JPH0674330B2 - イソシアネ−ト基含有変性ポリオルガノシロキサン及びその製造方法 - Google Patents

イソシアネ−ト基含有変性ポリオルガノシロキサン及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は片末端にイソシアネート基を有する変性ポリオ
ルガノシロキサンとその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
反応性の有機基を有するポリオルガノシロキサンとして
は、両末端に反応性有機基を有するポリオルガノシロキ
サンや側鎖に複数の反応性有機基を有するポリオルガノ
シロキサン等が知られている。汎用樹脂に揆水性、揆油
性、低摩擦性或いは抗血栓性等を付与する目的で、これ
らの反応性ポリオルガノシロキサンにより変性を行うこ
とが従来より実施されている。
ポリオルガノシロキサンの有する前記の諸特性を汎用樹
脂に付与する方法としては最も簡単にはポリマーブレン
ド法が考えられる。又両末端に珪素結合水素基、シラノ
ール基、アルコール基、もしくはアミノ基等の官能性を
有するポリオルガノシロキサンを用いて、ブロック共重
合により汎用樹脂の主鎖中にポリオルガノシロキサン鎖
を導入し、ブロックコポリマーとする方法が一般的に行
なわれている(例えば特開昭59−131,629号公報、特開
昭60−238,315号公報等)。
また特開昭58−189,257号公報では、付加反応型のポリ
オルガノシロキサンを用いることにより熱可塑性の汎用
樹脂とポリオルガノシロキサンとによっていわゆる相立
侵入網目構造(以下IPNと略記する)を形成させる方法
が提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記のポリマーブレンド法は、ポリオルガノシロキサン
が本来汎用樹脂に対する相溶性の乏しいポリマーである
ため、混合物表面へポリオルガノシロキサンがブリード
する現象があって採用できない。
ブロック共重合法ではポリオルガノシロキサンの割合が
多くなる程ポリオルガノシロキサン鎖に基因する機械強
度の低下が増大する。
前記IPNを形成させる方法では、汎用樹脂とポリオルガ
ノシロキサンとが相溶性に乏しいことから平均的に分散
されたIPNを形成させる事が困難で、従って機械的強度
の低下はともかくかなり大きな割合でポリオルガノシロ
キサンを用いなければ十分な特性改善が得られないが、
この場合ポリオルガノシロキサンのブリード現象が起き
てくる。
本発明はかかる従来技術の問題点を解決し、イソシアネ
ート基と反応する活性水素等を含有する樹脂に、低摩擦
性、揆水性、揆油性、抗血栓性等の好ましい特性を付与
できる新規な変性ポリオルガノシロキサンとその製造方
法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は一般式(A) (但し、Meはメチル基、Phはフェニル基、Rはメチル基
またはフェニル基、R1はHもしくはメチル基、mおよび
nはそれぞれ0以上であってm+nの値が0〜600であ
る数、aは1,2又は3、bは1,2又は3、cは1〜300、
Qは少なくとも2個のイソシアネート基を有する化合物
から1個のイソシアネート基を除いた残基を示す。) で表わされるイソシアネート基含有変性ポリオルガノシ
ロキサン及びその製造方法である。
この一般式(A)においてm+nの値が10〜120のもの
が特に好ましく、又a=1のものが好ましい。
又一般式(A)においてイソシアネート基はアルコール
類、フェノール類、オキシム、ラクタムもしくは重硫酸
ソーダ等でブロックされたいわゆるブロックイソシアネ
ートであってもよい。
前記一般式(A)のイソシアネート基含有変性ポリオル
ガノシロキサンの製造方法としては一般式(B) (但し、Meはメチル基、Phはフェニル基、Rはメチル基
またはフェニル基、R1はHもしくはメチル基、mおよび
nはそれぞれ0以上であって、m+nの値が0〜600で
ある数、aは1,2又は3、bは1,2又は3、cは1〜300
である。)で表わされる片末端変性ポリオルガノシロキ
サンと該ポリオルガノシロキサンに対しモル比1以上の
少なくとも2個のイソシアネート基を有する化合物と
を、溶媒の存在下温度50℃以上で反応させる方法があ
る。
本発明は、分子鎖片末端を1個以上のイソシアネート基
を有する有機基で封鎖された変性ポリオルガノシロキサ
