(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記(D)成分が、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合せからなる付加反応硬化剤(D−1)であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のシリコーンゴム組成物。
【発明を実施するための形態】
【0023】
上述のように、透明性と紫外線吸収性能に優れたシリコーンゴムとなるシリコーンゴム組成物の開発が求められていた。
【0024】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、酸化チタンを含む金属酸化物粒子を担持し、ケイ素原子含有疎水化剤で表面が疎水化され、かつ金属酸化物粒子を担持する前の一次粒子径が5〜50nmの範囲であるシリカをシリコーンゴム組成物に添加することによって、透明性と紫外線吸収性能に優れたシリコーンゴムを得ることができることを見出し、本発明を完成させた。
【0025】
即ち、本発明は、(A)下記平均組成式(1)で表され、一分子中に少なくとも2個の脂肪族不飽和基を有するオルガノポリシロキサン:100質量部
R
nSiO
(4−n)/2 (1)
(式中、Rは同一又は異種の非置換もしくは置換の炭素数1〜12の1価炭化水素基であり、nは1.95〜2.05の正数である。)、
(B)比表面積が50m
2/g以上の補強性シリカ:5〜100質量部、
(C)酸化チタンを含む金属酸化物粒子を担持し、ケイ素原子含有疎水化剤で表面が疎水化され、かつ前記金属酸化物粒子を担持する前の一次粒子径が5〜50nmの範囲であるシリカ:0.01〜50質量部、
(D)硬化剤:0.01〜10質量部、
を含有するシリコーンゴム組成物である。
【0026】
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0027】
<シリコーンゴム組成物>
本発明のシリコーンゴム組成物は、上記(A)〜(D)成分を含むものである。このシリコーンゴム組成物としては、ベースポリマーとして1分子中に少なくとも2個の脂肪族不飽和基を有するオルガノポリシロキサン(A)に、硬化剤(D)として付加反応硬化剤(D−1)及び/又は有機過酸化物硬化剤(D−2)を用いたものが好ましい。シリコーンゴム組成物の形状はミラブルタイプでも液状タイプでもよい。液状シリコーンゴム組成物は、室温(通常、25℃±10℃)において自己流動性があるものであるのに対して、ミラブル型シリコーンゴム組成物とは、粘度が高く、室温において自己流動性がない非液状(固体状又は高粘ちょうなペースト状)であって、ロールミル等の混練手段によって高せん断応力下で均一に混合できる生ゴム状の組成物を意味するものである。
【0028】
以下、本発明のシリコーンゴム組成物の各成分について詳述する。
【0029】
−(A)成分−
本発明において、(A)成分は、下記平均組成式(1)で表され、一分子中に少なくとも2個の脂肪族不飽和基を有するオルガノポリシロキサンである。
R
nSiO
(4−n)/2 (1)
(式中、Rは同一又は異種の非置換もしくは置換の炭素数1〜12の1価炭化水素基であり、nは1.95〜2.05の正数である。)
【0030】
上記平均組成式(1)中、Rは同一又は異種の非置換もしくは置換の炭素数1〜12の1価炭化水素基であり、特に炭素数1〜8のものが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基、シクロアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、2−フェニルエチル基等のアラルキル基、或いはこれらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、塩素等のハロゲン原子もしくはシアノ基などで置換した、例えばクロロメチル基、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられ、メチル基、ビニル基、フェニル基、トリフルオロプロピル基が好ましく、特にメチル基、ビニル基が好ましい。
【0031】
(A)成分のオルガノポリシロキサンは、1分子中に2個以上の脂肪族不飽和基を有するものであるが、通常、2〜50個、特に2〜20個程度のアルケニル基、シクロアルケニル基等の脂肪族不飽和基を有するものが好ましく、特にビニル基を有するものであることが好ましい。この場合、全R中0.01〜20モル%、特に0.02〜10モル%が脂肪族不飽和基であることが好ましい。なお、この脂肪族不飽和基は、分子鎖末端でケイ素原子に結合していても、分子鎖の途中(分子鎖非末端)のケイ素原子に結合していても、その両方であってもよいが、少なくとも分子鎖末端のケイ素原子に結合していることが好ましい。
【0032】
なお、後述する(D)硬化剤として付加反応硬化剤(D−1)を用いる場合は、(A)成分は1分子中に2個以上のアルケニル基を有することが必須となる。
【0033】
また、全R中80モル%以上、好ましくは90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、更に好ましくは脂肪族不飽和基を除く全てのRがアルキル基、特にはメチル基であることが望ましい。
【0034】
上記平均組成式(1)中、nは1.95〜2.05、好ましくは1.98〜2.02、より好ましくは1.99〜2.01の正数である。
【0035】
(A)成分であるオルガノポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、又は一部分岐構造を有する直鎖状であることが好ましい。具体的には、該オルガノポリシロキサンの主鎖を構成するジオルガノシロキサン単位(R
2SiO
2/2、Rは上記と同じ、以下同様)の繰り返し構造が、ジメチルシロキサン単位のみの繰り返しからなるもの、又はこの主鎖を構成するジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるジメチルポリシロキサン構造の一部として、フェニル基、ビニル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等を置換基として有するジフェニルシロキサン単位、メチルフェニルシロキサン単位、メチルビニルシロキサン単位、メチル−3,3,3−トリフルオロプロピルシロキサン単位等のジオルガノシロキサン単位を導入したもの等が好適である。
【0036】
また、分子鎖両末端は、例えば、トリメチルシロキシ基、ジメチルフェニルシロキシ基、ビニルジメチルシロキシ基、ジビニルメチルシロキシ基、トリビニルシロキシ基等のトリオルガノシロキシ基(R
3SiO
1/2)やヒドロキシジメチルシロキシ基等のヒドロキシジオルガノシロキシ基(R
2(HO)SiO
1/2)などで封鎖されていることが好ましい。
【0037】
(A)成分のオルガノポリシロキサンは、上述したように、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基(R
3SiO
1/2)又はヒドロキシジオルガノシロキシ基(R
2(HO)SiO
1/2)で封鎖され、主鎖がジオルガノシロキサン単位(R
2SiO
2/2)の繰り返しからなる直鎖状のものを好ましく挙げることができる。特に好ましいものとしては、分子中の置換基(即ち、ケイ素原子に結合する非置換又は置換の1価炭化水素基)の種類として、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルビニルポリシロキサン、メチルトリフルオロプロピルビニルポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン等を挙げることができる。
【0038】
このようなオルガノポリシロキサンは、例えば、オルガノハロゲノシランの1種又は2種以上を(共)加水分解縮合することにより、或いは環状ポリシロキサン(シロキサンの3量体、4量体等)をアルカリ性又は酸性の触媒を用いて開環重合することによって得ることができる。
