JPH04180933A - オルガノポリシロキサンおよびその製造方法 - Google Patents

オルガノポリシロキサンおよびその製造方法

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JPH04180933A
JPH04180933A JP30832390A JP30832390A JPH04180933A JP H04180933 A JPH04180933 A JP H04180933A JP 30832390 A JP30832390 A JP 30832390A JP 30832390 A JP30832390 A JP 30832390A JP H04180933 A JPH04180933 A JP H04180933A
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は新規なオルガノポリシロキサンに関し、詳しく
は、星型の化学構造を有し、かつ、分子鎖末端に官能基
を有する新規なオルガノポリシロキサンおよびその製造
方法に関する。
[従来の技術] 従来、化学構造が星型に制御されており、かつ、分子鎖
末端に官能基を有するオルガノポリシロキサンについて
は、デイクスティン(W目11am、H。
Dlcksteln)らによる報告がある[マクロモレ
キュルズ(Macromolecules) 22巻(
1989年)3886頁]。これは、シリル化したアミ
ン基を存する有機リチウム化合物を重合触媒として、ヘ
キサメチルシクロトリシロキサンのりピングアニオン重
合反応を行い、四塩化ケイ素により重合反応を停止させ
、その後アミン基の脱シリル化を行うものである。この
製造方法を化学反応式で示した。
式中、Meはメチル基を示し、nは正の整数を示す。
(Me3SI)2N8cH:Ij12+  CH3Cl
12CHL1H3 (A )  +  (Me2SIO)a  4N(SI
Mes h (B)   +  5ICIJ   →[発明が解決し
ようとする課題] しかし、上記製造方法により得られたオルガノポリシロ
キサンは、分子鎖末端の官能基が、製造方法に由来する
、式: に限定されるという欠点があり、分子鎖末端に種々の官
能基を有する星型化学構造のオルガノポリシロキサンは
得られながった。また、重合触媒の有機リチウム化合物
を調整するために、取扱いの困難なS−ブチルリチウム
を大量に使用しなければならず、上記製造方法は大量合
成には適さなかった。
本発明者らは、上記の問題点を解決すべく鋭意研究した
結果、本発明に到達した。
即ち、本発明の目的は、化学構造が星型に制御されてお
り、かつ、分子鎖末端に官能基を有する新規なオルガノ
ポリシロキサンおよびその製造方法を提供することにあ
る。
[課題の解決手段とその作用] 本発明の目的は、 「一般式: %式% (式中、R1は脂肪族不飽和結合を含まない同種または
異種の一価炭化水素基であり、R2は炭素数が2個以上
のアルキレン基であり R3は同種または異種の一価炭
化水素基であり、ムは水素原子または官能基結合シリル
基であり、aは0または1であり、−は3以上の整数で
ある。 ) で示されるオルガノポリシロキサン。」により達成され
る。  。
以下、本発明のオルガノポリシロキサンについて説明す
る。
本発明のオルガノポリシロキサンは、一般式:%式% で示される。上式中 R1は脂肪族不飽和結合を含まな
い同種または異種の一価炭化水素基であり、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:フ
ェニル基、 トリル基等のアリール基;ベンジル基、フ
ェネチル基等のアラルキル基が挙げられ、得られるオル
ガノポリシロキサンの製造する点でメチル基、フェニル
基が好ましい。
R2は炭素数が2個以上のアルキレン基であり、具体的
には、メチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、
ブチレン基、ベンチレン基、ヘキシレン基等が挙げられ
