JP7699899B2 - Organopolysiloxane having perfluoropolyether blocks and amino groups, and method for producing same - Google Patents
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Description
本発明は、パーフルオロポリエーテルブロックとアミノ基とを有するオルガノポリシロキサン、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an organopolysiloxane having a perfluoropolyether block and an amino group, and a method for producing the same.
一般に、パーフルオロポリエーテル基含有化合物は、その表面自由エネルギーが非常に低いため、耐薬品性、潤滑性、離型性、撥水撥油性などを有する。その性質を利用して、工業的には、磁気記録媒体の滑剤、精密機器の防油剤、離型剤、紙・繊維・ガラス・樹脂などの撥水撥油防汚剤、化粧料、保護膜などとして、幅広く利用されている。 In general, perfluoropolyether group-containing compounds have very low surface free energy and therefore have chemical resistance, lubricity, releasability, water and oil repellency, etc. Taking advantage of these properties, they are widely used industrially as lubricants for magnetic recording media, oil repellents and release agents for precision instruments, water and oil repellents and stain repellents for paper, fiber, glass, resin, etc., cosmetics, protective films, etc.
しかし、パーフルオロポリエーテル基含有化合物の表面自由エネルギーが低いために、他の物質との相溶性、親和性が非常に低く、パーフルオロポリエーテル基含有化合物を各種工業材料等に添加して上記性質を付与しようとすると、分散安定性や反応性などに問題が生じ、パーフルオロポリエーテル基含有化合物の各種工業材料等への配合は困難であった。 However, because perfluoropolyether group-containing compounds have low surface free energy, their compatibility and affinity with other substances is very low. When perfluoropolyether group-containing compounds are added to various industrial materials to impart the above properties, problems arise in terms of dispersion stability and reactivity, making it difficult to incorporate perfluoropolyether group-containing compounds into various industrial materials.
一方、ポリシロキサン化合物も、その表面自由エネルギーが低いため、撥水性・潤滑性・離型性などの性質を有する。そして、ポリシロキサン化合物は、パーフルオロポリエーテル化合物に比べて他の物質に対する親和性が良い。また、各種変性を施すと、さらに分散安定性が向上する。そのため、ポリシロキサン化合物は各種工業材料等に添加してシリコーンの性質を容易に付与することができ、幅広い分野で性能向上用の添加剤として利用されている。パーフルオロポリエーテル基とポリシロキサン鎖を有する化合物として、パーフルオロポリエーテル変性のポリシロキサン化合物がある(特許文献1)。
しかし、このポリシロキサン化合物において、パーフルオロポリエーテル基の性質を高める目的でフッ素変性率を上げると、他の材料に対する親和性が著しく低下してしまう。このため、分散安定性や反応性などに問題を生じることがある。
On the other hand, polysiloxane compounds also have low surface free energy, and therefore have properties such as water repellency, lubricity, and mold releasability. Polysiloxane compounds have better affinity with other substances than perfluoropolyether compounds. In addition, when various modifications are applied, the dispersion stability is further improved. Therefore, polysiloxane compounds can be easily added to various industrial materials and the like to impart silicone properties, and are used as additives for improving performance in a wide range of fields. As a compound having a perfluoropolyether group and a polysiloxane chain, there is a perfluoropolyether-modified polysiloxane compound (Patent Document 1).
However, when the fluorine modification rate of this polysiloxane compound is increased in order to improve the properties of the perfluoropolyether group, the affinity for other materials is significantly reduced, which can cause problems in dispersion stability, reactivity, etc.
これを鑑みて、パーフルオロポリエーテル-オルガノポリシロキサンブロック共重合体が開発されている(特許文献2)。この共重合体は、パーフルオロポリエーテルとポリシロキサン双方の特性を有し、非フッ素系有機化合物との親和性に優れている。しかし、反応性官能基を有しないので、他材料との反応、固定化ができなかった。 In light of this, a perfluoropolyether-organopolysiloxane block copolymer has been developed (Patent Document 2). This copolymer has the properties of both perfluoropolyether and polysiloxane, and has excellent affinity with non-fluorine-based organic compounds. However, since it does not have reactive functional groups, it cannot react with or be fixed to other materials.
また、シロキサン側鎖に、パーフルオロポリエーテル基とアミノ基とを有するパーフルオロポリエーテル変性アミノ基含有オルガノポリシロキサンも開発されている(特許文献3)。しかし、特許文献3のパーフルオロポリエーテル変性アミノ基含有オルガノポリシロキサンは、導入可能なシロキサン単位数が限定的であり、また、全てのシロキサン単位にアミノ基を有しているため、非フッ素系有機化合物に対する相溶性の制御や、得られる硬化物の架橋密度の制御、繊維処理等に使用する際の物性制御等が難しかった。 Also, a perfluoropolyether-modified amino-group-containing organopolysiloxane that has a perfluoropolyether group and an amino group on the siloxane side chain has been developed (Patent Document 3). However, the perfluoropolyether-modified amino-group-containing organopolysiloxane of Patent Document 3 has a limited number of siloxane units that can be introduced, and all siloxane units have amino groups, so it was difficult to control the compatibility with non-fluorine-based organic compounds, control the crosslink density of the resulting cured product, and control the physical properties when used for fiber processing, etc.
したがって、本発明は、パーフルオロポリエーテルブロックとアミノ基とを有するオルガノポリシロキサンであって、他の物質、特に非フッ素系有機化合物との親和性に優れるオルガノポリシロキサン及びその製造方法を提供することを目的とする。具体的には、パーフルオロポリエーテルブロック及びオルガノポリシロキサンブロックそれぞれの数や、オルガノポリシロキサンブロックの側鎖に導入するアミノ基の変性率等の分子構造の制御が可能なオルガノポリシロキサン及びその製造方法を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention aims to provide an organopolysiloxane having perfluoropolyether blocks and amino groups, which has excellent affinity with other substances, particularly non-fluorine-based organic compounds, and a method for producing the same. Specifically, the present invention aims to provide an organopolysiloxane and a method for producing the same, which enable control of the molecular structure, such as the number of perfluoropolyether blocks and organopolysiloxane blocks, and the modification rate of amino groups introduced into the side chains of the organopolysiloxane blocks.
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意研究した結果、下記オルガノポリシロキサンが上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive research into solving the above problems, the inventors discovered that the following organopolysiloxane can achieve the above objective, and thus completed the present invention.
