説明

室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物

【解決手段】 (A)R3SiO1/2単位(式中、各Rは独立に炭素数1〜6の非置換又は置換の1価炭化水素基を表す)及びSiO4/2単位からなり、各SiO4/2単位に対するR3SiO1/2単位のモル比が0.6〜1.2であって、ヒドロキシシリル基を0.04モル/100g未満有するオルガノシロキサンポリマー 100質量部、
(B)分子鎖中にアルキレン結合を介した加水分解性シリル基を有するポリシロキサン
50〜200質量部、
(C)硬化触媒 0.01〜10質量部
を含有する室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
【効果】 本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、加温時には粘度が低く、作業性に優れ、施工後に放冷することで初期密着性が発現し、その後、常温硬化することによって架橋反応が進行し、良好なゴム物性を与えるものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加温時には粘度が低く、作業性に優れ、施工後に放冷することで初期密着性が発現し、その後、常温硬化することによって架橋反応が進行し、良好なゴム物性を与え、シリコーン系シーリング剤、接着剤、コーティング剤、ポッティング剤等として好適に用いられる室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一成分型の縮合硬化型シリコーン系シーリング剤、接着剤、コーティング剤、ポッティング剤組成物は、建築、電気電子、輸送機、電装部品、家電製品等々の非常に多くの分野で使用されている。しかし、架橋反応には空気中の湿気が必要であることから、ゴム化は表面から徐々に進行するものである。よって、内部の硬化には数日を要し、施工直後から密着強度を得ることは非常に困難であった。この場合、煙霧質シリカの高充填等により組成物の粘度を極端に上げ、グリーン強度を大きくすることによる改善は、作業性の大幅な低下に繋がる。
【0003】
二成分型の縮合硬化型シリコーン系シーリング剤、接着剤、コーティング剤、ポッティング剤組成物は、架橋剤を別梱包とした材料である。一成分型に比較して深部硬化は改善され、更に特開平7−118531号公報(特許文献1)には、アミン化合物とケトン化合物の使用により更に深部硬化を高めることが開示されているが、依然として密着力の発現には数日を要するものであった。
【0004】
初期密着性を得る手法として、特公平7−119395号公報(特許文献2)には、R3SiO1/2単位及びSiO4/2単位からなるシロキサンポリマー、両末端にシロキサン結合を介して加水分解性シリル基を有するオルガノポリシロキサン、縮合触媒からなる組成物が開示されている。しかし、なお密着力発現の点で改良が望まれる。
【0005】
【特許文献1】特開平7−118531号公報
【特許文献2】特公平7−119395号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そこで、本発明の目的は、加温時には粘度が低く、作業性に優れ、施工後に放冷することで初期密着性が発現し、その後、常温硬化することによって架橋反応が進行し、良好なゴム物性を与え、シリコーン系シーリング剤、接着剤、コーティング剤、ポッティング剤等として有効な室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、R3SiO1/2単位及びSiO4/2単位からなるシロキサンポリマーとシリコーンオイルの混合物の温度、粘度特性に着目し、分子内に含まれるヒドロキシシリル基が非常に少ないR3SiO1/2単位及びSiO4/2単位からなるシロキサンポリマーと、分子鎖中にアルキレン結合を介した加水分解性シリル基を有するポリシロキサンを混合することにより、加温時の作業性と放冷時の密着性を発現させ、更に縮合触媒を加えることにより、分子鎖中にアルキレン結合を介した加水分解性シリル基を有するポリシロキサンを架橋させ、良好なゴム物性が得られることを見出し、本発明をなすに至った。
【0008】
従って、本発明は、
(A)R3SiO1/2単位(式中、各Rは独立に炭素数1〜6の非置換又は置換の1価炭化水素基を表す)及びSiO4/2単位からなり、各SiO4/2単位に対するR3SiO1/2単位のモル比が0.6〜1.2であって、ヒドロキシシリル基を0.04モル/100g未満有するオルガノシロキサンポリマー 100質量部、
(B)分子鎖中にアルキレン結合を介した加水分解性シリル基を有するポリシロキサン
50〜200質量部、
(C)硬化触媒 0.01〜10質量部
を含有することを特徴とする室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供する。
【0009】
この場合、(B)成分が下記一般式(1)〜(3)のいずれかで示されるポリシロキサンであることが好ましい。
【0010】
【化1】

