JPH08157603A - ケイ素化合物を用いた硬化性組成物 - Google Patents

ケイ素化合物を用いた硬化性組成物

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JPH08157603A
JPH08157603A JP32119494A JP32119494A JPH08157603A JP H08157603 A JPH08157603 A JP H08157603A JP 32119494 A JP32119494 A JP 32119494A JP 32119494 A JP32119494 A JP 32119494A JP H08157603 A JPH08157603 A JP H08157603A
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curable composition
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compound
silicon compound
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JP32119494A
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Manabu Tsumura
学 津村
Takanao Iwahara
孝尚 岩原
Masashi Hiraishi
将史 平石
Toshibumi Hirose
俊文 広瀬
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】A成分として、1分子中に2個以上のSiH基
を有する重合体でないケイ素化合物、B成分として、1
分子中に2個以上のアルケニル基を有する重合体でない
ケイ素化合物、C成分として、ヒドロシリル化触媒を必
須成分とした硬化性組成物であって、A成分として式
(1)HSi(R1)(R2)-p-C6H4-Si(R1)(R2)Hで表される化合
物およびB成分として式(2)CH2=CH-Si(R1)(R2)-p-C6
H4-Si(R1)(R2)-CH=CH2 (式(1)および(2)中のR1
およびR2は各々独立に炭素数1〜20までの1価の有機
基である。p-C6H4はパラフェニレン基である。)で示さ
れる化合物から選択される少なくとも一方の化合物の総
重量が硬化性組成物全体の30〜99重量%を有するこ
とを特徴とする、ヒドロシリル化反応によって硬化可能
な硬化性組成物。 【効果】耐熱性及び力学特性に優れたケイ素系硬化物を
提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、SiH基及びアルケニ
ル基を有するケイ素化合物を用いた硬化性組成物に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ヒドロシリル化反応を用いて硬化可能な
硬化性組成物として、主鎖がシロキサンユニットのみか
らなる、ゴム系(直鎖型)・レジン系(高密度架橋タイ
プ)のシロキサン系硬化性組成物が知られている。しか
し、主鎖がシロキサンユニットのみからなるため、構造
材として用いるためには必要な力学特性が低いことが問
題であった。また、特願平05−139759に、ケイ
素系高分子を用いた硬化性組成物の合成方法が示されて
いる。しかし、この方法では、硬化性組成物を得るため
に、2段階の反応を必要とすることが問題であった。ま
た、例えば、式(3)で示される方法で合成されるケイ
素系高分子は、耐熱性が高いが架橋剤との相溶性が極め
て乏しいことが明らかとなっており、末端官能基を用い
た架橋を行おうとする場合に、架橋剤と均一に混合する
ことが困難で硬化性組成物が得られないことが問題であ
った。
【0003】
【化1】
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ワン
ポット反応で硬化可能なケイ素系硬化性組成物を提供す
ることである。本発明により耐熱性及び力学特性に優れ
たケイ素系硬化物を得ることができる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、ヒドロシリル化反応によって硬化可能な特定の組
成の硬化性組成物が、耐熱性及び力学特性に優れた硬化