即ち、本発明は下記のものである。
[1]
下記式(1)で表される、パーフルオロポリエーテルブロックとアミノ基とを有するオルガノポリシロキサン。
Rfは下記式(2)
で表されるパーフルオロポリエーテルブロックであり、
W1は下記式(A)
で表される2価のオルガノポリシロキサンブロックであり、
W2はそれぞれ独立に下記式(B)
で表される1価のオルガノポリシロキサンブロックであり、
但し、上記式(A)のアミノ基を有するシロキサン単位の数q1及び上記式(B)のアミノ基を有するシロキサン単位の数q2は同時に0とならない。
Qは炭素数2~12の2価の有機基であり、また、上記式(1)中、QはRfの末端の炭素原子、W1の末端のケイ素原子又はW2の末端のケイ素原子のいずれかと結合しており、
gは0~50の数であるが、gが0のときW2の式(B)中のq2は0とならない。]
[2]
1分子中のオルガノポリシロキサンブロック含有量が50%以上である、[1]に記載のパーフルオロポリエーテルブロックとアミノ基とを有するオルガノポリシロキサン。
[3]
Rfで表されるパーフルオロポリエーテルブロックが、下記式(3)で表される基である、[1]又は[2]に記載のパーフルオロポリエーテルブロックとアミノ基とを有するオルガノポリシロキサン。
[4]
R2で表されるアミノ基を有する1価の基が、下記式(4)で表される基である、[1]~[3]のいずれか1項に記載のパーフルオロポリエーテルブロックとアミノ基とを有するオルガノポリシロキサン。
[5]
(a)成分:下記式(5)で表されるパーフルオロポリエーテル-オルガノポリシロキサンブロック共重合体と、
(b)成分:アミノ基を有するポリシロキサンと、
(c)成分:フッ素化炭化水素溶媒と
を混合し、該(a)、(b)及び(c)成分の混合物を
(d)成分:塩基触媒の存在下で
(a)成分と(b)成分のシロキサン間の交換反応を行う工程を有する、[1]~[4]のいずれか1項に記載のパーフルオロポリエーテルブロックとアミノ基とを有するオルガノポリシロキサンの製造方法。
で表される2価のオルガノポリシロキサンブロックであり、
W4はそれぞれ独立に下記式(B’)
で表される1価のオルガノポリシロキサンブロックであり、
Qは前記式(1)のQと同じである。また、上記式(5)中、QはRfの末端の炭素原子、W3の末端のケイ素原子又はW4の末端のケイ素原子のいずれかと結合しており、
g’は0~50の数である。]
[6]
(b)成分が、下記式(6)又は下記式(7)で表されるアミノ基を有するポリシロキサンから選ばれる1種以上である、[5]に記載のパーフルオロポリエーテルブロックとアミノ基とを有するオルガノポリシロキサンの製造方法。
That is, the present invention is as follows.
[1]
An organopolysiloxane having a perfluoropolyether block and an amino group, represented by the following formula (1):
Rf is represented by the following formula (2)
is a perfluoropolyether block represented by
W1 is represented by the following formula (A):
is a divalent organopolysiloxane block represented by
Each W2 independently represents the following formula (B):
is a monovalent organopolysiloxane block represented by
However, the number q1 of the siloxane units having an amino group of the above formula (A) and the number q2 of the siloxane units having an amino group of the above formula (B) are not 0 at the same time.
Q is a divalent organic group having 2 to 12 carbon atoms, and in the above formula (1), Q is bonded to either the carbon atom at the end of Rf, the silicon atom at the end of W1, or the silicon atom at the end of W2;
g is a number from 0 to 50, but when g is 0, q2 in formula (B) of W2 does not become 0.]
[2]
The organopolysiloxane having perfluoropolyether blocks and amino groups according to [1], wherein the organopolysiloxane block content in one molecule is 50% or more.
[3]
The organopolysiloxane having a perfluoropolyether block and an amino group according to [1] or [2], wherein the perfluoropolyether block represented by Rf is a group represented by the following formula (3):
[4]
The organopolysiloxane having a perfluoropolyether block and an amino group according to any one of [1] to [3], wherein the monovalent group having an amino group represented by R 2 is a group represented by the following formula (4):
[5]
Component (a): a perfluoropolyether-organopolysiloxane block copolymer represented by the following formula (5),
Component (b): a polysiloxane having an amino group;
A method for producing an organopolysiloxane having perfluoropolyether blocks and amino groups according to any one of items [1] to [4], comprising the steps of: mixing a mixture of components (a), (b), and (c) with a fluorinated hydrocarbon solvent; and subjecting the mixture to an exchange reaction between the siloxanes of component (a) and component (b) in the presence of component (d): a base catalyst.
is a divalent organopolysiloxane block represented by
W4 each independently represents the following formula (B'):
is a monovalent organopolysiloxane block represented by
Q is the same as Q in the formula (1). In addition, in the formula (5), Q is bonded to either the carbon atom at the end of Rf, the silicon atom at the end of W3, or the silicon atom at the end of W4,
g' is a number from 0 to 50.
[6]
The method for producing an organopolysiloxane having a perfluoropolyether block and an amino group according to [5], wherein the component (b) is at least one selected from polysiloxanes having an amino group represented by the following formula (6) or the following formula (7):
本発明のオルガノポリシロキサンは、パーフルオロポリエーテルブロックを有し、シロキサン含有量が多く、分子鎖の両末端にオルガノポリシロキサンブロックを有している。さらに、オルガノポリシロキサンブロックの側鎖にアミノ基を有している。このため、パーフルオロポリエーテルブロックを有しながらも非フッ素系有機化合物と相溶しやすく、エポキシ化合物等と反応可能であり、繊維等への付着性にも優れる。また、本発明のオルガノポリシロキサンは、オルガノポリシロキサン単位の数やオルガノポリシロキサンブロックの側鎖が有するアミノ基の変性率を容易に制御できる。
従って、本発明のオルガノポリシロキサンは、非フッ素系有機樹脂の表面改質剤や繊維処理等の用途に有用である。
The organopolysiloxane of the present invention has a perfluoropolyether block, a high siloxane content, and an organopolysiloxane block at both ends of the molecular chain. Furthermore, the organopolysiloxane block has an amino group at the side chain. Therefore, even though it has a perfluoropolyether block, it is easily compatible with non-fluorine-based organic compounds, can react with epoxy compounds, etc., and has excellent adhesion to fibers, etc. In addition, the organopolysiloxane of the present invention can easily control the number of organopolysiloxane units and the modification rate of the amino group at the side chain of the organopolysiloxane block.
Therefore, the organopolysiloxane of the present invention is useful as a surface modifier for non-fluorine-containing organic resins, for fiber treatment, and the like.
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のオルガノポリシロキサンは、下記式(1)で表され、パーフルオロポリエーテルブロック(Rf)と、オルガノポリシロキサンブロック(W2又はW1)が、交互に存在する。
The organopolysiloxane of the present invention is represented by the following formula (1), in which perfluoropolyether blocks (Rf) and organopolysiloxane blocks (W2 or W1) exist alternately.
上記オルガノポリシロキサンブロックは、側鎖にアミノ基を有するため、種々の有機化合物との反応や付着が可能である。 The above organopolysiloxane block has amino groups on the side chains, making it possible to react with and adhere to various organic compounds.
上記式(1)のオルガノポリシロキサンは、1分子中のオルガノポリシロキサンブロック含有量が50%以上、99%以下であることが好ましく、60%以上、90%以下であることがより好ましい。オルガノポリシロキサンブロック含有量が上記下限値以上であれば、非フッ素系有機化合物との相溶性に優れ、上記上限値以下であれば、パーフルオロポリエーテル基の性質が発現しやすい。該オルガノポリシロキサンブロック含有量は、式(1)のオルガノポリシロキサンの1H-NMRスペクトルで、上記式(1)中のQのアルキレン由来のピークと、W1及びW2中のケイ素原子上の有機基由来のピークとの積分比から、分子量既知のパーフルオロポリエーテルブロックRfと、オルガノシロキシ単位とのモル比を求め、このモル比を分子量の比に換算して算出した値である。なお、通常、式(1)のオルガノポリシロキサンは構造に分布を有するため、上記オルガノポリシロキサンブロック含有量は1分子当たりの平均値である。 The organopolysiloxane of formula (1) preferably has an organopolysiloxane block content of 50% or more and 99% or less, more preferably 60% or more and 90% or less, in one molecule. If the organopolysiloxane block content is equal to or more than the lower limit, the compatibility with non-fluorine-based organic compounds is excellent, and if it is equal to or less than the upper limit, the properties of the perfluoropolyether group are easily expressed. The organopolysiloxane block content is a value calculated by calculating the molar ratio of the perfluoropolyether block Rf of known molecular weight and the organosiloxy unit from the integral ratio of the peak derived from the alkylene of Q in formula (1) to the peak derived from the organic group on the silicon atom in W1 and W2 in the 1H-NMR spectrum of the organopolysiloxane of formula (1), and converting this molar ratio into a molecular weight ratio. Incidentally, since the organopolysiloxane of formula (1) usually has a distribution in structure, the above organopolysiloxane block content is the average value per molecule.
