JPH08217879A - 耐熱性樹脂およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 300℃以上の耐熱性を備えた、再溶融賦形が
可能で、かつ、有機溶媒に可溶な熱可塑性樹脂を得るこ
と。 【構成】 ポリシルプロピレンポリマーを加水分解し、
六員環スピロ構造を有する熱可塑性で、かつ、耐熱性を
備えた新規なシリコンポリマーを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再溶融賦形することが
でき、高い熱安定性を有し、かつ、有機溶剤に可溶な耐
熱性樹脂およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、高耐熱性樹脂としては、耐薬
品性、機械的性質をともに備えていることが要求される
ことから、熱硬化型樹脂の開発を中心とした研究が広く
進められている。 400℃を越える熱分解温度を有する耐
熱性樹脂としては、全芳香族ポリイミドが知られている
が、その成形、硬化に極めて高度な技術が必要である。

【０００３】また、他の耐熱性に優れた熱硬化型樹脂と
しては、ポリオルガノシロキサン、いわゆるシリコーン
樹脂が知られている。しかしながら、従来開発されたシ
リコーン樹脂では 400℃を越える熱分解温度を有するも
のは得られておらず、またオルガノシロキサンの脱水縮
合反応による架橋硬化反応に際しては、その硬化反応時
に副生物が生成し、これが得られる樹脂の特性を低下さ
せるという問題点を有していた。

【０００４】そこで、本出願人は、特開平６−２９８９
３８号公報、特開平６−２９８９３９号公報に示すよう
な硬化反応時や縮合反応を伴わない素反応を利用して、
耐熱性に優れた樹脂でありながら、その成形、硬化が容
易な熱硬化型樹脂として一般式（３）に示した構造を有
する重合体を見い出した。また、特開平３−１３９５２
７号公報においても一般式（３）と類似の骨格単位を有
する熱硬化型樹脂が提案されている。

【化３】

【０００５】ところがこのような構造を有する化合物で
ある耐熱性を備えた樹脂は熱硬化型樹脂であり、加熱に
より初めて３次元架橋が起きるため、繰り返し溶融賦形
することは困難であるという難点を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、従来
開発されてきた高い熱安定性を有する樹脂は、熱硬化型
樹脂であり、加熱処理を行わないとその耐熱性が発現せ
ず、しかも一度溶融処理により樹脂内に架橋構造が形成
されると、再溶融賦形することが困難であるため、その
用途が限られるという難点がある。そこで耐熱性を備え
ながらも再溶融賦形可能な樹脂の開発が待たれている現
状にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上記要望に応え得る耐熱性樹脂を開発することを目的と
して検討した結果、本発明を完成したものであり、本発
明の要旨は、一般式（１）で示される繰り返し単位を有
する耐熱性樹脂と、一般式（２）に表される重合体中の
クロロ基１モルに対し 0.5モル以上の水を反応させて一
般式（１）で示される耐熱性樹脂の製造方法にある。

【化４】

【化５】

【０００８】以下、本発明をさらに詳しく説明する。

【０００９】本発明の耐熱性樹脂は、一般式（１）で示
される構造を有している。これは、従来開発されてきた
炭素−炭素結合、あるいは、炭素−窒素結合のような炭
素系の結合を主鎖骨格とする熱硬化型樹脂に比べて、結
合エネルギーの大きいシロキサン結合（Si-O-Si ）を主
鎖骨格として有し、さらに環状構造を有するため、高い
熱安定性を発現する。また、本発明の耐熱性樹脂は熱可
塑性であることを特徴とし、再溶融賦形が可能である。

【００１０】一般に樹脂が熱可塑性を備えたものとする
には、加熱により枝分かれを起こさない分子構造とする
ことが必要であり、本発明の耐熱性樹脂は、一般式
（１）で表される骨格を有しており、この条件を満足し
ている。本発明の耐熱性樹脂の製造方法は、とくに限定
しないが、一般式（２）に示される重合体（以下、プレ
ポリマーと称する。）を加水分解／縮合することにより
得ることが好ましい。

【００１１】一般式（２）で示されるプレポリマーの製
造方法は、特願平６−１３１９９１号公報に示されてい
るが、一般式（１）で示される構造を有する耐熱性樹脂
を得るための好ましいプレポリマーの製造方法について
以下に説明をする。

