JPH0551459A - 有機ケイ素重合体の製造方法 - Google Patents

有機ケイ素重合体の製造方法

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JPH0551459A
JPH0551459A JP3235533A JP23553391A JPH0551459A JP H0551459 A JPH0551459 A JP H0551459A JP 3235533 A JP3235533 A JP 3235533A JP 23553391 A JP23553391 A JP 23553391A JP H0551459 A JPH0551459 A JP H0551459A
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hydrochloric acid
mixture
acid
sio
aqueous solution
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JP3235533A
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Hideki Kobayashi
秀樹 小林
Ko Saikai
航 西海
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DuPont Toray Specialty Materials KK
Original Assignee
Dow Corning Toray Silicone Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/06Preparatory processes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一般式(Me2RSiO1/2)m(SiO4/2
n (式中、Meはメチル基であり、Rは炭素原子数が2
個以上の置換または非置換の1価炭化水素基であり、m
/nは 0.2〜4である。)で表される有機ケイ素重合
体を効率よく製造する方法を提供するにある。 【構成】 一般式 (a) (Me2RSi)2O(式中、M
eとRは前記と同じである。)で表されるジシロキサン
と、アルキルシリケ−トまたはアルキルシリケ−トの部
分加水分解物との混合物を、プロトン酸系強酸触媒を加
えて反応させ、しかる後、該反応混合物に塩酸水を滴下
することにより、該反応混合物中に残存するアルコキシ
基を減少させることを特徴とする、一般式(b)(Me2
RSiO1/2)m(SiO4/2)n (式中、MeとRは前
記と同じであり、m/nは 0.2〜4である。)で表さ
れる有機ケイ素重合体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は1官能性シロキサン単位
である(CH32RSiO1/2単位と4官能性シロキサ
ン単位であるSiO4/2単位からなる有機ケイ素重合体
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来技術とその問題点】1官能性シロキサン単位と4
官能性シロキサン単位からなる有機ケイ素重合体は、古
くから知られており多くの分野で使用されている。通
常、かかる有機ケイ素重合体は、1官能性シロキサン単
位の出発原料として加水分解性のシランあるいはジシロ
キサンを使用し、4官能性シロキサン単位の出発原料と
して、珪酸塩やアルキルシリケ−トを使用し、これらを
共加水分解することにより製造されてきた。1官能性シ
ロキサン単位の出発原料としてジシロキサンを使用する
方法は平均分子量を自由にコントロールでき、しかも狭
い平均分子量分布を有する有機ケイ素重合体を製造する
ことができるので有力とされている。
【0003】かかるジシロキサンを使用する方法として
は、例えば、ヘキサメチルジシロキサン等のアルキルジ
シロキサンと濃塩酸と水とエタノールの混合物にテトラ
エトキシシラン等のアルキルシリケートを滴下する方法
が提案されている(特開昭61−195129号公報参
照)。ところがこの方法においては、炭素原子数2個以
上の1価炭化水素基を有するジシロキサンを出発原料と
して用いた場合には、有機溶剤に不溶のゲル物が発生し
易く、それに伴い濾過性が大幅に低下するなどの問題が
あった。
【0004】そこで、本発明者らはかかる問題点を克服
すべく鋭意研究した結果本発明に到達した。すなわち、
本発明の目的は、炭素原子数2個以上の1価炭化水素基
を有するジシロキサンと、アルキルシリケ−トまたはそ
の部分加水分解物との混合物を出発物質に使用し、1官
能性シロキサン単位と4官能性シロキサン単位からなる
有機ケイ素重合体を効率よく製造できる方法を提供する
ことにある。
【0005】
【問題点の解決手段とその作用】本発明は、一般式
(a) (Me2RSi)2O(式中、Meはメチル基であ
り、Rは炭素原子数が2個以上の置換または非置換の1
価炭化水素基である。)で表されるジシロキサンと、ア
ルキルシリケ−トまたはアルキルシリケ−トの部分加水