オルガノポリシロキサンブロックW1及びW2のうち1つ以上は、下記式(8)で表されるシロキサン単位を有することが好ましい。
上記式(8)中、R2はアミノ基を有する1価の基であり、好ましくは下記式(4)で表されるアミノ基を有する1価の基である。 In the above formula (8), R 2 is a monovalent group having an amino group, and is preferably a monovalent group having an amino group represented by the following formula (4).
上記式(8)で表されるアミノ基を有するシロキサン単位は、上記式(1)中に1つ以上存在し、2個以上存在することが有機化合物との反応性や付着性の観点から好ましい。なお、オルガノポリシロキサンブロックW1及びW2における式(8)のシロキサン単位は、互いに同じでも異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。 The siloxane unit having an amino group represented by the above formula (8) is present in the above formula (1) at least one, and preferably at least two, from the viewpoint of reactivity with organic compounds and adhesion. The siloxane units of formula (8) in the organopolysiloxane blocks W1 and W2 may be the same or different, but are preferably the same.
上記式(1)中、オルガノポリシロキサンブロックW1は、下記式(A)で表される2価の基である。
式(A)中、R1は独立して炭素数1~18のアルキル基、炭素数6~18のアリール基及び炭素数7~18のアラルキル基から選ばれる基である。R1の炭素数1~18のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、オクタデシル基などが挙げられる。R1の炭素数6~18のアリール基の例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などが挙げられる。R1の炭素数7~18のアラルキル基の例としては、ベンジル基、2-フェニルエチル基、2-メチル-2-フェニルエチル基、ナフチルメチル基、2-ナフチルエチル基などが挙げられる。R1としては、好ましくはメチル基又はフェニル基である。 In formula (A), R 1 is independently a group selected from an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 18 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 18 carbon atoms for R 1 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a dodecyl group, and an octadecyl group. Examples of the aryl group having 6 to 18 carbon atoms for R 1 include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, and a naphthyl group. Examples of the aralkyl group having 7 to 18 carbon atoms for R 1 include a benzyl group, a 2-phenylethyl group, a 2-methyl-2-phenylethyl group, a naphthylmethyl group, and a 2-naphthylethyl group. R 1 is preferably a methyl group or a phenyl group.
上記式(A)中、R2の例としては、式(8)のR2で例示したものと同様のものが挙げられる。 In the above formula (A), examples of R 2 include the same as those exemplified for R 2 in formula (8).
上記式(A)中、p1及びq1はそれぞれ0~1,000の数であり、好ましくは0~500の数であり、より好ましくは0~200の数である。各繰り返し単位の配列順序は限定されず、ランダムであってもブロックであってもよい。 In the above formula (A), p1 and q1 are each a number from 0 to 1,000, preferably a number from 0 to 500, and more preferably a number from 0 to 200. The arrangement order of each repeating unit is not limited and may be random or block.
上記式(A)で表される基の例として、下記式(9)~(14)で表される基等が挙げられるが、下記式に限定されるものではない。
上記式(1)中、オルガノポリシロキサンブロックW2は、下記式(B)で表される1価の基である。
上記式(B)中、R1及びR2は、上記式(A)で挙げたものと同様のものが挙げられる。R1’は独立して炭素数1~18のアルキル基、炭素数6~18のアリール基及び炭素数7~18のアラルキル基から選ばれる基であり、好ましくは炭素数1~18のアルキル基である。R1’の炭素数1~18のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、オクタデシル基などが挙げられる。R1’の炭素数6~18のアリール基の例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などが挙げられる。R1’の炭素数7~18のアラルキル基の例としては、ベンジル基、2-フェニルエチル基、2-メチル-2-フェニルエチル基、ナフチルメチル基、2-ナフチルエチル基などが挙げられる。R1’としては、より好ましくは、メチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基又はドデシル基である。 In the above formula (B), R 1 and R 2 are the same as those in the above formula (A). R 1 ' is independently a group selected from an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 18 carbon atoms, and is preferably an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 18 carbon atoms for R 1 ' include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a dodecyl group, and an octadecyl group. Examples of the aryl group having 6 to 18 carbon atoms for R 1 ' include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, and a naphthyl group. Examples of the aralkyl group having 7 to 18 carbon atoms for R 1 ' include a benzyl group, a 2-phenylethyl group, a 2-methyl-2-phenylethyl group, a naphthylmethyl group, and a 2-naphthylethyl group. R 1 ' is more preferably a methyl group, a butyl group, a hexyl group, an octyl group or a dodecyl group.
上記式(B)中、p2及びq2はそれぞれ0~1,000の数であり、好ましくは0~500の数であり、より好ましくは0~200の数である。なお、各繰り返し単位の配列順序は限定されず、ランダムであってもブロックであってもよい。但し、上記式(A)中のアミノ基を有するシロキサン単位の数q1及び上記式(B)中のアミノ基を有するシロキサン単位の数q2は同時に0とならない。 In the above formula (B), p2 and q2 are each a number from 0 to 1,000, preferably a number from 0 to 500, and more preferably a number from 0 to 200. The arrangement order of each repeating unit is not limited, and may be random or block. However, the number q1 of siloxane units having an amino group in the above formula (A) and the number q2 of siloxane units having an amino group in the above formula (B) are not 0 at the same time.
式(B)で表される基の例として、下記式(15)~(19)で表される基等が挙げられるが、下記式に限定されるものではない。
上記式(1)中のパーフルオロポリエーテルブロックRfは、下記式(2)で示されるものである。
式(2)中、zは1~4の数であり、v、w、x及びyはそれぞれ独立に0~200の数であり、好ましくはそれぞれ0~50の数であり、但し、v+w+x+y=3~200であり、好ましくは10~50であり、各繰り返し単位は直鎖状でも分岐状であってもよく、各繰り返し単位の配列順序は限定されず、ランダムであってもブロックであってもよい。 In formula (2), z is a number from 1 to 4, v, w, x, and y are each independently a number from 0 to 200, preferably a number from 0 to 50, provided that v+w+x+y=3 to 200, preferably 10 to 50, each repeating unit may be linear or branched, and the arrangement order of each repeating unit is not limited and may be random or block.
上記式(2)の各繰り返し単位は、例えば下記繰り返し単位等が挙げられる。
中でも、上記式(2)において、z=1であり、x及びyが0である下記式(3)のパーフルオロポリエーテルブロックが、非フッ素系有機化合物との相溶性に優れるため好ましい。
式(3)中、v及びwはそれぞれ0~200の数であり、好ましくはそれぞれ0~50の数であり、但し、v+w=3~200であり、好ましくは10~50であり、(OC2F4)の繰り返し単位は直鎖状でも分岐状であってもよく、各繰り返し単位の配列順序は限定されず、ランダムであってもブロックであってもよい。 In formula (3), v and w are each a number from 0 to 200, preferably a number from 0 to 50, with the proviso that v+w=3 to 200, preferably 10 to 50. The repeating unit of (OC 2 F 4 ) may be linear or branched, and the arrangement order of each repeating unit is not limited and may be random or block.