る。R3は同種または異種の一価炭化水素基であり、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; ビニル基、アリル基、ブテニル基、ヘキセニル
基、デセニル基等のアルケニル基;フェニル基、 トリ
ル基、キシリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネ
チル基等のアラルキル基が挙げられる。人は水素原子ま
たは官能基結合シリル基であり、具体的には、水素原子
またはジメチルシリル基、ジメチルビニルシリル基、ジ
メチル(γ−アクリロキシプロピル)シリル基、ジメチ
ル(γ−グリシドキシプロビル)シリル基、ジメチル(
γ−メルカプトプロピル)シリル基等の官能基結合シリ
ル基が挙げられる。
aはOまたは1であり、aがOである場合は本発明のオ
ルガノポリシロキサンは4方に分岐した星型化学構造を
有し、aが1である場合には3方に分岐した星型化学構
造を存する。また、■は3以上の整数である。このよう
な本発明のオルガノポリシロキサンは化学構造が星型で
あり、かつ、分子鎖末端に官能基を有しているので各種
有機樹脂の改質剤としてまた、硬化性オルガノポリシロ
キサン組成物の架橋剤または可塑剤として期待される。
このような本発明のオルガノポリシロキサンは、(A)
一般式: %式% (式中、R1は脂肪族不飽和結合を含まない同種または
異種の一価炭化水素基であり R2は炭素数が2個以上
のアルキレン基であり、Bはアルカリ金属または水素原
子(但し、Bの少なくとも1個はアルカリ金属である。
)であり、aはOまたは1であり、nは0以上の整数で
ある。 ) で示されるオルガノポリシロキサンのアルカリ金属塩を
重合触媒として、 (B)一般式: %式% (式中、R1は脂肪族不飽和結合を含まない同種または
異種の一価炭化水素基であり R2は炭素数が2個以上
のアルキレン基であり、aは0または1であり、nは0
以上の整数である。)で示されるオルガノポリシロキサ
ンの存在下または不存在下で、 (式中、R3は同種または異種の一価炭化水素基である
。) で示されるオルガノシクロシロキサンを重合反応させた
後、 (D)酸または官能基結合クロロシランにより重合反応
を停止することにより容易に製造できる。
本発明の製造方法について詳細に説明する。
(ム)成分のオルガノポリシロキサンのアルカリ金属塩
は、重合触媒として働き、このようなオルガノポリシロ
キサンのアルカリ金属塩は、一般式:F?IRゴR1 1171RI   RI で示される。上式中、  IIは脂肪族不飽和結合を含
まない同種または異種の一価炭化水素基であり、前記同
様の有機基が挙げられる。R2は炭素数が2個以上のア
ルキレン基であり、前記同様の有機基が挙げられる。B
はアルカリ金属または水素原子であり、具体的には、ナ
トリウム、カリウム、 リチウムが挙げられ、特に重合
反応が非平衡的である点でリチウムが好ましい。ここで
、(A)成分中、Bの少なくとも1個はアルカリ金属で
ある必要がある。aはOまたは1であり、nは0以上の
整数である。このようなオルガノポリシロキサンのアル
カリ金属塩は、テトラキス(ジオルガノシロキシ)シラ
ンおよびジオルガノアルケニルクロロシランを白金系触
媒の存在下でヒドロシリル化反応を行い、得られた生成
物を塩基性希薄水溶液中で加水分解し、その後この加水
分解して得られたシラノール基を有するオルガノポリシ
ロキサンをアルカリ金属化合物と反応させることにより
容易に得られる。また、ジオルガノアルケニルクロロシ
ランの代わりに、分子鎖片末端が、ケイ素原子結合アル
ケニル基であり、他方の分子鎖片末端がケイ素原子結合
塩素原子を有するオルガノポリシロキサンを使用しても
同様にして得られる。ヒドロシリル化の際、アルケニル
基を有するシランまたはオルガノポリシロキサンをテト
ラキス(ジオルガノシロキシ)シランに対して化学量論
量より若干過剰に使用することが好ましい。また、シラ
ノール基を有するオルガノポリシロキサンとアルカリ金
