WO2019150991A1 - スポンジ形成性シリコーンゴム組成物およびシリコーンゴムスポンジ - Google Patents

スポンジ形成性シリコーンゴム組成物およびシリコーンゴムスポンジ Download PDF

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正和 入江
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Definitions

  • the present invention relates to a sponge-forming silicone rubber composition and a silicone rubber sponge obtained by removing water after crosslinking the composition.
  • Silicone rubber sponge has excellent heat resistance and weather resistance, and is lightweight, so it can be used for automobile parts; rolls and belts for image forming devices such as copiers and printers; and other sealing parts such as packing, gaskets, and O-rings. Is used.
  • silicone rubber composition for forming such a silicone rubber sponge examples include diorganopolysiloxane having at least two silicon atom-bonded alkenyl groups in one molecule, and at least two silicon atoms in one molecule.
  • Sponge-forming silicone rubber composition comprising organopolysiloxane having bonded hydrogen atoms, water containing smectite clay, nonionic surfactant, and catalyst for hydrosilylation reaction (see Patent Document 1), both ends of molecular chain are alkenyl Diorganopolysiloxane blocked with a group and having no alkenyl group in the molecular chain side chain, diorganopolysiloxane having at least two alkenyl groups in the molecular chain side chain, at least two silicon-bonded hydrogen atoms in one molecule
  • the silicone rubber sponge obtained from such a sponge-forming silicone rubber composition has a problem that its water absorption and water retention are poor and its use is limited.
  • the sponge-forming silicone rubber composition of the present invention comprises (A) 100 parts by mass of an organopolysiloxane having at least two alkenyl groups in one molecule; (B) Organopolysiloxane having at least two silicon-bonded hydrogen atoms in one molecule ⁇ with respect to 1 mol of alkenyl groups in component (A), Amount to be 20 mol ⁇ , (C) 20 to 1000 parts by mass of water, (D) Thickener ⁇ 0.01 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (C) ⁇ , (E) 0.1 to 15 parts by mass of a surfactant, (F) Silane compound having a silicon atom-bonded alkoxy group or partially hydrolyzed condensate thereof 0.1 to 20 parts by mass, and (G) catalyst for hydrosilylation reaction (amount sufficient to crosslink the composition) It consists of at least.
  • Component (A) comprises (A-1) 10 to 90% by mass of diorganopolysiloxane having an average of two alkenyl groups at the molecular chain terminals and no alkenyl groups in the molecular chain side chains, and (A-2 )
  • a diorganopolysiloxane having at least two alkenyl groups in the side chain of the molecular chain is preferably an organopolysiloxane composed of 10 to 90% by mass.
  • Component (D) includes an inorganic thickener, cellulose fiber, a water-soluble polymer, a water-absorbing polymer, a hydrophilic composite composed of the inorganic thickener and the water-soluble polymer, and the inorganic thickener. It is preferably at least one thickener selected from the group consisting of hydrophilic composites composed of the water-absorbing polymer, and the inorganic thickener is preferably smectite clay.
  • Component (E) is a surfactant comprising (E-1) a nonionic surfactant having an HLB value of 3 or more, and (E-2) a nonionic surfactant having an HLB value of less than 3.
  • the mass ratio of the component (E-1) to the component (E-2) is at least 1. ⁇ Is preferable.
  • the component (F) is preferably methyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, methyl silicate, or ethyl silicate.
  • composition preferably further contains (H) hydrosilylation reaction inhibitor in an amount of 0.001 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A).
  • composition preferably further contains (I) reinforcing silica fine powder in an amount of 40 parts by mass or less based on 100 parts by mass of component (A).
  • the silicone rubber sponge of the present invention is obtained by removing water from the silicone rubber after crosslinking the sponge-forming silicone rubber composition.
  • the sponge-forming silicone rubber composition of the present invention is characterized in that a silicone rubber sponge having good water absorption and water retention can be formed with good moldability.
  • the silicone rubber sponge of the present invention is characterized by good water absorption and water retention, and is difficult to expand in volume even when water is absorbed.
  • Component (A) is the main component of the composition and is an organopolysiloxane having at least two alkenyl groups in one molecule.
  • alkenyl group in component (A) vinyl group, allyl group, isopropenyl group, butenyl group, isobutenyl group, pentenyl group, hexenyl group, heptenyl group, octenyl group, pentenyl group, nonenyl group, decenyl group, dodecenyl group
  • alkenyl groups having 2 to 12 carbon atoms such as vinyl group.
  • the bonding position of the alkenyl group is not limited, and may be bonded to a silicon atom at the end of the molecular chain and / or a silicon atom in the molecular chain.
  • Examples of the silicon atom-bonded organic group other than the alkenyl group in the component (A) include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, An alkyl group having 1 to 12 carbon atoms such as undecyl group and dodecyl group; a cycloalkyl group having 5 to 12 carbon atoms such as cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group and cyclooctyl group; phenyl group, tolyl group and xylyl group Aryl groups having 6 to 12 carbon atoms such as naphth
  • the molecular structure of the component (A) is not limited, and examples thereof include straight-chain, partially-branched straight-chain, branched-chain, cyclic, and resin-like, preferably straight-chain and partially-branched linear It is.
  • the component (A) may be a mixture of two or more organopolysiloxanes having these molecular structures.
  • component (A) examples include: dimethylpolysiloxane blocked with dimethylvinylsiloxy group blocked at both ends of molecular chain, dimethylpolysiloxane blocked with diphenylvinylsiloxy group blocked at both ends of molecular chain, dimethylsiloxane / methylphenyl blocked with dimethylvinylsiloxy group blocked at both ends of molecular chain Siloxane copolymer, dimethylvinylsiloxy group blocked with dimethylvinylsiloxy group at both ends of the molecular chain, dimethylsiloxane / diphenylsiloxane copolymer blocked with diphenylvinylsiloxy group at both ends of the molecular chain, dimethylvinylsiloxy group at both ends of molecular chain Blocked dimethylsiloxane / methylvinylsiloxane copolymer, molecular chain both ends dimethylvinylsiloxy group blocked dimethylsiloxane
  • the viscosity of the component (A) is not limited, but the viscosity at 25 ° C. is preferably 50 mPa ⁇ s or more, or 100 mPa ⁇ s or more, and preferably 100,000 mPa ⁇ s or less. This is because when the viscosity of the component (A) is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, the resulting emulsion of the silicone rubber composition is stable and a silicone rubber sponge having uniform air bubbles is easily obtained. is there.
  • the viscosity of this organopolysiloxane at 25 ° C. can be measured by, for example, a B-type viscometer according to JIS K7117-1.
  • Such a component (A) includes (A-1) diorganopolysiloxane having two alkenyl groups on the molecular chain terminal and no alkenyl group on the molecular chain side chain and (A-2) molecular chain.
  • a mixture of diorganopolysiloxanes having at least two alkenyl groups in the side chain is preferred.
  • the component (A-1) is a diorganopolysiloxane having an average of two alkenyl groups at the molecular chain terminals and no alkenyl groups in the molecular chain side chain.
  • dimethylvinylsiloxy group-blocked dimethyl Polysiloxane dimethylvinylsiloxy group-blocked dimethylsiloxane / methylphenylsiloxane copolymer
  • the main chain consists of repeating dimethylsiloxane units, part of the main chain is branched, and the molecular chain ends are blocked with dimethylvinylsiloxy groups
  • a branched dimethylpolysiloxane is exemplified, and a diorganopolysiloxane having a substantially linear main chain is preferable.
  • the component (A-2) is a diorganopolysiloxane having at least two alkenyl groups in the side chain of the molecular chain, and specifically, a trimethylsiloxy group-capped methylvinylpolysiloxane, a trimethylsiloxy group-capped dimethylsiloxane / methylvinyl.
  • Siloxane copolymer trimethylsiloxy group-blocked dimethylsiloxane / methylvinylsiloxane / methylphenylsiloxane copolymer
  • the main chain consists of repeating dimethylsiloxane units and methylvinylsiloxane units, and part of the main chain is branched and molecular chain
  • a branched dimethylsiloxane / methylvinylsiloxane copolymer whose end is blocked with a trimethylsiloxy group is exemplified, and diorganopolysiloxane having a substantially linear main chain is preferable.
