发明所要解决的问题
本发明是鉴于以上事实进行的,其目的在于,提供一种海绵用硅橡胶组 合物,该组合物,在使用湿式二氧化硅的海绵用硅橡胶组合物中,即使在高 温下进行常压热气硫化也可以抑制异常发泡,有效地成型海绵,成为海绵孔 均匀且柔软、手感良好的海绵。
解决课题的方法
本发明者为达到上述目的进行深入研究的结果发现,通过配合了聚合度 为100或100以上的至少具有2个结合在硅
原子上的链烯基的有机聚硅氧烷、
比表面积(BET法)为50m2/g或50m2/g以上且比表面积(BET法)/比表 面积(CTAB法)=1.0~1.3、水分含量为4%以下或4%以下的湿式二氧化硅、 在50~250℃发生气体的发泡剂、固化剂的海绵用硅橡胶组合物,即使在高温 下进行常压热气硫化,也可以抑制异常发泡,有效地成型海绵,成为海绵孔 均匀且柔软、手感良好的海绵,以至完成了本发明。
因此,本发明提供一种海绵用硅橡胶组合物,该组合物含有,
(A)聚合度为100或100以上且在分子中至少具有2个结合在硅原子 上的链烯基的有机聚硅氧烷 100
质量份
(B)具有下列特性的湿式二氧化硅 3~100质量份
比表面积(BET法) 50m2/g或50m2/g以上
比表面积(BET法)/比表面积(CTAB法)=1.0~1.3
水分含量 4%以下或4%以下
(C)在50~250℃发生气体的发泡剂 0.5~50质量份
(D)固化剂 有效量。
发明效果
按照本发明可以得到使用湿式二氧化硅,即使在高温下进行常压热气硫 化,也可以抑制异常发泡,有效地成型海绵,成为海绵孔均匀且柔软、手感 良好的海绵的海绵用硅橡胶组合物。
实施发明的最佳方案
下面,对本发明进行更为详细地说明。
本发明的橡胶组合物的(A)成分是聚合度为100或100以上,至少具 有2个结合在硅原子上的链烯基的有机聚硅氧烷,以下述平均组成式(I) 表示的物质为代表。
RaSiO(4-a)/2 (I)
(式中,R表示同种或不同种的非取代或取代的一价
烃基,a是1.95~2.05的 正数。)
上述平均组成式(I)中,R表示同种或不同种的非取代或取代的一价 烃基,通常,
碳原子数为1~12,特别优选1~8的基团,具体地,可以举出, 甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基等烷基;环戊基、环己基等环烷基; 乙烯基、烯丙基、丙烯基等链烯基;环烯基;苯基、
甲苯基等芳基;苄基、 2-苯乙基等芳烷基;或者这些基的氢原子的一部分或全部用卤素原子或氰基 等取代三氟丙基(トリフロロブロビル)等。其中,优选甲基、乙烯基、苯 基、三氟丙基,特别优选甲基、乙烯基。甲基优选为R中的80摩尔%或80 摩尔%以上,特别是90摩尔%或90摩尔%以上。
具体地,优选该有机聚硅氧烷主链含有二甲基硅氧烷单元的有机聚硅氧 烷,或者在该二甲基聚硅氧烷的主链的一部分上导入具有苯基、乙烯基、3, 3,3-三氟丙基等的二苯基硅氧烷单元、甲基乙烯基硅氧烷单元、甲基-3,3, 3-三氟丙基硅氧烷单元等的有机聚硅氧烷等。
(A)成分的有机聚硅氧烷必须是1分子中具有2或2个以上的链烯基 优选乙烯基,优选0.01~20摩尔%,特别优选0.02~10摩尔%为链烯基。
另外,该链烯基可以在分子链末端结合在硅原子上,也可以结合在
侧链 的硅原子上,也可以是其二者,但优选至少结合在分子链末端的硅原子上。 具体地,优选分子链末端用二甲基乙烯基硅烷基、甲基二乙烯基硅烷基、三 乙烯基硅烷基等封端的物质。
a是1.95~2.05的正数,基本上是直链状,但在不损害橡胶弹性的范围 也可以有分支。