【0039】
なお、上記オルガノポリシロキサンの重合度は100以上(通常、100〜100,000)、特に150〜100,000であることが好ましい。なお、この重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析によるポリスチレン換算の重量平均重合度として測定することができる。
【0040】
(A)成分は、1種を単独で用いても、分子量(重合度)や分子構造の異なる2種以上の混合物であってもよい。
【0041】
−(B)成分−
(B)成分の補強性シリカは、機械的強度の優れたシリコーンゴム組成物を得るために添加される充填剤であり、この目的のためには比表面積(BET吸着法)が50m
2/g以上であることが必要であり、好ましくは100〜450m
2/g、より好ましくは100〜300m
2/gである。比表面積が50m
2/g未満だと、硬化物の機械的強度が低くなってしまう。
【0042】
このような補強性シリカとしては、例えば、煙霧質シリカ(ヒュームドシリカ)、沈降シリカ(湿式シリカ)等が挙げられる。また、これらの表面をメチルクロロシラン等のオルガノシラン化合物やヘキサメチルジシラザン等のシラザン化合物などで疎水化処理したものも好適に用いられるが、後述する(C)成分のシリカは除かれる。なかでも透明性に優れる煙霧質シリカが好ましい。
【0043】
(B)成分は1種単独でも2種以上を併用してもよい。
【0044】
(B)成分の補強性シリカの配合量は、(A)成分のオルガノポリシロキサン100質量部に対して5〜100質量部であり、10〜100質量部が好ましく、20〜60質量部であることがより好ましい。(B)成分の配合量が5質量部より少なすぎる場合には補強効果が得られず、100質量部より多すぎる場合には加工性が悪くなり、また機械的強度が低下してしまい、動的疲労耐久性も悪化してしまう。
【0045】
なお、本発明においては、必要に応じて、(B)成分の補強性シリカを(A)成分のオルガノポリシロキサン中に均一に分散させることを目的として、分散剤(ウェッター)を任意成分として配合することができる。このウェッターとしては、例えば、ジフェニルシランジオール等のシラノール基(即ち、ケイ素原子結合水酸基)含有シラン化合物や、分子鎖両末端シラノール基封鎖の直鎖状ジメチルシロキサンオリゴマー(例えば、重合度又は分子中のケイ素原子数が2〜30個、特には3〜20個程度の低重合度ポリマー)等のシラノール基含有オルガノシロキサンオリゴマー、シラザンなどから選ばれる1種又は2種以上が用いられる。
【0046】
ウェッターの配合量としては、ベースポリマー((A)成分)100質量部に対し、0〜25質量部とすることが好ましく、より好ましくは3〜20質量部の範囲の配合量とすることができる。
【0047】
−(C)成分−
(C)成分は、酸化チタンを含む金属酸化物粒子を担持し、ケイ素原子含有疎水化剤で表面が疎水化され、かつ金属酸化物粒子を担持する前の一次粒子径が5〜50nmの範囲であるシリカ(金属酸化物担持シリカ)である。
【0048】
上記金属酸化物粒子としては、酸化チタンを必須とし、酸化スズ、酸化インジウムスズを含むものなどが挙げられ、酸化チタンとスズ及び/又はマンガンとの固溶体を用いてもよい。
【0049】
酸化チタン固溶体を用いる場合は、スズ成分の固溶量が、チタンとのモル比(Ti/Sn)で10〜1,000、好ましくは15〜300であり、マンガン成分の固溶量が、チタンとのモル比(Ti/Mn)で10〜1,000、好ましくは15〜300である。スズ成分の固溶量が10以上であれば、結晶系がアナターゼ型となって吸収帯がブルーシフトする恐れがないため、広範囲の紫外線を吸収することができる。スズ成分の固溶量が1,000以下であれば、紫外線吸収性能が十分となる。また、マンガン成分の固溶量が10以上であれば、光触媒活性を十分に抑制でき、耐候性が良好となり、1,000以下であれば、紫外線吸収性能が十分となる。
【0050】
また、上記金属酸化物粒子が、金属酸化物の核と、その外表面に形成された酸化ケイ素の殻とを有するコアシェル構造をなす粒子(コアシェル粒子)であってもよい。
【0051】
なお、金属酸化物の核に酸化ケイ素の殻を形成する方法としては、金属酸化物の粒子の分散液(ゾル)とアルコキシシランとを用いたゾル−ゲル法によって、得られる加水分解物・重縮合物を該粒子表面に形成する方法などが挙げられる。この場合、得られたコアシェル粒子のゾル中での濃度は、1〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは10〜40質量%である。上記含有量が1質量%以上であれば、ゾルの添加量が適切となり、本発明のシリコーンゴム組成物中からゾルの分散媒を取り除くのに時間が掛からないため経済的である。逆に、上記含有量が50質量%以下であれば、コアシェル粒子の分散が容易となる。
【0052】
上記金属酸化物粒子の平均粒子径は、可視領域における透明性が重要であるため、1〜100nmであることが好ましく、1〜50nmであることが特に好ましい。上記金属酸化物粒子の平均粒子径が100nm以下であれば、可視領域の光波長より小さくなり、散乱が顕著とならない。また、1nm以上であれば、分散質の系中での総表面積が大きくなりすぎず、凝集が起こりにくいなど分散液とした場合の取扱いが容易になる。
【0053】
なお、本発明において、金属酸化物粒子の平均粒子径は、レーザー光を用いた動的光散乱法で測定した体積基準の50%累積分布径(D
50)である。
【0054】
このようにして得られた金属酸化物粒子は、下記一般式(2)で表される有機ケイ素化合物及び/又はその(部分)加水分解縮合物で表面修飾されていることが好ましい。
R
1Si(Y)
3 (2)
(式中、R
1は、それぞれ同一又は異なっていてもよく、(メタ)アクリル基、オキシラニル基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基もしくはフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルキル基と、炭素数2以上20以下のアルケニル基と、炭素数6以上20以下のアリール基と、ケイ素数1以上50以下の(ポリ)ジメチルシロキシ基とからなる群から選ばれる置換基又は水素原子であり、Yはアルコキシ基、アセトキシ基、エノール基、及び塩素原子からなる群から選ばれる置換基である。)
【0055】
一般式(2)で示される有機ケイ素化合物の具体例としては、ハイドロジェントリメトキシシラン、ハイドロジェントリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、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エトキシシラン、γ−アクリロ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トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、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−クロロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、パーフルオロオクチルエチルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−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、N−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、イソシアネート基同士が結合したトリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス(3−トリエトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