JP2860169B2 - アルキルメチルケトキシムシラン - Google Patents
アルキルメチルケトキシムシランInfo
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Description
々な物理的特徴と化学的特徴を有するエラストマー材料
になる。これらの組成物の表面は大気に触れると30分以
内に硬化し、数年間実質的に柔軟な状態を保つことがで
きるため、極めて望ましい組成物である。また、これら
の組成物は、ガラス、磁気、木材、金属、有機プラスチ
ックといった様々な材料にも強く接着する。このため、
ビルや自動車などに用いるあらゆるタイプのシーラント
として実際に利用することができる。以下に記載する特
許は、これらの組成物の一部についてより詳細に検討し
ている。
には、室温硬化性組成物の製造に有用なオキシミノシラ
ンについて記載されている。特に、この明細書には、架
橋剤たる三官能価および四官能価のケトキシミノシラン
と、これらのケトキシミシランをヒドロキシ末端保護ポ
リジオルガノシロキサンと混合して室温硬化性シリコー
ンエラストマー組成物を調製することが教示されてい
る。これらの組成物には、増量剤や硬化触媒も含ませる
ことができる。
は、三官能価および四官能価のケトキシミノシランが開
示されており、四官能価のケトキシミノシランがシーラ
ント組成物として有用であることが特に着目されてい
る。
エチルケトキシム(MEKO)やアセトンオキシムをベース
にしたもの)は、室温で固体であるという問題がある。
これらの化合物は湿気に非常に敏感であるため、容易に
分解して半固体になって扱いにくくなってしまう。した
がって、これらの材料は保存性が悪く、包装や輸送に際
しては特別な注意が必要とされている。
えば、MEKOやアセトンオキシムをベースにしたもの)に
は、他の欠点もある。従来より、これらの材料はシリコ
ーンポリマーと組み合わされているが、その結果として
得られる生成物は不透明である。したがって、その生成
物を利用することができる適用場面がかなり限定されて
しまっていた。
って、組成物に求められる特質も変わりつつある。本技
術分野では、新しく望ましい性質を有し、かつ不透明性
や物理的状態の制約(固体であること)といった従来の
欠陥を有しない室温硬化性組成物が依然として求められ
ている。我々は、驚くべきことに、本発明のシランがこ
の必要性を満たすことを発見した。
式: (R′R″C=NO)aSiR14-a で表されるシランに関する。上式において、R′は炭素
数3−7の飽和直鎖または分枝アルキルであり(例えば
プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチルおよびア
ミル);R″はメチルであり;R1は炭素数1−8の飽和直
鎖アルキルまたはアルコキシ(例えばメチル、エチルお
よびプロピル)または炭素数2−5のアルケニル(例え
ば、ビニルおよびアリル)であり;aあ2−4から選ばれ
る正の整数である。より詳細に述べると、本技術は以下
のシランに関する。すなわち、メチルビニルビス(メチ
ルイソブチルケトキシミノ)シラン、メチルビニルビス
(メチルアミルケトキシミノ)シラン、メチルトリス
(メチルイソブチルケトキシミノ)シラン、ビニルトリ
ス(メチルイソブチルケトキシミノ)シラン、メチルト
リス)メチルアミルケトキシミノ)シラン、ビニルトリ
ス、(メチルアミルケトキシミノ)シラン、テトラキス
(メチルイソブチルケトキシミノ)シラン、テトラキス
(メチルアミルケトキシミノ)シラン、メトキシトリス
(メチルイソブチルケトキシミノ)シラン、エチルトリ
ス(メチルイソブチルケトキシミノ)シラン、エトキシ
トリス(メチルイソブチルケトキシミノ)シラン、メト
キシトリス(メチルアミルケトキシミノ)シラン、エチ
ルトリス(メチルアミルケトキシミノ)シラン、エトキ
シトリス(メチルアミルケトキシミノ)シランおよびこ
れらの混合物に関する。
オキシミノシランは室温で35−40%溶解する。しかし、
三官能価オキシミノシランの使用量が多い方が硬化速度
が速くて触媒の必要性が少ないため、四官能価オキシミ
ノシランを三官能価オキシミノシランに溶解するのは不
利である。
れるときにその取り扱いを容易にするために、四官能価
オキシミノシランを有機溶媒に溶解している。溶解する
有機溶媒としては、トルエン、ベンゼン、キシレンとい
った炭化水素類、ジエチルエーテルやジブチルエーテル
といったエーテル類、ケトン類やハロゲン化物類の溶媒
を用いている。しかしながら、これらの溶媒の中には引
火性ものもや発癌性のものがあり、操作中の身の安全を
確保するために一段と注意を払わねばならない。さら