(A)成分的有机聚硅氧烷的聚合度优选100或100以上,更为优选 3000~100,000,特别优选4,000~20,000。聚合度不足100时不能得到充 分的橡胶强度。
另外,(A)成分的有机聚硅氧烷可以只使用1种也可以同时使用分子 结构或聚合度不同的2种或2种以上。
这样的有机聚硅氧烷可以通过已知的方法,例如,有机卤代硅烷的1种 或2种或2种以上进行(共)
水解缩合,或通过用
碱性或酸性催化剂使环状 聚硅氧烷开环聚合而得到。
(B)成份的湿式二氧化硅的比表面积(BET法)为50m2/g或50m2/g 以上,优选100m2/g或100m2/g以上,特别优选100~400m2/g,且比表面积 (BET法)/比表面积(CTAB法)=1.0~1.3,优选1.0~1.2,特别优选1.0~1.1, 水分含量必须在4%或4%以下,优选3%或3%以下。
比表面积(BET法)不足50m2/g,机械强度的赋予是不充分的。另外, 如果比表面积(BET法)/比表面积(CTAB法)超出1.0~1.3的范围且水分 含量超过4%,常压热气硫化时容易产生异常发泡。
比表面积(BET法)是用氮吸附量测定的表面积,比表面积(CTAB法) 是采用溴化N-十六烷基-N,N,N-三甲基铵的吸附量测定的表面积,其比越 接近1,越是成为内部不具有细孔、水分不易吸附于内部细孔的结构。因此, 成为例如即使表面上水分含量多也容易除去的海绵。
(B)成分的湿式二氧化硅视需要也可以用氯硅烷或六甲基二硅
氨烷等 已知的处理剂对表面进行疏水化处理。
(B)成分的湿式二氧化硅,作为例如Zeosil172X(ロ一デイアジヤパ ン(株)制)是可以得到的。
(B)成分的湿式二氧化硅的添加量,相对于(A)成分100质量份为 3~100质量份,优选10~70质量份,特别优选30~60质量份。如果不足3质 量份,添加量过少,不能得到充分的补强效果,超过100质量份时,加工性 变差,另外,机械强度降低。
(C)成分的发泡剂只要是在50~250℃产生氮或二氧化硅等气体的物 质,则没有特别的限制,可以使用有机发泡剂和/或无机发泡剂。
作为有机发泡剂,可以举出,N,N’-二甲基-N,N’-二亚硝基对苯二酰胺、 N,N’-二亚硝基-1,5-亚戊基四胺等亚硝基化合物;偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮双 -2-甲基丁腈、2,2’-偶氮双-2,4-二甲基戊腈、1,1’-偶氮双(1-乙酸基-1-苯基乙 烷)、1,1’-偶氮双(环己烷-1-甲基碳酸酯)、1,1’-偶氮双(环己烷-1-腈)、2,2’- 偶氮双[N-(2-丙烯基)-2-甲基丙酰胺]、偶氮二酰胺、偶氮环己腈、偶氮二 氨基苯等有机偶氮类发泡剂、苯磺酰肼、甲苯磺酰肼、P,P’-羟基双(苯磺酰 肼)、二苯磺酰基-3,3’-二磺酰肼、4,4’-羟基双(苯磺酰肼)、对甲苯磺酰肼等 磺酰肼化合物;叠氮化
钙、4,4-二苯基二磺酰叠氮化物、对甲苯磺酰叠氮化 物等叠氮化合物。
作为无机发泡剂,可以举出,
碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢铵、碳酸铵、 亚
硝酸铵等。
这些之中,优选有机偶氮类发泡剂、无机发泡剂,特别优选分子内不具 有阻碍硅橡胶的固化的硫化合物、
磷酸盐类、强的胺类等的偶氮二异丁腈或 2,2’-偶氮双-2-甲基丁腈、2,2’-偶氮双-2,4-二甲基戊腈、1,1’-偶氮双(1-乙酸 基-1-苯基乙烷)、1,1’-偶氮双(环己烷-1-甲基
