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JP3011617B2 - シリコーン−エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

シリコーン−エポキシ樹脂組成物

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JP3011617B2
JP3011617B2 JP6189189A JP18918994A JP3011617B2 JP 3011617 B2 JP3011617 B2 JP 3011617B2 JP 6189189 A JP6189189 A JP 6189189A JP 18918994 A JP18918994 A JP 18918994A JP 3011617 B2 JP3011617 B2 JP 3011617B2
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silicone
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武男 吉田
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコーン樹脂とエポ
キシ樹脂を含む改良された樹脂組成物に関し、特に、機
械的強度に優れ、耐湿性、耐熱性、離型性、さらには透
明性などにも優れた硬化物を与えるシリコーン−エポキ
シ樹脂組成物に関する。これらの特性により本発明の樹
脂組成物は広い分野の用途に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】エポキシ樹脂組成物は、一般に他の熱硬
化性樹脂と比較し、その優れた強靭性、密着性等の物性
や経済性等の面から塗料・電気・土木・建築・接着等の
広い分野で実用に供されている。しかしながら、このよ
うに応用分野が広がるにつれて硬化樹脂の耐熱性・耐候
性・耐湿性・柔軟性さらに離型性等を含めた作業性など
いっそう高度の性質が要求されている。一方シリコーン
樹脂は、その優れた耐熱性・耐候性・耐湿性及び電気特
性などから、電気・電子・輸送機・精密機器等の材料に
広く利用されている。しかしながら、シリコーン樹脂は
強度が不十分で脆弱であり、シリカのような補強用の無
機充填剤を添加する方法もあるが、シリコーンゴムにお
けるような補強効果はなく、また、充填率が高くなると
成形性不良、流動性低下の問題を生ずる。
【０００３】そこで、これらを組み合わせたブレンド系
が試みられているが、単純な混合では、基本的にシリコ
ーン化合物とエポキシ樹脂とは相溶性が悪く、分散状態
の良好な海島構造が得られないためか、均一な硬化物を
得ることは難しい。一方、相溶性向上のため、シリコー
ン化合物にエポキシ基を持たせたものとエポキシ樹脂と
が化学的に結合した樹脂も提案されているが、シリコー
ン化合物によるエポキシ樹脂の強度低下が顕著であり、
また、シリコーン化合物にエポキシ基を持たせる合成反
応が必要で、多量に使用するには高価となってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題を
解決するためのものであり、エポキシ樹脂の強度を低下
させることなくエポキシ樹脂とシリコーン化合物とが相
互に架橋した耐熱性、耐湿性、離型性さらには透明性に
優れた硬化物を与えるシリコーン−エポキシ樹脂組成物
を提供しようとしてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のシリコーン−エ
ポキシ樹脂組成物は前記の課題を解決したものであり、
これは １）硬化性エポキシ樹脂 100重量部、 ２）一般組成式（Ｉ） Ra(HO)bSiO(4-a-b)/2 ・・・（Ｉ） （式中、Ｒは非置換又は置換の炭素数１〜10の１価炭化
水素基で互いに同一でも異なってもよいが、全Ｒ中の少
なくとも１モル％はアルケニル基であり、ａ、ｂは１≦
ａ＋ｂ≦３、0.05≦ｂ≦２を満足する正数である。）で
示されるシリコーン化合物
10〜500 重量部、 ３）けい素原子に直結する水素原子を１分子中に少なく
とも１個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 第２成分 100重量部に対して１〜50重量部、 ４）白金族化合物 白金族金属として第２成分 100万重量部に対して 0.1〜
500 重量部 及び ５）有機基を有するアルミニウム化合物 0.001〜10重量部 からなることを特徴とするものである。
【０００６】以下に本発明についてさらに詳しく説明す
る。第１成分の硬化性エポキシ樹脂は、通常エポキシ樹
脂組成物に用いられるものであればいかなるものでも良
く、具体例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、トリグリ
シジルイソシアネートやヒダントインエポキシのような
複素環を含むエポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂、プロピレングリコールジグリシジルエーテ
