JP6773981B2 - 室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物及びシール材 - Google Patents
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Description
従来の室温硬化型オルガノポリシロキサン組成物では、該組成物の硬化物の油面に対する接着性が十分でない。例えばエンジンブロック、オイルパンなどの成形、打ち抜き時に、マシン油、切削油、タービン油などがエンジンブロック、オイルパンなどに不可避的に付着する。また、上記室温硬化型オルガノポリシロキサン組成物がエンジンブロックに施工された後、完全に硬化する前の段階で、エンジンブロックにエンジンオイル等が注入されることもある。またトランスミッション(オートマチックトランスミッション(AT)、連続可変トランスミッション(CVT))では組付け検査後、該トランスミッションの表面がオイルで汚染されることがある。
このように、これらのオイルが、室温硬化型オルガノポリシロキサン組成物とエンジンブロックとの接着面に存在すると、シール材として機能する該組成物の硬化物の接着不良が発生する。この接着不良は、接着面を完全に洗浄することで、ある程度解決できるが、この洗浄にはかなりの時間を費やすため、従来通りエンジンを組み立てることが困難である。
マグネシウム合金に対する自己接着能を有するオルガノポリシロキサン組成物が、特表2003−535152号公報(特許文献6)、特許第3818365号公報(特許文献7)、特許第4553110号公報(特許文献8)、特許第4553119号公報(特許文献9)、特許第4766248号公報(特許文献10)に開示されている。
一方、特許文献6〜10に記載の組成物はマグネシウム合金に接着するものの、油面接着能を有しない。
(A)ケイ素原子に結合した水酸基及び/又は加水分解性シリル基を分子鎖両末端に有し、25℃における粘度が20〜1,000,000mPa・sであるジオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)表面がパラフィンまたは脂肪酸で処理されていてもよい重質炭酸カルシウム:(A)成分100質量部に対して10〜300質量部
(C)(A)成分以外の、ケイ素原子に結合した加水分解性基を分子中に3個以上有する加水分解性シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物:(A)成分100質量部に対して0.1〜40質量部、並びに
(D)(A)成分及び(C)成分以外の、分子中に加水分解性基及び2個の窒素原子を有し、かつ、その内1個の窒素原子が炭素原子数5個以上の二価炭化水素基を介してケイ素原子に結合した加水分解性シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物:(A)成分100質量部に対して0.001〜10質量部
を含有し、かつ、カーボンブラックを含有しない油面接着用室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
[2]
(A)ケイ素原子に結合した水酸基及び/又は加水分解性シリル基を分子鎖両末端に有し、25℃における粘度が20〜1,000,000mPa・sであるジオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)表面がパラフィンまたは脂肪酸で処理されていてもよい重質炭酸カルシウム:(A)成分100質量部に対して10〜300質量部、
(C)(A)成分以外の、ケイ素原子に結合した加水分解性基を分子中に3個以上有する加水分解性シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物:(A)成分100質量部に対して0.1〜40質量部、並びに
(D)(A)成分及び(C)成分以外の、分子中に加水分解性基及び2個の窒素原子を有し、かつ、その内1個の窒素原子が炭素原子数5個以上の二価炭化水素基を介してケイ素原子に結合した加水分解性シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物:(A)成分100質量部に対して0.001〜10質量部
を含有し、かつ、カーボンブラックを含有しないマグネシウム合金接着用室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
[3]
更に、(E)表面がシラン又はシロキサン系の処理剤で表面処理された酸化亜鉛を(A)成分100質量部に対して10〜200質量部を含有する[1]又は[2]に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
[4]
(D)成分が、下記一般式(1)で示されるシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物である[1]〜[3]のいずれか1項に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
