JP5032236B2 - SiH基を有する化合物の製造方法および硬化性組成物 - Google Patents
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Description
(α2)1分子中に1個のSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合と、少なくとも1個の極性基を環骨格内に有する複素環骨格とを有する有機化合物とを、
金属を含有するヒドロシリル化触媒(α3)の存在下で
反応させて、1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する化合物を得る工程を含む
1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する化合物を製造する方法であって、
(α3)成分の上記金属の存在量が、(α2)成分の炭素−炭素二重結合1モルに対して1×10−4モル以下である製造方法に関する。
(A)上記方法によって得られる1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する化合物、
(B)SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個有する有機化合物、
(C)金属を含有するヒドロシリル化触媒
を含有し、
ヒドロシリル化触媒由来の金属の含有量が、総SiH基1モルに対して8x10−5モル以下であり、
ヒドロシリル化反応により硬化する
硬化性組成物に関する。好ましい態様は、さらに、(D)1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する化合物(ただし、(A)成分を除く)を(A)成分100重量%に対して90重量%以下の量含む硬化性組成物である。
R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13としては、炭素数1〜20の一価の有機基であることが好ましく、炭素数1〜15の一価の有機基であることがより好ましく、炭素数1〜10の一価の有機基であることがさらに好ましい。上記R2〜R13が炭素数1〜20の一価の有機基である場合には、得られる硬化物の耐熱性が高くなる傾向がある点で好ましい。R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13の好ましい具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基、メトキシ基、エトキシ基、ビニル基、アリル基、グリシジル基等が挙げられる。
次に、(α3)成分の、金属を含有するヒドロシリル化触媒について説明する。
本発明の第一態様である、1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する化合物の製造方法について説明する。
(α1)1分子中に少なくとも3個のSiH基を有する鎖状及び/又は環状のポリオルガノシロキサン化合物と、
(α2)1分子中に1個のSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合と、少なくとも1個の極性基を環骨格内に有する複素環骨格とを有する有機化合物とを、
金属を含有するヒドロシリル化触媒(α3)の存在下で
反応させて、1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する化合物を得る工程を含む
1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する化合物を製造する方法であって、
(α3)成分の上記金属の存在量が、(α2)成分の炭素−炭素二重結合1モルに対して1×10−4モル以下である製造方法である。
反応時間については特に限定されない。経済的な面からは、好ましくは20時間以内、さらに好ましくは10時間以内である。圧力も特に限定されないが、特殊な装置が必要になったり、操作が煩雑になったりする、という面から、好ましくは大気圧〜5MPa、さらに好ましくは大気圧〜2MPaである。
炭化水素系溶媒とは、炭素原子と水素原子のみから形成されている溶媒のことを示す。具体例として、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ヘキサン、ヘプタン等が挙げられる。
極性溶媒とは、炭素原子にヘテロ原子やハロゲン原子といった電気陰性度の異なる原子からなる原子群が結合することにより電荷の偏りが生じている有極性の溶媒のことを示す。具体例として、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン等のエーテル系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸n−ブチルエチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル系溶剤;クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロメタン等のハロゲン系溶剤;ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、テトラヒドロチオフェン−1,1−ジオキシド等の含硫黄系溶剤が挙げられる。
本発明の第2の態様は、
(A)上記方法によって得られる1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する化合物と、
(B)SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個有する有機化合物と、