分解物との混合物を、プロトン酸系強酸触媒を加えて反
応させ、しかる後、該反応混合物に塩酸水を滴下するこ
とにより、該反応混合物中に残存するアルコキシ基を減
少させることを特徴とする、一般式(b) (Me2RSi
1/2)m(SiO4/2)n(式中、MeとRは前記と同じ
であり、m/nは 0.2〜4である。)で表される有機
ケイ素重合体の製造方法に関する。
【0006】これを説明すると、一般式 (a) (Me2
RSi)2Oで表されるジシロキサンは、上式中Rが、
エチル基,プロピル基,ブチル基などのアルキル基;シ
クロヘキシル基などのシクロアルキル基;ビニル基,ア
リル基,ヘキセニル基などのアルケニル基;フェニル
基,キシリル基などのアリ−ル基;フェニルエチル基な
どのアラルキル基;3−クロロプロピル基,3,3,3−
トリフルオロプロピル基などで例示される置換または非
置換の1価炭化水素基であり、これらのジシロキサンは
単独で用いても必要に応じて、2種以上のジシロキサン
を用いても良い。
【0007】アルキルシリケ−トまたはアルキルシリケ
−トの部分加水分解物としては、オルトメチルシリケ−
ト,ポリメチルシリケ−ト,オルトエチルシリケ−ト,
ポリエチルシリケ−ト,オルトプロピルシリケ−ト,ポ
リプロピルシリケ−トなどのアルキルシリケートおよび
これらの部分加水分解物が挙げられる。
【0008】プロトン酸系強酸触媒としては、硫酸,ト
リフルオロメタンスルホン酸,クロロスルホン酸,トリ
クロロ酢酸,トリフルオロ酢酸,p−トルエンスルホン
酸,燐酸,硝酸等が挙げられる。
【0009】本発明の製造方法は、第1段階として上記
一般式(a)で表されるジシロキサンと、アルキルシリケ
−トまたはアルキルシリケ−トの部分加水分解物との混
合物を、プロトン酸系強酸触媒を加えて反応させること
によってなされるが、このジシロキサンとアルキルシリ
ケ−トまたはアルキルシリケ−トの部分加水分解物との
混合比は、一般式 (b)(Me2RSiO1/2)m(SiO
4/2)nで表される有機ケイ素化合物の1官能性シロキサ
ン単位と4官能性シロキサン単位の比率であるm/n
が、0.2〜4となるような値である。
【0010】プロトン酸系強酸触媒の添加量は、一般式
(a)で表される有機ケイ素化合物とアルキルシリケ−ト
またはアルキルシリケ−トの部分加水分解物との合計量
100重量部に対して、0.005〜50重量部、好ま
しくは、0.015〜10重量部の範囲である。
【0011】反応温度は0℃から180℃までの範囲で
行なわれる。好ましくは、室温から100℃までの温度
範囲である。反応時間は反応温度にもよるが、通常、3
0分から3日までの範囲である。
【0012】反応時間は、詳しくは、上記一般式(a)で
表されるジシロキサンの量の減少を、クロマトグラフィ
−などの分析手段により追跡することにより決定され
る。この反応により、一般式(a)で表される有機ケイ素
化合物の一部は、(CH32RSiOR1(Rは前記と
同じであり、R1はアルキルシリケ−ト中のアルキル基
である。)で表されるシランに分解され、他方は、(C
32RSiO(Rは前記と同じである。)という単位
でアルキルシリケ−ト中にすでに取り込まれる。
【0013】この際、一般式(a)で表されるジシロキサ
ンとアルキルシリケ−トまたはアルキルシリケ−トの部
分加水分解物との混合物中に、希釈剤として反応には直
接関与しない有機溶剤を加えることができる。それらの
有機溶剤としては、例えば、ベンゼン,トルエン,キシ
レン等の芳香系炭化水素;ヘキサン,ヘプタン等のアル
カン,ジエチルエ−テル,テトラヒドロフラン等のエ−
テル類;アセトン,メチルイソブチルケトン等のケトン
類;1,1,2−トリクロロトリフルオロエタン,1,1,
1−トリクロロエタン,ジクロロメタン,α,α,α−ト
リフルオロトルエン,ヘキサフルオロキシレン等のハロ
ゲン化炭化水素,メタノ−ル,エタノ−ル,イソプロパ
ノ−ル等のアルコ−ル類などが挙げられる。
【0014】本発明においては、引き続いて、第2段階
としてこの混合物に塩酸水を滴下するのであるが、この
塩酸水溶液は、塩化水素を5重量%以上含むことが好ま
しく、10重量%以上の塩化水素を含む塩酸水溶液を用
いるのがよい。この塩酸水溶液の量は、塩酸水溶液中に
含まれる水の量が、前述のアルキルシリケ−トまたはア
ルキルシリケ−トの部分加水分解物に含まれる全てのア
ルコキシ基を加水分解するのに十分な量であればよい
が、それ以上の量を用いてもよい。滴下時の温度は、0
℃〜100℃の範囲が好ましいが、第1段階で設定した
温度をそのまま継続するのが便利である。
【0015】なお、第1段階の終了後、第2段階として
塩酸水溶液の滴下に先立って、他の1官能性シロキサン
単位の原料となる、R2 3SiX(R2は、1価炭化水素
基、Xは、ハロゲン原子またはアルコキシ基等であ
る。)で表される加水分解性のアルキルシランを添加し
ても良い。
【0016】以上のようにして、一般式(b)(Me2
SiO1/2)m(SiO4/2)n (式中、MeとRとm/
nは前記と同じである。)で表される有機ケイ素重合体
を製造することができるのであるが、この有機ケイ素重