、メチルトリメトキシシランの部分加水分解縮合物(商品名「KC−89S」、「X−40−9220」信越化学工業(株)社製)、メチルトリメトキシシランとγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの部分加水分解縮合物(商品名「X−41−1056」信越化学工業(株)社製)等のアルコキシシラン類;トリアリルメチルシラン、トリアリルエチルシラン、トリアリルイソプロピルシラン等のアリルシラン類;トリアセトキシメチルシラン、トリアセトキシエチルシラン、トリアセトキシプロピルシラン、トリアセトキシフェニルシラン等のアセトキシシラン類;トリクロロメチルシラン、トリクロロエチルシラン、トリクロロプロピルシラン、トリクロロフェニルシラン等のクロロシラン類;トリイソプロぺニルオキシメチルシラン、エチルトリイソプロぺニルオキシシラン、トリイソプロぺニルオキシプロピルシラン、フェニルトリイソプロぺニルオキシシラン等のエノールシラン類などが挙げられ、中でもハイドロジェントリメトキシシラン、ハイドロジェントリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロ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トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランが好ましい。
【0056】
(C)成分において、酸化チタンを含む金属酸化物粒子を担持させるシリカとしては、例えば、ヒュームドシリカを用いることができる。(C)成分のシリカは、金属酸化物粒子を担持する前の一次粒子径が5〜50nmであり、好ましくは5〜15nmである。即ち、本発明の(C)成分は、一次粒子径が5〜50nmのシリカに金属酸化物粒子が担持されている。一次粒子径が5nm未満になると、シリコーンポリマーへの分散が困難になる。50nmを超えると、金属酸化物担持シリカを含有したシリコーンポリマーの透明性が悪化する場合がある。
【0057】
このシリカに金属酸化物粒子を担持させる方法としては、ヘンシェルミキサー、アイリッヒミキサー、高速ミキサーのような回分設備、水平軸回転羽根のような連続設備を使用できる。これらの設備では、シリカ粉末を高速撹拌・混合しているところに、コアシェル構造を有する酸化チタンゾルをスプレーで供給し、均一に分散させることが可能である。これにより、コアシェル構造を有する酸化チタンを担持したシリカを得ることができる。
【0058】
(C)成分のシリカは、水、アルコール等の溶媒によって造粒してもよい。造粒することで、シリカの取り扱い性が改善される。
【0059】
また、金属酸化物粒子をシリカに担持させる際か担持させた後に、ケイ素原子含有疎水化剤によって、金属酸化物担持シリカを疎水化することが本発明の特徴である。
なお、金属酸化物担持シリカの疎水化度は、40以上であることが好ましい。疎水化度がこのような範囲内であれば、シリカの凝集を防ぐことができ、得られるシリコーンゴムの透明性が良好となる。疎水化度の測定方法については、以下の実施例において説明する。
【0060】
上記ケイ素原子含有疎水化剤としては、例えば、下記一般式(3)で表されるものを用いることができる。
R
2Si(Y)
3 (3)
(式中、R
2は、それぞれ同一又は異なっていてもよく、(メタ)アクリル基、オキシラニル基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基もしくはフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルキル基と、炭素数2以上20以下のアルケニル基と、炭素数6以上20以下のアリール基と、ケイ素数50以下の(ポリ)ジメチルシロキシ基とからなる群から選ばれる置換基又は水素原子であり、Yはアルコキシ基、アセトキシ基、エノール基、塩素原子からなる群から選ばれる置換基である。)
【0061】
この場合、アルキル基としては、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、特にメチル基、エチル基が挙げられ、アリール基としては炭素数6〜10のもの、特にフェニル基が挙げられる。更に(ポリ)ジメチルシロキシ基のケイ素数は1〜50、特に1〜30であることが好ましい。
【0062】
一般式(3)で示されるケイ素原子含有疎水化剤の具体例としては、ハイドロジェントリメトキシシラン、ハイドロジェントリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、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エトキシシラン、γ−アクリロ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トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、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−クロロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、パーフルオロオクチルエチルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−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、N−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、イソシアネート基同士が結合したトリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス(3−トリエトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、メチルトリメトキシシランの部分加水分解縮合物(商品名「KC−89S」、「X−40−9220」信越化学工業(株)社製)、メチルトリメトキシシランとγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの部分加水分解縮合物(商品名「X−41−1056」信越化学工業(株)社製)等のアルコキシシラン類;トリアリルメチルシラン、トリアリルエチルシラン、トリアリルイソプロピルシラン等のアリルシラン類;トリアセトキシメチルシラン、トリアセトキシエチルシラン、トリアセトキシプロピルシラン、トリアセトキシフェニルシラン等のアセトキシシラン類;トリクロロメチルシラン、トリクロロエチルシラン、トリクロロプロピルシラン、トリクロロフェニルシラン等のクロロシラン類;トリイソプロぺニルオキシメチルシラン、エチルトリイソプロぺニルオキシシラン、トリイソプロぺニルオキシプロピルシラン、フェニルトリイソプロぺニルオキシシラン等のエノールシラン類などを挙げることができる。
【0063】
一般式(3)で示されるケイ素原子含有疎水化剤において、R
2が(ポリ)ジメチルシロキサンである場合の具体例としては、下記一般式(4)で表される化合物を挙げることができる。
【化1】
(式中、Meはメチル基であり、rは0〜49の整数である)
【0064】
一般式(4)において、rは0以上49以下の整数であり、好ましくは5以上40以下の整数であり、より好ましくは10以上30以下の整数である。rが49以下であれば、シリコーンオイルとしての性質が適切となり、表面処理されたオルガノゾルの各種樹脂への溶解性が限定されることがない。一般式(4)において、平均構造がr=30の化合物は、商品名「X−24−9822」(信越化学工業(株)社製)として入手することができる。
【0065】