に、使用中にシーラント製品から発生する蒸気が人体や
環境に対して安全であることを確認する必要がある。こ
のような注意を払うことは、コストがかかり時間の浪費
にもなる。
四官能価のMEKO−ベースのシランはトルエンやメチルエ
チルケトキシムに50%、ジエチルエーテルに40%、ジブ
チルエーテルに10%しか溶解しない。その結果、配合時
に多量の溶媒が必要とされることがある。また、温度が
低かったり(例えば冬季航海中)四官能価オキシミノシ
ランの濃度が高かったりすると、結晶化してしまうこと
もある。
ノシランと混合する必要がない四官能価オキシミノシラ
ンを開発することが、産業界にて長い間必要とされてき
た。本発明者らは、驚くべきことに、本技術の新規テト
ラキスオキシミノシラン「例えばテトラキス(メチルイ
ソブチルケトキシミノ)シランやテトラキス(メチルア
ミルケトキシミノ)シラン]が液体であるため、固体シ
ランが抱える問題を生じないことを発見した。溶媒濃度
を下げ過ぎて問題を生ずることがなければ、これらの新
しいシランを利用してすることによって溶媒を含まない
配合物を提供することができる。また、室温で湿気によ
って硬化するシリコーン組成物の配合を柔軟で簡略化す
ることができる。本技術の四官能価オキシミノシランは
液体であることから、組成物の硬化速度を速めるために
使用することもできる。本技術以外の四官能価オキシミ
ノシランを用いる場合は、使用する溶媒に対する溶解度
によってこの種のシリコーン組成物への使用量が制限さ
れていた。
て一般に気体、液体、固体の順に変化することを考えれ
ば、これらの新らしい四官能価オキシミノシランが液体
であることは驚くべきことである。モリソン(R.T.Morr
ison)とボイド(R.N.Boyd)のOrganic Chemistry(第
5版)91−94頁(1987年)を参照。例えば、脂肪族炭化
水素では、プロパン(分子量44)やブタン(分子量58)
いった低分子化合物は気体であり、ヘキサン(分子量8
6)やオクタン(分子量114)といったより高分子な化合
物は液体である。また、エイコサン(分子量282.6)、
ドコサン(分子量316.6)、テトラコサン(分子量338.
7)といった長鎖炭化水素計パラフィンは固体である。
シム(分子量87)といった低分子量のアルキルケトキシ
ムをベースにした三官能価オキシミノシランは固体であ
る。したがって、これよりも分子量が大きいメチルイソ
ブチルケトキシム(分子量115)やメチルアミルケトキ
シム(分子量129)をベースにした四官能価オキシミノ
シランも固体であろうと予測される。しかしながら、驚
くべきことに本発明者らは、これらの本技術の四官能価
オキシミノシランは両方とも室温で液体であることを発
見した。
て、本発明者らはさらに驚くべきことに、本技術の他の
オキシミノシラン(テトラオキシミノ、トリスオキシミ
ノまたはビスオキシミノ)を周知のシリコーンポリマー
であるヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン(HTPDM
S)と配合すると光学的に透明なシリコーンゴムになる
ことを見だした。市販されているオキシミノシランを通
常の有効濃度でシリコーンポリマーと混合すると、一般
に非常に曇った不透明なゴムしか生成しないことを考え
ると、この発見は驚くべきことである(下記の実施例1
−9と比較例1−4参照)。従来は非常に曇った不透明
なゴムしか得られなかったため、オキシミノシランを利
用しうる場面が限られていた。本技術によれば、オキシ
ミノシランを美観が重視される場面へ適用することが可
能になり、従来は使用できないとされていた種々の状況
下で活用することができるようになった。
記載する調製法にしたがって調製することができる。米
国特許第4,400,527号明細書参照。また、本技術の新し
いケトキシミノシランは、本技術分野において知られて
いる方法によって調製することもできる。以下に記載す
る調製法において使用するオキシムは、本技術分野にお
いて知られいる方法によって調製することができる。例
えば、アライドシグナル社の米国特許第4,163,756号明
細書および同第3,991,115号明細書に概容が記載される
調製法参照。
使用することができる。他の架橋剤として、例えばアル
コキシシラン、アルコキシオキシミノシラン、他のオキ
シミノシランを挙げることができる。組み合わせて使用
しうるシランの例は、米国特許第3,697,568号明細書、
同第3,896,079号明細書、同第4,371,682号明細書および
同第4,657,967号明細書に開示されている。
調製 コンデンサー、温度計と滴下漏斗を備えた1リットル
