JPH09208624A - 官能基を有する重合体の製造方法 - Google Patents

官能基を有する重合体の製造方法

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JPH09208624A
JPH09208624A JP33300096A JP33300096A JPH09208624A JP H09208624 A JPH09208624 A JP H09208624A JP 33300096 A JP33300096 A JP 33300096A JP 33300096 A JP33300096 A JP 33300096A JP H09208624 A JPH09208624 A JP H09208624A
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Naoki Furukawa
直樹 古川
Shigeru Hagimori
萩森  茂
Takashi Wachi
俊 和地
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不飽和基を有する重合体を酸素の存在下にヒ
ドロシラン化合物によりヒドロシリル化する珪素原子含
有基を有する有機重合体の製造方法であって高い反応収
率を得ることができる方法を提供することである。 【解決手段】 不飽和基を有する重合体をヒドロシリコ
ン化合物によりヒドロシリル化反応する珪素原子含有基
を有する有機重合体の製造方法において、不飽和基を有
する重合体を不活性ガスの存在下で溶媒と混合した後、
酸素を反応器内に導入してヒドロシリル化する珪素原子
含有基を有する有機重合体の製造方法、あるいは不飽和
基を有する重合体をヒドロシリコン化合物により溶媒、
酸素および酸化防止剤の存在下にヒドロシリル化する珪
素原子含有基を有する有機重合体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はヒドロシリル化によ
る珪素原子含有基を有する重合体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】加水分解性基が結合した珪素原子を含有
する基(例、(CH3 O)2 Si(CH3 )−)は水分
が存在すると加水分解し、シラノールを経てシロキサン
結合を形成する。このような基は架橋性珪素基とも呼ば
れる。架橋性珪素基を有する重合体は水分の存在下でシ
ロキサン結合を形成することにより架橋し硬化すること
ができ、シーリング材や接着剤に用いられる。
【0003】
【化2】
【0004】架橋性珪素基を有する重合体の製法のひと
つに不飽和基を有する重合体(不飽和基重合体)と加水
分解性基を有するヒドロシリコン化合物をヒドロシリル
化反応により製造する方法が知られている。
【0005】
【化3】
【0006】架橋性珪素基を有する重合体の製造に限ら
ず、珪素原子含有基を有する重合体はヒドロシリル化反
応によって製造されることが多い。ヒドロシリル化反応
は通常、白金化合物を触媒とし酸素を助触媒とする。
(Onopchenko.A.らの J.Org.Ch
em.,52,4118,(1987)、Lewis.
L.N.らの J.Am.Chem.Soc.,11
2,5998,(1990)、米国特許第535911
1号明細書)。反応器気相部等に窒素やヘリウムなどの
不活性ガスを存在させ、酸素なしで反応を行った場合に
は、反応における触媒活性が著しく低下し、ヒドロシリ
ル化反応速度が極端に遅くなり、反応に数日もの時間を
要する場合が生じる。このため生産性が極端に低下した
り、重合体中の珪素原子含有基の含有率が低下するとい
う問題が生じる。
【0007】酸素を助触媒とするヒドロシリル化反応
は、1−オクテンとトリエチルシラン、メチルジオクチ
ルシラン、トリオクチルシラン、ジオクチルシランなど
の1−アルケン類とアルキルシラン、ジアルキルシラン
あるいはトリアルキルシランなどのシラン類との反応、
トリエチルシランとビニルトリメチルシランあるいはビ
ニルトリクロロシランとの反応、あるいはシクロヘキセ
ンとメチルジクロロシランとの反応、1−ヘキセンある
いはシクロヘキセンとメチルジクロロシランとの反応、
1−ヘキセンとジメトキシメチルシランとの反応、1、
1、1、2、3、3、3−ヘプタメチルトリシロキサン
と1−ヘキセンあるいはトランス−2−ヘキセンとの反
応、トリエチルシランとトランス−2−ヘキセンとの反
応、トリクロロシランと1、5−ヘキサジエンとの反応
等、低分子化合物との反応に用いられている。
【0008】しかし、不飽和基を有する重合体をヒドロ
シリコン化合物によりヒドロシリル化する場合、酸素の
存在下であっても高い反応収率が得られない場合がある
ことがわかった。特に反応物の粘度を低下させるため有
機溶剤を用いた場合、この傾向が大きい。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、不飽
和基を有する重合体を酸素の存在下にヒドロシラン化合
物によりヒドロシリル化する珪素原子含有基を有する有
機重合体の製造方法であって高い反応収率を得ることが
できる方法を提供することである。また、本発明の他の
目的は、不飽和基を有する重合体をヒドロシラン化合物
によりヒドロシリル化する珪素原子含有基を有する有機
重合体の効率的な製造装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、次のい
ずれかの発明、あるいはこれらの組合せによって達成さ
れる。 1.不飽和基を有する重合体をヒドロシリコン化合物に
よりヒドロシリル化する珪素原子含有基を有する有機重
合体の製造方法において、不飽和基を有する重合体を不
活性ガスの存在下で溶媒と混合した後、酸素を反応器内
に導入してヒドロシリル化する珪素原子含有基を有する
有機重合体の製造方法。 2.不飽和基を有する重合体をヒドロシリコン化合物に