物を与えることを見出し、本発明をなすにいたった。即
ち、本発明は、A成分として、1分子中に2個以上のS
iH基を有する重合体でないケイ素化合物、B成分とし
て、1分子中に2個以上のアルケニル基を有する重合体
でないケイ素化合物、C成分として、ヒドロシリル化触
媒を必須成分とした硬化性組成物であって、A成分とし
て HSi(R1)(R2)-p-C6H4-Si(R1)(R2)H 式(1) で表される化合物およびB成分として CH2=CH-Si(R1)(R2)-p-C6H4-Si(R1)(R2)-CH=CH2 式(2) (式(1)および(2)中のR1およびR2は各々独立に炭
素数1〜20までの1価の有機基である。p-C6H4はパラ
フェニレン基である。)で示される化合物から選択され
る少なくとも一方の化合物の総重量が硬化性組成物全体
の30〜99重量%を有することを特徴とする、ヒドロ
シリル化反応によって硬化可能な硬化性組成物である。
【0006】本発明に用いるA成分は、1分子中に2個
以上のSiH基を有する重合体でないケイ素化合物であ
れば特に制限なく用いることができる。ここで、重合体
でないケイ素化合物とは、一般的な意味の低分子化合物
であり、通常、分子量が60〜1000の範囲にあるも
のを意味する。具体的には式(4),(5),(6),
(7),(8),(9)で表されるヒドロシラン、また
は芳香環上の3つ以上の水素がSiR2H,SiRH2,SiH3 (Rは
炭素数1 〜20の1 価の炭化水素基) で置換された芳香環
と該置換基からなるヒドロシランなどを好ましく使用す
ることができる。これらの化合物は1 種類でも2 種類以
上用いても良い。 HSiR2-X-SiR2H (4)、HSiR2H (5)、HaSiR
(4-a) (6) 、H(a-1)SiR(4-a)-(X)m(SiRH)n-SiR(4-a)H
(a-1) (7)、R3-(X)m(SiRH)(n+2)-R3 (8)、[X-
SiR(4-a)H(a-2)](n+2) (9) 上記記載のaは3〜4の整数、mは1〜31、好ましく
は1〜5の整数、nは0〜30、好ましくは0〜4の整
数である。
【0007】式(4),(5),(6),(7),(8),(9) 中のR は、炭
素数1 〜20までの1 価数の有機基であって互いに同じで
あっても異なっていてもよい。具体的には、メチル、エ
チル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、t−
ブチル、イソアミル、n−オクチル、n−ノニル、フェ
ニル基、クロル基、トリメチルシロキシ基などが挙げら
る。これらのうちでメチル基、フェニル基が好ましい。
【0008】式(4),(7),(8),(9) 中のX は2 価の基であ
り、具体的に例示すれば、下記に示す構造が挙げられ
る。
【0009】
【化2】
【0010】これらのうちで、
【0011】
【化3】
【0012】が好ましい。さらには、
【0013】
【化4】
【0014】が特に好ましい。式(8) 中のR3は水素また
は1 価の有機基であるが、具体的に例示すれば、H、メ
チル、エチル、フェニル、トリメチルシロキシ基などで
ある。これらのうちで、H が特に好ましい。A成分を具
体的に示すと、
【0015】
【化5】
【0016】で示す構造が好ましい。本発明で用いるB
成分は、分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有す
る重合体でないケイ素化合物であれば特に制限なく用い
ることができる。ここで、重合体でないケイ素化合物と
は、一般的な意味の低分子化合物であり、通常、分子量
が60〜1000の範囲にあるものを意味する。具体的
には下記式(10),(11),(12),(13),(14),(15) で表される
ビニルシラン、または芳香環上の3つ以上の水素がSiR
2 (CH=CH2),SiR(CH=CH2)2,Si (CH=CH2)3(Rは炭素数1 〜
20の1 価の炭化水素基) で置換された芳香環と該置換基
からなるビニルシランなどを好ましく使用することがで
きる。これらの化合物は1 種類でも2 種類以上用いても
良い。 CH2=CR3SiR2-X-SiR2(CR3=CH2(10)、CH2=CR3)SiR2(CR3
=CH2 (11)、(CH2=CH)aSiR(4-a) (12) 、(CH2=CH)
