JP7334195B2 - ポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマー並びにその調製方法及び使用方法 - Google Patents

ポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマー並びにその調製方法及び使用方法 Download PDF

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Description

本発明は、ポリシロキサン樹脂とポリオレフィンとのコポリマーに関する。コポリマーは、ケイ素結合水素官能基を有するポリオレフィンと、触媒の存在下でポリオレフィン上のケイ素結合水素原子と反応する1つ以上のケイ素結合基を有するポリシロキサン樹脂と、を反応させることによって調製することができる。
Dow Chemical Companyの連鎖シャトリング技術は、マルチブロックオレフィンブロックコポリマー(OBC)並びに制御されたブロック配列分布を有するOBCを形成するために有用な機構を提供するものである。加えて、連鎖シャトリング技術により、比較的珍しい末端官能性ポリオレフィンの合成が可能になる場合がある。この技術は、ジエチル亜鉛などの金属アルキル連鎖シャトリング剤(CSA)の存在下でのオレフィンの重合を伴う。大過剰の連鎖シャトリング剤を用いる場合、CSAのアルキル基から開始された鎖の大部分は、一方の端がCSAによって官能化され、もう一方の端が金属カチオンに結合している鎖の大部分をもたらす。これらのポリメリル(polymeryl)金属を更に官能化して、金属カチオン鎖末端に誘導される鎖末端官能性ポリオレフィンを生成することができ、又は錯体を加水分解して、CSAから成長した反対側の末端に官能基を残すことができる。
これらのケイ素含有官能基を、連結基を介してポリシロキサンに接続することが望ましい。連結基は、対称鎖末端、不活性鎖末端、又は直交反応性官能基に結合した鎖末端であり得る。ポリシロキサン及びポリオレフィンは、(モノ)末端官能性又はジ末端官能性であり得る。したがって、得られる生成物は、ジブロック(AB)ポリマー、トリブロック(ABA又はBAB)ポリマー、マルチブロック(AB)ポリマー、又はこれらの混合物であり得る。
以前に報告された、Si-H官能性ポリジオルガノシロキサンとアルケニル末端ポリオレフィンとを反応させる試みでは、触媒が、二重結合の内部位置への望ましくない異性化を引き起こすことにより、ヒドロシリル化までの働きを停止させ、変換を制限する。このことにより、未反応ホモポリマーを含有するコポリマーがもたらされ、これらの産業上の利用可能性を制限していた。
ポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーは、A)式
Figure 0007334195000001
[式中、各Rは独立して選択される一価炭化水素基であり、下付き文字aは1又は2である]のケイ素結合水素官能基を有するポリオレフィンと、B)出発原料A)のケイ素結合水素と反応する基を有するポリシロキサン樹脂と、C)触媒と、を含む出発原料を組み合わせることを含む、方法によって調製することができる。
ポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーは、
I)ポリオレフィンブロックと、
II)ポリシロキサン樹脂ブロックと、
III)第1のケイ素原子及び第1の酸素原子を含む二価連結基と、を含み、連結基中の第1のケイ素原子は、ポリオレフィンブロック中の炭素原子に結合し、連結基中の第1の酸素原子は、ポリシロキサン樹脂ブロック中のケイ素原子に結合している。連結基は、式
Figure 0007334195000002
[式中、各Rは独立して選択される一価炭化水素基であり、各下付き文字aは独立して1又は2であり、Rは連結部分であり、各R24は、独立して、1~30個の炭素原子を有する一価炭化水素基又は加水分解性基であり、下付き文字Sは0、1又は2である]を有する。
図1は、溶融(120℃で)及び30℃で調製されたサンプルの一部の写真を示す。
コポリマーは、
1)
A)式
Figure 0007334195000003
[式中、各Rが独立して選択される一価炭化水素基であり、下付き文字aは1又は2である]のケイ素結合水素官能基を有するポリオレフィン(シリル官能性ポリオレフィン)と、
B)出発原料A)のケイ素結合水素と反応する基を有するポリシロキサン樹脂と、
C)触媒と、を含む出発原料を組み合わせること、を含む方法によって調製することができる。
出発原料は、任意選択で、D)溶媒、E)安定剤、又はD)及びE)の両方からなる群から選択される1つ以上の追加の出発原料を更に含み得る。
工程1)は、周囲圧力で50℃~200℃、あるいは100℃~120℃の温度で混合することなどの任意の都合のよい手段によって行うことができる。工程1)は、溶液処理(すなわち、D)溶媒の他の出発原料のうちの1つ以上を溶解及び/又は分散させる、並びに加熱する)、又は溶融押出(例えば、溶媒が使用されていない場合、又は処理中に除去される場合)などの任意の都合のよい手段によって行うことができる。工程1)は、不活性条件下で、例えば、出発原料の導入前及び/又は導入中に窒素などの不活性ガスで使用される装置をパージすることによって行うことができる。
本方法は、任意選択で、1つ以上の追加工程を更に含んでもよい。例えば、本方法は、2)工程1)後にポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーを回収する工程を更に含んでもよい。回収は、好ましくない材料、例えば、触媒、溶媒、副生成物、及び/又は未反応の出発原料へのストリッピング及び/又は蒸留などの任意の都合のよい手段によって行うことができる。あるいは、回収は、非溶媒中でポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーを沈殿させることによって行うことができ、それにより、任意選択で水洗浄を用いて、好ましくない材料が除去される。
A)シリル官能性ポリオレフィン
出発原料A)は、式(A-1):
Figure 0007334195000004
[式中、各Rは独立して選択される一価炭化水素基であり、各下付き文字aは独立して1又は2である]のケイ素結合水素官能基を有するポリオレフィンである。Rに好適な一価炭化水素基は、1~20個の炭素原子、あるいは1~12個の炭素原子、あるいは1~8個の炭素原子、あるいは1~4個の炭素原子、あるいは1~2個の炭素原子を有し得る。あるいは、Rの一価炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基及びアリール基;あるいはアルキル及びアリール;あるいはアルキルからなる群から選択され得る。アルキル基は、メチル、エチル、プロピル(例えば、イソプロピル及び/又はn-プロピル)、ブチル(例えば、イソブチル、n-ブチル、tert-ブチル及び/又はsec-ブチル)、ペンチル(例えば、イソペンチル、ネオペンチル及び/又はtert-ペンチル)、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル及びデシル、並びにシクロペンチル及びシクロヘキシルなどのシクロアルキル基を含む6つ以上の炭素原子の分枝状飽和一価炭化水素基によって例示される。アルケニル基は、ビニル、アリル、ブテニル(n-ブテニル、イソ-ブテニル及びt-ブテニルを含む)、並びにヘキセニル(その直鎖状異性体及び分枝状異性体を含む)によって例示されるが、これらに限定されない。アリール基は、シクロペンタジエニル、フェニル、トリル、キシリル、アントラセニル、ベンジル、1-フェニルエチル、2-フェニルエチル、及びナフチルによって例示される。単環式アリール基は、5~9個の炭素原子、あるいは6~7個の炭素原子、あるいは5~6個の炭素原子を有し得る。多環式アリール基は、10~17個の炭素原子、あるいは10~14個の炭素原子、あるいは12~14個の炭素原子を有し得る。あるいは、各Rは、アルキル及びアリール、あるいはメチル及びフェニルからなる群から独立して選択され得る。あるいは、各Rはメチルであり得る。
上記の方法の一実施形態では、A)シリル官能性ポリオレフィンは、ペンダント位置において式(A-1)のシリル基を有し得る。例えば、ペンダントシリル基を有するシリル官能性ポリオレフィンは、単位式(A-2):
Figure 0007334195000005
[式中、R及び下付き文字aは上記のとおりである]を含むSiH官能性シラングラフト化ポリオレフィンであり得る。
この実施形態では、各Dは、独立して、2~50個の炭素原子を有する二価炭化水素基である。Dに好適な二価炭化水素基は、アルキレン基、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、ヘキシレン、又はオクチレン;アリーレン基、例えばフェニレン、又はアルキルアリーレン基、例えば:
Figure 0007334195000006
若しくは
Figure 0007334195000007
によって例示される。あるいは、各Dは、エチレン、プロピレン、又はオクチレンなどのアルキレン基である。
単位式(A-2)において、各R25は、独立して、H、1~18個の炭素原子を有する一価炭化水素基、又は1~18個の炭素原子を有する一価ハロゲン化炭化水素基である。R25に好適な一価炭化水素基は、1~18個の炭素原子を有するRについて本明細書に記載されるものによって例示される。好適な一価ハロゲン化炭化水素基としては、ハロアルキル基、ハロゲン化炭素環式基及びハロアルケニル基が挙げられる。ハロアルキル基としては、フッ素化アルキル基、例えば、トリフルオロメチル(CF)、フルオロメチル、トリフルオロエチル、2-フルオロプロピル、3,3,3-トリフルオロプロピル、4,4,4-トリフルオロブチル、4,4,4,3,3-ペンタフルオロブチル、5,5,5,4,4,3,3-ヘプタフルオロペンチル、6,6,6,5,5,4,4,3,3-ノナフルオロヘキシル、8,8,8,7,7-ペンタフルオロオクチル、2,2-ジフルオロシクロプロピル、2,3-ジフルオロシクロブチル、3,4-ジフルオロシクロヘキシル、及び3,4-ジフルオロ-5-メチルシクロヘプチル、並びに塩素化アルキル基、例えば、クロロメチル、3-クロロプロピル、2,2-ジクロロシクロプロピル、2,3-ジクロロシクロペンチルが挙げられる。ハロアルケニル基としては、クロロアリル基が挙げられる。あるいは、各R25は、H又は1~6個の炭素原子を有するアルキル基であり得る。あるいは、各R25はHであり得る。
単位式(A-2)において、下付き文字Mは少なくとも1である。下付き文字Nは、少なくとも1である。あるいは、1≦M≦10である。あるいは、10≦N≦20,000である。あるいは、下付き文字M及びNは、数量M/(M+N)が0.01モル%≦M/(M+N)≦10モル%となるような値を有するような、値を有してもよい。あるいは、下付き文字M及びNは、コポリマーを1,000~500,000のMnとするのに十分な値を有してもよい。
このシラングラフト化ポリオレフィンは、R21の末端封鎖基を各末端に更に含んでもよい。R21は、各々独立して、飽和一価炭化水素基、例えばアルキル基(例えば、メチル)、又は1つ以上の二重結合を有する不飽和一価炭化水素基(例えば、ビニル官能基、ビニリン官能基、又はビニリデン官能基を含む一価炭化水素基)であってもよい。このようなシラングラフト化ポリオレフィン及びその調製方法の例は、例えば、米国特許第6,624,254号に開示されている。シラングラフト化ポリオレフィンは、上記の方法の工程1)における出発原料A)シリル官能性ポリオレフィンとして使用することができる。
代替実施形態では、A)シリル官能性ポリオレフィンは、1分子当たり1~2個の式(A-1)の末端シリル基を有するシリル末端ポリオレフィンを含む。シリル末端ポリオレフィンは、単位式(A-3):
Figure 0007334195000008
[式中、下付き文字a及びRは上記のとおりであり、下付き文字fは0~1であり、下付き文字t及びuは、0<t≦1、0≦u≦1であるような相対値を有し、下付き文字gは1以上であり、各Retはエチレン単位を表し、各Rはエチレン以外のオレフィン単位を表す]を有し得る。Rは、α-オレフィン又は環状オレフィンであってもよい。α-オレフィンの例は、下記のとおりであり、エチレン、プロピレン、及びオクテンが挙げられる。環状オレフィンの例は、下記のとおりであり、エチリデンノルボルネン、ノルボルネン、ビニルノルボルネン、シクロヘキセン、及びシクロペンテンが挙げられる。あるいは、下付き文字gは、1~500、あるいは10~400、あるいは18~360であり得る。あるいは、下付き文字gは、シリル末端ポリオレフィンに500~50,000g/mol、あるいは500~10,000g/molのMnを与えるのに十分な値を有し得る。
あるいは、シリル末端ポリオレフィンは、単位式(A-4):
Figure 0007334195000009
[式中、下付き文字a、f、g、t及びu、並びにRは、上記のとおりである]を有し得る。各Rは、独立して、1~20個の炭素原子を有する一価炭化水素基である。Rの一価炭化水素基は、アルキル、アルケニル、又はアリール;あるいはアルキルである。あるいは、Rは、2~12個の炭素原子、あるいは2~6個の炭素原子を有するアルキル基であり得る。あるいは、各Rは、ヘキシル基である。
シリル末端ポリオレフィンは、1分子当たり1つの末端シリル基を有し得る(すなわち、下付き文字f=1である)。ポリマー鎖の一端にシリル基を有するこのシリル末端ポリオレフィンの例としては、ジメチル,ハイドロジェンシリル末端ポリエチレン;ジメチル,ハイドロジェンシリル末端ポリ(エチレン/オクテン)コポリマー;メチル,ジハイドロジェンシリル末端ポリエチレン;メチル,ジハイドロジェンシリル末端ポリ(エチレン/オクテン)コポリマー;ジフェニルハイドロジェンシリル末端ポリエチレン;ジフェニルハイドロジェンシリル末端ポリ(エチレン/オクテン)コポリマー;フェニルジハイドロジェンシリル末端ポリエチレン;フェニルジハイドロジェンシリル末端ポリ(エチレン/オクテン)コポリマー;クロロフェニルハイドロジェンシリル末端ポリエチレン;又はクロロフェニルハイドロジェンシリル末端ポリ(エチレン/オクテン)コポリマーが挙げられる。このシリル末端ポリオレフィンは、同時係属中の米国特許出願第62/644635号(2018年3月19日に出願)、及び米国特許出願第62/644624号(2018年3月19日に出願)に記載されているプロセスによって調製することができ、これらは両方とも参照により本明細書に組み込まれる。
