説明

難燃性ゴム組成物

【課題】
本発明は、難燃性、耐熱性、非汚染性、および環境衛生性に優れ、放熱材、ポッティング材、および電気・電子部品材料用封止材に有用な難燃性ゴム組成物を提供することにある。
【解決手段】
(A)特定構造の非共役ポリエンを有するエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエンランダム共重合体ゴム100重量部、(B)ヒドロシリル基を1分子中に少なくとも2個持つヒドロシリル基含有化合物0.1〜100重量部、および(C)表面処理された金属水酸化物10〜1000重量部を含有する難燃性ゴム組成物による。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、難燃性、耐熱性、非汚染性、および環境衛生性に優れ、放熱材、ポッティング材、および電気・電子部品材料用封止材に有用な難燃性ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
放熱材、ポッティング材、電気・電子部品材料用封止材をはじめとする電気・電子部品材料には耐熱性、非汚染性、環境衛生性に加え、難燃性が求められる。エチレン・プロピレンゴムのようなポリオレフィン系架橋ゴム材料は耐熱性、非汚染性に優れる材料であり、これらの用途に好適であるが、ポリマー自体が難燃性に劣ることが指摘されていた。
【0003】
ポリオレフィンやポリオレフィン系架橋ゴム材料に難燃性を付与するには難燃剤を配合する方法が主であり、従来から、ハロゲン化合物やアンチモン化合物のような難燃剤を配合する方法が採られてきた。しかし、成型加工時や焼却時にダイオキシン等の有毒ガスが発生する可能性があること、アンチモン化合物が毒性の高いため、環境衛生性が問題視されてきた。
【0004】
一方、金属水酸化物を配合する方法も提案されている。この方法では毒性ガス等が発生する問題はないが、ハロゲン化合物に比べ難燃性が低いため、金属水酸化物を多量配合しなければならない。その結果、材料の加工性や柔軟性が大幅に失われるため、製品として機能しない問題を有している。
【0005】
この問題に対し、特開2001−226534(特許文献1)では、ポリオレフィンに表面処理した水酸化マグネシウムを配合したオレフィン系樹脂組成物が開示されている。しかしながら、該樹脂組成物は、架橋していないため、耐熱性が劣る。
【0006】
また、特開2004−262963(特許文献2)では、エチレン・α−オレフィン系ランダム共重合体に不飽和ニトリル−共役ジエンゴムと表面処理された天然水酸化マグネシウムを配合する難燃性ゴム組成物が開示されている。しかしながら、過酸化物又は硫黄で架橋するため、非汚染性を低下させる。
【0007】
従って、難燃性、耐熱性、非汚染性、環境衛生性を同時に満足するポリオレフィン系架橋ゴム材料は得られていない。
【特許文献1】特開2001年226534号公報
【特許文献2】特開2004年262963号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、難燃性、耐熱性、非汚染性、および環境衛生性に優れ、放熱材、ポッティング材、および電気・電子部品材料用封止材に有用な難燃性ゴム組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の難燃性ゴム組成物およびその各種用途は、具体的には、以下の[1]〜[6]により提供される。
[1] 下記の成分(A)100重量部に対し、成分(B)を0.1〜100重量部、および成分(C)を10〜1000重量部含有すること特徴とする架橋可能な難燃性ゴム組成物。
(A)エチレン、炭素数3から20のα−オレフィン、および下記一般式(1)または(2)で表わされる少なくとも一種の非共役ポリエンから導かれる構成単位を有し、以下の(イ)〜(ハ)を満足する、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエンランダム共重合体ゴム
(イ)エチレン単位/α−オレフィン単位のモル比が、40/60〜95/5
(ロ)ヨウ素価が0.5〜50g/100g
(ハ)135℃のデカリン溶液で測定した極限粘度[η]が0.01〜1dl/g
【0010】
【化1】

【0011】
(1)
(式中、nは0ないし10の整数であり、R1は水素原子または炭素原子数1〜10のアルキル基であり、R2は水素原子または炭素原子1〜5のアルキル基である)
【0012】
【化2】

【0013】
(2)
(式中、R3は水素原子または炭素原子1〜10のアルキル基である)
(B)ヒドロシリル基を1分子中に少なくとも2個持つヒドロシリル基含有化合物
(C)表面処理された金属水酸化物
[2] 前記[1]記載の成分(C)である表面処理された金属水酸化物が、水酸化アルミニウムおよび/または水酸化マグネシウムであることを特徴とする前記[1]に記載の難燃性ゴム組成物。
[3] 前記[1]または[2]に記載のゴム組成物を架橋して得られることを特徴とする架橋ゴム組成物。
[4] 前記[1]または[2]に記載のゴム組成物を架橋して得られることを特徴とする放熱材。
[5] 前記[1]または[2]に記載のゴム組成物を架橋して得られることを特徴とするポッティング材。
[6] 前記[1]または[2]に記載のゴム組成物を架橋して得られることを特徴とする電気・電子部品材料用封止材。
【発明の効果】
【0014】
本発明は、難燃性、耐熱性、非汚染性、および環境衛生性に優れ、放熱材、ポッティング材、および電気・電子部品材料用封止材に有用な難燃性ゴム組成物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
[(A)エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエンランダム共重合体ゴム]
以下に、本発明に用いられるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエンランダム共重合体ゴム(以下、共重合体ゴム(A)と略す。)について詳細を説明する。
【0016】
[α−オレフィン]