(a-1)SiR(4-a)-(X)m-SiR(4-a)(CH=CH2)(a-1) (1
3)、R3-(X)m[SiR(CH=CH2)](n+2)-R3 (14)、[X-SiR
(4-a)(CH=CH2)(a-2)](n+2)(15) 上記記載のaは3〜4の整数、mは1〜31、好ましく
は1〜5の整数、nは0〜30、好ましくは0〜4の整
数である。
【0017】式(10),(11),(12),(13),(14),(15) のR 、
X 及びR3は式(4) 〜(9) のR,X 及びR3と同じであり、ま
た好ましい構造も同じである。B 成分として、
【0018】
【化6】
【0019】に示す構造が好ましい。本発明の硬化性組
成物は、耐熱性及び力学特性の点から、A成分として式
(1)で表される化合物、およびB成分として式(2)
で表される化合物の少なくとも一方の総重量が硬化性組
成物全体の30〜99重量%になるように含むものであ
る。この含有量が30重量%未満であると、熱安定性及
び力学特性のために好ましくない。
【0020】 HSi(R1)(R2)-p-C6H4-Si(R1)(R2)H 式(1) CH2=CH-Si(R1)(R2)-p-C6H4-Si(R1)(R2)-CH=CH2 式(2) 式(1)を満足するA成分として
【0021】
【化7】
【0022】式(2)を満足するB成分として
【0023】
【化8】
【0024】に示す構造が好ましい。式(1)の化合物
は、A成分中30重量%以上、式(2)の化合物はB成
分中30重量%以上含むことが好ましい。本発明では付
加反応で硬化可能な(A)成分及び(B)成分に加え
て、使用目的に応じて、分子中にSiH基とアルケニル
基をそれぞれ少なくとも1個ずつ有する重合体でない有
機ケイ素化合物を用いることができる。具体的に例示す
れば以下の化合物を挙げることができる。具体的に例示
しれば以下の化合物を挙げることができる。
【0025】
【化9】
【0026】硬化性組成物(A)、(B)成分の合計の
SiH/アルケニル基の比は、0.5〜5が好ましく、
0.8〜3が更に好ましく、0.9〜2が特に好まし
い。硬化は、各種触媒を用いてその反応速度を制御する
ことができる。モノマーの組み合わせの違いによって、
反応を促進する触媒の種類は若干異なるが、いわゆるヒ
ドロシリル化反応に用いられる触媒としては、白金の錯
体、アルミナ、シリカ、カーボンブラックなどの単体に
固体白金を担持させたもの、塩化白金酸、塩化白金酸と
アルコール、アルデヒド、ケトンなどの錯体、白金−オ
レフィン錯体(例えば、Pt(CH2 =CH2 2 (P
Ph3 2 Pt(CH2 =CH2 2Cl2 );白金−
ビニルシロキサン錯体(例えば、Ptn (ViMe2
iOSiMe2 Vi)m 、Pt〔(MeViSi
O)4 m )、白金−ホスフィン錯体(例えば、Pt
(PPh3 4 、Pt(PBu)4 )、白金−ホスファ
イト錯体(例えば、Pt〔P(OPh)3 4 )(式
中、Meはメチル基、Buはブチル基、Viはビニル
基、Phはフェニル基を表し、m,nは整数を表す)、
ジカルボニルジクロロ白金、また、アシュビー(Ash
by)の米国特許第3159601および、31596
62号明細書中に記載された白金−炭化水素複合体、並
びに、ラモロー(Lamoreaux)の米国特許第3
220972号明細書中に記載された白金アルコラート
触媒も挙げられる。さらに、モディック(Modic)
の米国特許第3516964号明細書中に記載された塩
化白金−オレフィン複合体も本発明において有用であ
る。
【0027】また、白金化合物以外の触媒の例としては
RhCl(PPh3 3 、RhCl3 、RhAl
2 3 、RuCl3 、IrCl3 、FeCl3 、AlC
3 、PdCl2 ・2H2 O、NiCl2 、TiCl4
などが挙げられる。これらの触媒は単独で使用してもよ
く、2種以上併用しても構わない。触媒活性の点から、
塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−ビニルシロ
キサン錯体、白金アセチルアセトナートが好ましい。触
媒量としては特に制限はないが、ヒドロシリル基1mo
lに対して、10-1〜10-8molの範囲で用いるのが
よい。さらには10-3〜10-6molが好ましい。
【0028】さらに、本発明の硬化性組成物の貯蔵安定
性を高める目的で、脂肪族不飽和結合を含有する化合
