JP2864413B2 - 有機ケイ素化合物 - Google Patents

有機ケイ素化合物

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JP2864413B2 JP5117943A JP11794393A JP2864413B2 JP 2864413 B2 JP2864413 B2 JP 2864413B2 JP 5117943 A JP5117943 A JP 5117943A JP 11794393 A JP11794393 A JP 11794393A JP 2864413 B2 JP2864413 B2 JP 2864413B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、1分子中にケイ素原子
に直結した水素原子(≡SiH基)を有すると共に、両
末端にフッ素含有基を有し、このため各種樹脂の架橋剤
として有効に利用することができる新規な有機ケイ素化
合物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、付加硬化型シリコーン組成物は、各種分野で使用さ
れている。このシリコーン組成物は、下記反応式で示さ
れるヒドロシリル化反応により架橋を起こし、硬化する
ものである。
【0003】
【化2】
【0004】この場合、≡SiH基を含有するシロキサ
ンは架橋剤として使用されるもので、従来具体的には下
記化合物が使用される。
【0005】
【化3】
【0006】しかしながら、上記のような架橋剤をフッ
素含有率の高い含フッ素シリコーン組成物に配合する
と、両者の相溶性が悪いために硬化性が不十分になると
いう欠点があった。
【0007】そこで、近年、架橋剤として下記一般式で
示されるような側鎖にフッ素含有基を有するSiH基含
有シロキサン化合物を用い、相溶性を改善することが行
われている。
【0008】
【化4】 (但し、式中Rfはパーフルオロアルキル基又はパーフ
ルオロポリエーテル基であり、iは1以上の整数、pは
0以上の整数、qは2以上の整数である。)
【0009】しかし、上記シロキサン化合物は、側鎖の
フッ素含有基が立体的にSiH基の反応性に不利に働い
てしまうため、この場合も硬化性が十分とは言い難いも
のであった。
【0010】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
各種樹脂、特に含フッ素樹脂との相溶性が良く、付加硬
化型の含フッ素シリコーン組成物、その他脂肪族不飽和
基を有する樹脂組成物の架橋剤として使用した場合、硬
化性に優れ、かつ耐溶剤性、水分透過率に優れた硬化物
を与え得る有機ケイ素化合物を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、例えば下記
一般式(2)で示されるオルガノハイドロジェンポリシ
ロキサンと下記一般式(3)で示される含フッ素ジシロ
キサン化合物、更に必要により下記一般式(4)で示さ
れるシクロシロキサンとを酸触媒の存在下で平衡化反応
させて式(3)の含フッ素ジシロキサン化合物にSiH
基を導入することにより、下記一般式(1)で示される
新規な有機ケイ素化合物が得られること、更に、この有
機ケイ素化合物が両末端に含フッ素有機基を有すると共
に、側鎖にケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)
を有し、SiH基がフッ素含有基による立体障害を受け
ることなく脂肪族不飽和基と有利に反応することから各
種樹脂、特に含フッ素シリコーン樹脂との親和性が良
く、各種脂肪族不飽和基を含有する樹脂組成物に架橋剤
として配合した場合、その硬化物の耐溶剤性、水分透過
率の向上に対する寄与が大きく、とりわけ含フッ素シリ
コーン樹脂に対して十分な硬化性を付与し得る架橋剤と
して有用であることを知見し、本発明をなすに至った。
【0012】
【化5】 (但し、式中R及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜
6の一価炭化水素基、Rは間に酸素原子が介在しても
よい炭素数1〜4の低級アルキレン基、Rfはパーフル
オロアルキル基又はパーフルオロポリエーテル基であ
り、mは1以上の整数で平均して4〜100であり、n
は0以上の整数である。)
【0013】従って、本発明は、上記式(1)で示され
る有機ケイ素化合物を提供する。
【0014】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明の有機ケイ素化合物は、下記一般式(1)で
示されるものである。
【0015】
【化6】 (但し、式中R及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜
6の一価炭化水素基、Rは間に酸素原子が介在しても
よい炭素数1〜4の低級アルキレン基、Rfはパーフル