羧酸酯)、1,1’-偶氮双(环己烷 -1-腈)、2,2’-偶氮双[N-(2-丙烯基)-2-甲基丙酰胺]等有机偶氮类发泡剂、或 不会由于分解产生强酸或碱的、无臭且对硅橡胶的交联损害性低的碳酸氢钠 等分解产生二氧化碳的无机发泡剂。
(C)成分相对于(A)成分的有机聚硅氧烷100质量份为0.1~50质量 份,优选0.5~20质量份,特别优选1~10质量份。如果过少,产生气体不充 分,难以成为海绵,如果过多,海绵成型时产生气体变多,孔变大且不均一, 或海绵从内部割裂。
发泡剂也可以1种或2种或2种以上同时使用。
作为(D)成分的固化剂,只要可以固化本发明的橡胶组合物的物质均 可,没有特别的限制,但作为硅橡胶用固化剂优选通过已知的加成反应进行 的交联反应、即有机氢化聚硅氧烷和氢化硅烷化催化剂和/或有机过氧化物。
上述通过加成反应进行的交联反应中使用的氢化硅烷化催化剂是使 (A)成分的脂肪族不饱和键(链烯基和二烯基等)和有机氢化聚硅氧烷的 硅原子结合氢原子(SiH基)进行加成反应的催化剂。
作为氢化硅烷化催化剂可以举出,铂族金属类催化剂,有铂族的金属单 质和其化合物,这里,也可以使用作为以往的加成反应固化型硅橡胶组合物 的催化剂的已知的物质。例如,吸附在二氧化硅、氧化
铝或硅胶这样的载体 上的微粒状铂金属、氯化铂、氯铂酸、氯铂酸6水盐的醇溶液,
钒催化剂、 铑催化剂等,但优选铂或铂化合物。催化剂的添加量只要可以促进加成反应 即可,通常换算为铂类金属量可以在1ppm~1重量%的范围使用,但优选 10~500ppm的范围。添加量不足1ppm时,不能充分促进加成反应,有固化 不充分的情况,另一方面,超过1重量%时,即使加入比该量更多,对反应 性的影响也很小,不是经济的。
另外,以调整固化速度为目的,除使用上述的催化剂以外,还可以使用 加成交联控制剂。具体地,可以举出,乙炔基环己醇或四环甲基乙烯基聚硅 氧烷等。
作为有机氢化聚硅氧烷,如果分子中含有2个或2个以上,优选3个或 3个以上的SiH基,也可以是直链状、环状、分支状的任意一种,作为加成 反应固化型硅橡胶组合物的交联剂,可以使用已知的有机氢化聚硅氧烷,例 如,可以使用下述平均组成式(II)表示的有机氢化聚硅氧烷。
R’pHqSiO(4-p-q)/2 (II)
上述平均组成式(II)中,R′表示非取代或取代的一价烃基,可以是 同类的也可以是不同类的、优选除脂肪族不饱和键以外的基团。通常碳原子 数1~12、特别优选碳原子数1~8的基团,具体地,可以举出,甲基、乙基、 丙基等烷基;环己基等环烷基;乙烯基、烯丙基、丁烯基、己烯基等链烯基; 苯基、甲苯基等芳基;苄基、2-苯乙基、2-苯丙基等芳烷基;以及这些基团 的氢原子的一部分或全部用卤素原子等取代的基团,例如3,3,3-三氟丙基 等。这些之中,优选甲基、乙基、丙基、苯基。另外,p和q是满足0≤p<3、 优选1≤p≤2.2、0<q≤3、优选0.002≤q≤1、0<p+q≤3、优选1.002≤p+q ≤3的正数。
有机氢化聚硅氧烷1分子中具有2个或2个以上优选3个或3个以上的 SiH基,但它可以在分子链末端也可以在分子链中间,还可以是其二者。另 外,作为该有机氢化聚硅氧烷优选在25℃的
粘度为0.5~10000cSt,特别优选 1~300cSt。
作为这样的有机氢化聚硅氧烷,具体地可以举出下述结构式的化合物。
化学式1
(式中,k是2~10的整数,s和t是0~10的整数)
上述有机氢化聚硅氧烷的配合量相对于(A)成分100重量份优选0.1~40 重量份。另外,相对于1个(A)成分的脂肪族不饱和键(链烯基和二烯基 等),结合在硅原子上的氢原子(≡SiH基)的比例在0.5~10的范围是合适 的,优选0.7~5这样的范围。如果不足0.5,则有不能得到充分的机械强度的 情况,另外,如果超过10,固化后的物理特性降低,特别是有耐热性和压缩 永久变形特性变差的情况。
