JPH02281041A - オルガノシロキサン樹脂の製造方法 - Google Patents

オルガノシロキサン樹脂の製造方法

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JPH02281041A
JPH02281041A JP2069929A JP6992990A JPH02281041A JP H02281041 A JPH02281041 A JP H02281041A JP 2069929 A JP2069929 A JP 2069929A JP 6992990 A JP6992990 A JP 6992990A JP H02281041 A JPH02281041 A JP H02281041A
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Derek W Butler
デレク・ウィリアム・バトラー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、オルガノシロキサン樹脂、詳しくは1、三お
よび四官能性シロキサン単位を持つ樹脂(以下MTQ樹
脂という)の製造方法に関する。
[従来の技術] 、三および四官能性シロキサン単位を持つオルガノシロ
キサン樹脂は、知られており、そして例えば英国特許明
細書第706719号、第783867号および第13
59024号に記載されている。シロキサン基の官能性
とは、珪素−酸素結合を通じて形成されるまたは形成し
得る珪素結合の数をいう、第一の明細書においては、シ
ロキサン樹脂は一種もしくは二種以上のシランおよび/
または一種もしくは二種以上のシロキサンをシリカヒド
ロシルと反応させることにより製造される。これらの樹
脂の大部分は固体であるが、上記の生成物の幾つかは液
状のコポリマーである。第二の明細書では、この樹脂は
光学的に透明なオルガノポリシロキサンエラストマー組
成物用の充填剤として用いられる、細かく分割された固
体のオルガノシリコーン化合物として記載されている。
これらは、例えば珪酸ナトリウムとモノオルガノシロキ
サン塩からのシリカ共−ヒドロゲルを調製し、次いで酸
性媒体中でこの共−ヒドロゲルをシロキサンと反応させ
ることにより製造される。上記の明細書の後者は1、三
および四官能性単位からなるコポリマーであるプレフォ
ームを提供する。記載された製造方法は、RJiX、 
R51X* )ニー SiX< (式中、Rはアルキル
アリール、アルカリールまたはアルアルキルであり、X
は加水分解し得る基で、ハロゲンが開示された唯一のも
のである。)の混合物の共加水分解:安定化されたヒド
ロシルへのR35IXとR51Xzの混合物の添加およ
びシリカとメチルシリコニック酸の安定化されたヒドロ
シルへのR,SiXの溶液の添加を含む、米国特許明細
書第3,772,247号には、MTQI!I脂を含む
オルガノポリシロキサンが例えば、実施例4.5および
6に記載されている。実施例の樹脂を製造する方法は英
国特許第706719号に記載されている方法と同じで
ある。米国特許第3.772,247号は、しかしなが
ら、代りの方法として英国特許第1359024号に述
べられているような共加水分解およびトリオルガノアル
コキシシラントリアルコキシシランとテトラアルコキシ
シランの溶媒溶液の加水分解も述べている。後者の二つ
の方法は例示されてはいない、しかし実施例で製造され
たMTQ樹脂は全てもろい固体であると述べられている
[発明が解決しようとする課題] 先行技術に記載された方法は樹脂の分子量分制御するの
を困難にし、生成物は広範囲の分子量を持つ樹脂の混合
物から成る傾向があり、一般に固体樹脂物質を生ずる。
すぐそれと分かるMTQ樹脂を製造する再現性のある方
法、即ち、液状のMTQ樹脂を製造する一貫性のある方
法は開示されていない。
[1題を解決するための手段] 我々は、50℃またはそれ以下で液状であり、かつ比較
的狭い分子量範囲を持つオルガノシロキサンMTQ樹脂
が四官能性アルコキシシランおよび三官能性シランを、
−官能性シランまたはジシロキサンと酸性水性媒質中で