ンに関するものである。この化合物を分子鎖中に活性水
素等を有する樹脂に反応させ、樹脂の側鎖にポリオルガ
ノシロキサン鎖が分岐する構造とするか、或は片末端を
2個以上のイソシアネート基を有する有機基で封鎖され
たポリオルガノシロキサンを用いて共重合体を製造する
ことによって側鎖にポリオルガノシロキサン鎖が分岐す
る構造を取らせる事が可能である。
更にこの場合、側鎖に分岐したポリオルガノシロキサン
鎖はそのもう一方の末端がトリメチルシロキシ基であっ
て反応性を有しないため、動きを制限されることがな
く、ポリオルガノシロキサン鎖に基づく特性が発現しや
すくなる。
この作用によると単なるポリマーブレンドの場合のブリ
ード現象と同じ様に成形物表面へポリオルガノシロキサ
ン鎖の浮き上がり現象となって現れると考えられるが、
主鎖に化学的に結合されているためポリオルガノシロキ
サンとしてブリード現象を起こすことがなくべたつき現
象は起こらないのである。
このような効果の為、本発明による片末端イソシアネー
ト変性ポリオルガノシロキサンで変性した樹脂において
は、本発明による変性剤の量が少なくても低摩擦性即ち
表面の滑り性を始め、ポリオルガノシロキサンの有する
好ましい特性を十分に付与されたものとなる。
前記の如く、本発明の片末端イソシアネート変性ポリオ
ルガノシロキサンは、活性水素等イソシアネートと容易
に反応する反応基を含有する樹脂、例えばポリウレタ
ン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノ
キシ樹脂、ポリアミドイミド、更にセルロース等の繊維
素プラスチックス等と反応し、側鎖にポリシロキサンを
導入させることが可能である。そして、この側鎖にポリ
シロキサン鎖を分岐する構造は変性された樹脂に低摩擦
性即ち表面の滑り性を始め、ポリオルガノシロキサンの
有する好ましい特性を十分に付与するのである。
本発明の実施態様について更に詳しく述べると次の通り
である。
本発明において用いる、少なくとも2個のイソシアネー
ト基を有する化合物については何等の制限もない。即ち
少なくとも2個のイソシアネート基を有する化合物とし
ては、通称ジイソシアネートと呼ばれている化合物、例
えばトリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、ジフェ
ニルエーテルジイソシアネート、ピトリレンジイソシア
ネート、ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレン
ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジ
ンジイソシアネートメチルエステル、メタキシレンジイ
ソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイ
ソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、イソプロ
ピリデンビス(4−シクロヘキシルイシソアネート)、
シクロヘキシルメタンジイソシアネート2量体等があ
り、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリイソ
シアネートフェニルチオフォスフェートもしくは上記ジ
イソシアネート類のビュウレット体やシアヌレート体、
上記ジイソシアネート類とトリメチロールプロパン、ト
リメチロールエタン等の多価アルコール類とのアダクト
等の3個以上のイソシアネート基を有する化合物も挙げ
ることが出来るほか、これらのイソシアネート基含有化
合物と多価アルコール類もしくは2個以上のアミノ基を
有する化合物とのプレポリマーであって2個以上のイソ
シアネート残基を有する化合物等、2個以上のイソシア
ネート基を有する化合物であれば、殆んどどんな物でも
使用することができる。
これらのイソシアネート基をアルコール類、フェノール
類、オキシム、ラクタムもしくは重硫酸ソーダ等でブロ
ックしたいわゆるブロックイソシアネートも使用するこ
とができる。
製造方法の原料である片末端を−C36−〔O(CHR1
(CH2bc−OH基で変性した一般式(B)の変性ポリ
オルガノシロキサンは一般式(C) (但し、Meはメチル基、Phはフェニル基、Rはメチル基
またはフェニル基、mおよびnはそれぞれ0以上であっ
て、m+nの値が0〜600である数、aは1,2又は3であ