共重合体ゴム(A)に用いられるα−オレフィンは、炭素数3〜20が好ましく、単独でも2種以上混合しても差し支えない。その具体的例としては、側鎖の無い直鎖の構造を有する、炭素数3のプロピレン、同4の1−ブテンからはじまり、同9の1−ノネンや同10の1−デセンを経て、同19の1−ノナデセン、同20の1−エイコセン、並びに側鎖を有する4−メチル−1−ペンテン、9−メチル−1−デセン、11−メチル−1−ドデセン、12−エチル−1−テトラデセンなどがあげられる。これらのα−オレフィンは単独で、または2種以上組み合せて用いられる。これらの中では炭素数3〜10のα−オレフィンが好ましく、特にプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどが好ましく、最も好ましいのはプロピレンである。
【0017】
[非共役ポリエン]
共重合体ゴム(A)に用いられる非共役ポリエンは、前記一般式(1)または(2)で表わされるビニル基含有ノルボルネン化合物である。
【0018】
一般式(1)のR1は水素原子、またはメチル基、エチル基から始まりノニル基そしてデシル基に至るアルキル基であり、iso体やtert体などの構造異性体をすべて含む。R2は水素原子、またはメチル基、エチル基、プロピル基をから始まりペンチル基に至るアルキル基であり、iso体やtert体などの構造異性体をすべて含む。一般式(2)のR3は、R1の前記説明と同様である。
【0019】
上記一般式(1)または(2)の具体的例は、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン、5−(2−プロペニル)−2−ノルボルネン、5−(3−ブテニル)−2−ノルボルネン、5−(1−メチル−2−プロペニル)−2−ノルボルネン、5−(4−ペンテニル)−2−ノルボルネン、5−(1−メチル−3−ブテニル)−2−ノルボルネン、5−(5−ヘキセニル)−2−ノルボルネン、5−(1−メチル−4−ペンテニル)−2−ノルボルネン、5−(2,3−ジメチル−3−ブテニル)−2−ノルボルネン、5−(2−エチル−3−ブテニル)−2−ノルボルネン、5−(6−ヘプテニル)−2−ノルボルネン、5−(3−メチル−5−ヘキセニル)−2−ノルボルネン、5−(3,4−ジメチル−4−ペンテニル)−2−ノルボルネン、5−(3−エチル−4−ペンテニル)−2−ノルボルネン、5−(7−オクテニル)−2−ノルボルネン、5−(2−メチル−6−ヘプテニル)−2−ノルボルネン、5−(1,2−ジメチル−5−ヘキセシル)−2−ノルボルネン、5−(5−エチル−5−ヘキセニル)−2−ノルボルネン、5−(1,2,3−トリメチル−4−ペンテニル)−2−ノルボルネンなど挙げられる。このなかでも、5−ビニル−2−ノルボルネン、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−(2−プロペニル)−2−ノルボルネン、5−(3−ブテニル)−2−ノルボルネン、5−(4−ペンテニル)−2−ノルボルネン、5−(5−ヘキセニル)−2−ノルボルネン、5−(6−ヘプテニル)−2−ノルボルネン、5−(7−オクテニル)−2−ノルボルネンが好ましい。これらのノルボルネン化合物は、単独であるいは2種以上組み合せて用いることができる。
【0020】
共重合体ゴム(A)に用いられる前記非共役ポリエン以外に、本発明の目的とする物性を損なわない範囲で、以下に示す非共役ポリエンを併用することもできる。具体的には、1,4−ヘキサジエン、3−メチル−1,4−ヘキサジエン、4−メチル−1,4−ヘキサジエン、5−メチル−1,4−ヘキサジエン、4,5−ジメチル−1,4−ヘキサジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン等の鎖状非共役ジエン;メチルテトラヒドロインデン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、5−ビニリデン−2−ノルボルネン、6−クロロメチル−5−イソプロペニル−2−ノルボルネン、ジシクロペンタジエン等の環状非共役ジエン;2,3−ジイソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−エチリデン−3−イソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−プロペニル−2,2−ノルボルナジエン等のトリエンなどが挙げられる。
【0021】
[共重合体ゴムの特性]
本発明で用いる共重合体ゴム(A)は、下記(イ)〜(ハ)の特性を全て有している。
(イ)エチレン単位/α−オレフィン単位のモル比が、40/60〜95/5
(ロ)ヨウ素価が0.5〜50g/100g
(ハ)135℃のデカリン溶液で測定した極限粘度[η]が0.01〜1dl/g
[(イ)エチレン/α−オレフィンのモル比]
本発明で用いる共重合体ゴム(A)のエチレン/炭素数3〜20のα−オレフィンのモル比は、40/60〜95/5である。好ましくは50/50〜90/10、さらに好ましくは55/45〜80/20、最も好ましくは55/45〜75/25である。該モル比が40/60未満では、機械強度が低下するので好ましくない。また、95/5を超えるとエチレン量が多くなり、低温特性等が悪化し好ましくない。
【0022】
[(ロ)ヨウ素価]
本発明で用いる共重合体ゴム(A)のヨウ素価は、0.5〜50g/100gである。好ましくは1〜40g/100g、さらに好ましくは2〜35g/100g、特に好ましくは2〜30g/100gである。該ヨウ素価が0.5g/100g未満では架橋速度が遅くなり、50g/100gを超えると長鎖分岐が多く、加工性悪化を招くため、好ましくない。
【0023】
[(ハ)極限粘度[η]]
本発明で用いる共重合体ゴム(A)の極限粘度[η]は、0.01〜1.0dl/gである。好ましくは0.01〜0.7dl/g、より好ましくは0.01〜0.5dl/g、さらに好ましくは0.01〜0.5dl/g、特に好ましくは0.05〜0.5dl/g、最も好ましくは0.05〜0.3dl/gである。該極限粘度が0.01dl/g未満では、粘度が低すぎて加工性悪化や強度不足となり、1.0dl/gを超えると粘度が高くなりすぎて加工性悪化を招くため、好ましくない。