一緒に反応させることにより製造することができる事を
令兄い出した。
本発明によれば、105Pa の圧力で50℃で液状で
あり、−最大[14,TアQ、〕7を持つオルガノシロ
キサン樹脂を製造する方法が提供される。ここでMは式
R=SiO57zの一官能性シロキサン単位を表わし、
Tは一般式R51Osz□の三官能性シロキサン単位を
表わし、かつQは一般式S;04/2の四官能性単位を
表わす(式中、Rは脂肪族または芳香族炭化水素置換基
、水素、置換炭化水素置換基または炭素原子を介して珪
素に結合し0および/またはPもしくはS原子を持つ有
機置換基を表わし、nは4から14の平均値を持ち、そ
してx、yおよび2は、x+yが2以上であり、かつ2
Z以下であり、かつX対yの比が2から9までの数値で
あるような数値を持つ。)、この方法は、(【)もし成
分〈^)が成分(B)および(C)または(C′)より
前に水性媒質に添加されなければ.(A)一般式SiZ
4のシランの2モル部、(B)−最大R51Y、のシラ
ンのyモル部および(C)−最大R=SiXのXモル部
または(C′)−最大(RzSi)zOのジシロキサン
のx / 2モル部を水性媒質中に一諸に添加すること
、ここでXはハロゲンまたはアルコキシ基を表わし、Y
はXまたは一般式一〇SiR,基を表わしかつZはアル
コキシ基を表わす、(If)成分(A)、 (B)およ
び(C)または(C′)を−緒にpH7以下の該水性媒
質中で反応せしめることから成る。
本発明の方法において成分(A)としては、式SiZ<
 (式中、各Zは独立に何らかのアルコキシ基。
好ましくは低級アルコキシ基、IIも好ましくは2ない
し4の炭素原子を有し、例えばエトキシおよびn−プロ
ポキシ基を表わす、)のシランが用いられる。これらの
シランは、またオルトシリケートとも呼ばれているのが
、この技術ではよく知られており、商業的に入手し得る
材料である。好ましい成分(A)は、テトラエチルオル
トシリゲート(テトラエトキシシラン) n−プロピル
オルトシリケート(テトラプロポキシシラン)およびテ
トラブチルオルトシリケート(テトラブトキシシラン)
を含む。
成分(B)は珪素原子に結合した3つのY基と1つのR
基を持つ三官能性のシランである。Rは、水素、脂肪族
、芳香族、オレフィン性不飽和またはアセチレン性不飽
和の例えばアルキル、例えばメチル、エチルおよびイソ
ブチル、アリール、例えばフェニル、アルカリール、例
えばトリル、アルアルキル、例えばフェニルエチル、ア
ルケニル。
例えばビニル、アリルおよびヘキセニル、スチリル、ベ
ンジル、またはアルキニル、例えばエチニルおよびプロ
パルギルである炭化水素基および置換炭化水素基1例え
ばクロロプロビルおよびトリフルオロプロピルを含む群
から選ばれる。Rも炭素原子を介して珪素と結合し、か
つ置換基中にOlSまたはP原子を持つ有機置換基、例
えば=C0B基を持つもの2例えば−(CH2)、OH
(CH2)2(OCH,CH2)、OHおよび−CH2
−C(CH,)−CH,OH、アクリル基を持つもの1
例えばメタクリロキシプロピルおよびアクリロキシプロ
ピル、アルデヒド、ケトンまたは酸基を持つもの、チオ
基を持つもの。
例えばメルカプトプロピル基、スルホン酸基を持つもの
および燐酸基を持つものでもよい、Rが水素、低級アル
キル、アルケニルもしくは置換アルキル基またはアクリ
ルもしくはチオ基を持つ有機基である化合物が好ましい
、成分(B)のY基は、アルコキシ、好ましくはメトキ
シまたはエトキシ。
ハロゲン、好ましくは塩素原子または式−〇SiR’s
(式中、R′は上に定義されたとおりであり、好ましく
はメチル基である。)の基である。成分(B)の例はそ
れ故、メチルトリメトキシシラン、トリエトキシシラン
、ビニルトリクロロシラン フェニルトリメトキシシラ
ン、アリルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピ
ルトリクロロシランメトカプトプロピルトリエトキシシ
ラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、トリフ