の3つの口フラスコに、ヘキサン350mlと蒸溜したメチ
ルイソブチルケトキシム96.7g(0.84mol)を入れた。反
応媒体を乾燥状態に維持するために、ドライライトをコ
ンデンサーに取り付けた。ヘキサン/ケトキシム溶液が
入ったフラスコを氷浴中に入れ、磁気撹拌機を用いて撹
拌しながらテトラクロロシラン17g(0.1mol)を滴下し
た。滴下中の反応温度は35−42℃に維持した。テトラク
ロロシラン添加完了後、反応混合物を5分間撹拌して、
5分間放置した。分液漏斗を用いて、無色ヘキサン溶液
の上層を粘度が高いメチルイソブチルケトキシム塩酸塩
の下層から分離した。上層に対してシリンダーから無水
アンモニアガスを供給して5分間処理した。析出した固
体塩化アンモニムを濾過して、無色濾液をロートバップ
上で減圧蒸留(50℃、5mmHg)してヘキサンを除去し
た。無色液体約42g(収率86%)を得た。1Hおよび13CNM
RとGC/マススペクトルデータによる同定の結果、得られ
た無色液体がテトラキス(メチルイソブチルケトキシミ
ノ)シランであることが確認された。
トルの3つの口丸底フラスコに、ヘキサン1300mlとメチ
ルアミルケトキシム418.6g(3.24mol)を入れた。オー
バーヘッド撹拌機を用いて溶液を撹拌しながら、テトラ
クロロシラン67.96g(0.4mol)を30分かけて滴下した。
滴下中、反応混合物の温度は37−42℃に維持した。テト
ラクロロシランの滴下完了後、反応混合物を5分間放置
した。分液漏斗を用いて、曇った上層をメチルアミルケ
トキシム塩酸塩の下層から分離した。その後、上層を無
水アンモニアで15分かけて中和し、析出した固体塩化ア
ンモニウムを濾過して除いた。減圧下で濾液からヘキサ
ンを除くことによって、液体178.5g(82.6%)を得た。
IR、1Hおよび13CNMRスペクトルデータによる同定の結
果、得られた液体がテトラキス(メチルアミルケトキシ
ミノ)シランであることが確認された。
キシムをモル比1:1:7で反応させた。
流用コンデンサーを備えた1リットルの3つ口フラスコ
に、ヘキサン348mg、エタノール11.5g(0.25mol)およ
び蒸留したメチルアミルケトキシム232.2g(1.80mol)
を入れた。このアルコール、オキシムおよびヘキサンの
溶液を、オーバーヘッド撹拌機を用いて撹拌した。テト
ラクロロシラン42.5g(0.25mol)を反応フラスコに滴下
した。滴下の間の反応温度は35−42℃に維持した。テト
ラクロロシランの滴下完了後に、反応混合物を5分間撹
拌して、さらに5分間放置した。分液漏斗を用いて、粘
性の高いメチルアミルケトキシム塩酸塩の下層から上層
を分離した。上層をシリンダーからアンモニアガスを供
給することによって10分かけて中和した。析出した塩化
アンモニウム固体を濾過して除去した。無色透明な濾液
からヘキサンを除去して、無色液体94.0gを得た。この
液体をガスクロマトグラフィーにより分析することによ
って、トリエトキシ(メチルアミルケトキシミノ)シラ
ン(5.6%)、ジエトキシビス(メチルアミルケトキシ
ミノ)シラン(12.5%)、エトキシトリス(メチルアミ
ルケトキシミノ)シラン(43.2%)、テトラキス(メチ
ルアミルケトキシミノ)シラン(33.9%)およびメチル
アミルケトキシム(4.5%)が含まれていることが確認
された。これらのシランは、GC−マススペクトル分析に
よって同定された。
の調製 温度計、オーバーヘッド撹拌機および添加漏斗を備え
た5リットルの3つ口水ジャケット付フラスコに、メチ
ルイソブチルケトキシム714.3g(6.20mol)およびヘキ
サン3000mlを入れた。メチルトリクロロシラン1molまた
は149.48gを1時間かけて滴下した。滴下の間の反応温
度は37−42℃に維持した。メチルトリクロロシランの滴
下完了後、反応混合物を5分間撹拌して、10分間放置し
た。分液漏斗を用いて、メチルイソブチルケトキシム塩
酸塩の下層から上層を分離して、10分間反応液の中にア
ンモニアガスを吹き込むことによって中和した。固体塩
化アンモニアを濾過して除去し、濾液からヘキサンを減
圧蒸留して除去することによって、無色液体380g(98.7
%)を得た。この生成物をIR、1Hおよび13CNMRスペクト
ルデータにより分析したところ、メチルトリス(メチル
イソブチルケトキシミノ)シランであると同定された。
の調製 オーバーヘッド撹拌機、温度計および添加漏斗を備え
た3リットルの3つ口丸底フラスコに、メチルイソブチ
ルケトキシム714.0g(6.20mol)およびヘキサン1200ml
を入れた。撹拌しながらビニルクロロシラン161.5g(1.
