JPH0598013A - 新規なフルオロシリコーン水素化物 - Google Patents

新規なフルオロシリコーン水素化物

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JPH0598013A
JPH0598013A JP4067711A JP6771192A JPH0598013A JP H0598013 A JPH0598013 A JP H0598013A JP 4067711 A JP4067711 A JP 4067711A JP 6771192 A JP6771192 A JP 6771192A JP H0598013 A JPH0598013 A JP H0598013A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】(A) 一般式(I)を有する線状水素化物官
能性フルオロシリコーン (B) 一般式(II)を有する線状水素化物官能性フル
オロシリコーン (C) 一般式(III)、(IV)を有する樹脂状水素化
物官能性フルオロシリコーン から成る群から選ばれる水素化物官能性フルオロシリコ
ーン[式中Rは1乃至約10個の炭素原子を含むアルキ
ル基又はフェニル基、Rは1乃至約8個の炭素原子を
含むパーフルオロアルキル基、Rは1乃至約10個の
炭素原子を含むアルキル基又はフェニル基、aは1乃至
約100の数、bは1乃至約100の数、cは1乃至約
100の数、dは1乃至約100の数]。 【効果】類似の非フルオロ官能性のエポキシ官能性シリ
コーンと比べて改良された低温での硬化効率並びに改良
された耐溶剤性及び耐燃性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】本発明は、フルオロシリコーン水素化物
に関する。更に詳しく述べると、本発明は改良された紫
外線硬化性のエポキシ官能性シリコーン組成物を形成す
るためにオニウム塩光開始剤と配合可能なエポキシ官能
性フルオロシリコーンの形成に有用な線状及び枝分れフ
ルオロシリコーン水素化物に関する。
【0002】フルオロシリコーン水素化物は、当業界で
公知である。例えば、米国特許第4,719,275号
(ベンディットら)、同4,898,903号(ラッシ
ら)、同4,585,848号(エバンスら)及び同
4,599,374号(ブルースタイン)の各明細書を
参照することができる。シリコーン水素化物からのエポ
キシ官能性シリコーンの製造も、当業界で公知である。
例えば、米国特許第4,279,717号(エクバーグ
ら)、同4,576,999号(エクバーグ)及び同
4,640,967号(エクバーグ)の各明細書を参照
することができる。
【0003】エポキシ官能性シリコーン及びオニウム塩
光開始剤を含む紫外線硬化性組成物も、当業界で公知で
ある。再び、米国特許第4,279,717号(エクバ
ーグら)、同4,576,999号(エクバーグ)及び
同4,640,967号(エクバーグ)の各明細書を参
照することができる。本発明は、本発明のフルオロシリ
コーン水素化物が、非フルオロ官能性のシリコーン水素
化物から製造される類似の非フルオロ官能性のエポキシ
官能性シリコーンと比べて改良された低温での硬化効率
並びに改良された耐溶剤性及び耐燃料性を有するエポキ
シ官能性フルオロシリコーンを形成する、という知見に
基づいている。
【0004】
【発明の概要】本発明により、 (A) 一般式(I):
【0005】
【化5】
【0006】を有する線状水素化物官能性フルオロシリ
コーン、 (B) 一般式(II):
【0007】
【化6】
【0008】を有する線状水素化物官能性フルオロシリ
コーン、 (C) 一般式(III):
【0009】
【化7】
【0010】を有する樹脂状水素化物官能性フルオロシ
リコーン及び (D) 一般式(IV):
【0011】
【化8】
【0012】を有する樹脂状水素化物官能性フルオロシ
リコーンから成る群から選ばれる水素化物官能性フルオ
ロシリコーンが提供される[式中Rは1乃至約10個の
