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JP6348446B2 - 分岐状オルガノポリシロキサン及びその製造方法 - Google Patents
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分岐状オルガノポリシロキサン及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は分岐状オルガノポリシロキサンの製造方法に関する。より詳細には、側鎖に鎖長の短いシロキサン鎖を有するオルガノポリシロキサンの製造方法に関する。
分岐状オルガノポリシロキサンは、直鎖状オルガノポリシロキサンに比べて低温特性やチキソ性に優れることが以前から知られている。そのため、特に付加硬化型組成物のベースポリマーとして有用である。
分岐状オルガノポリシロキサンは、RSiO3/2単位[T単位]源として3官能性加水分解性シランを、酸触媒存在下で共加水分解する方法や、アルカリ触媒存在下で平衡化反応する方法などにより製造される(特許文献1〜3)。しかしこれらの製造方法では主鎖と側鎖の鎖長を独立して制御することができない。そのため、主鎖の鎖長に対して比較的短い、例えばシロキサン単位数1個〜5個程度のシロキサン側鎖を導入しようとしても、所望する構造のシロキサンを得ることはできない。
また、分岐状オルガノポリシロキサンは、側鎖SiH基含有直鎖状オルガノポリシロキサンに、鎖長の短い片末端アルケニル基含有シロキサンをヒドロシリル化によって導入する方法でも製造できる。しかしこの方法では、未反応のSiH基が残存した場合、経時で加水分解して水素ガスを発生したり、SiH基同士が縮合して架橋したりする問題がある。また、これを防ぐために片末端アルケニル基含有シロキサンを過剰に加えると、未反応のシロキサンが残存して組成物の物性に悪影響を及ぼす恐れがある。さらに分子鎖末端にSiH基を有する分岐状オルガノポリシロキサンを該方法で製造しようとしても、末端SiH基の付加反応性が高いため、末端SiH基だけを残して側鎖に分岐鎖を導入することはできない。さらに、ヒドロシリル化によって側鎖を導入した場合、連結基であるシルアルキレン鎖はシロキサン鎖に比べて耐熱性及び耐UV性等に劣るという欠点がある。
特開2000−351949号公報 特開2001−163981号公報 特開2002−348377号公報
そこで本発明は、短い分岐鎖を有するオルガノポリシロキサンの製造方法を提供することを目的とする。特には、主鎖シロキサン鎖が有するシロキサン単位数に対してシロキサン単位数が比較的少ない、例えば1個〜5個程度であるシロキサン側鎖を目的通りに主鎖構造に結合させることができる製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記式(1)で示されるオルガノシロキサンを分岐鎖導入のための原料とし縮合反応させることにより、主鎖の分子構造を制御しながら、短いシロキサン側鎖をオルガノポリシロキサンに効率的に導入できることを見出した。
即ち本発明は、第一に、下記式(5)で示される分岐状オルガノポリシロキサンの製造方法であって、
Figure 0006348446
(式中、Rは、互いに独立に、炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基、又は炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、Rは、互いに独立に、水素原子、又は炭素数2〜10のアルケニル基であり、RはR又はRの選択肢から選ばれる基であり、n’は0〜3の整数であり、kは0〜3の整数であり、nは3〜100の整数である)
下記式(1)
Figure 0006348446
(式中、R、R、及びn’は上記の通りであり、Rは水素原子または炭素数1〜6の飽和炭化水素基である)
で示されるオルガノシロキサンを縮合反応させて下記式(2)で示されるオルガノポリシロキサンを生成する段階と、
Figure 0006348446
(式中、R、R、R、n’、及びnは上記の通りであり)
上記式(2)で示されるオルガノポリシロキサンと、下記式(3)で示される有機ケイ素化合物及び/または下記式(4)で示される有機ケイ素化合物とを反応させて上記式(5)で示される分岐状オルガノポリシロキサンを生成する段階とを含む、前記製造方法を提供する。
Figure 0006348446
(式中、R、R、及びkは上記の通りであり、Xは加水分解性基またはハロゲン原子である)
Figure 0006348446
(式中、R、R、及びkは上記の通りであり、Qは酸素原子または=N−Hである)
また、本発明は第二に、下記式(10)で示される分岐状オルガノポリシロキサンの製造方法であって
Figure 0006348446
(式中、Rは、互いに独立に、炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基、又は炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、Rは、互いに独立に、水素原子、または炭素数2〜10のアルケニル基であり、Rは、互いに独立に、前記Rの選択肢から選ばれる基、又は炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基であり、Rは、互いに独立に、前記Rの選択肢から選ばれる基、又は炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、RはR又はRの選択肢から選ばれる基であり、n’は0〜3の整数であり、kは0〜3の整数であり、x’は1〜100の整数であり、w’は0〜300の整数であり、y’は0〜300の整数であり、z’は0〜100の整数であり、ただしw’+y’+z’は1以上であり、3≦x’+w’+y’+z’≦500の整数であり、x’、w’、y’、z’で括られる括弧内にある各シロキサン単位はブロック単位を形成していてもランダム構造を形成していてもよい)
下記式(1)
Figure 0006348446
(式中、R、R、及びn’は上記の通りであり、Rは水素原子または炭素数1〜6の飽和炭化水素基である)
で示されるオルガノシロキサンと、
SiX、RSiX、及びR SiX(式中、R及びRは上記の通りであり、Xは加水分解性基またはハロゲン原子である)で示される有機ケイ素化合物及び下記式(6)で示される有機ケイ素化合物から選ばれる1種又は2種以上とを縮合反応させて下記式(7)で示されるオルガノポリシロキサンを生成する段階と、
Figure 0006348446
(式中、R、R、及びRは上記の通りであり、pは0〜200の整数であり、qは0〜200の整数であり、rは0〜50の整数であり、2≦p+q+r≦400の整数であり、p、q、rで括られる括弧内にある各シロキサン単位はブロック単位を形成していてもランダム構造を形成していてもよい)
Figure 0006348446
(式中、R、R、R、R、R、及びn’は上記の通りであり、xは1〜100の整数であり、wは0〜300の整数であり、yは0〜300の整数であり、zは0〜100の整数であり、ただし、w+y+zは1以上であり、3≦x+w+y+z≦500であり、w’≧w、y’≧y、z’≧zであり、x、w、y、及びzで括られる括弧内にある各シロキサン単位はブロック単位を形成していてもランダム構造を形成していてもよい)
上記式(7)で示されるオルガノポリシロキサンと、下記式(3)で示される有機ケイ素化合物及び/または下記式(8)で示される有機ケイ素化合物を反応させて上記式(10)で示される分岐状オルガノポリシロキサンを生成する段階とを含む、前記製造方法を提供する。
Figure 0006348446
(式中、R、R、kは上記の通りであり、Xは加水分解性基またはハロゲン原子である)
Figure 0006348446
(式中、R、R、及びkは上記の通りであり、Q’は酸素原子、=N−H基、及び下記式(9)で示されるポリシロキサン残基から選ばれる基である
Figure 0006348446
式中、R、及びRは上記の通りであり、p’は0〜50の整数であり、q’は0〜50の整数であり、r’は0〜25の整数であり、ただし、p’+q’+r’は1以上であり、w’≧p’、y’≧q’、z’≧r’である)。
さらに、本発明は第三に、下記式(11)で示される分岐状オルガノポリシロキサンの製造方法であって
Figure 0006348446
(式中、Rは、互いに独立に、炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基、又は炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、Rは、互いに独立に、水素原子、または炭素数2〜10のアルケニル基であり、Rは、互いに独立に、前記Rの選択肢から選ばれる基、又は炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基であり、Rは、互いに独立に、前記Rの選択肢から選ばれる基、又は炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、RはR又はRの選択肢から選ばれる基であり、n’は0〜3の整数であり、kは0〜3の整数であり、nは3〜100の整数であり、p’は0〜50の整数であり、q’は0〜50の整数であり、r’は0〜25の整数であり、ただし、p’+q’+r’は1以上であり、5≦n+p’+q’+r’≦200であり、p’、q’、r’で括られる括弧内にある各シロキサン単位はブロック単位を形成していてもランダム構造を形成していてもよい)
下記式(1)
Figure 0006348446
(式中、R、R、及びn’は上記の通りであり、Rは水素原子または炭素数1〜6の飽和炭化水素基である)
で示されるオルガノシロキサンを縮合反応させて下記式(2)で示されるオルガノポリシロキサンを生成する段階と、
Figure 0006348446
(式中、R、R、R、n’及びnは上記の通りである)
上記式(2)で示されるオルガノポリシロキサンと、下記式(13)で示される有機ケイ素化合物を反応させて上記式(11)で示される分岐状オルガノポリシロキサンを生成する段階とを含む、前記製造方法を提供する。
Figure 0006348446
(式中、R、R、R、R、R、k、p’、q’、及びr’は上記の通りである)。
さらに本発明は、上記方法によって製造される、上記式(5)、(10)、又は(11)で示される分岐状オルガノポリシロキサンを提供する。
本発明の製造方法によれば、主鎖のシロキサン単位数に対して比較的少ないシロキサン単位数を有する分岐鎖を、例えばシロキサン単位数1個〜5個程度のシロキサン側鎖を、構造制御しながらオルガノポリシロキサンに容易に導入することができる。また、従来の製造方法では望ましくない環状ポリシロキサンが多く副生されたが、本発明の製造方法によれば該環状ポリシロキサンの生成を抑制することができる。さらに本発明の分岐状オルガノポリシロキサンを含む付加硬化型オルガノポリシロキサン組成物は、主鎖のシロキサン単位数が同程度である直鎖状オルガノポリシロキサンを含む組成物に比べ、硬化物のガラス転移点をより低下させることができ、また耐クラック性などを改善することもできる。