  • the blending ratio of the component (A-1) and the component (A-2) is not limited. However, since the shrinkage rate of the resulting silicone rubber sponge is improved, the component (A) is composed of the components (A-1) 10 to 90 It is preferably composed of 10% by mass to 90% by mass of component (A-2).
  • Component (B) is a cross-linking agent of the present composition and is an organopolysiloxane having at least two silicon-bonded hydrogen atoms in one molecule.
  • the silicon atom-bonded hydrogen atom in component (B) may be bonded to the silicon atom at the end of the molecular chain and / or the silicon atom in the molecular chain.
  • the molecular structure of the component (B) is not limited, and examples thereof include straight-chain, partially-branched straight-chain, branched-chain, cyclic and dendritic, preferably straight-chain and partially-branched straight-chain It is.
  • the component (B) is preferably a linear organopolysiloxane.
  • molecular chain both ends dimethylhydrogensiloxy group-blocked dimethylpolysiloxane, molecular chain both ends dimethylhydrogensiloxy group-blocked dimethylsiloxane / methylphenylsiloxane copolymer, molecular chain both ends dimethylhydrol.
  • organopolysiloxanes composed of units, and organopolysiloxanes composed of H (CH 3 ) 2 SiO 1/2 units, (CH 3 ) 3 SiO 1/2 units, and SiO 4/2 units.
  • the viscosity of the component (B) is not limited, but the kinematic viscosity at 25 ° C. is preferably 1 mm 2 / s or more and 1,000 mm 2 / s or less.
  • the kinematic viscosity at 25 ° C. of this organopolysiloxane can be measured with an Ubbelohde viscometer according to JIS Z8803.
  • the content of the component (B) is such that the silicon-bonded hydrogen atom in this component is in the range of 0.4 to 20 mol with respect to 1 mol of the alkenyl group in the component (A), preferably
  • the lower limit is 1.0 mol, the amount is 1.5 mol, or the amount is 1.8 mol, while the upper limit is 10 mol, or the amount is 5 mol. . This is because the compression set of the resulting silicone rubber sponge is improved when the content of the component (B) is within the above range.
  • Component water is a component for making the silicone rubber porous by removing it from the silicone rubber after crosslinking the composition.
  • the content of the component (C) is in the range of 20 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A), preferably the lower limit is 20 parts by mass, 30 parts by mass, 40 parts by mass, or 50
  • the upper limit is 800 parts by mass, 650 parts by mass, or 500 parts by mass. This is because if the content of the component (C) is equal to or higher than the lower limit of the above range, the resulting silicone rubber sponge tends to have porous and uniform air bubbles, while the upper limit of the above range is not exceeded. This is because it is easy to obtain a silicone rubber sponge.
  • Component water is not limited, but tap water, well water, ion exchange water, distilled water, and the like can be used.
  • the component (C) is preferably ion-exchanged water from the viewpoint of stable dispersion in the component (A).
  • the thickener of component (D) thickens the water of component (C), facilitates dispersion of component (C) in component (A), and dispersion of component (C) in component (A) It is a component for stabilizing the state and making the resulting silicone rubber uniform and porous.
  • the component (D) include inorganic thickeners, cellulose fibers, water-soluble polymers, water-absorbing polymers, hydrophilic composites composed of the inorganic thickeners and the water-soluble polymers, and the inorganic It is preferably at least one selected from the group consisting of a hydrophilic composite consisting of a thickener and the water-absorbing polymer.
  • the inorganic thickener (D) is a natural or synthetic inorganic thickener, and is mainly composed of clay minerals such as bentonite (montmorillonite), hectorite, saponite, soconite, beidellite, and nontronite. Examples thereof include natural or synthetic smectite clays such as bentonite. Such smectite clays include, for example, smectons (registered trademark of Kunimine Industry Co., Ltd.) that are hydrothermal synthetic products, Lucentite (registered trademark of Co-op Chemical Co., Ltd.), and Kunipia (Kunimine Industry Co., Ltd.) that is a natural refined product.
  • smectons registered trademark of Kunimine Industry Co., Ltd.
  • Lucentite registered trademark of Co-op Chemical Co., Ltd.
  • Kunipia Korean Industry Co., Ltd.
  • the inorganic thickener may be bentonite (montmorillonite), hectorite, or saponite. preferable.
  • the pH of these smectite clays is preferably in the range of pH 5.0 to 9.0 from the viewpoint of maintaining the heat resistance of the silicone rubber sponge.
  • a hydrophilic composite composed of such a smectite clay and a water-soluble polymer or water-absorbing polymer such as polyacrylic acid may be used.
  • Component cellulose fiber is a natural or synthetic cellulose fiber made into nanofibers by chemical treatment or physical treatment.
  • Such a cellulose fiber preferably has a number average fiber diameter in the range of 2 to 150 nm, in the range of 2 to 100 nm, or in the range of 2 to 10 nm from the viewpoint of dispersibility, thickening, and the like. . This is because when the number average fiber diameter is within the above range, it is difficult to settle when dispersed in water, and the viscosity can be increased while maintaining fluidity.
  • the cellulose fiber as component (D) is available as an aqueous dispersion of cellulose nanofiber (trade name: Rheocrysta C-2SP) manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.
  • alginic acid sodium alginate, sodium salt of carboxylate, sodium salt of carboxycellulose, methylcellulose, cellulose ether, hydroxyethylcellulose, modified starch, polyvinyl alcohol, polyacrylate or sodium salt of polyacrylate Is exemplified.
  • examples of the water-absorbing polymer of component (D) include polyacrylate cross-linked products and polyoxyalkylene-based water-absorbing resins.
  • the content of the component (D) is in the range of 0.01 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (C), preferably the lower limit is 0.05 parts by mass or 0.1 parts by mass On the other hand, the upper limit is 10 parts by mass or 5 parts by mass. This is because if the content of the component (D) is not less than the lower limit of the above range, the component (C) can be sufficiently thickened, whereas if it is not more than the upper limit of the above range, It is because emulsification can be stabilized.
  • Component (E) is a surfactant for uniformly emulsifying water in the silicone rubber composition and making the resulting silicone rubber into a uniform porous state.
  • examples of such component (E) include anionic, cationic, zwitterionic and nonionic surfactants.
  • glycerin fatty acid ester polyglycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, sucrose Fatty acid ester, polyethylene glycol fatty acid ester, polypropylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymer, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl Nonionic surfactants such as ether and polyoxyethylene fatty acid amides; polyorganosiloxanes such as polysiloxane / polyoxyethylene graft copolymers Nonionic surfactants; cationic surfactants such as aliphatic amine salts, quaternary ammonium salts, alkylpyridinium salts; higher fatty acid salts, higher alcohol sulfates, alkylbenzene sulfonates, alkylnaphthalene
  • the HLB value of the emulsifier (note that when two or more surfactants are used in combination, the weight average HLB value) is preferably 1 or more, 10 or less, 1.5 or more, less than 6, or 3.5 or more. , Less than 6.
  • component (E) As the component (E), (E-1) a nonionic surfactant having an HLB value of 3 or more and (E-2) a surfactant comprising a nonionic surfactant having an HLB value of less than 3 Is preferably used.
  • the mass ratio of component (E-1) to component (E-2) is at least 1, preferably at least 5, at least 8, at least 10, or at least 15.
  • the mass ratio of the (E-1) component to the (E-2) component is preferably at most 100 or less, more preferably at most 80, at most 70, at most 60, or at most 50. It is. This is because if the mass ratio is equal to or higher than the above lower limit, a low-density sponge having a uniform and fine open-cell structure can be formed.
  • the component (A) if the mass ratio is equal to or lower than the upper limit, the component (A) This is because the component (C) and the component (D) can be dispersed with good stability, and as a result, a silicone rubber sponge having a uniform and fine open-cell structure can be formed.