炭素原子を含むアルキル基又はフェニル基を表わし、R
1 は1乃至約8個の炭素原子を含むパーフルオロアルキ
ル基を表わし、R2 は1乃至約10個の炭素原子を含む
アルキル基又はフェニル基を表わし、aは1乃至約10
0の数を表わし、bは1乃至約100の数を表わし、c
は1乃至約100の数を表わし、そしてdは1乃至約1
00の数を表わす]。
【0013】前記フルオロシリコーン水素化物中間体か
ら製造されるエポキシ官能性フルオロシリコーンは、改
良された耐溶剤性及び耐燃料性を有し、そして一層少な
い紫外線量で一層速い硬化を成し得る。
【0014】
【発明の説明】前記式(I)乃至(IV)のフルオロシ
リコーン水素化物において、Rは1乃至約10個の炭素
原子を含むアルキル基又はフェニル基を表わし、R1
1乃至約8個の炭素原子を含むパーフルオロアルキル基
を表わし、R2 は1乃至約10個の炭素原子を含むアル
キル基又はフェニル基を表わし、aは1乃至約100の
数を表わし、bは1乃至約100の数を表わし、cは1
乃至約100の数を表わし、そしてdは1乃至約100
の数を表わす。
【0015】好ましくは、R及びR2 が夫々1乃至約4
個の炭素原子を含むアルキル基を表わす。R及びR2
表わされるアルキル基の例には、メチル基、エチル基、
プロピル基等が包含される。最も好ましくは、R及びR
2 が夫々メチル基である。R1 は、好ましくは1乃至約
4個の炭素原子のパーフルオロアルキル基であり、そし
て最も好ましくはトリフルオロメチル基、即ち−CF3
基である。
【0016】前記式中、aは好ましくは約3乃至約30
の範囲の数であり、そして最も好ましくは約10乃至約
20の範囲の数である。同様に、bも好ましくは約3乃
至約30の範囲の数であり、そして最も好ましくは約1
0乃至約20の範囲の数である。文字cは、好ましくは
約1乃至約20の範囲の数であり、そして最も好ましく
は約1乃至約10の範囲の数である。文字dは、好まし
くは約1乃至約20の範囲の数であり、そして最も好ま
しくは約1乃至約10の範囲の数である。
【0017】式(I):
【0018】
【化9】
【0019】のフルオロシリコーン水素化物は、一般
式:HO[(R1 CH2 CH2 )(R)SiO]H[式
中R及びR1 は前述の意味を有する]のフルオロシリコ
ーンジシロキサノールテロマー流体の有機溶媒溶液を漸
増添加量のジアルキルクロロシランとブレンドすること
により製造することができ、反応混合物の温度は30℃
以下に保つ。ジアルキルクロロシランの添加完了後、混
合物を約80乃至約90℃の温度で約2時間加熱する。
その後、反応混合物を水洗して混合物の酸性度を低下さ
せる。得られる混合物を乾燥し、ろ過し、そして溶媒と
水を除去するために真空ストリッピングする。
【0020】式(II):
【0021】
【化10】
【0022】のフルオロシリコーン水素化物は、一般
式:HO[(R1 CH2 CH2 )(R)SiO]H[式
中R及びR1 は前述の意味を有する]のフルオロシリコ
ーンジシロキサノールテロマー流体の有機溶媒溶液を漸
増添加量のジアルキルクロロシラン及びアルキルジクロ
ロシランとブレンドすることにより製造することがで
き、反応混合物の温度は30℃以下に保つ。ジアルキル
クロロシラン及びアルキルジクロロシランの添加完了
後、混合物を約80乃至約90℃の温度で約2時間加熱
する。その後、反応混合物を水洗して混合物の酸性度を
低下させる。得られる混合物を乾燥し、ろ過し、そして
溶媒と水を除去するために真空ストリッピングする。
【0023】式(III):
【0024】
【化11】
【0025】のフルオロシリコーン水素化物は、パーフ
ルオロアルキルアルキルジクロロシラン及びジアルキル
クロロシランの有機溶媒溶液をオルトケイ酸テトラアル
キルとブレンドすることにより製造することができる。
その後、温度を50℃以下に保ちながら混合物を水に加
える。混合物は、有機相と水性相との2層に分離する。
酸含有物を中和するために、有機相を水洗する。約11
5乃至約150℃の温度に加熱しながら、水とトルエン
を真空ストリッピング及び窒素を用いたスパージングに