図1は合成例1で製造したオルガノシロキサンのGPCチャートである。 図2は合成例1で製造したオルガノシロキサンのH−NMRスペクトルである。 図3は実施例1で製造したオルガノポリシロキサンのGPCチャートである。 図4は実施例1で製造したオルガノポリシロキサンの29Si−NMRスペクトルである。 図5は比較例1で製造したオルガノポリシロキサンのGPCチャートである。 図6は比較例1で製造したオルガノポリシロキサンの29Si−NMRスペクトルである。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
1.分岐鎖導入用オルガノシロキサン
上記本発明の第一、第二、及び第三の方法はいずれも、分岐鎖導入のための原料化合物が下記式(1)で示される片末端ケイ素原子に二つの加水分解性基が結合したオルガノシロキサンであり、該オルガノシロキサンを縮合反応させることを特徴とする。該縮合反応は好ましくは触媒存在下で行われるのがよい。触媒については後述する。
Figure 0006348446
上記式(1)中、Rは、互いに独立に、炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基、または炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、Rは水素原子または炭素数1〜6の飽和炭化水素基であり、Rは、Rの選択肢から選ばれる基、水素原子、又は炭素数2〜10のアルケニル基であり、n’は0〜3の整数である。
上記式(1)において、Rは、互いに独立に、炭素数1〜12の、好ましくは1〜8の、置換または非置換の飽和炭化水素基、もしくは炭素数6〜12の、好ましくは6〜10の、置換または非置換の芳香族炭化水素基である。該飽和炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;これらの基の炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基、グリシジルオキシ基、メタクリルオキシ基、メルカプト基、又はアミノ基で置換したもの、例えば、トリフルオロプロピル基、クロロプロピル基等のハロゲン化一価炭化水素基;β−シアノエチル基、γ−シアノプロピル基等のシアノアルキル基、3−メタクリルオキシプロピル基、3−グリシジルオキシプロピル基、3−メルカプトプロピル基、3−アミノプロピル基が例示される。これらの中でも、メチル基及びシクロヘキシル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。また、芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等のアリール基やベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基などが挙げられる。中でも、フェニル基及びベンジル基が好ましい。Rは、Rの選択肢から選ばれる基、水素原子、又は、炭素数2〜10の、好ましくは2〜8のアルケニル基である。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ブテニル基等が挙げられる。中でも、メチル基、水素原子、又はビニル基が好ましい。
上記式(1)において、Rは水素原子または炭素数1〜6の飽和炭化水素基であり、例えばアルキル基である。該アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、及びt−ブチル基などが挙げられる。中でも、水素原子、メチル基、及びイソプロピル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
上記式(1)において、n’は0〜3の整数であり、中でも0または1が好ましく、0であることが更に好ましい。
上記式(1)で示される化合物としてはジアルコキシシランが特に好ましい。例えば、1,1,1,3−テトラメチル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1−フェニル−1,1,3−トリメチル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1,3−ジメチル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1,3−ジメチル−3,3−ジエトキシジシロキサン、1,1,1−トリフェニル−3−メチル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1,1−トリメチル−3−フェニル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,3−ジフェニル−1,1−ジメチル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3−フェニル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1,1−トリフェニル−3−フェニル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3−シクロヘキシル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3−グリシジルオキシプロピル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3−トリフルオロプロピル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1,1,3,3,5−ヘキサメチル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1−ジフェニル−1,3,3,5−テトラメチル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1,1−トリフェニル−3,3,5−トリメチル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1,1,3,3−ペンタメチル−5−フェニル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1,5−トリフェニル−1,3,3−トリメチル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1,1,5−テトラフェニル−3,3−トリメチル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1,1,5−テトラメチル−3,3−ジフェニル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1,1−トリメチル−3,3,5−トリフェニル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1,1,3,3,5−ヘキサフェニル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3−ビニル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3,3−ジフェニル−5−メチル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3,5,7−トリフェニル−3,5,7−トリメチル−9−メチル−9,9−ジメトキシペンタシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3,5,7−トリ(3,3,3−トリフルオロプロピル)−3,5,7−トリメチル−9−メチル−9,9−ジメトキシペンタシロキサン、及び1,1−ジフェニル−1−メチル−3−(3,3,3−トリフルオロプロピル)−3,3−ジメトキシジシロキサンが挙げられる。
上記式(1)で示される化合物は、トリオルガノシラノール(R SiOH)及びモノオルガノトリアルコキシシラン(RSi(OR2)を触媒存在下で縮合させることにより簡便に純度良く合成できる。該反応で使用できる触媒は後述する触媒から選ばれるのが好ましく、その量は後述する通りである。該縮合反応は、加熱条件下で行っても良い。反応温度は好ましくは0〜150℃であり、より好ましくは10〜100℃である。該縮合反応は無溶剤下であってよく、また後述する溶媒の存在下で行ってもよい。
本発明は上記式(1)で示される化合物を触媒存在下で縮合反応させて、上記式(2)または上記式(7)で示されるオルガノポリシロキサンを生成し(以下、縮合反応段階という)、該オルガノポリシロキサンの末端を後述する方法により封鎖する(以下、末端封鎖反応段階という)ことで、目的とする分岐状オルガノポリシロキサンを製造する。末端封鎖反応段階は任意で触媒存在下で行ってよい。
2.触媒
触媒は、酸触媒、塩基性触媒、及び金属元素化合物触媒より選ばれる少なくとも1種であるのがよい。金属元素化合物触媒としては、周期表第2族元素の水酸化物、周期表第2族元素の水酸化物の水和物、周期表第2族元素の酸化物、及び周期表第3〜第15族に属する金属元素の水酸化物または酸化物が好適である。
酸触媒としては、硫酸、塩酸、酢酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、硝酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸等が挙げられる。中でも、希塩酸及び酢酸が好ましく、特には希塩酸が好ましい。
塩基性触媒としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、カリウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、リチウムメトキシド、アンモニア、トリエチルアミン、テトラメチルアンモニウムハイドライドなどが挙げられる。中でも、トリエチルアミン、テトラメチルアンモニウムハイドライドが好ましく、特にはトリエチルアミンが好ましい。
金属元素化合物触媒としては、水酸化ラジウム、水酸化バリウム、水酸化ストロンチウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ベリリウム、水酸化バリウム、水酸化バリウム、水酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、水酸化ランタン(III)、水酸化セリウム(IV)、水酸化ジルコニウム(IV)、水酸化鉄(II)、水酸化鉄(III)、水酸化コバルト(II)、水酸化ニッケル(II)、水酸化銅(II)、水酸化金(III)、水酸化亜鉛(II)、水酸化カドミウム(II)、水酸化アルミニウム(III)、水酸化インジウム(III)、水酸化タリウム(I)、水酸化鉛(II)、水酸化ビスマス(III)、酸化マンガン(IV)、及び酸化鉄(II)、酸化銅(II)が挙げられる。また、上記周期表第2族元素の水酸化物の水和物であってもよい。水和物としては、水酸化バリウム八水和物、水酸化バリウム一水和物、及び水酸化ストロンチウム八水和が挙げられる。
より好ましくは、触媒は、周期表第2族元素の水酸化物または酸化物、周期表第2族元素の水酸化物の水和物、及び周期表第3〜第15族に属する金属元素の水酸化物または酸化物からなる群から選ばれる少なくとも1種、あるいは希塩酸が好適である。特には、周期表第2族元素の水酸化物または酸化物、及び周期表第2族元素の水酸化物の水和物、及び周期表第3〜第15族に属する金属元素の水酸化物または酸化物からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。さらには、入手性などの観点から、周期表第2族元素の水酸化物、周期表第2族元素の水酸化物の水和物、及び周期表第3〜第15族に属する金属元素の水酸化物が好ましい。特には、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化ランタン(III)、水酸化アルミニウム(III)、水酸化鉄(II)、水酸化鉄(III)、及び水酸化銅(II)、酸化鉄(II)、水酸化バリウム八水和物、水酸化バリウム一水和物、及び水酸化ストロンチウム八水和が好ましい。