  • the content of the component (E) is in the range of 0.1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A), preferably the lower limit is 0.2 parts by mass, The upper limit is 10 parts by mass. This is because the content of the component (E) is not less than the lower limit of the above range, the component (C) can be uniformly dispersed in the component (A), and on the other hand, not more than the lower limit of the above range. This is because the mechanical properties and electrical properties of the resulting silicone rubber sponge are not affected.
  • Component (F) is a silane compound having a silicon atom-bonded alkoxy group or a partially hydrolyzed condensate thereof for imparting water absorption or water retention to a silicone rubber sponge obtained by curing the composition.
  • Examples of such component (F) include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, allyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, and 3-acryloxypropyltrimethoxy.
  • Examples include silane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, methyl silicate, or ethyl silicate.
  • the content of the component (F) is in the range of 0.1 to 20 parts by mass, preferably in the range of 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). This is because when the content of the component (F) is equal to or higher than the lower limit of the above range, a silicone rubber sponge having excellent water absorption and water retention can be formed. This is because a silicone rubber sponge having a fine open-cell structure can be formed.
  • Component (G) is a hydrosilylation catalyst for promoting the hydrosilylation reaction of the present composition, and examples thereof include platinum-based catalysts, palladium-based catalysts, and rhodium-based catalysts, and platinum-based catalysts are preferred. .
  • component (G) examples include: chloroplatinic acid; alcohol-modified chloroplatinic acid; coordination compound of chloroplatinic acid and olefins, vinylsiloxane or acetylene compound; platinum and olefins, vinylsiloxane or acetylene compound Coordination compounds, platinum catalysts such as powdered platinum catalysts in which these are dispersed in a thermoplastic resin; other palladium catalysts such as tetrakis (triphenylphosphine) palladium, rhodium such as chlorotris (triphenylphosphine) rhodium System catalysts are exemplified.
  • platinum catalysts such as powdered platinum catalysts in which these are dispersed in a thermoplastic resin
  • other palladium catalysts such as tetrakis (triphenylphosphine) palladium
  • rhodium such as chlorotris (triphenylphosphine) rhodium
  • the content of the component (G) is an amount sufficient to crosslink the composition, and specifically, the catalyst metal in the component (G) with respect to the total amount of the component (A) and the component (B). Is preferably in an amount in the range of 0.01 to 500 ppm, or in an amount in the range of 0.1 to 100 ppm.
  • the composition may further contain (H) a hydrosilylation reaction inhibitor for the purpose of adjusting the crosslinking rate and working life of the composition.
  • a hydrosilylation reaction inhibitor for the purpose of adjusting the crosslinking rate and working life of the composition.
  • component (H) 3-methyl-1-butyn-3-ol, 3,5-dimethyl-1-hexyn-3-ol, 3-phenyl-1-butyn-3-ol, 1-ethynyl-1 -Alkyne alcohols such as cyclohexanol; Enyne compounds such as 3-methyl-3-penten-1-in and 3,5-dimethyl-3-hexen-1-in; Tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxane, Tetramethyltetrahexenyl Alkenyl group-containing low molecular weight siloxanes such as cyclotetrasiloxane, dimethylhydroxysiloxy group-capped dimethylsiloxane / methylvinylsilox
  • the content of the component (H) is not limited and is appropriately selected according to the method of use and the molding method of the composition.
  • the crosslinking rate and work life time of the composition can be adjusted sufficiently.
  • the composition may further contain (I) reinforcing silica fine powder for the purpose of improving the mechanical strength of the resulting silicone rubber sponge.
  • component (I) include fumed silica and precipitated silica. These silica fine powders may be surface-treated with chain polyorganosiloxane, cyclic polyorganosiloxane, hexamethyldisilazane, various organosilanes, and the like.
  • (I) component is preferably a specific surface area by the BET adsorption method is 50 ⁇ 350m 2 / g or 80 ⁇ 250m 2 / g,.
  • the content of the component (I) is preferably 40 parts by mass or less, preferably 25 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the component (A). This is because if the content of the component (I) is below the upper limit of the above range, the mechanical strength can be improved without impairing the uniformity and fineness of the bubbles of the resulting silicone rubber sponge.
  • the composition may contain a conductive filler for the purpose of imparting electrical conductivity to the resulting silicone rubber sponge.
  • the conductive filler include carbon-based conductive agents such as carbon black, carbon fiber, carbon nanotube, and graphite; metal powders such as gold, silver, and nickel; conductive zinc oxide, conductive titanium oxide, and conductive aluminum oxide; Examples thereof include a conductive filler obtained by subjecting a filler surface to a conductive coating treatment such as a metal plating treatment on various filler surfaces; and a mixture of two or more of these.
  • This conductive filler is preferably carbon black since good conductivity can be obtained with a small amount of addition, and specifically, acetylene black, conductive furnace black (CF), super conductive furnace black (SCF).
  • Extra conductive furnace black (XCF), conductive channel black (CC), and furnace black or channel black heat-treated at a high temperature of about 1500 ° C. are exemplified.
  • the content of the conductive filler is not limited, it is preferably 100 parts by mass or less or 70 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the component (A) because a good sponge can be obtained.
  • the present composition includes, as other optional components, reinforcing fillers other than silica such as fumed titanium oxide; quartz powder, diatomaceous earth, aluminosilicate, iron oxide, zinc oxide, calcium carbonate, Non-reinforcing fillers such as aluminum oxide, cerium oxide, mica, clay and zinc carbonate; fillers obtained by surface treatment of these fillers with organosilicon compounds such as organosilane and polyorganosiloxane; and other antiseptics and rust inhibitors , Pigments, heat-resistant agents, flame retardants, internal mold release agents, plasticizers, acid acceptors, and non-functional silicone oils.
  • reinforcing fillers other than silica such as fumed titanium oxide
  • Non-reinforcing fillers such as aluminum oxide, cerium oxide, mica, clay and zinc carbonate
  • organosilicon compounds such as organosilane and polyorganosilox
  • the present composition can be prepared by mixing the components (A) to (G) and other optional components as necessary.
  • known kneading means such as a homomixer, a paddle mixer, a homodisper, a colloid mill, and a vacuum mixing and stirring mixer can be used.
  • a method for preparing this composition (A) component, (B) component, (C) component, (D) component, (E) component, and (F) component are put into a mixer and stirred for a predetermined time.
  • (G) component immediately before use for example, using a mixing device such as a static mixer or dynamic mixer; (A) component, (C) component, (D) component, (E) component, ( A method in which the component (F) and the component (G) are put into a mixer, and are stirred and mixed for a predetermined time, and the component (B) is mixed using a mixing device such as a static mixer or a dynamic mixer immediately before use; ) Component, (C) component, (D) component, (E) component, and (F) component are put into a mixer, and stirred and mixed for a predetermined time, and immediately before use, (B) component and (G) component, for example, , Static mixer and dynamic mix A method of mixing using a mixing apparatus over the like.
  • a mixing device such as a static mixer or dynamic mixer
  • Liquid A A composition comprising (A) component, (C) component, (D) component, (E) component, (F) component, and (G) component, and not containing (B) component
  • Liquid B a composition comprising (A) component, (C) component, (D) component, (E) component and (F) component, and not containing (B) component and (G) component
  • Liquid C A three-component sponge-forming silicone rubber comprising a component (B) and comprising a composition not comprising the components (C), (D), (E), (F), and (G).
  • Composition, or A ′ liquid a composition comprising (A) component, (G) component, (F) component, and (E) component as required, and not including (B) component, (C) component, and (D) component object
  • B ′ liquid a composition comprising (B) component, and optionally (E) component and (F) component, and not including (C) component, (D) component, and (G) component
  • C ′ liquid a composition comprising the component (C), the component (D), and the component (E) as necessary, and not including the component (A), the component (B), the component (F), and the component (G).