(R’O)3-cR3 cSi−Z1−NH−Z2−NH2 (1)
(式(1)中、cは、0〜2の整数であり、R’Oは加水分解性基であり、R3は置換又は非置換の一価炭化水素基であり、Z1は炭素原子数5個以上の非置換又は置換の二価炭化水素基であり、Z2は非置換又は置換の二価炭化水素基である。)
[5]
(D)成分の一般式(1)において、Z1がCdH2d(dは5〜13の整数を示す)で表される二価炭化水素基である[4]に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
[6]
(D)成分が、下記一般式(2)で示されるシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物である[1]〜[5]のいずれかに記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
(R’O)3-cR3 cSi−C8H16−NH−C2H4−NH2 (2)
(式(2)中、cは、0〜2の整数であり、R’Oは加水分解性基であり、R3は置換又は非置換の一価炭化水素基である。)
[7]
[1]〜[6]のいずれかに記載の室温硬化型オルガノポリシロキサン組成物を含む接着剤。
[8]
油面及びマグネシウム合金接着用である[7]に記載の接着剤。
[9]
[1]〜[6]のいずれかに記載の室温硬化型オルガノポリシロキサン組成物の硬化物からなるシール材。
[10]
自動車用である[9]のシール材。
(A)成分は、ケイ素原子に結合した水酸基(即ち、シラノール基)及び/又は加水分解性シリル基を分子鎖両末端に有するジオルガノポリシロキサンであり、本発明のオルガノポリシロキサン組成物の主剤(ベースポリマー)である。該ジオルガノポリシロキサンの分子構造は特に制限されるものでなく、直鎖状、分岐鎖状、分岐構造を有する直鎖状のいずれであってもよいが、好ましくは、主鎖が基本的にジオルガノシロキサン単位の繰返しからなり、分子鎖両末端がケイ素原子に結合した水酸基(シラノール基)及び/又は加水分解性シリル基(例えば、ジオルガノヒドロキシシリル基及び/又は1〜3個の加水分解性基を含有するトリオルガノシリル基(ジオルガノアルコキシシリル基、オルガノジアルコキシシリル基、トリアルコキシシリル基など))で封鎖された直鎖状のジオルガノポリシロキサンである。該直鎖状ジオルガノポリシロキサンは、分岐構造を少量有していてもよい。また、該ジオルガノポリシロキサンは分子鎖中(特には、分子鎖両末端のシラノール基及び/又は加水分解性シリル基と主鎖を構成するジオルガノシロキサン単位の繰返し構造との連結部等)にシルアルキレン構造(−SiRSi−)などを有するものであってもよい。前記Rは、炭素原子数1〜20、好ましくは2〜6の二価炭化水素基(例えば、直鎖状又は分岐状のアルキレン基等)である。また、炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部がハロゲン原子、又はシアノ基で置換されているものであってもよい。
なお、粘度は回転粘度計(例えば、BL型、BH型、BS型、コーンプレート型、レオメータ等)などによって測定した値である。
アルコキシ置換アルコキシ基としては、全炭素原子数2〜10、特に全炭素原子数3又は4のアルコキシ置換アルコキシ基が好ましく、例えば、メトキシメトキシ基、メトキシエトキシ基、エトキシメトキシ基が挙げられる。
特に、ジオルガノポリシロキサンの両末端に水酸基(シラノール基)、メトキシ基又はエトキシ基を有するのが好ましい。
特に好ましくは、Yは酸素原子である。
(B)成分は表面がパラフィンまたは脂肪酸で処理されていてもよい重質炭酸カルシウムである。該(B)成分は、本組成物に良好な耐薬品性、特にオートマチックトランスミッションオイルに対する耐久性を得るために必須のものである。 (B)成分の重質炭酸カルシウムに使用される表面処理剤、すなわちパラフィン、脂肪酸は、特に制限はなく、公知のもの、市販されているものを用いることができる。例えば、パラフィンとしては、固体パラフィン、液体パラフィン等が挙げられ、脂肪酸としては、ラウリン酸、パルチミン酸、オレイン酸、ステアリン酸等が挙げられる。パラフィンまたは脂肪酸の使用量は特に制限はないが、処理前の(B)成分の質量に対して3.0質量%以下(通常、0.1〜3.0質量%)、特に0.2〜2.0質量%であることが好ましい。
(B)成分の配合量は(A)成分100質量部に対して10〜300質量部であり、30〜200質量部であることが好ましい。(B)成分の配合量は(A)成分100質量部に対して、10質量部未満であると薬品に対する耐久性が低下し、300質量部を超えると粘度が高くなり、作業性、吐出性が低下する。(B)成分は1種単独でも、2種以上を併用してもよい。