作为有机过氧化物,可以举出,例如,过氧化苯甲酰、2,4-二氯过氧 化苯甲酰、对甲基过氧化苯甲酰、邻甲基过氧化苯甲酰、2,4-过氧化二异 丙苯、2,5-二甲基双(2,5-叔丁基过氧)己烷、二叔丁基过氧化物、过苯
甲酸叔丁酯、1,6-己二醇二过碳酸叔丁酯等。它们可以使用1种或2种或2 种以上同时使用。另外,用常压热气硫
化成型时优选至少使用对甲基过氧化 苯甲酰或邻甲基过氧化苯甲酰。
有机过氧化物的添加量,相对于(A)成分100重量份优选0.1~15重量 份,特别优选0.2~10重量份。
本发明的海绵用硅橡胶组合物中,除上述成分外,优选还含有作为(E) 成分的用下述通式(III)表示的有机硅烷或硅氧烷。通过配合(E)成分, 提高本发明的海绵用硅橡胶组合物的操作性、挤出特性、海绵特性等。
化学式(2)
(式中,R1表示同种或不同种的烷基或氢原子,R2表示同种或不同种 的取代或非取代的一价烃基,m是1~50的正数。)
这里,R1是同种或不同种的烷基或氢原子,上述通式(III)表示的有机 硅烷或硅氧烷在分子链末端具有烷氧基或羟基。作为R1,可以举出氢原子或 甲基、乙基、丙基、丁基等碳原子数为1~4的烷基,优选甲基、乙基、氢原 子。作为R2,可以举出,通常碳原子数为1~12、特别优选1~8的基团,具 体地,可以举出,甲基、乙基、丙基、丁基等烷基;环己基等环烷基;乙烯 基、烯丙基、丁烯基、己烯基等链烯基;苯基、甲苯基等芳基;β-苯丙基 等芳烷基;或者结合在这些基团上的氢原子的一部分或全部用卤素原子或氰 基等取代的例如氯甲基、三氟丙基、氰乙基等,优选甲基、乙烯基、苯基、 三氟丙基,特别优选甲基、乙烯基。
m是1~50的正数,特别优选1~30的范围。如果m超过50,如果不大 量配合,则添加效果不充分,如果大量添加,则橡胶物性降低。
(E)成分的配合量,每100质量份(A)成分优选0.1~50质量份,特 别优选0.5~30质量份。如果不足0.1质量份,则有时添加效果不充分,如果 超过50质量份,则会使得到的橡胶组合物产生粘着性,得到的海绵的物性 降低。
在本发明的海绵用硅橡胶组合物中,除上述成分外,作为任意成分,在 不妨碍本发明的效果的范围,视必要可以添加氧化
铁或卤素化合物这样的阻 燃性赋予剂或耐热性提高剂、防老剂、紫外线吸收剂、
着色剂等硅橡胶组合 物中已知的添加剂。
本发明的海绵用硅橡胶组合物的制造方法没有特别的限定,但可以通过 用2辊机、捏合机、班伯里混炼机等已知的混炼机混炼上述成分的规定量而 得到。另外,视需要,还可以进行
热处理(加热下的混炼)。具体地,优选 混炼(A)、(B)成分,视需要热处理后在室温下添加(C)成分、(D)成分 的方法等。热处理时,热处理的温度、时间没有特别的限制,但优选在100~250 ℃、特别优选140~180℃下进行30分钟~5小时左右。
本发明的海绵用硅橡胶组合物的固化条件没有特别的限制,可以根据模 发泡或常压热气硫化等成型方法来选择,但通常可以在80~500℃、特别是 100~450℃下加热数秒~1小时,特别是5秒~30分钟左右加热固化。常压热 气硫化时由于即使在200℃或200℃以上,特别是250℃或250℃以上也不会 引起异常发泡,因此可以在200~500℃、特别是250~450℃下高效地成型。
另外,也可以在100~250℃下进行10分钟~10小时左右2次硫化。
实施例下面,示出实施例和比较例,具体地说明本发明,但本发明并不限定于 下述实施例。另外,下述例中的份表示质量份。常压热气发泡硫化时的异常 发泡性试验方法、二氧化硅的水分量测定方法如下所示。