ルオロプロピルトリクロロシランおよびビニルトリス(
トリメチルシロキシ)シランを含む。
本発明の方法における使用のための成分(C)および(
C′)は、それぞれ−官能性のシランとジシロキサンで
ある。珪素結合した置換基Rは上記の基のいずれかでも
よい、しかしながら、成分(C)または(C′)中の全
てのR基は、飽和脂肪族炭化水素基または芳香族炭化水
素基であることが好ましい。
好ましくは、全てのR基が低級アルキル基であり、最も
好ましくはメチル基である。Xはアルコキシ基またはハ
ロゲン基であり、好ましくはメトキシ。
エトキシまたは塩素であってもよい、成分(C)として
用いられてもよい材料の例は、トリメチルクロロシラン
、トリフェニルクロロシラン、フエニルジメチルク口ロ
シラン、トリメチルメトキシシラン、ジメチルクロロシ
ランおよびグリシドキシプロビルジメチルメトキシシラ
ンである。しかしながら、最も好ましくは、ヘキサメチ
ルジシロキサンである成分(C′)を用いることが好ま
しい。
本発明の方法は水性媒質中で実施される、これは7以下
のpHを持つ、この媒質は酸、好ましくはブレンシュテ
ッド酸の添加により酸性にされてもよいし、また本発明
の方法に用いられた諸成分の幾つかの加水分解により酸
性にされてもよい。
例えばもし成分(B)と(C)の中のYおよび/または
Xが塩素原子であれば、後者が起るであろう。
水の存在下で、これらの成分は加水分解し、そして媒質
中にHClを生成する。もし成分(C)中のXと成分(
B)中のYが例えば塩素原子であれば、媒質の酸性化は
必要ない、成分(C)中のXが例えばメトキシ基であっ
ても、もしYが塩素原子であれば成分(B)を添加する
ことにより十分な酸性化が起るかも知れない、しかしな
がら、追加の酸が好ましくは添加される。成分(C′)
が用いられるとき、媒質を酸で酸性にすることが重要で
ある。XとYが両方共塩素原子であれば、(B)と(C
)を反応混合物に添加すると同時に成分(A)を添加す
ることが可能である。
本発明の方法の段11!(I )においては、成分(A
)は成分(B)、 (C)または(C′)の前に水性媒
質に添加されない事が重要である。成分(A)は成分(
B)および(C)または(C′)と同時に、あるいはこ
れらの成分゛のいずれかまたは両方に続いて添加されて
もよい、成分(A)と(B)の混合物が徐々に添加され
る前に、水性媒質中に成分(C)または(C′)を分散
させるのが好ましい、この方法は本発明の樹脂が液状で
ある正しい構造を持つようなやり方で生成するのを促す
、しかしながら、成分(B)は、成分(A)の添加の前
に成分(C)または(C′)の分散液に添加されてもよ
い、成分(B)および(C)よた(C′)のいずれかま
たは両方より先に成分(A)を添加すると固体の生成を
支援する構造を持つ樹脂を生ずる。XとYの両方がハロ
ゲン原子ではない限り、成分(A)は成分(B)および
(C)または(C′)のいずれかまたは両方の添加に続
いて添加されるのが好ましい。
成分(A)、 (B)および(C)または(C′)の間
の本発明の方法の段階(II)における反応は、諸成分
の加水分解とそして既知の反応により酸性媒質中でかく
して生成されたシラノール基の引続く縮合の結果として
起る。
=sioll+ HOSi=→ミ5i−0−Si=+1
1.0しかしながら、加水分解により式5i(OR)<
の高い反応性の化合物を生成する成分(A)の存在を考
慮すると、成分(A)の加水分解速度を低下させるため
にアルコールを添加することがすすめられる、このよう
にして諸成分の早過ぎる縮合およびゲル粒子の生成する
可能性が減少する。この目的に適当なアルコール ールを含み、アルコールの選択は置換基Zとして存在す
るアルコキシ基と対応するアルコール即ち、式ZHのア
ルコールであるのが好ましい.好ましくは、エタノール
が好ましい成分(A)としてのテトラエトキシシランと
の組合せで用いられる.諸成分の間の反応は、これらを
高められた温度で、好ましくは分散液の還流温度近辺、
例えば50ないし75℃で反応させることにより好まし
くは促進される。