(C)金属を含有するヒドロシリル化触媒と
を含有し、
ヒドロシリル化触媒由来の金属の含有量が、総SiH基1モルに対して8×10−5モル以下であり、
ヒドロシリル化反応により硬化する
硬化性組成物に関する。
(A)成分の1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する化合物は、上記(α1)成分と(α2)成分をヒドロシリル化反応させて得られる化合物であってを1分子中に少なくとも2個のSiH基を有するものをいう。
次に、(B)成分について説明する。
等が挙げられる。
次に、(C)成分である、金属を含有するヒドロシリル化触媒について説明する。
硬化性組成物中の(A)成分と(B)成分の比率としては、[硬化性組成物中の(B)成分のSiH基との反応性を有する炭素−炭素二重結合(アルケニル基)のモル数/硬化性組成物中の(A)成分のSiH基のモル数]の値が、下限0.05、上限10の範囲となる比率であることが好ましく、下限0.1、上限5の範囲となる比率であることがより好ましい。上記値が0.05より小さい場合はアルケニル基とSiH基との反応による架橋の効果が不十分になる傾向にあり、10より大きい場合は硬化物から未反応の(B)成分がブリードしてくる傾向にある。
(D)成分である1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する化合物について説明する。本願明細書及び特許請求の範囲において、(D)成分とは、上記(α1)および(α2)をヒドロシリル化反応して得られる生成物と異なる、1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する化合物を意味する。(D)成分を含むことにより、本願発明の硬化性組成物から得られる硬化物の強靭性を損なうことなく、耐熱性を向上させることができる、という有利な効果を奏する。
本発明の製造方法によって得られた化合物を含有する硬化性組成物は高い接着力を示し、かつ、熱や光に対する耐性の高い透明な硬化物を得られることから、硬化物の製品寿命を延ばすことができる。
バリアン・テクノロジーズ・ジャパン・リミテッド製、300MHzNMR装置を用いた。(A)成分合成でのアリル基の反応率は、反応液を重クロロホルムで1%程度まで希釈したものをNMR用チューブに加えて測定し、未反応アリル基由来のメチレン基のピークと、反応アリル基由来のメチレン基のピークから求めた。反応生成物であるSiH基有化合物の官能基価は、ジブロモエタン換算でのSiH基価(mmol/g)と残存アリル基価(mmol/g)を求めた。
東京計器(株)製、E型粘度計を用いた。測定温度23℃、EHD型48φコーンで測定した。
300ml四つ口ナスフラスコにトルエン117g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン117gを加えて、内温が100℃になるように加熱した。そこに、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート108gと白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.07g((α2)成分の炭素−炭素二重結合1モルに対する白金量:3×10−5モル)を、1,4−ジオキサン108g中に完全に溶解させた溶液を1時間かけて滴下し、さらに3時間加熱撹拌させた。未反応の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンおよびトルエン、1,4−ジオキサン、キシレンを減圧留去した。1H−NMRによりこのものは1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンのSiH基の一部がモノアリルジグリシジルイソシアヌレートと反応したもの(部分反応物A1と称す、SiH価:4.5mmol/g、アリル価:0.0mmol/g、粘度118Pa・s)であることがわかった。この生成物は、微黄色透明な液体であった。生成物は混合物であるが、本発明の硬化性組成物に含まれる(A)成分である下記のものを主成分として有している。また、本発明の硬化性組成物に含まれる(C)成分である白金ビニルシロキサン錯体を有している。生成物が透明な液であることから、高い反応率で、あるいは、均一に反応が進行したものと考えられる。
2Lオートクレーブにトルエン409g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン400gを加えて、内温が95℃になるように加熱した。そこに、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート358.3gと白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%有)0.16g((α2)成分の炭素−炭素二重結合1モルに対する白金量:2×10−5モル)を1,3−ジオキソラン323gで完全に溶解させた溶液を1時間かけて滴下し、さらに3時間加熱撹拌させた。未反応の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンおよびトルエン、1,3−ジオキソラン、キシレンを減圧留去した。1H−NMRによりこのものは1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンのSiH基の一部がモノアリルジグリシジルイソシアヌレートと反応したもの(部分反応物A2と称す、SiH価:5.2mmol/g、アリル価:0.1mmol/g、粘度108Pa・s)であることがわかった。この生成物は、微黄色透明な液体であった。生成物は混合物であるが、本発明の硬化性組成物に含まれる(A)成分を主成分として有している。また、本発明の硬化性組成物に含まれる(C)成分である白金ビニルシロキサン錯体を有している。生成物が透明な液であることから、高い反応率で、あるいは、均一に反応が進行したものと考えられる。