(C)成分は、(A)成分以外の、ケイ素原子に結合した加水分解性基を分子中に3個以上有する、加水分解性シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物(即ち、残存加水分解性基を分子中に3個以上有するシロキサンオリゴマー等のシロキサン化合物)である。(C)成分は分子中に3個以上存在する加水分解性基が上記(A)成分中の末端シラノール基及び/又は加水分解性シリル基と加水分解・縮合反応して架橋構造を形成する架橋剤(硬化剤)として作用するものである。但し、本発明において、該(C)成分は上記(A)成分及び後述する(D)成分とは異なる化合物とする。特に、(C)成分は、分子中に2官能性のジオルガノシロキサン単位からなる繰返し構造(直鎖状ジオルガノシロキサン構造)を本質的に含有しないものである点において(A)成分と区別されるものである。また、(C)成分は、炭素原子数5個以上の二価炭化水素基を介してケイ素原子に結合した窒素原子を分子中に含有しないものである点において、後述する(D)成分とは明確に区別されるものである。
(C)成分の量は、(A)成分100質量部に対して0.1〜40質量部であり、好ましくは1〜20質量部である。(C)成分の量が上記下限値(0.1質量部)未満では、硬化性や保存性の低下を招くおそれがある。また、上記上限値(40質量部)を超えると、価格的に不利になるばかりか、硬化物の伸びが低下したり、耐久性の低下を招いたりするおそれがある。特に、(A)成分が、末端に水酸基を有するジオルガノポリシロキサンを含む場合は、(C)成分中の加水分解性基の個数が(A)成分中の水酸基の個数を上回るような量とすることが好ましい。
(D)成分は、(A)成分及び(C)成分以外の、分子中に加水分解性基及び2個の窒素原子を有し、かつ、その内1個の窒素原子が炭素原子数5個以上の二価炭化水素基を介してケイ素原子に結合した加水分解性シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物(シロキサンオリゴマー等のシロキサン化合物)である。なお、分子中に2個存在する窒素原子は、通常、ケイ素原子に結合した同一の1価有機基(置換一価炭化水素基)の途中又は末端に存在するものであって、その内、ケイ素原子により近い方の窒素原子が炭素原子数5個以上の二価炭化水素基を介してケイ素原子に結合しているものである。
(R’O)3−cR3 cSi−C8H16−NH−C2H4−NH2 (2)
N−2−(アミノエチル)−5−アミノペンチルトリメトキシシラン、
N−2−(アミノエチル)−6−アミノヘキシルトリメトキシシラン、
N−2−(アミノエチル)−7−アミノヘプチルトリメトキシシラン、
N−2−(アミノエチル)−8−アミノオクチルトリメトキシシラン、
N−2−(アミノエチル)−9−アミノノニルトリメトキシシラン、
N−2−(アミノエチル)−10−アミノデシルトリメトキシシラン、
N−2−(アミノエチル)−11−アミノウンデシルトリメトキシシラン、
N−2−(アミノエチル)−12−アミノドデシルトリメトキシシラン、
N−2−(アミノエチル)−13−アミノトリデシルトリメトキシシラン、
N−2−(アミノプロピル)−8−アミノオクチルトリメトキシシラン、
N−2−(アミノブチル)−8−アミノオクチルトリメトキシシラン、及び、これらのシラン化合物において、全部又は一部のメトキシ基がエトキシ基で置換されたものなどが挙げられる。
(E)成分は表面がシラン又はシロキサン系の処理剤にて処理された酸化亜鉛であり、本発明の組成物に必要に応じて配合される任意成分である。(E)成分の表面がシラン又はシロキサン系の処理剤にて処理された酸化亜鉛を添加することにより、本発明の組成物に更に良好なマグネシウム接着性と耐薬品性、特にオートマチックトランスミッションオイルに対する良好な耐久物性を付与できる。シラン、シロキサン系の表面処理剤としては、ポリジメチルシロキサン類、環状シロキサン類、アルコキシシラン類等が挙げられる。その中でも特にポリジメチルシロキサン類、より好ましくは両末端メチル基封鎖ポリジメチルシロキサンを表面処理剤として用いることが好ましい。表面処理で用いられる該表面処理剤の量は、酸化亜鉛100質量部に対して0.1〜5質量部であり、0.3〜3質量部であることが好ましい。なお、上記酸化亜鉛の表面処理は、公知の方法によって行うことができる。
本発明の組成物には、(F)成分として、必要に応じて硬化触媒が添加される。この硬化触媒としては縮合触媒が好ましく、例えば室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化促進剤として従来から一般的に使用されている縮合触媒、例えばジブチルスズメトキサイド、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジオクテート、ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート、ジオクチルスズジオクテート、ジオクチルスズジネオデカノエート、ジメチルスズジメトキサイド、ジメチルスズジアセテート等の有機スズ化合物;テトラプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、テトラ−2−エチルヘキシルチタネート、ジメトキシチタンジアセチルアセトナート等の有機チタン化合物;ヘキシルアミン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノ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トリメトキシシラン等のアミン化合物やこれらの塩などが挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