1分子当たり1つの末端シリル基を有するシリル末端ポリオレフィンは、1)a)ポリメリル金属、任意選択で、b)窒素含有複素環、及びc)ハロシランを含む出発原料を組み合わせることにより、シリル末端ポリオレフィンを含む生成物を形成すること、を含む、プロセスによって調製することができる。出発原料は、任意選択で、d)溶媒を更に含み得る。プロセスは、任意選択で、2)生成物を水で洗浄する工程、及び3)生成物を回収する工程と、から選択される1つ以上の追加の工程を更に含み得る。a)ポリメリル金属は、i)オレフィンモノマー、ii)触媒、及びiii)式R M[式中、Mは、元素周期表の第1族、第2族、第12族又は第13族からの金属原子であり、各Rは独立して、1~20個の炭素原子を有する一価炭化水素基であり、下付き文字Oは、Mに選択された金属の最大原子価に対して1である]の連鎖シャトリング剤、を含む出発原料を組み合わせることを含む、プロセスによって調製することができる。特定の実施形態では、Mは、カルシウム(Ca)、マグネシウム、及び亜鉛(Zn)を含むがこれらに限定されない二価金属であり得、この実施形態では、下付き文字O=2である。特定の実施形態では、Mは、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、及びガリウム(Ga)を含むがこれらに限定されない三価金属であり得、この実施形態では、下付き文字O=3である。あるいは、MはZn又はAlのいずれかであってよく、あるいはZnであってもよい。1~20個の炭素原子を有する一価炭化水素基は、アルキル基(本明細書で定義される)であってもよく、あるいはエチル、プロピル、オクチル、及びこれらの組み合わせによって例示され得る。
好適なオレフィンモノマーは、例えば、米国特許第7,858,706号の第16欄5~36行目、及び米国特許第8,053,529号の第12欄7~41行目に開示されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。好適なオレフィンモノマーの例としては、2~30個の炭素原子、あるいは2~20個の炭素原子を有する直鎖又は分枝状α-オレフィン、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、3-メチル-1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、及び1-エイコセン;3~30個、あるいは3~20個の炭素原子を有するシクロオレフィン、例えば、シクロペンテン、シクロヘプテン、ノルボルネン、5-メチル-2-ノルボルネン、テトラシクロドデセン、及び2-メチル-1,4,5,8-ジメタノ-1,2,3,4,4a,5,8,8a-オクタヒドロナフタレンが挙げられる。あるいは、出発原料i)は、エチレン、及び任意選択で、プロピレン又は1-オクテンなどの、エチレン以外の1つ以上のオレフィンモノマーを含み得る。あるいは、オレフィンモノマーは、エチレン及び1-オクテンであり得る。あるいは、オレフィンモノマーはエチレンであり得る。好適な触媒(及び任意選択の共触媒)は、例えば、米国特許第7,858,706号の第19欄45行目~第51欄29行目、及び米国特許第8,053,529号の第16欄37行目~第48欄17行目に開示されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。好適な連鎖シャトリング剤としては、トリアルキルアルミニウム及びジアルキル亜鉛化合物、例えば、トリエチルアルミニウム、トリ(イソプロピル)アルミニウム、トリ(イソブチル)アルミニウム、トリ(n-ヘキシル)アルミニウム、トリ(n-オクチル)アルミニウム、トリエチルガリウム、及びジエチル亜鉛が挙げられる。好適な連鎖シャトリング剤は、米国特許第7,858,706号の第16欄37行目~第19欄44行目、及び米国特許第8,053,529号の第12欄49行目~第14欄40行目に開示されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
シリル末端ポリオレフィンの調製に有用なポリメリル金属は、米国特許第7,858,706号(Arriolaら、第52欄2行目~第57欄21行目)、及び米国特許第8,053,529号(Carnahanら)に開示されているものなどの既知のプロセス条件及び装置を使用して調製することができる。
任意選択の窒素含有複素環は、例えば、ポリメリル金属がポリメリル亜鉛であり、ハロシランがクロロシランであるときに添加することができる。任意選択の窒素含有複素環は、
Figure 0007334195000010
[式b1)、b2)、及びb3)において、Rは一価炭化水素基であり、Rは水素原子又は一価炭化水素基であり、Rは水素原子又は一価炭化水素基であり、Rは水素原子又は一価炭化水素基であり、Rは水素原子又は一価炭化水素基であり、Rは水素原子又は一価炭化水素基であり、Rは水素原子又は一価炭化水素基であり、Rは水素原子又は一価炭化水素基であり、Dはアミノ官能性炭化水素基又は式-NR11 (式中、各R11は一価炭化水素基である)の基であり、R13は水素原子又は一価炭化水素基であり、R14は水素原子又は一価炭化水素基であり、R15は水素原子又は一価炭化水素基であり、R16は水素原子又は一価炭化水素基であり、R17は水素原子又は一価炭化水素基である]、並びにb1)、b2)、及びb3)のうちの2つ以上の混合物からなる群から選択される一般式を有し得る。R~R17に好適な炭化水素基は、1~12個の炭素原子、あるいは1~8個の炭素原子、あるいは1~4個の炭素原子、あるいは1~2個の炭素原子を有し得る。あるいは、R~R17の炭化水素基は、アルキル基であり得る。アルキル基は、メチル、エチル、プロピル(その分枝状及び直鎖状異性体を含む)、ブチル(その分枝状及び直鎖状異性体を含む)、及びヘキシル;あるいはメチルによって例示される。あるいは、各R~Rは、水素及びメチルからなる群から選択され得る。あるいは、各R13~R17は水素であり得る。プロセスで塩基性添加剤として使用される窒素含有複素環は、
Figure 0007334195000011
ピリジンN-オキシド、並びにb4)、b5)、及びb6)のうちの2つ以上の混合物からなる群から選択することができる。
窒素含有複素環が使用される場合、本明細書に記載のポリオレフィン-ポリジオルガノシロキサンブロックコポリマーを調製するための方法においてシリル末端ポリオレフィンを使用する前に、例えば、水洗浄して窒素含有複素環を除去することにより、得られた生成物を回収することができる。
ハロシランは、式H12 SiX(4-J-K)[式中、各R12は、水素及び1~18個の炭素原子を有する一価炭化水素基から独立して選択され、各Xは独立してハロゲン原子であり、下付き文字Jは1~3であり、下付き文字Kは0~2であり、但し、数量(J+K)≦3である]を有し得る。好適なハロシランの例としては、ジハロシラン、例えば、メチルハイドロジェンジクロロシラン、メチルハイドロジェンジヨードシラン、メチルハイドロジェンクロロヨードシラン、エチルハイドロジェンジクロロシラン、エチルハイドロジェンジブロモシラン、エチルハイドロジェンジヨードシラン、エチルハイドロジェンクロロヨードシラン、プロピルハイドロジェンジクロロシラン、プロピルハイドロジェンジブロモシラン、プロピルハイドロジェンジヨードシラン、プロピルハイドロジェンクロロヨードシラン、フェニルハイドロジェンジクロロシラン、フェニルハイドロジェンジヨードシラン、フェニルハイドロジェンジブロモシラン、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。好適なハロシランの例としては、モノハロシラン、例えば、ジメチルハイドロジェンクロロシラン、ジメチルハイドロジェンブロモシラン、ジメチルハイドロジェンヨードシラン、ジエチルハイドロジェンクロロシラン、ジエチルハイドロジェンヨードシラン、ジプロピルハイドロジェンクロロシラン、ジプロピルハイドロジェンブロモシラン、ジプロピルハイドロジェンヨードシラン、ジフェニルハイドロジェンクロロシラン、ジフェニルハイドロジェンヨードシラン、ジフェニルハイドロジェンブロモシラン、及びこれらの混合物が更に挙げられるが、これらに限定されない。あるいは、ハロシランは、c1)ジメチルハイドロジェンクロロシラン、c2)ジフェニルハイドロジェンクロロシラン、c3)フェニルジハイドロジェンクロロシラン、c4)フェニルハイドロジェンジクロロシラン、c5)ジメチルハイドロジェンヨードシラン、並びにc1)、c2)、c3)、c4)、及びc5)のうちの2つ以上の混合物からなる群から選択され得る。
出発原料d)溶媒は、シリル末端ポリオレフィンを作製するためのプロセスの工程1)において任意選択で使用され得る。溶媒は、芳香族溶媒又はイソパラフィン系炭化水素溶媒などの炭化水素溶媒であり得る。好適な溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ベンゼン、トルエン、キシレン、Isopar(商標)E、Isopar(商標)G、Isopar(商標)H、Isopar(商標)L、Isopar(商標)Mを含むがこれらに限定されないイソパラフィン系流体、Exxsol(商標)D又は異性体を含むがこれらに限定されない脱芳香族流体、及びこれらのうちの2つ以上の混合物の群から選択される非極性脂肪族又は芳香族炭化水素溶媒が挙げられるが、これらに限定されない。あるいは、溶媒はトルエン及び/又はIsopar(商標)Eであり得る。
あるいは、出発原料A)、シリル末端ポリオレフィンは、1分子当たり2つのシリル末端基を有し得る(すなわち、式(A-3)及び(A-4)において、下付き文字f=0であり、シリル末端ポリオレフィンはテレケリックである)。このようなテレケリックシリル末端ポリオレフィンは、2018年3月19日に出願された同時係属中の米国特許出願第62/644808号に開示されているものなどの方法によって調製することができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。テレケリックシリル末端ポリオレフィンは、例えば、1)a’)ケイ素末端有機金属、及びc)ハロシラン(上記のとおり)を含む出発原料を組み合わせ、それによってシリル末端ポリオレフィンを含む生成物を得ること、を含む、プロセスによって調製することができる。更なる実施形態では、このプロセスの出発原料は、b)窒素含有複素環(上記のとおり)を更に含み得る。このプロセスの出発原料は、任意選択で、d)溶媒(上記のとおり)を更に含み得る。
プロセスは、任意選択で、1つ以上の追加工程を更に含み得る。例えば、プロセスは、2)テレケリックシリル末端ポリオレフィンを回収することを更に含み得る。回収は、沈殿及び濾過などの任意の好適な手段によって行うことができ、任意選択的に水洗浄を用いて、それによって好ましくない材料が除去される。
各出発原料の量は、各出発原料の特定の選択などの様々な要因により異なる。しかしながら、特定の実施形態では、出発原料a’)のモル当量当たり、モル過剰の出発原料c)を使用することができる。例えば、出発原料c)の量は、出発原料a’)のモル当量当たり2~3モル当量であり得る。出発原料b)が使用される場合、出発原料b)の量は、出発原料a’)のモル当量当たり2モル当量であり得る。
d)溶媒の量は、出発原料a’)、c)、及び存在する場合、b)の選択などの様々な要因により異なる。しかしながら、d)溶媒の量は、工程1)で使用される全ての出発原料の合計重量に基づいて、65重量%~95重量%であり得る。
出発原料a’)は、式(II)又は(III):
Figure 0007334195000012
[式中、
MAは、Zn、Mg、及びCaからなる群から選択される二価金属であり、
MBは、Al、B、Gaからなる群から選択される三価金属であり、
各Zは、1~20個の炭素原子を有する独立して選択された二価炭化水素基であり、
下付き文字mは1~100,000の数であり、
各Jは、独立して、水素原子、又は1~20個の炭素原子を有する一価炭化水素基であり、
各R、R、及びRは、水素原子、1~10個の炭素原子を有する一価炭化水素基、ビニル基、アルコキシ基、又はM、D、及びT単位:
Figure 0007334195000013
(式中、各Rは、独立して、水素原子、1~10個の炭素原子を有する一価炭化水素基、又は環状、ビニル基、又はアルコキシ基である)から選択される1つ以上のシロキシ単位からなる群から独立して選択され、
、R、及びRのうちの2つ又は3つ全ては、R、R、及びRのうちの2つ又は3つ全てが各々独立してD単位及びT単位から選択される1つ以上のシロキシ単位である場合、任意選択で一緒に結合されて、環構造を形成することができる]を有するケイ素末端有機金属であってもよい。
特定の実施形態では、式(II)及び(III)の下付き文字mは、1~75,000、1~50,000、1~25,000、1~10,000、1~5,000、1~2,500、及び/又は1~1,000の数である。
式(II)の特定の実施形態では、MAはZnである。式(III)の特定の実施形態では、MBはAlである。式(II)の更なる実施形態では、Jはエチル基である。式(III)の更なる実施形態では、Jは水素原子である。
このプロセスの前に、ケイ素末端有機金属は、2018年3月19日に出願された同時係属中の米国特許出願第62/644654号及び第62/644664号の開示に従って調製することができ、これらは両方とも参照により本明細書に組み込まれる。
例えば、特定の実施形態では、ケイ素末端有機金属は、(a)ビニル末端ケイ素系化合物と、(b)連鎖シャトリング剤と、(c)プロ触媒と、(d)活性化剤と、(e)任意選択の溶媒と、(f)任意選択の捕捉剤と、を含む出発原料を組み合わせ、それによってケイ素末端有機金属を含む生成物を得ること、を含む、プロセスによって調製することができる。
あるいは、ケイ素末端有機金属は、高温で出発原料を組み合わせることを含む、プロセスによって調製することができ、出発原料は、(a)ビニル末端ケイ素系化合物と、(b)連鎖シャトリング剤と、任意選択で、(e)溶媒と、を含む。このプロセスは、60℃~200℃、あるいは80℃~180℃、あるいは100℃~150℃の温度で実施することができる。このプロセスは、30分~200時間にわたって実施することができる。
特定の実施形態では、(a)ビニル末端ケイ素系化合物は、式(IV):
Figure 0007334195000014
