JPH06256518A - 硬化性組成物 - Google Patents
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Abstract
る化合物、(B)ケイ素原子に結合した、オレフィン結
合を持つ置換基を少なくとも2個有するケイ素化合物、
(C)中性白金系触媒、(D)ケイ素原子に結合したア
ルコキシ基を少なくとも2個有するケイ素化合物、
(E)シラノール縮合触媒。を含有する硬化性組成物。 【効果】 多官能性のSi−H結合含有化合物、二重結
合含有ケイ素化合物、およびアルコキシ基含有ケイ素化
合物を用いて同時に反応を行うことにより靱性・成形加
工性・熱安定性に優れた含ケイ素系ポリマーと剛性・耐
環境性・不燃性に優れた網目状けい酸骨格を同一系中で
同時に構築され、その結果両成分が相互侵入型構造を形
成した耐熱性に優れた高靱性軽量構造材料が得られる。
Description
に新規なケイ素系相互侵入型構造(IPN)を有する硬
化物を与える硬化性組成物に関する。特に、網目状けい
酸骨格とポリカルボシラン、ポリシロキサンなどの含ケ
イ素系ポリマーからなるケイ素系相互侵入型構造(IP
N)を合成するにあたり、各成分を同一系中選択性よく
合成することによりケイ素系相互侵入型構造(IPN)
を有する硬化物を与える硬化性組成物に関する。
化合物のオレフィン結合(またはアセチレン結合)への
付加反応はヒドロシリル化反応として知られている。オ
レフィン結合を用いて例示すれば次式で表わされる。
状態でも行うことができる。またγ線または紫外線の照
射、あるいはラジカル発生剤の存在下、あるいは塩化白
金酸の如き白金化合物またはロジウム化合物などの遷移
金属触媒を触媒として行うことができる。上記ヒドロシ
リル化反応を利用し、硬化性組成物を得ることが可能で
ある。例えば、複数のSi−H結合を有する化合物とオ
レフィン結合を持つ置換基を複数有する化合物を反応さ
せれば硬化物を得ることができる。また、アルコキシ基
を有する含ケイ素化合物の加水分解・縮合反応によるシ
ロキサン結合の形成は公知の技術であり、多官能性のア
ルコキシ基含有ケイ素化合物あるいはハロゲン含有ケイ
素化合物等の加水分解・縮合反応することにより得られ
るオルガノポリシロキサン、オルガノポリシルセスキオ
キサン、シリカ等はグリース、オイル、耐熱用ワニス、
絶縁用ワニス、半導体基板の絶縁用保護膜、シリカゲル
等として利用されている。
結合含有ケイ素化合物、およびアルコキシ基含有ケイ素
化合物を用いて同時に反応を行うことにより靱性・成形
加工性・熱安定性に優れた含ケイ素系ポリマーと剛性・
耐環境性・不燃性に優れた網目状けい酸骨格を同一系中
で同時に構築することが可能であり、その結果両成分が
相互侵入型構造を形成した耐熱性に優れた高靱性軽量構
造材料が得られると考えられる。しかし、ヒドロシリル
化反応とアルコキシシリル基の加水分解・縮合反応を同
時に行うと、縮合反応に用いる水、反応によって生じる
アルコール、シラノールが反応系中に共存する。Si−
H結合はソルボリシス反応を起こしやすく、例えばアル
コールや水の存在下、簡単にアルコキシシランとなって
H2 を発生する。これらの制約により所望のケイ素系I
PNを形成する場合には、ヒドロシリル化反応の収率が
低下するという問題点がある。
媒を適切に選択することにより、望ましくない副生成物
の形成を生ぜずにヒドロシリル化反応、アルコキシシラ
ンの加水分解・縮合反応をワンポットで同時に収率良く
行うことができることを見出したことによりなされたも
のである。すなわち、本発明は、(A)少なくとも2個
のSi−H結合を含有する化合物、(B)ケイ素原子に
結合した、オレフィン結合を持つ置換基を少なくとも2