300ml四口ナスフラスコにトルエン45g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン23gを加えて、内温が100℃になるように加熱した。そこに、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート28gとトルエン50gで希釈した白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.11g((α2)成分の炭素−炭素二重結合1モルに対する白金量:17×10−5モル)を混合した懸濁液を1時間かけて滴下し、さらに7時間加熱撹拌させた。未反応の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンおよびトルエン、キシレンを減圧留去した。1H−NMRによりこのものは1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンのSiH基の一部がモノアリルジグリシジルイソシアヌレートと反応したもの(部分反応物A3と称す、SiH価:4.6mmol/g、アリル価:0.2mmol/g、粘度315Pa・s)であることがわかった。この生成物は、微白濁液体であった。生成物は混合物であるが、(A)成分である下記のものを主成分として有している。また、本発明の硬化性組成物に含まれる(C)成分である白金ビニルシロキサン錯体を有している。白濁した生成物から、白濁物を200メッシュの金網でろ別したところ、反応物の一つであるモノアリルジグリシジルイソシアヌレートであった。このことから、反応率が低いのか、均一に反応が進行しなかったと考えられる。
300ml四つ口ナスフラスコに1,4−ジオキサン70g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン70gを加えて、内温が100℃になるように加熱した。そこに、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート66g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%有)0.23g((α2)成分の炭素−炭素二重結合1モルに対する白金量:15×10−5モル)、1,4−ジオキサン66gの混合物を3時間かけて滴下し、さらに5時間加熱撹拌させた。未反応の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンおよびキシレン、1,4−ジオキサンを減圧留去した。1H−NMRによりこのものは1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンのSiH基の一部がモノアリルジグリシジルイソシアヌレートと反応したもの(部分反応物A4と称す、SiH価:4.1mmol/g、アリル価:0.1mmol/g、粘度685Pa・s)であることがわかった。この生成物は、微白濁液体であった。生成物は混合物であるが、本発明の硬化性組成物に含まれる(A)成分である上記のものを主成分として有している。また、本発明の硬化性組成物に含まれる(C)である白金ビニルシロキサン錯体を有している。白濁した生成物から、白濁物を200メッシュの金網でろ別したところ、反応物の一つであるモノアリルジグリシジルイソシアヌレートであった。このことから、反応率が低いのか、均一に反応が進行しなかったと考えられる。
(合成例3)
2Lオートクレーブにトルエン525g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン570gを加えて、内温が105℃になるように加熱した。そこに、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート120g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.05g、トルエン120gの混合物を滴下した。滴下中、内温が109℃まで上昇した。未反応の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンおよびトルエンを減圧留去した。1H−NMRによりこのものは1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンのSiH基の一部がジアリルモノグリシジルイソシアヌレートと反応したもの(部分反応物D1と称す、SiH価:7.7mmol/g)であることがわかった。この生成物は、微黄色透明な液体であった。本発明の(D)成分である下記のものを主成分として有している。また、本発明の(α3)成分である白金ビニルシロキサン錯体を有している。
硬化物をスガ試験機M6T型メタリングウェザーメーター(照射量:50MJ/m2)を用いて耐光性試験を行った。耐光性試験後の硬化物について、470nmの光線透過率を分光光度計(U−3300、日立)を用いて測定した。
硬化物を200℃の熱風オーブンで24時間耐熱性試験を行った。耐熱性試験後の硬化物について、470nmの光線透過率を分光光度計(U−3300、日立)で測定した。
アルミ基材に2×2mmのガラス板をダイとして試験片を作成した。150℃1時間、180℃30分間加熱により硬化した。デイジ社製、シリーズ4000ボンドテスター試験機、DS100KGロードセルで接着強度を測定した。サンプル5個を測定し、最高値と最低値を除く3点の平均を接着強度とした。