[式中、Z、R、R、及びRは上記のとおりである]を有し得る。
特定の実施形態では、(b)連鎖シャトリング剤は、式R M[式中、R、M、及び下付き文字Oは上記のとおりである]を有し得る。
特定の実施形態では、(c)プロ触媒は、活性化剤と組み合わせたときに、不飽和モノマーの重合が可能な任意の化合物又は化合物の組み合わせであり得る。好適なプロ触媒としては、国際公開第2005/090426号、同第2005/090427号、同第2007/035485号、同第2009/012215号、同第2014/105411号、同第2017/173080号、米国特許出願公開第2006/0199930号、同第2007/0167578号、同第2008/0311812号、並びに米国特許第7,355,089(B2)号、同第8,058,373(B2)号、及び同第8,785,554(B2)号に開示されるものが挙げられるが、これらに限定されない。窒素含有複素環及びハロシランは、出発原料b)及びc)について上述したとおりであり、1分子当たり1個の末端シリル基を有するシリル末端ポリオレフィンを作製するために使用される。
特定の実施形態では、(d)活性化剤は、プロ触媒を活性化して活性触媒組成物又は系を形成することが可能な任意の化合物又は化合物の組み合わせであり得る。好適な活性化剤としては、ブレンステッド酸、ルイス酸、カルボカチオン種、又は国際公開第2005/090427号及び米国特許第8,501,885(B2)号に開示されているものを含むがこれらに限定される、当該技術分野において既知の任意の活性化剤が挙げられるが、これらに限定されない。例示的な実施形態では、共触媒は、[(C16~1833~37CHNH]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸塩である。
特定の実施形態では、(e)任意選択の溶媒は、出発原料(d)として上に開示された任意選択の溶媒であってもよく、又は下記のとおりであってもよい。
更なる実施形態では、上記のプロセスによって調製されたケイ素末端有機金属の後に、後続の重合工程が続く場合がある。特に、上記のプロセスによって調製されたケイ素末端有機金属は、少なくとも1つのオレフィンモノマー、本明細書で定義されるプロ触媒、本明細書に定義される活性化剤、並びに、溶媒及び/又は捕捉剤などの任意選択の材料と、米国特許第7,858,706号及び米国特許第8,053,529号に開示されているものを含むがこれらに限定されない、当該技術分野において既知の重合プロセス条件下で、組み合わせることができる。このような重合工程では、本質的に、式(I)中の下付き文字n、並びに式(II)及び(III)中の下付き文字mを増加させる。重合工程で使用するのに好適なオレフィンモノマーの例は、上記のとおりである。
後述するように、ケイ素末端有機金属はまた、6-ブロモ-1-ヘキセン、THF、及びクロロジメチルシラン(MeHSiCl)を含む出発原料を組み合わせて、ヘキサ-5-エン-1-イルジメチルシランを形成し、その後に、ヘキサ-5-エン-1-イルジメチルシラン、トリエチルボラン、ボラン-ジメチルスルフィド複合体、及びジエチル亜鉛を組み合わせて、ケイ素末端有機金属を形成することによって、調製してもよい。
あるいは、ケイ素末端有機金属は、以下の参考例Hで記載されるプロセスを使用して、適切な出発原料、すなわち、オレフィンモノマー、触媒、連鎖シャトリング剤、触媒、プロ触媒、活性化剤、及び溶媒を変更することによって、バッチ反応器内で調製されてもよく、その好適な例が本明細書に記載される。出発原料を組み合わせる工程1)は、周囲圧力で50℃~200℃、あるいは100℃~120℃の温度で混合することなどの任意の好適な手段によって実施することができる。加熱は、不活性、乾燥条件下で行うことができる。特定の実施形態では、出発原料を組み合わせる工程1)は、30分~20時間、あるいは1時間~10時間にわたって行うことができる。更なる実施形態では、出発原料を組み合わせる工程1)は、溶液処理(すなわち、(d)溶媒中の出発原料を溶解及び/又は分散させる、並びに加熱する)、又は溶融押出(例えば、(d)溶媒が使用されていない場合、又は処理中に除去される場合)によって行うことができる。
次に、出発原料a’)について上述したように調製されたケイ素末端有機金属を、c)ハロシラン、及び任意選択でb)窒素含有複素環、及び/又はd)溶媒(これらは上記のとおりである)と組み合わせて、テレケリックシリル末端ポリオレフィンを生成することができる。
あるいは、出発原料A)として使用するのに好適なシリル末端ポリオレフィンは、溶液重合プロセスで調製することができ、ポリオレフィンポリマーは、a)i)オレフィンモノマー、ii)触媒、及びiii)上記の連鎖シャトリング剤を組み合わせて、iv)ポリメリル金属を調製する工程と、b)iv)ポリメリル金属、v)ハロシラン、及び任意選択でv)窒素含有複素環を組み合わせる工程と、を含み、工程a)及びb)が溶液中で実施される、方法によって作製される。溶液中で、得られるシリル末端ポリオレフィンは、反応混合物の総重量の10重量%~20重量%を構成し得る。残部は、典型的には、未反応のオレフィンモノマー及び非反応性溶媒を含む。商業的プロセスは、典型的には、連続反応器で行われ、そこでは、未使用のオレフィンモノマー及び触媒が、ポリオレフィンへの定常状態変換に達するように連続的に供給され、ポリオレフィンが、これらの供給物及びポリオレフィンへの変換に見合った速度で除去される。これらの系では、オレフィンモノマーは、ポリオレフィンに完全には変換されない。例えば、エチレンとα-オレフィンとの共重合の場合、反応器からの流出物は、典型的には、未反応モノマー、10%のエチレン、及び>50%のα-オレフィンを含有する。重合後、溶媒及び未反応モノマーを脱揮プロセスによって除去して、固体シリル末端ポリオレフィンを残すことができる。
シリル末端ポリオレフィンを脱揮した後、A)シリル末端ポリオレフィンと、B)ポリシロキサン樹脂と、C)触媒と、を含む出発原料を、ポリオレフィン-ポリシロキサン樹脂コポリマーを製造するための上記の方法における工程1)で組み合わせることができる。あるいは、ルイス酸触媒が出発原料C)として使用される一実施形態では、脱揮工程をなくすことができる。すなわち、工程b)の後に形成された混合物を使用して、本明細書に記載の方法の工程1)において出発原料A)シリル末端ポリオレフィンを供給することができる。本明細書に記載のポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーを調製するためのこの方法は、ポリシロキサン樹脂をシリル末端ポリオレフィンとカップリングさせることが、未反応のオレフィンモノマーの存在下で(例えば、溶液中で、上記のシリル末端ポリオレフィンの脱揮を伴わずに)実施できるという利点を提供し得る。この種の系では、ポリシロキサン樹脂は、シリル末端ポリオレフィンを作製するために、上記の連続反応器からの流出物と共に、第2の反応器に供給することができる。第2の反応器内の化学物質であれば、オレフィンの反応を伴わないため、カップリング効率に悪影響を及ぼすことなくオレフィンモノマーの存在下で実施できると予想される。これは、連続反応器からの未反応モノマーが、脱揮前に第2の反応器内でヒドロシリル化を介してカップリングを行う場合の困難を示した前のプロセスに対する利点を表す。この前のプロセスでは、この第2の反応の前にオレフィンモノマーが除去される場合を除いて、遊離オレフィンモノマーの濃度は、ビニル末端ポリオレフィンの濃度よりもはるかに高かったため、シロキサンとポリオレフィンとのカップリング効率は乏しかった。本発明は、第2の反応器内での溶液中の効率的なカップリングを可能にするという利点を提供することができ、次いで、得られたポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーが脱揮され得る。したがって、本発明の一実施形態では、本方法は、i)A)本明細書に記載のシリル末端ポリオレフィンを、未反応モノマー及び任意選択で溶媒との混合物中で形成することと、ii)B)本明細書に記載のポリシロキサン樹脂、及びC)本明細書に記載の方法の工程1)中のルイス酸触媒の混合物を組み合わせることと、を更に含み得る。
出発原料A)は、1つのシリル官能性ポリオレフィンであってもよく、又は以下の特性、すなわち構造、粘度、平均分子量、オレフィンブロック、及び配列のうちの少なくとも1つが異なる2つ以上のシリル官能性ポリオレフィンを含んでもよい。あるいは、出発原料A)は、シリル末端ポリオレフィンの混合物を含んでもよく、1分子当たり1つの末端シリル基を有するシリル末端ポリオレフィン(モノ末端シリル末端ポリオレフィン)、及びテレケリックシリル末端ポリオレフィンの両方が、出発原料A)の混合物に使用される。
本明細書に記載のコポリマーを製造する方法の工程1)で使用される出発原料A)の量は、ペンダント又は末端シリル基を有するシリル官能性ポリオレフィンが使用されるかどうか、モノ末端シリル末端ポリオレフィンとテレケリックシリル末端ポリオレフィンとの混合物が使用されるかどうか、形成されるポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーの所望の構造、及び出発原料B)の選択などの様々な要因により異なるが、出発原料A)の量は、工程1)で組み合わせた全ての出発原料の合計重量に基づいて、5重量%~95重量%であり得る。あるいは、出発原料A)の量は、同じ基準で、10重量%~60重量%、あるいは10重量%~40重量%、あるいは15重量%~35重量%であり得る。
B)ポリシロキサン樹脂
本明細書に記載の方法における出発原料B)は、ポリシロキサン樹脂である。ポリシロキサン樹脂は、単位式B-1):
(R24 SiO1/2(R24 SiO2/2(R24SiO3/2(SiO4/2[式中、下付き文字A、B、C及びDは、0≦A≦0.6、0≦B≦0.5、0≦C≦1、0≦D≦1であるような値を有し、但し、数量(C+D)>0であり、D>)の場合はA>0である]を有し得る。ポリシロキサン樹脂において、各R24は、独立して、1~30個の炭素原子を有する一価炭化水素基又は加水分解性基(例えば、ヒドロキシル基又はアルコキシ基)である。1分子当たり少なくとも1つのR24は、加水分解性基又は脂肪族不飽和一価炭化水素基である。好適な加水分解性基としては、ヒドロキシル、メトキシ及びエトキシなどのアルコキシ;イソプロペニルオキシなどのアルケニルオキシ;メチルエチルケトキシモなどのケトキシモ;アセトキシなどのカルボキシ;アセトアミドキシなどのアミドキシ;及びN,N-ジメチルアミノキシなどのアミノキシが挙げられる。好適な脂肪族不飽和一価炭化水素基としては、ビニル、アリル、及びヘキセニルなどのアルケニル;並びにアルキニルが挙げられる。R24の一価炭化水素基は、Rについて上記したとおりであり得る。
ポリシロキサン樹脂は、B-2)ポリオルガノシリケート樹脂又はB-3)シルセスキオキサン樹脂であり得る。ポリオルガノシリケート樹脂は、式R24 SiO1/2の単官能性単位(「M」単位)、及び式SiO4/2の四官能性シリケート単位(「Q」単位)[式中、各R24は、独立して、1~30個の炭素原子を有する一価炭化水素基又は加水分解性基(例えば、ヒドロキシル基又はアルコキシ基)であり、但し、1分子当たり少なくとも1つのR24は、加水分解性基又は脂肪族不飽和一価炭化水素基である]を含む。あるいは、ポリオルガノシリケート樹脂において、R24の一価炭化水素基は、Rについて上述したものなどのアルキル、アルケニル及びアリールからなる群から独立して選択され得る。あるいは、R24の一価炭化水素基は、メチル、ビニル、及びフェニルから選択され得る。あるいは、R24基の少なくとも1/3、あるいは少なくとも2/3がメチル基である。あるいは、M単位は、(MeSiO1/2)、(MePhSiO1/2)、及び(MeViSiO1/2)によって例示され得る。ポリオルガノシリケート樹脂は、ベンゼン、トルエン、キシレン、及びヘプタンなどの液体炭化水素によって例示される溶媒に、又は低粘度の直鎖状及び環状ポリジオルガノシロキサンなどの液体有機ケイ素化合物に可溶性である。
調製された場合、ポリオルガノシリケート樹脂は、上記のM単位及びQ単位を含み、ポリオルガノシロキサンはケイ素結合ヒドロキシル基を有する単位を更に含み、式Si(OSiR24 [式中、R24は上記のとおりである]を含んでもよく、例えば、ネオペンタマーはテトラキス(トリメチルシロキシ)シランであってもよい。29SiNMRスペクトル法を用いて、M単位及びQ単位のヒドロキシル含有量及びモル比を測定することができ、この比は、M単位及びQ単位をネオペンタマーから外した{M(樹脂)}/{Q(樹脂)}として表される。M:Q比は、ポリオルガノシリケート樹脂の樹脂性部分のトリオルガノシロキシ基(M単位)の総数の、樹脂性部分中のシリケート基(Q単位)の総数に対するモル比を表す。M:Q比は、0.5:1~1.5:1、あるいは0.6:1~0.9:1であり得る。
MQシリコーン樹脂は、2.0%以下、あるいは0.7%以下、あるいは0.3%以下の、式X”SiO3/2[式中、X”は、ヒドロキシルなどの加水分解性基;メトキシ及びエトキシなどのアルコキシ;イソプロペニルオキシなどのアルケニルオキシ;メチルエチルケトキシモなどのケトキシモ;アセトキシなどのカルボキシ;アセトアミドオキシなどのアミドキシ;及びN,N-ジメチルアミノキシなどのアミノキシを表す]によって表される末端単位を含有し得る。シリコーン樹脂中に存在するシラノール基の濃度は、FTIRを使用して測定することができる。
MQシリコーン樹脂の所望の流動特性を達成するためのMnは、少なくとも部分的に、シリコーン樹脂のMn及びこの出発原料中に存在するR24により表される炭化水素基の種類に依存し得る。MQシリコーン樹脂のMnは、典型的には3,000Da超、あるいは>3,000Da~8,000Da、あるいは4,500~7,500Daである。
MQシリコーン樹脂は、任意の好適な方法により調製することができる。この種類のシリコーン樹脂は、報告によると、対応するシランの共加水分解により、又は当該技術分野において既知のシリカヒドロゾルキャッピング法(silica hydrosol capping methods)により、調製されている。簡単に述べると、この方法は、酸性条件下でシリカヒドロゾルをトリメチルクロロシランなどの加水分解性トリオルガノシラン、ヘキサメチルジシロキサンなどのシロキサン又はそれらの組み合わせと反応させる工程と、M及びQ単位を含む生成物(MQ樹脂)を回収する工程と、を伴う。得られるMQ樹脂は、2~5重量%のケイ素結合ヒドロキシル基を含有し得る。