【0024】
[共重合体ゴム(A)の製法]
本発明で用いる共重合体ゴム(A)は、上記原料であるエチレン、α−オレフィン、および非共役ポリエンを公知の方法によりランダム共重合化して製造される。
【0025】
具体的には、公知の可溶性バナジウム化合物またはハロゲン化バナジウム化合物と、公知の有機アルミニウム化合物とを主成分として含有する触媒を用いて、重合温度30〜60℃、好ましくは30〜50℃、重合圧力4〜12kgf/cm(ゲージ圧)、好ましくは5〜8kgf/cm(ゲージ圧)、非共役ポリエンとエチレンとの供給量のモル比(非共役ポリエン/エチレン)が0.01〜0.2、好ましくは0.012〜0.18を満たす条件で、またエチレン/炭素数3〜20のα−オレフィンのモル比が40/60〜95/5の範囲になるように原料の供給量を調整して、製造される。重合は、炭化水素媒体中で行うのが好ましい。
【0026】
バナジウム化合物としては、例えば、
VO(OR)3−n
(式中、Rは炭化水素基であり、Xはハロゲン原子であり、nは0または1〜3の整数である)
で表わされる可溶性バナジウム化合物、またはVX(Xはハロゲン原子である)で表わされるバナジウム化合物が挙げられる。上記可溶性バナジウム化合物は、重合反応系の炭化水素媒体に可溶性の成分であり、より具体的には、一般式
VO(OR)またはV(OR)
(式中、Rは炭化水素基であり、0≦a≦3、0≦b≦3、2≦a+b≦3、0≦c≦4、0≦d≦4、3≦c+d≦4)
で表わされるバナジウム化合物、あるいはこれらの電子供与体付加物を代表例として挙げることができる。
【0027】
より具体的には、VOCl、VO(OC)Cl、VO(OCCl、VO(O−iso−C)Cl、VO(O−n−C)Cl、VO(OC、VOBr、VCl、VOCl、VO(O−n−C、VCl・2OC12OHなどを例示することができる。
【0028】
有機アルミニウム化合物としては、
R’AlX’3−m
(R’は炭化水素基であり、X’はハロゲン原子であり、mは1〜3の整数である)
で表わされる有機アルミニウム化合物が挙げられる。上記有機アルミニウム化合物としては、具体的には、トリエチルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム;ジエチルアルミニウムエトキシド、ジブチルアルミニウムブトキシド等のジアルキルアルミニウムアルコキシド;エチルアルミニウムセスキエトキシド、ブチルアルミニウムセスキブトキシド等のアルキルアルミニウムセスキアルコキシド;R0.5Al(OR0.5などで表わされる平均組成を有する部分的にアルコキシ化されたアルキルアルミニウム;ジエチルアルミニウムクロリド、ジブチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド等のジアルキルアルミニウムハライド;エチルアルミニウムセスキクロリド、ブチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミド等のアルキルアルミニウムセスキハライド、エチルアルミニウムジクロリド、プロピルアルミニウムジクロリド、ブチルアルミニウムジブロミド等のアルキルアルミニウムジハライドなどの部分的にハロゲン化されたアルキルアルミニウム;ジエチルアルミニウムヒドリド、ジブチルアルミニウムヒドリド等のジアルキルアルミニウムヒドリド、エチルアルミニウムジヒドリド、プロピルアルミニウムジヒドリド等のアルキルアルミニウムジヒドリドなどの部分的に水素化されたアルキルアルミニウム;エチルアルミニウムエトキシクロリド、ブチルアルミニウムブトキシクロリド、エチルアルミニウムエトキシブロミドなどの部分的にアルコキシ化およびハロゲン化されたアルキルアルミニウムなどを挙げることができる。
【0029】
[共重合体ゴム(A)のグラフト化]
本発明で用いる共重合体ゴム(A)は、極性モノマー例えば不飽和カルボン酸またはその誘導体(例えば酸無水物、エステル)でグラフト変性されていてもよい。
【0030】
このような不飽和カルボン酸としては、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、テトラヒドロフタル酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−5,6−ジカルボン酸などが挙げられる。不飽和カルボンの酸無水物としては、具体的には、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水テトラヒドロフタル酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−5,6−ジカルボン酸無水物などが挙げられる。これらの中でも、無水マレイン酸が好ましい。
【0031】
不飽和カルボン酸エステルとしては、具体的には、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸モノメチル、フマル酸ジメチル、イタコン酸ジメチル、シトラコン酸ジエチル、テトラヒドロフタル酸ジメチル、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−5,6−ジカルボン酸ジメチルなどが挙げられる。これらの中でも、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルが好ましい。
【0032】
上記の不飽和カルボン酸等のグラフト変性剤(グラフトモノマ−)は、それぞれ単独または2種以上の組み合わせで使用されるが、何れの場合も前述したグラフト変性前のエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体100g当たり、0.1モル以下のグラフト量にするのがよい。
【0033】
上記のようなグラフト量が上記範囲にあるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエンランダム共重合体を用いると、耐寒性に優れた架橋成形体を提供し得る、流動性(成形加工性)に優れたゴム組成物が得られる。
【0034】