0mol)を1時間かけて滴下した。滴下の間の反応温度は
37−41℃に維持した。滴下完了後、反応混合物を10分間
放置した。分液漏斗を用いて、メチルイソブチルケトキ
シム塩酸塩の下層から、生成物とヘキサンを含む上層を
分離した。さらにアンモニアガスを用いて10−15分かけ
て中和した。固体塩化アンモニアを濾過して、濾液から
ヘキサンを減圧蒸留することによって、無色液体374g
(94%)を得た。この液体をIR、1Hおよび13CNMR分析し
た結果、ビニルトリス(メチルイソブチルケトキシミ
ノ)シランであると同定された。
製 温度計、オーバーヘッド攪拌機および滴下漏斗を備え
た2リットルの3つ口丸底フラスコに、メチルアミルケ
トキシム394.1g(3.05mol)およびヘキサン1000mlを入
れた。フラスコ中の内容物を撹拌しがら、メチルトリク
ロロシラン74.5g(0.5mol)滴下漏斗から30分かけて滴
下した。滴下の間の温度は、35−41℃に維持した。滴下
完了後、反応混合物を10分間放置した。分液漏斗を用い
て、重いメチルイソブチルケトキシム塩酸塩の下層か
ら、ヘキサンと生成物を含んだ上層を分離した。固体塩
化アンモニアを濾過して除去し、濾液を減圧濾過してヘ
キサンを除去することによって、無色液体201.8g(94.5
%)を得た。この液体をIR、1Hおよび13CNMR分析した結
果、メチルトリス(メチルアミルケトキシミノ)シラン
であると同定された。
製 オーバーヘッド撹拌機、添加漏斗および温度計を備え
た2リットルの3つ口丸底フラスコに、メチルアミルケ
トキシム236.4g(1.83mol)およびヘキサン800mlを入れ
た。フラスコ中の内容物を撹拌しながら、ビニルトリク
ロロシラン48.45g(0.3mol)を滴下漏斗から30分かけて
滴下した。滴下の間の反応温度は32−41℃に維持した。
ビニルトリクロロシランの滴下完了後、反応混合物を10
分間放置した。分液漏斗を用いて、重いメチルアミルケ
トキシム塩酸塩の下層から、生成物とヘキサンを含む上
層を分離した。さらに、得られた液体中にアンモニアガ
スを吹き込むことによって、液体を中和した。塩化アン
モニウムを濾過して除去することによって、透明な濾液
を得た。減圧蒸留することによってヘキサンを除去し
て、無色液体115g(87%)を得た。IR、1Hおよび13CNMR
分析した結果、ビニルトリル(メチルアミルケトキシミ
ノ)シランであると同定された。
ランの調製 温度計、コンデンサーおよび滴下漏斗を備えた500ml
の3つ口フラスコに、メチルイソブチルケトキシム47.1
7g(0.41mol)およびヘキサン250mlを入れた。この混合
物を磁気撹拌機を用いて撹拌しながら、メチルビニルジ
クロロシラン14.11g(0.1mol)を滴下漏斗から15分かけ
て滴下した。反応混合物の温度は33−38℃に維持した。
クロロシランの添加完了後、反応混合物を5分間放置し
て層分離させた。分液漏斗を用いて、オキシム塩酸塩の
下層から上層を分離した。この上層に10分間アンモニア
ガスを吹き込むことによって中和した。濾液のヘキサン
を減圧蒸留することによって除去し、無色液体27.5g(8
9%)を得た。IR、1Hおよび13CNMR分析の結果、メチル
ビニルビス(メチルイソブチルケトキシミノ)シランで
あると同定された。
の調製 オーバーヘッド撹拌機、滴下漏斗および温度計を備え
た3リットルの3つ口フラスコに、メチルアミルケトキ
シム529g(4.1mol)とヘキサン1200mlを入れた。フラス
コ中の内容物を撹拌しながら、メチルビニルジクロロシ
ラン141g(1.0mol)を滴下漏斗から40分かけて滴下し
た。滴下の間の反応温度は28−32℃に維持した。滴下完
了後、反応混合物を10分間放置して2層に分離した。分
液漏斗を用いて、重いオキシム塩酸塩の下層から、生成
物とヘキサンを含む上層を分離した。上層にアンモニア