ケイ素原子含有疎水化剤の添加量は、(C)成分のシリカの重量に対して、好ましくは0.01倍以上で50倍以下であり、より好ましくは1倍以上で25倍以下であり、更に好ましくは2倍以上で10倍以下である。添加量がシリカの重量に対して50倍以下であれば、スラリー状にならず、乾燥後のシリカの凝集力が小さくなり、シリコーンポリマーに分散させた際の透明性が良好となる。0.01倍以上であれば、シリカ表面のシラノール基の処理が十分であり、乾燥後のシリカの凝集力が小さくなり、シリコーンポリマーに分散させた際の透明性が良好となる。
【0066】
(C)成分のシリカにおいて、金属酸化物粒子の含有量は、金属酸化物粒子を担持後のシリカの全質量に対し、1〜30質量%であることが好ましく、より好ましくは1〜10質量%である。金属酸化物粒子の含有量が1質量%以上であれば、紫外線吸収効果が発現しない恐れがなく、30質量%以下であれば、シリカの分散性が良好となる。
【0067】
(C)成分の金属酸化物担持シリカの配合量は、(A)成分100質量部に対して0.01〜50質量部である。
【0068】
−(D)成分−
(D)成分は、硬化剤である。この硬化剤としては、上記したように(D−1)付加反応硬化剤と(D−2)有機過酸化物硬化剤が挙げられる。
【0069】
(D)成分の硬化剤の配合量は、(A)成分100質量部に対して0.01〜10質量部である。
【0070】
(D−1)付加反応硬化剤
(D−1)付加反応硬化剤としては、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化触媒を組み合せて用いる。
オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、1分子中に2個以上、好ましくは3個以上、より好ましくは3〜200個、更に好ましくは4〜100個程度のケイ素原子に結合した水素原子(即ち、SiH基)を含有すれば、直鎖状、環状、分枝状、三次元網状構造のいずれであってもよい。オルガノハイドロジェンポリシロキサンの例としては、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の架橋剤として公知のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いることができ、より具体的には、下記平均組成式(5)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いることができる。
R
3pH
qSiO
(4−p−q)/2 (5)
(式中、R
3は、同一又は異なっていてもよく、非置換又は置換の1価炭化水素基を示し、p及びqは、0<p<3、0<q≦3、0<p+q≦3を満たす正数である。)
【0071】
平均組成式(5)中、R
3は、同一又は異なっていてもよく、非置換又は置換の1価炭化水素基を示し、脂肪族不飽和結合を除いたものであることが好ましい。R
3の1価炭化水素基は、通常、炭素数1〜12、特に1〜8のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、2−フェニルエチル基、2−フェニルプロピル基等のアラルキル基、及び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基、例えば3,3,3−トリフロロプロピル基等が挙げられる。
【0072】
平均組成式(5)中、p及びqは、0<p<3、好ましくは0.5≦p≦2.2、より好ましくは1.0≦p≦2.0、0<q≦3、好ましくは0.002≦q≦1.1、より好ましくは0.005≦q≦1、0<p+q≦3、好ましくは1≦p+q≦3、より好ましくは1.002≦p+q≦2.7を満たす正数である。
【0073】
上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、SiH基を1分子中に2個以上、好ましくは3個以上有するが、これらのSiH基は、分子鎖末端にあっても、分子鎖の途中にあっても、その両方にあってもよい。また、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、25℃における粘度が0.5〜10,000mPa・s、特に1〜300mPa・sであることが好ましい。
【0074】
このようなオルガノハイドロジェンポリシロキサンの具体例としては、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、トリス(ハイドロジェンジメチルシロキシ)メチルシラン、トリス(ハイドロジェンジメチルシロキシ)フェニルシラン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、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、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、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、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、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シロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、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シロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、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シロキサン・メチルフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、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シロキサン・ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、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シロキサン・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、(CH
3)
2HSiO
1/2単位と(CH
3)
3SiO
1/2単位とSiO
4/2単位とからなる共重合体、(CH
3)
2HSiO
1/2単位とSiO
4/2単位とからなる共重合体、(CH
3)
2HSiO
1/2単位とSiO
4/2単位と(C
6H
5)
3SiO
1/2単位とからなる共重合体などや、上記例示化合物において、メチル基の一部又は全部を他のアルキル基や、フェニル基等に置換したものなどが挙げられる。
【0075】
上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、(A)成分100質量部に対して0.1〜40質量部が好ましい。また、オルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子に結合した水素原子(=SiH基)の割合は、(A)成分の脂肪族不飽和結合(アルケニル基)1個に対し、0.5〜10個の範囲が適当であり、好ましくは0.7〜5個となるような範囲が適当である。上記割合が0.5個以上であれば、架橋が十分であり、十分な機械的強度を得ることができる。また、上記割合が10個以下であれば、硬化後の物理特性が低下せず、特に耐熱性が悪くなったり、圧縮永久歪が大きくなったりする恐れがない。
【0076】
ヒドロシリル化触媒は、(A)成分のアルケニル基とオルガノハイドロジェンポリシロキサンのケイ素原子結合水素原子(SiH基)とをヒドロシリル化付加反応させる触媒である。ヒドロシリル化触媒としては、白金族金属系触媒が挙げられ、白金族金属の単体とその化合物が例示される。これには従来、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の触媒として公知のものが使用できる。例えば、シリカ、アルミナ、又はシリカゲルのような担体に吸着させた粒子状白金金属、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸6水塩のアルコール溶液等の白金触媒、パラジウム触媒、ロジウム触媒等が挙げられるが、白金又は白金化合物(白金触媒)が好ましい。