より除去する。その後、混合物を還流させ、そして温度
を約175乃至約180℃に到達させて更に溶媒及びア
ルコールを除去する。得られる混合物をフラー土で処理
することにより、混合物の酸性度を低下させる。
【0026】式(IV):
【0027】
【化12】
【0028】のフルオロシリコーン水素化物は、ジアル
キルクロロシラン及びパーフルオロアルキルアルキルジ
クロロシランの有機溶媒溶液を漸増添加量のトリアルコ
キシアルキルシランとブレンドすることにより製造する
ことができる。トリアルコキシアルキルシランの添加完
了後、混合物を約15乃至約30分間かくはんし、その
後蒸留水に加える。混合物の温度を約80乃至約90℃
の温度に保つ。約25乃至約30℃で、混合物を有機相
と水性相とに分離させる。混合物のpHが約6となるま
で、有機相を水洗する。
【0029】その後、水、溶媒及びアルコールを除去す
るために、前記物質を約115乃至約150℃の温度に
加熱する。その後、混合物の温度を約1乃至3時間に亘
り150乃至180℃に高め、そして追加の留出物を回
収する。酸性度を5ppm以下に低下させるために、混
合物をセライト(Celite)545、次いでフラー
土を用いて処理する。
【0030】本発明の線状及び枝分れフルオロシリコー
ン水素化物は、改良された紫外線硬化性エポキシ官能性
シリコーン組成物を形成するためにオニウム塩光開始剤
と配合可能なエポキシ官能性フルオロシリコーンを形成
する際の中間体として有用である。エポキシ官能性フル
オロシリコーンは、付加硬化ヒドロシリル化反応を促進
するための有効な量の貴金属触媒の存在下で、本発明の
フルオロシリコーン水素化物の1種を、エチレン性不飽
和とエポキシド官能基との両方を含む有機化合物と反応
させることにより製造する。
【0031】エポキシ官能性フルオロシリコーンの製造
に適した、エチレン性不飽和とエポキシド官能基との両
方を含む有機化合物は、SiH官能基と容易に付加反応
するオレフィン成分を含む多数の脂肪族及び脂環式エポ
キシ化合物の何れでもよい。この化合物の市販の例に
は、1−メチル−4−イソプロペニルシクロヘキセンオ
キシド[リモネンオキシド、エス・シー・エム社(SC
M Corp.)];2,6−ジメチル−2,3−エポ
キシ−7−オクテン(エス・シー・エム社);1,4−
ジメチル−4−ビニルシクロヘキセンオキシド[バイキ
ング・ケミカル社(Viking Chemical
Co.)];及び4−ビニルシクロヘキセンオキシドが
包含される。4−ビニルシクロヘキセンオキシドが好適
である。
【0032】エポキシ官能性フルオロシリコーンの製造
に関与するヒドロシリル化反応用の貴金属触媒は、ルテ
ニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウ
ム及び白金の錯体を包含する白金族金属錯体から成る群
から選ぶことができる。前記式(I)のフルオロシリコ
ーン水素化物は、式(V):
【0033】
【化13】
【0034】のエポキシ官能性フルオロシリコーンを形
成する。前記式(II)のフルオロシリコーン水素化物
は、式(VI):
【0035】
【化14】
【0036】のエポキシ官能性フルオロシリコーンを形
成する。前記式(III)のフルオロシリコーン水素化
物は、式(VII):
【0037】
【化15】
【0038】のエポキシ官能性フルオロシリコーンを形
成する。前記式(IV)のフルオロシリコーン水素化物
は、式(VIII):
【0039】
【化16】
【0040】のエポキシ官能性フルオロシリコーンを形
成する。前記式(V)乃至(VIII)のエポキシ官能
性フルオロシリコーンにおいて、R、R1 、R2 、a、
b、c及びdは前述の意味を有する。Eは約2乃至約2
0個の炭素原子のエポキシ官能性有機基を表わす。紫外
線硬化性エポキシ官能性フルオロシリコーン組成物は、
前記エポキシ官能性フルオロシリコーンを単一のオニウ
ム塩光開始剤又は複数のオニウム塩光開始剤の組と混合
することにより形成する。
【0041】前記紫外線硬化性のエポキシ官能性フルオ
