스테르; 예컨대 n-부틸 에테르 및 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르와 같은 에테르; 예컨대 메틸 이소부틸 케톤 및 메틸 펜틸 케톤과 같은 케톤; 예컨대, (A), (B) 및 (C)와 상이한 선형, 분지형 및 환형 폴리디메틸실록산과 같은 실리콘 유체, 및 이들 용매의 조합을 포함한다. 제제 중 특정 용매의 최적 농도는 루틴한 시험에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 화합물의 중량에 따라, 용매 (F)의 양은 0 내지 95% 또는 1 내지 95%일 수 있다.
본 발명의 조성물의 다른 주요한 이점은, 실질적인 비율의 3,3,3-트리플루오로프로필기의 존재에도 불구하고, 여전히 용매 (F) 중에서 특정 용해도를 갖는다는 것이다.
(F)로서 적절한 억제제 및 안정화제는 본 발명의 실리콘 조성물의 처리 수명, 개시 온도 및 가교 속도를 목적하는 대로 조정하는 역할을 한다. 이들 억제제 및 안정화제는 부가 가교 조성물의 분야에는 매우 잘 알려져 있다. 통상적인 억제제의 예는 아세틸렌 알콜, 예컨대 1-에티닐-1-시클로헥산올, 2-메틸-3-부틴-2-올 및 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 3-메틸-1-도데신-3-올, 폴리메틸비닐시클로실록산, 예컨대 1,3,5,7-테트라비닐테트라메틸테트라시클로실록산, 메틸비닐-SiO1/2기 및/또는 R2비닐SiO1/2 말단기를 갖는 낮은 분자 질량의 실리콘 오일, 예컨대 디비닐테트라메틸디실록산, 테트라비닐디메틸디실록산, 트리알킬 시아누레이트, 알킬 말레이이트, 예컨대 디알릴 말레에이트, 디메틸 말레에이트 및 디에틸 말레에이트, 알킬 푸마레이트, 예컨대 디알릴 푸마레이트 및 디에틸 푸마레이트, 유기 히드로과산화물, 예컨대 히드로과산화쿠멘, 히드로과산화tert-부틸 및 히드로과산화피난, 유기 퍼옥시드, 유기 설폭시드, 유기 아민, 디아민 및 아미드, 포스판 및 포스파이트, 니트릴, 트리아졸, 디아지리딘 및 옥심이다. 이들 억제제 (F) 첨가의 효과는 이들의 화학 구조에 따라 달라지므로, 농도는 개별적으로 결정해야 한다. 억제제 및 억제제 혼합물은 혼합물의 총 중량을 기준으로, 바람직하게는 0.00001% 내지 5%, 더욱 바람직하게는 0.00005 내지 2%, 매우 바람직하게는 0.0001 내지 1%의 비율로 첨가된다.
본 발명의 추가의 주제는, 본 발명의 실리콘 조성물의 제조이다. 본 발명의 조성물은 일성분 실리콘 조성물 및 또한 이성분 실리콘 조성물일 수 있다. 후자의 경우, 본 발명의 조성물의 2 성분은 모든 구성성분을 임의의 조합으로 포함할 수 있으며, 일반적으로 단, 하나의 성분은 지방족 다중 결합을 갖는 실록산, Si 결합된 수소를 갖는 실록산 및 촉매를 동시에 포함하지 않는다. 즉, 실질적으로 구성성분 (A), (B), (C) 및 (D)를 동시에 포함하지 않는다.
본 발명의 조성물에 사용되는 화합물 (A) 및 (B) 및 (C)는 공지된 바와 같이 가교가 가능하도록 선택된다. 따라서, 예컨대, 화합물 (A)는 적어도 2개의 지방족 불포화 라디칼, (B) 2개의 Si 결합된 수소, (C) 적어도 3개의 Si 결합된 수소 원자를 갖는다.
구성성분의 혼합 또는 배합은 종래 기술에서 현재까지 공지된 바의 방법에 따라 수행할 수 있다. 성분의 순서는 여기서 중요하지 않다. 배합 조작은 수분 내지 수시간 수행할 수 있다. 전단 에너지의 도입이 보강성 충전제의 배합된 혼입의 공정을 촉진한다. 혼합 동안의 온도는 통상적으로 0 내지 200℃, 더욱 바람직하게는 25 내지 150℃이다.