属化合物との反応を行う際、アルカリ金属化合物として
は、経済性および反応性の点からn−ブチルリチウムが
最も好ましい。このような、(A)成分のオルガノポリ
シロキサンのアルカリ金属塩の量は特に限定されず、本
発明の製造方法において重合反応を行うに十分な量があ
ればよい。
(B)成分のオルガノポリシロキサンは分子量調節剤と
して働き、また(B)成分中のシラノール基が非常に速
い速度で(A)成分中のアルカリ金属シラル−トと交換
反応をおこすので反応促進剤としても働く。このような
(B)成分のオルガノポリシロキサンは、一般式: %式% で示される。上式中、R’4を脂肪族不飽和結合を含ま
ない同種または異種の一価炭化水素基であり、前記同様
のを機基が挙げられる。R2は炭素数が2個以上のアル
キレン基であり、前記同様の有機基が挙げられる。aは
0または工であり、nは0以上の整数である。(B)成
分のオルガノポリシロキサンは、テトラキス(ジオルガ
ノシロキシ)シランおよびジオルガノアルケニルクロロ
シランを白金系触媒の存在下でヒドロシリル化反応を行
い、これを塩基性希薄水溶液中で加水分解することによ
り容易に得られる。またジオルガノアルケニルクロロシ
ランの代わりに、分子鎖片末端がケイ素原子結合アルケ
ニル基であり、他方の分子鎖片末端がケイ素原子結合塩
素原子を有するオルガノポリシロキサンを使用しても同
様にして得られる。
本発明の製造方法において(A)成分および(Ill)
成分を別々に調整する必要はなく、(A)成分のオルガ
ノポリシロキサンのアルカリ金属塩を製造する際に、原
料のオルガノポリシロキサン中のシラノール基のモル数
よりもリチウム金属化合物のモル数を少なくして反応さ
せることにより、(A)成分および(B)成分の混合物
として調整することができる。
(B)成分の配合量は、(A)成分中のアルカリ金属の
モル数と(B)成分中のシラノール基のモル数との比が
100: O−0,1:  Zooの範囲であることが
好ましく、0.5: 99.5〜100:0の範囲であ
ると良好な重合反応速度が得られ、また、高価な(ム)
成分の重合触媒を節約できる点で好ましい。
(C)成分のオルガノシクロシロキサンは、非平衡重合
反応用モノマーとして公知のものであり、−で示される
。上式中 R2は同種または異種の一価炭化水素基であ
り、前記同様の有機基が挙げられ、(C)成分の入手が
容易である点で R3はメチル基、フェニル基またはビ
ニル基であることが好ましい。
ここで、本発明の製造方法における重合反応条件は使用
する、(C)成分のオルガノシクロシロキサンによって
異なるが、例えば、ヘキサメチルシクロトリシロキサン
を使用する場合、溶媒中で、0〜30℃の温度で1〜5
0時間反応させることが好ましい。この場合使用できる
溶媒としては、非プロトン性であればよく、具体的には
、ベンゼン。
トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒;テトラヒドロフ
ラン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒;ヘキサン
、ヘプタン等の脂肪族系溶媒;アセトン、メチルエチル
ケトン等のケトン系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等の
エステル系溶媒、さらにはジメチルホルムアミド、ジメ
チルスルホキシド、ヘキサメチルリン酸トリアミド等が
例示される。また、2種類以上の溶媒を組合わせて使用
することがしばしばよい結果をもたらすが、例えば、ト
ルエンのような極性の低い溶媒を使用する場合、反応を
促進させる目的で、ジメチルホルムアミド。
ジメチルスルホキシド アミド等の極性の高い溶媒を添加することが好ましい。
重合反応条件のうち反応温度及び時間は、再配列反応の
起こる割合をできるだけ少なくするために十分注意して
調節する必要があり、これは重合反応が非平衡重合では
なく、再分配による平衡重合であると、分子鎖中にただ