【0077】
上記触媒の添加量は、付加反応を促進できればよく、通常、白金族金属量に換算して(A)成分のオルガノポリシロキサンに対して1質量ppm〜1質量%の範囲で使用されるが、10〜500質量ppmの範囲が好ましい。添加量が1質量ppm以上であれば、付加反応が十分に促進され、硬化が十分となる。一方、添加量が1質量%を超えると、これより多く加えても、反応性に対する影響も少ないため、添加量は1質量%以下であることが経済である。
【0078】
(D−2)有機過酸化物硬化剤
(D−2)有機過酸化物硬化剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、p−メチルベンゾイルパーオキサイド、o−メチルベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾエート、1,6−ヘキサンジオール−ビス−t−ブチルパーオキシカーボネート等が挙げられる。有機過酸化物硬化剤の添加量は、(A)成分100質量部に対して0.1〜10質量部、特に0.2〜5質量部が好ましい。上記配合量が0.1質量部以上であれば、硬化が十分となり、10質量部以下であれば、有機過酸化物の分解残渣によりシリコーンゴム硬化物が黄変する恐れがない。なお、(A)成分に、(D−1)成分と(D−2)成分とを、それぞれ上記配合量の範囲内で組み合せて配合した、付加反応硬化と有機過酸化物硬化とを併用した共加硫型のシリコーンゴム組成物とすることもできる。
【0079】
−その他の成分−
本発明のシリコーンゴム組成物には、上記成分に加え、必要に応じて、粉砕石英、結晶性シリカ、珪藻土、炭酸カルシウム等の充填材、着色剤、受酸剤、アルミナや窒化硼素等の熱伝導率向上剤、離型剤、充填材用分散剤として各種アルコキシシラン、特にフェニル基含有アルコキシシラン及びその加水分解物、ジフェニルシランジオール、カーボンファンクショナルシラン、シラノール基含有低分子シロキサンなどの熱硬化型のシリコーンゴム組成物における公知の充填材や添加剤を添加することは任意である。
【0080】
このシリコーンゴム組成物の成形、硬化方法としては、常法を採用し得るが、成形法として、射出成形、トランスファー成形、注入成形、圧縮成形等から目的にあった最適な手段を選択することが可能である。硬化条件としては、40〜230℃で3秒〜160分間程度の加熱処理(一次加硫)条件を採用し得る。また更に、必要に応じて任意に、40〜230℃で10分〜24時間程度の二次加硫(ポストキュア)を行ってもよい。
【0081】
<シリコーンゴム>
更に、本発明では、上記のシリコーンゴム組成物の硬化物からなるシリコーンゴムを提供する。このようなシリコーンゴムであれば、透明性と紫外線吸収性能に優れたものとなる。
【実施例】
【0082】
以下、実施例と比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、下記例で部は質量部を示す。また、平均重合度は、トルエンを展開溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析におけるポリスチレン換算の数平均重合度を示す。
【0083】
[調製例1〜5:金属酸化物粒子の調製]
(調製例1A:コアシェル粒子の水分散液(1)の調製)
酸化チタン−酸化スズ複合酸化物を核とし、酸化ケイ素を殻とするコアシェル粒子を分散質とし、水を分散媒として用いて、金属酸化物の水分散液を調製した。具体的には、以下の手順で、まず、核となる酸化チタン−酸化スズ粒子を含有する複合酸化物分散液(i)を製造し、次いで、テトラエトキシシランを加水分解縮合することで、コアシェル粒子を含有する水分散液(1)とした。
【0084】
(複合酸化物分散液(i)の調製)
36質量%の塩化チタン(IV)水溶液(石原産業(株)製、製品名:TC−36)66.0gに塩化スズ(IV)五水和物(和光純薬工業(株)製)1.8gを添加し、よく混合した後、これをイオン交換水1,000gで希釈した。この金属塩水溶液混合物に5質量%のアンモニア水(和光純薬工業(株)製)300gを徐々に添加して中和、加水分解することによりスズを含有する水酸化チタンの沈殿物を得た。このときの水酸化チタンスラリーのpHは8であった。得られた水酸化チタンの沈殿物を、イオン交換水の添加とデカンテーションを繰り返して脱イオン処理した。この脱イオン処理後のスズを含有する水酸化チタン沈殿物に30質量%過酸化水素水(和光純薬工業(株)製)100gを徐々に添加し、その後60℃で3時間撹拌して十分に反応させた。その後、純水を添加して濃度調整を行うことにより、半透明のスズ含有ペルオキソチタン酸溶液(固形分濃度1質量%)を得た。容積500mLのオートクレーブ(耐圧硝子工業(株)製、製品名:TEM−D500)に、上記のように合成したペルオキソチタン酸溶液350mLを仕込み、これを200℃、1.5MPaの条件下、240分間水熱処理した。その後、オートクレーブ内の反応混合物を、サンプリング管を経由して、25℃の水浴中に保持した容器に排出し、急速に冷却することで反応を停止させ、複合酸化物分散液(i)を得た。
【0085】
(コアシェル粒子の水分散液(1)の調製)
磁気回転子と温度計を備えたセパラブルフラスコに、上記の複合酸化物分散液(i)1,000質量部、エタノール100質量部、アンモニア2.0質量部を室温(25℃)で加えて磁気撹拌した。このセパラブルフラスコを氷浴に浸漬し、内容物温度が5℃になるまで冷却した。ここに、テトラエトキシシラン18質量部(信越化学工業(株)社製、商品名「KBE−04」)を加えた後に、セパラブルフラスコをμReactorEx(四国計測工業(株)製)内に設置して、周波数2.45GHz・出力1,000Wのマイクロ波を1分間にわたって照射しながら磁気撹拌した。その間、温度計を観測して内容物温度が85℃に達するのを確認した。得られた混合物を定性ろ紙(Advantec 2B)でろ過して希薄コロイド溶液を得た。この希薄分散液をダイナフィルター(三菱化工機(株)社製、製品名「DyF152/S」、平均細孔径7nmのMgAl
2O製ディスク[ANDRITZ KMPT GmbH製、品番2065181、型φ152/7nm])を用いた限外ろ過によって分散質濃度10質量%まで濃縮し、酸化チタン−酸化スズ複合酸化物を核とし酸化ケイ素を殻とするコアシェル粒子の水分散液(1)を得た。コアシェル粒子の水分散液(1)の固形分濃度は15.9質量%、粒径は19.5nmであった。この時、粒径は動的光散乱法で測定した体積基準の50%累積分布径(D
50)の値であり、ナノトラックUPA−EX150(日機装(株)製)を用いて測定した。
【0086】
(調製例1B:表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(1)の合成)
ジムロート冷却管、窒素導入管、温度計、機械撹拌羽を備えた4つ口2Lセパラブルフラスコに、金属酸化物粒子の水分散液として、コアシェル粒子の水分散液(1)(300g、固形分濃度15.9質量%)と、触媒としてスルホン酸系カチオン性イオン交換樹脂を3g入れた。ここに表面修飾剤としてメチルトリメトキシシラン(信越化学業株式会社製、製品名「KBM−13」、230g)を入れて激しく撹拌(250rpm)した。撹拌によって分散液とアルコキシシランが反応し、均一になる様子が観測された。その際、分散液の温度が25℃から52℃まで上昇する様子が観測された。分散液の温度が50℃になるように2時間加熱撹拌した後、分散液にエタノール(750g)を撹拌(250rpm)しながら添加して希釈した。希釈分散液をダイナフィルター(三菱化工機株式会社製、製品名「DyF152/S」、平均細孔径7nmのMgAl