ロシリコーン組成物の製造に好適なオニウム塩は、例え
ば米国特許第4,882,201号明細書に開示されて
いるものなどのジアリールヨードニウム塩である。他の
適切なジアリールヨードニウム塩の具体例には、4−オ
クチルオキシフェニルフェニル−ヨードニウムヘキサフ
ルオロアンチモネート、ビス(ドデシルフェニル)ヨー
ドニウムヘキサフルオロアーセネート及びビス(ドデシ
ルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネー
トが包含される。これらのヨードニウム塩のうち最も好
適なのは、4−オクチルオキシフェニルフェニル−ヨー
ドニウムヘキサフルオロアンチモネートである。
【0042】適正な重合が行なわれる限りにおいては、
紫外線硬化性のエポキシ官能性フルオロシリコーン組成
物の製造に使用するオニウム塩触媒の量は臨界条件では
ない。何れの触媒を用いる場合も、可能な限り最少有効
量を使用するのが好ましい。約0.5乃至5.0重量%
の触媒量が適切であることが分った。本発明に係わる紫
外線硬化性組成物は、エポキシ官能性フルオロシリコー
ンと単一のオニウム塩光開始剤又は複数のオニウム塩光
開始剤の組合せとを含む混合物を、硬化させるのに十分
な量の紫外線に暴露することにより硬化する。
【0043】本発明のフルオロシリコーン水素化物から
形成される紫外線硬化性のエポキシ官能性フルオロシリ
コーン組成物の重要な利点は、硬化効率である。これら
の紫外線硬化性のエポキシ官能性フルオロシリコーン組
成物は、硬化に二焦点300ワット/インチ中圧水銀蒸
気紫外線ランプを使用した場合に、約10乃至約200
ミリジュール/cm2 の紫外線束に約0.005乃至約
0.1秒の硬化時間暴露したときに硬化する。
【0044】当業者が本発明をより良く実施できる様
に、以下の実施例を減縮のためにではなく例証のために
示す。
【0045】
【実施例】実施例1 6.2%のヒドロキシ含量を有する式:HO[(CF3
CH2 CH2 )(CH 3 )SiO]Hのフルオロシリコ
ーンジシロキサノールテロマー流体(447.0グラ
ム)を、試薬級トルエン500.0グラム(625m
l)と混合した。混合物をかくはんし、そしてガスクロ
マトグラフィーで測定して88.7%反応性であるジメ
チルクロロシラン275ミリリットル(239グラム)
を加えながら窒素のブランケット下に保持した。温度を
30℃以下に保つために、反応混合物を氷−アセトン浴
を用いて周期的に冷却する必要があった。クロロシラン
の各添加により、混合物は最初は非常に濁るが、しかし
その後短時間のうちに透明になった。添加を30分以内
に完了し、その後反応容器の内容物を80℃で2時間加
熱した。酸性度レベル(HCl)を11,520ppm
から8.6ppmに下げるために、反応混合物を各回水
500ml使って7回洗浄した。この物質をシリカゲル
上で乾燥させ、その後けいそう土を通してろ過し、そし
て65℃に加熱しながら水吸引を伴なう回転真空ポンプ
により真空ストリッピングした。0.15重量%の水素
含量及び赤外分光法(IR)において2130cm-1
極めて強いSi−Hバンドを有する透明な流体(50
7.26グラム、収率84%)が得られた。平均重合度
は、4.3であった。
【0046】生成物は、下記式:
【0047】
【化17】
【0048】を有していた。実施例2 3.56%のヒドロキシ含量を有する式:HO[(CF
3 CH2 CH2 )(CH3 )SiO]Hのフルオロシリ
コーンジシロキサノールテロマー流体500.0グラム
を、トルエン500グラムと混合した。実施例1と同様
の方法により、得られた混合物にジメチルクロロシラン
185ミリリットル(161グラム)を加えた。混合物
の温度を30℃以下に保ち、そして添加を3時間15分
で完了した。混合物を、85乃至87℃で2時間還流さ
せた。酸を含まなくなるまでこの反応混合物を洗浄し、
そしてその後シリカゲル上で乾燥させ、ろ過し、そして
真空ストリッピングして、25℃で144センチポアズ
の粘度及び25℃で1.3766の屈折率を有する透明