ポリオルガノシリケート樹脂を調製するために使用される中間体は、4つの加水分解性置換基を有するトリオルガノシラン及びシラン又はアルカリ金属シリケートであってもよい。トリオルガノシランは、式R24 SiX[式中、R24は上記のとおりであり、Xは、X”について上述したものなどの加水分解性置換基を表す。]を有することができる。4つの加水分解性置換基を有するシランは、式SiX [式中、各Xは、ハロゲン、アルコキシ、又はヒドロキシルである。]を有することができる。好適なアルカリ金属シリケートとしては、ナトリウムシリケートが挙げられる。
上記のように調製されたポリオルガノシリケート樹脂は、典型的には、ケイ素結合ヒドロキシル基、すなわち、式HOSi3/2及び/又はHOR24 SiO1/2を含有する。ポリオルガノシリケート樹脂は、FTIR分光法によって測定される、最大2%のケイ素結合ヒドロキシル基を含んでもよい。特定の用途では、ケイ素結合ヒドロキシル基の量は、0.7%未満、あるいは0.3%未満、あるいは1%未満、あるいは0.3%~0.8%であることが望ましい場合がある。ポリオルガノシリケート樹脂の調製中に形成されるケイ素結合ヒドロキシル基は、シリコーン樹脂を、適切な末端基を含有するシラン、ジシロキサン又はジシラザンと反応させることによってトリ炭化水素シロキサン基又は異なる加水分解性基に変換することができる。加水分解性基を含有するシランは、ポリオルガノシリケート樹脂のケイ素結合ヒドロキシル基と反応させるのに必要な量のモル過剰量で添加することができる。
一実施形態では、ポリオルガノシリケート樹脂は、2%以下、あるいは0.7%以下、あるいは0.3%以下、あるいは0.3%~0.8%の、式X”SiO3/2及び/又はX”R24 SiO1/2[式中、X”及びR24は上記のとおりである]で表される単位を更に含み得る。ポリオルガノシロキサン中に存在するシラノール基の濃度は、FTIR分光法を使用して測定することができる。
一実施形態では、出発原料B)は、B-2)単位式(R24 SiO1/2(R24 SiO2/2(SiO4/2[式中、下付き文字c、d、及びeは、0<c<0.6、0≦d<0.5、0.4<e<1であるような値を有し;R24は、1~30個の炭素原子を有する一価炭化水素基又は加水分解性基からなる群から独立して選択され、但し、1分子当たり少なくとも1つのR24は加水分解性基である]を含むポリオルガノシリケート樹脂を含む。あるいは、R24の加水分解性基は、ヒドロキシル基又はアルコキシ基、例えば、メトキシ又はエトキシから選択される。
あるいは、ポリオルガノシリケート樹脂は、末端脂肪族不飽和基を有してもよい。末端脂肪族不飽和基を有するポリオルガノシリケート樹脂は、最終生成物中に3~30モル%の不飽和有機基を提供するのに十分な量の、不飽和有機基含有末端保護剤及び脂肪族不飽和を含まない末端保護剤と、Daudtらの生成物を反応させることによって調製することができる。末端封鎖剤の例としては、シラザン、シロキサン及びシランが挙げられるが、これらに限定されない。好適な末端封鎖剤は、当該技術分野において公知であり、米国特許第4,584,355号、同第4,591,622号、及び同第4,585,836号に例示されている。単一の末端保護剤又はこのような剤の混合物を使用して、このような樹脂を調製することができる。
代替実施形態では、出発原料B)は、B-3)単位式(R24 SiO1/2cc(R24 SiO2/2dd(SiO4/2ee[式中、下付き文字cc、dd、及びeeは、0<cc<0.6、0≦dd<0.5、0.4<ee<1であるような値を有し;各R24は、1~30個の炭素原子を有する一価炭化水素基又は加水分解性基からなる群から独立して選択され、但し、1分子当たり少なくとも1つのR24は、末端脂肪族不飽和を有する一価炭化水素基である]を含むポリオルガノシリケートを含む。
様々な好適なポリオルガノシリケート樹脂が、例えばDow Silicones Corporation(Midland,MI,U.S.A.)、Momentive Performance Materials(Albany,N.Y.,U.S.A.)及びBluestar Silicones USA Corp.(East Brunswick,N.J.,U.S.A.)などの供給元から市販されている。例えば、DOWSIL(登録商標)MQ-1600固体樹脂、DOWSIL(登録商標)MQ-1601固体樹脂、及びDOWSIL(登録商標)1250界面活性剤、DOWSIL(登録商標)7466樹脂、及びDOWSIL(登録商標)7366樹脂(これら全てDow Silicones Corporation(Midland,Michigan,USA)から市販されている)が、本明細書に記述されている方法での使用に好適である。あるいは、DOWSIL(登録商標)MQ-1640 Flake樹脂などのM、T及びQ単位を含有する樹脂が使用され得る。これもDow Silicones Corporationから市販されている。このような樹脂は、有機溶媒中にある状態で提供される。
あるいは、ポリシロキサン樹脂は、B-3)シルセスキオキサン樹脂、すなわち、式(R24SiO3/2)[式中、R24は、上記のとおりである]のT単位を含む樹脂を含み得る。本明細書での使用に好適なシルセスキオキサン樹脂は、当該技術分野において既知であり、市販されている。例えば、15のDP及び1200g/molの重量平均分子量(Mw)を有するメチルメトキシシロキサンメチルシルセスキオキサン樹脂は、Dow Silicones Corporation(Midland,Michigan,U.S.A.)からDOWSIL(登録商標)US-CF 2403樹脂として市販されている。あるいは、シルセスキオキサン樹脂は、フェニルシルセスキオキサン単位、メチルシルセスキオキサン単位、又はこれらの組み合わせを有してもよい。このような樹脂は、当該技術分野において既知であり、これもまたDow Silicones CorporationからDOWSIL(登録商標)200 Flake樹脂として市販されている。あるいは、シルセスキオキサン樹脂は、式(R24 SiO2/2)及び/又は(R24X”SiO2/2)のD単位、並びに式(R24SiO3/2)及び/又は(X”SiO3/2)のT単位[式中、R24及びX”は上記のとおりである]、すなわちDT樹脂を更に含んでよい。DT樹脂は当該技術分野において既知であり、市販されており、例えば、メトキシ官能性DT樹脂としては、DOWSIL(登録商標)3074及びDOWSIL(登録商標)3037樹脂が挙げられ、シラノール官能性樹脂としては、DOWSIL(登録商標)800 Series樹脂が挙げられ、これらもまたDow Silicones Corporationから市販されている。他の好適な樹脂としては、メチル及びフェニル基を含有するDT樹脂が挙げられる。
代替実施形態では、出発原料B)は、単位式B-4):(R24 SiO1/2(R24 SiO2/2(R24SiO3/2(SiO4/2[式中、下付き文字f、g、h、及びiは、0≦f<0.5、0≦g<0.5、0.5<h≦1、0≦i<0.2であるような値を有し、及び各R24は、1~30個の炭素原子を有する炭化水素基及び加水分解性基からなる群から独立して選択され、但し、1分子当たり少なくとも1つのR24は、末端脂肪族不飽和を有する一価炭化水素基である]のシルセスキオキサン樹脂を含み得る。あるいは、R24に対する末端脂肪族不飽和を有する一価炭化水素基は、ビニル、アリル、及びヘキセニルからなる群から選択されるアルケニル基であり得る。
出発原料B)は、1つのポリシロキサン樹脂であってもよく、又は以下の特性、すなわち構造、粘度、平均分子量、シロキサン単位、及び配列のうちの少なくとも1つが異なる2つ以上のポリシロキサン樹脂を含んでもよい。あるいは、出発原料B)は、2つ以上のポリオルガノシリケート樹脂の混合物を含み得る。あるいは、出発原料B)は、2つ以上のシルセスキオキサン樹脂の混合物を含み得る。
本明細書に記載のコポリマーを製造する方法の工程1)で使用される出発原料B)の量は、ポリシロキサン樹脂の混合物が使用されるかどうか、形成されるポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーの所望の構造、出発原料A)の選択などの様々な要因により異なるが、出発原料B)の量は、工程1)において組み合わされた全ての出発原料の合計重量に基づいて、5重量%~95重量%、あるいは40重量%~90重量%、あるいは60重量%~90重量%、あるいは65重量%~85重量%であり得る。
C)触媒
出発原料C)は、出発原料A)中のケイ素結合水素原子と、出発原料B)の反応性基との反応を触媒することができる触媒である。出発原料C)は、C-1)ルイス酸触媒、又はC-2)ヒドロシリル化反応触媒であり得る。出発原料C)は、出発原料B)が加水分解性置換基(例えば、シラノール基又は他の加水分解性基)を有する場合、ルイス酸触媒であり得る。ホウ素を含有するものなどのルイス酸触媒が好適である。あるいは、ルイス酸触媒は、1分子当たり少なくとも1つのペルフルオロアリール基、あるいは1分子当たり1~3つのペルフルオロアリール基、あるいは1分子当たり2~3つのペルフルオロアリール基、あるいは1分子当たり3つのペルフルオロアリール基を有する三価のホウ素化合物であり得る。ペルフルオロアリール基は、6~12個の炭素原子、あるいは6~10個、あるいは6個の炭素原子を有してもよい。例えば、ルイス酸触媒は、(C)(CB;(CB;(C)BF;BF(C;B(C;BCl(C);BCl(C;B(C)(C;B(C(C);[C(mCF)]B;[C(pOCF)]B;(C)B(OH);(CBOH;(CBH;(C)BH;(C11)B(C;(C14)B(C);(CB(OC);又は(CB-CHCHSi(CH)から選択され得る。あるいは、出発原料C)は、式;B(C、すなわちトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランのPiers-Rubinsztajn反応触媒であってもよい。
この実施形態では、本明細書に記載の方法の工程1)で使用されるルイス酸触媒の量は、出発原料A)及びB)の選択、並びにケイ素結合水素原子及び加水分解性置換基のそれぞれの含有量、並びに工程1)中の温度などの様々な要因により異なるが、触媒の量は、A)及びB)を含む出発原料の反応を触媒するのに十分であり、あるいは触媒の量は、同じ基準で、出発原料B)の加水分解性置換基のモル当量当たり0.0001~0.1モル当量、あるいは0.001~0.1、あるいは0.005~0.05モル当量を提供するのに十分である。触媒の量は、直鎖状ポリオレフィン-ポリジオルガノシロキサンコポリマーの説明から得られる。
あるいは、出発原料C)は、出発原料B)がアルケニル基などの脂肪族不飽和基を有するとき、ヒドロシリル化反応触媒であってもよい。ヒドロシリル化反応触媒は、当該技術分野において既知であり、市販されている。ヒドロシリル化反応触媒としては、白金族金属触媒が挙げられる。このようなヒドロシリル化触媒は、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、及びイリジウムから選択される金属であってもよい。あるいは、ヒドロシリル化触媒は、そのような金属の化合物、例えば、クロリドトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)(Wilkinsonの触媒)、[1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ジクロロジロジウム又は[1,2-ビス(ジエチルホスフィノ)エタン]ジクロロジロジウムなどのロジウムジホスフィンキレート、塩化白金酸(Speierの触媒)、塩化白金酸六水和物、二塩化白金、及びマトリックス又はコアシェル型構造にマイクロカプセル化された、上記化合物と低分子量オルガノポリシロキサン又は白金化合物との錯体であってもよい。白金と低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体としては、1,3-ジエテニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンの白金錯体(Karstedtの触媒)が挙げられる。これらの錯体は、樹脂マトリックス中にマイクロカプセル化されていてもよい。あるいは、ヒドロシリル化触媒は、1,3-ジエテニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンの白金錯体を含んでもよい。例示的なヒドロシリル化触媒は、米国特許第3,159,601号、同3,220,972号、同3,296,291号、同3,419,593号、同3,516,946号、同3,814,730号、同3,989,668号、同4,784,879号、同第5,036,117号及び同第5,175,325号、並びに欧州特許第0347895(B)号に記載されている。マイクロカプセル化されたヒドロシリル化触媒及びその調製方法は、米国特許第4,766,176号及び同第5,017,654号に例示されているとおり、当該技術分野において既知である。
この実施形態では、本明細書で使用されるヒドロシリル化反応触媒の量は、出発原料A)及びB)の選択、並びにケイ素結合水素原子及び末端脂肪族不飽和基のそれぞれの含有量、並びに抑制剤の有無などの様々な要因により異なる。但し、触媒の量は、SiH及び脂肪族不飽和基のヒドロシリル化反応を触媒するのに十分であり、あるいは触媒の量は、全出発原料の合計重量に基づいて、1ppm~1000ppmの白金族金属、あるいは同じ基準で、5ppm~100ppmを提供するのに十分である。
D)溶媒
出発原料D)は、上記コポリマーを製造するための方法中に任意選択で添加され得る。溶媒は、D-1)アセトン、メチルエチルケトン、又はメチルイソブチルケトンなどのケトン;D-2)ベンゼン、トルエン、又はキシレンなどの芳香族炭化水素;D-3)ヘプタン、ヘキサン、又はオクタンなどの脂肪族炭化水素;D-4)プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールn-ブチルエーテル、プロピレングリコールn-プロピルエーテル、又はエチレングリコールn-ブチルエーテルなどのグリコールエーテル;D-5)ジクロロメタン、1,1,1-トリクロロエタン又は塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素;D-6)クロロホルム;D-7)ジメチルスルホキシド;D-8)ジメチルホルムアミド;D-9)アセトニトリル;D-10)テトラヒドロフラン;D-11)ホワイトスピリット、D-12)ミネラルスピリット、D-13)ナフサ;D-14)ExxonMobil ChemicalCompanyから市販されているIsopar(商標)Eなどのイソパラフィン;又は、D-1)、D-2)、D-3)、D-4)、D-5)、D-6)、D-7)、D-8)、D-9)、D-10)、D-11)、D-12)、D-13)、及びD-14)のうちの2つ以上の組み合わせ、で例示される有機溶剤であり得る。