ルやペンタエリスリトールポリグリシジルエーテルなど
の脂肪族系エポキシ樹脂、芳香族、脂肪族もしくは脂環
式のカルボン酸とエピクロロヒドリンとの反応によって
得られるエポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、ｏ
−アリルフェノールノボラック化合物とエピクロロヒド
リンとの反応生成物であるグリシジルエーテル型エポキ
シ樹脂、ビスフェノールＡのそれぞれの水酸基のオルト
位にアリル基を有するジアリルビスフェノール化合物と
エピクロロヒドリンとの反応生成物であるグリシジルエ
ーテル型エポキシ樹脂等が挙げられる。
【０００７】第２成分のシリコーン化合物は一般組成式
（Ｉ） Ra(HO)bSiO(4-a-b)/2 ・・・（Ｉ） で示されるシリコーン樹脂またはシリコーン樹脂中間体
（ただし、シリコーン樹脂とは揮発分が５％以下で常温
で固体状のもの、シリコーン樹脂中間体とは常温で液状
のものを意味する。）などのオルガノポリシロキサンで
あり、ここでＲは非置換又は置換の炭素数１〜10、好適
には炭素数１〜６の１価炭化水素基で、互いに同一でも
異なってもよいが、全Ｒ中の少なくとも１モル％、好ま
しくは２〜80モル％、特に２〜20モル％がアルケニル基
である必要がある。このような炭化水素基として具体的
にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチ
ル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニ
ル基、デシ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などの飽和炭化水
素基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペ
ニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ヘキセニル基、
シクロヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基、ト
リル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベン
ジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基、クロロメ
チル基、クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロ
プロピル基等のハロゲン置換炭化水素基、シアノエチル
基等のシアノ置換炭化水素基などが挙げられるが、第１
成分との相溶性、硬化物の物性等の点でメチル基、フェ
ニル基、ビニル基、３，３，３−トリフルオロプロピル
基等が好ましい。また、ａ、ｂは１≦ａ＋ｂ≦３で、好
ましくは 1.7≦ａ＋ｂ≦2.2 を満足する正数である。ｂ
は0.05≦ｂ≦２、好ましくは 0.1≦ｂ≦1.5 を満足する
正数である。シラノール基の含有量がこれより少なくな
ると、エポキシ樹脂との充分な相互架橋ができず必要な
強度が得られないばかりか、硬化反応自体も極端に遅く
なってしまう。これより多くなるとシリコーン化合物が
不安定になってしまう。
【０００８】このようなシリコーン化合物は公知の方法
によって製造することができる。例えばビニルメチルジ
クロロシラン及びフェニルトリクロロシランに必要に応
じてテトラクロロシラン、メチルトリクロロシラン、ジ
メチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ジフ
ェニルジクロロシラン、メチルフェニルジクロロシラン
から選ばれる１種又は２種以上を加えた混合物の共加水
分解、ビニルジメチルクロロシラン及びフェニルトリク
ロロシランに必要に応じてテトラクロロシラン、メチル
トリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチ
ルクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、メチルフ
ェニルジクロロシランから選ばれる１種又は２種以上を
加えた混合物の共加水分解、上記で例示したそれぞれの
クロロシランに対応するメトキシシラン、エトキシシラ
ン等のアルコキシシランの混合物のアルカリ又は酸触媒
の存在下での共加水分解などにより得ることができる
が、これらのうち三官能性シラン及び／又は四官能性シ
ランを含むシラン混合物を共加水分解して得られるシリ
コーン樹脂又はシリコーン樹脂中間体が好ましい。
【０００９】シラノール基の含有量は、触媒の濃度、反
応温度などにより調整でき、さらには生成したシラノー
ル基を次工程でトリメチルクロロシラン、ヘキサメチル
ジシラザン、ジビニルテトラメチルジシラザンなどのシ
リル化剤で変性することも可能である。この第２成分の
配合量は、第１成分としての硬化性エポキシ樹脂 100重
量部に対して10重量部より少ないと得られるシリコーン
−エポキシ樹脂組成物を硬化させた場合、シリコーン樹