上記各式で表されるパーフルオロポリエーテルブロックは、通常、構造に分布を有したものであり、v、w、x及びyはそれぞれ1分子当たりの平均値である。 The perfluoropolyether blocks represented by the above formulas usually have a distribution in structure, with v, w, x, and y each being an average value per molecule.
上記式(1)中、Qは炭素数2~12の2価の有機基であり、好ましくは炭素数3~6の2価の有機基である。また、上記式(1)中、QはRfの末端の炭素原子、W1の末端のケイ素原子又はW2の末端のケイ素原子のいずれかと結合している。なお、Qは酸素原子や窒素原子を含んでいてもよい。具体的には、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、及び2級アミノ基などが挙げられる。Qの具体例としては下記の基等が挙げられる。
上記Qの具体例の中でも、オルガノポリシロキサンブロックとパーフルオロポリエーテルブロックの連結が容易である点で、*-CH2OCH2CH2CH2-**が好ましい。 Among the above specific examples of Q, * --CH 2 OCH 2 CH 2 CH 2 -- ** is preferred because it allows easy linking of the organopolysiloxane block and the perfluoropolyether block.
上記式(1)中、gは0~50の数であり、好ましくは0~20の数であり、より好ましくは0~10の数である。gがこの範囲にあると、取り扱いが容易な粘度になる。 In the above formula (1), g is a number from 0 to 50, preferably a number from 0 to 20, and more preferably a number from 0 to 10. When g is in this range, the viscosity is easy to handle.
[オルガノポリシロキサンの製造方法]
本発明は、上記パーフルオロポリエーテルブロックとアミノ基とを有するオルガノポリシロキサンの製造方法にも関する。本発明のオルガノポリシロキサンは、例えば以下に述べる方法で製造できる。
[Method for producing organopolysiloxane]
The present invention also relates to a method for producing the organopolysiloxane having the above-mentioned perfluoropolyether blocks and amino groups. The organopolysiloxane of the present invention can be produced, for example, by the method described below.
(a)成分:下記式(5)で表されるパーフルオロポリエーテル-オルガノポリシロキサンブロック共重合体と、(b)成分:アミノ基を有するポリシロキサンと、(c)成分:フッ素化炭化水素溶媒とを混合し、該(a)、(b)及び(c)成分の混合物を、(d)成分:塩基触媒の存在下で、
(a)成分と(b)成分のシロキサン間の交換反応を行うことにより、上記式(1)で表されるオルガノポリシロキサンを得ることができる。
A method for producing a polymerizable composition comprising: (a) a perfluoropolyether-organopolysiloxane block copolymer represented by the following formula (5); (b) a polysiloxane having an amino group; and (c) a fluorinated hydrocarbon solvent; and (d) a mixture of the (a), (b) and (c) components in the presence of a base catalyst.
The organopolysiloxane represented by the above formula (1) can be obtained by carrying out an exchange reaction between the siloxanes of components (a) and (b).
(a)成分:式(5)で表されるパーフルオロポリエーテル-オルガノポリシロキサンブロック共重合体は、特許第4,900,854号に記載の方法などを用いて製造することができる。 Component (a): The perfluoropolyether-organopolysiloxane block copolymer represented by formula (5) can be produced using the method described in Japanese Patent No. 4,900,854.
詳細には、W4を誘導するための片方の末端にヒドロシリル基を1つ有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、及び、W3及び/又はW4を誘導するための、両末端にヒドロシリル基を1つずつ有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンの1種以上と、下記式(20)で表されるRfの両側に不飽和基を有する基Q’を備えた化合物とを、白金触媒の存在下でヒドロシリル化反応させる。両末端にヒドロシリル基を1つずつ有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンのみと下記式(20)で表される化合物とをヒドロシリル化反応させる場合は、さらに炭素数1~18の非置換又は置換の末端不飽和炭化水素をヒドロシリル化反応させ、末端のヒドロシリル基を失活させる。末端のヒドロシリル基を失活させることで、シロキサン間の交換反応中のゲル化を防ぐことができる。 In detail, one or more of organohydrogenpolysiloxanes having one hydrosilyl group at one end to derive W4 and organohydrogenpolysiloxanes having one hydrosilyl group at each end to derive W3 and/or W4 are subjected to a hydrosilylation reaction in the presence of a platinum catalyst. When only an organohydrogenpolysiloxane having one hydrosilyl group at each end is subjected to a hydrosilylation reaction with a compound having a group Q' having an unsaturated group on both sides of Rf represented by the following formula (20), a non-substituted or substituted terminally unsaturated hydrocarbon having 1 to 18 carbon atoms is further subjected to a hydrosilylation reaction to inactivate the hydrosilyl group at the end. By inactivating the hydrosilyl group at the end, gelation during the exchange reaction between siloxanes can be prevented.
上記式(20)において、Rfは上記式(2)で示されるパーフルオロポリエーテルブロックであり、Q’は、例えば、下記で示す末端に不飽和基を含む基である。 In the above formula (20), Rf is a perfluoropolyether block represented by the above formula (2), and Q' is, for example, a group containing an unsaturated group at the end, as shown below.
上記式(5)において、Rfは上記式(2)で示されるパーフルオロポリエーテルブロックである。 In the above formula (5), Rf is a perfluoropolyether block represented by the above formula (2).
式(5)中、オルガノポリシロキサンブロックW3は、それぞれ独立に下記式(A’)で表される2価の基である。
上記式(A’)中、R1は上記式(A)に記載のものと同じである。p1’は0~1,000の数であり、好ましくは0~500の数であり、より好ましくは0~200の数である。 In the above formula (A'), R1 is the same as that described in the above formula (A). p1' is a number from 0 to 1,000, preferably a number from 0 to 500, and more preferably a number from 0 to 200.
上記式(5)中、オルガノポリシロキサンブロックW4は、下記式(B’)で表される1価の基である。
上記式(B’)中、R1及びR1’は上記式(B)に記載のものと同じである。p2’は0~1,000の数であり、好ましくは0~500の数であり、より好ましくは0~200の数である。 In the above formula (B'), R1 and R1 ' are the same as those described in the above formula (B). p2' is a number from 0 to 1,000, preferably a number from 0 to 500, and more preferably a number from 0 to 200.
上記式(5)中、Qは炭素数2~12の2価の有機基であり、好ましくは炭素数3~6の2価の有機基である。また、QはRfの末端の炭素原子、W3の末端のケイ素原子又はW4の末端のケイ素原子のいずれかと結合している。なお、Qは酸素原子や窒素原子を含んでいてもよい。具体的には、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、及び2級アミノ基などが挙げられる。Qの具体例としては下記の基等が挙げられる。 In the above formula (5), Q is a divalent organic group having 2 to 12 carbon atoms, and preferably a divalent organic group having 3 to 6 carbon atoms. Q is bonded to either the carbon atom at the end of Rf, the silicon atom at the end of W3, or the silicon atom at the end of W4. Q may contain an oxygen atom or a nitrogen atom. Specific examples include an ether bond, an ester bond, an amide bond, and a secondary amino group. Specific examples of Q include the following groups.