流体451.64グラム(収率77.5%)を得た。赤
外分光法によりSi−Hが検知され、水素含量が0.0
68重量%であることが分り、そして比重は1.25g
/ccであった。ガスクロマトグラフィー分析により、
58.8%に相応する主ピークを含む7成分が検知され
た。平均重合度は18であった。生成物は、下記式:
【0049】
【化18】
【0050】を有していた。実施例3 メチル−3,3,3−トリフルオロプロピルジクロロシ
ラン(480グラム)を、トルエン(800ミリリット
ル)中、窒素のブランケット下でジメチルクロロシラン
(376グラム)と混合した。かくはんしながら、この
混合物にオルトケイ酸テトラエチル222グラムを加え
た。かくはんしながら、氷−水浴を用いて温度を50℃
以下に保ちながら、反応混合物を水500ミリリットル
に加えた。層を分離し、そして上層を残した。リトマス
試験により測定して酸含量が中性となるまで、上層を水
洗した。水及びトルエンを真空ストリッピングにより除
去し、そして150℃に加熱しながら窒素を用いてスパ
ージングした。混合物を還流させ、その間温度を178
℃に到達させて、更に80ミリリットルのトルエン及び
アルコールを除去した。得られた物質を、酸量を10p
pmまで減少させるのに十分な量のフラー土で処理し
た。0.588%のヒドロキシ含量を有する流体345
グラムを回収した。フーリエ変換赤外分光法により、2
140cm-1でSi−Hバンドが検知された。生成物
は、下記構造:
【0051】
【化19】
【0052】を有していた。実施例4 メチル−3,3,3−トリフルオロプロピルジクロロシ
ランの量が844グラムであった以外は実施例3で調製
したフルオロシリコーンと同様にして、一層多量のフル
オロシリコーンを含む樹脂を調製した。828.96グ
ラムの生成物を回収し、そしてHCl量を394ppm
から15ppmに減少させるためにフラー土で7度処理
した。この生成物の比重は1.1058であり、そして
水素化物含量は0.35%であった。最終生成物75
9.61グラムを回収した。最終生成物は、式:
【0053】
【化20】
【0054】を有していた。実施例5 窒素のブランケット下で、ジメチルクロロシラン(28
2.0グラム)及び3,3,3−トリフルオロプロピル
メチルジクロロシラン633グラムを、乾燥トルエン
(695ml)に溶解させた。かくはん下で、この混合
物にトリメトキシメチルシラン136.2グラムを加え
た。添加完了後、30分間かくはんしてから混合物を蒸
留水497グラムに加えた。温度を約40℃に保つため
に、湿氷浴を用いた外部冷却を適用した。反応温度が2
8℃に下がったときに、混合物を各相に分離させた。そ
の後、pHが約6となるまで有機相を水洗した。その
後、この物質をかくはん下、微かな窒素パージ下で約1
48℃の温度に加熱した。約680mlの溶媒、水及び
アルコールを除去した。その後、反応容器の温度を4時
間に亘り180℃に高め、バレット水分トラップにより
更に20mlの留出物を回収した。その後、この物質を
セライト545で処理し、次いでフラー土で処理して酸
性度を5.0ppm以下に下げた。透明流体(524グ
ラム、収率71.3%)が得られ、これはフーリエ変換
赤外分光法において2130cm-1でSiH吸収を有
し、そして流出ガス分析により水素化物含量が0.36
重量%であることが分った。25℃での比重は1.09
3g/ccであり、そして25℃での屈折率は1.37
62であった。ブルックフィールド粘度は、25℃で2
8.8センチポアズであった。最終生成物は、式:
【0055】
【化21】
【0056】を有していた。実施例6 窒素のブランケット下で、ジメチルクロロシラン(37
8グラム)及び3,3,3−トリフルオロプロピルメチ
ルジクロロシラン(1266グラム)を乾燥トルエン1
200mlに溶解させた。その後、かくはん下で、この
混合物にオルトケイ酸テトラエチル(223グラム)グ
ラムを加えた。30分後、この混合物を増分的に水65
0グラムに加えた。温度を40℃以下に保つために、反