【００１２】一般式（２）で示されるプレポリマーは、
例えば、ポリ（ジフェニルシルプロピレン）（以下、原
料ポリマーと称する。）をクロロ化することによって得
られる。原料ポリマーの分子量は、 1,000〜100,000 で
あることが好ましい。この分子量が 1,000未満の原料ポ
リマーを用いると、純度向上のため原料ポリマーをメタ
ノールなどによる再沈殿処理を行なったときに溶解して
しまい、精製に供した原料ポリマーが回収できなくな
る。また、分子量が 100,000を越えた原料ポリマーを用
いると、そのフェニル基をクロロ基に置き換える反応の
際、架橋してしまうため好ましくない。より好ましい原
料ポリマーの分子量は、 2,000〜20,000である。

【００１３】また、この原料ポリマー合成の際に、白金
系化合物を触媒として使用した場合は、原料ポリマー中
の残存触媒によるものと思われる着色が生じている。こ
の原料ポリマーの着色を、濾紙による濾過、あるいは再
沈殿による精製を行なって除去することは困難である。
この着色の除去は、例えば、上記原料ポリマー溶液を金
属イオンを吸着する働きのあるアルミナなどを充填した
カラムクロマトグラフィーで処理することにより行うこ
とができる。理由は明らかではないが、この原料ポリマ
ーの着色が原料ポリマーへのクロロ基の導入に際し、副
反応を引き起こす場合があるため、原料ポリマーの着色
は完全に除去するのが好ましい。

【００１４】Si-Cl 基を有する化合物は、一般に水によ
り容易に加水分解反応を受け、シラノール基を生成す
る。生成したシラノール基はさらに縮合し、シロキサン
結合を形成することが知られている。

【００１５】本発明の耐熱性樹脂の合成方法は、プレポ
リマーを有機溶媒で希釈し、その溶液に水をゆっくり添
加して、加水分解／縮合反応をする方法により得ること
ができる。以下、具体的に説明する。

【００１６】本発明の耐熱性樹脂の製造方法では、ま
ず、プレポリマ−を有機溶媒で希釈してプレポリマー溶
液を調製する。ここで用いる有機溶媒は、水との親和性
が高いものを使用することが好ましく、例えばテトラヒ
ドロフラン、ジオキサンなどを用いればよい。また、こ
れら有機溶媒は、モレキュラ−シ−ブスなどの乾燥剤を
加えて脱水処理をしたり、および／または、蒸留するな
どして、十分乾燥させたものがとくに好ましい。

【００１７】プレポリマ−溶液の濃度は、プレポリマ−
溶液の重量に対して30wt％以下であることが好ましい。
30wt％を越えたプレポリマ−溶液は、水を添加したとき
に反応が急速に進み、得られる樹脂中に橋かけ反応が起
こりやすく、目的とする熱可塑性樹脂が得られない。

【００１８】次にプレポリマー溶液に水を添加して、加
水分解／縮合反応を行い、本発明の耐熱性樹脂を得る。
この水の添加量は、プレポリマー中のSi-Cl 基１モルに
対し、 0.5モル以上、好ましくは 0.6モル以上である。
Si-Cl 基１モルに対し、 0.5モル以上加えることによ
り、賦形した成形品は強靱で優れた耐熱性を有した樹脂
を得ることができる。Si-Cl 基１モルに対し、0.5 モル
より少ない水の量では、加水分解反応が十分に進行せ
ず、これを賦形した成型品は十分な機械的強度を付与で
きない。

【００１９】また、プレポリマ−溶液に加える水の添加
量は、プレポリマ−の重量に対し、200ppm以下、さらに
好ましくは 50ppm以下である。水の含有量がプレポリマ
−に対し200ppmを越える量であると、プレポリマ−溶液
中でプレポリマ−が凝集しやすくなる。なお、好ましい
水の添加速度は、スケ−ルによって変動する。

【００２０】上記反応において、Si-Cl 基を含むプレポ
リマ−溶液に水を直接添加すると、プレポリマ−が架橋
してしまうため、水を有機溶媒で希釈したもの（以下、
混合液と称する。）を用いることが好ましい。ここで用
いる有機溶媒は、プレポリマ−を希釈するのに用いたも
のと同様、例えばテトラヒドロフラン、ジオキサンな
ど、水と親和性の高い種類のものを用いればよい。好ま
しい混合液中の水の濃度は、攪拌の程度にもよるが、急
速な架橋を防ぐ上で、有機溶媒の量に対し５wt％以下に
することが好ましい。

【００２１】上記反応により得られた本発明の耐熱性樹
脂は、 300℃以上の温度で、繰り返し溶融賦形すること
ができ、その成形物は強靱であり、種々の用途に用いる
ことができる。