オロアルキル基又はパーフルオロポリエーテル基であ
り、mは1以上の整数で平均して4〜100であり、n
は0以上の整数である。)
【0016】ここで、上記式(1)中のR,Rとし
ては、炭素数1〜6の一価炭化水素基であり、例えばメ
チル基、エチル基等の低級アルキル基、フェニル基など
が挙げられる。
【0017】また、Rとしては、炭素数1〜4の低級
アルキレン基又は間に酸素が介在した低級アルキレン基
であり、具体的には下記式で示される基が例示される。
【0018】
【化7】
【0019】更に、上記式(1)においてRfはパーフ
ルオロアルキル基又はパーフルオロポリエーテル基であ
り、具体的には下記の基が例示される。
【0020】
【化8】
【0021】なお、mは1以上、好ましくは2以上の整
数であり、平均して4〜100である。
【0022】このような式(1)の有機ケイ素化合物と
して具体的には、下記化合物を例示することができる。
【0023】
【化9】
【0024】上記式(1)の有機ケイ素化合物は、例え
ば下記一般式(2)で示されるオルガノハイドロジェン
ポリシロキサンと下記一般式(3)で示される含フッ素
ジシロキサン化合物、更に必要により下記一般式(4)
で示されるシクロシロキサンとを酸触媒の存在下で平衡
化反応させることにより合成することができる。
【0025】
【化10】 (但し、式中R1、R2、Rfは前記と同様である。ま
た、kは3又は4である。)
【0026】この場合、式(2)のオルガノハイドロジ
ェンポリシロキサンと式(3)の含フッ素ジシロキサン
化合物、更に式(4)のシクロシロキサンとの混合割合
は、特に限定されるものではない。
【0027】なお、上記式(1)中のmは、反応時にお
ける式(2)のオルガノハイドロジェンポリシロキサン
の使用割合を調整することにより目的に応じた適宜な値
にすることができるもので、これにより式(1)の1分
子中のSiH基の数を変えることができる。
【0028】また、酸触媒としては、例えば硫酸、無水
硫酸、トリフルオロメチルスルホン酸等を使用し得、そ
の添加量は触媒量とすることができる。
【0029】上記平衡反応条件は、別に制限されない
が、20〜150℃で1〜24時間反応させることが好
ましい。
【0030】本発明の上記式(1)の有機ケイ素化合物
は、単一の化合物としても、あるいは2種類以上の混合
物としても有用なものであるが、特に上記平衡化反応を
行った後、ストリップ等により未反応のジシロキサン、
更には好ましくは式(1)におけるm=1の有機ケイ素
化合物を除去すると、架橋剤としてより好適に使用する
ことができる式(1)の有機ケイ素化合物の混合物を得
ることができる。
【0031】
【発明の効果】本発明の有機ケイ素化合物は、両末端に
含フッ素有機基を有すると共に、側鎖にケイ素原子に結
合した水素原子(SiH基)を有することから、SiH
基の脂肪族不飽和基(ビニル基等のアルケニル基など)
に対する反応が含フッ素有機基の立体障害を受けること
なく反応し、付加反応がスムーズに進行し、また各種樹
脂、特に含フッ素シリコーン樹脂との親和性が良く、各
種付加反応硬化型の樹脂組成物に架橋剤として配合した
場合、その硬化物の耐溶剤性、水分透過率の向上に対す
る寄与が大きく、従って含フッ素シリコーン樹脂等に対
して十分な硬化性を付与し得る架橋剤として有効に使用
することができる。
【0032】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示して本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるも
のではない。なお、各例中の部はいずれも重量部であ
る。
【0033】〔実施例1〕下記式(5)で示されるジシ
ロキサン36.2g(0.033モル)、下記式(6)
で示されるシクロシロキサン15.9g(0.066モ
ル)を撹拌装置、冷却管、温度計を備えた100ml三
つ口フラスコ内に仕込んで撹拌した。
【0034】系内を窒素置換した後、CF3SO3Hを
0.15g(0.001モル)添加し、80℃にて平衡
化反応を行った。16時間後に室温まで冷却し、2gの
水を加え、1時間撹拌後、水層を分離した。さらに飽和
硫酸ナトリウムにて水洗したところ、下記式(7)で示
される化合物の混合物45.3gが得られた。
【0035】
【化11】 (但し、式中rは0以上の整数であり、その平均値は8
である。)
【0036】次に、上記式(7)の化合物の混合物を1
50℃、1×10-4Torrにてストリップを行ってr
=O及び1のシロキサン化合物を留去し、rが2以上の
シロキサン化合物20.3gを得た。得られた化合物
は、次に示す分析結果から下記式(8)で示される構造
であることが確認された。
【0037】
【化12】 (但し、sは2以上の整数であり、sの平均値は12で
ある。) 元素分析: C H Si F 計算値(%) 23.86 3.78 21.70 35.65 実測値(%) 23.52 3.84 22.11 35.47 *C36681734Si14として計算 赤外線吸収スペクトル:波数2170cm-1にSiH基