溶媒の量は、選択される溶媒の種類、並びに本明細書に記載のポリオレフィン-ポリオルガノシロキサン樹脂コポリマーの方法の工程1)で使用するために選択される他の出発原料の量及び種類などの様々な要因により異なる。但し、存在する場合、溶媒の量は、工程1)で組み合わされた全出発原料の合計重量に基づいて、1重量%~99重量%、あるいは2重量%~50重量%の範囲であり得る。溶媒は、例えば、混合及び供給を補助するために、A)、B)、及びC)を含む出発原料を組み合わせる最中に添加することができる。あるいは、出発原料のうちの1つ以上(ポリシロキサン樹脂など)を、本明細書に記載される方法の工程1)において他の出発原料と組み合わせる前に、溶媒中に溶解することができる。
E)安定剤
任意選択で安定剤を加えることができる。理論に束縛されるものではないが、熱安定剤を使用してポリオレフィンを安定化させることができると考えられる。安定剤は、E-1)酸化防止剤、E-2)紫外線吸収剤、E-3)UV安定剤、E-4)熱安定剤、又はE-5)、E-1)、E-2)、E-3)、及びE-4)のうちの2つ以上の組み合わせを含み得る。好適な酸化防止剤は、当技術分野において既知であり、市販されている。好適な酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、及びフェノール系酸化防止剤と安定剤の組み合わせが挙げられる。フェノール系酸化防止剤は、完全立体障害性フェノール及び部分障害性フェノール、立体障害性アミン(例えば、テトラメチル-ピペリジン誘導体)が挙げられる。好適なフェノール系酸化防止剤としては、ビタミンE、及び、Ciba Specialty Chemicals(U.S.A.)からのIRGANOX(登録商標)1010が挙げられる。IRGANOX(登録商標)1010は、ペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)を含む。紫外線吸収剤の例としては、分枝状及び直鎖状の、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-ドデシル-4-メチル-フェノール(TINUVIN(登録商標)571)が挙げられる。UV安定剤の例としては、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート;メチル1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル/セバケート;及びこれらの組み合わせ(TINUVIN(登録商標)272)が挙げられる。これらの及び他のTINUVIN(登録商標)添加剤(例えば、TINUVIN(登録商標)765)は、Ciba Specialty Chemicals(Tarrytown,NY,U.S.A.)から市販されている。他のUV及び光安定剤が市販されており、ChemturaからのLowLite、PolyOneからのOnCap、E.I.du Pont de Nemours and Company(Delaware,U.S.A)からのLight Stabilizer210によって例示される。オリゴマー(より高分子量)安定剤が、例えば、組成物又はその硬化した生成物から外への安定剤の移動に対する可能性を最小限にするために、代替的に使用されてもよい。オリゴマー酸化防止剤安定剤(特にヒンダードアミン光安定剤(HALS))の例は、Ciba TINUVIN(登録商標)622であり、それは4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジンエタノールと共重合したブタン二酸のジメチルエステルである。熱安定剤とすては、酸化鉄及びカーボンブラック、カルボン酸鉄塩、セリウム水和物、ジルコン酸バリウム、オクタン酸セリウム及びオクタン酸ジルコニウム、並びにポルフィリンを挙げ得る。
安定剤の量は、選択される安定剤の種類及び所望される効果などの様々な要因に応じて異なる。但し、安定剤の量は、全出発原料の重量に基づいて、0~5重量%、あるいは0.1重量%~4重量%、あるいは0.5重量%~3重量%の範囲であり得る。
コポリマー
上記のように調製されたポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーは、
I)ポリオレフィンブロックと、
II)ポリシロキサン樹脂ブロックと、
III)ケイ素原子及び末端酸素原子を含む二価連結基と、を含み、連結基中のケイ素原子は、ポリオレフィンブロック中の炭素原子に結合し、連結基中の酸素原子は、ポリシロキサン樹脂ブロック中のケイ素原子に結合している。
コポリマーの一実施形態では、ポリオレフィンブロックは、上述のシリル末端ポリオレフィンから誘導される。この実施形態では、I)ポリオレフィンブロックは、単位式H[(Ret(R[式中、Ret、R、及び下付き文字f、t、u及びgは、上記のとおりである]を有し得る。あるいは、ポリオレフィンブロックは、式、H[(C(CHCHR[式中、各Rは、独立して、1~20個の炭素原子を有する一価炭化水素基であり、下付き文字fは0~1であり、下付き文字t及びuは、0<t≦1、0≦u≦1であるような相対値を有し、下付き文字gは1以上である]の単位を含み得る。
あるいは、ポリオレフィンブロックは、ペンダント位置にシリル基を有するシリル官能性ポリオレフィンから誘導され得る。この実施形態では、I)ポリオレフィンブロックは、単位式、
Figure 0007334195000015
[式中、各R25は、水素原子、1~18個の炭素原子を有する一価炭化水素基、及び1~18個の炭素原子を有する一価ハロゲン化炭化水素基からなる群から独立して選択され、各Dは、独立して二価炭化水素基であり、下付き文字M及びNは、M≧1及びN≧1(あるいは1≦M≦10及び10≦N≦20,000)であるような値を有する]を有し得る。
コポリマーにおいて、II)ポリシロキサン樹脂ブロックは、式(R24 SiO1/2(R24 SiO2/2(R24SiO3/2(SiO4/2[式中、R24は上記のとおりであり、下付き文字W、X、Y、及びZは、上記のように、W≧0、X≧0、及び(Y+Z)>1であるような値を有する]の単位を含む。
コポリマーにおいて、III)連結基は、式、
Figure 0007334195000016
[式中、下付き文字R、R24、R、及び下付き文字aは上記のとおりであり、下付き文字Sは0、1、又は2である]を有する。連結部分Rは、ルイス酸触媒を使用して、加水分解性基を有する樹脂を用いてコポリマーを作製するとき、酸素原子である。あるいは、Rは、ヒドロシリル化反応触媒を使用して、脂肪族不飽和基を有するポリシロキサン樹脂を用いてコポリマーを作製するとき、二価炭化水素基である。
一実施形態では、モノシリル末端ポリオレフィンを出発原料A)として使用してもよく、上記の方法では、MQ樹脂を出発原料B)として使用してもよい。この実施形態では、コポリマーは、単位式(PR1):
Figure 0007334195000017
[式中、R、R24、R、及び下付き文字aは上記のとおりであり、下付き文字XX>0、下付き文字YY≧0、及び下付き文字ZZ>1であり、R26は、(モノシリル末端ポリオレフィンから誘導された)1つの水素原子で終端されたポリオレフィンである]を含む。
代替実施形態では、モノシリル末端ポリオレフィンを出発原料A)として使用してもよく、上記の方法では、シルセスキオキサンを出発原料B)として使用してもよい。この実施形態では、コポリマーは、単位式(PR2):
Figure 0007334195000018
[式中、R、R24、R26、R、及び下付き文字aは、上記のとおりであり、下付き文字XXX>0、下付き文字YYY≧0である]を含む。
代替実施形態では、テレケリックシリル末端ポリオレフィンを出発原料A)として使用してもよく、上記の方法において、MQ樹脂を出発原料B)として使用してもよい。この実施形態では、コポリマーは、単位式(PR3):
Figure 0007334195000019
[式中、R、R24、R、及び下付き文字aは上記のとおりであり、R27は、二価ポリオレフィン(上記のテレケリックシリル末端ポリオレフィンから誘導)であり、下付き文字XX>0、下付き文字YY≧0、及び下付き文字ZZ>1である]を含む。
代替実施形態では、テレケリックシリル末端ポリオレフィンを出発原料A)として使用してもよく、シルセスキオキサンを出発原料B)として使用してもよい。この実施形態では、コポリマーは、単位式(PR4):
Figure 0007334195000020
[式中、R、R24、R27、R、及び下付き文字aは上記のとおりであり、下付き文字XXX>0、下付き文字YYY≧0である]を含む。
代替実施形態では、I)ポリオレフィンブロックは、ペンダントシリル基を有するポリオレフィンから誘導される。この実施形態では、ポリオレフィンブロックは、単位式
Figure 0007334195000021
[式中、各R25は、上記のように、水素原子、1~18個の炭素原子を有する一価炭化水素基、及び1~18個の炭素原子を有する一価ハロゲン化炭化水素基からなる群から独立して選択され、各Dは、独立して、上記のような二価炭化水素基であり、下付き文字M及びNは、m≧1及びn≧1の値であるような値を有する]を有し得る。あるいは、下付き文字M及びNは、1≦M≦10及び10≦N≦20,000であるような値を有してもよい。この実施形態では、II)ポリシロキサン樹脂ブロックは上記のとおりである。この実施形態では、III)連結基は、ケイ素原子と酸素原子とを含み、連結基中のケイ素原子が、I)ポリオレフィンブロック中のDに結合し、連結基中の酸素原子が、II)ポリシロキサン樹脂ブロック中のケイ素原子に結合している。連結基は、式、
Figure 0007334195000022
[式中、下付き文字a、下付き文字S、R、R24、及びRは、上記のとおりである]を有する。
出発原料A)がペンダントシリル基を有するポリオレフィンであり、出発原料B)がMQ樹脂である実施形態では、コポリマーは、単位式(PR5):
Figure 0007334195000023
[式中、R、R24、R、D、R25、並びに下付き文字a、M、及びNは上記のとおりであり、下付き文字XXXX>0、下付き文字YYYY≧0、及び下付き文字ZZZZ>1である]を含む。
出発原料A)がペンダントシリル基を有するポリオレフィンであり、出発原料B)がシルセスキオキサンである実施形態では、コポリマーは、単位式(PR6):
Figure 0007334195000024
[式中、R、R24、R、D、R25、並びに下付き文字a、M、及びNは、上記のとおりであり、下付き文字XXXX>0、下付き文字YYYY≧0である]を含む。
上記のコポリマーのそれぞれにおいて、一実施形態では、ポリオレフィンブロックは、ポリエチレンブロック又はポリ(エチレン/オクテン)ブロックであり得る。あるいは、コポリマー式(PR1)、(PR2)、(PR3)、(PR4)、(PR5)、及び(PR6)のそれぞれにおいて、コポリマーは、MDQ樹脂を出発原料Bとして使用するときに、式(R24 SiO2/2)の単位を任意選択で更に含み得る。ルイス酸を出発原料Cとして使用する場合の上記のコポリマーのそれぞれにおいて、Rは酸素原子である。上記のコポリマーのそれぞれにおいて、ヒドロシリル化触媒を出発原料Cとして使用する場合、Rは二価炭化水素基である。
これらの実施例は、本発明を例示することを目的とするものであり、請求項に記載の本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきではない。参考例は、特に明記しない限り、従来技術と見なされるべきではない。
参考例A:ジ-ポリエチレン-亜鉛をジメチルハイドロジェンクロロシラン(HMeSiCl)でシリル化する手順
ジ-ポリエチレン-亜鉛及びIsopar(M=1580Da、10mM)をバイアル瓶に入れた。内容物が透明かつ均質になるまで、バイアル瓶を120℃で加熱した。HMeSiCl及びNMIをバイアル瓶に添加した。バイアル瓶を90℃で3時間加熱した。次いで、ヨウ素(I)を添加して、未反応のジ-ポリエチレン亜鉛をクエンチした。得られた生成物をH NMRにより評価した。HMeSiClのモル当量及び生成物への変換結果を以下に示す。
Figure 0007334195000025
参考例Aは、比較的揮発性のクロロシランを使用した場合、追加の当量のクロロシランで改善されたシリル化が達成可能であることを示した。
参考例B:ジ-ポリエチレン-亜鉛をジフェニルハイドロジェンクロロシラン(HPhSiCl)でシリル化する手順
HMeSiClの代わりにHPhSiClを使用したことを除いて、参考例Aを繰り返した。結果を以下に示す。
Figure 0007334195000026
参考例Bは、NMIを添加剤として使用して、ジ-ポリエチレン-亜鉛の完全なシリル化が可能であることを示した。
参考例C:ジ-ポリエチレン-亜鉛をフェニル,ジハイドロジェン,クロロシラン(HPhSiCl)でシリル化する手順
ジ-ポリエチレン-亜鉛及びIsopar(Mw=1580Da、10mM)をバイアル瓶に入れた。内容物が透明かつ均質になるまで、バイアル瓶を120℃で加熱した。HPhSiCl、及びNMI又はNMIとTMEDAとのブレンドから選択される添加剤をバイアル瓶に添加した。バイアル瓶を一定時間加熱した。次いで、ヨウ素(I)を添加して、未反応のジ-ポリエチレン亜鉛をクエンチした。得られた生成物をH NMRにより評価した。添加剤の、クロロシランのモル当量、加熱の時間及び温度、並びに生成物への変換結果を以下に示す。
Figure 0007334195000027
参考例Cは、エントリー6に記載の条件で、HPhSiClによる完全なシリル化が観察されたことを示した。少なくとも1当量のN-メチルイミダゾールが、ヒドロシリル化を完了することが可能であった。N-メチルイミダゾールと別のアミン塩基とのブレンドを、エントリー5の比較目的のための添加剤として使用した。
参考例D