上記Qの具体例の中でも、オルガノポリシロキサンブロックとパーフルオロポリエーテルブロックの連結が容易である点で、*-CH2OCH2CH2CH2-**が好ましい。 Among the above specific examples of Q, * --CH 2 OCH 2 CH 2 CH 2 -- ** is preferred because it allows easy linking of the organopolysiloxane block and the perfluoropolyether block.
上記式(5)中、g’は0~50の数であり、好ましくは0~20の数であり、より好ましくは0~10の数である。g’がこの範囲にあると、取り扱いが容易な粘度になる。 In the above formula (5), g' is a number from 0 to 50, preferably a number from 0 to 20, and more preferably a number from 0 to 10. When g' is in this range, the viscosity is easy to handle.
式(5)において、W4を誘導するための、片方の末端にヒドロシリル基を1つ有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば下記のシロキサン等が挙げられるが、下記式に限定されるものではない。 In formula (5), examples of organohydrogenpolysiloxanes having one hydrosilyl group at one end to derive W4 include, but are not limited to, the following siloxanes:
上記式(5)において、W3及び/又はW4を誘導するための、両末端にヒドロシリル基を1つずつ有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば下記のシロキサン等が挙げられるが、下記式に限定されるものではない。 In the above formula (5), examples of organohydrogenpolysiloxanes having one hydrosilyl group at each end to derive W3 and/or W4 include, but are not limited to, the following siloxanes:
(b)成分:アミノ基を有するポリシロキサンは、特に制限はないが、下記式(6)又は下記式(7)で表されるポリシロキサンであることが好ましい。 Component (b): The polysiloxane having an amino group is not particularly limited, but is preferably a polysiloxane represented by the following formula (6) or (7):
上記式(6)で表されるポリシロキサンの例として、下記式のポリシロキサン等を挙げることができるが、下記式に限定されるものではない。 Examples of polysiloxanes represented by the above formula (6) include, but are not limited to, polysiloxanes of the following formula:
上記式(7)で表されるポリシロキサンの例として、下記式のポリシロキサン等を挙げることができるが、下記式に限定されるものではない。 Examples of polysiloxanes represented by the above formula (7) include, but are not limited to, polysiloxanes of the following formula:
(c)成分:フッ素化炭化水素溶媒は、(a)成分:パーフルオロポリエーテル-オルガノポリシロキサンブロック共重合体と、(b)成分:アミノ基を有するポリシロキサンと、(d)成分:塩基触媒を相溶させてシロキサン間の交換反応を進行させるために必要である。(c)成分:フッ素化炭化水素溶媒は、(d)成分:塩基触媒を失活させないものであれば特に制限はないが、シロキサン間の交換反応を高温で行うために高沸点のものが好ましい。例えば、(トリフルオロメチル)ベンゼン、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、1,3,5-トリス(トリフルオロメチル)ベンゼン、1-フルオロヘキサン、1-フルオロオクタン、1-フルオロデカン等を挙げることができる。中でも、(a)成分:上記式(5)で表されるパーフルオロポリエーテル-オルガノポリシロキサンブロック共重合体と、(b)成分のポリシロキサンとの相溶性が良い1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンが好ましい。 The (c) component: fluorinated hydrocarbon solvent is necessary to make the (a) component: perfluoropolyether-organopolysiloxane block copolymer, the (b) component: polysiloxane having amino groups, and the (d) component: base catalyst compatible to promote the exchange reaction between siloxanes. There are no particular limitations on the (c) component: fluorinated hydrocarbon solvent as long as it does not inactivate the (d) component: base catalyst, but a high boiling point solvent is preferred in order to carry out the exchange reaction between siloxanes at high temperatures. Examples include (trifluoromethyl)benzene, 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene, 1,3,5-tris(trifluoromethyl)benzene, 1-fluorohexane, 1-fluorooctane, and 1-fluorodecane. Among these, 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene, which has good compatibility with the (a) component: perfluoropolyether-organopolysiloxane block copolymer represented by the above formula (5) and the (b) component polysiloxane, is preferred.
(c)成分:フッ素化炭化水素溶媒の使用量は、上記(a)成分、(b)成分及び(d)成分が相溶する量であれば特に制限はないが、(a)成分、(b)成分及び(d)成分の合計に対して、10~300質量%であることが好ましい。 Component (c): The amount of fluorinated hydrocarbon solvent used is not particularly limited as long as the components (a), (b), and (d) are compatible with each other, but it is preferably 10 to 300% by mass based on the total amount of components (a), (b), and (d).
(d)成分:塩基触媒は、上記(a)成分及び(b)成分のシロキサン結合を加水分解できるものであれば、特に制限はないが、上記(a)成分及び(b)成分との相溶性が良いシラノラート構造を有するポリシロキサンが好ましい。 Component (d): There are no particular limitations on the base catalyst as long as it can hydrolyze the siloxane bonds of components (a) and (b), but polysiloxanes with a silanolate structure that are highly compatible with components (a) and (b) are preferred.
上記(d)成分:塩基触媒の例として、下記式のシラノラート構造を有するポリシロキサン等を挙げることができるが、下記式に限定されるものではない。 Component (d) above: An example of the base catalyst is polysiloxane having a silanolate structure of the following formula, but is not limited to the following formula.
上記式(1)のオルガノポリシロキサンの製造方法において、必要に応じて(e)成分:下記式(21)及び下記式(22)で表されるポリシロキサンから選ばれる1種以上を加えて、シロキサン間の交換反応を行ってもよい。(e)成分を加えて反応させることにより、上記式(1)中のオルガノシロキシ単位数の制御が可能であり、非フッ素系有機化合物との相溶性の制御が容易になる。 In the method for producing the organopolysiloxane of the above formula (1), if necessary, component (e): one or more selected from polysiloxanes represented by the following formulas (21) and (22) may be added to carry out an exchange reaction between siloxanes. By adding and reacting component (e), it is possible to control the number of organosiloxy units in the above formula (1), making it easier to control the compatibility with non-fluorine-based organic compounds.
(e)成分の中でも、式(21)で示される環状ポリシロキサンが好ましく、特に、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、及びドデカメチルシクロヘキサシロキサンが好ましい。 Among the (e) components, cyclic polysiloxanes represented by formula (21) are preferred, and octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, and dodecamethylcyclohexasiloxane are particularly preferred.
上記式(1)のオルガノポリシロキサンの製造方法において、沸点を上昇させる目的及び上記式(1)のオルガノポリシロキサンを副生成物であるアミノ基を有する環状ポリシロキサンから分離して精製する目的で、任意で(f)成分:非フッ素系有機溶媒を加えてもよい。本反応は(c)成分:フッ素化炭化水素溶媒のみの存在下でも可能であるが、(f)成分の非フッ素系有機溶媒を加えて沸点を上昇させることにより、温度を容易に上昇させることができ、シロキサン間の交換反応及び(d)成分:塩基触媒の分解反応を効率よく進行させることができることがある。また、上記式(1)のオルガノポリシロキサンを溶解し、副生成物であるアミノ基を有する環状ポリシロキサンを溶解しない非フッ素系有機溶媒を反応生成物に加えて濾過し、加えた非フッ素系有機溶媒を留去することにより、上記式(1)のオルガノポリシロキサンを精製することができる。 In the method for producing the organopolysiloxane of the above formula (1), a non-fluorine-based organic solvent (f) may be added as an option for the purpose of increasing the boiling point and for the purpose of separating and purifying the organopolysiloxane of the above formula (1) from the by-product cyclic polysiloxane having amino groups. This reaction is possible in the presence of only the component (c): fluorinated hydrocarbon solvent, but by adding the non-fluorine-based organic solvent of the component (f) to increase the boiling point, the temperature can be easily increased, and the exchange reaction between siloxanes and the decomposition reaction of the base catalyst (d) can be efficiently promoted. In addition, the organopolysiloxane of the above formula (1) can be purified by adding a non-fluorine-based organic solvent that dissolves the organopolysiloxane of the above formula (1) and does not dissolve the by-product cyclic polysiloxane having amino groups to the reaction product, filtering the mixture, and distilling off the non-fluorine-based organic solvent that was added.