グラフト変性したエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエンランダム共重合体は、前述した未変性のエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体と不飽和カルボン酸またはその誘導体とを、ラジカル開始剤の存在下に反応させることにより得ることができる。
【0035】
このグラフト反応は溶液にして行うこともできるし、溶融状態で行ってもよい。溶融状態でグラフト反応を行う場合には、押出機の中で連続的に行うことが最も効率的であり、好ましい。
【0036】
グラフト反応に使用されるラジカル開始剤としては、具体的には、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパ−オキサイド、ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−アミルパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン等のジアルキルパーオキサイド類;t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチルパーオキシフタレート等のパーオキシエステル類;ジシクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類;およびこれらの混合物などが挙げられる。中でも半減期1分を与える温度が130〜200℃の範囲にある有機過酸化物が好ましく、特に、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−アミルパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイドなどの有機過酸化物が好ましい。
【0037】
また、不飽和カルボン酸またはその誘導体(例えば酸無水物、エステル)以外の極性モノマーとしては、水酸基含有エチレン性不飽和化合物、アミノ基含有エチレン性不飽和化合物、エポキシ基含有エチレン性不飽和化合物、芳香族ビニル化合物、ビニルエステル化合物、塩化ビニルなどが挙げられる。
【0038】
[(B)ヒドロシリル基を1分子中に少なくとも2個持つヒドロシリル基含有化合物]
本発明で用いるヒドロシリル基を1分子中に少なくとも2個持つヒドロシリル基含有化合物(以下、ヒドロシリル基含有化合物(B)と略す。)は、共重合体ゴム(A)と反応して架橋剤として作用する。
【0039】
このヒドロシリル基含有化合物(B)は、従来から製造・市販されている、例えば、線状、環状、分岐状の各構造あるいは三次元網目状構造の樹脂状物など、その構造においていずれでも使用可能であるが、本発明で用いるヒドロシリル基含有化合物(B)は、1分子中に少なくとも2個のヒドロシリル基を含んでいなければならない。
【0040】
このようなヒドロシリル基含有化合物(B)は、通常、下記の一般組成式で表わされる化合物を使用することができる。
SiO(4−b−c)/2
上記一般組成式において、Rは、脂肪族不飽和結合を除く、炭素原子数1〜10、特に炭素原子数1〜8の置換または非置換の1価炭化水素基であり、このような1価炭化水素基としては、メチル基やエチル基からはじまりノニル基やデシル基に至る、n−、iso−、sec−などの異性体を含むアルキル基、フェニル基、ハロゲン置換のアルキル基例えばトリフロロプロピル基を例示することができる。中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、トリフロロプロピル基が好ましく、特にメチル基が好ましい。
【0041】
上記一般組成式において、bは、1≦b<3、好ましくは0.6<b<2.2、特に好ましくは1.5≦b≦2であり、cは、1<c≦3、好ましくは1≦c<2であり、かつ、b+cは、0<b+c≦3、好ましくは1.5<b+c≦2.7である。
【0042】
ヒドロシリル基含有化合物(B)は、1分子中のケイ素原子数が好ましくは2〜1000個、特に好ましくは2〜300個、最も好ましくは4〜200個のオルガノハイドロジェンポリシロキサンであり、具体的には、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサン、1,3,5,7,8−ペンタメチルペンタシクロシロキサン等のシロキサンオリゴマー、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、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、分子鎖両末端シラノール基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、分子鎖両末端シラノール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メチルハイドロジェンポリシロキサン、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・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、R(H)SiO1/2 単位とSiO4/2単位とからなり、任意にRSiO1/2 単位、RSiO2/2 単位、R(H)SiO2/2単位、(H)SiO3/2 またはRSiO3/2単位を含み得るシリコーンレジンなどを挙げることができる。
【0043】
分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば下式で示される化合物、さらには下式においてメチル基の一部または全部をエチル基、プロピル基、フェニル基、トリフロロプロピル基等で置換した化合物などが挙げられる。
(CHSiO−(−SiH(CH)−O−)−Si(CH
(式中のdは2以上の整数である。)
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としては、下式で示される化合物、さらには下式においてメチル基の一部または全部をエチル基、プロピル基、フェニル基、トリフロロプロピル基等で置換した化合物などが挙げられる。