より溶媒、酸素および酸化防止剤の存在下にヒドロシリ
ル化する珪素原子含有基を有する有機重合体の製造方
法。 3.攪拌槽の高さに対する攪拌翼高さの比が0.1〜
1.0でかつ攪拌槽の内径に対する攪拌翼の幅の比が
0.4〜0.95であり、攪拌槽の投影面積に対する攪
拌翼の投影面積の比が0.35〜0.8である攪拌翼を
有する攪拌槽を反応槽として用いることを特徴とする不
飽和基を有する重合体をヒドロシリコン化合物によりヒ
ドロシリル化する珪素原子含有基を有する有機重合体の
製造方法。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明では1分子中に少なくとも
1個のアルケニル基などの不飽和基を有する重合体を用
いる。不飽和基は、ビニル基などのヒドロシリル化反応
に活性である基がよい。両末端にビニル基などを有する
重合体は、光硬化性樹脂、UV硬化性樹脂、電子線硬化
性樹脂、エレクトロニクス用封止材、接着剤、改質剤、
コーティング材、建築用シーリング材などの原料として
用いられている。
【0012】本発明により製造される珪素原子含有基を
有する有機重合体は、架橋性重合体として用いられるこ
とが多い。この場合、この重合体は接着剤、粘着剤、塗
料、シーリング材、防水材などの用途に利用される。架
橋した硬化物は耐候性、耐熱性、耐透湿性などの性質が
要求されることが多い。飽和炭化水素系重合体は耐候
性、耐熱性が優れているので、本発明で使用する不飽和
基を有する重合体は飽和炭化水素系重合体であることが
好ましい。このような重合体としては水添ポリイソプレ
ン、ポリイソブチレンなどを例示することができる。特
に、ポリイソブチレンを用いる場合、本発明が好適に利
用できる。
【0013】ポリイソブチレンは、単独重合体であって
もよく、共重合体であってもよい。共重合体である場
合、共重合体は50モル%以上、好ましくは80モル%
以上、さらに好ましくは90モル%以上のイソブチレン
単位を含むことが望ましい。残りの成分については、イ
ソブチレンと共重合し得るモノマー、特にカチオン重合
性モノマーの中から任意に選択することが出来る。例え
ば、炭素数3〜12のオレフィン類、共役ジエン類、非
共役ジエン類、ビニルエーテル類、芳香族ビニル化合
物、ノルボルネン類、シクロペンタジエン類、ジシクロ
ペンタジエン類、ビニルシラン類などをあげることが出
来る。
【0014】イソブチレンと共重合し得るカチオン重合
性モノマーの具体例としては、プロペン、1−ブテン、
2−ブテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1
−ブテン、ペンテン、ヘキセン、シクロヘキセン、ビニ
ルシクロヘキセン、5−エチリデンノルボルネン、5−
プロピリデンノルボルネン、ブタジエン、イソプレン、
シクロペンタジエン、メチルビニルエーテル、エチルビ
ニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、ビニルカル
バゾール、メトキシスチレン、エトキシスチレン、t-ブ
トキシスチレン、ヘキセニルオキシスチレン、スチレ
ン、α−メチルスチレン、メチルスチレン、ジメチルス
チレン、クロロメチルスチレン、クロロスチレン、イン
デン、β−ピネン、ビニルトリクロロシラン、ビニルメ
チルジクロロシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ビ
ニルジメチルクロロシラン、ビニルジメチルメトキシシ
ラン、ビニルトリメチルシラン、ジビニルジクロロシラ
ン、ジビニルジメトキシシラン、ジビニルジメチルシラ
ン1、3−ジビニル−1、1、3、3−テトラメチルジ
シロキサン、トリビニルメチルシラン、γ−メタクリロ
イルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリ
ロイルオキシプロピルメチルジメトキシシランなどがあ
る。これらの中で、プロペン、1−ブテン、2−ブテ
ン、シクロペンタジエン、5−エチリデンノルボルネ
ン、イソブチルビニルエーテル、メトキシスチレン、ス
チレンなどが望ましい。これらの成分は、単独でも、2
種以上併用して使用することもできる。
【0015】末端に3級炭素と結合した塩素原子を有す
るイソブチレン系重合体は、1、4ービス(αークロロ
イソプロピル)ベンゼンあるいは1、3、5ートリス
(αークロロイソプロピル)ベンゼンなどのハロゲン化
物を開始剤、三塩化ホウ素などのルイス酸を触媒として
イソブチレンをカチオン重合させるイニファー法と呼ば
れる方法により製造されることが知られている(米国特
許第4276394号明細書)。イニファー法で得られ
たハロゲン末端イソブチレン系重合体にビニル基を導入
する方法としては、アリルトリメチルシランを用いる方
法(特開昭63ー105005号)や非共役ジエン類を
用いる方法(特開平4ー288309号)などが知られ
ている。
【0016】上記イソブチレン系重合体等の重合体の数
平均分子量は、500〜200000、さらには100
0〜100000、特には3000〜50000、が好
ましい。数平均分子量が500未満であると所定の物性
が発現しにくく、200000を超えるとイソブチレン
系重合体が固体になるので反応を行いにくい。本発明に
使用するヒドロシリコン化合物は、Si-H基を有する化合
物である。架橋性珪素基を有する重合体を得るには珪素
原子に結合した加水分解性基を有するヒドロシリコン化
合物を使用する。このようなヒドロシリコン化合物の例
は一般式(1)で表される化合物である。
【0017】
【化4】
【0018】式中、R1 及びR2 はいずれも炭素数1〜
20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または
(R′)3 SiO−(R′は炭素数1〜20の1価の炭
化水素基であり、3個のR′は同じであってもよく、異
なっていても良い。)、Xは水酸基、水素原子またはハ
ロゲン、アルコキシ基またはアシロキシ基などの加水分