一個の分岐を存する星型化学構造のオルガノポリシロキ
サンだけでなく、分子鎖中に多数の分岐を有するオルガ
ノポリシロキサンと直鎖杖のオルガノポリシロキサンと
が副生じてしまうからである。ここで、重合反応は、通
常、ガスクロマトグラフィー等の分析装置により、(C
)成分のオルガノシクロシロキサンの転化率を追跡し、
一定の値に達したところで(D)成分を添加することに
より重合反応を停止することが好ましい。上記副反応を
抑えるため、好ましい転化率は95%以下である。得ら
れるオルガノポリシロキサンの収量の点で転化率は70
〜95%の範囲であることが好ましく、80〜95%の
範囲であることがさらに好ましい。一方、得られるオル
ガノポリシロキサンの分子量は(A)成分および(B)
成分の合計重量に対して重合反応する(C)成分の比率
で決定される。
(D)成分の酸または官能基結合クロロシランは、本発
明の製造方法において重合反応を停止する中和剤として
働く。このような(D)成分としては、アルカリ金属シ
ラルートと反応して安定なアルカリ金属塩を形成するも
のであればよく、炭酸,塩酸,硫酸等の鉱酸;酢酸,プ
ロピオン酸,アクリル酸等のカルボン酸等の酸またはジ
メチルクロロシラン、ジメチルフェニルクロロシラン、
ジメチルビニルクロロシラン等の官能基結合クロロシラ
ンが例示される。本発明の製造方法において、炭酸,鉱
酸,カルボン酸等の酸により重合反応を停止した場合に
は、得られたオルガノポリシロキサンの分子鎖末端はシ
ラノールとなり、一方、官能基結合クロロシランにより
重合反応を停止した場合には、得られたオルガノポリシ
ロキサンの分子鎖末端は使用した官能基結合クロロシラ
ンから塩素原子を除いた官能基結合シロキシ基となる。
従って、本発明のオルガノポリシロキサンの分子鎖末端
を(D)成分により選択できる。また、酸により重合反
応を停止して得られた分子鎖末端にシラノール基を有す
る本発明のオルガノポリシロキサンに、さらに各種の官
能基結合クロロシラン類を添加することによって、脱塩
酸反応によって本発明のオルガノポリシロキサンの分子
鎖末端に官能基を導入することもできる。この際、アミ
ンなどの塩酸捕捉剤を使用することが推奨される。さら
に、シラノール基停止のオルガノポリシロキサンとシラ
ザン類、シリルアミド類、アルコキシシラン類との反応
により各種の官能基を導入することもできる。また、ジ
メチルクロロシランを使用して得られた分子鎖末端にケ
イ素原子結合水素原子を有する本発明のオルガノポリシ
ロキサンに種々の官能基を有する脂肪族不飽和炭化水素
を白金系触媒の存在下で、ヒドロシーリル化反応によっ
て付加反応することにより、種々の有機官能基を存する
オルガノポリシロキサンを得ることができる。
本発明の製造方法は、得られたオルガノポリシロキサン
の分子量分布が狭いオルガノポリシロキサンを得ること
ができる。
[実施例] 本発明を実施例を用いて説明する。実施例中、rlle
Jはメチル基を示し、rVIJはビニル基を示す。
実施例1 攪拌装置付きの4つ目フラスコに、テトラキス(ジメチ
ルシロキシ)シラン10.89グラム(33,12ミリ
モル、VIMeeSI(O5IJlea)3c150グ
ラム(145,72ミリモル)、トルエン100ミリリ
ットル、白金とテトラメチルジビニルジシロキサンとの
錯体(錯体中の白金金属量がテトラキス(ジメチルシロ
キシ)シランとVIMeaSI(O5IMe2)scl
の合計重量に対して40pp−である。)を投入し、ト
ルエン還流温度にて2時間加熱還流した後、反応混合物
をガスクロマトグラフィー分析(以下、GLCと略記す
る。)により分析したところ、テトラキス(ジメチルシ
ロキシ)シランは完全に消費されていることが判った。
また、反応混合物を赤外分光分析(以下、IRと略記す
る。)により分析したところケイ素原子結合水素原子の
特性吸収は消失していることが判った。反応混合物を加
熱して減圧下で過剰のVIMe2SI(O5IMez)
iclを留去して、次の式で示されるオルガノポリシロ