る。) で表わされるH変性ポリオルガノシロキサンの、一般式
(D) CH2=CHCH2−〔O(CHR1)(CH2bc−OSiMe3
(C) (但し、R1はHもしくはメチル基、bは1,2又は3,cは1
〜300を示す。) で表わされる化合物への付加反応(ヒドロシリル化反
応)により合成された一般式(E) (但し、略号及び係数は前記と同じ) の化合物を低級アルコール或は塩酸水溶液等で処理して
トリメチルシリル基を外すことにより得ることが出来
る。
一般式(C)のポリオルガノシロキサンは、一般式
(F) Me3SiO(Me2SiO)m-(RPhSiO)n-M…(F) (但し、MはNaもしくはLiを示す、他の略号及び係数は
前記と同じ) で表わされるリビングポリマーと、一般式(G) (但し、略号及び係数は前記と同じ) で表わされる珪素結合水素を有するクロロシラン化合物
とを反応させることによって得ることが出来る。
又化合物(D)は、一般式 CH2=CHCH2−〔O(CHR1)(CH2bc−OH (但し、係数は前記と同じ) の不飽和結合含有化合物のOH基を、ヘキサメチルジシラ
ザン等のシリル化剤を用いてシリル化することにより得
られる。
前記の各反応行程はどれも、良く知られた手順、条件に
よって実施することが出来るものであり、特殊な手順を
必要とするものではない。
もちろん、場合によっては一般式(D)の化合物と一般
式(G)のクロロシラン化合物とのヒドロシリル化反応
を先に行い、この反応生成物と一般式(F)のリビング
ポリマーとを反応させて一般式(E)の化合物を合成す
ることも可能である。
次に前記の方法で得られた一般式(B) (但し、略号及び係数は前記と同じ) の変性ポリオルガノシロキサンと、少なくとも2個のイ
ソシアネート基を有する化合物とから、本発明である分
子鎖片末端に少なくとも1個のイソシアネート基を有す
る変性ポリオルガノシロキサンを得る方法について説明
する。
一般式(B)の化合物と少なくとも2個のイソシアネー
ト基を有する化合物との反応は、基本的には一般式
(B)の化合物の−OH基とイソシアネート化合物のOCN
−基の反応、いわゆるウレタン結合 を形成する反応である。均一かつ完全な反応を行なわし
めるためには溶剤の使用が好ましく、イソシアネート基
に対して不活性であり、イソシアネート化合物、ポリシ
ロキサンの両者を溶解し得る溶剤を使用することが推奨
される。
溶剤の例としては、モノクロロベンゼン、ジクロロベン
ゼン等の芳香族ハロゲン化物、メチルイソブチルアセテ
ート、メトキシブチルアセテート等のエステル類、メチ
ルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、
ブチルエーテル、ジオキサン、アニソール、メトキシト
ルエン、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエ
チレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類が例
示される。
この様な溶剤の存在下、一般式(B)の変性ポリオルガ
ノシロキサンに対してイソシアネート化合物をモル比で
(イソシアネート化合物/(B)≧1〕として反応温度
50℃以上で加熱反応させる。
この様にして得られた反応溶液から溶媒とイソシアネー
ト化合物の過剰分を留去し、本発明の分子鎖片末端に少
なくとも1個のイソシアネート基を有する一般式(A)
の変性ポリオルガノシキロサンを得る。
2個以上のイソシアネート基を有する化合物の場合、イ
ソシアネート基の1個が反応すると残りのイソシアネー
ト基はかなり反応性が落ちるので、該モル比が1以上で
あれば一般式(A)で表わされる化合物が有利に合成で
きる。
過剰のイソシアネート化合物は溶媒と共に留去すること
によって回収され、再利用できるので、該モル比の上限
を定める強い理由はないが、常識的にはモル比3を超え
る条件で反応することには余り意味がない。
逆に該モル比が1より小さい場合には、一般式(A)で
表わされる化合物に更に一般式(B)で表わされる化合
物が反応したものが副成するので好ましくない。
ここで、一般式(B)の変性ポリオルガノシロキサンに
対するイソシアネート化合物のモル比が1の場合には、
溶剤を留去することなく、そのまま溶剤タイプの樹脂変
性剤として用いることも可能である。
反応温度は、効率的に反応させるためには最低50℃であ