(CHSiO−(−Si(CH−O−)−(−SiH(CH)−O−)−Si(CH
(式中のeは1以上の整数であり、fは2以上の整数である。)
分子鎖両末端シラノール基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば下式で示される化合物、さらには下式においてメチル基の一部または全部をエチル基、プロピル基、フェニル基、トリフロロプロピル基等で置換した化合物などが挙げられる。
HSi(CHO−(−Si(CH−O−)−Si(CH
(式中のeは1以上の整数である。)
分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば下式で示される化合物、さらには下式においてメチル基の一部または全部をエチル基、プロピル基、フェニル基、トリフロロプロピル基等で置換した化合物などが挙げられる。
HSi(CHO−(−SiH(CH)−O−)−Si(CH
(式中のeは1以上の整数である。)
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としては、例えば下式で示される化合物、さらには下式においてメチル基の一部または全部をエチル基、プロピル基、フェニル基、トリフロロプロピル基等で置換した化合物などが挙げられる。
HSi(CHO−(−Si(CH−O−)−(−SiH(CH)−O−)−Si(CH
(式中のeおよびhは、それぞれ1以上の整数である。)
以上のような化合物は、公知の方法により製造することができ、例えばオクタメチルシクロテトラシロキサンおよび/またはテトラメチルシクロテトラシロキサンと、末端基となり得るヘキサメチルジシロキサンあるいは1,3−ジハイドロ−1,1,3,3− テトラメチルジシロキサンなどの、トリオルガノシリル基あるいはジオルガノハイドロジェンシロキシ基を含む化合物とを、硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸、メタンスルホン酸等の触媒の存在下に、−10℃〜+40℃程度の温度で平衡化させることによって容易に得ることができる。
【0044】
ヒドロシリル基含有化合物(B)の量は、共重合体ゴム(A)100重量部に対して、0.1〜100重量部である。好ましくは0.1〜75重量部、より好ましくは0.1〜50重量部、さらに好ましくは0.2〜30重量部、さらにより好ましくは0.2〜20重量部、最も好ましくは0.5〜20重量部の割合で用いられる。0.1重量部未満では、架橋密度が低く、ゴム組成物として充分な特性が発現せず、100重量部を超えると、架橋密度が過度になり、ゴム組成物特有な柔軟性は失われて好ましくない。
【0045】
[(C)表面処理された金属水酸化物]
本発明で用いる表面処理された金属水酸化物(C)は、難燃剤として作用する。該表面処理は金属水酸化物の分散性・相溶性を改善させ、難燃性を向上させる機能を有している。
【0046】
表面処理された金属水酸化物(C)の金属水酸化物は、特に制限はないが、具体的には水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムが挙げられる。これらの金属水酸化物は単独で、または2種以上組み合せて用いられる。この中でも、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムが好ましい。
【0047】
金属水酸化物の表面処理の方法としては、脂肪酸、脂肪酸塩、脂肪酸エステルなどの有機化合物、およびシランカップリング剤やチタネートカップリング剤などの各種カップリング剤のような表面処理剤によって処理する方法が挙げられる。この中でも、脂肪酸、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤が好ましい。
【0048】
脂肪酸の具体例としては、ステアリン酸、オレイン酸、パルチミン酸、リノール酸、ラウリン酸、カプリル酸、ベヘニン酸、モンタン酸等が挙げられる。また、脂肪酸塩の具体例としては、ステアリン酸、オレイン酸、パルチミン酸、リノール酸、ラウリン酸、カプリル酸、ベヘニン酸、モンタン酸等の金属塩であり、金属としてはナトリウム、カリウム、アルミニウム、カルシウム等が挙げられる。更に脂肪酸エステルの具体例としては、ラウリン酸メチル、ステアリン酸メチル、パルチミン酸メチル、ミスチリン酸メチル、オレイン酸メチル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸オクチルなどが挙げられる。
【0049】
シランカップリング剤の具体例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリアセトキシシラン、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、γ−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−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−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシラン、メチルトリエトキシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、N−〔β−(N−ビニルベンザルアミノ)エチル〕−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・塩酸塩等が挙げられる。
【0050】
前記チタネートカップリング剤の具体例としては、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル・アミノエチル)チタネート、ジイソプロピルビス(ジオクチルホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート等が挙げられる。
【0051】