上記(f)成分:非フッ素系有機溶媒は、例えば、トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素;ヘキサン、ヘプタン、デカン、n-テトラデカンなどの脂肪族炭化水素;ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトンなどのケトン類;酢酸ブチル、酢酸イソブチルなどのエステル類等を挙げることができる。沸点を上昇させる目的の場合は、(a)成分:上記式(5)で表されるパーフルオロポリエーテル-オルガノポリシロキサンブロック共重合体と、(b)成分及び(e)成分のポリシロキサンとの相溶性が良く、沸点が高いn-テトラデカンが好ましい。上記式(1)のオルガノポリシロキサンを副生成物であるアミノ基を有する環状ポリシロキサンから分離して精製する目的の場合は、上記式(1)のオルガノポリシロキサンが溶解しやすく、アミノ基を有する環状ポリシロキサンが溶解しにくい脂肪族炭化水素が好ましく、低沸点で留去が容易なヘキサンがより好ましい。 The above-mentioned (f) component: non-fluorinated organic solvent may, for example, be aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, mesitylene, etc.; aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, decane, n-tetradecane, etc.; ketones such as diisopropyl ketone, diisobutyl ketone, etc.; esters such as butyl acetate, isobutyl acetate, etc. For the purpose of increasing the boiling point, n-tetradecane, which has a high boiling point and is compatible with the (a) component: perfluoropolyether-organopolysiloxane block copolymer represented by the above formula (5) and the polysiloxanes of the (b) and (e) components, is preferred. For the purpose of separating and purifying the organopolysiloxane of the above formula (1) from the by-product cyclic polysiloxane having amino groups, is preferred, and an aliphatic hydrocarbon in which the organopolysiloxane of the above formula (1) is easily soluble and the cyclic polysiloxane having amino groups is difficult to dissolve is preferred, and hexane, which has a low boiling point and is easy to distill off, is more preferred.
(f)成分:非フッ素系有機溶媒の使用量は、シロキサン間の交換反応が進行する量及び上記式(1)のオルガノポリシロキサンと副生成物であるアミノ基を有する環状ポリシロキサンとを分離できる量であれば特に制限はないが、(a)成分、(b)成分、(d)成分及び(e)成分の合計に対して、10~300質量%であることが好ましい。 Component (f): The amount of non-fluorinated organic solvent used is not particularly limited as long as it is an amount that allows the exchange reaction between siloxanes to proceed and an amount that allows separation of the organopolysiloxane of formula (1) above from the by-product cyclic polysiloxane having amino groups, but it is preferably 10 to 300% by mass based on the total of components (a), (b), (d), and (e).
上記製造方法において、反応温度は、上記(a)成分:パーフルオロポリエーテル-オルガノポリシロキサンブロック共重合体のシロキサンと、(b)成分及び(e)成分のシロキサンの交換反応が進行する温度であれば特に制限はないが、90~180℃であることが好ましい。反応温度が上記下限値以上であれば、反応が速やかに進行しやすく、上記上限値以下であれば、副反応が起こりにくい。 In the above manufacturing method, the reaction temperature is not particularly limited as long as it is a temperature at which the exchange reaction between the siloxane of component (a): perfluoropolyether-organopolysiloxane block copolymer and the siloxanes of components (b) and (e) proceeds, but it is preferably 90 to 180°C. If the reaction temperature is equal to or higher than the lower limit, the reaction tends to proceed quickly, and if the reaction temperature is equal to or lower than the upper limit, side reactions are unlikely to occur.
上記製造方法において、反応時間は、上記(a)成分と、(b)成分及び(e)成分のシロキサン間の交換反応が平衡状態に達する時間であれば特に制限はないが、0.5~12時間であることが好ましい。 In the above manufacturing method, the reaction time is not particularly limited as long as it is the time required for the exchange reaction between the siloxanes of component (a) and components (b) and (e) to reach equilibrium, but it is preferably 0.5 to 12 hours.
上記製造方法で得られる上記式(1)のオルガノポリシロキサンは、通常、構造に分布を有したものになり、式(1)において、gは1分子あたりの平均値である。 The organopolysiloxane of formula (1) obtained by the above manufacturing method usually has a distribution in structure, and in formula (1), g is the average value per molecule.
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記例において、繰り返し単位数gは、29Si-NMRスペクトルにおいて上記式(1)に基づくSi(R1')3-O-構造のSiに由来する積分値Mと、上記式(1)に基づく-Q-Si(R1)2-O-構造のSiに由来する積分値M’とから算出される値であり、g=(M’/M)-1である。 The present invention will be described in detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples. In the following examples, the number of repeating units g is a value calculated from the integral value M derived from Si in the Si(R 1' ) 3 -O- structure based on the above formula (1) in the 29 Si-NMR spectrum and the integral value M' derived from Si in the -Q-Si(R 1 ) 2 -O- structure based on the above formula (1), and g = (M'/M) -1.
[実施例1]オルガノポリシロキサン(1-1)の合成
反応容器に、特許第4,900,854号に準じて合成した下記式(5-1)で示されるパーフルオロポリエーテル-オルガノポリシロキサンブロック共重合体3.3gと、下記式(6-1)及び下記式(7-1)で示されるアミノ基を有するポリシロキサンの混合物0.25gと、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン2.4gと、n-テトラデカン1.2gと、下記式(23-1)で示されるシラノラート構造を有するポリシロキサン0.077gとを入れて、窒素雰囲気下にて150℃で6時間攪拌した。次いで、反応容器中の混合物を100℃まで冷却し、シラノラートを中和する目的で反応容器に2-クロロエタノール0.012gを加えて、100℃で2時間攪拌した。得られた混合物を濾過し、溶媒である1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンとn-テトラデカン、及び過剰量の2-クロロエタノールを減圧留去して、淡黄色半透明の液状生成物2.6gを得た。
Example 1 Synthesis of Organopolysiloxane (1-1) 3.3 g of perfluoropolyether-organopolysiloxane block copolymer represented by the following formula (5-1) synthesized according to Japanese Patent No. 4,900,854, 0.25 g of a mixture of polysiloxanes having amino groups represented by the following formulas (6-1) and (7-1), 2.4 g of 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene, 1.2 g of n-tetradecane, and 0.077 g of polysiloxane having a silanolate structure represented by the following formula (23-1) were placed in a reaction vessel and stirred for 6 hours at 150° C. under a nitrogen atmosphere. Next, the mixture in the reaction vessel was cooled to 100° C., and 0.012 g of 2-chloroethanol was added to the reaction vessel for the purpose of neutralizing the silanolate, and the mixture was stirred at 100° C. for 2 hours. The resulting mixture was filtered, and the solvents 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene and n-tetradecane, as well as excess 2-chloroethanol, were distilled off under reduced pressure to obtain 2.6 g of a pale yellow, semitransparent liquid product.