キサン(I)を得た。
l       11 eMeMe 攪拌装置付きの4つロフラスコに、水250グラム、氷
250グラム、ジエチルエーテル125ミリリツトル、
炭酸水素ナトリウム15グラムを投入し、冷却及び攪拌
しながら得られたオルガノポリシロキサン(I )53
.9グラム(31,68ミリモル)とジエチルエーテル
50ミリリツトルの混合物を滴下し、加水分解を行った
。加水分解後、エーテル層を分液し、無水硫酸ナトリウ
ムを添加してエーテル層を乾燥した後、室温で減圧下、
エーテルを留去して、次の式で示されるオルガノポリシ
ロキサン(n)を得た。
eMeMe 得られたオルガノポリシロキサン(II)を一部サンプ
リングし、テトラメチルジシラザンでシリル化した後、
反応混合物を加熱して過剰のテトラメチルジシラザンを
減圧下で留去した。生成物のケイ素原子結合水素原子の
量をヨードメトリーで定量したところ、0.214重量
%(計算値0.215重量%)であった。
攪拌装置付きの4つロフラスコ、オルガノポリシロキサ
ン(■)5グラム(3,07ミリモル)、n−ブチルリ
チウムのn−ヘキサン溶液0.12ミリモルを投入し、
全シラノール基の4%がリチオ化された重合触媒混合物
を得た。これにヘキサメチルシクロトリシロキサン17
.07グラム(78,73ミリモル)、テトラヒドロフ
ラン17.07グラムを投入し、窒素雰囲気下で、7時
間かけて重合反応させた。GLCにより転化率が79%
になったところで、トリエチルアミン2.24グラム(
22,10ミリモル)、ジメチルクロロシラン1.39
グラム(14,74ミリモル)を順に加えて重合反応を
停止させた。反応混合物を1時間室温で攪拌した後、ろ
過を行い、濾液を加熱して減圧下で未反応の原料を留去
した。得られた生成物は、GPCl 核磁気共鳴分析、
IR,ヨートメ) IJ−によるケイ素原子結合水素原
子の定量から、次の平均式で示されるオルガノポリシロ
キサンであることが確認された。
Me   Me  Me   Me 得られたオルガノポリシロキサンの数平均分子量はポリ
ジメチルシロキサン換算で6365 (計算値6289
)、分散度1.26、ケイ素原子結合水素原子0.06
2重量%(計算値0.084重量%)であった。
実施例2 攪拌装置付きの4つロフラスコに、メチルトリス(ジメ
チルシロキシ)シラン10.87グラム(40,48ミ
リモル、VIMe2SI(O5IMe2hcl 50グ
ラム(145,72ミリモル)、トルエン100ミリリ
ツトル、白金とテトラメチルジビニルジシロキサンとの
錯体(錯体中の白金金属量がメチルトリス(ジメチルシ
ロキシ)シランと VIMe2SI(OSIMe2)aclの合計に対して
20ppmである。
)を投入し、トルエン還流温度に加熱して2時間加熱還
流した後、反応混合物をGLCで分析すると、メチルト
リス(ジメチルシロキシ)シランは完全に消費されてい
ることが判った。また、反応混合物をIRで分析したと
ころケイ素原子結合水素原子の特性吸収は消失している
ことが判った。
反応混合物を加熱して、減圧下で過剰のVjNe2SI
 CO5IMe2C05Iを留去して、次の式で示され
るオルガノポリシロキサン(I[[)を得た。
eMeMe enace 攪拌装置付きの4つロフラスコに、水250グラム、氷
250グラム、ジエチルエーテル125ミリリツトル、
炭酸水素ナトリウム13.3グラムを投入し、冷却及び
攪拌しながら得られたオルガノポリシロキサン(Ill
)51.5グラム(39,f38ミリモル)とジエチル
エーテル50ミリリツトルの混合物を滴下し、加水分解
を行った。加水分解後、エーテル層を分液し、無水硫酸
ナトリウムを添加してエーテル層を乾燥した後、室温で
減圧下、エーテルを留去して、次の式で示されるオルガ
ノポリシロキサン(IV)を得た。
eleMe このオルガノポリシロキサン(IV)を一部サンプリン
グし、テトラメチルジシラザンでシリル化した後、反応
混合物を加熱し過剰のテトラメチルジシラザンを減圧下
に留去した。生成物のケイ素原子結合水素原子をヨード