表面処理された金属水酸化物(C)の量は、共重合体ゴム(A)100重量部に対して、10〜1000重量部である。好ましくは20〜1000重量部、より好ましくは50〜1000重量部、さらに好ましくは100〜1000重量部、さらにより好ましくは100〜700重量部、最も好ましくは100〜500重量部の割合で用いられる。10重量部未満では、難燃性が低く、1000重量部を超えると、ゴム組成物特有な柔軟性は失われて好ましくない。表面処理された金属水酸化物(C)は単独で、もしくは2種類以上のものを混合して用いることが可能である。また、本発明の目的及び効果を損なわない範囲において、表面処理されていない金属水酸化物を併用することができる。
【0052】
また、本発明において、難燃効果を更に高めるため、表面処理された金属水酸化物(C)と共に必要に応じて、ポリリン酸アンモニウム系難燃剤、リン酸エステル等のリン系難燃剤、シリコーン系難燃剤、ホウ酸亜鉛、スズ酸亜鉛等の難燃剤、または難燃助剤を用いてもよい。
【0053】
[触媒]
本発明で任意成分として用いられる触媒は、付加反応触媒であり、共重合体ゴム(A)の中に含まれるアルケニル基と、ヒドロシリル基を1分子中に少なくとも2個持つヒドロシリル基含有化合物(B)のSiH基との付加反応(アルケンのヒドロシリル化反応)を促進するものである。
【0054】
具体的には、たとえば白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等の白金族元素よりなる付加反応触媒(周期律表8族金属、8族金属錯体、8族金属化合物等の8族金属系触媒)を挙げることができ、中でも、白金系触媒が好ましい。
【0055】
白金系触媒は、通常、付加硬化型の硬化に使用される公知のものでよく、たとえば米国特許第2,970,150号明細書に記載の微粉末金属白金触媒、米国特許第2,823,218号明細書に記載の塩化白金酸触媒、米国特許第3,159,601号公報明細書および米国特許第159,662号明細書に記載の白金と炭化水素との錯化合物、米国特許第3,516,946号明細書に記載の塩化白金酸とオレフィンとの錯化合物、米国特許第3,775,452号明細書および米国特許第3,814,780号明細書に記載の白金とビニルシロキサンとの錯化合物などが挙げられる。より具体的には、白金の単体(白金黒)、塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−アルコール錯体、あるいはアルミナ、シリカ等の担体に白金を担持させたものなどが挙げられる。
【0056】
パラジウム系触媒は、パラジウム、パラジウム化合物、塩化パラジウム酸等からなり、また、上記ロジウム系触媒は、ロジウム、ロジウム化合物、塩化ロジウム酸等からなる。
【0057】
上記以外の触媒としては、ルイス酸、コバルトカルボニルなどが挙げられる。本発明においては特に(塩素を含まない白金)錯体が好ましく、中でも(白金−オレフィン)が好ましく用いられる。
【0058】
触媒の量は、共重合体ゴム(A)100重量部に対し、0.01〜20重量部の範囲で使用される。特に、0.1〜10重量部の範囲で使用するのが好ましい。0.01重量部未満であると、耐熱性が低下するため好ましくない。また、20重量部より大きくなると、柔軟性を低下させるため好ましくない。触媒は、1種類のみでも2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【0059】
[反応抑制剤]
本発明で任意成分として用いられる反応抑制剤は、架橋速度を遅延させる目的で加えられる。具体的には、ベンゾトリアゾール、エチニルシクロヘキサノールを代表例とするエチニル基含有アルコール、アクリロニトリル、N,N−ジアリルアセトアミド、N,N−ジアリルベンズアミド、N,N,N’,N’−テトラアリル−o−フタル酸ジアミド、N,N,N’,N’−テトラアリル−m−フタル酸ジアミド、N,N,N’,N’−テトラアリル−p−フタル酸ジアミドなどのアミド化合物、イオウ、リン、窒素、アミン化合物、イオウ化合物、リン化合物、スズ、スズ化合物、テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン、およびハイドロパーオキサイドなどの有機過酸化物が挙げられる。
【0060】
[熱伝導性フィラー]
本発明で任意成分として用いられる熱伝導性充填剤としては、非磁性の銅、アルミニウム等の金属、アルミナ、シリカ、マグネシア、ベンガラ、ベリリア、チタニア、ジルコニア等の金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化硼素等の金属窒化物、人工ダイヤモンドあるいは炭化珪素等、一般に熱伝導性充填剤とされる物質を用いることができる。これらのなかでも、窒化ケイ素、窒化硼素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムが好ましい。
【0061】
[その他配合剤]
本発明の難燃性ゴム組成物には、上記の必須の配合剤以外に、必要に応じて、補強剤、無機充填剤、軟化剤、老化防止剤(安定剤)、加工助剤、さらには発泡剤、発泡助剤、可塑剤、着色剤、他のゴム配合剤、ゴム、樹脂などを他の成分として配合することができる。それらの配合剤は、用途に応じて、その種類、含有量が適宜選択される。
【0062】
代表的な具体例を挙げると、フュームドシリカ、沈降性シリカ、無水ケイ酸、含水ケイ酸、タルクおよびカーボンブラックのような補強性充填剤、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、コロイダル炭酸カルシウム、珪藻土、焼成クレー、クレー、酸化チタン、ベントナイト、有機ベントナイト、酸化第二鉄、酸化亜鉛および活性亜鉛華等のような充填剤、ガラス繊維およびフィラメントのような繊維状充填剤が使用できる。それらの使用量は、共重合体ゴム(A)100重量部に対して1〜1000重量部の範囲である。
【0063】
また、放熱材やポッティング材、電気・電子部品材料用封止材として用いるの場合には、必要に応じて公知の、老化防止剤、ラジカル禁止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、難燃性付与剤、チクソ性付与剤、顔料、界面活性剤等を適宜添加することができる。これら配合剤の配合量は、共重合体ゴム(A)100重量部当り、0.1〜20重量部程度が好ましく、1〜10重量部程度がより好ましい。