(式中、Rは上記の通り、R1は同一又は異種の炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数2〜10のアルコキシアルキル基であり、R2は同一又は異種の非置換もしくは置換の1価炭化水素基であり、R3は炭素数1〜12のアルキレン基であり、mは1〜3の整数、nは1以上の整数、jは10以上の整数、hは2以上の整数である。)
【0011】
また、上記オルガノポリシロキサン組成物は、更に
(D)沸点が150℃/760torr以上の加水分解性シラン及び/又はシロキサン
0.1〜10質量部、
(E)煙霧質シリカ、沈降性シリカ、炭酸カルシウム等の充填剤 1〜500質量部、
(F)シランカップリング剤 0.1〜20質量部
のいずれか1種以上を含有することができる。上記組成物は、シーリング剤、接着剤、コーティング剤、又はポッティング剤として好適に用いられる。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、R3SiO1/2単位及びSiO4/2単位からなるシロキサンポリマーのヒドロキシシリル基と両末端にシロキサン結合を介して加水分解性シリル基を有するオルガノポリシロキサンの加水分解性基とを縮合触媒により、縮合架橋させることを骨子としているものであり、本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、加温時には粘度が低く、作業性に優れ、施工後に放冷することで初期密着性が発現し、その後、常温硬化することによって架橋反応が進行し、良好なゴム物性を与えるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
[(A)成分]
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の(A)成分は、R3SiO1/2単位(式中、各Rは独立に炭素数1〜6の非置換又は置換の1価炭化水素基を表す)及びSiO4/2単位からなり、各SiO4/2単位に対するR3SiO1/2単位のモル比が0.6〜1.2であって、ヒドロキシシリル基を0.04モル/100g未満含有するオルガノシロキサンポリマーであり、これは樹脂状のオルガノシロキサンコポリマーである。
【0014】
ここで、それぞれのRは、独立にメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ヘキシル等のアルキル基、シクロヘキシル等のシクロアルキル基、ビニル、アリル、プロペニル等のアルケニル基、及びフェニル等のアリール基のような炭素数1〜6の1価炭化水素基、あるいはこれらの基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子等で置換したクロロメチル基、3,3,3−トリフロロプロピル基等の1価の置換炭化水素基を示すものである。かかるコポリマーは、加水分解性のトリオルガノシラン、及びR基を含まない加水分解性シラン、シロキサンを共加水分解、縮合させることによって得られる当業界においては公知の材料である。
【0015】
なお、上記オルガノシロキサンポリマーの効果を損なわない範囲で、RSiO3/2単位、R2SiO2/2単位を合計でR3SiO1/2単位とSiO4/2単位との合計に対して10モル%以下、特に5モル%以下の割合において含有してもよい。
【0016】
また、ヒドロキシシリル基の好ましい含有量は、0〜0.03モル/100gであり、特に好ましくは0〜0.02モル/100gである。
【0017】
[(B)成分]
(B)成分は、分子鎖中にアルキレン結合を介した加水分解性シリル基を有するポリシロキサンであり、このような(B)成分としては、下記式(1)〜(3)で表される1種又は2種以上のポリシロキサンが好ましく、この(B)成分は、本組成物の架橋剤として作用するものである。
【0018】
【化2】