解性基であり、2個以上結合するときは同じであっても
良く、異なっていても良い、aは、0、1、2または
3、bは0、1または2、mは0または1〜18の整数
を示す。
【0019】このようなヒドロシリコン化合物の具体例
としては、トリクロロシラン、メチルジクロロシラン、
ジメチルクロロシラン、トリメチルシロキシジクロロシ
ランなどのハロゲン化シラン類、トリメトキシシラン、
トリエトキシシラン、ジメトキシメチルシラン、メトキ
シジメチルシラン、ジメトキシフェニルシラン、1、
3、3、5、5、7、7−ヘプタメチル−1、1−ジメ
トキシテトラシロキサンなどのアルコキシシラン類、メ
チルジアセトキシシラン、トリメチルシロキシメチルア
セトキシシランなどのアシロキシシラン類、ジメチルシ
ラン、トリメチルシロキシメチルシラン、1、1、3、
3−テトラメチルジシロキサン、1、3、5−トリメチ
ルシクロトリシロキサンなどの分子中にSi−H結合を
2個以上有するハイドロシラン類、メチルジ(イソプロ
ペニルオキシ)シランなどのアルケニルオキシシラン類
などがあげられるが、これらに限定されるものではな
い。これらの化合物の中では、ヒドロシリル化反応にお
ける活性の高いトリクロロシラン、メチルジクロロシラ
ンなどのクロロシラン類が好ましく、得られた架橋性珪
素基を有する重合体の反応性(加水分解性)がマイルド
である点から、トリメトキシシラン、ジメトキシメチル
シランなどのアルコキシシラン類が好ましい。
【0020】分子中に2個以上のSi−H結合を有する
ヒドロシリコン化合物を用いた場合、1分子のヒドロシ
リコン化合物に2分子以上の重合体を結合させることに
より重合体の分子量を2倍や3倍に増大させることもで
きる。このようにして重合体の分子量を増加させて珪素
原子含有基を有する有機重合体の製造をすることもでき
る。
【0021】本発明に使用されるヒドロシリコン化合物
の量は、特に制御されるものではないが、重合体中の不
飽和基1モルに対して0.2〜20モルが望ましい。経
済性の面から0.5〜10モル、特に0.8〜3モルが
好ましい。また、ヒドロシリコン化合物の導入時期は特
に制限されるものではなく、反応前に予め重合体と触
媒、溶剤など添加剤を不活性ガス雰囲気下で混合した後
に当該化合物を導入しても良いし、予め重合体と触媒、
溶剤など添加剤を不活性ガス雰囲気下で混合した後に、
酸素置換により反応系に酸素が存在する状態で導入され
ても良い。
【0022】本発明では反応物の粘度を低下させるため
溶剤を用いる。溶剤としては、ヘキサン、ヘプタンなど
の脂肪族系炭化水素などが好ましいが、これらに限定さ
れるものではない。溶剤の使用量は粘度低下を目的とす
る場合には重合体に対して0.1〜500重量部用いる
ことが好ましい。
【0023】本発明の溶剤としては可塑剤を含む。目的
とする珪素原子含有基を有する重合体が可塑剤と共に用
いられる場合には反応時に可塑剤を使用することが便利
である。可塑剤の分子量は100〜1000、特に20
0〜800、が好ましい。数平均分子量が100未満で
あると、可塑剤の沸点が低くなり、1000をこえる
と、粘度が高くなるため取り扱い難くなる。可塑剤は、
重合体との相溶性が良好であり、比較的沸点が高く、か
つ反応を阻害しないもしくは反応阻害が少ないものがよ
い。
【0024】例えば、重合体の主鎖骨格がポリイソブチ
レンのような飽和炭化水素である場合には、分子量20
0〜800の石油系軟化剤が望ましい。石油系軟化剤と
しては、パラフィン系可塑剤および/またはn−d−M
法により求められる組成でパラフィン(CP)が50〜
90%であり、ナフテン(CN)が10〜50%であ
り、アロマ(CA)が1%以下、特に、パラフィン(C
P)が60〜80%であり、ナフテン(CN)が20〜
40%であり、アロマ(CA)が1%以下、である可塑
剤が例示できる。n−d−M法とは屈折率n、密度d及
び分子量Mの値をn−d−M法の実験式に代入すること
により、パラフィン分、ナフテン分を求めることをいう
(石油炭化水素化学、第2巻、池辺清ら著、共立出
版)。
【0025】パラフィン分及びナフテン分が上記範囲外
であると、可塑剤の酸化劣化が起こりやすくなる。ま
た、上記可塑剤は環分析で求められるアロマ分が1%以
下であることが好ましい。環分析とは可塑剤の比屈折r
20 D 及び分子量Mを測定し、測定した分子量M及び比屈
折r20 D に相当するアニリン点を求め、このアニリン点
と実測アニリン点との差〔AP〕を算出し、下記式 可塑剤中のアロマ分(%)=0.68×〔AP〕 によりアロマ分を求めることをいう(石油炭化水素化
学、第2巻、池辺清ら著、共立出版)。アロマ分が1%
を超えると、製品の耐候性が低下する。より好ましいア
ロマ分の含量は0.1%以下である。
【0026】可塑剤としては、ポリブテン、水添ポリブ
テン、αーメチルスチレンオリゴマー、ビフェニル、ト
リフェニル、トリアリールジメタン、アルキレントリフ
ェニル、液状ポリブタジエン、水添液状ポリブタジエ
ン、アルキルジフェニル等の炭化水素系化合物、BAA
−15(大八化学)、P−103、W320(大日本イ
ンキ)、PN−150(アデカアーガス)などのアジピ
ン酸エステル化合物、TOTM、TITM(新日本理
化)、W−700(大日本インキ)、などのトリメリッ
ト酸エステル系化合物、NS−100、NM−26、N
P−24、PS−32、PW−32、PX−32(出光
興産)などの石油系プロセスオイル類、アルケン−68
(日石油洗剤)などのアルキルベンゼン系、KE−82
8(荒川化学)などのエステル系、BF−1000(ア
デカアーガス)、DOTP(新日本理化)などが好まし
く、加熱減量が小さいといった点で、アルケン−68、
PS−32、PW−32、PX−32、DOTP、NS
−100、TOTMなどが好ましい。
【0027】溶剤として可塑剤を使用する場合、その使
用量は、反応物の粘度と得られた該重合体が用いられる
用途で必要な可塑剤量から決定すればよい。通常、不飽