合体を得た後は、有機層を水層と分離し、有機層の中
和、水洗を行ない、有機溶剤との共沸による脱水を行な
い、必要であれば有機溶剤を除去して、目的とする有機
ケイ素重合体を単離すればよい。
【0017】
【実施例】次に、本発明を実施例によって説明する。実
施例中、Meはメチル基,Etはエチル基を示す。
【0018】
【実施例1】式:(CH2=CHC48Me2Si)2
で示されるジシロキサン11.9g(0.04モル),テ
トラエトキシシラン 41.6g(0.2モル),トルエ
ン20gおよびトリフルオロメタンスルホン酸 0.03
gをフラスコに入れ攪拌しながら65℃で5時間反応さ
せた。反応混合物をガスクロマトグラフィーにより分析
したところ、式:(CH2=CHC48Me2Si)2Oで
示されるジシロキサンのほとんどが消失していた。続い
て、60℃でこの反応系に水10.1gと36%の塩酸
水溶液6.8gの混合物を30分間かけて滴下した。滴
下終了後、さらに72℃で6時間攪拌を続けた。次い
で、冷却しトルエン50gを加えて、水層を分離後、有
機層を中性になるまで水洗した。次いで、水分分離管の
ついたフラスコに移して加熱し、還流温度で脱水した。
冷却後、溶媒を除去すると淡黄色透明のオイル状物 1
4.3gが得られた。このオイル状物の分析結果は以下
の通りであった。29 SiNMR δ(ppm): 13(0.33Si,br,CH2=CHC48Me2
iO1/2) −100(0.19Si,br,ROSiO3/2) −110(0.48Si,br,SiO4/2) (RはCH3CH2 または Hである。)13 CNMR δ(ppm): 139(1.00C,s,=CH−) 115(0.94C,s,CH2=) 59(1.54C,s,−O2CH3) 34(1.00C,s,Si(CH23 2−) 33(1.06C,s,Si(CH22 2−) 23(0.90C,s,SiCH2 2−) 18(2.56C,s,SiCH2−または−OCH2
3) 0(1.12C,s,SiCH3) GPC(ゲルパーミェーションクロマトグラフィー) Mw(重量平均分子量)=1.5×104 Mn(数平均分子量)=4.1×103 得られたヘキセニル基含有シリコーンレジンは、末端に
残存水酸基,エトキシ基を有し、平均単位式:(CH2
=CHC48Me2SiO1/20.49(SiO4/21.0
示される化学構造を有する有機ケイ素重合体であること
が判明した。
【0019】
【実施例2】実施例1で得られたヘキセニル基含有レジ
ン14.3gにトルエン14.3gを加え、次いで、式:
(Me3Si)2NH3.2g(0.02モル)を加え、6
時間加熱還流した。冷却後、50gの水で1回洗浄し、
塩酸水で中和し、その後水で洗浄を繰り返した。次い
で、水分分離管を用いて加熱還流,脱水しさらに溶媒を
留去したところ15.1gの淡黄色オイル状物が得られ
た。このオイル状物の分析結果は以下の通りであった。29 SiNMR δ(ppm): 13(0.41Si,br,R1Me2SiO1/2) −100(0.11Si,br,ROSiO3/2) −110(0.48Si,br,SiO4/2) (RはCH3CH2 または Hである。 R1はCH2=CH(CH24 または Meである。)13 CNMR δ(ppm): 139(1.00C,s,=CH−) 115(1.00C,s,CH2=) 59(0.25C,s,−O2CH3) 34(1.06C,s,Si(CH23 2−) 33(1.06C,s,Si(CH22 2−) 23(0.94C,s,SiCH2 2−) 18(1.28C,s,Si2−または−OCH2
3) 0(3.56C,s,SiCH3) GPC(ゲルパーミェーションクロマトグラフィー) Mw(重量平均分子量)=8.2×103 Mn(数平均分子量)=4.0×103 得られたヘキセニル基含有シリコーンレジンは、末端に
残存水酸基,エトキシ基を有し、平均単位式:(CH2
=CHC48Me2SiO1/20.48(Me3SiO1/2
0.22(SiO4/21.0 で示される化学構造を有する有
機ケイ素重合体であることが判明した。
【0020】
【比較例1】特開昭61−195129号公報に開示さ
れたの方法に従って、式:(CH2=CHC48Me2
i)2Oで表されるジシロキサン6.71g(0.022
5モル),トルエン4g,エタノ−ル2g,アセトン2
gおよび12N塩酸8gの混合物を76℃で加熱撹拌し
ながら、エチルシリケート20.8g(0.1モル)を滴
下して、(CH2=CHC48Me2SiO0.5
0.45(SiO21 で表される化学構造の有機ケイ素重
合体の合成を試みた。しかし、エチルシリケート滴下途
中で、ゲル状物がが発生した。このゲル状物は、これに
有機溶剤を加えても溶解しなかった。
【0021】
【実施例3】式:(CF3CH2CH2Me2Si)2Oで
示されるジシロキサン6.52g(0.02モル),テト
ラエトキシシラン20.8g(0.1モル)および有機溶
剤としてα,α,α−トリフルオロトルエン 12.0gお
よびトリフルオロメタンスルホン酸0.02gをフラス
コへ入れ攪拌しながら65℃で5時間反応させた。次い
で、この反応系に水10.1gと36%の塩酸水溶液6.