ガスを10分間吹き込むことによって中和した。固体塩化
アンモニウムを濾過して除去した後、減圧蒸留してヘキ
サンを除去することによって、無色液体286g(87.7%)
を得た。IR、1Hおよび13CNMR分析の結果、得られた液体
はメチルビニルビス(メチルアミルケトキシミノ)シラ
ンであると同定された。
サン(HTPDMS)50重量部を100mlのビーカーに入れ、さ
らに本明細書に開示される調製法にしたがって調製した
メチルトリス(メチルイソブチルケトキシミノ)シラン
1−4重量部を添加した。これらの化合物を、25℃にて
標準的な実験室用撹拌機を用いて200rpmで5分間撹拌し
た。生成物は硬化して透明なシリコーンゴムになった。
作を繰り返して行った。
1−4重量部 2)ビニルトリス(メチルアミルケトキシミノ)シラン
2−4重量部 3)ビニルトリル(メチルイソブチルケトキシミノ)シ
ラン2−3重量部 4)テトラキス(メチルアミルケトキシミノ)シラン1
−3重量部 5)テトラキス(メチルイソブチルケトキシミノ)シラ
ン1−3重量部 6)メチルトリス(メチルイソブチルケトキシミノ)シ
ランとテトラキス(メチルイソブチルケトキシミノ)シ
ランの重量比3:1の混合物 7)メチルトリス(メチルアミルケトキシミノ)シラン
とテトラキス(メチルアミルケトキシミノ)シランの重
量比3:1の混合物 8)メチルトリス(メチルアミルケトキシミノ)シラン
とテトラキス(メチルイソブチルケトキシミノ)シラン
の重量比3:1の混合物 結果は、実施例1に記載される結果と同一であり、得ら
れた硬化シリコーンゴムは透明であった。
入れ、メチルトリス(メチルエチルケトキシミノ)シラ
ン3−4重量部を添加した。これらの化合物を、25℃に
て標準的な実験室用撹拌機を用いて200rpmで5分間撹拌
した。生成物は硬化して、不透明で曇りのあるシリコー
ンゴムになった。
作を繰り返して行った。
2−10重量部 2)トルエン中のテトラキス(メチルエチルケトキシミ
ノ)シラン3−10重量部 3)メチルトリス(メチルエチルケトキシミノ)シラン
とテトラキス(メチルエチル(ケトキシミノ)シランの
重量比3:1の混合物 結果は、比較施例1に記載される結果と同一であり、
得られた硬化シリコーンゴムは不透明で曇りがあった。
グ剤などのシリコーンポリマーの用途に供し得る種々の
一成分室温度硬化組成物を調製するための中間体として
有用である。これらの一成分系は、本明細書の一部とし
て引用するスウィート(Sweet)の米国特許第3,189,576
号明細書(12欄6−26行の実施例17)およびワーミンハ
ウス(Wurminghause)らの米国特許第4,720,530号明細
書(1欄60−67行と2欄1−43行)の記載にしたがって
調製することができる。一成分室温硬化性組成物の調製
法は、実質的に湿気がない条件下でヒドロキシ末端保護
シロキサンポリマーとシランとを反応させる工程を一般
に含む。あるいは、増量剤(例えばシリカ、チョーク、
ガラスビーズ)、接着促進剤(例えば有機官能性シラ
ン)および触媒(例えば錫カルボキシレート、ジブチル
錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、鉛カルボキ
シレート、亜鉛カルボキシレート、有機チタネート)を
含有させておくこともできる。
Claims (1)
- 【請求項1】式: (R′R″C=NO)aSiR14-a (上式において、R′は炭素数3〜7の飽和の直鎖状ま
たは分枝状のアルキルであり、R″はメチルであり、R1
は炭素数1〜8のアルコキシであり、aは2、3または
4である) で表されるケトキシムシラン。
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1999
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