【0064】
老化防止剤としては、硫黄系老化防止剤、ラジカル禁止剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。硫黄系老化防止剤としては、例えばメルカプタン類、メルカプタンの塩類、スルフィドカルボン酸エステル類やヒンダードフェノール系スルフィド類を含むスルフィド類、ポリスルフィド類、ジチオカルボン酸塩類、チオウレア類、チオホスフェイト類、スルホニウム化合物、チオアルデヒド類、チオケトン類、メルカプタール類、メルカプトール類、モノチオ酸類、ポリチオ酸類、チオアミド類、スルホキシド類等が挙げられる。
【0065】
ラジカル禁止剤としては、2,2−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、テトラキス〔メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン等のフェノール系ラジカル禁止剤や、フェニル−β−ナフチルアミン、α−ナフチルアミン、N,N’−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、フェノチアジン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン等のアミン系が挙げられる。
【0066】
紫外線吸収剤としては、例えば2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジン)セバケート等が挙げられる。
【0067】
更に、必要に応じて他の樹脂やゴムとブレンドして用いることもできる。用いられる樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの汎用樹脂が挙げられる。また、用いられるゴムとしては、シリコーンゴム、エチレン・プロピレンランダム共重合体ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴムなどをブレンドして用いることができる。また、共重合体ゴム(A)とは異なるが類似するゴム、更には共重合体ゴム(A)同士であっても、イ)エチレン/炭素数3〜20のα−オレフィンのモル比、(ロ)ヨウ素価、または(ハ)極限粘度[η]が異なる共重合体ゴム(A)同士を2種以上混合して用いることもできる。特に、(ハ)においては、低極限粘度成分と高極限粘度の混合が挙げられる。
【0068】
[難燃性ゴム組成物および架橋ゴム組成物の製法]
本発明の難燃性ゴム組成物は、必須成分である共重合体ゴム(A)、ヒドロシリル基含有化合物(B)、および表面処理された金属水酸化物(C)含み、それらを用いて製造する。具体的には、公知の方法が特に制限無く適用でき、用いる共重合体ゴム(A)の種類によって、温度や時間は異なるが、一般的には以下の通りである。
【0069】
プラネタリーミキサーや自転公転式ミキサー等のミキサー類、又は3本ロール等のロール類、又はニーダー類等を用いて、共重合体ゴム(A)、ヒドロシリル基含有化合物(B)、表面処理された金属水酸化物(C)、および必要に応じて他の配合剤や他のゴムや樹脂など加えて、10〜200℃、好ましくは、10〜180℃、更に好ましくは10〜150℃、特に好ましくは10〜100℃で、1分〜5時間、好ましくは1分〜3時間、更に好ましくは1分〜2時間、特に好ましくは1分〜1時間混練した後、必要に応じて他の配合剤や他のゴムや樹脂などを加えて、上記のミキサー類又はロール類を用いて、10〜100℃、好ましくは、10〜80℃、特に好ましくは10〜50℃で、1分〜1時間、好ましくは1分〜30分、特に好ましくは1分〜10分再度混練を行う。
【0070】
本発明の架橋ゴム組成物を得るには、上記の難燃性ゴム組成物を、通常、押出成形機、カレンダーロール、プレス、インジェクション成形機、トランスファー成形機、シーリングガンなど種々の成形法によって所望形状に成形し、その成形した後または同時に架橋を行う。
【0071】
成形の条件は、特に制限なく、共重合体(A)の種類や配合剤の種類や量によってことなるが、室温から250℃の温度範囲で行う。成形時間は、成形方法にも依存するが、秒単位から数日を要する場合もある。架橋の条件も上記成形の条件と同一である。
成形後に架橋を行う場合、成形で用いた成形機をそのまま用いても、別途用意したオーブンや架橋槽等を用いて行ってもよい。更に、成形は、金型を用いてもよく、また金型を用いないでもよい。このようにして成形と架橋を行い、本発明の架橋ゴム組成物が得られる。
【0072】
[用途]
本発明の難燃性ゴム組成物および架橋ゴム組成物は、放熱材、ポッティング材、及び電気・電子部品用封止材の用途に好ましく用いられる。
【0073】
放熱材とは、発熱体に接触させ、発生した熱を発熱体外部へ逃がす材料である。放熱材にはシート状、ゲル状のものがあり、具体的には中央演算装置(CPU)や発光ダイオード(LED)等に接触させて、それらから発せられる熱を逃がす役目に使われる。
【0074】
ポッティング材とは、電気回路などを衝撃や振動あるいは湿気や腐食から守るため、電気回路全体を埋め込む充填材である。ポッティング材にはゴム状、ゲル状のものがあり、具体的にはテレビやパーソナルコンピュータ等の電気機器や、太陽電池等の光学機器等の電気回路に使われる。
【0075】
電気・電子材料用封止材とは電子部品表面を覆い、光、熱、湿気、ほこり、衝撃から守る材料である。具体的には、集積回路(IC)チップやEL(ElectroLuminescence)発光材料等の表面を覆って使われる。
【0076】
[実施例]
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されものではない。本実施例で求めた各種物性は、以下のようにして求めた。
1)組成;13C−NMRで求めた。
2)ヨウ素価;滴定法により求めた。
3)極限粘度[η];135のデカリン溶液で測定した。
4)難燃性;UL94垂直燃焼試験の結果得られる、1回目の接炎後の残炎時間t1(秒)と、2回目の接炎後の残炎時間t2(秒)の合計(t1+t2)(秒)より評価した。