8gの混合物を65℃で30分間かけて滴下した。滴下
終了後、さらに77℃で30分間加熱混合した。冷却
後、水層を分離し、有機層を中性になるまで水洗した。
次いで、水分分離管のついたフラスコに移して加熱し、
還流温度で脱水した。冷却後、溶媒を除去すると室温で
固体の白色固体13.9gが得られた。得られた白色固
体はテトラヒドロフラン,アセトン,メチルイソブチル
ケトン,α,α,α−トリフルオロトルエン等の有機溶媒
に可溶であった。また、この白色固体の分析結果は以下
の通りであった。29 SiNMR δ(ppm): 13(0.30Si,br,CF3CH2CH2Me2Si
1/2) −100(0.25Si,br,ROSiO3/2) −110(0.45Si,br,SiO4/2) (RはCH3CH2 または Hである。)13 CNMR δ(ppm): 128(3.81C,q,−CF3) 59(0.91C,s,−O2CH3) 28(4.20C,s,−SiCH2 2CF3) 18(1.00C,s,−OCH2 3) 10(4.06C,s,SiCH2−) 0(8.16C,s,SiCH3) GPC(ゲルパーミェーションクロマトグラフィー) Mw(重量平均分子量)=8.0×103 Mn(数平均分子量)=6.2×103 得られたトリフルオロプロピル基含有シリコーンレジン
は、末端に残存水酸基,エトキシ基を有し、平均単位
式:(CF324Me2SiO1/20.43(SiO4/2
1.0で示される化学構造を有する有機ケイ素重合体であ
ることが判明した。
【0022】
【比較例2】特開昭61−195129号公報に開示さ
れた方法に従って、式:(CH2=CHMe2Si)2Oで
表されるジシロキサン18.6g(0.1モル),トルエ
ン30g,アセトン6g,エタノ−ル6g,濃塩酸12
gおよび水17gを混合し、70℃で撹拌しながら、エ
チルシリケート83.3g(0.4モル)を滴下した。冷
却後、100mlのトルエンを加え、水層を分離後、有機
層を中性になるまで水洗し、トルエンとの共沸による脱
水を行った。次いで、ヘキサメチルジシラザン11.3
gを添加して、6時間トルエン溶媒で加熱還流した。そ
して、有機層を中性になるまで水洗し、トルエン共沸で
脱水を行ない、さらに低沸点成分を除去して、有機ケイ
素重合体を得た。この重合体は、室温で固体であった。
この重合体を10重量%の濃度でトルエンに溶解し、こ
れを No.5Aの濾紙を用いて減圧濾過を行なったとこ
ろ目づまりを起し濾過性が悪かった。
【0023】
【実施例4】式:(CH2=CHMe2Si)2Oで示さ
れるジシロキサン18.6g(0.1モル),テトラエト
キシシラン83.3g(0.4モル),トルエン40g,
98%硫酸4gを80℃で6時間加熱混合した。次い
で、12規定塩酸12gと水20gの混合物を滴下し
た。滴下終了後、76℃で4時間攪拌を続けた。次い
で、冷却しトルエン50gを加えて、水層を分離後、有
機層を中性になるまで水洗した。次いで、水分分離管の
ついたフラスコに移して加熱し、還流温度で脱水し、さ
らに固形分50重量%になるまでトルエンを留去した。
冷却し、ヘキサメチルジシラザン11.3gを添加し
て、6時間加熱還流した。冷却後、有機層を中性になる
まで水洗し、トルエン共沸で脱水を行い、さらに溶媒を
除去して、有機ケイ素重合体を得た。この重合体はNM
R分析の結果、式:(CH2=CHMe2SiO)0.5(M
3SiO0.50.1(SiO21.0 で表される化学構造
を有するものであり、室温で固体であった。また、この
重合体を10重量%の濃度でトルエンに溶解し、No.