ジ-ポリエチレン-亜鉛及びIsopar(Mw=1080Da、10mM)をバイアル瓶に入れた。内容物が透明かつ均質になるまで、バイアル瓶を120℃で加熱した。フェニル,ジハイドロジェン,クロロシラン、及び添加剤をバイアル瓶に添加した。バイアル瓶を100℃で1時間加熱した。次いで、ヨウ素(I)を添加して、未反応のジ-ポリエチレン亜鉛をクエンチした。得られた生成物をH NMRにより評価した。添加剤及び生成物への変換結果を以下に示す。
Figure 0007334195000028
参考例Dは、4-ジメチルアミノピリジン、及びピリジン-N-オキシドを添加剤として使用して試験した条件下で、完全なシリル化が観察されたことを示した。この実施例では、エントリー2とエントリー3に示すように、添加剤を使用しない比較対照(エントリー8)よりも多くのシリルポリマーが形成されたため、N-メチルピリドン及びDMPUを添加剤として使用してシリル化を促進できることも示した。
参考例E
HMeSiClの代わりにフェニルハイドロジェンジクロロシラン(HPhSiCl)を使用し、添加剤として2当量の代わりに1.2当量のNMIを使用して、参考例Aを繰り返した。結果を以下に示す。
Figure 0007334195000029
参考例Eは、HPhSiClの量が減少した場合であっても、2つのSi-Cl結合のうちの1つだけで置換が起こったことを示した。
参考例F
ジ-ポリエチレン-亜鉛及びIsopar(Mw=1205Da、10mM)をバイアル瓶に入れた。内容物が透明かつ均質になるまで、バイアル瓶を120℃で加熱した。ジメチルハイドロジェンヨードシラン及びNMIをバイアル瓶に添加した。バイアル瓶を110℃で3時間加熱した。次いで、Iを添加して未反応のジ-ポリエチレン亜鉛をクエンチした。得られた生成物をH NMRにより評価した。HMeSilのモル当量及び生成物への変換結果を以下に示す。
Figure 0007334195000030
参考例Fは、NMIがクロロシラン以外のハロシラン(例えば、ヨードシラン)とのシリル化も促進することを示した。NMIの非存在下では、ヨードシランは、この実施例で試験した条件下で、ジポリエチレン-亜鉛と完全に反応するほど求電子性ではなかった。
参考例G
エチレン/オクテンポリメリル亜鉛のHPhSiClによるシリル化を、以下のように実施した。グローブボックス内で、20mLのバイアル瓶に、コポリメリル亜鉛(copolymerylzinc)(Mn=1940Da、30.66%オクテン、Isopar(商標)E中の3.10%ポリマー、14.95g、0.117mmol、0.500当量)を入れた。混合物が透明かつ均質になるまで、混合物を撹拌し、110℃まで加熱した。NMI(22.5μL、0.282mmol、1.20当量)を添加し、続いてクロロフェニルシラン(37.6μL、0.282mmol、1.20当量)を添加した。混合物を1時間撹拌した。溶液の一部分を取り出し、変換分析のために過剰のヨウ素でクエンチした。ポリマー溶液を過剰のメタノールに注ぎ、ポリマーを沈殿させた。ポリマーを濾過により単離し、真空オーブン内で乾燥させた。
Figure 0007334195000031
参考例Gは、NMIを使用してエチレン/オクテンコポリメリル-亜鉛によるシリル化が可能であることを示した。
参考例H:シリル末端有機金属の調製の全般的な手順
2LのPARRバッチ反応器で重合を行った。反応器を電気加熱マントルによって加熱し、冷却水が入っている内部蛇行冷却コイルによって冷却した。CAMILE TGプロセスコンピュータによって、反応器及び加熱/冷却システムの両方を制御しモニタリングした。反応器の底部に、反応器の内容物をステンレス鋼のダンプポットに移すダンプバルブを取り付けた。ダンプポットを30ガロンのブローダウンタンクに通気し、ポット及びタンクの両方を窒素でパージした。重合又は触媒の補給に使用するための全ての溶媒を溶媒精製カラムに通して、重合に影響を与え得る不純物を全て除去した。1-オクテン、Isopar(商標)E、及びトルエンを2つのカラム(1つ目はA2アルミナが入っており、2つ目はQ5が入っている)に通した。エチレンを2つのカラム(1つ目はA204アルミナと4Åモレキュラーシーブが入っており、2つ目はQ5反応物が入っている)に通した。移動に使用される窒素を、A204アルミナ、4Åモレキュラーシーブ及びQ5が入っている単一カラムに通した。
所望の反応器充填量に応じて、所望量のIsopar(商標)E及び/又はトルエン溶媒及び/又は1-オクテンを、ショットタンクを介して充填カラムに添加した。充填カラムが取り付けられたラボスケールを使用して、充填カラムを充填量設定点まで充填した。液体供給添加後、反応器を重合温度設定点まで加熱した。エチレンを使用した場合、反応温度の際にエチレンを反応器に添加して、反応圧力設定点を維持した。エチレン添加量をマイクロモーション流量計によってモニタリングした。
捕捉剤、MMAO-3A(Akzo Nobelから市販されている)を不活性グローブボックス内で処理し、シリンジ内に引き込み、圧力を触媒ショットタンクに伝えた。これに続いて、トルエン(各5mL)を3回すすいだ後、反応器に注入した。連鎖シャトリング剤を、不活性グローブボックス内で処理し、シリンジ内に引き込み、圧力を触媒ショットタンクに伝えた。これに続いて、トルエン(各5mL)を3回すすいだ後、反応器に注入した。プロ触媒及び活性化剤を適切な量の精製トルエンと混合して、所望のモル濃度溶液を得た。触媒及び活性化剤を、不活性グローブボックス内で処理し、シリンジ内に引き込み、圧力を触媒ショットタンクに伝えた。これに続いて、トルエン(各5mL)を3回すすいだ。触媒添加直後に、実行タイマーを開始した。エチレンを使用した場合、CAMILEによってエチレンを添加して、反応器内の反応圧力設定点を維持した。これらの重合は、10分間実行するか、又は目標とするエチレンの取り込み量を得るために行われた。次に撹拌器を停止し、底部ダンプバルブを開けて反応器の内容物を、130℃のオーブン内に60分以上保管しておいた清潔なダンプポットに移した後、金属表面に吸収された余分な水分を全て飛ばした。反応器の内容物がダンプポット内に移されてから、ボールバルブを介して、窒素不活性化の通常の流れをアルゴンに切り替えた。アルゴンを計算された時間流し、ポット内のガス体積を5回交換できるようにした。アルゴン不活性化が完了すると、ダンプポットをその固定具から下げ、入口バルブ及び出口バルブを備えた二次蓋をポットの上部まで密封した。次いで、供給ライン及び入口/出口バルブを介して、更に5回ガスを交換するために、ポットをアルゴンで不活性化した。完了すると、バルブを閉じた。次いで、内容物が外気と接触することなく、ポットをグローブボックスに移した。
参考例I:参考例Hの全般的な手順によるサンプルの調製
参考例Hにおける全般的な手順に従って、以下の条件:120℃、23gの初期エチレン充填量、600gのトルエン、10μmolのMMAO-3A、プロ触媒に対する1.2当量の活性化剤を使用して、サンプルを調製した。使用されるプロ触媒の量を、所望の効率に達するように調整した。重合中にエチレンを供給し、必要に応じて反応器を冷却することにより、反応器の圧力及び温度を一定に保った。活性化剤としてビス(水素添加タローアルキル)メチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、プロ触媒としてビス(N-イソブチル-6-メシチルピリジン-2-アミン)ジメチルハフニウム、及び連鎖シャトリング剤としてビス(8-(ジメチルシリル)オクチル)亜鉛を用いて重合を行った。
参考例J:水洗浄
この参考例Jは、モノ-SiH末端ポリエチレンを精製するために使用される水洗浄方法を示す。上記のように調製した0.90gのモノ-SiHポリエチレンを、磁気撹拌棒が入っている100mL丸底フラスコ内のトルエン中で10%まで希釈した。この溶液を、フラスコをアルミニウムブロックに85℃の温度で入れることによって加熱した。モノ-SiH末端ポリエチレンを溶解させた。脱イオン水(6g)を加え、5分間混合した。次に、撹拌を停止し、プラスチックピペットを使用して水相(底部)を除去した。優れた分離が達成された。両方の相は透明であり、洗浄水のpHはアルカリ性であった。
以下のプロセスを85℃で7回実施した。脱イオン水(4g)を加え、5分間混合した。水相を除去した。得られたトルエン及びモノ-SiH末端ポリオレフィンの溶液を、Teflon(商標)シート上に注ぎ、一晩乾燥させた。最終的な水洗浄のpHはわずかに酸性であり、イミダゾールが正常に除去されたことを示す。
上記参考例に記載したように調製したシリル末端ポリオレフィンは、ポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーを作製するための出発原料として使用することができる。
この実施例1では、ポリエチレン(PE)変性Me-T樹脂、36重量%のPEを調製した。以下の出発原料を使用して、ポリメチルシルセスキオキサン-ポリエチレンコポリマーを作製した。出発原料B1)は、FW=79.1g/molSi;OZ=55.80モル%;及び48.55モル%のメトキシ基を有するメチルシルセスキオキサン(メチル-T)樹脂であった。出発原料A1)は、参考例Fに従って調製され、上記の参考例Jに記載のように水洗されたモノ-SiH末端ポリエチレン(850g/mol)であった。出発原料D1)は、トルエン、Fisher Scientific ACSグレードであった。出発原料C1)はトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランであり、トルエン中5%(BCF触媒としても知られる)を提供した。
反応器に、2.5重量部のB1)メチル-T樹脂、1.4重量部のA1)モノ-SiH末端ポリエチレン、及び11.7重量部のD1)トルエンを充填した。添加されるモノ-SiH末端ポリエチレンの量は、MPE 0.05Me 0.95[式中、この場合、MPE単位はポリエチレンである]の樹脂構造に相当する。反応器を85℃まで加熱した。反応器内の溶液は、この温度で透明であった。0.019重量部の量の出発原料C1)BCF触媒を添加した。これは、固形分(樹脂+ポリエチレン)に基づいて250ppmのBCFに相当する。ガス形成は、添加後2分以内にはっきりと確認された。反応器を85℃で加熱した。サンプルを30分後及び2時間後に分析した。2時間後に、かなりの量のSiHが残った。30分~2時間の間にSiH含有量の顕著な減少はなかった。追加のC1)BCF触媒(0.019重量部)を添加して、反応器内の新たな濃度500ppmに相当させた。ガスの形成は、添加から1分以内にはっきりと確認された。反応器の加熱を85℃で継続した。サンプルを30分後にIRによって分析した。このことにより、SiHは残っていないことが示された。反応器を室温で週末にわたって放置した。
残りのメトキシ(OMe)基を加水分解するために、85℃で0.55重量部の脱イオン水(化学量論量の2モルの水:1molのOMe)、その後に、0.02重量部の10%HCl水溶液(固形分に基づいて0.05%に相当)が続いた。得られた混合物を85℃で2時間加熱した。ゲル化は観察されなかった。その後、水(5容積部)を添加して混合した。次に、混合を停止し、次いで揮発物の一部を留去した。次いで、D1)トルエン(5重量部)を添加し、反応器の内容物を相分離させた。上相は有機相であり、これを取り出して乾燥させた。
この実施例2では、PE変性Ph-T樹脂、36重量%のPEを調製した。以下の出発原料を使用してポリメチルシルセスキオキサン-ポリエチレンコポリマーを作製した。出発原料B2)は、5%のヒドロキシル基を有するフェニルシルセスキオキサン樹脂であった。出発原料A1)は、上記のモノ-SiH末端ポリエチレン(850g/mol)であった。出発原料D1)トルエン、Fisher Scientific ACSグレードも、この実施例2で使用した。この実施例2では、出発原料C1)BCF触媒も使用した。
反応器に、2.5重量部の出発原料B2)、1.4重量部の出発原料A1)、11.6重量部のD1)トルエン、それに加えて装置の容量に十分な量を充填し、反応器内に25%の不揮発分含有量を供給した。反応器を撹拌し、内容物を15分間加熱還流して、水を全て除去した。反応器を85℃まで冷却し、反応器内の溶液は透明であった。0.019重量部の量の出発原料C1)BCF触媒(反応器内の固形分、B2)及びA1)に基づいて247ppmのBCFを提供するのに十分な量)。発泡によって観察されるように、添加後1分以内にガス形成がはっきりと確認された。反応器の内容物を85℃で1.5時間加熱した。IRによって1時間で分析したサンプルは、検出可能なSiHを全く示さなかった。次いで、反応器の内容物を乾燥させた。
この実施例3では、PE変性MQ樹脂、36重量%のPEを調製した。以下の出発原料を使用してポリメチルシルセスキオキサン-ポリエチレンコポリマーを作製した。出発原料B3)は、FW=70.45g/モルSi、及び13.18モル%のOHを有するポリメチルシリケート樹脂であった。出発原料A1)は、上記のモノ-SiH末端ポリエチレン(850g/mol)であった。出発原料D1)トルエン、Fisher Scientific ACSグレードもまた、この実施例3で使用した。この実施例3では、出発原料C1)BCF触媒も使用した。
反応器に、以下の出発原料:2.5重量部の量のB3)、1.35重量部の量のA1)モノ-SiH末端ポリエチレン、11.55重量部の量のD1)トルエン、それに加えて装置の容量に十分な量を充填し、反応器内に25%の不揮発分含有量を供給した。反応器を15分間加熱還流して、水を除去した。反応器を85℃まで冷却し、その中の溶液は透明であった。0.0169重量部の量の出発原料C1)BCF触媒(固形分(樹脂+PE)に基づいて219ppmのBCFに相当)を反応器に添加した。反応器の内容物はほとんどすぐに発泡した(ガスの形成)。反応器を85℃で2.5時間加熱した。IRによるSiHの分析のために、サンプルを定期的に採取した。2.5時間後もいくらかのSiHが残っていた。追加のC1)BCF触媒を0.0196重量部の量で添加した。これは、固形分(樹脂+PE)に基づく255ppmのBCFに相当し、合計474ppmを添加した。この時点では発泡は観察されなかった。
以下の表は、元のSiH PE及び変性Si樹脂にてDSCによって取得された結晶化データをまとめたものである。結晶化温度の低下は、Si樹脂環境がPEの結晶化挙動に及ぼす劇的な影響を再び示している。これは、シロキサン内の分散効率が高いことを示している。
Figure 0007334195000032
ポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーサンプルを、不活性He環境下で30分間300℃にて曝露した。
また、サンプルの視覚的外観により、高い分散特性が確認され、全てのサンプルは、150℃で光学的透明性を示し、PEの融点を超え、更には室温でわずかに白濁又は透明であった。
Figure 0007334195000033
この実施例4では、35重量%のPEを有するPE変性MQ樹脂を調製した。出発原料B4)は、単位式M0.432Vi 0.0610.0060.501[式中、Mはトリメチルシロキシ単位(MeSiO1/2)を指し、MViはジメチルビニルシロキシ単位(MeViSiO1/2)を指し、Dはジメチルシロキシ単位(MeSiO2/2)を指し、Qはテトラシロキシ単位(SiO4/2)を指し、式中、下付き文字は存在する各単位のモル分率を表し、Meはメチル基を表し、Viはビニル基を表す]のビニル官能性MQ樹脂であり、ビニル官能性MQ樹脂は、FW=71.62g/molSiを有し、キシレン中78.19重量%で供給された。出発原料A2)は、NMR Mn=963、有効NMR Mn=983、GPC Mn=757、及びPDI=1.22を有するモノ-SiH末端ポリエチレンであった。出発原料D2)は、キシレン、Fisher Scientific ACSグレードであった。出発原料C2)は、キシレンに溶解した24.62重量%の白金ビニルシロキサン錯体を含有する溶液であった。
250mL丸底フラスコに、キシレン(合計16.63gの混合物)に供給した7gの出発原料A2)、13gの出発原料B4)、56.37gのキシレン+Dean Stark装置の容量に等しい追加量を充填した。混合のために磁気撹拌棒を使用し、加熱したアルミニウムブロックを使用して、混合物を加熱した。混合物を15分間還流加熱し、存在する可能性のある水を全て除去した。これにはDean Stark装置を使用した。
得られた混合物を還流下で数度まで冷却し、次いで、出発原料C2)溶液中のPt触媒(390ppmのPtを含有する溶液0.51g)を添加した。これは、固形分に基づいて10ppmのPtに達するものであった。
得られた混合物を21時間(一晩)加熱還流した。SiHのIR分析により、反応が完了したことを確認した。反応は、より少ない時間で行われた可能性が高い。120℃の油浴温度及び1~2mmHgでロータリーエバポレーターを使用して、得られた生成物をストリッピング乾燥した。生成物は、この温度で軽い濁りを伴う粘稠な液体であった。
生成物をアルミニウム皿に注ぎ、150℃のオーブンで加熱した。得られた生成物は、室温で不透明な脆い固体であり、120℃で粘稠な液体(軽い濁りを伴う)であった。収量は19.55gであった。
この実施例5では、ヒドロシリル化カップリングした、35重量%のPEを有するPE変性フェニル-T樹脂を調製した。使用した出発原料は以下のとおりであった。出発原料B5)は、ビニル官能性MT樹脂、トルエン中に60.26%に溶解したMVinylPh樹脂であった。出発原料A2)は、実施例4で上述したとおりであった。出発原料D3)は、Fisher Scientificからのトルエン(ACSグレード)であった。出発原料C3)は、トルエン中に溶解した24.64重量%の白金ビニルシロキサン錯体を含有する溶液であった。
250mL丸底フラスコに、7.0gの出発原料A2)、21.57gの出発原料B5)、及び51.43gの出発原料D3)、それに加えてDean Stark装置の容量に等しい追加量を充填した。混合のために磁気撹拌棒を使用し、加熱したアルミニウムブロックを使用して、反応物を加熱した。混合物を15分間加熱還流し、Dean Stark装置を使用して、存在する可能性のある水を全て除去した。次いで、得られた混合物を還流下で数度まで冷却した後、0.60gの出発原料C2)を添加し、それにより固形分に基づいて約10ppmのPtを得た。
得られた混合物を19.5時間(一晩)加熱還流した。SiHのIR分析は、反応が完了したことを示した。120℃の油浴温度及び1~2mmHgでロータリーエバポレーターを使用して、得られた生成物をストリッピング乾燥した。得られた生成物は、この温度で低粘度の非常に濁った液体であった。生成物を、150℃のオーブン内のアルミニウム皿に注いだ。得られた生成物は、室温で半透明の脆い固体であり、120℃で濁った低粘度の液体であった。収量は19.98gであった。
この実施例6では、ヒドロシリル化カップリングした、20重量%のPEを含有するPE変性フェニル-T樹脂を、テレケリックSiH末端PEを用いて調製した。100mLの丸底フラスコに、2.4gの出発原料A3)、18.5%の不活性鎖末端(dead chain end)及び37%の単官能性鎖を有するテレケリックSiHポリエチレン(NMR Mn=1307、有効NMR Mn=1623);上記の実施例5に記載の15.93gの出発原料B5)、上記の実施例5に記載の29.67gの出発原料D3)、及び追加の出発原料D3)を、Dean Stark装置の容量に等しい量で、充填した。混合のために磁気撹拌棒を使用し、加熱したアルミニウムブロックを使用して、反応物を加熱した。混合物を15分間加熱還流し、Dean Stark装置を使用して、存在する可能性のある水を全て除去した。
次に、得られた混合物を還流下で数度まで冷却し、次いで、実施例5で上述した0.6gの出発原料C3)を添加し、それにより固形分に基づいて10ppmのPtを得た。得られた混合物を24時間(一晩)加熱還流した。SiHのIR分析は、反応が完了したことを示した。反応は、24時間未満であるが8時間を超えて行われた可能性が高かった。0.1mmの経路長の液体セルを有するIRを用いて、SiH含有量をモニタリングした。
120℃の油浴温度及び1~2mmHgでロータリーエバポレーターを使用して、得られた生成物をストリッピング乾燥した。ストリッピングされた生成物は、120℃で濁った粘稠な液体であった。この生成物を、150℃のオーブン内のアルミニウム皿に注いだ。得られた生成物は、室温で半透明の脆い固体であった。収量は11.94gであった。
この実施例7では、ヒドロシリル化カップリングした、20重量%PEを有するPE変性MQ樹脂を、テレケリックSiH末端PEから調製した。使用した試薬は出発原料B4)であり、上記のようにA3)、D2)及びC2)を使用した。100mLの丸底フラスコに、2.4gの出発原料A3)、12.28gの出発原料B4)、33.32gの出発原料D2)(それに加えてDean Stark装置の容量に等しい追加量)を充填した。混合のために磁気撹拌棒を使用し、加熱したアルミニウムブロックを使用して、得られた混合物を加熱した。混合物を15分間加熱還流し、この場合Dean Stark装置を使用して、存在する可能性のある水を全て除去した。次いで、混合物を還流下で数度まで冷却した。次いで、出発原料C2(0.36g)を添加し、固形分に基づいてPtが10ppmとなるようにした。得られた反応混合物を6.5時間加熱還流した。SiHのIRによって分析したところ、反応が完了したことが確認された。120℃の油浴温度及び1~2mmHgでロータリーエバポレーターを使用して、得られた生成物をストリッピング乾燥した。生成物は、120℃で固体であった。
サンプルの視覚的外観により、PEのシロキサン樹脂マトリックスへの分散特性のレベルが異なることが確認された。サンプルが白濁した場合であっても、この白濁は均一であることから、高レベルの分散が確認された。
Figure 0007334195000034
外観観察:
図1は、溶融(120℃で)及び30℃で上記のように調製されたサンプルの一部の写真を示す(レオロジー実験の開始及び終了時に撮影、写真は25mmの平行プレートの間に挟まれた厚さ1mmのサンプルを示す)。
示差走査熱量測定を使用して、PEの組み込みレベル、及び溶融物からの冷却時にシロキサンマトリックスがその結晶化にどの程度影響したかを評価した。全てのサンプルは、結晶化温度の8℃~37℃の低下を呈し、シロキサンマトリックス中に高度に分散したPEが更に確認された。下表に結果を示す。
Figure 0007334195000035
熱分析試験:
産業用途におけるこれらのハイブリッド系の実行可能性を判断するために、レオロジー評価を実施した。無溶媒製品及び高い製造スループットに関する傾向に応じて、流動性のある溶融物として製品を提供することは有利であり得る。以下のレオロジー結果は、本明細書に記載のポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーが、管理可能な温度で流動性液体(例えば、実施例4の120℃で5.5Pa・s)であることを示した。結晶化温度(約100℃)を超えると速やかに固化するため、30℃以下で固体の高硬度フィルムを調製することができる。
Figure 0007334195000036
レオロジー評価:
この実施例8では、ヒドロシリル化カップリングした、35重量%のPEを含有するPE変性DT樹脂を、モノSiH PE、249フレーク、及び1160Mnのポリエチレンから調製した。以下の出発原料を使用した:
出発原料B6)は、式D0.152Me 0.384Ph 0.464;41.8モル%OZ及びFW=100.8g/molSiを有するDT樹脂(Dow Silicones Corporation(Midland,MI USA)からのDOWSIL(商標)249フレーク)であった。出発原料A4)は、モノ-SiH末端ポリエチレン(NMR Mn=1160、有効NMR Mn=1208、GPC Mn=870、PDI=1.24)であった。出発原料D3)は、トルエン-Fisher Scientific ACSグレードであり、出発原料C4)は、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン-トルエン中4.9重量%;Mw=511.98であった。
100mLの丸底フラスコに、3.5gの出発原料B6)、3.5gの出発原料A4)、及び30gの量の出発原料D3)、それに加えてDean Stark装置の容量に等しい追加量を充填した。磁気撹拌棒を、混合のために使用した。得られた混合物を加熱還流して、存在する可能性のある水を全て除去した。得られた混合物を15分間還流した。得られた混合物は、軽い濁りを有した。
この混合物を冷却し、フラスコを、100℃の温度でアルミニウムブロックに入れた(フラスコの内部温度は91℃であった)。出発原料C)を添加した。反応は、25分以内に完了した。発泡によって観察されるように、370ppmのトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを提供するのに十分な量の添加後1分以内に、ガス形成がはっきりと確認された。
得られた生成物をアルミニウムパンに注ぎ、一晩乾燥させた。生成物を、ロータリーエバポレーターを用いて、2mmHgの真空下で、油浴温度120℃で30分間乾燥させた。得られた生成物は、この温度で濁った粘稠な液体であり、室温では脆い固体であった。
サンプルの視覚的外観により、PEのシロキサン樹脂マトリックスへの分散特性のレベルが異なることが確認された。サンプルが白濁した場合であっても、この白濁は均一であることから、高レベルの分散が確認された。
Figure 0007334195000037
外観観察:
示差走査熱量測定を使用して、PEの組み込みレベル、及び溶融物からの冷却時にシロキサンマトリックスがその結晶化にどの程度影響したかを評価した。PE変性DT樹脂サンプルは、結晶化温度の11℃の低下を示し、シロキサンマトリックス中に高度に分散したPEが更に確認された。
Figure 0007334195000038
熱分析試験:
以下のレオロジー結果は、PE変性DT樹脂が、管理可能な温度で流動性液体であり、結晶化温度(約100℃)を超えると速やかに固化するため、室温で固体の高硬度フィルムを調製することができることを示した。
Figure 0007334195000039
レオロジー評価:
産業上の利用可能性:
ポリオレフィンは、ポリオルガノシロキサン樹脂の性能特性を補完する性能特性を有しており、真の相乗的ハイブリッドを実現する。シルセスキオキサン(T)樹脂は、典型的には、高い熱安定性及び「有機物同様」の溶解度パラメーターのためにメチル基又はフェニル基で官能化される。これらの樹脂は、純粋な材料として極めて脆い。ポリオルガノシリケート(MQ)樹脂は、典型的には、ポリジメチルシロキサンのレオロジー変性剤として使用されるが、ナノシリカ補強粒子であると見なすことができる。ハイブリッドコポリマーは、脆性の少ないポリオルガノシロキサン樹脂の利点を提供し得る。
用語の定義及び用法
発明の概要及び要約書は、参照により本明細書に組み込まれる。全ての量、比及び百分率は、特に指示しない限り、重量に基づく。冠詞「a」、「an」、及び「the」は、それぞれ明細書の文脈によって特に指示されない限り、1つ以上を指す。範囲の開示は、その範囲自体及び範囲内に包含される任意のもの、並びに端点を含む。例えば、2.0~4.0の範囲の開示は、2.0~4.0の範囲だけでなく、2.1、2.3、3.4、3.5、及び4.0も個別に含み、並びに範囲内に包含される任意の他の数も含む。更に、例えば、2.0~4.0の範囲の開示は、例えば、2.1~3.5、2.3~3.4、2.6~3.7、及び3.8~4.0の部分集合、並びにその範囲内に包含される任意の他の部分集合も含む。同様に、マーカッシュ群の開示は、その群全体を含み、そこに包含される任意の個別の要素及び下位群も含む。例えば、マーカッシュ群「水素原子、アルキル基、アルケニル基、及びアリール基」の開示は、その要素である個々のアルキル、下位群であるアルキル及びアリール、並びに任意の他の個々の要素及びその中に包含される下位群を包含する。
「アルキル」は、環式又は直鎖状、分枝状又は非分枝状の、飽和一価炭化水素基を指す。アルキルは、メチル、エチル、プロピル、1-メチルエチル、ブチル、1-メチルプロピル、2-メチルプロピル、1,1-ジメチルエチル、ペンチル、1-メチルブチル、1-エチルプロピル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、1,2-ジメチルプロピル、2,2-ジメチルプロピル、並びにヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、及びデシル、並びに環式又は分枝状の炭素原子が6個以上の飽和一価炭化水素基によって例示されるが、これらに限定されない。アルキル基は、少なくとも1個の炭素原子を有する。あるいは、アルキル基は、1~12個の炭素原子、あるいは1~10個の炭素原子、あるいは1~6個の炭素原子、あるいは1~4個の炭素原子、あるいは1~2個の炭素原子、あるいは1個の炭素原子を有してもよい。