【0077】
実施例および比較例において、表面処理された金属水酸化物として、以下のものを用いた。
C1;エポキシ系シランカップリング剤処理した水酸化アルミニウム(昭和電工(株)製、商品名:ハイジライトH−42STE)
C2;チタネートカップリング剤処理した水酸化アルミニウム(昭和電工(株)製、商品名:ハイジライトH−42T)
C3;ステアリン酸処理した水酸化アルミニウム(昭和電工(株)製、商品名:ハイジライトH−42S)
C4;シランカップリング剤処理した水酸化マグネシウム(ティーエムジー(株)製、ファインマグMO−E)
【0078】
[製造例1]
撹拌羽根を備えた実質内容積100リットルのステンレス製重合器(撹拌回転数=190rpm)を用いて、連続的にエチレンとプロピレンと5−ビニル−2−ノルボルネンとの三元共重合を行なった。重合器側部より液相へ毎時ヘキサンを80リットル、エチレンを2.0kg、プロピレンを2.7kg、5−ビニル−2−ノルボルネンを680gの速度で、また、水素を642リットル、触媒としてVO(OC2H5)2Clを340ミリモル、Al(Et)1.5Cl1.5を2380ミリモルの速度で連続的に供給した。以上に述べたような条件で共重合反応を行い、エチレン・プロピレン・5−ビニル−2−ノルボルネンランダム共重合体ゴムが均一な溶液状態で得られた。その後、重合器下部から連続的に抜き出した重合溶液中に、少量のメタノールを添加して重合反応を停止させ、スチームストリッピング処理にて重合体を溶媒から分離したのち、55℃で48時間真空乾燥を行った。上記のようにして得られたエチレン・プロピレン・5−ビニル−2−ノルボルネンランダム共重合体ゴムは、エチレン単位/プロピレン単位のモル比が63/37、ヨウ素価16.9g/100g、極限粘度[η]0.08dl/gであった。以後、本製造例1で得られたエチレン・プロピレン・5−ビニル−2−ノルボルネンランダム共重合体ゴムを「共重合体ゴムA」と略す。
【0079】
[実施例1〜5]
製造例1で得られた共重合体ゴムA100重量部に対して、表1に示す各種配合剤、成分(B)のトリス(ジメチル水素シロキシ)フェニルシラン[C6H5−Si−(O−SiH−(CH3)2)3]、および成分(C)の表面処理された金属水酸化物C1〜C4、並びに反応抑制剤の1−エチニル−1−ヘキサナールを表1に示す所定量(単位;重量部)、3本ロール((株)小平製作所製、商品名3本ロール)で室温にて混練した。
【0080】
さらに、白金系触媒(エヌイーケムキャット社製、1,3,5,7−テトラビニル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン−1wt%白金錯体)を表1に示す所定量添加し、3本ロールで混練した。この混練で得られたものを150℃、10分の条件でプレス成形し、成形体の難燃性を評価した。結果を表1に示す。
【0081】
[比較例1〜5]
実施例1〜5で用いた成分(C)の表面処理された金属水酸化物C1〜C4の代わりに、表1で示す表面処理していない水酸化物または酸化物を用いて、またはC1を用いるが本発明の範囲外の配合量で、実施例1〜5と同様にして成形体を得て、その難燃性を評価した。結果を表1に示す。
【0082】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0083】
本発明のゴム組成物は、難燃性、耐熱性、非汚染性、および環境衛生性を同時に満足するため、同特性の必要なコンピュータなどの中央演算装置(CPU)等の電気・電子部品中に使われる放熱材や、ポッティング材、電子・電気部品用の封止材等、多くの用途において使用することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記の成分(A)100重量部に対し、成分(B)を0.1〜100重量部、および成分(C)を10〜1000重量部含有すること特徴とする架橋可能な難燃性ゴム組成物。
(A)エチレン、炭素数3から20のα−オレフィン、および下記一般式(1)または(2)で表わされる少なくとも一種の非共役ポリエンから導かれる構成単位を有し、以下の(イ)〜(ハ)を満足する、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエンランダム共重合体ゴム
(イ)エチレン単位/α−オレフィン単位のモル比が、40/60〜95/5
(ロ)ヨウ素価が0.5〜50g/100g
(ハ)135℃のデカリン溶液で測定した極限粘度[η]が0.01〜1dl/g
【化1】

(式中、nは0ないし10の整数であり、R1は水素原子または炭素原子数1〜10のアルキル基であり、R2は水素原子または炭素原子1〜5のアルキル基である)
【化2】

(式中、R3は水素原子または炭素原子1〜10のアルキル基である)
(B)ヒドロシリル基を1分子中に少なくとも2個持つヒドロシリル基含有化合物
(C)表面処理された金属水酸化物
【請求項2】
請求項1記載の成分(C)である表面処理された金属水酸化物が、水酸化アルミニウムおよび/または水酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項1に記載の難燃性ゴム組成物。
【請求項3】
請求項1または2に記載のゴム組成物を架橋して得られることを特徴とする架橋ゴム組成物。
【請求項4】
請求項1または2に記載のゴム組成物を架橋して得られることを特徴とする放熱材。
【請求項5】
請求項1または2に記載のゴム組成物を架橋して得られることを特徴とするポッティング材。
【請求項6】
請求項1または2に記載のゴム組成物を架橋して得られることを特徴とする電気・電子部品材料用封止材。

【公開番号】特開2008−56723(P2008−56723A)
【公開日】平成20年3月13日(2008.3.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−231876(P2006−231876)
【出願日】平成18年8月29日(2006.8.29)
【出願人】(000005887)三井化学株式会社 (2,318)
【Fターム(参考)】