구성성분 모두를 혼합한 후, 25℃ 및 1 s-1의 전단 속도에서의 실리콘 조성물의 역학 점도는 100 mPa·s 내지 1000 Pa·s, 바람직하게는 500 mPa·s 내지 100 Pa·s, 더욱 바람직하게는 1000 mPa·s 내지 50 Pa·s이다.
본 발명의 가교성 실리콘 조성물은 용이하게 입수가능한 출발 재료를 사용하여 간단한 공정으로 그리고 이에 따라 경제적으로 제조될 수 있다는 이점을 갖는다. 본 발명의 가교성 조성물은, 일성분 제제로서 이것이 25℃ 및 주위 압력에서 양호한 보관 안정성을 가지며 승온에서만 급속하게 가교한다는 추가의 이점을 갖는다. 본 발명의 실리콘 조성물은, 이성분 제제의 경우, 2가지 성분의 혼합 후, 25℃ 및 주위 압력에서 장기간에 걸쳐, 첨가된 억제제 및 이의 양에 따라 처리 특성이 유지되어, 긴 포트 라이프를 나타내고 승온에서만 급속한 가교를 거친다는 이점을 갖는다.
본 발명의 실리콘 조성물의 추가의 이점은 출발 재료의 낮은 점도에도 불구하고 기계적 성능이 양호하다는 것이며, 이는 성분 (B) 및 (C)의 동시 존재에 의해 달성된다.
본 발명의 실리콘 조성물 또는 이로부터 제조될 수 있는 박막이 예컨대 유전성 전기활성 중합체의 원리로 작동되는 센서, 구동기 또는 발생기 내 유전체로서 사용되는 경우, 이는 더 큰 유전율의 이점을 제공한다. 센서 분야에서, 이점은 더 낮은 작동 전압의 구동기 분야, 및 더 큰 부품 효율의 발생기 분야에서의 증가된 민감도에 있다. 종래 기술로부터 공지되고 극성 측기를 갖도록 개질된 다른 실리콘 엘라스토머와 유전 특성을 비교시, 또한, 본 발명의 조성물의 이점은 낮은 전기 손실 각도에 있다. 본 발명의 조성물의 다른 이점은, 약 1 내지 50 쇼어 A의 경도 범위가 선택될 수 있어서, 낮고 조정가능한 탄성계수를 가져온다는 것이다.
본 발명의 조성물의 이점은 또한, 점도 범위에 대해 양호한 기계적 특성과 합해진 낮은 점도에 의해, 약 5 내지 500 ㎛ 범위의 박층 또는 박막을 제조할 수 있다는 것이다. (A), (B) 및 (C)의 조합으로부터 소위 사슬 연장을 통해서만 소정의 특성 프로필이 달성될 수 있으며, 이는 비교적 적은 절점(nodal point)을 갖는 장쇄를 얻기 위해 인시츄에서 반응할 수 있고 이에 따라 가교된 실리콘 엘라스토머에서 양호한 기계적 특성을 달성할 수 있는, Si-비닐 공중합체(A), α,ω-Si-H 작용성 공중합체(B) 및 Si-H 가교제(C)가 존재해야 함을 의미한다.
본 발명의 조성물의 추가의 이점은, 예컨대 코팅 공정(나이프 코팅, 슬롯 다이 코팅, 롤러 코팅 등)과 같은 다양한 조작에 의해 박층을 제조하는 데에 이를 사용할 수 있는 가능성이다. 박층은 500 ㎛ 미만 범위에, 더욱 바람직하게는 250 ㎛ 미만 범위에, 더욱 특히 200 ㎛ 미만 범위에 위치시킨다. 박층의 제조에 바람직한 공정은 슬롯 다이 코팅이다.
절대 층 두께 외에, 필름이 예컨대 유전체로서 또는 막으로서 사용되는 분야의 경우에는, 전체의 제조된 웹에 걸친 층 두께의 균일성이 중요한 역할을 한다.
따라서, 본 발명의 추가의 주제는, 필름 두께가 0.1 내지 500 ㎛인 얇은 실리콘 필름을 제조하기 위한, 본 발명의 실리콘 조성물의 용도이다.
제조된 실리콘 필름의 파괴 전압은 적어도 30 kV/mm이다. 실리콘 필름은 구동기, 센서 또는 발생기에 사용될 수 있다.