個有するケイ素化合物、(C)中性白金系触媒、(D)
ケイ素原子に結合したアルコキシ基を少なくとも2個有
するケイ素化合物、(E)シラノール縮合触媒。を含有
する硬化性組成物である。本発明の(A)成分である、
分子中に少なくとも2個のSi−H結合を含有する化合
物としては以下の化合物が例示される。すなわち、
チル、プロピル、ブチル、オクチル等)、シクロアルキ
ル基(例えばシクロヘキシル基等)、アリール(aryl)
基(例えばフェニル基、ナフチル基等)、アラルキル基
(例えばベンジル、フェニルエチル基等)、ハロアルキ
ル基ならびにハロアリール基(例えばクロロメチル、ク
ロロフェニル基等)およびシリル基(例えばトリメチル
シリル基等)から選ばれた一価の有機基(ただし、個々
のRは同一であっても異なっていてもよい;aは2また
は3の数、bは0〜2の数、a+bは2〜4の数を示
す)〕で示される化合物で、例えば次のようなものが挙
げられる。ジエトキシシラン、ジメトキシシラン、ジエ
チルシラン、ジメチルシラン、ジフェニルシラン、フェ
ニルメチルシラン、エトキシシラン等。
(例えばアルカン、フェニレン、フェニルエーテル、シ
ロキサン等)、アミノ基または酸素原子を示す〕で示さ
れる化合物が挙げられる。具体的に例示すると以下の化
合物が挙げられる。
ル基を表す〕さらに本発明の実施にあたり使用し得るS
i−H結合含有化合物の中には以下に示すような重合
体、共重合体、あるいは環状化合物が含まれる。すなわ
ち、式R3 SiO0.5 ,R2 SiO,RSiO1.5 〔式
中Rは前記と同じ〕を有する単位を、1分子中式 RH
SiO,R2 HSiO0.5 ,HSiO1.5 ,H2 SiO
または、 RH2 SiO0.5 〔式中Rは前記と同じ〕
を有する単位の少なくとも1個とともに含有する重合
体、共重合体、あるいは環状化合物。具体的に例示する
と以下の化合物が挙げられる。
nは3〜5の数を、mは2〜10,000の数を表す〕 上記の各種のSi−H結合含有化合物のうち、ケイ素上
にフェニル基、シロキシ基の如き置換基の結合した化合
物が、アルコールに対する安定性、ヒドロシリル化反応
に対する選択性、反応性の点から好ましい。
結合した、オレフィン結合を持つ置換基を少なくとも2
個有するケイ素化合物としては、以下の化合物が例示さ
れる。すなわち、
1個のオレフィン結合を有する有機基(例えばビニル
基、アリル基、ブテニル基等、オレフィンは末端オレフ
ィンであっても内部オレフィンであってもよい)、少な
くとも1個のオレフィン結合を環内に有する環状有機基
(例えばシクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基等)
(ただし個々のRおよびR′はそれぞれ同一であっても
異なっていてもよい)、cは2〜4〕で示される化合物
で、例えば次のようなものが挙げられる。ジメチルジビ
ニルシラン、ジエトキシジビニルシラン、フェニルメチ
ルジビニルシラン、ジフェニルジビニルシラン、ジメチ
ルジアリルシラン、フェニルメチルジアリルシラン、テ
トラビニルシラン等。あるいは、本発明の(B)成分と
しては、
れる化合物が挙げられる。具体的に例示すると以下の化
合物が挙げられる。
表す〕 さらに本発明の実施にあたり使用し得るオレフィン結合
含有化合物の中には以下に示すような重合体、共重合
体、あるいは環状化合物が含まれる。すなわち、式R3
SiO0.5 ,R2 SiO,RSiO1.5 〔式中Rは前記
と同じ〕を有する単位を、1分子中式 RR′SiO,
R2 R′SiO0.5 ,R′SiO1.5 ,R′2 SiO
または、 RR′2 SiO0.5 〔式中R、R′は前記
と同じ〕を有する単位の少なくとも1個とともに含有す
る重合体、共重合体、あるいは環状化合物。具体的に例