に由来する特性吸収が認められた。 Si−H量: 計算値:6.63×10-3モル/g 実測値:6.77×10-3モル/g1 H−NMRスペクトル:(TMS基準) δ=4.67ppm (−SiH,m,12H) δ=0.20ppm (−Si−CH3,m、48
H) δ=0.53〜1.00ppm (Si−CH2
C,m,4H) δ=1.80〜2.77ppm (CF−CH2
C,m,4H)19 F−NMRスペクトル:(CF3COOH基準) φ=−3.79ppm (−CF(C3 )CF
2−,6F) φ=−5.19ppm (C3 CF22 −,1
0F) φ=−7.09ppm (−CF(CF3)C
2 −,4F) φ=−11.05ppm (−C2 CF2CH
2−,4F) φ=−43.43ppm (−CF22 CH
2−,4F) φ=−53.10ppm (−CF32 CF
2−,4F) φ=−68.70ppm (−C(CF3)CF2
−,2F)
【0038】〔実施例2〕実施例1と同様の装置に下記
式(9)で示されるジシロキサン50.0g(0.04
9モル)、上記式(6)のシクロシロキサン23.4g
(0.098モル)を仕込んで窒素置換後、CF3SO3
H 0.15g(0.001モル)を添加し、実施例1
と同様に反応、後処理を行ったところ、下記式(10)
で示される化合物の混合物70.3gが得られた。
【0039】
【化13】 (但し、式中tは0以上の整数であり、tの平均値は8
である。)
【0040】次に、上記式(10)の化合物の混合物を
150℃)1×10−2Torrにてストリップを行っ
て上記式(10)の化合物中のt=0の化合物を留去し
たところ、tが1以上のシロキサン化合物58.8gが
得られた。この化合物は、下記に示す分析結果から下記
式(11)で示される構造であることが確認された。
【0041】
【化14】 (但し、式中uは1以上の整数であり、uの平均値は1
0である。) 元素分析: C H Si F 計算値(%) 25.24 3.12 20.83 39.93 実測値(%) 24.97 3.22 20.54 40.16 ※ C34501134Si12として計算 赤外線吸収スペクトル:波数2170cm-1にSiH基
に由来する特性吸収が認められた。 Si−H量: 計算値 6.64×10-3モル/g 実測値 6.79×10-3モル/g1 H−NMRスペクトル:(TMS基準) δ=4.59ppm (−Si−H,m,10H) δ=0.18ppm (−Si−CH3,m,42
H) δ=0.56〜1.08ppm (Si−CH2
C,m,4H) δ=1.76〜2.75ppm (CF−CH2
C,m,4H)
【0042】
【化15】
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 伸一 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (72)発明者 木下 博文 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (72)発明者 荒井 正俊 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (72)発明者 藤木 弘直 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−167729(JP,A) 特開 平3−34988(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) CA(STN) REGISTRY(STN) WPI(DIALOG)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で示される有機ケイ素
    化合物。 【化1】 (但し、式中R及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜
    6の一価炭化水素基、Rは間に酸素原子が介在しても
    よい炭素数1〜4の低級アルキレン基、Rfはパーフル
    オロアルキル基又はパーフルオロポリエーテル基であ
    り、mは1以上の整数で平均して4〜100であり、n
    は0以上の整数である。)
  2. 【請求項2】 下記式(2)で示されるオルガノハイド
    ロジェンポリシロキサンと、下記一般式(3)で示され
    る含フッ素ジシロキサン化合物と、更に必要により下記
    一般式(4)で示されるシクロシロキサンとを酸触媒の
    存在下で平衡化反応させることにより得られる請求項1
    記載の有機ケイ素化合物。 【化16】 (但し、R、R、R、Rfは上記と同じ意味を示
    し、kは3又は4である。)
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