脂の特徴である耐熱性、離型性等が充分得られず、他方
この配合量が 500重量部より多い場合には、硬化物に充
分な強度が得られないことから10〜 500重量部、好まし
くは20〜 200重量部とされる。
【００１０】第３成分のけい素原子に直結する水素原子
を１分子中に少なくとも１個有するオルガノハイドロジ
ェンポリシロキサンは、分子中のけい素原子に直結する
水素原子（即ち SiH基）の一部又は全部が前記第２成分
中のアルケニル基と触媒の存在下に付加反応することに
より架橋剤として作用するものであり、その分子構造に
特に制限はなく、直鎖状、環状、分岐状、三次元網目状
のオルガノハイドロジェンポリシロキサンであり得る。
この第３成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサン
におけるけい素原子数は通常２〜 200程度、他成分、特
に第１成分のエポキシ樹脂との相溶性、透明性等の点か
ら好ましくは２〜20程度であればよく、又、けい素原子
に直結した水素原子の数は好ましくは１〜 200程度、特
に硬化物の強度の点から２〜20程度であればよい。水素
原子以外の分子中のけい素原子に結合する有機基として
は、前記の第２成分の一般組成式（Ｉ）におけるＲとし
て例示したものと同様の非置換又は置換の炭素数１〜10
の１価炭化水素基、好ましくはメチル基、フェニル基、
３，３，３−トリフルオロプロピル基などであればよ
く、例えば分子鎖末端基（即ち、単官能性シロキシ単
位）としてトリメチルシロキシ基、ジメチルハイドロジ
ェンシロキシ基等が、又、二官能性シロキサン単位とし
てジメチルシロキサン単位、メチルハイドロジェンシロ
キサン単位、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、メチルトリフルオロプロピルシロキ
サン単位等が挙げられる。
【００１１】このオルガノハイドロジェンポリシロキサ
ンとして具体的には、両末端トリメチルシロキシ基封鎖
の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のジメチルポリシロキサン・メチル
ハイドロジェンポリ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の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の
ジメチルポリシロキサン・メチルハイドロジェンポリシ
ロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖の
メチルハイドロジェンポリシロキサン・ジフェニルポリ
シロキサン・ジメチルポリシロキサン共重合体、(CH3)2
HSiO1/2 単位及びSiO4/2単位からなる共重合体、(CH3)3
SiO1/2単位、(CH3)2HSiO1/2 単位及びSiO4/2単位からな
る共重合体、(CH3)2HSiO1/2 単位、SiO4/2単位及び(C6H
5)SiO3/2単位からなる共重合体等の、三官能性単位及び
／又は四官能性単位を含む共重合体などが挙げられる。
この第３成分の配合量は、第２成分としての一般組成式
（Ｉ）で表されるシリコーン化合物 100重量部に対して
１〜50重量部、好ましくは５〜30重量部配合されるもの
であるが、この配合量が１重量部に満たない場合、架橋
剤として不十分であり、他方、50重量部を超えると架橋
剤成分が多すぎ、いずれの場合においても硬化物の強度
が充分得られない場合がある。又、この配合量は第２成
分中のアルケニル基に対する第３成分中のけい素原子に
直結した水素原子のモル比で 0.2〜10モル／モル、好ま
しくは 0.5〜５モル／モルとなる量としてもよい。
【００１２】第４成分の白金族化合物は、第２成分のシ
リコーン化合物と第３成分のシリコーン化合物との付加
反応の触媒となるもので、例えば、白金黒、塩化第二白
金、塩化白金酸、塩化白金酸と１価アルコールとの反応
物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセ
トアセテート、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒など
がある。これらは白金、パラジウムまたはロジウムの金
属として第２成分 100万重量部に対して 0.1〜500 重量
部、好ましくは 0.5〜200 重量部の添加量とする。 0.1
重量部より少ないと十分な硬化が得られず、逆に 500重
量部より多くしてもそれ以上効果があがらず、経済的に
不利となる。
【００１３】第５成分の有機基を有するアルミニウム化
合物は、アルキル基、非置換または置換フェニル基等の
アリール基、ハロアルキル基、アルコキシル基、非置換
または置換フェノキシ基等のアリールオキシ基、アシル
オキシ基、β−ジケトナト基、o-カルボニルフェノラト
基等の群から選択された有機基を結合してなる化合物で
ある。上記有機基中、アルキル基としてはメチル基、エ
チル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、