(A)成分として合成例1の部分反応物(A1)17.1g、(B)成分としてトリアリルイソシアヌレート1.7g、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート6.5g、(C)成分として白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.01gと、室温での貯蔵安定性確保のために、1−エチニル−1−シクロヘキサノール0.02g添加したものを混合した。得られた硬化性組成物中に含まれる白金含有量は、(A1)成分のSiH基1モルに対して7×10−5モルであった。上記該一液混合物を2枚のガラス板に3mm厚みのシリコーンゴムシートをスペーサーとしてはさみこんで作成したセルに流し、60℃/6時間、70℃/1時間、80℃/1時間、100℃/1時間、120℃/1時間、150℃/1時間、180℃/30分間熱風乾燥器中で加熱し硬化させることにより厚さ約3mmの目視で無色透明の硬化物を得た。
(A)成分として合成例2の部分反応物(A2)14.8g、(B)成分としてトリアリルイソシアヌレート1.7g、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート6.5g、(C)成分として白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.02gと、室温での貯蔵安定性確保のために、1−エチニル−1−シクロヘキサノール0.02g添加したものを混合した。得られた硬化性組成物中に含まれる白金含有量は、(A2)成分のSiH基1モルに対して7×10−5モルであった。上記該一液混合物を実施例1と同様にして硬化物を作製したところ、厚さ約3mmの目視で無色透明の硬化物を得た。
(A)成分として合成例1の反応物(A1)5.0g、(B)成分としてトリアリルイソシアヌレート1.7g、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート6.5g、(C)成分として白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.02gと、(D)成分として合成例3の反応物(D1)8.6g、室温での貯蔵安定性確保のために、1−エチニル−1−シクロヘキサノール0.02g添加したものを混合した。得られた硬化性組成物中に含まれる白金含有量は、(A1)成分のSiH基1モルに対して7×10−5モルであった。上記該一液混合物を実施例1と同様にして硬化物を作製したところ、厚さ約3mmの目視で無色透明の硬化物を得た。
(A)成分として合成例3の部分反応物(A3)17.1g、(B)成分としてトリアリルイソシアヌレート5.8g、(C)成分として白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.04gと、室温での貯蔵安定性確保のために、1−エチニル−1−シクロヘキサノール0.04g添加したものを混合した。得られた硬化性組成物中に含まれる白金含有量は、(A3)成分のSiH基1モルに対して12×10−5モルであった。上記該一液混合物を実施例1と同様にして硬化物を作製したところ、厚さ約3mmの目視で微褐色透明の硬化物を得た。
(A)成分として合成比較例1の部分反応物(A4)18.8g、(B)成分としてトリアリルイソシアヌレート1.7g、ジアリルイソシアヌレート6.5g、(C)成分として白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.02gと、室温での貯蔵安定性確保のために、1−エチニル−1−シクロヘキサノール0.02g添加したものを混合した。得られた硬化性組成物中に含まれる白金含有量は、(A4)成分のSiH基1モルに対して16×10−5モルであった。上記該一液混合物を実施例1と同様にして硬化物を作製したところ、厚さ約3mmの目視で褐色透明の硬化物を得た。
Claims (4)
- (α1)1分子中に少なくとも3個のSiH基を有する鎖状及び/又は環状のポリオルガノシロキサン化合物と、
(α2)1分子中に1個のSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合と、少なくとも1個の極性基を環骨格内に有する複素環骨格とを有する有機化合物とを、
金属を含有するヒドロシリル化触媒(α3)の存在下で反応させて、1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する、ポリオルガノシロキサン(α1)と有機化合物(α2)のモル比で1:1の反応物を得る工程を含む1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する化合物を製造する方法であって、
(α3)成分の前記金属の存在量が、(α2)成分の炭素−炭素二重結合1モルに対して1×10−4モル以下で1×10 −8 モル以上あり、
有機化合物(α2)の極性基が、エポキシ基、アクリロイル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミド基、またはカルボキシル基であり、
(α2)成分中の、SiH基との反応性を有する炭素−炭素二重結合のモル数(Y)と、(α1)成分中のSiH基のモル数(X)との比は、X/Y≧2である製造方法。 - 上記反応させる工程を、炭化水素系無極性溶媒のうち1種以上と、極性溶媒のうち1種以上とを含む混合溶媒中で行う請求項1に記載の製造方法。
- (α2)成分の複素環骨格がイソシアヌレート骨格である請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
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