得られた生成物の各NMRスペクトルの測定結果を表1~3に示す。
以上の結果から、生成物は下記式(1-1)で表される構造を有し、分子中のオルガノポリシロキサンブロック含有量は78%であることが分かった。
[実施例2]オルガノポリシロキサン(1-2)の合成
反応容器に、下記式(5-2)で示されるパーフルオロポリエーテル-オルガノポリシロキサンブロック共重合体3.0gと、下記式(6-2)及び下記式(7-2)で示されるアミノ基を有するポリシロキサンの混合物0.30gと、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン2.4gと、下記式(23-2)で示されるシラノラート構造を有するポリシロキサン0.32gとを入れて、窒素雰囲気下にて100℃で3時間攪拌した。次いで、反応容器にn-テトラデカン3.0gを加え、150℃で2時間攪拌して塩基触媒を分解した。溶媒である1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンとn-テトラデカンを減圧留去した後、n-ヘキサン5.0gを加え、溶液を濾過し、n-ヘキサンに不溶のアミノ基を有する環状ポリシロキサンを除去した。n-ヘキサンを減圧留去し、白色半透明の液状生成物2.3gを得た。
[Example 2] Synthesis of organopolysiloxane (1-2) 3.0 g of perfluoropolyether-organopolysiloxane block copolymer represented by the following formula (5-2), 0.30 g of a mixture of polysiloxanes having amino groups represented by the following formulas (6-2) and (7-2), 2.4 g of 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene, and 0.32 g of polysiloxane having a silanolate structure represented by the following formula (23-2) were placed in a reaction vessel and stirred at 100°C for 3 hours under a nitrogen atmosphere. Next, 3.0 g of n-tetradecane was added to the reaction vessel and stirred at 150°C for 2 hours to decompose the base catalyst. After the solvents 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene and n-tetradecane were distilled off under reduced pressure, 5.0 g of n-hexane was added, the solution was filtered, and cyclic polysiloxanes having amino groups that were insoluble in n-hexane were removed. The n-hexane was distilled off under reduced pressure to obtain 2.3 g of a white translucent liquid product.
得られた生成物の各NMRスペクトルの測定結果を表4~6に示す。
以上の結果から、生成物は下記式(1-2)で表される構造を有し、分子中のオルガノポリシロキサンブロック含有量は79%であることが分かった。
[実施例3]オルガノポリシロキサン(1-3)の合成
反応容器に、下記式(5-3)で示されるパーフルオロポリエーテル-オルガノポリシロキサンブロック共重合体3.5gと、上記式(6-1)及び上記式(7-1)で示されるアミノ基を有するポリシロキサンの混合物0.35gと、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン2.6gと、n-テトラデカン1.3gと、上記式(23-1)で示されるシラノラート構造を有するポリシロキサン0.042gとを入れて、窒素雰囲気下にて150℃で6時間攪拌した。次いで、反応容器中の混合物を100℃まで冷却し、シラノラートを中和する目的で反応容器に2-クロロエタノール0.013gを加えて、100℃で2時間攪拌した。得られた混合物を濾過し、溶媒である1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンとn-テトラデカン、及び過剰量の2-クロロエタノールを減圧留去して、淡黄色半透明の液状生成物2.7gを得た。
Example 3 Synthesis of Organopolysiloxane (1-3) 3.5 g of perfluoropolyether-organopolysiloxane block copolymer represented by the following formula (5-3), 0.35 g of a mixture of polysiloxanes having amino groups represented by the above formulas (6-1) and (7-1), 2.6 g of 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene, 1.3 g of n-tetradecane, and 0.042 g of polysiloxane having a silanolate structure represented by the above formula (23-1) were placed in a reaction vessel and stirred for 6 hours at 150° C. under a nitrogen atmosphere. The mixture in the reaction vessel was then cooled to 100° C., and 0.013 g of 2-chloroethanol was added to the reaction vessel for the purpose of neutralizing the silanolate, followed by stirring at 100° C. for 2 hours. The resulting mixture was filtered, and the solvents 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene and n-tetradecane, as well as excess 2-chloroethanol, were distilled off under reduced pressure to obtain 2.7 g of a pale yellow, semitransparent liquid product.
得られた生成物の各NMRスペクトルの測定結果を表7~9に示す。
以上の結果から、生成物は下記式(1-3)で表される構造を有し、分子中のオルガノポリシロキサンブロック含有量は55%であることが分かった。
[比較例1(分子中のオルガノポリシロキサンブロック含有量:23%)]
反応容器に、下記式(24)で表されるパーフルオロポリエーテルブロックを有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン21.5gと、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン21.5gと、白金のビニルシロキサン錯体のトルエン溶液0.60gとを加え、60℃で5分攪拌した。次いで、反応容器中の混合物に、アリルアミン1.25gを15分かけて滴下し、80℃で2時間攪拌した。溶媒である1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンと過剰量のアリルアミンを減圧留去して、下記式(25)で表されるオルガノポリシロキサン20.8gを得た。
[Comparative Example 1 (Organopolysiloxane Block Content in Molecule: 23%)]
21.5 g of an organohydrogenpolysiloxane having a perfluoropolyether block represented by the following formula (24), 21.5 g of 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene, and 0.60 g of a toluene solution of a platinum vinylsiloxane complex were added to a reaction vessel and stirred for 5 minutes at 60° C. Next, 1.25 g of allylamine was added dropwise to the mixture in the reaction vessel over 15 minutes, and the mixture was stirred for 2 hours at 80° C. The solvent 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene and excess allylamine were distilled off under reduced pressure to obtain 20.8 g of an organopolysiloxane represented by the following formula (25).
[非フッ素系有機化合物への溶解性の評価]
上記の実施例及び比較例のオルガノポリシロキサン0.1gを、下記の非フッ素系有機化合物0.9gと混合し、その混合液を目視で観察して、下記の基準により溶解性を評価した。
評価基準
○:混合液が透明である。
△:混合液がわずかに濁っている。
×:混合液が白濁又は二相に分離している。
[Evaluation of solubility in non-fluorinated organic compounds]
0.1 g of the organopolysiloxane of the above Examples and Comparative Examples was mixed with 0.9 g of the following non-fluorine-based organic compound, and the mixture was visually observed to evaluate the solubility according to the following criteria.
Evaluation criteria: ◯: The mixed liquid is transparent.
△: The mixture is slightly cloudy.
×: The mixture is cloudy or separates into two phases.
表10の結果から、本発明のパーフルオロポリエーテルブロックとアミノ基とを有するオルガノポリシロキサンは、シロキサン含有量が少ない比較例のオルガノポリシロキサンよりも、非フッ素系有機化合物への溶解性に優れることがわかった。 The results in Table 10 show that the organopolysiloxane of the present invention having a perfluoropolyether block and an amino group has better solubility in non-fluorinated organic compounds than the comparative organopolysiloxane having a lower siloxane content.
[比較例2]
反応溶媒の1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン2.4gとn-テトラデカン1.2gを用いずに、無溶媒下で反応を行ったこと以外は実施例1と同様にしてシロキサン間の交換反応を行ったが、反応は進行せず、反応原料である上記式(6-1)で示されるアミノ基を有するポリシロキサンの残存を確認した。
[Comparative Example 2]
An exchange reaction between siloxanes was carried out in the same manner as in Example 1, except that the reaction solvents of 2.4 g of 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene and 1.2 g of n-tetradecane were not used and the reaction was carried out without a solvent. However, the reaction did not proceed and it was confirmed that the reaction raw material, the polysiloxane having an amino group represented by the above formula (6-1), remained.