応容器を氷−水浴を用いて冷却した。添加が完了したと
き、温度が28℃に達するまで混合物をかくはんした。
混合物を各相に分離させ、そしてpHが約6となるまで
有機相を水洗した。その後、この混合物をかくはん下、
トルエン、水及びアルコールを除去するための微かな窒
素パージ下で115℃に加熱した。その後、温度を15
0℃に高め、この温度に3時間維持して、バレット水分
トラップ内で更に20mlの留出物を回収した。その
後、温度を180℃に高めて留出物15mlを回収し、
総回収量は950mlの溶媒、水、アルコール及び他の
揮発成分であった。生成物をセライト545、次いでフ
ラー土を通してろ過した。酸性度が5.0ppm以下と
なるまで、フラー土による処理を繰返した。透明流体
(724グラム、収率57%)を回収し、これは流出ガ
ス分析により0.14重量%の水素化物含量を有してい
た。フーリエ変換赤外分光法により2130cm-1でS
iHが示され、そしてブルックフィールド粘度は25℃
で64センチポアズであった。比重は26℃で1.20
5g/ccであり、そして24℃での屈折率は1.37
63であった。最終生成物は、式:
【0057】
【化22】
【0058】を有していた。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A) 一般式(I): 【化1】 を有する線状水素化物官能性フルオロシリコーン、 (B) 一般式(II): 【化2】 を有する線状水素化物官能性フルオロシリコーン、 (C) 一般式(III): 【化3】 を有する樹脂状水素化物官能性フルオロシリコーン及び (D) 一般式(IV): 【化4】 を有する樹脂状水素化物官能性フルオロシリコーンから
    成る群から選ばれる水素化物官能性フルオロシリコーン
    [式中Rは1乃至約10個の炭素原子を含むアルキル基
    又はフェニル基を表わし、R1 は1乃至約8個の炭素原
    子を含むパーフルオロアルキル基を表わし、R2 は1乃
    至約10個の炭素原子を含むアルキル基又はフェニル基
    を表わし、aは1乃至約100の数を表わし、bは1乃
    至約100の数を表わし、cは1乃至約100の数を表
    わし、そしてdは1乃至約100の数を表わす]。
  2. 【請求項2】 R1 が1乃至約4個の炭素原子を含むパ
    ーフルオロアルキル基を表わす請求項1記載の水素化物
    官能性フルオロシリコーン。
  3. 【請求項3】 R1 が−CF3 基を表わす請求項2記載
    の水素化物官能性フルオロシリコーン。
  4. 【請求項4】 R及びR2 が夫々1乃至約4個の炭素原
    子を含むアルキル基を表わす請求項1記載の水素化物官
    能性フルオロシリコーン。
  5. 【請求項5】 R及びR2 が夫々メチル基を表わす請求
    項4記載の水素化物官能性フルオロシリコーン。
  6. 【請求項6】 aが約3乃至約30の数を表わす請求項
    1記載の水素化物官能性フルオロシリコーン。
  7. 【請求項7】 aが約10乃至約20の数を表わす請求
    項6記載の水素化物官能性フルオロシリコーン。
  8. 【請求項8】 bが約3乃至約30の数を表わす請求項
    1記載の水素化物官能性フルオロシリコーン。
  9. 【請求項9】 bが約10乃至約20の数を表わす請求
    項8記載の水素化物官能性フルオロシリコーン。
  10. 【請求項10】 cが約1乃至約20の数を表わす請求
    項1記載の水素化物官能性フルオロシリコーン。
  11. 【請求項11】 cが約1乃至約10の数を表わす請求
    項10記載の水素化物官能性フルオロシリコーン。
  12. 【請求項12】 dが約1乃至約20の数を表わす請求
    項1記載の水素化物官能性フルオロシリコーン。
  13. 【請求項13】 dが約1乃至約10の数を表わす請求
    項12記載の水素化物官能性フルオロシリコーン。
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