슬롯 다이 공정에 대한 하나의 가능한 공정은 200 cm2의 면적에 걸쳐 측정된 필름 두께가 0.1 내지 500 ㎛이고 두께 정확도가 ± 5%인 얇은 실리콘 필름의 연속 제조 공정이며, 이는
i) 본 발명의 용매 함유 또는 무용매 실리콘 조성물을 슬롯 다이의 슬롯을 통해 이동하는 지지체에 도포하고,
ii) 이어서, 존재하는 경우 용매를, 지지체 필름 상에 형성되는 실리콘층으로부터 제거하고, 실리콘층을 가교시키고,
iii) 가교 후, 생성된 실리콘 필름을 지지체로부터 분리할 수 있으며,
단,
- 단계 i)에서의 슬롯 다이는 지지체에 대해 10° 내지 90°(바람직하게는 90°, 더욱 특히 위로부터 수직)의 각도로 존재하고;
- 지지체의 주행 속도는 0.1 내지 500 m/분이며;
- (25℃ 및 1 s-1의 전단 속도에서) DIN53019에 따라 측정된 본 발명의 실리콘 조성물의 역학 점도는 100 mPa·s 내지 1000 Pa·s인 것을 특징으로 한다.
이렇게 제조된 실리콘 필름은 예컨대 적어도 한겹의 실리콘 필름을 포함하는 다겹 어셈블리에 사용될 수 있다. 다겹 어셈블리는 구동기, 센서 또는 발생기 내 유전성, 전기 활성 중합체(EAP)로서 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실리콘 조성물은 또한 성형 공정(사출 성형, 급속 프로토타이핑 등)에 의한 씰과 같은 매질 내성 부품의 제조에 적절한 것으로 드러났는데, 왜냐하면 이것이 예컨대 비극성 용매에 대해 내성이 있기 때문이다.
따라서, 본 발명의 추가의 주제는, 매질 내성 부품의 제조를 위한, 본 발명의 실리콘 조성물의 용도이다.
또한, 본 발명의 실리콘 조성물은 또한 바람직하게는 생성 드롭 온 디맨드(DOD) 공정에 의한 3D 인쇄로 성형 물품을 제조하는 데에 적절한 것으로 밝혀졌다.
따라서, 본 발명의 추가의 주제는, 생성 드롭 온 디맨드(DOD) 공정에 의한 3D 인쇄로 성형 물품을 제조하기 위한 본 발명의 실리콘 조성물의 용도이다.
점도 결정
본 발명에서의 점도는 역학 점도 η이며, 개구각이 2°인 콘/플레이트 시스템(CP50-2 콘)을 이용하여, DIN EN ISO 3219: 1994 및 DIN 53019에 따라 Anton Paar MCR 302 레오미터 상에서 측정하였다. Physikalisch-Technisches Bundesanstalt로부터의 표준 오일 10000을 이용하여 기구를 보정하였다. 측정 온도는 25.00℃ +/- 0.05℃였고, 측정 시간은 3 분이었다. 보고된 점도는 독립적으로 수행된 3 회의 개별 측정의 산술 평균을 나타낸다. 역학 점도의 측정 불확실도는 1.5%였다. 전단 속도 구배는 점도의 함수로서 선택하였고, 각각의 보고된 점도에 대해 별도로 확인하였다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 설명하는 역할을 하며, 본 발명을 한정하지는 않는다.
하기 기재되는 실시예에서 모든 부 및 퍼센트 데이터는, 달리 기술되지 않는 한, 중량에 의한다. 하기 실시예는 달리 기술되지 않는 한, 주변 분위기의 압력에서, 즉 대략 1000 hPa의 압력에서, 그리고 실온에서, 즉 대략 25℃에서, 또는 추가의 가열 또는 냉각없이 반응물이 실온에서 배합될 때 생기는 온도에서 실시한다. 하기의 모든 역학 점도 데이터는 25℃의 온도에 관한 것이다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하며, 어떤 한정 효과는 없다. 보고된 점도 값은, 달리 기술되지 않는 한, 1 s-1의 전단 속도에서 레오미터에 의해 측정되며 mPa·s로 보고된 역학 점도 η를 지칭한다.