2O製ディスク[ANDRITZ KMPT GmbH製、品番2065181、型φ152/7nm])に導入した。0.2MPaの静圧を圧縮空気によって与えながら、フィルターと連結した回転軸を回転(1,000rpm)させた。セラミックフィルターを経て分散液が滲出する様子が観測された。フィルター排出口には受器(5,000mL)を設け、滲出液を800g分取した。濃縮された分散液に対して、継続して有機溶剤(エタノール)を加圧供給(0.2MPa)した。0.2MPaの静圧を圧縮空気によって与えながら、フィルターと連結した回転軸を回転(1,000rpm)させた。セラミックフィルターを経て分散液が滲出する様子が観測された。フィルター排出口には受器(5,000mL)を設け、滲出液が800gに達するまでエタノールの加圧供給を行った。ろ過室から分散液を取り出し、表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(1)を得た。表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(1)の固形分濃度は17質量%、粒径は19.2nmであった。この時、粒径は動的光散乱法で測定した体積基準の50%累積分布径(D
50)の値であり、ナノトラックUPA−EX150(日機装(株)製)を用いて測定した。
【0087】
(調製例2:表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(2)の合成)
36質量%の塩化チタン(IV)水溶液(石原産業(株)製、製品名:TC−36)66.0gに塩化スズ(IV)五水和物(和光純薬工業(株)製)1.8gを添加する代わりに、36質量%の塩化チタン(IV)水溶液(石原産業(株)製、製品名:TC−36)66.0gに塩化スズ(IV)五水和物(和光純薬工業(株)製)1.8g、酸化マンガン(II)((株)高純度化学研究所)0.09gを添加した以外は、調製例1と同様にして表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(2)を得た。表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(2)の固形分濃度は14.5質量%、粒径は19.2nmであった。
【0088】
(調製例3:表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(3)の合成)
塩化スズ(IV)五水和物を添加しない以外は、調製例1と同様にして表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(3)を得た。表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(3)の固形分濃度は 13質量%、粒径は17.2nmであった。
【0089】
(調製例4:表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(4)の合成)
表面修飾剤としてメチルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、製品名「KBM−13」、230g)ではなく、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、製品名「KBM−403」、230g)を使用した以外は、調製例1と同様にして表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(4)を得た。表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(4)の固形分濃度は16質量%、粒径は18.5nmであった。
【0090】
(調製例5:表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(5)の合成)
表面修飾剤としてメチルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、製品名「KBM−13」、230g)ではなく、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、製品名「KBM−5103」、230g)を使用した以外は、調製例1と同様にして表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(5)を得た。表面修飾されたコアシェル粒子のエタノール分散液(5)の固形分濃度は15質量%、粒径は19.5nmであった。
【0091】
[調製例6〜17:金属酸化物担持シリカの調製]
(調製例6:金属酸化物担持シリカ(1)の調製)
BET法による比表面積が200m
2/gであるヒュームドシリカ(日本アエロジル社製、アエロジル200、一次粒子径12nm)200gを、高速ミキサー(容積10L)に仕込み、回転数1500rpmで運転した。回転が安定したところで、ケイ素原子含有疎水化剤として平均重合度4、25℃における粘度が15mPa・sであるジメチルポリシロキサン70gを20秒で噴霧した後、コアシェル粒子の水分散液(1)100gと純水200gを60秒で、噴霧した。これを、乾燥機で水分を除去した後、250℃で2.5時間加熱した。得られた金属酸化物担持シリカ(1)は、下記の方法で測定したゆるみ嵩密度が150g/L、メタノール滴定法による疎水化度が60であった。
【0092】
<ゆるみ嵩密度の測定方法>
セイシン企業製マルチテスターMT−1000型を使用する。フィーダーユニット上部にロート、フルイ(目開き150μm)、フルイスペーサーの順に重ね置き、ストッパーで固定する。サンプル台に100mlのセルを置き、サンプルユニットにサンプルを投入するとともに、フィーダーを振動させ、ふるい落としたサンプルでセルを充填し、擦り切り板で擦り切る。ゆるみ嵩密度ρ(g/l)は次式で得られる。
ρ=((W1−W0)/100)×1000
W0:セル容器の重量(g)
W1:セル容器+サンプル重量(g)
【0093】
<疎水化度の測定方法>
200mlのビーカーに純水50mlを入れ、サンプル0.2gを加え、マグネットスターラーで撹拌する。メタノールを入れたビュレットの先端を液中に入れ、撹拌下でメタノールを滴下し、サンプルが完全に水中に分散するまでに要したメタノールの添加量をZmlとしたとき、次式で得られる。
疎水化度=(Z/(50+Z))×100
【0094】
(調製例7:金属酸化物担持シリカ(2)の調製)
BET法による比表面積が200m
2/gであるヒュームドシリカ(日本アエロジル社製、アエロジル200、一次粒子径12nm)200gを、高速ミキサー(容積10L)に仕込み、回転数1500rpmで運転した。回転が安定したところで、ケイ素原子含有疎水化剤として平均重合度4、25℃における粘度が15mPa・sであるジメチルポリシロキサン70gを20秒で噴霧した後、コアシェル粒子の水分散液(1)300gを60秒で、噴霧した。これを、乾燥機で水分を除去した後、250℃で2.5時間加熱した。得られた金属酸化物担持シリカ(2)は、ゆるみ嵩密度が210g/L、メタノール滴定法による疎水化度が62であった。
【0095】
(調製例8:金属酸化物担持シリカ(3)の調製)
ケイ素原子含有疎水化剤として平均重合度4、25℃における粘度が15mPa・sであるジメチルポリシロキサンではなく、ジメチルジメトキシシラン50gを用いた以外は、調製例6と同様に調製した。得られた金属酸化物担持シリカ(3)は、ゆるみ嵩密度が160g/L、メタノール滴定法による疎水化度が62であった。
【0096】
(調製例9:金属酸化物担持シリカ(4)の調製)
コアシェル粒子の水分散液(1)ではなく、コアシェル粒子のエタノール分散液(1)を用いた以外は調製例6と同様に調製した。得られた金属酸化物担持シリカ(4)は、ゆるみ嵩密度が155g/L、メタノール滴定法による疎水化度が58であった。
【0097】
(調製例10:金属酸化物担持シリカ(5)の調製)
純水を添加しない以外は、調製例6と同様に調製した。得られた金属酸化物担持シリカ(5)は、ゆるみ嵩密度が70g/L、メタノール滴定法による疎水化度が58であった。