金属元素化合物触媒は、予めシランカップリング剤で表面処理されているのが好ましい。触媒の表面を予めシランカップリング剤で処理することによって、触媒同士の凝集が抑制される。これにより反応系中に触媒を均一に分散することができ、触媒としての有効表面積が大きくなる。その結果、縮合反応速度を向上することができる。即ち、触媒の高活性化を達成することができる。
該シランカップリング剤は従来公知のものを使用することができる。特には、触媒の分散性の観点から、縮合反応に付する有機ケイ素化合物、特にはアルコキシ基を含有する有機ケイ素化合物に類似した構造を有するものが望ましい。該シランカップリング剤としては、例えば、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、スチリルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロ−プロピルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルジメトキシメチルシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメトキシ−1,3,5−トリメチルトリシロキサン、1,1,5,5−テトラメトキシ−1,3,5−トリメチルトリシロキサン−3−オール、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジスチリルジメトキシシラン、ジペンタフルオロフェニルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザンなどが挙げられる。中でも、トリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、及び3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
上記シランカップリング剤による金属元素化合物触媒の表面処理は従来公知の方法に従えばよい。例えば、湿式法や乾式法などを用いることができる。金属元素化合物触媒とシランカップリング剤との混合割合は特に限定されるものではないが、触媒活性を損なわないためには、金属元素化合物触媒100質量部に対してシランカップリング剤0.001〜10質量部、好ましくは0.01〜5質量部であることが好ましい。
本発明の製造方法にて使用される触媒の量は、縮合反応が十分進行する量であればよく、特に限定されない。例えば、酸塩基触媒の場合には、有機ケイ素化合物と触媒の合計重量に対して0.1〜10wt%となる量が好ましく、0.5〜5wt%となる量がより好ましい。金属元素化合物の場合には、有機ケイ素化合物と触媒の合計重量に対して0.01〜20wt%となる量、好ましくは0.1〜10wt%となる量、より好ましくは0.2〜9wt%となる量、さらに好ましくは0.5〜5wt%となる量がよい。触媒の量が上記範囲内であれば、縮合反応において十分な触媒効果を得ることができるため好ましい。
3.第一、第二、及び第三の製造方法について、以下にさらに詳しく説明する。
(1)第一の製造方法
本発明は第一に、下記式(5)で示される分岐状オルガノポリシロキサンの製造方法を提供する。
Figure 0006348446
式中、Rは、互いに独立に、炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基、または炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、Rは、互いに独立に、水素原子、または炭素数2〜10のアルケニル基であり、RはR又はRの選択肢から選ばれる基であり、n’は0〜3の整数であり、好ましくは0または1であり、特に好ましくは0である。kは0〜3の整数であり、好ましくは2である。nは3〜100の整数であり、好ましくは5〜50の整数である。
第一の製造方法は下記に示す縮合反応段階及び末端封鎖反応段階を含む。
縮合反応段階は、上記式(1)で示される化合物を、好ましくは上述した触媒の存在下で、縮合反応させて、下記式(2)で示される化合物を生成する段階である。
Figure 0006348446
式中、R、R、R、及びn’は上記の通りである。nは3〜100の整数であり、好ましくは5〜50の整数である。
末端封鎖反応段階は、上記式(2)で示されるオルガノポリシロキサンと下記式(3)で示される有機ケイ素化合物及び/又は下記式(4)で示される有機ケイ素化合物とを反応させてオルガノポリシロキサンの分子鎖末端を封鎖する段階である。これにより上記式(5)で示される分岐状オルガノポリシロキサンが生成される。該末端封鎖反応は上記縮合反応とは別の工程として縮合反応工程の後に行ってもよいし、縮合反応と一工程で行ってもよい。また、下記式(3)で示される化合物と下記式(4)で示される化合物は、それぞれ単独で用いても、併用してもよい。該末端封鎖反応は任意で上記した触媒存在下で行われる。
Figure 0006348446
(式中、R、R、及びkは上記の通りであり、Xは加水分解性基またはハロゲン原子である)
Figure 0006348446
(式中、R、R、及びkは上記のとおりであり、Qは酸素原子または=N−Hである)
上記各式において、R及びRは上記式(1)のために説明したものと同じである。Rは水素原子、または炭素数2〜10のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ブテニル基等が挙げられる。RはR又はRの選択肢から選ばれる基であり、好ましくは、水素原子、メチル基、またはビニル基である。
上記式(3)において、Xは加水分解性基またはハロゲン原子である。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子などが挙げられる。加水分解性基は−ORで示される基であり、Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基であるのがよい。該加水分解性基としては、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、及びイソプロポキシ基が挙げられる。中でも塩素原子、ヒドロキシ基、及びメトキシ基が好ましく、特にはヒドロキシ基、及びメトキシ基が好ましい。
上記式(2)で示されるオルガノポリシロキサンとしては、1,1−ジフェニル−1−メチル−3−メチル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3−メチル−3,3−ジエトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3−フェニル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1,1−トリフェニル−3−メチル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1,1−トリフェニル−3−フェニル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3,3−ジメチル−5−メチル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3,3−ジフェニル−5−メチル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3,5,7−トリフェニル−3,5,7−トリメチル−9−メチル−9,9−ジメトキシペンタシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3,5,7−トリ(3,3,3−トリフルオロプロピル)−3,5,7−トリメチル−9−メチル−9,9−ジメトキシペンタシロキサン、または1,1−ジフェニル−1−メチル−3−(3,3,3−トリフルオロプロピル)−3,3−ジメトキシジシロキサンなど、上記式(1)のために例示した化合物のオリゴマー又はポリマーが挙げられる。
上記式(3)で示される有機ケイ素化合物としては、例えばジメチルクロロシラン、モノメチルモノクロロシラン、モノクロロシラン、フェニルメチルクロロシラン、ジフェニルクロロシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ジビニルメチルクロロシラン、トリビニルクロロシラン、メチルフェニルビニルクロロシラン、ジフェニルビニルクロロシランなどのクロロシラン類;ジメチルメトキシシラン、モノメチルモノメトキシシラン、モノメトキシシラン、フェニルメチルメトキシシラン、ジフェニルメトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、モノメチルモノエトキシシラン、モノエトキシシラン、フェニルメチルエトキシシラン、ジフェニルエトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ジビニルメチルメトキシシラン、トリビニルメトキシシラン、メチルフェニルビニルメトキシシラン、ジフェニルビニルメトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、ジビニルメチルエトキシシラン、トリビニルエトキシシラン、メチルフェニルビニルエトキシシラン、ジフェニルビニルエトキシシランなどのアルコキシシラン類;ビニルジメチルシラノール、ジビニルメチルシラノール、トリビニルシラノール、メチルフェニルビニルシラノール、ジフェニルビニルシラノールなどのシラノール類が挙げられる。中でも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、ビニルジメチルシラノールが好ましい。
上記式(4)で示される有機ケイ素化合物としては、例えば1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジフェニル−1,3−ジメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラビニル−1,3−ジメチルジシロキサン、ヘキサビニルジシロキサン、1,3−ジメチル−1,3−ジフェニル−1,3−ジビニルジシロキサンなどのジシロキサン類;及び、1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,3−ジフェニル−1,3−ジメチルジシラザン、1,1,3,3−テトラフェニルジシラザン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,1,3,3−テトラビニル−1,3−ジメチルジシラザン、ヘキサビニルジシラザン、1,3−ジメチル−1,3−ジフェニル−1,3−ジビニルジシラザンなどのシラザン類などが挙げられる。中でも、1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンが好ましい。
ここで、Rの選択肢から選ばれる基、すなわち、水素原子またはアルケニル基は、末端及びRで示される位置のいずれにあってもよい。特に好ましくは、末端のみに水素原子またはアルケニル基を有する化合物、または末端及びRの位置に水素原子を有する化合物である。