사용되는 약어는 하기와 같다:
Ex. 실시예
No. 번호
PDMS 폴리디메틸실록산
FPDMS 불소 함유 폴리디메틸실록산
LSR 액상 실리콘 고무
HTV 고온 가황
RTV 실온 가황
중량% 중량%, w/w
η 역학 점도(mPa·s)
몰% 몰 퍼센트, 물질 분율의 양
mmol/g 화합물 g당 작용기의 밀리몰
M 몰 질량(g/몰)
BM 베이스 혼합물
FS 흄드 실리카
M=M 단위 일작용성 실록산 라디칼, R3SiO1/2
D=D 단위 이작용성 실록산 라디칼, R2SiO2/2
T=T 단위 삼작용성 실록산 라디칼, R3SiO3/2
Q=Q 단위 사작용성 실록산 라디칼, SiO4/2
식 중, R은 치환 또는 비치환된, 포화 또는 불포화 유기 라디칼을 나타낸다.
하기 실시예는, 하위량(subquantity)의 상기 정의된 화학식 (1)을 나타내는, 화학식 (1a)를 갖는, 비닐기 및 플루오로기를 포함하는 다양한 중합체(= 성분 (A))를 사용한다:
Figure pct00001
Figure pct00002
하위량의 상기 정의된 화학식 (2)를 나타내는, 하기 일반식 (2a)의 α,ω-말단 중합체(= 성분 (B))도 사용된다:
Figure pct00003
Figure pct00004
가교제로서, 하위량의 상기 정의된 화학식 (3)을 나타내는, 하기 일반식 (3a)에 의해 재생되는, 플루오로기를 포함하는 가교제(= 성분 (C))를 사용한다:
Figure pct00005
Figure pct00006
사용되는 화학식 (3a)의 중합체는 사슬 말단으로서 트리메틸실릴기를 포함하며, 이 실시예는 본 발명을 이 측면에 한정하지 않고, 사슬 말단에, 예컨대 디메틸-Si-H 라디칼 또는 디메틸비닐 라디칼과 같은 다른 작용기를 사용하는 것도 가능하다.
사용되는 성분 (D)는 트리메틸실릴기로 예비 소수화되고 DIN EN ISO 9277 표면적이 130 m2/g인 흄드 실리카이다.
베이스 혼합물 1(BM 1)의 제조를 위한 표준 절차:
부피가 200 ml인 배합기에 78.0 g의 α,ω-디메틸비닐실릴 말단 블록형 중합체 (A)를 채웠다. 35 분의 과정에 걸쳐 실온에서, 78.0 g의, 트리메틸실릴기로 예비 소수화되고 DIN EN ISO 9277 표면적이 130 m2/g인 흄드 실리카(성분 (D))를 혼련에 의해 혼입하였다. 이에 의해 고점도의 조성물이 생성되었고, 이를 1 시간 동안 150℃에서 배합기 내에서 열 처리를 거치게 하였다. 약 50℃로의 냉각을 실시한 후, 표 4에 보고된 양의 중합체 (A)를 첨가하였다. 각각의 BM 1의 25℃ 및 25 s-1의 전단 속도 d에서의 DIN 53019에 따른 역학 점도 η를 표 4에 mPa·s로 보고하였다.
베이스 혼합물 2(BM 2)의 제조를 위한 표준 절차:
부피가 200 ml인 배합기에 78.0 g의 α,ω-디메틸비닐실릴 말단 블록형 중합체 (A)(초기량)를 채웠다. 35 분의 과정에 걸쳐 실온에서, 78.0 g의, 트리메틸실릴기로 예비 소수화되고 DIN EN ISO 9277 표면적이 130 m2/g인 흄드 실리카(성분 (D))를 혼련에 의해 혼입하였다. 이에 의해 고점도의 조성물이 생성되었고, 이를 1 시간 동안 150℃에서 배합기 내에서 열 처리를 거치게 하였다. 약 50℃로의 냉각을 실시한 후, 표 4에 보고된 양의 중합체 (B) 및 임의로 중합체 (A)(첨가량)를 첨가하였다. 각각의 BM 2의 25℃ 및 25 s-1의 전단 속도 d에서의 DIN 53019에 따른 역학 점도 η를 표 4에 mPa·s로 보고하였다.
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
하기 실시예에서는, 이성분 가교성 실리콘을 제제화하였다. 본 발명의 조성물에 대한 단서는, 임의로 다른 작용기를 보유할 수 있는 α,ω-Si-H 작용성 중합체의 존재이다. 비교예로서의 역할을 하는 것은, 이 중합체 (B)의 존재에 의해 사슬 연장할 가능성이 없는 조성물이다.