sec-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基等が例示さ
れ、非置換または置換フェニル基としてはフェニル基、
p-メトキシフェニル基、o-メトキシフェニル基、p-エト
キシフェニル基が例示され、ハロアルキル基としてはク
ロルメチル基、クロルエチル基、クロルプロピル基が例
示され、アルコキシル基としてはメトキシ基、エトキシ
基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基が例
示され、非置換または置換フェノキシ基としてはフェノ
キシ基、o-メチルフェノキシ基、o-メトキシフェノキシ
基、o-ニトロフェノキシ基、2,6-ジメチルフェノキシ基
が例示され、アシルオキシ基としてはアセタト基、プロ
ピオナト基、イソプロピオナト基、ブチラト基、ステア
ラト基、エチルアセトアセタト基、プロピルアセトアセ
タト基、ブチルアセトアセタト基、ジエチルマラト基、
ジピバロイルメタナト基が例示され、β−ジケトナト基
としてはアセチルアセトナト基、トリフルオロアセチル
アセトナト基、ヘキサフルオロアセチルアセトナト基、
【化１】 （上記の式は配位する前の化合物）が例示され、o-カル
ボニルフェノラト基としてはサリチルアルデヒド基が例
示される。
【００１４】有機基を有するアルミニウム化合物の具体
例としてはトリメトキシアルミニウム、トリエトキシア
ルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリフ
ェノキシアルミニウム、トリ（p-メチルフェノキシ）ア
ルミニウム、イソプロポキシジエトキシアルミニウム、
トリブトキシアルミニウム、トリアセトキシアルミニウ
ム、トリステアラトアルミニウム、トリブチラトアルミ
ニウム、トリプロピオナトアルミニウム、トリイソプロ
ピオナトアルミニウム、トリス（アセチルアセトナト）
アルミニウム、トリス（トリフルオロアセチルアセトナ
ト）アルミニウム、トリス（サリチルアルデヒダト）ア
ルミニウム、トリス（ペンタフルオロアセチルアセトナ
ト）アルミニウム、トリス（エチルアセタト）アルミニ
ウム、エチルアセタトジイソプロポキシアルミニウム、
トリス（ジエチルマロラト）アルミニウム、トリス（プ
ロピルアセトアセタト）アルミニウム、トリス（ブチル
アセトアセタト）アルミニウム、トリス（イソプロピル
アセトアセタト）アルミニウム、トリス（ジピバロイル
メタナト）アルミニウム、ジアセチルアセトナトジピバ
ロイルメタナトアルミニウム、エチルアセトアセタトジ
イソプロポキシアルミニウム、
【００１５】
【化２】 などが挙げられる。
【００１６】これらの有機基を有するアルミニウム化合
物は１種のみ用いても、２種以上を併用してもよく、そ
の添加量はエポキシ樹脂 100重量部に対して 0.001〜10
重量部の範囲、好ましくは0.1 〜５重量部の範囲であ
る。添加量が 0.001重量部に満たない場合は充分な硬化
特性が得られず、また、10重量部を超えるとコスト高に
なる上、物理特性、接着性に悪影響をおよぼす。
【００１７】これら第１〜第５成分からなる組成物の流
動性を調節したり、硬化物の機械的強度を向上させるた
め充填剤を配合してもよい。このような充填剤としては
沈殿シリカ、ヒュームドシリカ、焼成シリカ等が例示さ
れ、そのままでも、ヘキサメチルジシラザン、トリメチ
ルクロロシラン、ポリメチルシロキサンのような有機ケ
イ素化合物で表面処理したものでもよい。また、その他
必要に応じて顔料、耐熱性向上剤、難燃剤、可塑剤、更
には粉砕石英、ケイ藻土、酸化鉄、酸化亜鉛、炭酸カル
シウムのような増量剤を配合してもよい。
【００１８】また、本発明の組成物から透明な硬化物を
得るには、前記の第２成分を示す一般組成式（Ｉ）にお
いて全Ｒ中の10モル％以上がフェニル基であればよい。
すなわち、全Ｒ中の10モル％以上、通常10〜95モル％、
好ましくは20〜80モル％をフェニル基とすることによ
り、第１成分であるエポキシ樹脂との相溶性が増すため
と考えられるが、透明な硬化物が得られる。
【００１９】
【実施例】以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるもので
はない。なお、下記の例において部は重量部を示す。ま
た、ショアＤ硬度の測定はＪＩＳ Ｋ７２１５、曲げ強
度の測定はＪＩＳＫ６９１１に準じて行った。
【００２０】（実施例１）エポキシ樹脂としてエピコー
ト８２８（商品名、シェル化学社製、ビスフェノールＡ
型、エポキシ当量 190〜210 、分子量380 ） 100部に、
下記式（II）
【化３】 で示されるエポキシ化合物20部、ビニルメチルジクロロ
シラン、ジメチルジクロロシラン、フェニルトリクロロ
シランの混合物を90℃で共加水分解した後、分離、中性
になるまで水洗し、乾燥して得られた下記平均式(III) (CH2=CH)0.1(CH3)0.6(C6H5)0.55(HO)0.25SiO1.25 (III) で示されるオルガノポリシロキサン30部、下記平均式(I
V)
【化４】 で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン７