ることが好ましく、これより低い温度では完全に反応す
るのに長時間を要する。反応温度の上限については、高
温度が反応そのものに悪影響を与えるなどという事はな
いので敢えて定める強い理由はないが、加圧下での反応
でもない限り、専ら使用する溶媒或いはイソシアネート
化合物の沸点で規制されると考えてよく、これらを考慮
すると大体150℃位となる。又、このウレタン結合反応
終了後にアルコール類、フェノール類、或いはオキシム
等で処理することにより、貯蔵安定性の良いブロックタ
イプにすることができる。
なお、反応を促進させるための触媒、例えば無機酸、燐
酸、又はほう酸のエステルもしくはパラトルエンスルホ
ン酸のような酸触媒、N−メチルモルホリン、トリエチ
ルアミン、N,N−ジメチルベンジルアミン、N,N′−ジメ
チルピペラジン、トリエチレンジアミン、N,N,N′,N′
−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N′,N′−テト
ラメチルヘキサメチレンジアミン、N,N′,N″,N″−ペ
ンタメチルジエチレントリアミン、ヘキサメチレンテト
ラミン、1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕−7−ウンデセ
ン(D.B.U.)等のアミン触媒、或いはナフテン酸コバル
ト、ナフテン酸鉛、ナフテン酸亜鉛、塩化第一錫、塩化
第二錫、トリ−n−ブチルチンアセーテト、トリメチル
チンハイドロオキサイド、ジメチルチンジクロライド、
ジブチルチンジラウレート、オクチル酸第一錫、テトラ
オクチルチタネート、オクチル酸コバルト、三塩化アン
チモン等のような金属触媒等を用いることは、本発明に
おいて何等差し支えない。
〔作用〕
本発明のイソシアネート基含有変性ポリオルガノシロキ
サンは分子鎖中に活性水素等を有する樹脂と反応させる
と側鎖にポリオルガノシロキサン鎖が分岐する構造を取
らせる事ができ、この側鎖に分岐したポリオルガノシロ
キサン鎖は、そのもう一方の末端がトリメチルシロキサ
シ基であり、反応性を有せず、動きを制約されることが
ない。従ってポリオルガノシロキサン鎖に基づく特性で
ある低摩擦性、揆水性、揆油性、抗血栓性等の特性を与
えるものである。しかも、この鎖は主鎖に化学的に結合
されているためブリード現象も起らず、本発明の変性剤
の量が少なくても、低摩擦性、即ち表面の滑り性を始
め、ポリオルガノシロキサンの有する特性を十分に付与
できる。
製造方法としては、片末端を−C36−〔O(CHR1
(CH2bc−OHで変性したポリルガノシロキサンと少
なくとも2個のイソシアネート基を有する化合物とから
ウレタン結合反応によって製造し得るから、溶媒の存在
下、温度50℃以上という温和な条件下で容易に製造し得
る利点がある。
〔実施例〕
以下に実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例−1 分子鎖片末端に-C3H6OC2H4OH基を持ち、OHが重量%で0.
38%、分子量4,470で25℃における粘度が94センチポイ
ズの式 (Me:メチル基) で示される片末端変性ポリロキサン44.7g、純度99.9
%、加水分解性クロル0.001、凝固点39.1℃の4,4′−ジ
フェニルメタンジイソシアネート2.5g(片末端変性ポリ
シロキサンに対するモル比1.0)、トリエチルアミン0.0
1gおよび乾燥した1,4−ジオキサン100gを反応フラスコ
に仕込み80℃で2時間攪拌した。
減圧下70℃で1,4−ジオキサンを留去したところ白色の
粘稠液体約47gを得た。
この粘稠液体について赤外線吸収スペクトル分析を実施
したところ、アルコールのOH基に起因する3,600〜3,400
cm-1のバンドが消失しており、ウレンタ結合 のNH基に起因する3,330cm-1のバンド及びウレタン結合
の−C=9基に起因する 1,710cm-1のバンドが存在した。更にイソシアネート基
に起因する2,355cm-1のバンド、シロキサン結合に起因
する1,000〜1,120cm-1のバンドが存在した。
前記した赤外吸収スペクトル分析及び製造法から該粘稠
液体は下記分子式に相当する片末端イソシアネート変性
ポリシロキサンで有ることが確認された。
(Me:メチル基、nは約57) 実施例−2 分子鎖片末端に-C3H6OC2H4OH基を持ち、OH含量が0.38
%、分子量4,470で25℃に於ける粘度が94センチポイズ