和基を有する重合体100重量部に対して10〜100
重量部程度が望ましい。本発明の効果は溶剤を使用する
際に特に顕著に発揮される。これは溶剤が酸素により酸
化されヒドロシリル化反応を阻害するカルボニル化合物
などの物質を生成するが、ヒドロシリル化時まで反応系
を不活性雰囲気下におくことや酸化防止剤の使用により
この物質の生成が抑止されるためと推定されるが詳細は
不明である。
【0028】重合体と溶剤との混合温度は特に限定され
るものではないが、操作の安全上、用いる溶剤の沸点以
下で混合するのが好ましい。10〜300℃の範囲で行
えば良く、さらに好ましくは30〜200℃で行うのが
好ましい。重合体と溶剤との混合時に使用される不活性
ガスとしてはヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素が好ま
しく、その際微量の酸素が含まれていてもよい。この場
合、酸素濃度は0.01%以下であれば良く、さらに酸
素濃度が0.001%以下であることが好ましい。不活
性ガスは反応前の重合体と触媒、酸化防止剤、ヒドロシ
リコン化合物との混合時にも用いるのが望ましい。これ
らの添加物は重合体と溶剤との混合時に同時に混合して
もよいし、重合体と溶剤との混合後に混合してもよい。
【0029】本発明において、酸素は通常気体の形で反
応系に供給される。供給は反応液中にバブルすることに
よってよいし、反応容器気相部に吹き込んでもよい。供
給は連続的でなくてもよく間欠的であってもよい。また
反応容器気相部に一定濃度の酸素ガスを存在させるだけ
でもよい。使用される酸素の濃度は特に制約を受けるも
のではないが、反応器内において爆発組成を形成しない
条件であることが望ましく、通常、反応器気相部のガス
組成がヒドロシリコン化合物の爆発限界酸素濃度に入ら
ないことが望ましい。
【0030】ここで、爆発組成および爆発限界酸素濃度
は、例えば、酸素/不活性ガス/ヒドロシリコン化合物
の成分組成を変化させた場合に、着火源(たとえば、ニ
クロム線加熱による熱源や電磁火花など)を与えて爆発
するか否かの実験結果から決定される。たとえば、ヒド
ロシリコン化合物がジメトキシメチルシランの場合の結
果の一例を図19に示す。図19の三角線図は25℃、
常圧下における爆発測定結果であるが、図中斜線部は爆
発組成の領域を示し、A点が爆発限界酸素濃度であるこ
とを示している。
【0031】また、温度が90℃、圧力が5kg/cm
2 Gの場合の爆発限界酸素濃度を図20に示す。酸素濃
度が低いと爆発範囲をさけることができるが、酸素濃度
が極端に低い場合には反応速度が低下するため、反応時
間が増加する。用いる酸素ガスの濃度は少なくとも0.
1%以上、特には1%以上であることが望ましい。空気
または酸素と混合する不活性ガスとしてはアルゴン、ヘ
リウム、ネオン、キセノンあるいは窒素などが好まし
い。
【0032】また、反応時の操作圧力は、大気圧以上の
高い圧力で実施することが望ましい。これは、ある爆発
範囲に入らない気相部酸素濃度で反応する場合、気相部
の圧力が高いほど、反応液中の酸素濃度を高くすること
ができ、爆発の危険性なしにヒドロシリル化反応を円滑
に進めることができるからである。通常、0〜50kg
/cm2 Gが好ましく、さらには0〜20kg/cm2
G、特には0〜10kg/cm2 Gの圧力が用いられ
る。
【0033】反応器内へ導入する酸素の導入方法は、所
定酸素濃度のガスをボンベや希釈器(レギュレーター)
で調整し反応器中に注入する方法、不活性ガスと空気又
は酸素の各流量や圧力を調整しながら反応器中に注入す
る方法などが採用され得る。また、酸素の導入時期は特
に制限を受けるものではないが、反応開始直前に反応器
に導入されるのが望ましい。特に不飽和基を有する重合
体と白金触媒を混合した後、酸素を反応系に導入するの
が好ましい。
【0034】酸素導入後の酸素供給については、酸素導
入後に密閉して反応が終了するまで供給しないこともで
きるし、反応中に酸素が消費されることにより反応活性
が極端に低下する場合には、酸素を追加することもでき
る。追加する方法は、反応器気相部の圧力を常圧に戻し
た後に所定濃度の酸素を追加することもできるし、密閉
空間に高濃度の酸素を導入することもできるし、段階的
に圧力をあげることにより酸素を導入することもでき
る。これらの酸素の追加は断続的に実施されるものであ
るが連続的に供給することもできる。
【0035】本発明で用いる酸化防止剤は、ラジカル連
鎖禁止剤としての機能を有するフェノール系酸化防止
剤、例えば、2,6−ジ-tert-ブチル-p−クレゾール、
2,6−ジ-tert-ブチルフェノール、2,4−ジ−メチ
ル-6-tert-ブチルフェノール、2,2′−メチレンビス
(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4′−ブ
チリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、
4,4′−チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノー
ル)、テトラキス{メチレン−3(3,5−ジ-tert-ブ
チル-4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}メタ
ン、1,1,3−トリス(2-メチル-4−ヒドロキシ-5-t
ert-ブチルフェニル)ブタンなどがある。同様のラジカ
ル連鎖禁止剤としての機能を有するアミン系酸化防止
剤、例えば、フェニル−β−ナフリルアミン、α−ナフ
チルアミン、N,N′−ジ-sec−ブチル-p−フェニレン
ジアミン、フェノチアジン、N,N′−ジフェニル-p−
フェニレンジアミンなどを用いることが出来るがこれら
に限定されるものではない。
【0036】酸化防止剤の添加量は重合体100重量部
に対して0.0001〜10重量部、さらには0.00
5〜0.5重量部、特には0.01〜0.5重量部であ