物、有機リン化合物、有機イオウ化合物、窒素含有化合
物、スズ系化合物、有機過酸化物等の貯蔵安定性改良剤
を併用してもかまわない。脂肪族不飽和結合を含有する
化合物として、プロパギルアルコール、エン−イン化合
物、マレイン酸エステル等が例示される。有機リン化合
物としては、トリオルガノフォスフィン、ジオルガノフ
ォスフィン、オルガノフォスフォン、トリオルガノフォ
スファイト等が例示される。有機イオウ化合物として
は、オルガノメルカプタン、ジオルガノスルフィド、硫
化水素、ベンゾチアゾール、ベンゾチアゾールジサルフ
ァイト等が例示される。窒素含有化合物としては、アン
モニア、1〜3級アルキルアミン、アリールアミン、尿
素、ヒドラジン等が例示される。スズ系化合物として
は、ハロゲン化第一スズ2水和物、カルボン酸第一スズ
等が例示される。有機過酸化物としては、ジ−t−ブチ
ルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ベンゾイルペ
ルオキシド、過安息香酸t−ブチオ等が例示される。貯
蔵安定性改良剤は、使用する白金触媒1molに対し、
0〜1000molの範囲で用いるのが、好ましく、1
0〜500molの範囲で用いるのがさらに好ましく、
30〜300molの範囲で用いるのが特に好ましい。
【0029】硬化時に併用できる溶媒は、具体的に例示
すれば、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、ヘプタンなど
の炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、1,4−ジオ
キサン、ジエチルエーテルなどのエーテル系溶媒、アセ
トン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、クロロ
ホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタンなどの
ハロゲン系溶媒を好適に用いることができる。溶媒は2
種類以上の混合溶媒として用いることもできる。溶媒と
しては、テトラヒドロフラン、クロロホルムが好まし
い。使用する溶媒量は、用いるケイ素化合物1gに対
し、0〜10mlの範囲で用いるのが好ましく、0.5
〜5mlの範囲で用いるのがさらに好ましく、1〜3m
lの範囲で用いるのが特に好ましい。
【0030】硬化性組成物を硬化させる場合の硬化温度
は、0〜250℃が好ましい。硬化温度は一定でも良い
し、連続的あるいは段階的に昇温しても良い。このよう
にして得られた硬化物は、優れた耐熱性・力学特性を有
するので、航空宇宙産業用、自動車・鉄道・船舶等の将
来高速移動が可能となる移動手段用、超高層ビル・大深
度地下構造物・海中構造物などの大型構造物用などに用
いることができるが、これらに限定されるものではな
い。
【0031】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明の内容はこれに限定されるものではな
い。 実施例1 30mlのサンプル管に1,4−ビス(ジメチルシリ
ル)ベンゼン1.23g(6.3mmol)、1,4−
ビス(ジメチルビニルシリル)ベンゼン2.5g(1
0.1mmol)、1,3,5,7−テトラメチルシク
ロテトラシロキサン577mg(2.4mmol)をは
かりとり、テトラヒドロフラン2mlを加えて軽く振っ
て混合した。遅延剤であるジメチルマレートの1重量%
THF溶液を82.2mg加えた(白金触媒に対して3
0当量)。その後、Pt−ビニルシロキサン錯体(9.
71×10-6mmol/mg)を20mg加えた(Si
−ビニル基に対して1×10-5当量)。予め、厚さ25
μmのポリイミドフィルムを両面テープを用いて敷いた
φ6.7cmの軟膏缶を用意しておく。この中に、上記
の手順で調製したポリカルボシラン溶液を静かに流し込
んだ。この軟膏缶を熱風乾燥器中に水平となるように置
いた後ふたをして静置した。その後、50℃/18h→
80℃/9h→100℃/14h→150℃/22hか
けて加熱硬化させ、硬化物(a)を得た。ゲル分率:9
7%。
【0032】実施例2 30mlのサンプル管に1,4−ビス(ジメチルビニル
シリル)ベンゼン2.5g(10.1mmol)、1,
3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン1.