(2)第二の製造方法
本発明は第二に、下記式(10)で示される分岐状オルガノポリシロキサンの製造方法を提供する。
Figure 0006348446
式(10)中、Rは、互いに独立に、炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基、又は炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、Rは、互いに独立に、水素原子、または炭素数2〜10のアルケニル基であり、Rは、互いに独立に、前記Rの選択肢から選ばれる基、又は炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基であり、Rは、互いに独立に、前記Rの選択肢から選ばれる基、又は炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、RはR又はRの選択肢から選ばれる基であり、n’は0〜3の整数であり、好ましくは0または1であり、特に好ましくは0である。kは0〜3の整数であり、x’は1〜100の整数であり、w’は0〜300の整数であり、y’は0〜300の整数であり、z’は0〜100の整数であり、ただしw’+y’+z’は1以上であり、3≦x’+w’+y’+z’≦500の整数であり、x’、w’、y’、z’で括られる括弧内にある各シロキサン単位はブロック単位を形成していてもランダム構造を形成していてもよい。好ましくは、x’は1〜80の整数であり、w’は0〜200の整数であり、y’は0〜200の整数であり、z’は0〜50の整数であり、ただしw’+y’+z’は2以上であり、5≦x’+w’+y’+z’≦300である。
第二の製造方法は、下記に示す縮合反応段階及び末端封鎖反応段階を含む。
縮合反応段階は、上記式(1)で示される化合物と、R SiX、RSiX、及びR SiXで示される有機ケイ素化合物及び下記式(6)で示される有機ケイ素化合物から選ばれる1種又は2種以上を、好ましくは上記した触媒存在下で、縮合反応させて、下記式(7)で示される化合物を生成する段階である。
Figure 0006348446
式中、R、R、及びRは上記の通りであり、pは0〜200の整数であり、qは0〜200の整数であり、rは0〜50の整数であり、2≦p+q+r≦400の整数であり、p、q、rで括られる括弧内にある各シロキサン単位はブロック単位を形成していてもランダム構造を形成していてもよい。

Figure 0006348446
式中、R、R、R、R、R、及びn’は上記の通りである。xは1〜100の整数、好ましくは1〜80の整数であり、wは0〜300の整数であり、好ましくは1〜200の整数であり、より好ましくは1〜100の整数である。yは0〜300の整数であり、好ましくは1〜200の整数であり、より好ましくは1〜100の整数である。zは0〜100の整数であり、好ましくは0〜50の整数であり、より好ましくは1〜20の整数である。ただし、w+y+zは1以上であり、3≦x+w+y+z≦500であり、好ましくは5≦x+w+y+z≦300であり、より好ましくは10≦w+y+z≦200であり、w’≧w、y’≧y、z’≧zである。x、w、y、及びzで括られる括弧内にある各シロキサン単位はブロック単位を形成していてもランダム構造を形成していてもよい。
末端封鎖反応段階は、上記式(7)で示されるオルガノポリシロキサンを上記式(3)で示される有機ケイ素化合物及び/または下記式(8)で示される有機ケイ素化合物と反応させることにより、オルガノポリシロキサンの分子鎖末端を封鎖する段階である。これにより上記式(10)で示される化合物が生成される。該末端封鎖反応は上記縮合反応とは別の工程として縮合反応工程の後に行ってもよいし、縮合反応と一工程で行ってもよい。上記式(3)で示される化合物と下記式(8)で示される化合物は、それぞれ単独で用いても、併用してもよい。該末端封鎖反応は任意で上記した触媒存在下で行われる。
Figure 0006348446
(式中、R、R、及びkは上記の通りであり、Q’は酸素原子、=N−H基、及び下記式(9)で示されるポリシロキサン残基から選ばれる基である。
Figure 0006348446
(式中、R、Rは上記の通りであり、p’は0〜50の整数であり、q’は0〜50の整数であり、r’は0〜25の整数であり、ただし、p’+q’+r’は1以上であり、w≧p’、y≧q’、z≧r’である)
上記各式において、R及びRは上記式(1)のために説明したものと同じであり、Rは、互いに独立に、水素原子または炭素数2〜10のアルケニル基であり、第一の製造方法にて説明したものと同じである。RはR又はRの選択肢から選ばれる基であり、好ましくは、水素原子、メチル基、またはビニル基である。
上記各式において、Rは、互いに独立に、前記Rの選択肢から選ばれる基、又は炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基である。置換または非置換の飽和炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、及びオクチル基等のアルキル基;シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等のシクロアルキル基;これらの基の炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基、グリシジルオキシ基、メタクリルオキシ基、メルカプト基、又はアミノ基で置換したもの、例えば、トリフルオロプロピル基、クロロプロピル基等のハロゲン化一価炭化水素基;β−シアノエチル基、γ−シアノプロピル基等のシアノアルキル基、3−メタクリルオキシプロピル基、3−グリシジルオキシプロピル基、3−メルカプトプロピル基、3−アミノプロピル基が挙げられる。この中でも、メチル基、シクロヘキシル基などが好ましく、メチル基が特に好ましい。
上記各式において、Rは、互いに独立に、前記Rの選択肢から選ばれる基、又は炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基である。置換または非置換の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、及びナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、及びフェニルプロピル基等のアラルキル基などが挙げられる。これらの基の炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子またはシアノ基で置換したものであってもよい。中でも、フェニル基、ベンジル基などが好ましい。
ここで、Rの選択肢から選ばれる基、すなわち、水素原子またはアルケニル基は、末端、R、R及びRで示される位置のいずれにあってもよい。特に好ましくは、末端のみに水素原子またはアルケニル基を有する化合物、または末端及びRの位置に水素原子を有する化合物である。
Xは加水分解性基またはハロゲン原子である。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子などが挙げられる。加水分解性基は−ORで示される基であり、Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基であるのがよい。該加水分解性基としては、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、及びイソプロポキシ基が挙げられる。中でも塩素原子、ヒドロキシ基、及びメトキシ基が好ましく、特にはヒドロキシ基、及びメトキシ基が好ましい。
SiX、RSiX、及びR SiXで示される有機ケイ素化合物としては、例えば、ジメチルジクロロシラン、メチルフェニルジクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、ベンジルメチルジクロロシランなどのクロロシラン類;ジメチルジメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ベンジルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ベンジルメチルジエトキシシランなどのアルコキシシラン;ジフェニルシランジオール、ベンジルメチルシランジオール、ジベンジルシランジオールなどのジシラノール類などが挙げられる。中でもジメチルジメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルシランジオールなどが好ましい。
上記式(6)中、Rは上記式(1)のために記載したものと同じである。中でもRはメチル基であるのが好ましい。R及びRは上記の通りであり、中でもRはメチル基及びシクロヘキシル基が好ましく、特にはメチル基が好ましい。Rはフェニル基及びベンジル基が好ましい。pは0〜200の整数であり、qは0〜200の整数であり、rは0〜50の整数であり、2≦p+q+r≦400である。pは好ましくは1〜50の整数であり、より好ましくは1〜10の整数であり、qは好ましくは1〜50の整数であり、より好ましくは1〜10の整数であり、rは好ましくは0〜25の整数であり、より好ましくは0〜10の整数であり、p+q+rは、好ましくは5≦p+q+r≦200であり、より好ましくは10≦p+q+r≦100である。
上記式(6)で示される有機ケイ素化合物を上記式(1)の化合物と縮合反応させることにより、連続したD単位を主鎖中に容易に導入することができる。連続したD単位を主鎖中に有する分岐状オルガノポリシロキサンを含む付加硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、連続したD単位を有さないオルガノポリシロキサンを含む組成物に比べて、得られる硬化物の耐クラック性が向上するなどの利点を有する。なお、特には、上記式においてp+q+rの値が10≦p+q+r≦100であると、耐クラック性をさらに向上できる。
上記式(6)で示される有機ケイ素化合物としては、例えば、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ジメトキシジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン−1,3−ジオール、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ジメトキシトリシロキサン、1,3,5−トリフェニル−1,3,5−トリメチル−1,5−ジメトキシトリシロキサン、1,3,5−トリフェニル−1,3,5−トリメチルトリシロキサン−1,5−ジオール、1,1,3,3,5,5−ヘキサフェニル−1,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサフェニルトリシロキサン−1,5−ジオール、及び、1,3,5−トリ(トリフルオロプロピル)−1,3,5−トリメチルトリシロキサン−1,5−ジオール、またはこれらのオリゴマー又はポリマーが挙げられる。