の片末端C3H6OC2H4-OH変性ポリシロキサン44.7g、NCO含
量13.4%固形分75.6%(溶剤は酢酸エチル)のトリイソ
シアネート化合物(日本ポリウレタン工業株式会社のCo
ronate L) を9.4g(固形分は7.1g、NCO含量が計算する片末端変性
ポリシロキサンに対するモル比1.0となる)、トリエチ
ルアミン0.01g及び乾燥した1,4−ジオキサン100gを反応
フラスコに仕込み、80℃で2時間攪拌した、その後、減
圧下70℃で1,4−ジオキサンを留去したところ淡黄色の
粘稠液体51.5gを得た。
この粘稠液体について赤外吸収スペクトル分析を行った
結果、ウレタン結合の−NH−基に起因する3,310cm-1
バンド及びウレタン結合の−CO−基に起因する1,710cm
-1のバンドが存在した。
更にイソシアネート基に起因する2,335cm-1のバンド、
シロキサン結合に起因する1,000〜1,120cm-1のバンドが
存在した。
前記した赤外吸収スペクトル分析、及び製造法から該粘
稠液体は下記分子式に相当する片末端ジイソシアネート
変性ポリシロキサンである事が確認された。
(M:メチル基、nは約57) 〔発明の効果〕 本発明のイソシアネート基含有性ポリオルガノシロキサ
ンは、イソシアネート基と反応する活性水素を含有する
樹脂の変性剤として使用すると作用の項に記載の如く、
少量の変性剤により、樹脂に低摩擦性、揆水性、揆油
性、抗血栓性等の特性を付与できる。しかも従来のブレ
ンド法における様なブリード現象も起らず、ブロック共
重合法における様な機械的強度の低下も起こらないとい
う優れた効果を奏する。
製造方法としても、変性ポリオルガノシロキサンと少な
くとも2個のイソシアネート基を有する化合物とからウ
レタン結合反応により製造し得るので、溶媒に溶解して
温度50℃以上という極めて温和な反応で容易に本発明の
化合物を製造し得るという利点を有する。
樹脂変性剤として、又その製造方法として極めて有用な
発明である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(A) (但し、Meはメチル基、Phはフェニル基、Rはメチル基
    またはフェニル基、R1はHもしくはメチル基、mおよび
    nはそれぞれ0以上であってm+nの値が0〜600であ
    る数、aは1,2又は3、bは1,2又は3、cは1〜300、
    Qは少なくとも2個のイソシアネート基を有する化合物
    から1個のイソシアネート基を除いた残基を示す。) で表わされるイソシアネート基含有変性ポリオルガノシ
    ロキサン。
  2. 【請求項2】一般式(A)においてm+nの値が10〜12
    0である特許請求の範囲第1項に記載のイソシアネート
    基含有変性ポリオルガノシロキサン。
  3. 【請求項3】一般式(A)において、a=1である特許
    請求の範囲第1項または第2項に記載のイソシアネート
    基含有変性ポリオルガノシロキサン。
  4. 【請求項4】一般式(A)においてイソシアネート基が
    ブロックされている特許請求の範囲第1項ないし第3項
    のいずれかに記載のイソシアネート基含有変性ポリオル
    ガノシロキサン。
  5. 【請求項5】一般式(B) (但し、Meはメチル基、Phはフェニル基、Rはメチル基
    またはフェニル基、R1はHもしくはメチル基、mおよび
    nはそれぞれ0以上であってm+nの値が0〜600であ
    る数、aは1,2又は3、bは1,2又は3、cは1〜300で
    ある。以下同じ。) で表わされる片末端変性ポリオルガノシロキサンと該ポ
    リオルガノシロキサンに対しモル比1以上の少なくとも
    2個のイソシアネート基を有する化合物とを、溶媒の存
    在下温度50℃以上で反応させることを特徴とする一般式
    (A) で表わされるイソシアネート基含有変性ポリオルガノシ
    ロキサンの製造方法。
JP61309773A 1986-12-24 1986-12-24 イソシアネ−ト基含有変性ポリオルガノシロキサン及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH0674330B2 (ja)

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