3g(5.6mmol)をはかりとり、テトラヒドロフ
ラン2mlを加えて軽く振って混合した。遅延剤である
ジメチルマレートの1重量%THF溶液を82.2mg
加えた(白金触媒に対して30当量)。その後、Pt−
ビニルシロキサン錯体(9.71×10-6mmol/m
g)を20mg加えた(Si−ビニル基に対して1×1
-5当量)。予め、厚さ25μmのポリイミドフィルム
を両面テープを用いて敷いたφ6.7cmの軟膏缶を用
意しておく。この中に、上記の手順で調製したポリカル
ボシラン溶液を静かに流し込んだ。この軟膏缶を熱風乾
燥器中に水平となるように置いた後ふたをして静置し
た。その後、50℃/18h→80℃/9h→100℃
/14h→150℃/22hかけて加熱硬化させ、硬化
物(b)を得た。ゲル分率:99%。
【0033】実施例3 30mlのサンプル管に1,3,5−トリス(ジメチル
シリル)ベンゼン2.0g(7.92mmol)、1,
4−ビス(ジメチルビニルシリル)ベンゼン2.5g
(10.1mmol)をはかりとり、テトラヒドロフラ
ン2mlを加えて軽く振って混合した。遅延剤であるジ
メチルマレートの10重量%THF溶液を87.7mg
加えた(白金触媒に対して30当量)。その後、Pt−
ビニルシロキサン錯体(9.71×10-6mmol/m
g)を20.9mg加えた(Si−ビニル基に対して1
×10-5当量)。予め、厚さ25μmのポリイミドフィ
ルムを両面テープを用いて敷いたφ6.7cmの軟膏缶
を用意しておく。この中に、上記の手順で調製したポリ
カルボシラン溶液を静かに流し込んだ。この軟膏缶を熱
風乾燥器中に水平となるように置いた後ふたをして静置
した。その後、50℃/20h→80℃/7.5h→1
00℃/19h→150℃/24hかけて加熱硬化さ
せ、硬化物(c)を得た。ゲル分率:99%。
【0034】比較例1 1,9−デカジエン1.66g(12mmol)、白金
−ビニルシロキサン錯体1重量%トルエン溶液12μl
(SiH1molに対し1×10-4mol)を乾燥トル
エン6mlに溶解させた溶液に、1,1,3,5,5−
ヘキサメチルトリシロキサン2.09g(10mmo
l)を乾燥トルエンに溶解した溶液6mlを窒素雰囲気
下、室温でゆっくりと滴下した。滴下終了後反応溶液を
1日室温で攪拌した。揮発成分をエバポレートしたとこ
ろ粗ポリマーを得た。該粗ポリマーをトルエンに溶解
し、シリカゲルクロマトグラフィーを用いて濾過後、ト
ルエン/メタノールで再沈殿することにより、CH2=CH-
(CH2)6-CH2CH2-SiMe2O-SiMe2OSiMe2-CH2CH2n-(CH2)6-
CH=CH2 で表されるケイ素系高分子を得た。1H-NMR にお
ける内部標準物質(1,3,5- トリブロモベンゼン) を用い
たビニル基含量の定量により、ビニル基含量は52.7mm
ol/100gであった。
【0035】得られたポリカルボシランを333mgと
1,3,5−トリス(ジメチルシリル)ベンゼン14.
7mg(アルケニル基1molに対しSiH基1mo
l)、遅延剤としてベンゾチアゾール0.047mg、
白金ビニルシロキサン錯体キシレン溶液(9.71×1
-8mmol/mg)180mg(0.175×10-4
mmol)を添加し、トルエン0.1mmolを加えて
攪拌した。150℃で3時間反応させ粘稠な硬化物
(d)を得た。ゲル分率:32%。
【0036】比較例2 30mlのサンプル管に、1,3,5,7−テトラメチ
ルシクロテトラシロキサン2.4g(6.9mmo
l)、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7
−テトラビニルシクロテトラシロキサン1.9g(8.