上記式(7)で示されるオルガノポリシロキサンとしては、1,1−ジフェニル−1−メチル−3−メチル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3−メチル−3,3−ジエトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3−フェニル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1,1−トリフェニル−3−メチル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1,1−トリフェニル−3−フェニル−3,3−ジメトキシジシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3,3−ジメチル−5−メチル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3,3−ジフェニル−5−メチル−5,5−ジメトキシトリシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3,5,7−トリフェニル−3,5,7−トリメチル−9−メチル−9,9−ジメトキシペンタシロキサン、1,1−ジフェニル−1−メチル−3,5,7−トリ(3,3,3−トリフルオロプロピル)−3,5,7−トリメチル−9−メチル−9,9−ジメトキシペンタシロキサン、及び1,1−ジフェニル−1−メチル−3−(3,3,3−トリフルオロプロピル)−3,3−ジメトキシジシロキサンと、上記R SiX、RSiX、及びR SiXで示される有機ケイ素化合物及び上記式(6)で示される有機ケイ素化合物から選ばれる1種以上との共縮合物が挙げられる。
上記式(8)で示される有機ケイ素化合物としては、例えば1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジフェニル−1,3−ジメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラビニル−1,3−ジメチルジシロキサン、ヘキサビニルジシロキサン、及び1,3−ジメチル−1,3−ジフェニル−1,3−ジビニルジシロキサンなどのジシロキサン類;1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,3−ジフェニル−1,3−ジメチルジシラザン、1,1,3,3−テトラフェニルジシラザン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,1,3,3−テトラビニル−1,3−ジメチルジシラザン、ヘキサビニルジシラザン、及び1,3−ジメチル−1,3−ジフェニル−1,3−ジビニルジシラザンなどのシラザン類;及び、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルトリシロキサン、1,5−ジビニル−1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルトリシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7,9,9−デカメチルペンタシロキサン、1,9−ジビニル−1,1,3,3,5,5,7,7,9,9−デカメチルペンタシロキサン、1,1,3,5,5−ペンタメチル−3−フェニルトリシロキサン、1,5−ジビニル−1,1,3,5,5−ペンタメチル−3−フェニルトリシロキサン、1,1,3,5,7,9,9−ヘプタメチル−3,5,7−トリフェニルペンタシロキサン、1,9−ジビニル−1,1,3,5,7,9,9−ヘプタメチル−3,5,7−トリフェニルペンタシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジフェニルトリシロキサン、1,5−ジビニル−1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジフェニルトリシロキサン、1,5−ジメチル−1,3,3,5−テトラフェニルトリシロキサン、1,5−ジビニル−1,5−ジメチル−1,3,3,5−テトラフェニルトリシロキサン、1,1,9,9−テトラメチル−3,3,5,5,7,7−ヘキサフェニルペンタシロキサン、及び1,9−ジビニル−1,1,9,9−テトラメチル−3,3,5,5,7,7−ヘキサフェニルペンタシロキサンなどのシロキサンオリゴマーまたはポリマー類などが挙げられ、中でも1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンが好ましく用いられる。
(3)第三の製造方法
さらに本発明は第三に、下記式(11)で示される分岐状オルガノポリシロキサンの製造方法を提供する。
Figure 0006348446
(式中、Rは、互いに独立に、炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基、又は炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、Rは、互いに独立に、水素原子、または炭素数2〜10のアルケニル基であり、Rは、互いに独立に、前記Rの選択肢から選ばれる基、又は炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基であり、Rは、互いに独立に、前記Rの選択肢から選ばれる基、又は炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、RはR又はRの選択肢から選ばれる基であり、n’は0〜3の整数であり、好ましくは0または1であり、特に好ましくは0である。kは0〜3の整数であり、x’は1〜100の整数であり、p’は0〜50の整数であり、q’は0〜50の整数であり、r’は0〜25の整数であり、ただし、p’+q’+r’は1以上であり、2≦x’+p’+q’+r’≦200であり、p’、q’、r’で括られる括弧内にある各シロキサン単位はブロック単位を形成していてもランダム構造を形成していてもよい)
第三の製造方法は、下記に示す縮合反応段階と末端封鎖反応段階を含む。
縮合反応段階は、上記式(1)で示されるオルガノシロキサンを、任意で上記した触媒存在下で、縮合反応して上記式(2)で示されるオルガノポリシロキサンを生成する段階である。末端封鎖反応段階は、上記式(2)で示されるオルガノポリシロキサンと、下記式(13)で示される有機ケイ素化合物を反応させて、オルガノポリシロキサンの分子鎖末端を封鎖する段階である。これにより、上記式(11)で示される化合物が生成される。該末端封鎖反応は上記縮合反応とは別の工程として縮合反応工程の後に行ってもよいし、縮合反応と一工程で行ってもよい。該末端封鎖反応は任意で上記した触媒存在下で行われる。
Figure 0006348446
(式中、R、R、R、R、R、k、p’、q’、及びr’は上記の通りである)
上記式(11)及び式(13)における、R及びRは上記式(1)のために説明したものと同じであり、R及びR第一の製造方法のために説明したものと同じであり、R及びRは第二の製造方法のために説明したものと同じである。Rの選択肢から選ばれる基、すなわち、水素原子またはアルケニル基は、末端、R、R及びRで示される位置のいずれにあってもよい。特に好ましくは、末端のみに水素原子またはアルケニル基を有する化合物、または末端及びRの位置に水素原子を有する化合物である。
本発明の製造方法により得られる分岐状オルガノポリシロキサンとして、特に好ましくは、下記式(12)で表される構造を有するものが挙げられる。該分岐状オルガノポリシロキサンは、上記第二の製造方法または第三の製造方法により得ることができる。
Figure 0006348446
(式中、R、R、R、R、R、n’、x、w、y、zは上記の通りであり、ただし、xは1〜100の整数、wは0〜300の整数、yは0〜300の整数、zは0〜100の整数、ただし、3≦x+w+y+z≦500の整数であり、x、w、y、zのそれぞれのシロキサン単位の並びは、ブロックであってもランダムであってもよい)
4.その他、上記第一、第二、及び第三の製造方法における共通事項についてさらに説明する。
上記縮合反応は少なくとも1種の溶媒の存在下で行ってもよい。溶媒は、縮合反応の速度および反応率を調整するため、または生成する縮合物の希釈剤として用いられる。該溶媒は、非極性溶媒及び極性溶媒から選ばれる1種以上であればよい。非極性溶媒としては、例えば、n−ヘキサン、n−ヘプタン、イソオクタンなどの炭化水素類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類などが挙げられる。極性溶媒としては、例えば、水;メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類;アルコールエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;ジエチルエーテル、ジブチルエーテルなどのエーテル類;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチルなどのエステル類;アセトニトリルなどのシアン化炭化水素類;アミン類;アセトアミドなどのアミド類;塩化メチレン、クロロホルム、ヘキサフロロメタキシレンなどのハロゲン化炭化水素類;ジメチルスルホキシドなどの含硫黄化合物類が挙げられる。溶媒の使用量は特に限定されるものではなく、適宜調製すればよい。通常、縮合反応に付する有機ケイ素化合物の濃度が5〜95質量%、好ましくは20〜80質量%となる量であるのがよい。尚、本発明の製造方法における縮合反応は無溶剤系で行うこともできる。
縮合反応には、縮合反応の進行を妨げるものでなければ、その他の成分を反応混合物に加えても良い。例えば、固体触媒の分散性を高める目的で中性界面活性剤を添加することができる。また、上記一般式(1)〜(7)におけるRが反応性を有する場合には、反応抑制剤を添加してもよい。これらの成分は1種単独で用いても、2種以上を併用しても良い。また、添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で適宜調整すればよい。
縮合反応は、加熱条件下で行っても良い。反応温度の好ましい範囲は0〜160℃であり、より好ましくは60〜100℃である。反応時間は適宜選択されればよい。
本発明の製造方法はさらに、反応終了後に触媒を濾過する工程を含むのが好ましい。該工程は縮合反応後に行うのが好ましい。縮合反応と末端封鎖反応を一工程でおこなう場合は、末端封鎖反応が終了した後に行えばよい。本発明の製造方法では、該工程により、触媒を反応生成物から容易に除去することができる。濾過には、得られた反応生成物の粘度を調節する目的で、上述した溶媒を使用してもよい。本発明の製造方法はさらに、反応生成物から未反応モノマーを除去する目的で、水洗、減圧ストリップ、活性炭処理など公知の方法により精製を行う工程を含んでいてもよい。
末端封鎖反応は触媒添加なしで行っても良いし、上記した通り任意で触媒を添加して行ってもよい。例えば、上記式(3)で示される化合物としてクロロシラン化合物を使用して水の存在下で反応させる場合、発生する塩酸が触媒として機能するため、別途触媒を添加する必要はない。また、触媒を使用する場合は、上記した触媒から適宜選択すればよい。末端封鎖反応で使用する触媒は縮合反応で使用する触媒と同じであってよい。また、縮合反応終了後に触媒を濾過し、次いで末端封鎖反応を異なる触媒下で行ってもよい。