5A の濾紙を用いて減圧濾過を行ったところその濾過
性は良好であり、問題がなかった。
【0024】
【実施例5】式:(CH2=CHC48SiMe22
で示されるジシロキサン45.0g(0.15モル),テ
トラエトキシシラン 624.9g(3.00モル),ト
ルエン360.0gおよびトリフルオロメタンスルホン
酸240μlをフラスコに入れ、攪拌しながら65℃で
5時間反応させた。反応混合物をガスクロマトグラフィ
ーにより分析したところ 式:(CH2=CHC48Me
2Si)2Oで示されるジシロキサンのほとんどが消失し
ていた。次いで、冷却しトリメチルエトキシシラン14
1.6g(1.20モル)を加えた後、加熱攪拌した。反
応溶液が60℃になったところでこの反応系に水15
1.2gと36%の塩酸水溶液102.0gの混合物を3
0分間かけて滴下した。滴下終了後、さらに73℃で4
時間攪拌を続けた。次いで、冷却し下層の有機層をとり
トルエン550gを加え、水分分離管のついたフラスコ
に移して加熱し還流温度で脱水を行ない、さらに固形分
50重量%になるまでトルエンを留去した。冷却し、ヘ
キサメチルジシラザン 145.3g(0.9モル)を添
加して、6時間加熱還流した。冷却後、有機層を中性に
なるまで水洗し、トルエン共沸で脱水を行い、さらに溶
媒を除去すると淡黄色透明な固体324.8gを得た。
この固体の分析結果は以下の通りであった。29 SiNMR δ(ppm): 13(0.41Si,br,R1Me2SiO1/2) −100(0.07Si,br,ROSiO3/2) −110(0.52Si,br,SiO4/2) (RはCH3CH2 または Hである。 R1はCH2=CH(CH24 または Meである。)13 CNMR δ(ppm): 139(0.82C,s,=CH−) 115(0.82C,s,=CH2) 59(1.36C,s,−O2CH3) 34(1.00C,s,Si(CH23 2−) 33(1.09C,s,Si(CH22 2−) 23(1.00C,s,SiCH2 2−) 18(2.45C,s,Si2−または−O2
3) 0(12.30C,s,SiCH3) GPC(ゲルパーミェーションクロマトグラフィー) Mw(重量平均分子量)=6.5×103 Mn(数平均分子量)=3.1×103 得られたヘキセニル基含有シリコーンレジンは、末端に
残存水酸基,エトキシ基を有し、平均単位式:(CH2
=CHC48Me2SiO1/20.14(Me3SiO1/2
0.54(SiO4/21.0 で示される化学構造を有する有
機ケイ素重合体であることが判明した。
【0025】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、一般式
(b)(Me2RSiO1/2)m(SiO4/2)n(式中、M
eとRは前記と同じであり、m/nは0.2〜4であ
る。)で表される有機ケイ素重合体を効率よく製造でき
るという特徴を有する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式 (a) (Me2RSi)2O (式中、Meはメチル基であり、Rは炭素原子数が2個
    以上の置換または非置換の1価炭化水素基である。)で
    表されるジシロキサンと、アルキルシリケ−トまたはア
    ルキルシリケ−トの部分加水分解物との混合物を、プロ
    トン酸系強酸触媒を加えて反応させ、しかる後、該反応
    混合物に塩酸水を滴下することにより、該反応混合物中
    に残存するアルコキシ基を減少させることを特徴とす
    る、一般式(b)(Me2RSiO1/2)m(SiO4/2
    n (式中、MeとRは前記と同じであり、m/nは0.
    2〜4である。)で表される有機ケイ素重合体の製造方
    法。
JP3235533A 1991-08-22 1991-08-22 有機ケイ素重合体の製造方法 Pending JPH0551459A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3235533A JPH0551459A (ja) 1991-08-22 1991-08-22 有機ケイ素重合体の製造方法
US07/932,845 US5262558A (en) 1991-08-22 1992-08-20 Method of making organo-silicon polymers having mono- and tetra-functional siloxane units
EP92114349A EP0529547A1 (en) 1991-08-22 1992-08-21 Method of making organo-silicon polymers having mono- and tetra-functional siloxane units

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