[比較例3]
反応溶媒の1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン2.4gとn-テトラデカン1.2gに代えて、n-テトラデカン3.6gを用いたこと以外は実施例1と同様にしてシロキサン間の交換反応を行い、高粘度の白濁層と低粘度の微白濁層からなる、不均一な液状生成物2.7gを得た。反応原料である上記式(6-1)で示されるアミノ基を有するポリシロキサンの残存は確認できなかった。
上記高粘度の白濁層はトルエンに対して難溶であり、上記低粘度の微白濁層はトルエンに対して易溶であった。
[Comparative Example 3]
An exchange reaction between siloxanes was carried out in the same manner as in Example 1, except that 3.6 g of n-tetradecane was used instead of 2.4 g of 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene and 1.2 g of n-tetradecane as the reaction solvent, to obtain 2.7 g of a heterogeneous liquid product consisting of a high-viscosity opaque layer and a low-viscosity slightly opaque layer. No remaining amino group-containing polysiloxane represented by the above formula (6-1), which is the reaction raw material, was confirmed.
The high-viscosity opaque layer was poorly soluble in toluene, whereas the low-viscosity slightly opaque layer was easily soluble in toluene.
以上より、フッ素化炭化水素溶媒下で反応させた実施例1においては、パーフルオロポリエーテルブロックが均一に導入されたアミノ基を有するオルガノポリシロキサンが得られた。これに対し、無溶媒下で反応を行った比較例2においては、パーフルオロポリエーテルブロックとアミノ基とを有するオルガノポリシロキサンが得られなかった。また、非フッ素系有機溶媒下で反応させた比較例3においては、パーフルオロポリエーテルブロックが不均一に導入されたアミノ基を有するオルガノポリシロキサンが得られた。これらのことから、反応を均一に進行させるためにフッ素化炭化水素溶媒が必要であることは明らかである。 From the above, in Example 1, where the reaction was carried out in a fluorinated hydrocarbon solvent, an organopolysiloxane having amino groups with perfluoropolyether blocks uniformly introduced was obtained. In contrast, in Comparative Example 2, where the reaction was carried out in the absence of a solvent, no organopolysiloxane having perfluoropolyether blocks and amino groups was obtained. Moreover, in Comparative Example 3, where the reaction was carried out in a non-fluorinated organic solvent, an organopolysiloxane having amino groups with perfluoropolyether blocks non-uniformly introduced was obtained. From these facts, it is clear that a fluorinated hydrocarbon solvent is necessary to make the reaction proceed uniformly.
本発明のパーフルオロポリエーテルブロックとアミノ基とを有するオルガノポリシロキサンは、パーフルオロポリエーテルブロック及びオルガノポリシロキサンブロックそれぞれの数やアミノ基を有するシロキサン単位数の制御が容易である。そのため、相溶性や硬化物の架橋密度、繊維等への付着性の制御も可能であり、非フッ素系有機樹脂の表面改質剤や繊維処理剤等の用途に有用である。 The organopolysiloxane of the present invention having a perfluoropolyether block and an amino group can easily control the number of perfluoropolyether blocks and organopolysiloxane blocks, and the number of siloxane units having an amino group. Therefore, it is possible to control the compatibility, the crosslink density of the cured product, and the adhesion to fibers, etc., and it is useful for applications such as surface modifiers for non-fluorinated organic resins and fiber treatment agents.
Claims (5)
Rfは下記式(2)
で表されるパーフルオロポリエーテルブロックであり、
W1は下記式(A)
で表される2価のオルガノポリシロキサンブロックであり、
W2はそれぞれ独立に下記式(B)
で表される1価のオルガノポリシロキサンブロックであり、
但し、上記式(A)のアミノ基を有するシロキサン単位の数q1及び上記式(B)のアミノ基を有するシロキサン単位の数q2は同時に0とならない。
Qは炭素数2~12の2価の有機基であり、また、上記式(1)中、QはRfの末端の炭素原子、W1の末端のケイ素原子又はW2の末端のケイ素原子のいずれかと結合しており、
gは0~50の数であるが、gが0のときW2の式(B)中のq2は0とならない。]
The organopolysiloxane has a perfluoropolyether block and an amino group, and is represented by the following formula (1), and the organopolysiloxane has a content of the organopolysiloxane block in one molecule of 50 mass% or more.
Rf is represented by the following formula (2)
is a perfluoropolyether block represented by
W1 is represented by the following formula (A):
is a divalent organopolysiloxane block represented by
W2 each independently represents the following formula (B):
is a monovalent organopolysiloxane block represented by
However, the number q1 of the siloxane units having an amino group of the above formula (A) and the number q2 of the siloxane units having an amino group of the above formula (B) are not 0 at the same time.
Q is a divalent organic group having 2 to 12 carbon atoms, and in the above formula (1), Q is bonded to either the carbon atom at the end of Rf, the silicon atom at the end of W1, or the silicon atom at the end of W2;
g is a number from 0 to 50, but when g is 0, q2 in formula (B) of W2 does not become 0.]
2. The organopolysiloxane having a perfluoropolyether block and an amino group according to claim 1, wherein the perfluoropolyether block represented by Rf is a group represented by the following formula (3):
2. The organopolysiloxane having a perfluoropolyether block and an amino group according to claim 1, wherein the monovalent group having an amino group represented by R2 is a group represented by the following formula (4):
(b)成分:アミノ基を有するポリシロキサンと、
(c)成分:フッ素化炭化水素溶媒と
を混合し、該(a)、(b)及び(c)成分の混合物を
(d)成分:塩基触媒の存在下で
(a)成分と(b)成分のシロキサン間の交換反応を行う工程を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載のパーフルオロポリエーテルブロックとアミノ基とを有するオルガノポリシロキサンの製造方法。
で表される2価のオルガノポリシロキサンブロックであり、
W4はそれぞれ独立に下記式(B’)
で表される1価のオルガノポリシロキサンブロックであり、
Qは前記式(1)のQと同じである。また、上記式(5)中、QはRfの末端の炭素原子、W3の末端のケイ素原子又はW4の末端のケイ素原子のいずれかと結合しており、
g’は0~50の数である。]
Component (a): a perfluoropolyether-organopolysiloxane block copolymer represented by the following formula (5),
Component (b): a polysiloxane having an amino group;
4. A method for producing an organopolysiloxane having perfluoropolyether blocks and amino groups according to any one of claims 1 to 3, comprising the steps of mixing component (c) with a fluorinated hydrocarbon solvent, and subjecting the mixture of components (a), (b) and ( c ) to an exchange reaction between the siloxanes of component (a) and component (b) in the presence of component (d): a base catalyst.
is a divalent organopolysiloxane block represented by
W4 each independently represents the following formula (B'):
is a monovalent organopolysiloxane block represented by
Q is the same as Q in the formula (1). In addition, in the formula (5), Q is bonded to either the carbon atom at the end of Rf, the silicon atom at the end of W3, or the silicon atom at the end of W4,
g' is a number from 0 to 50.
5. The method for producing an organopolysiloxane having a perfluoropolyether block and an amino group according to claim 4 , wherein the component (b) is at least one selected from polysiloxanes having an amino group represented by the following formula (6) or the following formula (7):
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