  • the three liquids are mixed using a mixing device such as a static mixer or a dynamic mixer immediately before being stored as a three-component sponge-forming silicone rubber composition
  • a ′′ liquid a composition comprising (A) component, (C) component, (D) component, (E) component, (F) component, and (G) component, and not containing (B) component and B ′ 'Liquid: A two-component sponge-forming silicone rubber comprising a component (B) and comprising no composition (C), (D), (E), (F), and (G)
  • the two liquids are preferably mixed using a mixing device such as a static mixer or a dynamic mixer immediately before being stored as a composition and subjected to molding.
  • a silicone rubber sponge can be formed from this composition by various methods. Specifically, after the present composition is uniformly emulsified, it is injected into a mold cavity and kept under pressure at a temperature of less than 100 ° C., preferably 50 to 90 ° C. The molded body is molded, removed from the mold and subjected to secondary vulcanization at 120 to 250 ° C., more preferably at 120 to 180 ° C., to remove water from the water-containing silicone rubber molded body. A silicone rubber sponge having bubbles can be obtained. Further, a cord-like silicone rubber sponge can be produced by discharging the present composition in a rod shape from a nozzle, introducing it into hot water at 80 to 100 ° C.
  • the present composition is coated on a peelable substrate such as a resin film, and is cured by heating to, for example, 50 to 120 ° C. and dried by hot air to remove water, or while removing water by heating. After curing, a silicone rubber sponge sheet can be formed by removing the peelable substrate.
  • the composition is coated on a synthetic fiber fabric or glass cloth and cured by heating to 50 to 120 ° C., for example, and dried with hot air to remove water, or cured while removing water by heating.
  • a silicone rubber sponge coated fabric can be formed.
  • the silicone rubber sponge of the present invention is obtained by crosslinking the sponge-forming silicone rubber composition by a hydrosilylation reaction and then removing water from the obtained silicone rubber or by crosslinking the composition by a hydrosilylation reaction. It is characterized by removing water.
  • This silicone rubber sponge is excellent in water absorption and water retention, and is difficult to swell even when water is absorbed, that is, it is difficult to swell. Therefore, the silicone rubber sponge is suitable as a cooling sheet material or a water absorbing pad material.
  • the silicone rubber sponge is also suitable as an inorganic salt aqueous solution, an organic compound aqueous solution, or a hydrophilic organic compound absorbent or holding material.
  • the thickness of the silicone rubber sponge layer is not limited, but is preferably in the range of 0.05 to 80 mm, or in the range of 0.1 to 50 mm, because rubber elasticity is effectively used.
  • the sponge-forming silicone rubber composition and the silicone rubber sponge of the present invention will be described in detail with reference to examples.
  • the viscosity in the examples is a value at 25 ° C.
  • ⁇ Average bubble diameter> The center part of the silicone rubber sponge test piece cut with a razor blade was observed with a scanning electron microscope, and the diameter of the bubbles was measured.
  • a strip-shaped test piece having a width of 15 mm and a length of 100 mm was prepared from a molded sheet having a thickness of 2 mm, and the lower 20 mm of the strip-shaped test piece was in contact with water in a 300 cc container containing 100 cc of water. In the state, it was left at 25 ° C. for 24 hours. After 24 hours, the test piece was taken out, and the height at which water was sucked up was measured and used as an index of water absorption. When the whole test piece absorbs water, 100 mm is the maximum value as 100 mm.
  • Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 and 2 The following silica masterbatch, (A) component, (C) component, (D) component, (E) component, (F) component, and other components were mixed with the homomixer (Special Machine Co., Ltd.) in Table 1. And mixed until uniform at 25 ° C. Next, component (B) was blended into the resulting mixture and degassed to prepare a sponge-forming silicone rubber composition. In the silicone rubber composition, the molar ratio of silicon atom-bonded hydrogen atoms in the component corresponding to component (B) to 3 mol in total of vinyl groups in the component corresponding to component (A) was 3.
  • the obtained sponge-forming silicone rubber composition was crosslinked and cured under a condition of 90 ° C./10 minutes using a compression molding machine to prepare a water-containing silicone rubber test piece. Next, this test piece was left in an open system at 150 ° C. for 4 hours to remove water in the test piece, thereby obtaining a silicone rubber sponge test piece.
  • density, hardness, tensile strength, elongation, bubble state, bubble diameter, water absorption, and water retention were measured, and the results are shown in Table 1.
  • component (A-2) The following components were used as the component (A-2).
  • component (C) Using ion-exchanged water as component, and using smectite clay (organic polymer composite purified bentonite manufactured by Hojun Co., Ltd .; pH 6.5) as component (D), 0.85 parts by weight of smectite clay and ion-exchanged water 99.
  • smectite clay organic polymer composite purified bentonite manufactured by Hojun Co., Ltd .; pH 6.5
  • component (D) 0.85 parts by weight of smectite clay and ion-exchanged water 99.
  • a mixture of water and smectite clay prepared by mixing 15 parts by mass into a homomixer and mixing until uniform at room temperature was prepared.
  • component (E) the following components were used.
  • Component (e-1) Nonionic surfactant of HLB 4.3 (Sorbitan fatty acid ester, Rheodor SP-O10V manufactured by Kao Corporation).
  • Component (e-2) Nonionic surfactant of HLB 1.8 (sorbitan fatty acid ester, Rheidol SP-O30V manufactured by Kao Corporation).
  • component (F) 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane
  • component (f-2) component 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane
  • component (f-3) component methyl silicate (silicate 40 manufactured by Tama Kogyo Co., Ltd.)
  • component (H) As the component (H), the following components were used.
  • the sponge-forming silicone rubber composition of the present invention can form a silicone rubber sponge having excellent water absorption and water retention, it is used in harsh environments such as heat insulating materials, sound absorbing materials, cushions, packings, gaskets and pads. Suitable for forming silicone rubber sponge.