【0019】
ここで、Rは上記した通りである。R1は同一又は異種の炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数2〜10、特に2〜6のアルコキシアルキル基であり、アルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ヘキシル等が挙げられ、アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基、エトキシエチル基等が挙げられる。R2は同一又は異種の非置換もしくは置換の1価炭化水素基で、炭素数1〜20、特に1〜12のアルキル基、炭素数6〜20、特に6〜15のアリール基、及びそれらの水素原子の一部がハロゲン原子で置換された基等が挙げられ、具体的にはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ヘキシル、オクチル、ノニル、ミリスチル、ステアリル、フェニル、トリル、キシリル、ナフチル、クロロメチル、3,3,3−トリフロロプロピル等が例示される。R3は炭素数1〜12、特に2〜4のアルキレン基であり、メチレン、エチレン、トリメチレン、テトラメチレン等が例示される。mは1〜3の整数であり、nは1以上、好ましくは1〜50、特に好ましくは1〜20の整数、jは10以上、好ましくは20〜10,000、特に好ましくは50〜2,000の整数、hは2以上、好ましくは2〜50、特に好ましくは2〜20の整数である。
【0020】
なお、この(B)成分の粘度は、25℃において100〜1,000,000mPa・s、特に500〜200,000mPa・sであることが好ましい。この場合、この粘度は、回転粘度計よる測定値である。
【0021】
この(B)成分の架橋剤は、相当するアルケニルシロキサンにヒドロシリル基とアルコキシ基を有するシラン、若しくは相当するヒドロシロキサンにアルケニル基とアルコキシ基を有するシランを触媒存在下で付加反応させることで容易に得ることができる。本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、硬化前に加温されることが前提であり、未硬化時の耐熱性に優れることが必須のため、加水分解性シリル基はアルキレン結合を介してシロキサンに結合していることが必要である。
【0022】
このポリシロキサンの配合量は、(A)成分100質量部当たり50〜200質量部、好ましくは70〜150質量部使用される。50質量部未満では十分な温度粘度特性とゴム物性が得られず、200質量部を超えると組成物の粘度が非常に大きくなり、加温時の作業性が低下する場合がある。
【0023】
[(C)成分]
(C)成分の硬化触媒は、本発明の組成物において、(B)成分の縮合反応触媒として作用するものである。これにはジオクテート錫等の錫エステル化合物、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクトエート等のアルキル錫エステル化合物、テトライソプロポキシチタン、テトラ−n−ブトキシチタン、テトラキス(2−エチルヘキソキシ)チタン、ジプロポキシビス(アセチルアセトナ)チタン、チタニウムイソプロポキシオクチレングリコール等のチタン酸エステル又はチタンキレート化合物、ナフテン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、亜鉛−2−エチルオクトエート、鉄−2−エチルヘキソエート、コバルト−2−エチルヘキソエート、マンガン−2−エチルヘキソエート、ナフテン酸コバルト、アルコキシアルミニウム化合物等の有機金属化合物、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノアルキル基置換アルコキシシラン、ヘキシルアミン、リン酸ドデシルアミン、テトラメチルグアニジン、ジアザビシクロノナン等のアミン化合物及びその塩、ベンジルトリエチルアンモニウムアセテート等の第4級アンモニウム塩、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、蓚酸リチウム等のアルカリ金属の低級脂肪酸塩、ジメチルヒドロキシルアミン、ジエチルヒドロキシルアミン等のジアルキルヒドロキシルアミン、テトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン、テトラメチルグアニジルプロピルメチルジメトキシシラン、テトラメチルグアニジルプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン等のグアニジル基を含有するシラン又はシロキサン等が例示されるが、特には、テトラメチルグアニジン、ジアザビシクロノナン等のアミン化合物、テトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン、テトラメチルグアニジルプロピルメチルジメトキシシラン、テトラメチルグアニジルプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン等のグアニジル基を含有するシラン又はシロキサン等が好適に使用される。特には錫エステル化合物、アルキル錫エステル化合物が好適に使用されるが、これらはその1種に限定されず、2種もしくはそれ以上の混合物として使用してもよい。
【0024】
なお、これら硬化触媒の配合量は、(A)成分100質量部に対して0.01〜10質量部であり、特には0.05〜5質量部が好ましい。
【0025】
[(D)成分]
(D)成分の加水分解性シラン、シロキサンは、本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物において保存安定剤、架橋剤として作用するものである。本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、硬化前に加温されることが前提であるため、気泡、発泡等を防ぐためには、加水分解性基として炭素数1〜10、特に1〜3のアルコキシ基を有し、沸点が150℃/760torr以上の加水分解性シラン、シロキサンを用いることが好ましい。かかる加水分解性シラン、シロキサンとしては、フェニルトリメトキシシラン(110℃/20torr)、α−トリメトキシシリルデカン(132℃/10torr)、メチルトリエトキシシラン(161℃/760torr)、ビニルトリエトキシシラン(63℃/20torr)、フェニルトリエトキシシラン(116℃/14torr)、テトラエトキシシラン(80℃/40torr)、メチルトリイソプロポキシシラン(82℃/13torr)、テトラメトキシシランの部分加水分解物、テトラエトキシシランの部分加水分解物、フェニルトリイソプロペノキシシラン(118℃/5torr)等が例示される。
【0026】
この(D)成分の配合量は、(A)成分100質量部に対して0.1〜10質量部、特に0.5〜5質量部であることが好ましい。
【0027】
[(E)成分]
(E)成分の充填剤は、本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物において、補強剤、増量剤として作用するものである。充填剤としては、表面処理及び/又は無処理の煙霧質シリカ、湿式シリカ、沈降性シリカ、金属酸化物、金属水酸化物、ガラスビーズ、ガラスバルーン、樹脂ビーズ、樹脂バルーンなどが挙げられるが、特には煙霧質シリカ、沈降性シリカ、炭酸カルシウムが好ましく使用される。これら充填剤の配合量は、(A)成分100質量部に対して1〜500質量部、特には5〜250質量部が好ましい。1質量部未満では補強剤、増量剤としての効果が得られない場合があり、500質量部を超える量では組成物の吐出性が低下して作業性が悪化する場合がある。
【0028】
[(F)成分]
(F)成分のシランカップリング剤は、本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物において、接着性付与成分としての作用を有する成分である。シランカップリング剤としては、当該技術分野で公知のものが好適に使用される。特には、加水分解性基として、アルコキシシリル、アルケノキシシリル基を有するものが好ましく、ビニルトリス(βメトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β(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、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、N−β(アミノエチル)ガンマアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロペノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジイソプロペノキシシラン等が例示される。特にはアミン系のシランカップリング剤の使用が好ましい。
【0029】
このシランカップリング剤の配合量は、(A)成分100質量部当たり0.1〜20質量部が好ましく、より好ましくは0.2〜10質量部使用される。0.1質量部未満では十分な接着性が得られない場合があり、10質量部を超えると価格的に不利となる。
【0030】
[その他の成分]
また、本発明の効果を阻害しない限りにおいて、上記成分以外に一般に知られている添加剤を使用しても差し支えない。添加剤としては、チクソ性向上剤としてのポリエーテル、可塑剤としてのシリコーンオイル、イソパラフィン等が挙げられ、必要に応じて顔料、染料、蛍光増白剤等の着色剤、防かび剤、抗菌剤、昆虫忌避剤、海洋生物忌避剤等の生理活性添加剤、ブリードオイルとしてのフェニルシリコーンオイル、フロロシリコーンオイル、シリコーンと非相溶の有機液体等の表面改質剤、トルエン、キシレン、溶剤揮発油、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、低沸点イソパラフィン等の溶剤も添加される。
【0031】
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の使用に際しては、組成物を50〜250℃、特に100〜200℃に昇温し、粘度を低下させて基材(例えば、金属、有機樹脂等)に塗布するなどして処理し、次いで室温まで放冷するもので、これにより組成物の密着性が発現する。これを通常はそのまま放置することにより組成物が縮合硬化するものである。
【0032】
従って、本発明の組成物は、作業性、密着性が良好で、硬化して良好なゴム物性を与え、シーリング剤、接着剤、コーティング剤、ポッティング剤等として有効である。
【実施例】
【0033】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記例においてMeはメチル基を示す。
【0034】
[実施例1]
Me3SiO1/2単位及びSiO4/2単位からなり、SiO4/2単位に対するMe3SiO1/2単位のモル比が0.75であって、ヒドロキシシリル基を0.025モル/100g含有するオルガノシロキサンポリマー100質量部、両末端がシルエチレン基を介して、トリメトキシシリル基で封鎖された粘度30,000mPa・sのジメチルポリシロキサン100質量部にジプロポキシビス(アセチルアセトナ)チタンを3質量部を加えて、均一になるまで混合して組成物1を調製した。
【0035】
[実施例2]
実施例1において、ジプロポキシビス(アセチルアセトナ)チタン3質量部に代えてテトラブトキシチタンを3質量部とした以外は、実施例1と同様の手法で組成物2を調製した。
【0036】
[比較例1]
実施例1において、Me3SiO1/2単位及びSiO4/2単位からなり、SiO4/2単位に対するMe3SiO1/2単位のモル比が0.75であって、ヒドロキシシリル基を0.025モル/100g含有するオルガノシロキサンポリマーに代えて、Me3SiO1/2単位及びSiO4/2単位からなり、各SiO4/2単位に対するMe3SiO1/2単位のモル比が0.75であって、ヒドロキシシリル基を0.06モル/100g有するオルガノシロキサンポリマーとした以外は、実施例1と同様の手法で組成物3を調製したところ、混合器内で組成物がゲル化、混練不能となった。
【0037】
[比較例2]
実施例1において、Me3SiO1/2単位及びSiO4/2単位からなり、各SiO4/2単位に対するMe3SiO1/2単位のモル比が0.75であって、ヒドロキシシリル基を0.025モル/100g含有するオルガノシロキサンポリマーを0質量部とした以外は、実施例1と同様の手法で組成物4を調製した。
【0038】
これらの実施例、比較例の組成物を150℃雰囲気下において、アルミ、ガラスに塗りつけ、23℃まで冷却してその密着性を確認した。また、150℃雰囲気下において2mm厚のシートを作製、23±2℃、50±5%RHの雰囲気下で7日間硬化させ、そのゴム物性を確認した。結果を表1に示す。
【0039】
【表1】