常压热气硫化时的异常发泡性试验
测定海绵的平均孔径,并将海绵中含有平均孔径的10倍或10倍以上的 大的海绵孔或空间者作为为发泡异常。
二氧化硅的水分测定方法
通过二氧化硅在25℃下的重量和在110℃/2小时加热处理后的重量之差 求得。
[实施例1]
用捏合机配合含有二甲基硅氧烷单元99.825摩尔%、甲基乙烯基硅氧烷 单元0.15摩尔%、二甲基乙烯基硅氧烷单元0.025摩尔%、平均聚合度约8, 000的有机聚硅氧烷100份,比表面积(BET法)180m2/g、比表面积(BET 法)/比表面积(CTAB法)=1.06,水分含量2.3%的二氧化硅(Zeosil172X (ロ一デイアジヤパン(株)制))40份,两末端具有硅烷醇基且粘度29cs (23℃)的二甲基聚硅氧烷5份,在180℃下进行2小时热处理,制作硅橡 胶组合物。
相对于得到的橡胶组合物100份,添加偶氮二异丁腈1.0部、对甲基过 氧化苯甲酰0.3份、2,4-过氧化二异丙苯0.9份,用2辊机制作厚度6mm 的片,将其装入内部温度设定为350℃的竖式常压加热炉中60秒,进行发泡 交联。将制作的海绵片用剪切机切断,调查内部的海绵孔状态时,视觉观察 到平均孔径为150μm,无发泡异常,是均匀的。
海绵的状态示于表1。
[实施例2]
除使用干燥Zeosil172X减少
含水量的二氧化硅以外,与实施例1同样 地成型海绵片。
海绵的状态示于表1。
[实施例3]
在实施例1中,除再添加碳酸氢钠(
试剂级)1.0质量份以外,与实施 例1同样地成型海绵片。
海绵的状态示于表1。
[比较例1]
除使用Zeosil132(ロ一デイアジヤパン(株)制)代替Zeosil172X以 外,与实施例1同样地成型海绵片。
海绵的状态示于表1。
[比较例2]
除使用干燥Zeosil132减少含水量的二氧化硅代替Zeosil172X以外,与 实施例1同样地成型海绵片。
海绵的状态示于表1。
[比较例3]
除将加热炉的温度设为280℃,交联时间设为90秒以外,同比较例2 同样地成型海绵片。
海绵的状态示于表1。
[比较例4]
除将加热炉的温度设为240℃,交联时间设为180秒以外,同比较例2 同样地成型海绵片。
海绵的状态示于表1。
[表1] 实施例 1 实施例 2 实施例 3 比较例 1 比较例 2 比较例 3 比较例 4 二氧化硅的物性 比表面积(BET)m2/g 比表面积(CTAB)m2/g BET/CTAB 水分量(%) 180 170 1.06 2.3 176 161 1.09 1.5 180 170 1.06 2.3 204 125 1.63 6.0 201 130 1.55 3.5 201 130 1.55 3.5 201 130 1.55 3.5 [海绵特性] 发泡温度(℃) 350 350 350 350 350 280 240 海绵硬度 (阿斯卡C) 25 24 21 19 21 22 27 平均海绵孔径(μm) 150 130 220 270 250 220 190 有无异常发泡 无 无 无 有 有 有 有* 异常发泡层的厚度 (mm) 3mm 3mm 2mm
*仅有少量异常发泡
[专利文献1]
特开平3-9932号
公报[专利文献2]
特开平5-59207号公报
[专利文献3]
特开平7-18110号公报
[专利文献4]
特开平8-176333号公报
[专利文献5]
特开平10-87865号公报
[专利文献6]
特开平10-182972号公报
[专利文献7]
特开2000-160017号公报
[专利文献8]
特开2001-164116号公报