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Abstract

本発明は、(A)一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン、(B)一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン、(C)水、(D)増粘剤、(E)界面活性剤、(F)ケイ素原子結合アルコキシ基を有するシラン化合物もしくはその部分加水分解縮合物、および(G)ヒドロシリル化反応用触媒から少なくともなるスポンジ形成性シリコーンゴム組成物に関する。本組成物は、吸水性や保水性に優れるシリコーンゴムスポンジを形成する。

Description

スポンジ形成性シリコーンゴム組成物およびシリコーンゴムスポンジ
 本発明は、スポンジ形成性シリコーンゴム組成物、および該組成物を架橋した後、水を除去して得られるシリコーンゴムスポンジに関する。
 シリコーンゴムスポンジは、耐熱性、耐候性に優れ、軽量であることから、自動車部品;複写機やプリンター等の画像形成装置のロールやベルト;その他、パッキング、ガスケット、Oリング等の各種シール部品等に使用されている。
 このようなシリコーンゴムスポンジを形成するためのシリコーンゴム組成物としては、例えば、一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合アルケニル基を有するジオルガノポリシロキサン、一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン、スメクタイトクレーを含有する水、ノニオン系界面活性剤、およびヒドロシリル化反応用触媒からなるスポンジ形成性シリコーンゴム組成物(特許文献1参照)、分子鎖両末端がアルケニル基で封鎖され、分子鎖側鎖にアルケニル基を有さないジオルガノポリシロキサン、分子鎖側鎖にアルケニル基を少なくとも2個有するジオルガノポリシロキサン、一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン、水とスメクタイトクレーからなる混合物、ノニオン系界面活性剤、ヒドロシリル化反応用触媒、および硬化遅延剤からなるスポンジ形成性シリコーンゴム組成物(特許文献2参照)が知られている。そして、このようなシリコーンゴム組成物を均一な乳化状態で硬化した後、得られるシリコーンゴムから水を除去することによりシリコーンゴムスポンジを形成することができる。
 しかし、このようなスポンジ形成性シリコーンゴム組成物により得られるシリコーンゴムスポンジは、吸水性や保水性が乏しく、その用途が限定されるという課題がある。
特開2004-346248号公報 特開2008-214625号公報
 本発明の目的は、吸水性や保水性が優れるシリコーンゴムスポンジを形成するスポンジ形成性シリコーンゴム組成物を提供することにある。また、本発明の他の目的は、吸水性や保水性が優れ、吸水しても体積膨張しにくいシリコーンゴムスポンジを提供することにある。
 本発明のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物は、
(A)一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン{(A)成分中のアルケニル基1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が0.4~20モルとなる量}、
(C)水 20~1000質量部、
(D)増粘剤{(C)成分100質量部に対して0.01~15質量部}、
(E)界面活性剤 0.1~15質量部、
(F)ケイ素原子結合アルコキシ基を有するシラン化合物もしくはその部分加水分解縮合物 0.1~20質量部、および
(G)ヒドロシリル化反応用触媒(本組成物を架橋させるのに十分な量)
から少なくともなることを特徴とする。
 (A)成分は、(A-1)分子鎖末端にアルケニル基を平均2個有し、分子鎖側鎖にアルケニル基を有さないジオルガノポリシロキサン 10~90質量%、および(A-2)分子鎖側鎖にアルケニル基を少なくとも2個有するジオルガノポリシロキサン 10~90質量%からなるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
 (D)成分は、無機系増粘剤、セルロース繊維、水溶性ポリマー、吸水性ポリマー、前記無機系増粘剤と前記水溶性ポリマーとからなる親水性複合物、および前記無機系増粘剤と前記吸水性ポリマーとからなる親水性複合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の増粘剤であることが好ましく、前記無機系増粘剤はスメクタイトクレーであることが好ましい。
 (E)成分は、(E-1)HLBの値が3以上であるノニオン系界面活性剤、および(E-2)HLBの値が3未満であるノニオン系界面活性剤からなる界面活性剤{但し、(E-2)成分に対する(E-1)成分の質量比が少なくとも1である。}であることが好ましい。
 (F)成分は、メチルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、メチルシリケート、またはエチルシリケートであることが好ましい。
 本組成物は、さらに、(H)ヒドロシリル化反応抑制剤を、(A)成分100質量部に対して0.001~5質量部含有することが好ましい。
 また、本組成物は、さらに、(I)補強性シリカ微粉末を、(A)成分100質量部に対して40質量部以下含有することが好ましい。
 本発明のシリコーンゴムスポンジは、上記のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物を架橋した後、シリコーンゴムから水を除去して得られることを特徴とする。
 本発明のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物は、吸水性や保水性が良好であるシリコーンゴムスポンジを成形性良く形成できるという特徴がある。また、本発明のシリコーンゴムスポンジは、吸水性や保水性が良好であり、吸水しても体積膨張しにくいとい特徴がある。
 はじめに、本発明のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物を詳細に説明する。
 (A)成分は本組成物の主剤であり、一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンである。(A)成分中のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ペンテニル基、ノネニル基、デセニル基、ドデセニル基等の炭素原子数2~12のアルケニル基が例示され、好ましくは、ビニル基である。このアルケニル基の結合位置は限定されず、分子鎖末端のケイ素原子および/または分子鎖中のケイ素原子に結合していてもよい。また、(A)成分中のアルケニル基以外のケイ素原子結合有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等の炭素原子数1~12のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等の炭素数5~12のシクロアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等の炭素数6~12のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等の炭素数7~12のアラルキル基;およびこれらの基の水素原子の一部または全部をフッ素、塩素等のハロゲン原子で置換した基が例示され、好ましくは、メチル基、フェニル基である。
 (A)成分の分子構造は限定されず、直鎖状、一部分岐を有する直鎖状、分岐鎖状、環状、樹脂状が例示され、好ましくは、直鎖状、一部分岐を有する直鎖状である。(A)成分としては、これらの分子構造を有する2種以上のオルガノポリシロキサンの混合物であってもよい。
 このような(A)成分としては、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジフェニルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジフェニルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルポリシロキサン、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、およびこれらのオオルガノポリシロキサンの2種以上の混合物が例示される。
 また、(A)成分の粘度は限定されないが、25℃における粘度が50mPa・s以上、または100mPa・s以上であり、一方、100,000mPa・s以下であることが好ましい。これは、(A)成分の粘度が上記下限以上であり、上記上限以下であると、得られるシリコーンゴム組成物の乳化物が安定で、均一な気泡を有するシリコーンゴムスポンジが得られやすいからである。なお、このオルガノポリシロキサンの25℃における粘度は、例えば、JIS K7117-1に準拠したB型粘度計によって測定することができる。
 このような(A)成分は、(A-1)分子鎖末端にアルケニル基を平均2個有し、分子鎖側鎖にアルケニル基を有さないジオルガノポリシロキサンと(A-2)分子鎖側鎖にアルケニル基を少なくとも2個有するジオルガノポリシロキサンの混合物であることが好ましい。
 (A-1)成分は、分子鎖末端にアルケニル基を平均2個有し、分子鎖側鎖にアルケニル基を有さないジオルガノポリシロキサンであり、具体的には、ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、主鎖がジメチルシロキサン単位の繰り返しからなり、主鎖の一部が分岐し、分子鎖末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された、分岐鎖状のジメチルポリシロキサンが例示され、好ましくは、主鎖が実質的に直鎖状であるジオルガノポリシロキサンである。
 (A-2)成分は、分子鎖側鎖にアルケニル基を少なくとも2個有するジオルガノポリシロキサンであり、具体的には、トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルポリシロキサン、トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、主鎖がジメチルシロキサン単位とメチルビニルシロキサン単位の繰り返しからなり、主鎖の一部が分岐し、分子鎖末端がトリメチルシロキシ基で封鎖された、分岐鎖状のジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体が例示され、好ましくは、主鎖が実質的に直鎖状であるジオルガノポリシロキサンである。