1mmol)をはかりとり、テトラヒドロフラン2ml
を加えて軽く振って混合した。遅延剤であるジメチルマ
レートの10重量%THF溶液を11.9mg加えた
(白金触媒に対して30当量)。その後、Pt−ビニル
シロキサン錯体(9.71×10-6mmol/mg)を
28.4mg加えた(Si−ビニル基に対して1×10
-5当量)。予め、厚さ25μmのポリイミドフィルムを
両面テープを用いて敷いたφ6.7cmの軟膏缶を用意
しておく。この中に、上記の手順で調製したポリカルボ
シラン溶液を静かに流し込んだ。この軟膏缶を熱風乾燥
器中に水平となるように置いた後ふたをして静置した。
その後、50℃/18h→80℃/9h→100℃/1
4h→150℃/22hかけて加熱硬化させ、硬化物
(e)を得た。ゲル分率:100%。
【0037】表1に実施例1、2、3で得られた本発明
の硬化物、及び比較例1で得られた硬化物の熱重量分析
の結果について示す。
【0038】
【表1】 表1 実施例1〜3および比較例1で得られた硬化物の熱重量分析1) ―――――――――――――――――――――――――――― サンプル 重量減少(%) Td5 (℃)2) 400 ℃ 500℃ ―――――――――――――――――――――――――――― 実施例1 1.4 9.1 472 実施例2 0.3 3.3 521 実施例3 1.2 9.9 467 比較例1 10.2 98.4 366 ―――――――――――――――――――――――――――― 1)窒素気流下、昇温速度は20℃/min 2)5%重量減少した時の温度 表1より、本発明の硬化物は、400℃、500℃にお
ける重量減少が比較例に比べて著しく少ないことが分か
った。また、本発明の硬化物は、Td5 が比較例に比べ
て著しく高いことが分かった。
【0039】表2に実施例1、2、3で得られた本発明
の硬化物、及び比較例2で得られた硬化物の曲げ試験の
結果について示す。
【0040】
【表2】表2 実施例1〜3および比較例2で得られた
硬化物の力学特性 ――――――――――――――――――― サンプル 曲げ弾性率(GPa) ――――――――――――――――――― 実施例1 1.79 実施例2 1.47 実施例3 1.36 比較例2 1.06 ――――――――――――――――――― 表2より、本発明の硬化物は、曲げ弾性率が比較例に比
べて高いことが分かった。
【0041】
【発明の効果】本発明により提供されるケイ素系化合物
を用いて耐熱性軽量構造材料を製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広瀬 俊文 兵庫県神戸市須磨区神の谷7−2−3

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】A成分として、1分子中に2個以上のSi
    H基を有する重合体でないケイ素化合物、B成分とし
    て、1分子中に2個以上のアルケニル基を有する重合体
    でないケイ素化合物、C成分として、ヒドロシリル化触
    媒を必須成分とした硬化性組成物であって、 A成分として HSi(R1)(R2)-p-C6H4-Si(R1)(R2)H 式(1) で表される化合物およびB成分として CH2=CH-Si(R1)(R2)-p-C6H4-Si(R1)(R2)-CH=CH2 式(2) (式(1)および(2)中のR1およびR2は各々独立に炭
    素数1〜20までの1価の有機基である。p-C6H4はパラ
    フェニレン基である。)で示される化合物から選択され
    る少なくとも一方の化合物の総重量が硬化性組成物全体
    の30〜99重量%を有することを特徴とする、ヒドロ
    シリル化反応によって硬化可能な硬化性組成物。
JP32119494A 1994-12-01 1994-12-01 ケイ素化合物を用いた硬化性組成物 Pending JPH08157603A (ja)

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