大気圧下50℃で液状である樹脂の製造を確実にするた
めには、液体状態が異なるシロキサン単位の上に特定さ
れた割合から生ずるので異なる成分を正確な割合で用い
ることが重要である.液体状態は少なくともある程度は
樹脂分子の構造により決まると信じられる.出願人はこ
れに囚われることを望まないが、本発明の樹脂の構造は
Q単位の芯に基づいており、これはMとT単位に囲まれ
ており、それ故固体のMTQ樹脂のより開いた構造とは
異なるものであると信じている.正確な分子量は樹脂の
シロキサン単位の望ましい割合により決まる.ここで用
いられた“モル部”なる言葉は諸成分が、これらのモル
比がオルガノシロキサンMTQ11脂分子中に存在する
M,TおよびQ単位の数の比に対応するような量で添加
される事を意味する.換言すれば、(Δ)の2モル部、
(B)のyモル部および(C)のXモル部を添加するこ
とは添加される量における(A)/ (B)/ (C)
のモル比がz / y / xの比に等しい事を意味す
る。x+yの値は2以上でかつ2z以下でなければなら
ない。
x+yの値が2より少ない樹脂は固体物質であり、これ
は本発明の方法により作られた樹脂よりも開いた構造と
大部分が大きい分子量をしばしば持っている。一方、2
zより高いx+yの値を持つ樹脂は非常に低い分子量を
持つ物質を与える傾向があり、望ましい構造を持たない
樹脂を生じるものと信じられる。x/yの比は2/1が
ら9/1の値を持つ、好ましくは、この比は3/1から
5/1の範囲にある。nの平均値は4から14である。
約4以下の値は、樹脂が、x+yが2zより大きいとこ
ろで製造されるときにのみ、通常得られる、一方、14
以上の値は固体の樹脂を生ずる。
[発明の効果] 本発明の方法により製造される樹脂は、樹脂を非常に再
現性のある方法で製造し、そして比較的狭い範囲の分子
量を持つ樹脂を得ることができる。
これは従来の方法を用いては可能ではなかった。
本発明の方法により製造される樹脂は、エラストマーを
形成する組成物中の充填剤として、コーティングを与え
る材料としてまたは他の化合物との更なる反応のための
前駆体として非常に有用である1例えばaが0の値を持
ちかつR′が水素原子である樹脂は、ヒドロシリル化を
触媒する触媒の存在下でオレフィン性不飽和性を持つ化
合物と更に反応させてもよい、このようにして、いろい
ろな基を持つ樹脂が得られるであろう、これらは酸性反
応媒質中において不安定なために直接には製造すること
ができないであろう、このような樹脂はアミン基を持つ
樹脂を含む。
[実施例] 次は本発明を例示する多くの実施例に続くが、ここでM
eはメチル基を、Phはフェニル基をそしてViはビニ
ル基を表わし、かつ全ての部およびパーセントは別に述
べられていない限り重量により表わされる。
大JE伝」。
撹拌棒と凝縮器の付いたフラスコに40yの濃塩酸が3
0gのエタノール(95%V/V )  と60yの蒸
留水と共に仕込まれた。このフラスコは窒素雰囲気下で
保持されて、113.4g(0,7モル)のへキサメチ
ルジシロキサンが添加された。この混合物は50℃で2
0分間加熱されて、その時に208.4y (Iモル)
のテトラエトキシシランと104.6g(0,4モル)
のメタクリロキシプロピルトリクロロシランが90分の
時間をかけてゆっくりと添加された。この添加の間混合
物中の温度は68℃に上昇した。成分が全て添加された
とき、混合物は追加の1時間の問64ないし69℃で保
持された。この混合物が冷却されたとき、オルガノシロ
キサン樹脂は、分離された。これは蒸留水で洗浄化され
てMg5O,上で乾燥された。濾過後、この混合物は1
00℃、0.002気圧(2mbar)で揮発成分を留
去された。薄い麦わら色の液体が得られた、これは25
℃で1059.7mm”/sの粘度を持っていた。この
操作を2回繰返すと1091および714.9av’/
sの粘度を持つ物質がそれぞれ得られた。
叉Jlノ 撹拌棒と凝縮器の付いたフラスコに20gの濃塩酸が1
52のエタノール(95%V/V )  と30yの蒸
留水と共に仕込まれた。このフラスコは窒素雰囲気に保
持されて、84.8g(0,4モル)のへキサメチルジ