 (A-1)成分と(A-2)成分の配合比は限定されないが、得られるシリコーンゴムスポンジの収縮率が改善することから、(A)成分は、(A-1)成分 10~90質量%、および(A-2)成分 10~90質量%からなることが好ましい。
 (B)成分は本組成物の架橋剤であり、一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサンである。(B)成分中のケイ素原子結合水素原子は分子鎖末端のケイ素原子および/または分子鎖中のケイ素原子に結合していてもよい。(B)成分の分子構造は限定されず、直鎖状、一部分岐を有する直鎖状、分岐鎖状、環状、樹枝状が例示され、好ましくは、直鎖状、一部分岐を有する直鎖状である。(B)成分としては、直鎖状のオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
 このような(B)成分としては、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、H(CH)SiO1/2単位およびSiO4/2単位からなるオルガノポリシロキサン、ならびにH(CH)SiO1/2単位、(CH)SiO1/2単位およびSiO4/2単位からなるオルガノポリシロキサンが例示される。
 また、(B)成分の粘度は限定されないが、25℃における動粘度が1mm/s以上、1,000mm/s以下であることが好ましい。なお、このオルガノポリシロキサンの25℃における動粘度は、JIS Z8803に準拠したウベローデ型粘度計によって測定することができる。
 (B)成分の含有量は、(A)成分中のアルケニル基1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が0.4~20モルの範囲内となる量であり、好ましくは、その下限が1.0モルとなる量、1.5モルとなる量、または1.8モルとなる量であり、一方、その上限が10モルとなる量、または5モルとなる量である。これは、(B)成分の含有量が上記範囲内であると、得られるシリコーンゴムスポンジの圧縮永久歪が改善されるからである。
 (C)成分の水は、本組成物を架橋した後、シリコーンゴムから除去されることで、該シリコーンゴムを多孔質状とするための成分である。(C)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して20~1000質量部の範囲内であり、好ましくは、その下限が20質量部、30質量部、40質量部、または50質量部であり、一方、その上限が800質量部、650質量部、または500質量部である。これは、(C)成分の含有量が上記範囲の下限以上であると、得られるシリコーンゴムスポンジが多孔質状で均一な気泡を有するようになりやすいからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、シリコーンゴムスポンジを得られやすいからである。
 (C)成分の水は限定されないが、水道水、井戸水、イオン交換水、蒸留水等を用いることができる。特に、(A)成分への分散が安定するという点から、(C)成分はイオン交換水であることが好ましい。
 (D)成分の増粘剤は、(C)成分の水を増粘させ、(C)成分の(A)成分中への分散を容易にし、(A)成分中の(C)成分の分散状態を安定にし、得られるシリコーンゴムを均一な多孔質状とするための成分である。このような(D)成分としては、無機系増粘剤、セルロース繊維、水溶性ポリマー、吸水性ポリマー、前記無機系増粘剤と前記水溶性ポリマーとからなる親水性複合物、および前記無機系増粘剤と前記吸水性ポリマーとからなる親水性複合物からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
 (D)成分の無機系増粘剤は、天然または合成の無機系増粘剤であり、ベントナイト(モンモリロナイト)、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイト、バイデライト、およびノントロナイト等の粘土鉱物を主成分とするベントナイト等の天然または合成のスメクタイトクレーが例示される。このようなスメクタイトクレーは、例えば、水熱合成品であるスメクトン(クニミネ工業株式会社の登録商標)、ルーセンタイト(コープケミカル株式会社の登録商標)、天然精製品であるクニピア(クニミネ工業株式会社の登録商標:)、ベンゲル(株式会社ホージュンの登録商標)、ベントン(エレメンティス株式会社の登録商標)、ビーガム(バンダービルト社の登録商標)として入手可能である。水に分散させたときの粘度の上昇が大きく、(E)成分の含有量を少なくすることができることから、この無機系増粘剤は、ベントナイト(モンモリロナイト)、ヘクトライト、またはサポナイトであることが好ましい。これらのスメクタイトクレーのpHはシリコーンゴムスポンジの耐熱性を維持する点からpH5.0~9.0の範囲内であることが好ましい。また、このようなスメクタイトクレーとポリアクリル酸等の水溶性ポリマーまたは吸水性ポリマーとからなる親水性複合物を用いてもよい。
 (D)成分のセルロース繊維は、天然または合成のセルロース繊維を化学処理や物理処理によりナノファイバー化したものである。このようなセルロース繊維は、分散性、増粘性等の観点から、好ましくは、その数平均繊維径が2~150nmの範囲内、2~100nmの範囲内、または、2~10nmの範囲内である。これは、数平均繊維径が上記範囲内であると、水に分散させた際に沈降しにくく、流動性を保持して増粘できるからである。
 (D)成分のセルロース繊維は、第一工業製薬株式会社製のセルロースナノファイバーの水分散液(商品名:Rheocrysta C-2SP)として入手可能である。
 (D)成分の水溶性ポリマーとしては、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、カルボキシレートのナトリウム塩、カルボキシセルロースのナトリウム塩、メチルセルロース、セルロースエーテル、ヒドロキシエチルセルロース、変性デンプン、ポリビニルアルコール、ポリアクリレートあるいはポリアクリレートのナトリウム塩が例示される。
 また、(D)成分の吸水性ポリマーとしては、ポリアクリル酸塩架橋体、ポリオキシアルキレン系吸水性樹脂が例示される。
 (D)成分の含有量は、(C)成分100質量部に対して0.01~15質量部の範囲内であり、好ましくは、その下限が0.05質量部、または0.1質量部であり、一方、その上限は10質量部、または5質量部である。これは、(D)成分の含有量が上記範囲の下限以上であると、(C)成分を十分に増粘できるからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、シリコーンゴム組成物の乳化を安定させることができるからである。
 (E)成分は、水をシリコーンゴム組成物中に均一に乳化させ、得られるシリコーンゴムを均一な多孔質状とするための界面活性剤である。このような(E)成分としては、アニオン系、カチオン系、両性イオン系、およびノニオン系の界面活性剤が例示され、具体的には、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、スクロース脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリプロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド等のノニオン系界面活性剤;ポリシロキサン・ポリオキシエチレングラフト共重合体等のポリオルガノシロキサンからなるノニオン系界面活性剤;脂肪族アミン塩、第4級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩等のカチオン系界面活性剤;高級脂肪酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ポリエチレングリコール硫酸エステル塩等のアニオン系界面活性剤;カルボキシベタイン型またはグリシン型の両性イオン系界面活性剤が例示される。特に、本組成物のヒドロシリル化反応による架橋に影響が少ないことからノニオン系の界面活性剤であることが好ましい。
 これらの界面活性剤は、単独で使用してもよく、また2種以上を併用してもよい。乳化剤のHLB値(なお、界面活性剤を2種以上併用するときは、その重量平均HLB値)は、好ましくは、1以上、10以下、1.5以上、6未満、または、3.5以上、6未満である。
 (E)成分としては、(E-1)HLBの値が3以上であるノニオン系界面活性剤、および(E-2)HLBの値が3未満であるノニオン系界面活性剤からなる界面活性剤を用いることが好ましい。(E-2)成分に対する(E-1)成分の質量比は少なくとも1であり、好ましくは、少なくとも5、少なくとも8、少なくとも10、あるいは少なくとも15である。また、(E-2)成分に対する(E-1)成分の質量比は、多くとも100以下であることが好ましく、より好ましくは、多くとも80、多くとも70、多くとも60、あるいは多くとも50である。これは、この質量比が上記の下限以上であれば、均一で微細な連続気泡構造を有する低密度のスポンジを形成できるからであり、一方、上記の上限以下であれば、(A)成分中に(C)成分および(D)成分を安定性良く分散することができ、結果として、均一で微細な連続気泡構造を有するシリコーンゴムスポンジを形成できるからである。
 (E)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1~15質量部の範囲内であり、好ましくは、その下限は0.2質量部であり、一方、その上限は10質量部である。これは、(E)成分の含有量が上記範囲の下限以上であると、(C)成分を(A)成分中に均一に分散させることができるからであり、一方、上記範囲の下限以下であると、得られるシリコーンゴムスポンジの機械的特性や電気的特性に影響を与えないからである。
 (F)成分は、本組成物を硬化して得られるシリコーンゴムスポンジに吸水性や保水性を付与するための、ケイ素原子結合アルコキシ基を有するシラン化合物もしくはその部分加水分解縮合物である。このような(F)成分としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、メチルシリケート、またはエチルシリケートが例示され、好ましくは、メチルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、メチルシリケート、またはエチルシリケートである。
 (F)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して0.1~20質量部の範囲内であり、好ましくは、1~10質量部の範囲内である。これは、(F)成分の含有量が上記範囲の下限以上であると、吸水性や保水性が優れるシリコーンゴムスポンジを形成できるからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、均一で微細な連続気泡構造を有するシリコーンゴムスポンジを形成できるからである。