また、本発明の効果を阻害しない限りにおいて、上記(A)〜(F)成分以外に、樹脂組成物用に一般に知られている添加剤を任意成分としてさらに含有することができる。該添加剤としては、乾式法シリカ(煙霧質シリカなど)、湿式法シリカ(沈降シリカなど)、石英微粉末、ケイソウ土粉末、水酸化アルミニウム粉末、微粒子状アルミナ、マグネシア粉末、及びこれらをシラン類、シラザン類、低重合度ポリシロキサン類等で表面処理した微粉末状の無機質充填剤;顔料、染料、蛍光増白剤等の着色剤;抗菌剤、;防カビ剤、;可塑剤等が挙げられる。
本発明の組成物は、室温・大気中で塗布や成形することにより大気中の湿気により硬化するものであり、その硬化条件等は、通常市販されている室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物と同様でよい。
本発明のシール材は、本発明の組成物を硬化して製造される。本発明のシール材は、(乗用車、オートバイを含む)自動車、飛行機、船舶、などのエンジン周辺のシール材として好適である。
表1に示す配合(質量部)で下記方法により調製して、実施例1〜6及び比較例1〜2の組成物を得た。また、得られた組成物について、下記方法で諸特性を測定した。その結果を表1に示す。
25℃における粘度が20,000mPa・sの分子鎖両末端が水酸基で封鎖されたポリジメチルシロキサン100質量部に、表面が処理されていない重質炭酸カルシウム60質量部と、表面がパラフィンで処理された重質炭酸カルシウム40質量部と、表面がジメチルジクロロシランで処理されたBET比表面積;120m2/gの煙霧質シリカ8質量部とを均一になるまで分散混合したのち、ビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シラン7質量部、N−2−(アミノエチル)−8−アミノオクチルトリメトキシシラン1質量部、ジオクチルスズジネオデカノエート0.05質量部を加え減圧下で完全に混合してサンプル1を得た。
実施例1の表面が処理されていない重質炭酸カルシウムの代わりに表面が両末端トリメチルシロキシ基封鎖直鎖状ジメチルポリシロキサンで処理された酸化亜鉛60質量部を添加した以外は、実施例1と同様の条件にて調製し、サンプル2を得た。
実施例1のN−2−(アミノエチル)−8−アミノオクチルトリメトキシシランの代わりにN−2−(アミノエチル)−5−アミノペンチルトリメトキシシラン1質量部を添加した以外は、実施例1と同様の条件にて調製し、サンプル3を得た。
実施例1のN−2−(アミノエチル)−8−アミノオクチルトリメトキシシランの代わりにN−2−(アミノエチル)−11−アミノウンデシルトリメトキシシラン1質量部を添加した以外は、実施例1と同様の条件にて調製し、サンプル4を得た。
実施例1において、ジオクチスズジネオデカノエート0.05質量部を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様の条件にて調製し、サンプル5を得た。
実施例1において、表面がジメチルジクロロシランで処理されたBET比表面積;120m2/gの煙霧質シリカ8質量部を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様の条件にて調製し、サンプル6を得た。
実施例1のN−2−(アミノエチル)−8−アミノオクチルトリメトキシシランの代わりにN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン1質量部を添加した以外は、実施例1と同様の条件にて調製し、サンプル7を得た。
実施例1のN−2−(アミノエチル)−8−アミノオクチルトリメトキシシランの代わりに3−アミノプロピルトリメトキシシラン1質量部を添加した以外は同様の条件にて調製し、サンプル8を得た。
油面接着性を評価するために、トルエンにて洗浄したアルミニウム片(幅25mm、長さ100mm)上にエンジンオイルを5〜7g/m2となるように塗布した後、この上に、上記実施例及び比較例で得られたサンプル(室温硬化型オルガノポリシロキサン組成物)を面積2.5mm2、厚さ1mmとなるように塗布し、その上にオートマチックトランスミッションオイルを5〜7g/m2となるように塗布したアルミニウム片(幅25mm、長さ100mm)を被せ、23℃、50%RHで4日間養生して油面剪断接着試験片を作製した。