ることが望ましい。0.0001重量部未満であると酸
化防止剤の効果が低下し、10重量部を超えると反応速
度が小さくなる。
【0037】酸化防止剤を用いる場合、重合体と溶剤と
の混合時から酸素が存在してもよいが、反応開始直前に
酸素を反応器に導入されるのが望ましい。特に不飽和基
を有する重合体と白金触媒を混合した後、酸素を反応器
に導入するのが好ましい。
【0038】本発明のヒドロシリル化反応には白金触媒
を用いるのが望ましい。白金触媒としては、担体上の白
金金属、白金化合物および白金錯体が好適に用いられて
いる。具体的には、例えば白金の単体、アルミナ、シリ
カ、カーボンブラックなどの担体に固体白金を担持させ
た担体上の白金金属、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコ
ール、アルデヒド、ケトン等との錯体などの白金化合
物、白金−オレフィン錯体 [例えば、Pt(CH2=CH2)2(PPh
3)、Pt(CH2=CH2)2Cl2 ] 、白金−ビニルシロキサン錯体
[ Pt[(vinyl)Me2SiOSiMe2(vinyl)] 、Pt[Me(vinyl)SiO]
4 、白金−ホスフィン錯体[ Pt(PPh3)4 、Pt(PBu3)4 ]
、白金−ホスファイト錯体 [ Pt[P(OPh)3)4 ] 等の白
金錯体等が本発明に使用される。
【0039】ジカルボニルジクロロ白金やAshby の米国
特許第3159601および3159662号明細書中
に記載された白金−炭化水素複合体、並びにLamoreaux
の米国特許第3220972号明細書中に記載された白
金−アルコラート触媒も用いることができる。さらに、
Modic の米国特許第3516946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用い
ることができる。
【0040】これらの触媒は単独で使用してもよいし、
2種以上を併用してもよいが、反応活性の点から塩化白
金酸、白金ーオレフィン錯体、白金ーアセチルアセトナ
ート錯体、白金ービニルシロキサン錯体が好ましい。触
媒使用量としては特に制限はないが、不飽和基を有する
重合体中の不飽和基1モルに対して白金触媒を10-1
ら10-8モル、さらに好ましくは10-3から10-6モル
の範囲で使用するのがよい。10-8モルより少ない場合
にはヒドロシリル化反応が十分に進行しない可能性があ
る。また、経済性、腐食性、副生成物生成の観点から1
-1モルより多量に用いないほうが好ましい。
【0041】また、触媒は取扱を容易にし、安定化させ
るために不活性な溶媒に希釈するのがよい。溶媒はベン
ゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、
アルコール、各種グリコールおよびエステルの様な極性
溶媒が好ましい。反応温度は特に限定されない。最適温
度は、触媒濃度、反応物質の性質に依存するが、通常、
30から200℃の範囲であり、特に50から120℃
の範囲である。
【0042】反応器の種類は特に制約を受けない。酸素
が多く消費される系においてはバッチ式、セミバッチ式
が好ましく、気液界面が存在し、酸素雰囲気を作り得る
状態で反応させることができる。また、酸素の消費が少
ない系においてはバッチ式、セミバッチ式に加えて連続
式の方法も用いることが可能である。
【0043】反応器としては、攪拌翼を有する反応器が
好適に使用し得る。10cp以上の高い粘度の反応液の
場合攪拌翼を適切なものにすることが本発明にとって重
要である。攪拌槽の高さに対する攪拌翼高さの比が0.
1〜1.0でかつ攪拌槽の内径に対する攪拌翼の幅の比
が0.4〜0.95であり、攪拌槽の投影面積に対する
攪拌翼の投影面積の比が0.35〜0.8である攪拌翼
が望ましい。これらの条件を満たす攪拌翼の例として
は、アンカー翼、パドル翼、ヘリカルリボン翼、マック
スブレンド翼(住友重機械工業(株))、フルゾーン翼
(神鋼パンテック(株))、スーパーミックス翼(サタ
ケ)、メガネ型翼、横型翼などがあげられる。
【0044】上述した攪拌翼を用いる場合において、反
応液液面の位置は攪拌翼上端部の上部でも下部でもよ
い。しかし、反応液液面を攪拌翼上端よりも下部に位置
する場合には、ガスの巻き込み状態が良くなるため、反
応液液面を攪拌翼上端よりも上部に位置する場合に比べ
て反応速度が大きい。このように反応器内における反応
液液面の攪拌翼に対する位置は、本反応の反応速度に影
響する。効率的な混合や反応のために、邪魔板(バッフ
ル)を1枚以上備えることもできる。
【0045】本発明では攪拌所用動力[kW/m3
(攪拌所用動力とは反応液(溶剤で溶解させた場合も含
む)単位体積あたりの動力を指す)が0.5以上で操作
することが好ましく、さらには1.0以上で操作するこ
とが好ましい。
【0046】
【実施例】本実施例にいう反応転化率(X)は、FT−
IR(Shimadzu DR - 8000 )分析で測定したビニル基
末端イソブチレン系重合体のビニル基の吸収の面積を用
い、次式により計算して求めた。 X = 1 - St / S0 S0 :反応前のビニルピーク面積値 St :反応時間tでのビニルピーク面積値
【0047】反応中生成するカルボニル生成物濃度 [C
O] は次のように求めた。まず、長鎖のカルボニル化合
物として炭素数10個のn−カプリンアルデヒドを可塑
剤に溶解させ、異なる濃度でカルボニル吸収をIR測定
し、そのカルボニル吸収のピーク面積値(Sco )とカル
ボニル濃度(Cco )との関係式を得た。この関係式を用
いてヒドロシリル化反応系中のカルボニル生成物の濃度
[CO] を求めた。 Cco (×10-2mmol/g) = 0.437 + 0.0629 ×Sco
【0048】実施例1 末端の約90%にビニル基を有する分子量が約1000
0のイソブチレン重合体約50gと可塑剤として炭化水
素系可塑剤PS−32(出光興産)25gを内容積50
0mlの4つ口セパラブルフラスコに窒素雰囲気下、内