 (G)成分は、本組成物のヒドロシリル化反応を促進するためのヒドロシリル化反応用触媒であり、例えば、白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒が例示され、好ましくは白金系触媒である。このような(G)成分としては、塩化白金酸;アルコール変性塩化白金酸;塩化白金酸とオレフィン類、ビニルシロキサン又はアセチレン化合物との配位化合物;白金とオレフィン類、ビニルシロキサン又はアセチレン化合物との配位化合物、これらを熱可塑性樹脂中に分散させた粉末状白金系触媒等の白金系触媒;その他、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム等のパラジウム系触媒、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等のロジウム系触媒が例示される。
 (G)成分の含有量は本組成物を架橋させるに十分な量であり、具体的には、(A)成分および(B)成分の合計量に対して、(G)成分中の触媒金属が質量単位で0.01~500ppmの範囲内となる量、あるいは0.1~100ppmの範囲内となる量であることが好ましい。
 本組成物には、本組成物の架橋速度や作業可使時間を調整する目的で、さらに(H)ヒドロシリル化反応抑制剤を含有してもよい。(H)成分としては、3-メチル-1-ブチン-3-オール、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、3-フェニル-1-ブチン-3-オール、1-エチニル-1-シクロヘキサノール等のアルキンアルコール;3-メチル-3-ペンテン-1-イン、3,5-ジメチル-3-ヘキセン-1-イン等のエンイン化合物;テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン、テトラメチルテトラヘキセニルシクロテトラシロキサン、分子鎖両末端ジメチルヒドロキシシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体オリゴマー、分子鎖両末端ジメチルヒドロキシシロキシ基封鎖メチルビニルシロキサンオリゴマー等のアルケニル基含有低分子量シロキサン;メチル-トリス(1,1-ジメチル-2-ブチンオキシ)シラン、ビニル-トリス(1,1-ジメチル-2-ブチンオキシ)シラン等のアルキン含有シランが例示される。
 (H)成分の含有量は限定されず、本組成物の使用方法や成形方法に応じて適宜選択されるが、本組成物の架橋速度や作業可使時間を十分に調整できることから、好ましくは、(A)成分100質量部に対して0.001質量部~5質量部の範囲内である。
 本組成物には、得られるシリコーンゴムスポンジの機械的強度を向上させる目的で、さらに(I)補強性シリカ微粉末を含有してもよい。(I)成分としては、ヒュームドシリカ、沈降シリカが例示される。また、これらのシリカ微粉末を、鎖状ポリオルガノシロキサン、環状ポリオルガノシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、各種オルガノシラン等で表面処理してもよい。また、(I)成分は、好ましくは、BET吸着法によるその比表面積が50~350m/g、または80~250m/gである。
 (I)成分の含有量は、好ましくは、(A)成分100質量部に対して、40質量部以下であり、好ましくは25質量部以下である。これは、(I)成分の含有量が上記範囲の上限以下であると、得られるシリコーンゴムスポンジの気泡の均一性や細かさを損なうことなく、機械的強度を向上できるからである。
 本組成物には、得られるシリコーンゴムスポンジに電気伝導性を付与させる目的で導電性充填剤を含有してもよい。この導電性充填剤としては、カーボンブラック、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラファイト等のカーボン系導電剤;金、銀、ニッケル等の金属粉;導電性酸化亜鉛、導電性酸化チタン、導電性酸化アルミニウム;各種フィラー表面に金属メッキ処理するなどのフィラー表面に導電被覆処理した導電性充填剤;およびこれらの2種以上の混合物が例示される。少量の添加で良好な導電性が得られることから、この導電性充填剤はカーボンブラックであることが好ましく、具体的には、アセチレンブラック、コンダクティブファーネスブラック(CF)、スーパーコンダクティブファーネスブラック(SCF)、エクストラコンダクティブファーネスブラック(XCF)、コンダクティブチャンネルブラック(CC)、および1500℃程度の高温で熱処理されたファーネスブラックまたはチャンネルブラックが例示される。この導電性充填剤の含有量は限定されないが、良好なスポンジを得ることができることから、好ましくは、(A)成分100質量部に対して100質量部以下、または70質量部以下である。
 本組成物には、本発明の目的を損なわない限り、その他任意の成分として、ヒュームド酸化チタン等のシリカ以外の補強充填剤;石英粉末、珪藻土、アルミノ珪酸、酸化鉄、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化セリウム、マイカ、クレイ、炭酸亜鉛等の非補強充填剤;これらの充填剤をオルガノシラン、ポリオルガノシロキサン等の有機ケイ素化合物で表面処理した充填剤;その他、防腐剤、防錆剤、顔料、耐熱剤、難燃剤、内部離型剤、可塑剤、受酸剤、無官能のシリコーンオイルを含有してもよい。
 本組成物は、(A)成分~(G)成分、および必要に応じてその他任意の成分を混合することにより調製することができる。本組成物を調製するため、ホモミキサー、パドルミキサー、ホモディスパー、コロイドミル、真空混合攪拌ミキサー等の公知の混練手段を用いることができる。本組成物を調製する方法としては、(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分、および(F)成分をミキサーに投入し、所定時間攪拌混合し、使用直前に(G)成分を、例えば、スタティックミキサーやダイナミックミキサー等の混合装置を用いて混合する方法;(A)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分、(F)成分、および(G)成分をミキサーに投入し、所定時間攪拌混合し、使用直前に(B)成分を、例えば、スタティックミキサーやダイナミックミキサー等の混合装置を用いて混合する方法;(A)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分、および(F)成分をミキサーに投入し、所定時間攪拌混合し、使用直前に(B)成分と(G)成分を、例えば、スタティックミキサーやダイナミックミキサー等の混合装置を用いて混合する方法が例示される。
 また、本組成物を調製する際、その保存安定性の点から、
A液:(A)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分、(F)成分、および(G)成分からなり、(B)成分を含まない組成物、
B液:(A)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分からなり、(B)成分と(G)成分を含まない組成物、
C液:(B)成分からなり、(C)成分、(D)成分、(E)成分、(F)成分、および(G)成分を含まない組成物
からなる3液型スポンジ形成性シリコーンゴム組成物、または、
A‘液:(A)成分、(G)成分、(F)成分、および必要に応じて(E)成分からなり、(B)成分、(C)成分、および(D)成分を含まない組成物、
B‘液:(B)成分、および必要に応じて(E)成分、(F)成分からなり、(C)成分、(D)成分、および(G)成分を含まない組成物、
C‘液:(C)成分、(D)成分および必要に応じて(E)成分からなり、(A)成分、(B)成分、(F)成分、および(G)成分を含まない組成物
からなる3液型スポンジ形成性シリコーンゴム組成物として保存し、成形に供する直前に3液を、例えば、スタティックミキサーやダイナミックミキサー等の混合装置を用いて混合することが好ましい。また、
A‘’液:(A)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分、(F)成分、および(G)成分からなり、(B)成分を含まない組成物と
B‘’液:(B)成分からなり、(C)成分、(D)成分、(E)成分、(F)成分、および(G)成分を含まない組成物
からなる2液型スポンジ形成性シリコーンゴム組成物として保存し、成形に供する直前に2液を、例えば、スタティックミキサーやダイナミックミキサー等の混合装置を用いて混合することが好ましい。
 本組成物から種々の方法でシリコーンゴムスポンジを形成することができる。具体的には、本組成物を均一に乳化した後、成型用の金型のキャビティに注入し、加圧下で100℃未満、好ましくは50~90℃の温度に保持して含水状態のシリコーンゴム成形体を成形し、金型から取り出して120~250℃、より好ましくは、120~180℃で2次加硫して含水状態のシリコーンゴム成形体から水を除去することにより、微細で均一な気泡を有するシリコーンゴムスポンジを得ることができる。また、本組成物をノズルからロッド状に吐出し、例えば80~100℃の熱水中に導入して硬化させ、硬化物を熱風乾燥することにより紐状のシリコーンゴムスポンジを作製することもできる。また、本組成物を樹脂フィルム等の剥離性基材上にコーティングし、例えば50~120℃に加熱して硬化させ、熱風乾燥して水を除去する、あるいは、加熱して水を除去しつつ硬化させた後、剥離性基材を除くことによりシリコーンゴムスポンジシートを形成することができる。あるいは、本組成物を合成繊維織物やガラスクロス上にコーティングし、例えば50~120℃に加熱して硬化させ、熱風乾燥して水を除去する、あるいは、加熱して水を除去しつつ硬化させることによりシリコーンゴムスポンジコーティング布を形成することができる。
 次に、本発明のシリコーンゴムスポンジを詳細に説明する。
 本発明のシリコーンゴムスポンジは、上記のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物をヒドロシリル化反応により架橋した後、得られたシリコーンゴムから水を除去するか、または該組成物をヒドロシリル化反応により架橋させながら水を除去することを特徴とする。このシリコーンゴムスポンジは、吸水性や保水性が優れ、吸水しても体積膨張しにくい、すなわち、膨潤しにくいので、冷却シート材料や吸水パッド材料として好適である。また、このシリコーンゴムスポンジは、水の他、無機塩の水溶液、有機化合物の水溶液、あるいは親水性の有機化合物の吸収材や保持材としても好適である。
 このシリコーンゴムスポンジ層の厚さは限定されないが、ゴム弾性を有効に利用することから、好ましくは、0.05~80mmの範囲内、または0.1~50mmの範囲内である。
 本発明のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物およびシリコーンゴムスポンジを実施例により詳細に説明する、なお、実施例中の粘度は25℃における値である。
<密度>