【0098】
(調製例11:金属酸化物担持シリカ(6)の調製)
純水200gではなく、メタノール500gを用いた以外は、調製例9と同様に調製した。得られた金属酸化物担持シリカ(6)は、ゆるみ嵩密度が165g/L、メタノール滴定法による疎水化度が62であった。
【0099】
(調製例12:金属酸化物担持シリカ(7)の調製)
コアシェル粒子の水分散液(1)ではなく、コアシェル粒子のエタノール分散液(2)を用いた以外は、調製例6と同様に調製した。得られた金属酸化物担持シリカ(7)は、ゆるみ嵩密度が166g/L、メタノール滴定法による疎水化度が61であった。
【0100】
(調製例13:金属酸化物担持シリカ(8)の調製)
コアシェル粒子の水分散液(1)ではなく、コアシェル粒子のエタノール分散液(3)を用いた以外は、調製例6と同様に調製した。得られた金属酸化物担持シリカ(8)は、ゆるみ嵩密度が164g/L、メタノール滴定法による疎水化度が61であった。
【0101】
(調製例14:金属酸化物担持シリカ(9)の調製)
コアシェル粒子の水分散液(1)ではなく、コアシェル粒子のエタノール分散液(4)を用いた以外は、調製例6と同様に調製した。得られた金属酸化物担持シリカ(9)は、ゆるみ嵩密度が168g/L、メタノール滴定法による疎水化度が61であった。
【0102】
(調製例15:金属酸化物担持シリカ(10)の調製)
コアシェル粒子の水分散液(1)ではなく、コアシェル粒子のエタノール分散液(5)を用いた以外は、調製例6と同様に調製した。得られた金属酸化物担持シリカ(10)は、ゆるみ嵩密度が170g/L、メタノール滴定法による疎水化度が61であった。
【0103】
(調製例16:金属酸化物担持シリカ(11)の調製)
コアシェル粒子の水分散液(1)ではなく、複合酸化物分散液(i)を用いた以外は、調製例6と同様に調製した。得られた金属酸化物担持シリカ(11)は、ゆるみ嵩密度が160g/L、メタノール滴定法による疎水化度が60であった。
【0104】
(調製例17:金属酸化物担持シリカ(12)の調製)
ケイ素原子含有疎水化剤として平均重合度4、25℃における粘度が15mPa・sであるジメチルポリシロキサンを添加しない以外は調製例6と同様にして調製した。得られた金属酸化物担持シリカ(12)は、ゆるみ嵩密度が140g/Lであった。この酸化チタン担持シリカは、水に溶解(疎水化度0)した。
【0105】
[調製例18、19:金属酸化物担持シリカのペーストの調製]
(調製例18:金属酸化物担持シリカのペースト(1)の調製)
分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が180であるジメチルポリシロキサン100質量部と金属酸化物担持シリカ(1)30質量部を混合後、3本ロールを3回通し、金属酸化物担持シリカのペースト(1)を調製した。
【0106】
(調製例19:金属酸化物担持シリカのペースト(2)の調製)
分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が180であるジメチルポリシロキサン100質量部と金属酸化物担持シリカ(12)30質量部を混合後、3本ロールを3回通し、金属酸化物担持シリカのペースト(2)を調製した。
【0107】
[実施例1〜13、比較例1〜7:シリコーンゴム組成物の合成]
(実施例1)
分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が750であるジメチルポリシロキサン((A)成分)60質量部、BET法による比表面積が300m
2/gであるヒュームドシリカ(日本アエロジル社製、アエロジル300)((B)成分)40質量部、ヘキサメチルジシラザン8質量部、及び水2.0質量部を室温で30分混合後、150℃に昇温し、3時間撹拌を続け、冷却し、シリコーンゴムベース(1)を得た。
このシリコーンゴムベース(1)100質量部に、分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が750であるジメチルポリシロキサン((A)成分)6質量部、分子鎖両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖され、主鎖のジオルガノシロキサン単位中にビニルメチルシロキサン単位を10モル%含有する平均重合度が150であるジメチルポリシロキサン((A)成分)5質量部、調製例18の金属酸化物担持シリカのペースト(1)((C)成分)4質量部、白金触媒(Pt濃度1質量%)0.1質量部と架橋剤として側鎖にSiH基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン(重合度38、SiH基が0.0074モル%の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)3質量部(SiH基/ビニル基合計量=1.75mol/mol)((D)成分)、及び反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.05質量部を添加し、15分撹拌を続けて、シリコーンゴム組成物(1)を得た。
シリコーンゴム組成物(1)を120℃/10分のプレスキュア(一次加硫)後、オーブン内で150℃/1時間のポストキュア(二次加硫)を行って硬化物を得た。得られた硬化物について、各種ゴム物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
なお、各種ゴム物性(硬さ、引張強さ、切断時伸び)は、JIS K 6249:2003に記載の方法で測定し、光透過率は、分光光度計(日立製作所(株)製、型式:U−3310)を用いて測定し、波長700nmと340nmにおける光透過率を表1に併記した。
【0108】
(実施例2)
分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が750であるジメチルポリシロキサン((A)成分)60質量部、BET法による比表面積が300m
2/gであるヒュームドシリカ(日本アエロジル社製、アエロジル300)((B)成分)40質量部、調製例6の金属酸化物担持シリカ(1)((C)成分)1.4質量部、ヘキサメチルジシラザン8質量部、及び水2.0質量部を室温で30分混合後、150℃に昇温し、3時間撹拌を続け、冷却し、シリコーンゴムベース(2)を得た。
このシリコーンゴムベース(2)100質量部に、分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が750であるジメチルポリシロキサン((A)成分)6質量部、分子鎖両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖され、主鎖のジオルガノシロキサン単位中にビニルメチルシロキサン単位を10モル%含有する平均重合度が150であるジメチルポリシロキサン((A)成分)5質量部、白金触媒(Pt濃度1質量%)0.1質量部と架橋剤として側鎖にSiH基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン(重合度38、SiH基が0.0074モル%の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)3質量部(SiH基/ビニル基合計量=1.81mol/mol)((D)成分)、及び反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.05質量部を添加し、15分撹拌を続けて、シリコーンゴム組成物(2)を得た。
シリコーンゴム組成物(2)を120℃/10分のプレスキュア(一次加硫)後、オーブン内で150℃/1時間のポストキュア(二次加硫)を行って硬化物を得た。得られた硬化物について、各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0109】
(実施例3)