上記式(3)で示されるオルガノシラン化合物としてクロロシラン化合物を使用する場合は、反応によって生成する塩化水素を中和し取り除くための受酸剤を添加することが望ましい。受酸剤としては例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミンなどのアルキルアミン類;ピリジン、ピペラジンなどの含窒素複素環化合物類、1,4−Diazabicyclo[2.2.2]octane(DABCO)、1,8−Diazabicyclo[5.4.0]−7−undecene(DBU)などの環状ジアミン類;1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,1,3,3−テトラビニル−1,3−ジメチルジシラザン、ヘキサビニルジシラザン、1,3−ジメチル−1,3−ジフェニル−1,3−ジビニルジシラザンなどのシラザン類;水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、炭酸水素ナトリウムなどの無機物系受酸剤が挙げられる。中でも、トリエチルアミン、ピリジン、酸化マグネシウムが好ましい。
末端封鎖反応は、少なくとも1種の溶媒の存在下で行うことができる。溶媒は、末端封鎖反応の速度および反応率を調整するためや、生成する末端封鎖物の希釈剤として用いられる。該溶媒は、非極性溶媒及び極性溶媒から選ばれる1種以上であればよく、上記縮合反応で用いる溶媒と同じでもよい。二段階で反応させる場合は、縮合反応で用いた溶媒を溜去することなく、そのまま末端封鎖工程を行えばよい。非極性溶媒及び極性溶媒の例は、上記縮合反応にて例示した通りである。溶媒の使用量は特に限定されるものではなく、適宜調製すればよい。通常、末端封鎖反応に付する有機ケイ素化合物の濃度が5〜95質量%、好ましくは20〜80質量%となる量であるのがよい。尚、本発明の製造方法における末端封鎖反応は無溶剤系で行うこともできる。
本発明における末端封鎖反応は、加熱条件下で行っても良い。反応温度の好ましい範囲は0〜100℃であり、より好ましくは20〜80℃である。縮合反応と末端封鎖反応とを一工程で行う場合、反応温度は0〜160℃、好ましくは20〜80℃であるのがよい。反応時間は適宜選択されればよい。
本発明の製造方法はさらに、反応生成物から未反応モノマーを除去する目的で、水洗、減圧ストリップ、活性炭処理など公知の方法により精製を行う工程を含んでいてもよい。
特に前述の受酸剤を用いた場合は、受酸剤由来の塩酸塩が発生するので、濾過、水洗、活性炭処理などの公知の方法でこれを除去することが望ましい。特にアミン塩酸塩はシロキサン結合の切断を促進したり、ヒドロシリル化反応の触媒毒として作用したりすることがあるので、付加硬化型オルガノポリシロキサン組成物の原料として用いる場合、できるだけ生成物から除去することが特に好ましい。
本発明の製造方法は、副生成物である環状ポリシロキサンの生成を抑制することができる。特には、目的物である分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサンの割合をGPCチャートにおける面積比でポリシロキサン全体の10%以下にすることができる。分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサンの量を少なくすることにより、該分岐状オルガノポリシロキサンを含む組成物の硬化物を封止材として用いる場合に周辺部材へのブリードによる汚染が発生しにくいという利点があり、好ましい。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
下記実施例及び比較例における重量平均分子量(Mw)はポリスチレンを標準物質としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した値である。以下に測定条件を示す。
[GPC測定条件]
展開溶媒:テトラヒドロフラン
流速:0.6mL/min
カラム:TSK Guardcolumn SuperH−L
TSKgel SuperH4000(6.0mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperH3000(6.0mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperH2000(6.0mmI.D.×15cm×2)
(いずれも東ソー社製)
カラム温度:40℃
試料注入量:20μL (試料濃度:0.5wt%−テトラヒドロフラン溶液)
検出器:示差屈折率計(RI)
また、H−NMR測定はULTRASHIELDTM400PLUS(BRUKER社製)を使用して行い、29Si−NMR測定はRESONANCE500(JEOL社製)を使用して行った。
下記合成例1〜3において上記式(1)で示される化合物を製造した。
[合成例1]
ジフェニルメチルシラノール230.33g(1mol)とメチルトリメトキシシラン408.68g(3mol)を混合し、攪拌しながら60℃に調節した。その後、Sr(OH)・8HOを5.31g加え、60℃で3時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、未反応のメチルトリメトキシシランを減圧留去した。H−NMR分析により、下記式(14)で示されるオルガノシロキサンであることを確認した。収率は99.9%、Mwは361であった。また、該オルガノシロキサンの純度は95質量%であった。該オルガノシロキサンのGPCチャートを図1に示す。H−NMRスペクトル(測定溶媒:重クロロホルム)の積分値は以下の通りである。該H−NMRスペクトルを図2に示す。
−C :6.0(−0.3〜0.3ppm)、−OC :5.9(3.3〜3.8ppm)、−C :10.1(7.2〜8.0ppm)
Figure 0006348446
[合成例2]
ジフェニルメチルシラノール230.33g(1mol)とフェニルトリメトキシシラン594.88g(3mol)を混合し、攪拌しながら60℃に調節した。その後、Sr(OH)・8HOを4.13g加え、60℃で3時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、未反応のフェニルトリメトキシシランを減圧留去した。H−NMR分析により、得られた生成物は下記式(15)で示されるオルガノシロキサンであることを確認した。収率は99.8%であり、Mwは460であった。また、該オルガノシロキサンの純度は95質量%であった。
H−NMRスペクトル(測定溶媒:重クロロホルム)の積分値は以下の通りである。
−C :3.0(−0.3〜0.3ppm)、−OC :5.9(3.3〜3.8ppm)、−C :15.0(7.2〜8.0ppm)
Figure 0006348446
[合成例3]
ジフェニルシランジオール216.31g(1mol)とジフェニルメチルメトキシシラン(DPMMS)274.03g(1.1mol)を混合し、攪拌しながら10℃に調節した。その後、Ba(OH)・8HOを4.90g加え、10℃で6時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、未反応のDPMMSを減圧留去した。次いで、得られた生成物にメチルトリメトキシシラン408.68g(3mol)を混合・攪拌し、Sr(OH)・8HOを4.50g加え、60℃で3時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、未反応のメチルトリメトキシシランを減圧留去した。H−NMR分析により、得られた生成物は下記式(16)で示されるオルガノシロキサンであることを確認した。収率は97.8%であり、Mwは623であった。また、該オルガノシロキサンの純度は90質量%であった。
H−NMRスペクトル(測定溶媒:重クロロホルム)の積分値は以下の通りである。
−CH:6.4(−0.3〜0.3ppm)、−OC :5.6(3.3〜3.8ppm)、−C :21.5(7.2〜8.0ppm)
Figure 0006348446
[合成例4]
ジフェニルメチルシラノール230.33g(1mol)とトリメトキシシラン242.38g(2mol)を混合し、攪拌しながら40℃に調節した。その後、Al(OH)を23.6g加え、40℃で16時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、未反応のトリメトキシシランを減圧留去した。H−NMR分析により、得られた生成物は下記式(17)で示されるオルガノシロキサンであることを確認した。収率は99.4%であり、Mwは344であった。また、該オルガノシロキサンの純度は97質量%であった。
H−NMRスペクトル(測定溶媒:重クロロホルム)の積分値は以下の通りである。
−C :3.0(−0.3〜0.3ppm)、−OC :6.1(3.3〜3.8ppm)、Si−H:1.0( ppm)、−C :10.1(7.2〜8.0ppm)
Figure 0006348446
[合成例5]
ジフェニルメチルシラノール230.33g(1mol)とビニルトリメトキシシラン444.71g(3mol)を混合し、攪拌しながら80℃に調節した。その後、Sr(OH)・8HOを6.75g加え、80℃で2時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、未反応のビニルトリメトキシシランを減圧留去した。H−NMR分析により、得られた生成物は下記式(18)で示されるオルガノシロキサンであることを確認した。収率は99.8%であり、Mwは392であった。また、該オルガノシロキサンの純度は96質量%であった。
H−NMRスペクトル(測定溶媒:重クロロホルム)の積分値は以下の通りである。
−C :3.0(−0.3〜0.3ppm)、−OC :6.0(3.3〜3.8ppm)、−CH=CH:2.9(ppm)、−C :10.1(7.2〜8.0ppm)
Figure 0006348446
上記の通り、トリオルガノシラノール(RSiOH)及びモノオルガノトリアルコキシシラン(RSi(OR))を上記触媒存在下で縮合させると、片末端にある一つのケイ素原子に二つのアルコキシ基が結合した構造のオルガノシロキサンを簡便に純度良く合成できる。以下、上記合成例1〜3で製造した化合物を原料として使用し、分岐状オルガノポリシロキサンを製造する。
[実施例1]
(第二の製造方法)
合成例1で得られたオルガノシロキサン63.7g(0.2mol)、ポリメチルフェニルシロキサン−α,ω−ジオール(Mw=537.43、式(6)の化合物に相当)1198.5g(2.23mol)、及びジメチルビニルメトキシシラン48.82g(0.42mol、式(3)の化合物に相当)を攪拌し、60℃に調節した。その後、Sr(OH)・8HOを3.15g加え、3時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、メタノールと水を減圧留去することでオイル状である下記式で示される分岐状オルガノポリシロキサンが得られた(オルガノポリシロキサン1)。Mwは5,729であった。該オルガノシロキサンのGPCチャートを図3に29Si−NMRスペクトル(測定溶媒:重クロロホルム)を図4に示す。また、29Si−NMRのケミカルシフトと積分値を表1に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンは環状ポリシロキサンを伴っていた(GPCチャートにおける15.5〜18.0minの範囲にあるピーク)。ポリシロキサン全体に対する該環状ポリシロキサンの割合は、GPCチャートにおける面積比で5.5%であった。
Figure 0006348446
n=平均37、m=平均1.1
[実施例2]
(第二の製造方法)