【００２２】また、本発明の耐熱性樹脂は、ベンゼン、
トルエン、クロロホルム、テトロヒドロフラン等、有機
溶媒に可溶である。

【００２３】以下、本発明を実施例により詳しく説明す
る。

【００２４】［参考例］（プレポリマーの製造） 乾燥した分子量約12,000のポリ（ビスジフェニルシルプ
ロピレン）11.1ｇを脱水乾燥したベンゼン 100mlに溶解
した。塩化水素ガス注入管と塩化水素ガス排出管を取り
付けた 100mlの２口ナスフラスコに該ポリマー溶液を加
え、さらに触媒として昇華精製した三塩化アルミニウム
約 0.2ｇを加えて、さらに乾燥塩化水素ガスをSi−フェ
ニル基モル数の約10倍量吹き込み、クロロ化反応を行
い、ポリ（ジクロロシルプロピレン）のベンゼン溶液を
得た。回収した該反応生成物を¹H−ＮＭＲ測定した結
果、反応前はδ＝ 120〜140ppmにSi−フェニル基結合の
ピークが見られたのに対し、反応生成物はそれらのピー
クは、ほぼ完全に消失したことから（図１）、原料ポリ
マー中のフェニル基の90モル％以上がクロロ基に置換さ
れていることを確かめた。

【００２５】

【実施例１】参考例で得たポリ（ジクロロシルプロピレ
ン）のベンゼン溶液40ml（ポリマー中に含まれるSi-Cl
基量；0.02mol ）をモレキュラーシーブス４Ａで脱水し
たテトラヒドロフラン 500mlに溶解した。２Ｌナスフラ
スコ中に該ポリマー溶液を加え、さらに室温下にナスフ
ラスコに水1.82ｇ（0.1mol）とピリジン4.71ｇ（0.06mo
l ）とテトラヒドロフラン 500mlの混合溶液を20時間か
けて滴下をし、加水分解を行った。該反応溶液を溶媒除
去したあと、10mlの水で洗浄することによりピリジン塩
酸塩、未反応ピリジンなどを除去した。得られた生成物
に対してさらに水10mlを加え、窒素雰囲気下90℃で加熱
した後、さらに 150℃で30分加熱することによって残留
するSi-Cl 基をほぼ完全にSi-O-Si 結合に変換した生成
物Ａを得た。得られた生成物Ａについて、ＩＲを測定し
たところ1200〜900cm^-1 にシロキサン結合由来のピ−ク
（図２）が確認され、¹H−ＮＭＲの測定から、ポリ（ジ
フェニルシルプロピレン）では１〜1.5ppm付近に現れた
シルエチレン由来のピ−クがそれぞれシフトし、ブロ−
ドとなっていること（図３）から、一般式（１）に示し
た六員環スピロ構造を大量に含んでいることが確かめら
れた。

【００２６】つぎに、得られた生成物Ａを 350℃で溶融
賦形したところ強靱な板状成形物を得た。この成形物
は、ベンゼン、トルエン、クロロホルム、テトラヒドロ
フランに可溶であり、また繰り返し溶融賦形可能であっ
た。なお、得られた成形物は、ＴＧＡ分析（熱重量分
析）したところ、窒素雰囲気下の５％重量減少温度が 5
50℃であった。また、この得られた成形物を、 100℃の
沸騰水中に５分間浸漬したところ、外観、形状に全く変
化は見られなかった。このように、生成物Ａから得られ
る耐熱性樹脂は、良好な耐水性と耐熱性を有することが
わかった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の耐熱性樹脂は、優れた耐熱性、
耐水性を有し、かつ、再溶融賦形ができるため、成形時
の取り扱いが容易であり、広い用途に用いることができ
る。また、本発明の製造方法では、高耐熱性樹脂を温和
な条件下で安定に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の耐熱性樹脂の ¹³C−ＮＭＲのチャ−ト
である。

【図２】本発明の耐熱性樹脂のＩＲ（ＫＢｒ法）のチャ
ートである。

【図３】本発明の耐熱性樹脂の¹C−ＮＭＲのチャ−トで
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大迫 信行 広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン 株式会社中央研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記一般式（１）で示される繰り返し単
   位を含有し、有機溶媒に可溶な耐熱性樹脂。 【化１】
2. 【請求項２】 一般式（２）で表される重合体中に含ま
   れるクロロ基１モルに対して 0.5モル以上の水を反応せ
   しめて一般式（１）の樹脂を得ることを特徴とする請求
   項１記載の耐熱性樹脂の製造方法。 【化２】