金属酸化物担持シリカ(1)ではなく、調製例7の金属酸化物担持シリカ(2)を用いた以外は、実施例2と同様にしてシリコーンゴム組成物(3)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0110】
(実施例4)
金属酸化物担持シリカ(1)ではなく、調製例8の金属酸化物担持シリカ(3)を用いた以外は、実施例2と同様にしてシリコーンゴム組成物(4)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0111】
(実施例5)
金属酸化物担持シリカ(1)ではなく、調製例9の金属酸化物担持シリカ(4)を用いた以外は、実施例2と同様にしてシリコーンゴム組成物(5)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0112】
(実施例6)
金属酸化物担持シリカ(1)ではなく、調製例10の金属酸化物担持シリカ(5)を用いた以外は、実施例2と同様にしてシリコーンゴム組成物(6)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0113】
(実施例7)
金属酸化物担持シリカ(1)ではなく、調製例11の金属酸化物担持シリカ(6)を用いた以外は、実施例2と同様にしてシリコーンゴム組成物(7)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0114】
(実施例8)
金属酸化物担持シリカ(1)ではなく、調製例12の金属酸化物担持シリカ(7)を用いた以外は、実施例2と同様にしてシリコーンゴム組成物(8)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0115】
(実施例9)
金属酸化物担持シリカ(1)ではなく、調製例13の金属酸化物担持シリカ(8)を用いた以外は、実施例2と同様にしてシリコーンゴム組成物(9)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0116】
(実施例10)
金属酸化物担持シリカ(1)ではなく、調製例14の金属酸化物担持シリカ(9)を用いた以外は、実施例2と同様にしてシリコーンゴム組成物(10)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0117】
(実施例11)
金属酸化物担持シリカ(1)ではなく、調製例15の金属酸化物担持シリカ(10)を用いた以外は、実施例2と同様にしてシリコーンゴム組成物(11)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0118】
(実施例12)
金属酸化物担持シリカ(1)ではなく、調製例16の金属酸化物担持シリカ(11)を用いた以外は、実施例2と同様にしてシリコーンゴム組成物(12)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0119】
(実施例13)
ジメチルシロキサン単位99.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.15モル%、ジメチルビニルシロキシ単位0.025モル%からなり、平均重合度が約6,000であるオルガノポリシロキサン生ゴム((A)成分)100質量部、BET法比表面積が200m
2/gのヒュームドシリカ(アエロジル200、日本アエロジル(株)製)((B)成分)40質量部、調製例6の金属酸化物担持シリカ(1)((C)成分)1.4質量部、両末端シラノール基を有し、平均重合度4、25℃における粘度が15mPa・sであるジメチルポリシロキサン6質量部を添加し、170℃で2時間、ニーダーにより混合下で加熱した後、ベースコンパウンド(1)を調製した。
この組成物(ベースコンパウンド1)100質量部に対し、硬化剤として2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン((D)成分)0.4質量部を二本ロールにて添加し、均一に混合して生ゴム状のシリコーンゴム組成物(13)を製造した後、該組成物を165℃、70kgf/cm
2の条件で10分間プレスキュアを行い、2mm厚のシートを作製した。次いで200℃のオーブンで4時間ポストキュアを実施した。得られた硬化物について、各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0120】
(比較例1)
金属酸化物担持シリカのペースト(1)を添加しない以外は、実施例1と同様にして、(C)成分を含まない比較シリコーンゴム組成物(1)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0121】
(比較例2)
金属酸化物担持シリカのペースト(1)の代わりに、コアシェル粒子の水分散液(1)を5質量部添加した以外は、実施例1と同様にして、(C)成分中にシリカが含まれない比較シリコーンゴム組成物(2)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0122】
(比較例3)
金属酸化物担持シリカ(1)の代わりに、コアシェル粒子の水分散液(1)0.7質量部を添加した以外は、実施例2と同様にして、(C)成分中にシリカが含まれない比較シリコーンゴム組成物(3)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0123】
(比較例4)
金属酸化物担持シリカ(1)の代わりに、コアシェル粒子のエタノール分散液(1)0.7質量部を添加した以外は、実施例2と同様にして、(C)成分中にシリカが含まれない比較シリコーンゴム組成物(4)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0124】
(比較例5)
金属酸化物担持シリカ(1)の代わりに、金属酸化物担持シリカ(12)1.4質量部を添加した以外は、実施例2と同様にして、(C)成分が疎水化されていない比較シリコーンゴム組成物(5)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0125】
(比較例6)
金属酸化物担持シリカのペースト(1)の代わりに、調製例19の金属酸化物担持シリカのペースト(2)を使用した以外は、実施例1と同様にして、(C)成分が疎水化されていない比較シリコーンゴム組成物(6)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0126】
(比較例7)
金属酸化物担持シリカ(1)を添加しない以外は実施例13と同様にして、(C)成分を含まない比較シリコーンゴム組成物(7)を得た。得られた組成物の各種物性及び光透過率を測定した。その結果を表1に示す。
【0127】
【表1】
【0128】
表1に示されるように、本発明のシリコーンゴム組成物の硬化物からなるシリコーンゴム(実施例1〜13)は、いずれも各ゴム物性、透明性、及び紫外線吸収性能に優れたものとなった。特に、金属酸化物粒子がコアシェル構造をなすシリコーンゴム組成物は、金属酸化物粒子がコアシェル構造でないものと比べて透明性に優れる結果となった(実施例2及び実施例12)。また、(D)成分として、付加反応硬化剤(D−1)を用いた実施例1〜12と、有機過酸化物硬化剤(D−2)を用いた実施例13は、いずれも透明性及び紫外線吸収性能に優れたものとなった。
【0129】
これに対して、(C)成分の金属酸化物担持シリカが含まれない比較例1及び7では、紫外線吸収性能に劣るものとなった。また、金属酸化物粒子のみを添加した比較例2〜4、並びに、金属酸化物担持シリカの疎水化を行わなかった比較例5及び6では、透明性が悪化した。
【0130】
以上のことから、本発明であれば、透明性と紫外線吸収性能に優れたシリコーンゴムとなるシリコーンゴム組成物を提供できることが明らかとなった。
【0131】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。