示すると以下の化合物が挙げられる。
反応を行うには、これら両者の反応成分と本発明の
(C)成分である中性白金系触媒を混合し、0〜150
℃、好ましくは10〜80℃に反応温度を保持すればよ
い。本発明の(A)成分と(B)成分との相対的量は広
い範囲で変えることができるが、好ましくは1:10〜
1:0.1の比率で、さらに好ましくは当量を用いる。
媒としては、白金−有機化合物錯体、白金−有機官能性
シロキサン錯体、白金−ジオレフィン化合物錯体等が使
用できる。好ましくは、白金−ビニルシロキサン錯体、
白金−acac錯体、白金−デカジエン錯体等がよい。
本発明の(C)成分である、白金系触媒の量は広い範囲
で変えることができる。しかし、制御された反応温度で
充分に高い反応速度を維持するために、Si−H結合含
有化合物1モルに対して通常10-1〜10-6、好ましく
は10-3〜10-5モルの程度の量を使用することが望ま
しい。
結合したアルコキシ基を少なくとも2個有するケイ素化
合物としては、以下の化合物が例示される。すなわち、
あっても異なっていてもよい;dは2〜4の数〕で示さ
れる化合物で、例えば次のようなものが挙げられる。ジ
メチルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラ
ン、メチルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラ
ン、テトラメトキシシラン等。さらに本発明の実施にあ
たり使用し得るアルコキシ基含有化合物としては種々の
オルガノポリシロキサンが挙げられる。これらの化合物
は、式、R3 SiO0.5 ,R2 SiO,RSiO
1.5 〔式中Rは前記と同じ〕を有する単位を、1分子中
式 R(RO)SiO,R2 (RO)SiO0.5 ,(R
O)SiO1.5 ,(RO)2 SiO または、 R(R
O)2 SiO0.5 〔式中Rは前記と同じ〕を有する単位
の少なくとも1個とともに含有する直鎖型重合体、共重
合体、あるいは環状化合物。具体的に例示すると以下の
化合物が挙げられる。
らの化合物の中でも、ケイ素上にメトキシ基、エトキシ
基、フェノキシ基等の置換基を有する化合物が加水分解
・縮合反応に対する反応性、選択性の点から好ましく、
さらに好ましくはメトキシ基を有する化合物がよい。
合触媒としては種々の酸または塩基が使用される。例え
ば、無機酸(塩酸、リン酸等)、有機酸(酢酸、p−ト
ルエンスルホン酸等)、有機リン酸(ジ(n−ブチル)
フォスフェイト、ジ(2−エチルヘキシル)フォスフェ
イト等)、塩基(アンモニア等)が含まれる。好ましく
は、ヒドロシリル化触媒を被毒しないという点を考慮し
て溶媒を添加しない系では塩酸が、溶媒を添加した系で
は有機リン酸がよい。本発明の(E)成分である、シラ
ノール縮合触媒の量は広い範囲で変えることができる。
しかし、制御された反応温度で充分に高い反応速度を維
持するために、本発明の(D)アルコキシ基含有含ケイ
素化合物1モルに対して好ましくは10-1〜10-8モル
の程度の量、さらに好ましくは10-2〜10-4モルを使
用することが望ましい。
成分を用いるヒドロシリル化反応と(D)成分、(E)
成分を用いる加水分解・縮合反応を同時に進行させるに
あたり、ヒドロシリル化反応に用いられる(A)成分あ
るいは(B)成分と加水分解・縮合反応に用いられる
(D)成分の相対量は広い範囲で変えることができる。
本発明の(A)成分、(B)成分、(C)成分を用いる
ヒドロシリル化反応と(D)成分、(E)成分を用いる
加水分解・縮合反応を同時に進行させるにあたり、反応
は広い範囲の温度にわたって行うことができる。300
℃以下の温度で行うことが一般的に都合がよいが、反応