合成例1で得られたオルガノシロキサン79.63g(0.25mol)とポリメチルフェニルシロキサン−α,ω−ジオール115.01g(Mw=537.43、0.214mol、式(6)の化合物に相当)、及びジメチルビニルメトキシシラン1.22g(0.0105mol、式(3)の化合物に相当)を攪拌し、60℃に調節した。その後、Sr(OH)・8HO 5.88g、水18gを加え、3時間反応を行った。次いで、メタノールを留去しながら80℃で3時間反応を行い、さらに水を留去しながら120℃で3時間反応を行った後、160℃で24時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、メタノールと水を減圧留去することでオイル状である下記式で示される分岐状オルガノポリシロキサンを得た(オルガノポリシロキサン2)。Mwは34,502であった。29Si−NMR(測定溶媒:重クロロホルム)のケミカルシフトと積分値を表1に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し5.8%であった。
Figure 0006348446
n=平均150、m=平均51
[実施例3]
(第二の製造方法)
合成例1で得られたオルガノシロキサン79.63g(0.25mol)とポリメチルフェニルシロキサン−α,ω−ジオール134.36g(Mw=537.43、0.25mol、式(6)の化合物に相当)を攪拌し、80℃に調節した。その後、Sr(OH)・8HO 10.70gを加え、発生するメタノールを留去しながら80℃で24時間反応を行った。さらに、水21.4gを加え、100℃で還流させながら24時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、メタノールと水を減圧留去することで、オイル状である下記式で示されるオルガノポリシロキサン(式(7)の化合物に相当)を得た(オルガノポリシロキサン3)。Mwは10,485であった。29Si−NMR(測定溶媒:重クロロホルム)のケミカルシフトと積分値を表1に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し5.7%であった。
Figure 0006348446
R=HまたはCH、n=平均52、m=平均12
上記で得られたオルガノポリシロキサン3 1087.7g(0.1mol)にトルエン250gを加え、よく混合した後、ジメチルクロロシラン28.38g(0.3mol、式(3)の化合物に相当)を25℃で滴下し30分間攪拌した。次いで、水6.5gを滴下し、40℃で8時間反応を行った。その後、水洗、共沸脱水、溶剤留去を行い、オイル状である下記式で表される分岐状オルガノポリシロキサンを得た(オルガノポリシロキサン4)。Mwは10,690であった。29Si−NMR(測定溶媒:重クロロホルム)のケミカルシフトと積分値を表1に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し5.7%であった。尚、本製造方法においてはジメチルクロロシランと水から発生する塩酸が触媒として機能するため、別途触媒を添加しなかった。
Figure 0006348446
n=平均52、m=平均12
[実施例4]
(第一の製造方法)
合成例2で得られたオルガノシロキサン396.62g(1mol)に水43.2gを加え、攪拌しながらSr(OH)・8HOを3.19g加えた。その後、発生するメタノールを留去しながら80℃で12時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、メタノールと水を減圧留去することで、オイル状である下記式で表されるオルガノポリシロキサンを得た(式(2)の化合物に相当、オルガノポリシロキサン5)。Mwは4,626であった。29Si−NMR(測定溶媒:重クロロホルム)のケミカルシフトと積分値を表1に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し7.2%であった。
Figure 0006348446
R=HまたはCH、n=平均13
上記で得られたオルガノポリシロキサン5を46.3g(0.01mol)に、ジメチルビニルシラノール(式(3)の化合物に相当)5.1gを加え、攪拌しながらBa(OH)・8HOを0.05g加えた。その後、発生するメタノールを留去しながら80℃で12時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、メタノールと未反応ジメチルビニルシラノールを減圧留去することで、オイル状である下記式で表される分岐状オルガノポリシロキサンを得た(オルガノポリシロキサン6)。Mwは4,822であった。29Si−NMRのケミカルシフトと積分値を表1に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し7.2%であった。
Figure 0006348446
n=平均13
[実施例5]
(第二の製造方法)
合成例1で得たオルガノシロキサン31.85g(0.1mol)とポリジメチルシロキサン−α,ω−ジオール(Mw=1,498、式(6)の化合物に相当)74.90g(0.05mol)とジメチルビニルメトキシシラン6.97g(0.06mol、式(3)の化合物に相当)を混合し、攪拌しながら80℃に調節した。その後、Sr(OH)・8HOを0.6g加え、発生するメタノールを留去しながら80℃で12時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、メタノールと水を減圧留去することで、オイル状である下記式で表される分岐状オルガノポリシロキサンを得た(オルガノポリシロキサン7)。Mwは4,520であった。29Si−NMR(測定溶媒:重クロロホルム)のケミカルシフトと積分値を表1に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し3.2%であった。
Figure 0006348446
n=平均41、m=平均4
[実施例6]
(第三の製造方法)
合成例1で得られたオルガノシロキサン31.85g(0.1mol)と両末端ビニル基含有ポリジメチルシロキサン(Mw=1,710、式(13)の化合物に相当)85.5g(0.05mol)を混合し、攪拌しながら80℃に調節した。その後、Sr(OH)・8HOを1.2g加え、発生するメタノールを留去しながら80℃で12時間反応を行い、次いで120℃で12時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去することで、オイル状である下記式で示される分岐状オルガノポリシロキサンを得た(オルガノポリシロキサン8)。Mw=4,540であった。29Si−NMR(測定溶媒:重クロロホルム)のケミカルシフトと積分値を表2に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し3.3%であった。
Figure 0006348446
n=平均41、m=平均4
[実施例7]
(第二の製造方法)
合成例1で得られたオルガノシロキサン31.85g(0.1mol)とジメチルジメトキシシラン120.23g(1.0mol、R SiXで示される化合物に相当)、ビニルジメチルクロロシラン6.03g(0.05mol、式(3)の化合物に相当)、トルエン100gを混合し、攪拌しながら5M−塩酸水100gを加え、6時間反応を行った。得られた生成物を純水で洗浄し、水とトルエンを減圧留去することで、オイル状である下記式で示される分岐状オルガノポリシロキサンを得た(オルガノポリシロキサン9)。Mw=5,062であった。29Si−NMR(測定溶媒:重クロロホルム)のケミカルシフトと積分値を表2に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し3.1%であった。
Figure 0006348446
n=平均44、m=平均4
[実施例8]
(第二の製造方法)
合成例1で得たオルガノシロキサン9を31.85g(0.1mol)と、ポリジメチルジフェニルシロキサン−α,ω−ジオール(Mw=2,608、フェニル基量10mol%、式(6)の化合物に相当)130.4g(0.05mol)と、ジメチルビニルメトキシシラン6.97g(0.06mol、式(3)の化合物に相当)とを混合し、攪拌しながら80℃に調節した。その後、Ba(OH)・8HOを1.7g加え、発生するメタノールを留去しながら80℃で12時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、メタノールと水を減圧留去することで、オイル状である下記式で表される分岐状オルガノポリシロキサンを得た(オルガノポリシロキサン10)。Mw=6,608であった。29Si−NMR(測定溶媒:重クロロホルム)のケミカルシフトと積分値を表2に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し4.6%であった。
Figure 0006348446
k=平均6、n=平均53、m=平均4
[実施例9]
(第二の製造方法)
合成例2で得たオルガノシロキサン38.05g(0.1mol)とポリジメチルシロキサン−α,ω−ジオール(Mw=1,498、式(6)の化合物に相当)74.90g(0.05mol)とジメチルビニルメトキシシラン6.97g(0.06mol、式(3)の化合物に相当)を混合し、攪拌しながら80℃に調節した。その後、Ba(OH)・HOを1.2g加え、発生するメタノールを留去しながら80℃で12時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、メタノールと水を減圧留去することで、オイル状である下記式で表される分岐状オルガノポリシロキサンを得た(オルガノポリシロキサン11)。Mwは7,495であった。29Si−NMR(測定溶媒:重クロロホルム)のケミカルシフトと積分値を表2に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し3.9%であった。
Figure 0006348446
n=平均43、m=平均4
[実施例10]
(第二の製造方法)
合成例3で得られたオルガノシロキサン52.41g(0.1mol)とポリジメチルシロキサン−α,ω−ジオール(Mw=1498、式(6)の化合物に相当)74.90g(0.05mol)とジメチルビニルメトキシシラン6.97g(0.06mol、式(3)の化合物に相当)を混合し、攪拌しながら80℃に調節した。その後、Sr(OH)・8HOを1.2g加え、発生するメタノールを留去しながら80℃で12時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、メタノールと水を減圧留去することで、オイル状であり下記式で示される分岐状オルガノポリシロキサンを得た(オルガノポリシロキサン12)。Mwは5,536であった。29Si−NMR(測定溶媒:重クロロホルム)のケミカルシフトと積分値を表2に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し5.2%であった。
Figure 0006348446
n=平均41、m=平均3.8
[実施例11]
(第二の製造方法)
合成例4で得たオルガノシロキサン 30.45g(0.1mol)とポリジメチルシロキサン−α,ω−ジオール(Mw=1,498、式(6)の化合物に相当)74.90g(0.05mol)を混合し、攪拌しながら80℃に調節した。その後、FeOを10.54g加え、発生するメタノールを留去しながら80℃で42時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、メタノールと水を減圧留去することで、オイル状である下記式で表される分岐状オルガノポリシロキサンを得た(オルガノポリシロキサン13、式(7)の化合物に相当)。Mwは3,674であった。29Si−NMR(測定溶媒:重クロロホルム)のケミカルシフトと積分値を表2に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し2.8%であった。