Claims (10)
- (A)ケイ素原子に結合した水酸基及び/又は加水分解性シリル基を分子鎖両末端に有し、25℃における粘度が20〜1,000,000mPa・sであるジオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)表面がパラフィンまたは脂肪酸で処理されていてもよい重質炭酸カルシウム:(A)成分100質量部に対して10〜300質量部、
(C)(A)成分以外の、ケイ素原子に結合した加水分解性基を分子中に3個以上有する加水分解性シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物:(A)成分100質量部に対して0.1〜40質量部、並びに
(D)(A)成分及び(C)成分以外の、分子中に加水分解性基及び2個の窒素原子を有し、かつ、その内1個の窒素原子が炭素原子数5個以上の二価炭化水素基を介してケイ素原子に結合した加水分解性シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物:(A)成分100質量部に対して0.001〜10質量部
を含有し、かつ、カーボンブラックを含有しない油面接着用室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。 - (A)ケイ素原子に結合した水酸基及び/又は加水分解性シリル基を分子鎖両末端に有し、25℃における粘度が20〜1,000,000mPa・sであるジオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)表面がパラフィンまたは脂肪酸で処理されていてもよい重質炭酸カルシウム:(A)成分100質量部に対して10〜300質量部、
(C)(A)成分以外の、ケイ素原子に結合した加水分解性基を分子中に3個以上有する加水分解性シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物:(A)成分100質量部に対して0.1〜40質量部、並びに
(D)(A)成分及び(C)成分以外の、分子中に加水分解性基及び2個の窒素原子を有し、かつ、その内1個の窒素原子が炭素原子数5個以上の二価炭化水素基を介してケイ素原子に結合した加水分解性シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物:(A)成分100質量部に対して0.001〜10質量部
を含有し、かつ、カーボンブラックを含有しないマグネシウム合金接着用室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。 - 更に、(E)表面がシラン又はシロキサン系の処理剤で表面処理された酸化亜鉛を(A)成分100質量部に対して10〜200質量部を含有する請求項1又は2に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
- (D)成分が、下記一般式(1)で示されるシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
(R’O)3-cR3 cSi−Z1−NH−Z2−NH2 (1)
(式(1)中、cは、0〜2の整数であり、R’Oは加水分解性基であり、R3は置換又は非置換の一価炭化水素基であり、Z1は炭素原子数5個以上の非置換又は置換の二価炭化水素基であり、Z2は非置換又は置換の二価炭化水素基である。) - (D)成分の一般式(1)において、Z1がCdH2d(dは5〜13の整数を示す)で表される二価炭化水素基である請求項4に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
- (D)成分が、下記一般式(2)で示されるシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物である請求項1〜5のいずれか1項に記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
(R’O)3-cR3 cSi−C8H16−NH−C2H4−NH2 (2)
(式(2)中、cは、0〜2の整数であり、R’Oは加水分解性基であり、R3は置換又は非置換の一価炭化水素基である。) - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の室温硬化型オルガノポリシロキサン組成物を含む接着剤。
- 油面及びマグネシウム合金接着用である請求項7に記載の接着剤。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の室温硬化型オルガノポリシロキサン組成物の硬化物からなるシール材。
- 自動車用である請求項9に記載のシール材。
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