部、塩化白金酸のイソプロパノール溶液（白金含有量
0.5％） 0.1部、トリス（アセチルアセトナト）アルミ
ニウム 0.6部を加えてシリコーン−エポキシ樹脂組成物
（Ａ）を得た。
【００２１】この組成物（Ａ）を 130℃で15分間プレス
成形し、厚さ２mmの透明なシートを得た。この時、プレ
ス板への接着は全くなかった。これを 150℃で２時間ポ
ストキュアした結果、ショアＤ硬度84、曲げ強度 9.2kg
／mm2 であった。このサンプルを 220℃で７日間放置後
に再び測定すると、ショアＤ硬度85、曲げ強度 7.0kg／
mm2 であった。
【００２２】（実施例２）エポキシ樹脂としてエピコー
ト８２８（前出） 100部に、前記式（II）で示されるエ
ポキシ化合物20部、前記平均式(III) で示されるオルガ
ノポリシロキサン100部、下記平均式（Ｖ）
【化５】 で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン12
部、塩化白金酸のイソプロパノール溶液（白金含有量
0.5％） 0.3部、トリス（アセチルアセトナト）アルミ
ニウム 0.8部を加えてシリコーン−エポキシ樹脂組成物
（Ｂ）を得た。この組成物（Ｂ）を 130℃で15分間プレ
ス成形し、厚さ２mmの透明なシートを得た。この時、プ
レス板への接着は全くなかった。これを 150℃で２時間
ポストキュアした結果、ショアＤ硬度84、曲げ強度 8.8
kg／mm2 であった。このサンプルを 220℃で７日間放置
後に再び測定すると、ショアＤ硬度84、曲げ強度 8.0kg
／mm2 であった。
【００２３】（比較例１）エポキシ樹脂としてエピコー
ト８２８（前出） 100部に、ジフェニルシランジオール
2.0部、安息香酸アルミニウム 0.5部を加えてエポキシ
樹脂組成物（Ｃ）を得た。この組成物（Ｃ）を 130℃で
15分間プレス成形し、厚さ２mmの硬化物を得たが、プレ
ス板と接着してしまい脱型できなかった。プレス板にフ
ッ素系離型剤を塗布後、同様の条件で硬化させ厚さ２mm
の透明なシートを得た。これを 150℃で２時間ポストキ
ュアした結果、ショアＤ硬度86、曲げ強度10.0kg／mm2
であった。このサンプルを 220℃で７日間放置後に再び
測定すると、ショアＤ硬度89、曲げ強度 5.1kg／mm2 で
あった。
【００２４】
【発明の効果】本発明により、エポキシ樹脂の強度を低
下させることなく、離型性、耐熱性、透明性に優れた硬
化物を与えるシリコーン−エポキシ樹脂組成物が提供さ
れた。このように優れた特性をもつので本発明の組成物
は各種用途に好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 芳輝 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (56)参考文献 特開 平４−332143（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−19626（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−277645（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−114056（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−239365（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−271548（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08L 63/00 - 63/10 C08L 83/04 - 83/08 C08G 59/68 - 59/72

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １）硬化性エポキシ樹脂 100重量部 、 ２）一般組成式（Ｉ） Ra(HO)bSiO(4-a-b)/2 ・・・（Ｉ） （式中、Ｒは非置換又は置換の炭素数１〜10の１価炭化
    水素基で互いに同一でも異なってもよいが、全Ｒ中の少
    なくとも１モル％はアルケニル基であり、ａ、ｂは１≦
    ａ＋ｂ≦３、0.05≦ｂ≦２を満足する正数である。）で
    示されるシリコーン化合物
    10〜500 重量部、 ３）けい素原子に直結する水素原子を１分子中に少なく
    とも１個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 第２成分 100重量部に対して１〜50重量部、 ４）白金族化合物 白金族金属として第２成分 100万重量部に対して 0.1〜
    500 重量部 及び ５）有機基を有するアルミニウム化合物 0.001〜10重量部 からなることを特徴とするシリコーン−エポキシ樹脂組
    成物。
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