Figure 0006348446
R=HまたはCH、n=平均21、m=平均2
上記で得られたオルガノポリシロキサン13 36.74g(0.01mol)にトルエン30gを加え、よく混合した後、ジメチルクロロシラン2.84g(0.03mol、式(3)の化合物に相当)を25℃で滴下し30分間攪拌した。次いで、水1.8gを滴下し、40℃で8時間反応を行った。その後、水洗、共沸脱水、溶剤留去を行い、オイル状である下記式で表される分岐状オルガノポリシロキサンを得た(オルガノポリシロキサン14)。Mwは3,852であった。29Si−NMR(測定溶媒:重クロロホルム)のケミカルシフトと積分値を表2に示す。尚、本製造方法においてはジメチルクロロシランと水から発生する塩酸が触媒として機能するため、別途触媒を添加しなかった。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し2.8%であった。
Figure 0006348446
n=平均21、m=平均2
[実施例12]
(第二の製造方法)
合成例5で得たオルガノシロキサン 33.05g(0.1mol)とポリジメチルシロキサン−α,ω−ジオール(Mw=1,498、式(6)の化合物に相当)74.90g(0.05mol)、及びジメチルビニルメトキシシラン13.94g(0.12mol、式(3)の化合物に相当)を混合し、攪拌しながら80℃に調節した。その後、Al(OH)を6.09g加え、発生するメタノールを留去しながら80℃で32時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、メタノールと水を減圧留去することで、オイル状である下記式で表される分岐状オルガノポリシロキサンを得た(オルガノポリシロキサン15)。Mwは4,020であった。29Si−NMR(測定溶媒:重クロロホルム)のケミカルシフトと積分値を表2に示す。該分岐状オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し3.4%であった。
Figure 0006348446
n=平均21、m=平均2
[比較例1]
ジフェニルメチルシラノール(DPMS)23.02g(0.1mol)、メチルトリメトキシシラン13.62g(0.1mol)、ポリメチルフェニルシラン−α,ω−ジオール(PMPSD)598.85g(1.11mol)および1,1,3,3,−テトラメチル−1,3−ジビニルジシロキサン22.37g(0.12mol)を攪拌しているところに、KOHを3.12g溶かした6.5gの水を滴下した。その後、60℃に昇温し、3時間縮合反応及び平衡反応を行った。さらに、110℃でメタノールと水を留去しながら6時間平衡反応を行った後、80℃まで冷却したところで酢酸9.56gを加え中和した。その後、トルエンを500g加え、水500gで5回洗浄し、トルエンと水を減圧留去することで、オイル状である、下記式で表される分岐状オルガノポリシロキサンを得た(オルガノポリシロキサン16)。Mwは6,412であった。該オルガノシロキサンのGPCチャートを図5に29Si−NMRスペクトル(測定溶媒:重クロロホルム)を図6に示す。また、29Si−NMRのケミカルシフトと積分値を表3に示す。該オルガノポリシロキサンに付随する環状ポリシロキサン(GPCチャートにおいて15.5〜18.0minの範囲)の割合は、GPCチャートにおける面積比で、ポリシロキサン全体に対し26.0%であった。
Figure 0006348446
n=平均53、m=平均1.8、k=平均2、p=平均1.8
[比較例2]
ジフェニルメチルシラノール(DPMS)230.3g(1mol)、メチルトリメトキシシラン136.2g(1mol)、ポリメチルフェニルシラン−α,ω−ジオール(PMPSD)153.55g(0.29mol)を攪拌しているところに、KOH2.60gを溶かした120.53gの水を滴下した。その後、60℃に昇温し、3時間縮合反応及び平衡反応を行った。さらに、110℃で脱水しながら4時間平衡反応を行ったところ、ゲル状のポリオルガノシロキサンが得られた(オルガノポリシロキサン17)。該ポリオルガノシロキサンはゲル状であるため分析不可能であった。
Figure 0006348446
Figure 0006348446
Figure 0006348446
上記表1〜3において、DはD単位、TはT単位、MはM単位を意味し、例えば「DPh−(T)」の値は、T単位に隣接しているD単位であってフェニル基とメチル基が一つずつ結合しているケイ素原子のケミカルシフトである。「D2Ph−(T)」の値は、T単位に隣接しているD単位であってフェニル基が二つ結合しているケイ素原子のケミカルシフトである。「DMe−(T)」の値は、T単位に隣接しているD単位であってメチル基が二つ結合しているケイ素原子のケミカルシフトである。
表1〜3に記載の「T×2」の値は、式(1)中のシロキサン結合が開裂することなく目的通りに式(1)由来の分岐構造がオルガノポリシロキサンに導入されてD−(T)−Dのくり返し構造を形成している場合のD−(T)の理論値である。例えば、DPh−(T)、D2Ph−(T)、DMe−(T)の値の合計が、表中のT×2の値よりも低い場合は、T単位1個に結合するD単位が2個以下であり、分子鎖中にD−(T)−(T)−Dの配列が存在することになる。また、DPh−(T)、D2Ph−(T)、DMe−(T)の値の合計が、表中のT×2の値よりも高い場合はT単位1個にD単位が3個結合した構造を有することになり、これは式(1)で示される構造中のシロキサン結合が開裂したことを意味する。
表1及び2に示す通り、本発明の方法で製造した分岐状オルガノポリシロキサンは、DPh−(T)、D2Ph−(T)、DMe−(T)の値の合計がT×2の値よりも低かった。これは上記の通り、T単位1個に結合するD単位が2個以下であり、分子鎖中にD−(T)−(T)−Dの配列が存在していることを意味する。即ち、目的通りに式(1)由来の分岐構造がオルガノポリシロキサンに導入されていることを意味する。このように、本発明の製造方法によれば、短い分岐鎖を有するオルガノポリシロキサンを狙いの構造通りに、且つ効率良く製造することができる。
一方、表3に示す通り比較例1の方法で得られたオルガノポリシロキサンは、DPh−(T)の値がT×2の値よりも大きい。従って、T単位1個にD単位が3個結合した構造を有していることがわかる。
また比較例1の方法で得られたオルガノポリシロキサンにおいてDPh−(T)の値はTの値の3倍で算出される理論値よりも大きい。これはT単位にM単位がほとんど結合していないことを示している。ここで、DPh−(T)の積分値がT×3で算出される理論値よりも大きくなるのは、DPh−(D)とDPh−(T)のピークが非常に近く重なる部分があるためである。
また、表1〜3に記載の「cyclic Dph」、「cyclic D2ph」及び「cyclic DMe」は環状ポリシロキサンのケミカルシフトを示す。該環状シロキサンとは、例えば以下の構造のものである。
Figure 0006348446
(Rはメチル基またはフェニル基であり、nは3〜5程度である)
表3に示す積分値及び上記したGPCチャートにおける面積比で示される通り、比較例1の製造方法で得られたオルガノポリシロキサンは環状ポリシロキサンを多く伴う。これに対し、表1及び2に示す積分値及、並びに上記したGPCチャートにおける面積比に示される通り、本発明の製造方法で得た分岐状オルガノポリシロキサンは付随する環状ポリシロキサンの量が少ない。即ち、本発明の製造方法によれば環状ポリシロキサンの生成を抑えることができる。
本発明の製造方法に依れば、短い鎖長を有するシリコーン側鎖を、シリコーン主鎖構造上に効率的に導入することができる。本発明の方法により得られる分岐状オルガノポリシロキサンは、単独でシリコーンオイルとして使用することができる。また、シリコーンゴム製造用組成物などに配合して硬化することで得られる硬化物の特性を改善することもでき、非常に有用である。

Claims (3)

  1. 下記式(11)で示される分岐状オルガノポリシロキサンの製造方法であって
    Figure 0006348446
    (式中、Rは、互いに独立に、炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基、又は炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、Rは、互いに独立に、水素原子、または炭素数2〜10のアルケニル基であり、Rは、互いに独立に、前記Rの選択肢から選ばれる基、又は炭素数1〜12の置換または非置換の飽和炭化水素基であり、Rは、互いに独立に、前記Rの選択肢から選ばれる基、又は炭素数6〜12の置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、RはR又はRの選択肢から選ばれる基であり、n’は0〜3の整数であり、kは0〜3の整数であり、nは3〜100の整数であり、p’は0〜50の整数であり、q’は0〜50の整数であり、r’は0〜25の整数であり、ただし、p’+q’+r’は1以上であり、5≦n+p’+q’+r’≦200であり、p’、q’、r’で括られる括弧内にある各シロキサン単位はブロック単位を形成していてもランダム構造を形成していてもよい)
    下記式(1)
    Figure 0006348446
    (式中、R、R、及びn’は上記の通りであり、Rは水素原子または炭素数1〜6の飽和炭化水素基である)
    で示されるオルガノシロキサンを縮合反応させて下記式(2)で示されるオルガノポリシロキサンを生成する段階と、
    Figure 0006348446
    (式中、R、R、R、n’及びnは上記の通りである)
    上記式(2)で示されるオルガノポリシロキサンと、下記式(13)で示される有機ケイ素化合物を反応させて上記式(11)で示される分岐状オルガノポリシロキサンを生成する段階とを含む、前記製造方法において、
    Figure 0006348446
    (式中、R、R、R、R、k、p’、q’、及びr’は上記の通りである)
    前記縮合反応を、周期表第2族元素の水酸化物、周期表第2族元素の水酸化物の水和物、周期表第2族元素の酸化物、及び周期表第3〜第15族に属する金属元素の水酸化物または酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種の触媒存在下で行うことを特徴とする、前記製造方法
  2. 前記製造方法において、上記式(2)で示されるオルガノポリシロキサンと上記式(13)で示される有機ケイ素化合物との反応を、周期表第2族元素の水酸化物、周期表第2族元素の水酸化物の水和物、周期表第2族元素の酸化物、及び周期表第3〜第15族に属する金属元素の水酸化物または酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種の存在下で行う、請求項1記載の製造方法。
  3. n’=0である、請求項1又は2記載の製造方法。
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