温90℃で1時間混合溶解させた。イソブチレン重合体
のビニル基のモル数に対して2×10-4倍モルの白金ビニ
ルシロキサン錯体触媒(キシレン希釈溶液8.31×10-6mm
ol/μL)を反応器内に添加した後、反応器気相部に酸
素濃度が8.0%の窒素で希釈した空気を反応器内に導
入した。内温75℃に保って、イソブチレン重合体のビ
ニル基のモル数に対して1.5倍モルのジメトキシメチ
ルシランを滴下ロートより反応器内に導入することによ
り反応を開始した。反応転化率を図1に示す。
【0049】比較例1 イソブチレン重合体とPSー32を空気雰囲気下で混合
溶解させる以外は、実施例1と同様の条件で実験を行っ
た。反応転化率を図1に示す。図1より窒素雰囲気下で
混合溶解させると、空気雰囲気下で混合溶解させた場合
より反応転化率が高いことがわかる。
【0050】実施例2 末端の約95%にビニル基を有する分子量が約1000
0のイソブチレン重合体約40kgと可塑剤として炭化
水素系可塑剤PS−32(出光興産)12kgを内容積
100Lの反応器内で窒素雰囲気下、内温110℃で1
時間混合溶解させた。イソブチレン重合体のビニル基の
モル数に対して2×10-4倍モルの白金ビニルシロキサン
錯体触媒(キシレン希釈溶液8.31×10-6mmol/μL)を
反応器内に添加した後、反応器気相部の酸素濃度が8%
となるように空気を窒素で希釈して調整しながら導入し
た。イソブチレン重合体のビニル基のモル数に対して
1.5倍モルのジメトキシメチルシランを滴下ロートよ
り反応器内に導入することにより反応を開始した。反応
開始直後に気相部圧力を4kg/cm2 Gにし反応を継
続した。反応開始9時間後および16時間後にそれぞれ
気相部の圧力を常圧に戻した後8%の酸素含有ガスで4
kg/cm2 Gに戻し反応を継続させた。反応転化率を
図2に示す。
【0051】比較例2 イソブチレン重合体とPS−32を空気雰囲気下で混合
溶解させること、反応開始5、10、15時間後および
20時間後にそれぞれ気相部の圧力を常圧に戻した後8
%の酸素含有ガスで4kg/cm2 Gに戻し反応を継続
させたこと以外は実施例2と同様の条件で実験を行っ
た。反応転化率を図2に示す。図2より窒素雰囲気下で
混合溶解させると、空気雰囲気下で混合溶解させた場合
より反応転化率が高いことがわかる。
【0052】実施例3 気相部の酸素濃度を0.01%とする以外は実施例1と
同様の条件で反応を行った。反応転化率を図3に示す。
図3より酸素濃度が低いと反応は進むが反応転化率が低
いことがわかる。
【0053】実施例4 末端の約95%にビニル基を有する分子量が約1000
0のイソブチレン重合体約100gと可塑剤としてPS
ー32(出光興産)50gを内容積500mlのジャケ
ット付き耐圧用ガラス反応器内に窒素雰囲気下で、内温
75℃で1時間混合溶解させた。イソブチレン重合体の
ビニル基のモル数に対して2×10-4倍モルの白金ビニル
シロキサン錯体触媒(キシレン希釈溶液8.31×10-6mmol
/μL)を反応器内に添加後、反応器気相部に酸素濃度
が8.0%の窒素で希釈した空気を導入し、内圧を0k
g/cm2 Gに調整した。その後に、イソブチレン重合
体のビニル基のモル数に対して1.5倍モルのジメトキ
シメチルシランを滴下ロートより反応器内に導入するこ
とにより反応を開始した。反応転化率を図4に示す。
【0054】実施例5 反応器内の圧力を2kg/cm2 Gに調整する以外は実
施例4の条件にて実験を行った。反応転化率を図4に示
す。図4より圧力を高くすると転化率が少し上昇するこ
とがわかる。
【0055】実施例6 炭化水素系可塑剤PS−32(出光興産)25gにかえ
て脂肪族系炭化水素溶剤ヘプタン50mlを、反応器気
相部の酸素濃度が8.0%にかえて20.9%を用いる
ほかは、実施例1と同様にヒドロシリル化反応を行っ
た。反応転化率を図5に示す。
【0056】実施例7〜11 反応器気相部の酸素濃度を、11.6%、8.0%、
3.6%、0.36%、0.05%にした以外は比較例
1と同様の操作を行った。反応転化率を図5に示す。図
5より溶媒として脂肪族系炭化水素溶剤を用いても反応
が進行すること、反応転化率は酸素濃度が高くなると大
きくなることがわかる。
【0057】実施例12 触媒を塩化白金酸(イソプロピルアルコール溶液:8.02
×10-5mol/ml)にし、気相部の酸素濃度を3.4%とす
る以外は実施例1と同様の条件で反応を行った。反応転
化率を図6に示す。
【0058】実施例13 触媒を塩化白金酸(イソプロピルアルコール溶液:8.02
×10-5mol/ml)にし、気相部の酸素濃度を20.9%と
する以外は実施例1と同様の条件で反応を行った。反応
転化率を図6に示す。図6よりヒドロシリル化触媒とし
て無機白金化合物を用いても反応が進行することがわか
る。
【0059】実施例14 300mLの三つ口フラスコに、末端の約95%にビニ
ル基を有する分子量が約20000のビニル末端イソブ
チレン系重合体25.33gと可塑剤(PS−32)12.7g
(イソブチレン系重合体に対して50部)を加えて窒素雰
囲気下、温度約75℃で1時間撹拌混合した。これにジメ
トキシメチルシラン(DMS、0.81g、イソブチレ
ン系重合体のビニル基末端に対して1.5eq.)を加えた。
さらに十分撹拌した後、2,6-di-tert-butyl-p-crezol
(BHT )0.025g(ポリマーに対して0.1重量部)をXy
leneに溶解して添加した。ビニル基のモル数に対して1
×10-4eq.(61.0μL)のPt−ビニルシロキサン触媒を
加えて、ヒドロシリル化反応を開始した。この反応は空
気中で行った。反応転化率とカルボニル化合物生成速度
をそれぞれ図7、図8に示す。
【0060】実施例15 使用したビニル末端イソブチレン系重合体量22.18g、可
塑剤量11.1g、DMS 0.71g、Pt -ビニルシロキサン触媒
量53.4μL、BHT 量0.0067g(ポリマーに対して0.03重
量部)用いた以外は実施例14の操作と同様にヒドロシ