シロキサンが添加された。この混合物は75℃に加熱さ
れた、この点で穏やかな還流が観察された。この時に、
104.2g(0,5モル)のテトラエトキシシランと
31.2y  (0,2モル)のビニルトリクロロシラ
ンの混合物が約180分の時間をかけてゆっくりと添加
された。この添加の間、混合物中の温度は85℃に上昇
した。成分が全て添加されたとき、混合物は追加の2時
間の間85℃に維持された。混合物が冷却されたときオ
ルガノシロキサン樹脂は分離された。これは蒸留水で洗
浄されて次いでトルエンで抽出された。蒸留水で別に洗
浄後、相を含む樹脂がNaHCO3/Mg5O<上で乾
燥された。濾過後、混合物は130℃で0.02気圧(
20zbar)で揮発成分を留去された。
水のように白い液体が得られた、これは25℃で32B
、Zxm”/Sの粘度を持っていた。この操作を繰返す
と、 292.7mm”/sおよび404.7gm”/
sの粘度を持つ物質が得られた。Vi含量はそれぞれ4
.7゜4.8および4.6%であった。
llClが何も添加されなかった事を除いて、実施rI
A2ノ操作が4回繰返されり、 175.7.175.
9゜155および148.7m%2 / sの粘度を持
つ、物質が得られた、これらはそれぞれ5.38.5.
29.5.41および5.37%のビニル含量を持つ。
X1[4 ViSilJ*がViSi(OCHzGHz)tニ代え
られて、これが2時間をかけて添加された事を除き、実
施例2の操作が2回繰返えされた。得られた樹脂は10
77および901.8JI&2/Sの粘度と4.54お
よび4.56%のビニル含量をそれぞれ持っていた。
夫11j ヘキサメチルジシロキサンの量が靭に減らされて、Vi
SiCffisがViSi(OSiMes)* ニ代え
られた事を除き、実施例2の操作が3回繰返された。得
られた樹脂は97 、114.8および104.4gm
”/sの粘度と3.79.3.73および3.71%の
ビニル含量をそれぞれ持っていた。
え1且l 撹拌棒と凝縮器の付いたフラスコに120gの濃塩酸が
90gのエタノール(95%V/V )  と180g
の蒸留水と共に仕込まれた。このフラスコは窒素雰囲気
下に保たれて、340.2y (2,1モル)のヘキサ
メチルジシロキサンが添加された。この混合物は70℃
で35分間加熱されて、この時624.9g(3モル)
のテトラエトキシシランと237.6g(I,2モル)
のフェニルトリメトキシシランの混合物が175分間を
かけてゆっくりと添加された。添加の間、混合物中の温
度は76℃に上昇して、これは2時間維持された。混合
物が冷却されると、オルガノシロキサン樹脂が分離され
た。
これは蒸留水で洗浄され次いでMg5On上で乾燥され
た。濾過後、混合物は130℃で24 zbarの圧力
で揮発成分を留去された。水のように白い粘稠の液体が
得られた(88.4%収率)、これは25℃で7580
mm”/sの粘度および954.87の分子量を持って
いた。この操作を繰返して、7363112/8の粘度
および940.38の分子量を持つ物質が得られた。
K洸flu 撹拌棒と凝縮器の付いたフラスコに120gの濃塩酸が
90gのエタノール(95%V/V )  と180g
の蒸留水と共に仕込まれた。フラスコは窒素雰囲気下に
保たれて、340.2g(2,1モル)のヘキサメチル
ジシロキサンが添加された。この混合物は70℃で35
分間加熱されて、この時624.9g(3モル)のテト
ラエトキシシランと199.8. (I,2モル)のγ
−クロロプロピルトリメトキシシランが140分間に亙
りゆっくりと添加された。この添加の間に混合物中の温
度は76℃に上昇して、これは2時間維持された。混合
物が冷却されたとき、オルガノシロキサン樹脂が分離さ
れた。これは蒸留水で洗浄されて、M[lSO4上で乾
燥された。濾過後、この混合物は130℃で0.024
気圧(24鷹bar)で揮発分を留去された。
579.1. (85,7%収率)の樹脂が得られた、
これは25℃で2525.4gm”/sの粘度と995
.4の分子量を持っていた。この操作を2回繰返して、