【0040】
[実施例3]
Me3SiO1/2単位及びSiO4/2単位からなり、SiO4/2単位に対するMe3SiO1/2単位のモル比が0.75であって、ヒドロキシシリル基を0.025モル/100g有するオルガノシロキサンポリマー100質量部、両末端がシルエチレン基を介して、トリメトキシシリル基で封鎖された粘度30,000mPa・sのジメチルポリシロキサン100質量部、ジプロポキシビス(アセチルアセトナ)チタン3質量部にα−トリメトキシシリルデカンを3質量部加えて均一になるまで混合して組成物5を調製した。
【0041】
[実施例4]
実施例3において、α−トリメトキシシリルデカン3質量部に代えてテトラメトキシシランの部分加水分解物を3質量部とした以外は、実施例3と同様の手法で組成物6を調製した。
【0042】
[実施例5]
実施例3において、α−トリメトキシシリルデカン3質量部に代えてメチルトリメトキシシランを3質量部とした以外は、実施例3と同様の手法で組成物7を調製した。
【0043】
これらの実施例、比較例の組成物を150℃雰囲気下においてアルミ、ガラスに塗りつけ、23℃まで冷却してその密着性を確認した。また、150℃雰囲気下において2mm厚のシートを作成、23±2℃、50±5%RHの雰囲気下で7日間硬化させ、そのゴム物性を確認した。結果を表2に示す。
【0044】
【表2】