リル化反応を開始した。反応転化率とカルボニル化合物
生成速度をそれぞれ図7、図8に示す。
【0061】実施例16 使用したビニル末端イソブチレン系重合体量23.35g、可
塑剤量11.7g、DMS 0.74g、Pt−ビニルシロキサン触媒
量56.3μL、BHT 量0.0023g(ポリマーに対して0.01重
量部)用いた以外は実施例14の操作と同様にヒドロシ
リル化反応を開始した。反応転化率とカルボニル化合物
生成速度をそれぞれ図7、図8に示す。
【0062】実施例17 使用したビニル末端イソブチレン系重合体量21.07g、可
塑剤量10.6g、DMS 0.67g、Pt−ビニルシロキサン触媒
量50.8μL、BHT 量0.001g(ポリマーに対して0.005 重
量部)用いた以外は実施例14の操作と同様にヒドロシ
リル化反応を開始した。反応転化率とカルボニル化合物
生成速度をそれぞれ図7、図8に示す。
【0063】比較例3 使用したビニル末端イソブチレン系重合体量25.03g、可
塑剤量12.5g、DMS 0.80g、Pt−ビニルシロキサン触媒
量60.3μL用い、BHT を用いなかった以外は実施例14
の操作と同様にヒドロシリル化反応を開始した。反応転
化率とカルボニル化合物生成速度をそれぞれ図7、図8
に示す。図7より酸化防止剤を添加すると転化率が改善
されることがわかる。但し、反応初期には酸化防止剤を
添加しても転化率が低い場合もある。また、図8より酸
化防止剤がないとカルボニルが多く生成することがわか
る。
【0064】実施例18 末端の約95%にビニル基を有する分子量が約1000
0のイソブチレン重合体約40kgとPSー32(出光
興産)12kgを内容積100Lの反応器内で窒素雰囲
気下、内温110℃で1時間混合溶解させた。イソブチ
レン重合体のビニル基のモル数に対して2×10-4倍モル
の白金ビニルシロキサン錯体触媒(キシレン希釈溶液8.
31×10-6mmol/μL)および2,6-di-tert-butyl phenol
4gを反応器に添加した。攪拌を続けながら反応器気相
部の酸素濃度が8%となるように空気を窒素で希釈して
導入した。その後に、イソブチレン重合体のビニル基の
モル数に対して1.5 倍モルのジメトキシメチルシランを
滴下ロートより反応器内に導入することにより反応を開
始した。反応開始直後に気相部圧力を4kg/cm2
にし反応を継続した。反応17時間後に気相部圧力を大
気圧に戻し、さらに8%で調整された酸素含有ガスを追
加し、圧力を4kg/cm2 Gに戻して、反応を継続し
た。反応転化率を図9に示す。
【0065】実施例19 2,6-di-tert-butyl phenol12gを反応器内に仕込む以
外は、実施例18とおなじ条件で反応を行った。この場
合、気相部のガスは反応前に導入した以外は全く交換し
なかった。反応転化率を図9に示す。図9より酸化防止
剤を添加すると転化率が改善されることがわかる。
【0066】実施例20 実施例20〜実施例23、比較例4、5に攪拌の影響を
示す。撹拌翼幅と撹拌槽内径の比が0.9でかつ撹拌翼
の投影面積と撹拌槽の投影面積との比が0.39である
図10に示す撹拌翼を有する内容積2Lの4つ口セパラ
ブルフラスコに、末端の約95%にビニル基を有する分
子量が約10000のイソブチレン重合体約750gと
PSー32(出光興産)225gを窒素雰囲気下、内温
75℃で1時間混合溶解した。イソブチレン重合体のビ
ニル基のモル数に対して2×10-4倍モルの白金ビニルシ
ロキサン錯体触媒(キシレン希釈溶液8.31×10-6mmol/
μL)を反応機内に添加した後、反応器気相部の酸素濃
度が8%になるように空気を窒素で希釈して調整しなが
ら導入した。その後に、イソブチレン重合体のビニル基
のモル数に対して1.5 倍モルのジメトキシメチルシラン
を滴下ロートより反応器内に導入することにより反応を
開始した。
【0067】実施例21 撹拌翼幅と撹拌槽内径の比が0.5でかつ撹拌翼の投影
面積と撹拌槽の投影面積の比が0.51である図11に
示す撹拌翼を有する内容積2Lの4つ口セパラブルフラ
スコにした以外は、全て実施例20と同様な操作を行っ
た。 実施例22 撹拌翼幅と撹拌槽内径の比を0.7でかつ撹拌翼の投影
面積と撹拌槽の投影面積の比が0.41である図12に
示す撹拌翼を有する内容積2Lの4つ口セパラブルフラ
スコにした以外は、実施例20と同様な操作を行った。
【0068】実施例23 撹拌翼幅と撹拌槽内径の比が0.7でかつ撹拌翼の投影
面積と撹拌槽の投影面積の比が0.43である図13に
示す撹拌翼を有する内容積2Lの4つ口セパラブルフラ
スコにした以外は、全て実施例20と同様な操作を行っ
た。
【0069】比較例4 撹拌翼幅と撹拌槽内径の比を0.7でかつ撹拌翼の投影
面積と撹拌槽の投影面積の比が0.29である図14に
示す撹拌翼を有する内容積2Lの4つ口セパラブルフラ
スコにした以外は、全て実施例20と同様な操作を行っ
た。 比較例5 撹拌翼幅と撹拌槽内径の比を0.5でかつ撹拌翼の投影
面積と撹拌槽の投影面積の比が0.10である図15に
示す撹拌翼を有する内容積2Lの4つ口セパラブルフラ
スコにした以外は、全て実施例20と同様な操作を行っ
た。実施例20〜23、比較例4、5の結果を図16に
示す。図16より本発明の攪拌翼を用いると転化率が大
きいことがわかる。
【0070】実施例24 実施例24〜実施例25に撹拌動力の影響をしめす。撹
拌翼幅と撹拌槽内径の比が0.7でかつ撹拌翼の投影面
積と撹拌槽の投影面積の比が0.41である図12に示
す撹拌翼を有する内容積2Lの4つ口セパラブルフラス
コに、末端の約95%にビニル基を有する分子量が約1
0000のイソブチレン重合体約500gとPSー32
(出光興産)150gを窒素雰囲気下、内温75℃で1
時間混合溶解した。イソブチレン重合体のビニル基のモ
ル数に対して2×10-4倍モルの白金ビニルシロキサン錯
体触媒(キシレン希釈溶液8.31×10-6mmol/μL)を反