メトリーで定量したところ、0.206重量%(計算値
0.215重量%)であった。
撹拌装置付きの4つロフラスコに、オルガノポリシロキ
サン(IV)10グラム(8,05ミリモル)、n−ブ
チルリチウムのn−へキサン溶液0.32ミリモルを投
入し、全シラノール基の4%がリチオ化された重合触媒
混合物を得た。ここにヘキサメチルシクロトリシロキサ
ン33.58グラム(15o、95ミリモル)、テトラ
ヒドロフラン33.58グラムを投入し、窒素雰囲気下
で4.5時間反応させた。GLCにより転化率が79.
9%になったところでトリエチルアミン4.40グラム
(43,47ミリモル)、ジメチルクロロシラン2.7
4グラム(28,98ミリモル)を顧に加えて、重合反
応を停止させた。1時間室温で攪拌した後、反応混合物
をろ過し、濾液を加熱し減圧下で未反応の原料を留去し
た。得られたオルガノポリシロキサンは、G P C1
核磁気共鳴分析、IR,ヨードメトリーによるケイ素原
子結合水素原子の定量から、次の平均式で示されるオル
ガノポリシロキサンであることが確認された。
Me    Me  Me    Mel     l
   1    1 Me    Me  Me    Meこのオルガノポ
リシロキサンはポリジメチルシロキサン換算の数平均分
子量が5526(計算値4754)、分散度1.23、
ケイ素原子結合水素原子0.084重量%(計算値0.
084重量%)であった。
[発明の効果コ 本発明のオルガノポリシロキサンは新規であり、本発明
の製造方法はこのような新規なオルガノポリシロキサン
を容易に製造できるという特徴を宵する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R^1は脂肪族不飽和結合を含まない同種また
    は異種の一価炭化水素基であり、R^2は炭素数が2個
    以上のアルキレン基であり、R^3は同種または異種の
    一価炭化水素基であり、Aは水素原子または官能基結合
    シリル基であり、aは0または1であり、mは3以上の
    整数である。) で示されるオルガノポリシロキサン。
  2. (2)(A)一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼ {式中、R^1は脂肪族不飽和結合を含まない同種また
    は異種の一価炭化水素基であり、R^2は炭素数が2個
    以上のアルキレン基であり、Bはアルカリ金属または水
    素原子(但し、Bの少なくとも1個はアルカリ金属であ
    る。)であり、aは0または1であり、nは0以上の整
    数である。} で示されるオルガノポリシロキサンのアルカリ金属塩を
    重合触媒として、 (B)一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R^1は脂肪族不飽和結合を含まない同種また
    は異種の一価炭化水素基であり、R^2は炭素数が2個
    以上のアルキレン基であり、aは0または1であり、n
    は0以上の整数である。) で示されるオルガノポリシロキサンの存在下または不存
    在下で、 (C)一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R^3は同種または異種の一価炭化水素基であ
    る。) で示されるオルガノシクロシロキサンを重合反応させた
    後、 (D)酸または官能基結合クロロシラン により重合反応を停止することによる特許請求の範囲第
    1項記載のオルガノポリシロキサンの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1090191C (zh) * 1995-01-12 2002-09-04 陶氏康宁公司 粘合添加剂及含该添加剂的可固化有机硅氧烷组合物

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