2619と1553層12/3の粘度および949.4
9と954.77の分子量をそれぞれ持つ物質が得られ
た。
夾1贋J 撹拌棒と凝縮器の付いたフラスコに20yの濃塩酸が1
5yのエタノール(95%V/V )  と30gの蒸
留水と共に仕込まれた。このフラスコは窒・業界囲気下
に保たれて、64.8g(0,4モル)のヘキサメチル
ジシロキサンが添加された。この混合物に15℃の温度
で104.2y (0,5モル)のテトラエトキシシラ
ンと27.ty  (0,2モル)のH5iCbの混合
物が165分間に亙りゆっくりと添加された。この添加
の間に混合物中の温度は30℃に上昇した。オルガノシ
ロキサン樹脂は分離されて、蒸留水で洗浄されて次いで
Mg5On上で乾燥された。濾過後、この混合物は10
0℃で0.002気圧(2mbar)で揮発分を留去さ
れた。粘稠な液体が得られた、これは25℃で 1802.3gm2/sの粘度および2.59%のSi
H含量を有した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式[M_xT_yQ_z]_n(式中、Mは一
    般式R_3SiO_1_/_2の一官能性シロキサン単
    位を表わし、Tは一般式RSiO_3_/_2の三官能
    性シロキサン単位を表わし、かつQは一般式SiO_4
    _/_2の四官能性シロキサン単位を表わす。)のオル
    ガノシロキサン樹脂を製造する方法であり、かつそれが
    、( I ).(A)一般式SiZ_4のシラン、(B)
    一般式RSiY_3のシランおよび(C)式R_3Si
    Xのシランまたは(C′)式(R_3Si)_2Oのジ
    シロキサンを水性媒質中に一緒に添加すること、そして
    (II).成分(A)、(B)および(C)または(C′
    )をpH7以下の水性媒質中で一緒に反応せしめる方法
    において、オルガノシロキサン樹脂が50℃で10^5
    Paの圧力下で液体であり、nは4から14の平均値を
    持ち、x、yおよびzはx+yがz以上でありかつ2z
    以下でありかつx/yの比が2から9の値を持つような
    値を有すること、Rは脂肪族もしくは芳香族炭化水素置
    換基、水素、置換炭化水素基または炭素原子を介して珪
    素に結合しかつOおよび/またはPもしくはSを持つ有
    機基を表わすこと、成分(A)のzモル部、成分(B)
    のyモル部および成分(C)のxモル部あるいは成分(
    C′)のx/2モル部のいずれかが用いられること、X
    はハロゲンまたはアルコキシ基を表わし、YはXまたは
    一般式−OSiR′_3(式中、R′はアルキル基また
    はアリール基を表わす。)の基を表わしかつZはアルコ
    キシ基を表わすこと、かつ成分(A)は成分(B)およ
    び(C)または(C′)より先に水性媒質に添加されな
    いことを特徴とするオルガノシロキサン樹脂の製造方法
    。 2、成分(C)または(C′)が、成分(A)および(
    B)が添加される前に水性媒質中に分散されることを特
    徴とする、請求項第1項記載の方法。 3、アルコールも水性媒質に添加されることを特徴とす
    る、請求項第1項または第2項記載の方法。 4、x/yの比が3/1から5/1であることxを特徴
    とする、請求項第1項ないし第3項のいずれか1項に記
    載の方法。 5、成分(A)のZが2ないし4の炭素原子を持つアル
    コキシ基であること、成分(B)においてRが水素、低
    級アルキル、アルケニル、置換アルキル、アクリル官能
    性またはチオ官能性有機基でありかつYが塩素原子また
    はメトキシ、エトキシもしくはトリメチルシロキシ基で
    あること、成分(C)または(C′)において各R基は
    飽和脂肪族または芳香族炭化水素基であることを特徴と
    する、請求項第1項ないし第4項のいずれか1項に記載
    の方法。
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