応機内に添加した後、反応器気相部の酸素濃度が8%に
なるように空気を窒素で希釈して調整しながら導入し
た。その後に、撹拌所用動力を6kW/m3 に設定し、イソ
ブチレン重合体のビニル基のモル数に対して1.5 倍モル
のジメトキシメチルシランを滴下ロートより反応器内に
導入することにより反応を開始した。反応中は撹拌所用
動力を6kW/m3 に保った。反応液の液面は図12に示し
た位置にあった。
【0071】実施例25 撹拌所用動力を0.3kW/m3 にする以外は、実施例24
と同様な操作を行った。実施例24、25の結果を図1
7に示す。図17より攪拌を激しくすると転化率が大き
くなることがわかる。次に、反応液液面の撹拌翼上端部
に対する位置の影響について調べる。
【0072】実施例26 実施例26、実施例24に反応液の液面は位置の影響を
しめす。イソブチレン重合体約750gとPSー32
(出光興産)225gを調整する以外は、全て実施例2
4と同様な操作を行った。反応液の液面は図12に示し
た位置にあった。実施例24、26の結果を図18に示
す。図18より反応液の液面の位置が攪拌翼上端よりも
下部にあると転化率が大きいことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】〜
【図9】は種々の条件における反応時間と転化率の関係
を示すグラフである。
【図10】〜
【図14】は本発明に用いる攪拌機である。
【図15】は比較例に用いる攪拌機である。
【図16】〜
【図18】は種々の条件における反応時間と転化率の関
係を示すグラフである。
【図19】〜
【図20】は爆発限界酸素濃度を示すグラフである。
【符号の説明】 1.撹拌槽 2.撹拌翼の回転軸 3.撹拌翼 4.邪魔板

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不飽和基を有する重合体をヒドロシリコ
    ン化合物によりヒドロシリル化する珪素原子含有基を有
    する有機重合体の製造方法において、不飽和基を有する
    重合体を不活性ガスの存在下で溶剤と混合した後、酸素
    を反応器内に導入してヒドロシリル化する珪素原子含有
    基を有する有機重合体の製造方法。
  2. 【請求項2】 不飽和基を有する重合体が飽和炭化水素
    系重合体である請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 不飽和基を有する重合体がポリイソブチ
    レンである請求項1記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 ヒドロシリコン化合物が一般式(1) 【化1】 (式中、R1 及びR2 はいずれも炭素数1〜20のアル
    キル基、炭素数6〜20のアリール基または(R′)3
    SiO−(R′は炭素数1〜20の1価の炭化水素基で
    あり、3個のR′は同じであってもよく、異なっていて
    も良い。)、Xは水酸基、水素原子またはハロゲン、ア
    ルコキシ基またはアシロキシ基などの加水分解性基であ
    り、2個以上結合するときは同じであっても良く、異な
    っていても良い、aは、0、1、2または3、bは0、
    1または2、mは0または1〜18の整数を示す。)で
    記載される化合物である請求項1記載の製造方法。
  5. 【請求項5】 溶剤が分子量200〜800の石油系軟
    化剤である請求項1記載の製造方法。
  6. 【請求項6】 石油系軟化剤がパラフィン系可塑剤およ
    び/またはn−d−M法により求められる組成でパラフ
    ィン(CP)が50〜90%であり、ナフテン(CN)
    が10〜50%であり、アロマ(CA)が1%以下であ
    る可塑剤であることを特徴とする請求項5記載の製造方
    法。
  7. 【請求項7】 重合体と相溶する溶剤を当該重合体に対
    して0.1〜500部用いることを特徴とする請求項1
    記載の製造方法。
  8. 【請求項8】 不飽和基を有する重合体をヒドロシリコ
    ン化合物により溶剤、酸素および酸化防止剤の存在下で
    ヒドロシリル化する珪素原子含有基を有する有機重合体
    の製造方法。
  9. 【請求項9】 不飽和基を有する重合体を不活性ガス存
    在下で溶剤と混合する請求項8記載の製造方法。
  10. 【請求項10】 反応槽に用いる攪拌翼の攪拌槽高さに
    対する翼高さの比が0.1〜1.0でかつ攪拌槽内径と
    攪拌翼幅の比が0.4〜0.95であり、ヒドロシリル
    化反応液の槽内における投影面積と攪拌翼の投影面積の
    比が0.35〜0.8である攪拌翼を有する攪拌槽を用
    いることを特徴とする不飽和基を有する重合体をヒドロ
    シリコン化合物によりヒドロシリル化する珪素原子含有
    基を有する有機重合体の製造方法。
  11. 【請求項11】 不飽和基を有する重合体を不活性ガス
    存在下で溶剤と混合する請求項10記載の製造方法。
  12. 【請求項12】 不飽和基を有する重合体をヒドロシリ
    コン化合物により溶剤、酸素および酸化防止剤の存在下
    にヒドロシリル化する請求項10記載の製造方法。
  13. 【請求項13】 不飽和基を有する重合体を不活性ガス
    存在下で溶剤と混合し、ヒドロシリコン化合物により酸
    素および酸化防止剤の存在下にヒドロシリル化する請求
    項10記載の製造方法。
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JP2012149046A (ja) * 2010-12-27 2012-08-09 Kao Corp ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩の製造方法
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