の安定性と低触媒濃度における充分な反応速度とを得る
ために通常10〜150℃、好ましくは10〜80℃で
反応を行うとよい。反応時間は、また用いる反応成分の
性質および反応温度等に大きく依存する。反応温度が5
0℃以上では多くの場合反応は1日程度で終了するが、
それより低温度ではさらに多くの時間が必要である場合
がある。反応は大気圧または大気圧以上の圧力で行うこ
とができる。反応成分の沸点が高い場合には大気圧下で
反応させるのが好ましく、一方反応成分が常温でガス状
である場合には大気圧以上の圧力で反応を行うのが好ま
しい。また反応は酸素の存在下でも酸素を除いた状態で
行ってもよい。
してもよい。溶媒としては反応成分と反応しないものが
選ばれ、例えば炭化水素(ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、n−ヘキサン、n−ヘプタン等)、エーテル(ジエ
チルエーテル、THF等)、ハロゲン化アルキル(クロ
ロホルム、塩化メチレン等)、アルコール(メタノー
ル、エタノール、1−プロパノール等)またはケトン
(アセトン、エチルメチルケトン)等の有機溶媒が好ま
しい。
メチルトリシロキサン5mmol、ジメチルフェニルビニル
シラン5mmol、ジメチルエトキシフェニルシラン5mmol
を混合し、水5mmol、白金−ビニルシロキサン錯体5×
10-4mmol、塩酸0.1mmolを入れ、室温で3時間攪拌
した。ガスクロマトグラフィーによる反応生成物の定量
から、ヒドロシリル化反応により付加物2,2−ジ−ト
リメチルシロキシ−5−フェニル−5−メチル−2,5
−ジシラヘキサンが99%の収率で、アルコキシシラン
の縮合生成物1,3−ジフェニル−1,1,3,3−テ
トラメチルジシロキサンが99%の収率で得られた。 (参考実験例2〜8)反応原料の種類および量、反応条
件を変化させ、参考実験例1と同様に反応させて付加生
成物および縮合生成物の収率を求めた。結果を表1に示
す。
トリシロキサン DMPS:ジメチルフェニルシラン DEPS:ジメチルエトキシフェニルシラン MTMS:メチルトリメトキシシラン TMPS:トリメチルフェノキシシラン Pt−v:白金−ビニルシロキサン錯体 Pt−a:白金−acac錯体 DBPP:ジ(n−ブチル)フォスフェイト DEPP:ジ(2−エチルヘキシル)フォスフェイト
法で、白金系触媒として塩化白金酸六水和物を用いて行
ったところ、ヒドロシリル化反応による付加物が6%、
縮合生成物が100%の収率で得られた。
応による硬化反応と加水分解・縮合反応による硬化反応
を同時に進行させるには、ヒドロシリル化触媒として中
性白金系触媒が好適であることがわかる。
キサメチルトリシロキサン0.75mmol、ジビニルメチ
ルフェニルシラン0.75mmol、1,3,5,7−テト
ラメチルシクロテトラシロキサン0.125mmol、エチ
ルシリケート40(コルコート社製)320mgを混合
し、さらに水5mmol、白金−ビニルシロキサン錯体2×
10-4mmol、ジ(2−エチルヘキシル)フォスフェイト
0.1mmol、i−PrOH0.5mlを加え、よく攪拌し
透明均一溶液を得た。該溶液をガラス板上に塗布し、5
0℃で2時間、80℃で3時間加熱すると透明均一な硬
化物膜が得られた。
Claims (1)
- 【請求項1】(A)少なくとも2個のSi−H結合を含
有する化合物、(B)ケイ素原子に結合した、オレフィ
ン結合を持つ置換基を少なくとも2個有するケイ素化合
物、(C)中性白金系触媒、(D)ケイ素原子に結合し
たアルコキシ基を少なくとも2個有するケイ素化合物、
(E)シラノール縮合触媒。を含有する硬化性組成物。
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