 シリコーンゴムスポンジの密度をJIS K 6268に準じて測定した。
<硬さ(Asker C)>
 シリコーンゴムスポンジの硬さをJIS K 7312に規定されたタイプC硬さ試験機を用いた試験方法に準じて測定した。なお、測定においては、厚さ6mmのシリコーンゴムスポンジ試験片を2枚重ねて使用した。
<引張強さ、伸び>
 シリコーンゴムスポンジの引張強さ、および伸びをJIS K 6251に準じて測定した。
<気泡の状態>
 シリコーンゴムスポンジ試験片の断面を目視にて観察し、
・断面全体にわたって気泡状態が均一なものを均一、
・一部過大気泡が認められるものを不均一
として評価した。
<平均気泡径>
 シリコーンゴムスポンジ試験片をカミソリ刃で切断した中心部分を走査型電子顕微鏡にて観察し、気泡の直径を測定した。
[吸水性および保水性]
 厚さ2mmの成形シートから、幅15mm、長さ100mmの短冊状の試験片を作成し、100ccの水を入れた300ccの容器に、短冊状の試験片の下側20mmが、水に接触した状態で、25℃、24時間放置した。24時間後に試験片を取り出し、水を吸い上げた高さを測定し、吸水性の指標とした。試験片全体が吸水した場合は、100mmとして、100mmが最大値となる。
 また、試験片の初期の質量に対する吸水後の試験片の質量増加を下記式に従って、百分率で求めた値を保水性の指標とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
[実施例1~5、比較例1、2]
 下記のシリカマスターバッチ、(A)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分、(F)成分、およびその他の成分を表1の配合比でホモミキサー(特殊機化株式会社製)に投入し、25℃で均一になるまで混合した。次いで、得られた混合物に、(B)成分を配合し、脱気してスポンジ形成性シリコーンゴム組成物を調製した。なお、シリコーンゴム組成物中、(A)成分に相当する成分中のビニル基の合計1モルに対する(B)成分に相当する成分中のケイ素原子結合水素原子のモル比を3とした。
 得られたスポンジ形成性シリコーンゴム組成物を、圧縮成形機を用いて、90℃/10分の条件下で架橋・硬化させ、含水状態のシリコーンゴム試験片を作製した。次に、この試験片を150℃で4時間、開放系に放置して試験片中の水を除去し、シリコーンゴムスポンジ試験片を得た。このシリコーンゴムスポンジ試験片を用いて、密度、硬さ、引張強さ、伸び、気泡の状態、気泡径、吸水性、保水性を測定し、その結果を表1に示した。
 シリカマスターバッチとして、粘度40Pa・sの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基含有量=0.09質量%) 100質量部、BET比表面積225m/gのフュームドシリカ 50質量部、ヘキサメチルジシラザン 10質量部、水 2質量部、粘度20mPa・sの分子鎖両末端ジメチルヒドロキシシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体(ビニル基含有量=約10.9質量%) 0.2質量部をロスミキサーに投入し、室温で均一になるまで混合した後、減圧下、200℃で2時間加熱処理したものを用いた。
 (A-1)成分として、次の成分を用いた。
 (a-1)成分:粘度9Pa・sの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基含有量=0.14質量%)。
 (a-2)成分:粘度2Pa・sの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基含有量=0.23質量%)。
 (A-2)成分として、次の成分を用いた。
 (a-3)成分:粘度40Pa・sの分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルメチルビニルポリシロキサン(ビニル基含有量=0.50質量%)。
 (a-4)成分:粘度350mPa・sの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体(ビニル基含有量=約1.17質量%)。
 (a-5)成分:粘度40Pa・sの分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体(ビニル基含有量=0.13質量%)。
 (B)成分として、粘度63mPa・sの分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体(ケイ素原子結合水素原子含有量=約0.70質量%)を用いた。
 (C)成分としてイオン交換水を用い、(D)成分としてスメクタイトクレー(株式会社ホージュン製の有機ポリマー複合精製ベントナイト;pH6.5)を用い、スメクタイトクレー 0.85質量部とイオン交換水 99.15質量部をホモミキサーに投入し、室温で均一になるまで混合して調製した、水とスメクタイトクレーの混合物を調製した。
 (E)成分として、次の成分を用いた。
 (e-1)成分:HLB4.3のノニオン系界面活性剤(ソルビタン脂肪酸エステル、花王社製のレオドールSP-O10V)。
 (e-2)成分:HLB1.8のノニオン系界面活性剤(ソルビタン脂肪酸エステル、花王社製のレオドールSP-O30V)。
 (F)成分として、次の成分を用いた。
 (f-1)成分:3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
 (f-2)成分:3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
 (f-3)成分:メチルシリケート(多摩工業株式会社製のシリケート40)
 (G)成分として、白金の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属含有量=約4000ppm)を用いた。
 (H)成分として、次の成分を用いた。
(h-1)成分:粘度20mPa・sの分子鎖両末端ジメチルヒドロキシシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体(ビニル基含有量=約10.9質量%)
(h-2)成分:1-エチニル-1-シクロヘキサノール 2質量部と粘度10Pa・sの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基含有量=0.13質量%) 98質量部の混合物を用いた。
 顔料マスターバッチとして、ベンガラ(商品名:バイフェロクス、バイエル社製) 40質量部と粘度10Pa・sの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基含有量=0.13質量%) 60質量部の混合物を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 本発明のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物は、吸水性や保水性が優れるシリコーンゴムスポンジを形成できるので、断熱材、吸音材、クッション、パッキン、ガスケット、パッド等の過酷な環境下で使用されるシリコーンゴムスポンジの形成用途に好適である。

Claims (9)

  1. (A)一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン 100質量部、
    (B)一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン{(A)成分中のアルケニル基1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が0.4~20モルとなる量}、
    (C)水 20~1000質量部、
    (D)増粘剤{(C)成分100質量部に対して0.01~15質量部}、
    (E)界面活性剤 0.1~15質量部、
    (F)ケイ素原子結合アルコキシ基を有するシラン化合物もしくはその部分加水分解縮合物 0.1~20質量部、および
    (G)ヒドロシリル化反応用触媒(本組成物を架橋させるのに十分な量)
    から少なくともなるスポンジ形成性シリコーンゴム組成物。
  2.  (A)成分が、(A-1)分子鎖末端にアルケニル基を平均2個有し、分子鎖側鎖にアルケニル基を有さないジオルガノポリシロキサン 10~90質量%、および(A-2)分子鎖側鎖にアルケニル基を少なくとも2個有するジオルガノポリシロキサン 10~90質量%からなるオルガノポリシロキサンである、請求項1に記載のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物。
  3.  (D)成分が、無機系増粘剤、セルロース繊維、水溶性ポリマー、吸水性ポリマー、前記無機系増粘剤と前記水溶性ポリマーとからなる親水性複合物、および前記無機系増粘剤と前記吸水性ポリマーとからなる親水性複合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の増粘剤である、請求項1に記載のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物。
  4.  (D)成分の無機系増粘剤がスメクタイトクレーである、請求項3に記載のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物。
  5.  (E)成分が、(E-1)HLBの値が3以上であるノニオン系界面活性剤、および(E-2)HLBの値が3未満であるノニオン系界面活性剤からなる界面活性剤{但し、(E-2)成分に対する(E-1)成分の質量比が少なくとも1である。}である、請求項1に記載のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物。
  6.  (F)成分が、メチルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、メチルシリケート、またはエチルシリケートである、請求項1に記載のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物。
  7.  さらに、(H)ヒドロシリル化反応抑制剤を、(A)成分100質量部に対して0.001~5質量部含有する、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物。
  8.  さらに、(I)補強性シリカ微粉末を、(A)成分100質量部に対して40質量部以下含有する、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物。
  9.  請求項1乃至8のいずれか1項に記載のスポンジ形成性シリコーンゴム組成物を架橋した後、シリコーンゴムから水を除去して得られるシリコーンゴムスポンジ。
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