「アルケニル」は、一価炭化水素基が二重結合を有する、分枝状又は非分枝状の不飽和一価炭化水素基を意味する。アルケニル基としては、ビニル、エテニル、アリル、及びヘキセニル、並びにこれらの分枝状異性体が挙げられる。アルケニル基は少なくとも2個の炭素原子を有する。あるいは、アルケニル基は、2~12個の炭素原子、あるいは2~10個の炭素原子、あるいは2~6個の炭素原子、あるいは2~4個の炭素原子、あるいは2個の炭素原子を有してもよい。
「アルキニル」は、一価炭化水素基が三重結合を有する、分枝状又は非分枝状の不飽和一価炭化水素基を意味する。アルキニル基としては、エチニル及びプロピニルが挙げられる。アルキニル基は、少なくとも2個の炭素原子を有する。あるいは、アルキニル基は、2~12個の炭素原子、あるいは2~10個の炭素原子、あるいは2~6個の炭素原子、あるいは2~4個の炭素原子、あるいは2個の炭素原子を有してもよい。
「アリール」は、アレーンから、環炭素原子から水素原子を除くことにより誘導された炭化水素基を意味するものであり、任意選択でペンダント炭化水素基を有してもよい。アリールは、フェニル、ナフチル、ベンジル、トリル、キシリル、フェニルエチル、フェニルプロピル、及びフェニルブチルによって例示されるが、これらに限定されない。アリール基は、少なくとも5個の炭素原子を有する。単環式アリール基は、5~12個の炭素原子、あるいは6~9個の炭素原子、あるいは6~8個の炭素原子を有してもよい。多環式アリール基は、7~17個の炭素原子、あるいは7~14個の炭素原子、あるいは9~12個の炭素原子を有してもよい。
「炭素環」及び「炭素環式」は、炭化水素環を指す。炭素環は、単環式でも多環式でもよく、例えば、2環式又は2個を超える環を有するものでもよい。2環式炭素環は、縮合環、橋かけ環又はスピロ多環式環でもよい。炭素環は、少なくとも3個の炭素原子を有する。単環式炭素環は、3~9個の炭素原子、あるいは4~7個の炭素原子、あるいは5~6個の炭素原子を有してもよい。多環式炭素環は、7~17個の炭素原子、あるいは7~14個の炭素原子、あるいは9~10個の炭素原子を有してもよい。炭素環は、飽和(例えば、シクロペンタン又はシクロヘキサン)であっても、部分不飽和(例えば、シクロペンテン、シクロヘキセン、又はノルボルナジエン)であっても、完全不飽和(例えば、シクロペンタジエン又はシクロヘプタトリエン)であってもよい。
「シクロアルキル」は、炭素環を含む飽和炭化水素基を指す。シクロアルキル基は、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、及びメチルシクロヘキシルによって例示される。シクロアルキル基は、少なくとも3個の炭素原子を有する。単環式シクロアルキル基は、3~9個の炭素原子、あるいは4~7個の炭素原子、あるいは5~6個の炭素原子を有してもよい。多環式シクロアルキル基は、7~17個の炭素原子、あるいは7~14個の炭素原子、あるいは9~10個の炭素原子を有してもよい。
「ハロゲン化炭化水素」は、炭素原子に結合した1つ以上の水素原子が式としてハロゲン原子で置換されている炭化水素を意味する。ハロゲン化炭化水素基としては、ハロアルキル基、ハロゲン化炭素環式基、及びハロアルケニル基が挙げられる。ハロアルキル基としては、フッ素化アルキル基、例えば、トリフルオロメチル(CF)、フルオロメチル、トリフルオロエチル、2-フルオロプロピル、3,3,3-トリフルオロプロピル、4,4,4-トリフルオロブチル、4,4,4,3,3-ペンタフルオロブチル、5,5,5,4,4,3,3-ヘプタフルオロペンチル、6,6,6,5,5,4,4,3,3-ノナフルオロヘキシル、8,8,8,7,7-ペンタフルオロオクチル、2,2-ジフルオロシクロプロピル、2,3-ジフルオロシクロブチル、3,4-ジフルオロシクロヘキシル、及び3,4-ジフルオロ-5-メチルシクロヘプチル、並びに塩素化アルキル基、例えば、クロロメチル、3-クロロプロピル、2,2-ジクロロシクロプロピル、2,3-ジクロロシクロペンチルが挙げられる。ハロアルケニル基としては、クロロアリル基が挙げられる。
本明細書で使用される略語は、以下の表Aにて定義される。
Figure 0007334195000040
表A-略語

Claims (19)

  1. ポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーを調製する方法であって、
    1)
    A)式
    [式中、各Rは独立して選択される一価炭化水素基であり、下付き文字aは1又は2である]のケイ素結合水素官能基を有するポリオレフィンと、
    B)1分子当たり、出発原料A)のケイ素結合水素と反応する少なくとも1つのケイ素結合基を有するポリシロキサン樹脂と、
    C)触媒と、を含む出発原料を組み合わせることを含む、方法。
  2. 出発原料A)が、単位式:
    [式中、下付き文字a及びRは上記のとおりであり、下付き文字fは0~1であり、下付き文字t及びuは、0<t≦1、0≦u≦1であるような相対値を有し、下付き文字gは1以上であり、各Retはエチレン単位を表し、各Rはエチレン以外のオレフィン単位を表す]を有するシリル末端ポリオレフィンである、請求項1に記載の方法。
  3. 出発原料A)が、単位式:
    [式中、R及び下付き文字aは上記のとおりであり、各R25は、水素原子、1~18個の炭素原子を有する一価炭化水素基、及び1~18個の炭素原子を有する一価ハロゲン化炭化水素基からなる群から独立して選択され、各Dは独立して二価炭化水素基であり、下付き文字M及びNは、M≧1及びN≧1であるような値を有する]を含むペンダントシリル基を有するポリオレフィンである、請求項1に記載の方法。
  4. 出発原料B)が、単位式B-1):
    (R24 SiO1/2(R24 SiO2/2(R24SiO3/2(SiO4/2[式中、下付き文字A、B、C、及びDは、0≦A≦0.6、0≦B≦0.5、0≦C≦1、0≦D≦1であるような値を有し、但し、数量(C+D)>0であり、D>0の場合はA>0であり、各R24は、独立して、1~30個の炭素原子を有する一価炭化水素基又は加水分解性基であり、但し、1分子当たり少なくとも1つのR24は、加水分解性基又は脂肪族不飽和炭化水素基である]を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 出発原料B)が、B-2)単位式(R24 SiO1/2(R24 SiO2/2(SiO4/2[式中、下付き文字c、d、及びeは、0<c<0.6、0≦d<0.5、0.4<e<1であるような値を有し;各R24は、1~30個の炭素原子を有する一価炭化水素基又は加水分解性基からなる群から独立して選択され、但し、1分子当たり少なくとも1つのR24は、加水分解性基である]を含むポリオルガノシリケートを含み、出発原料C)が、ルイス酸触媒を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
  6. 出発原料B)が、B-3)単位式(R24 SiO1/2(R24 SiO2/2(R24SiO3/2(SiO4/2[式中、下付き文字f、g、h、及びiは、0≦f<0.5、0≦g<0.5、0.5<h≦1、0≦i<0.2であるような値を有し、各R24は、1~30個の炭素原子を有する炭化水素基及び加水分解性基からなる群から独立して選択され、但し、1分子当たり少なくとも1つのR24は、加水分解性基である]のシルセスキオキサン樹脂を含み、出発原料C)が、ルイス酸触媒を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
  7. 出発原料C)が、B(Cを含む、請求項に記載の方法。
  8. 出発原料B)が、B-3)単位式(R24 SiO1/2(R24 SiO2/2(SiO4/2[式中、下付き文字c、d、及びeは、0<c<0.6、0≦d<0.5、0.4<e<1であるような値を有し;各R24は、1~30個の炭素原子を有する一価炭化水素基、又は末端脂肪族不飽和を有する一価炭化水素基からなる群から独立して選択され、但し、1分子当たり少なくとも1つのR24は、末端脂肪族不飽和を有する一価炭化水素基である]を含むポリオルガノシリケートを含み、出発原料C)が、ヒドロシリル化触媒を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
  9. 出発原料B)が、B-4)単位式(R24 SiO1/2(R24 SiO2/2(R24SiO3/2(SiO4/2[式中、下付き文字f、g、h、及びiは、0≦f<0.5、0≦g<0.5、0.5<h≦1、0≦i<0.2であるような値を有し、各R24は、1~30個の炭素原子を有する炭化水素基及び脂肪族不飽和を有する一価炭化水素基からなる群から独立して選択され、但し、1分子当たり少なくとも1つのR24は、末端脂肪族不飽和を有する一価炭化水素基である]のシルセスキオキサン樹脂を含み、出発原料C)が、ヒドロシリル化触媒を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記出発原料が、D)溶媒、E)安定剤、又はD)及びE)の両方からなる群から選択される1つ以上の追加の出発原料を更に含む、請求項1~のいずれか一項に記載の方法。
  11. ポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーであって、
    I)ポリオレフィンブロックと、
    II)ポリシロキサン樹脂ブロックと、
    III)第1のケイ素原子及び第1の酸素原子を含む二価連結基と、を含み、前記連結基中の前記第1のケイ素原子は、前記ポリオレフィンブロック中の炭素原子に結合し、前記連結基中の前記第1の酸素原子は、前記ポリシロキサン樹脂ブロック中のケイ素原子に結合し、
    前記連結基は、式
    [式中、下付き文字aは1又は2であり、Rは一価炭化水素基であり、R24は一価炭化水素基又は加水分解性基であり、但し、R 24 の少なくともいくつかの例は一価炭化水素基であり、Rは二価炭化水素基であり、下付き文字Sは0、1、又は2である]を有する、ポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマー。
  12. 前記コポリマーが、
    A)式H[(Ret(R[式中、下付き文字fは0~1であり、下付き文字t及びuは、0<t≦1、0≦u≦1であるような相対値を有し、下付き文字gは1以上であり、各Retはエチレン単位を表し、各Rはエチレン以外のオレフィン単位を表す]の単位を含むポリオレフィンブロックと、
    B)式(R24 SiO1/2(R24 SiO2/2(R24SiO3/2(SiO4/2[式中、R24は、1~30個の炭素原子を有する一価炭化水素基、加水分解性基、及び脂肪族不飽和基からなる群から独立して選択され、下付き文字W、X、Y、及びZは、W≧0、X≧0、及び(Y+Z)>1であるような値を有する]の単位を含むポリシロキサン樹脂ブロックと、
    C)ケイ素原子及び酸素原子を含む連結基と、を含み、前記連結基中の前記ケイ素原子は、前記ポリオレフィンブロック中の炭素原子に結合し、前記連結基中の前記酸素原子は、前記ポリシロキサン樹脂ブロック中のケイ素原子に結合し、前記連結基は、式
    [式中、下付き文字aは1又は2であり、下付き文字Sは0、1、又は2であり、各R24は、1~30個の炭素原子を有する一価炭化水素基、加水分解性基、又は脂肪族不飽和基からなる群から独立して選択され、各Rは独立して選択される一価炭化水素基である]を有する、請求項11に記載のコポリマー。
  13. 前記コポリマーが、単位式:
    [式中、各R26は、1つの水素原子で終端されたポリオレフィンであり、下付き文字XX>0、下付き文字YY≧0、及び下付き文字ZZ>1である]を含む、請求項11又は12に記載のコポリマー。
  14. 前記コポリマーが、単位式
    [式中、各R26は、1つの水素原子で終端されたポリオレフィンであり、下付き文字XXX>0、下付き文字YYY≧0である]を含む、請求項11又は12に記載のコポリマー。
  15. 前記コポリマーが、単位式
    [式中、各R27は二価ポリオレフィンであり、下付き文字XX>0、下付き文字YY≧0、及び下付き文字ZZ>1である]を含む、請求項11又は12に記載のコポリマー。
  16. 前記コポリマーが、単位式:
    [式中、各R27は、二価ポリオレフィンであり、下付き文字XXX>0、及び下付き文字YYY≧0である]を含む、請求項11又は12に記載のコポリマー。
  17. ポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマーであって、
    A)単位式
    [式中、各R25は、水素原子、1~18個の炭素原子を有する一価炭化水素基、及び1~18個の炭素原子を有する一価ハロゲン化炭化水素基からなる群から独立して選択され、各Dは独立して二価炭化水素基であり、下付き文字M及びNは、M≧1及びN≧1であるような値を有する]のポリオレフィンブロックと、
    B)式(R24 SiO1/2(R24 SiO2/2(R24SiO3/2(SiO4/2[式中、各R24は、1~30個の炭素原子を有する一価炭化水素基、加水分解性基、及び脂肪族不飽和基からなる群から独立して選択され;下付き文字W、X、Y、及びZは、W≧0、X≧0、及び(Y+Z)>0であるような値を有する]の単位を含むポリシロキサン樹脂ブロックと、
    C)ケイ素原子及び酸素原子を含む連結基と、を含み、前記連結基中の前記ケイ素原子は、前記ポリオレフィンブロック中のDに結合し、前記連結基中の前記酸素原子は、前記ポリシロキサン樹脂ブロック中のケイ素原子に結合し、前記連結基は、式
    [式中、下付き文字aは1又は2であり、各Rは独立して選択される一価炭化水素基であり、Rは二価炭化水素基であり、下付き文字Sは0、1、又は2である]を有する、ポリシロキサン樹脂-ポリオレフィンコポリマー。
  18. 前記コポリマーが、単位式:
    [式中、下付き文字XX>0、下付き文字YY≧0、及び下付き文字ZZ>1である]を含む、請求項17に記載のコポリマー。
  19. 前記コポリマーが、単位式:
    [式中、下付き文字XXX>0、下付き文字YYY≧0である]を含む、請求項17に記載のコポリマー。
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