이성분의, 부가 가교 조성물, 성분 I의 제조:
성분 I을 제조하기 위해, 100 g의 베이스 혼합물 1을 0.08 g의 1-에티닐시클로헥산올(= 억제제, 성분 (F)) 및 10 ppm의 백금-디비닐디실록산 착물(= Karstedt 촉매, 금속 Pt를 기준으로 10 ppm, 성분 (E)), 및 임의로 중합체, 베이스 조성물 또는 보조제와 같은 추가 성분과 혼합하고, 혼합물을 실온에서 200 rpm의 속도로 10 분 동안 패들 교반기로 교반하였다. 하기 실시예에서, (A) 성분은 수소규소화 촉매 (E) 뿐 아니라, 임의로 억제제 (F)도 포함하였으며, 이들은 재차 언급되지 않는다.
성분 II를 제조하기 위해, 100 g의 베이스 혼합물 2를 소정량의 중합체 (A) 및 또한 임의의 추가의 첨가제와 혼합하고, 혼합물을 실온에서 200 rpm의 속도로 10 분 동안 패들 교반기로 교반하였다.
실시예에서, 밀도는 ISO 2811에 따라, 쇼어 A 경도는 ISO 868에 따라, 파단 신율은 ISO 37에 따라, 인장 강도는 ISO 37에 따라, 그리고 인열 저항은 ASTM D 624 B에 따라 측정하였다.
실시예 1:
I-성분
80 g 베이스 혼합물 1a
20 g 중합체 A3
η(mPa·s) = 3500
II-성분
10 g 베이스 혼합물 1a
80 g 베이스 혼합물 2a
3 g 중합체 A3
20 g 가교제 C3
η(mPa·s) = 3300
혼합(1:1) 및 가교(가압하면서 165℃에서 10 분) 후, 실리콘 고무는 하기 파라미터를 가졌다:
경도[쇼어 A]: 35
인장 강도[N/mm2]: 2.5
파단 신율[%]: 280
인열 저항[N/mm]: 3.1
유전율(50 Hz): 5.2
실시예 2:
I-성분
80 g 베이스 혼합물 1c
20 g 중합체 A3
η(mPa·s) = 5000
II-성분
10 g 베이스 혼합물 1d
80 g 베이스 혼합물 2c
3 g 중합체 A3
8 g 가교제 C3
η(mPa·s) = 4500
혼합(1:1) 및 가교(가압하면서 165℃에서 10 분) 후, 실리콘 고무는 하기 파라미터를 가졌다:
경도[쇼어 A]: 28
인장 강도[N/mm2]: 2.3
파단 신율[%]: 360
인열 저항[N/mm]: 3.3
유전율(50 Hz): 5.2
실시예 3(비교예):
I-성분
80 g 베이스 혼합물 1a
20 g 중합체 A3
η(mPa·s) = 3500
II-성분
90 g 베이스 혼합물 1a
3 g 중합체 A3
11 g 가교제 C3
η(mPa·s) = 3300
혼합(1:1) 및 가교(가압하면서 165℃에서 10 분) 후, 실리콘 고무는 하기 파라미터를 가졌다:
경도[쇼어 A]: 30
인장 강도[N/mm2]: 0.8
파단 신율[%]: 120
인열 저항[N/mm]: 0.9
유전율(50 Hz): 5.2
실시예 4:
I-성분
80 g 베이스 혼합물 1ae
20 g 중합체 A7
η(mPa·s) = 8000
II-성분
10 g 베이스 혼합물 1ae
80 g 베이스 혼합물 2f
3 g 중합체 A7
25 g 가교제 C2
η(mPa·s) = 2000
혼합(1:1) 및 가교(가압하면서 165℃에서 10 분) 후, 실리콘 고무는 하기 파라미터를 가졌다:
경도[쇼어 A]: 24
인장 강도[N/mm2]: 4.0
파단 신율[%]: 320
인열 저항[N/mm]: 3.5
유전율(50 Hz): 5.8
실시예 5(비교예):
I-성분
80 g 베이스 혼합물 1ae
20 g 중합체 A7
η(mPa·s) = 8000
II-성분
60 g 베이스 혼합물 1a
3 g 중합체 A3
35 g 가교제 C3
η(mPa·s) = 1800
혼합(1:1) 및 가교(가압하면서 165℃에서 10 분) 후, 실리콘 고무는 하기 파라미터를 가졌다:
경도[쇼어 A]: 22
인장 강도[N/mm2]: 1.0
파단 신율[%]: 110
인열 저항[N/mm]: 1.3
유전율(50 Hz): 5.8
발명의 효과
본 발명에 따르면, 층 두께의 균일도가 높으면서도, 0.1 내지 500 ㎛의 넓은 범위의 박층을 제조 가능하게 하는 적절한 저점도를 갖는 개질된 실리콘 조성물로서, 이들 층이 경화 후에 개선된 유전율과 동시에 양호하거나 또는 심지어 개선된 기계적 특성을 나타내는 실리콘 조성물이 제공된다.