*硬化ゴム中に細かい気泡あり

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)R3SiO1/2単位(式中、各Rは独立に炭素数1〜6の非置換又は置換の1価炭化水素基を表す)及びSiO4/2単位からなり、各SiO4/2単位に対するR3SiO1/2単位のモル比が0.6〜1.2であって、ヒドロキシシリル基を0.04モル/100g未満有するオルガノシロキサンポリマー 100質量部、
(B)分子鎖中にアルキレン結合を介した加水分解性シリル基を有するポリシロキサン
50〜200質量部、
(C)硬化触媒 0.01〜10質量部
を含有することを特徴とする室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
【請求項2】
(B)成分が下記一般式(1)〜(3)のいずれかで示される請求項1記載の組成物。
【化1】

(式中、Rは上記の通り、R1は同一又は異種の炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数2〜10のアルコキシアルキル基であり、R2は同一又は異種の非置換もしくは置換の1価炭化水素基であり、R3は炭素数1〜12のアルキレン基であり、mは1〜3の整数、nは1以上の整数、jは10以上の整数、hは2以上の整数である。)
【請求項3】
更に、(D)沸点が150℃/760torr以上の加水分解性シラン及び/又はシロキサン 0.1〜10質量部
を含むことを特徴とする請求項1又は2記載の組成物。
【請求項4】
更に、(E)充填剤 1〜500質量部
を含むことを特徴とする請求項1,2又は3記載の組成物。
【請求項5】
(E)成分の充填剤が煙霧質シリカ、沈降性シリカ、炭酸カルシウムから選ばれることを特徴とする請求項4記載の組成物。
【請求項6】
更に、(F)シランカップリング剤 0.1〜20質量部
を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の組成物。
【請求項7】
シーリング剤、接着剤、コーティング剤又はポッティング剤用である請求項1〜6のいずれか1項記載の組成物。

【公開番号】特開2006−316190(P2006−316190A)
【公開日】平成18年11月24日(2006.11.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−141295(P2005−141295)
【出願日】平成17年5月13日(2005.5.13)
【出願人】(000002060)信越化学工業株式会社 (3,361)
【Fターム(参考)】