Claims (7)

  1. (A) (25℃ 및 전단 속도 d = 1 s-1에서) 50-100,000 mPa·s의 역학 점도를 가지며, 지방족 탄소-탄소 다중 결합을 갖는, 분자당 적어도 2개의 라디칼을 갖고, 적어도 5 몰%의 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 또는 적어도 5 몰%의 비스(3,3,3-트리플루오로프로필)실록시 단위 또는 적어도 5 몰%의 양쪽의 혼합물을 더 포함하는, 적어도 1종의 폴리오르가노실록산 20-70 중량%,
    (B) (25℃ 및 전단 속도 d = 1 s-1에서) 50-100,000 mPa·s의 역학 점도를 가지며, 적어도 5 몰%의 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 또는 적어도 5 몰%의 비스(3,3,3-트리플루오로프로필)실록시 단위 또는 적어도 5 몰%의 양쪽의 혼합물을 더 포함하는, 적어도 1종의 선형 α,ω-Si-H 작용성 폴리오르가노실록산 10-70 중량%,
    (C) 분자당 규소에 결합된 적어도 3개의 수소 원자를 포함하고, 적어도 2.5 몰%의 3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록시 또는 적어도 2.5 몰%의 비스(3,3,3-트리플루오로프로필)실록시 단위 또는 적어도 2.5 몰%의 양쪽의 혼합물을 더 포함하는, 적어도 1종의 유기 규소 화합물 0.1-50 중량%,
    (D) 적어도 50 m2/g의 BET 비표면적을 갖는 보강성 충전제 1-40 중량%,
    (E) 적어도 1종의 수소규소화 촉매
    를 포함하며,
    상기 양은 항상 합하여 총 100 중량%가 되도록 선택되는 실리콘 조성물.
  2. 필름 두께가 0.1∼500 ㎛인 실리콘 필름을 제조하기 위한, 제1항에 청구된 실리콘 조성물의 용도.
  3. 필름 두께가 0.1∼500 ㎛이고 200 cm2의 면적에 걸쳐 측정된 두께 정확도가 ± 5%인 얇은 실리콘 필름의 연속 제조 방법으로서,
    i) 용매 함유 또는 무용매의, 제1항에 청구된 실리콘 조성물을 슬롯 다이의 슬롯을 통해 이동하는 지지체에 도포하고,
    ii) 이어서, 존재하는 경우 용매를, 지지체 필름 위에 형성되는 실리콘층으로부터 제거하고, 실리콘층을 가교시키고,
    iii) 가교 후, 생성된 실리콘 필름을 지지체로부터 분리할 수 있으며,
    단,
    - 단계 i)의 슬롯 다이는 지지체에 대해 10° 내지 90°의 각도로 존재하고;
    - 지지체의 주행 속도는 0.1∼500 m/분이며;
    - (25℃ 및 1 s-1의 전단 속도에서) DIN53019에 따라 측정된 실리콘 조성물의 역학 점도는 100 mPa·s 내지 1000 Pa·s인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 청구된 바와 같이 얻을 수 있는 적어도 한겹의 실리콘 필름이 존재하는 것을 특징으로 하는 다겹 어셈블리.
  5. 구동기, 센서 또는 발생기에서의, 제2항 또는 제3항에 청구된 바와 같이 얻을 수 있는 실리콘 필름의 용도.
  6. 매질 내성(media-resistant) 부품의 제조를 위한, 제1항에 청구된 실리콘 조성물의 용도.
  7. 생성 드롭 온 디맨드(DOD) 공정[generative drop-on-demand(DOD) process]에 의한 3D 인쇄로 성형 물품을 제조하기 위한, 제1항에 청구된 실리콘 조성물의 용도.
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