JPH07149901A - 有機けい素化合物とその製造方法、および有機けい素化合物重合体 - Google Patents
有機けい素化合物とその製造方法、および有機けい素化合物重合体Info
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- JPH07149901A JPH07149901A JP30141993A JP30141993A JPH07149901A JP H07149901 A JPH07149901 A JP H07149901A JP 30141993 A JP30141993 A JP 30141993A JP 30141993 A JP30141993 A JP 30141993A JP H07149901 A JPH07149901 A JP H07149901A
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Abstract
脂改質剤として有用な有機けい素化合物重合体、および
その重合体の原料であり安価で入手できる有機けい素化
合物とその製造方法を提供する。 【構成】 アルカリの存在下で、γ−メタクリロキシプ
ロピルトリメトキシシランまたは(および)γ−アクリ
ロキシプロピルトリメトキシシランの(メタ)アクリル
シラン化合物を分解する。得られた有機けい素化合物 【化7】 を10〜200℃で1〜50時間加熱し、有機けい素化
合物重合体 (O1/2 (CH2 )3 SiO3/2 ) (O1/2 (CH2 )3 Si(OCH3 )O2/2 ) (O1/2 (CH2 )3 Si(OCH3 )2 O1/2 ) (O1/2 (CH2 )3 Si(OCH3 )3 ) を得る。
Description
や樹脂改質剤として有用である新規な有機けい素化合物
重合体、および重合体の原料となる有機けい素化合物と
その製造方法に関するものである。
グ剤や樹脂改質剤として使用されている。シランカップ
リング剤としての有機けい素化合物にはガラス、金属等
の無機基材と、塗料、プラスチック等の有機基材との接
着強度の改良という用途がある。樹脂改質剤としての有
機けい素化合物には樹脂の表面物性および諸物性、例え
ば耐候性、耐薬品性、機械的強度、電気特性の改質とい
う用途がある。
多様化、高度化してきており、従来のものでは対応しき
れない。一般の有機化合物と比べて、有機けい素化合物
は製造方法が複雑であり、高価格である。そのため安価
であり、容易に製造できる新規な有機けい素化合物およ
びその重合体の開発が望まれていた。
解決するためなされたもので、反応性に優れかつシラン
カップリング剤や樹脂改質剤として有用な有機けい素化
合物重合体、およびその重合体の原料であり安価で入手
できる有機けい素化合物とその製造方法を提供すること
を目的とする。
めになされた本発明の有機けい素化合物は、下記式
〔I〕
メタクリロキシプロピルトリメトキシシランまたは(お
よび)γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシランの
(メタ)アクリルシラン化合物をアルカリの存在下で分
解させるものである。γ−メタクリロキシプロピルトリ
メトキシシランとγ−アクリロキシプロピルトリメトキ
シシランは、安価で工業的に入手できる(メタ)アクリ
ルシラン化合物である。(メタ)アクリルシラン化合物
が分解すると、目的物として〔I〕式で示される有機け
い素化合物、および副生成物として(メタ)アクリル酸
エステルが生成する。
メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを使用する
と、下記反応式〔VI〕に示すように、目的物としての有
機けい素化合物、および副生成物としてメタクリル酸メ
チルを生成する。
ランを使用すると、目的物としての有機けい素化合物、
および副生成物としてアクリル酸メチルが生成する。触
媒であるアルカリには、例えばナトリウムメトキシド、
ナトリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシド、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられるが、入
手しやすい、取り扱いやすい、反応性が高い、不純物が
できない等の点でナトリウムメトキシドが最も好まし
い。アルカリ添加量は(メタ)アクリルシラン化合物に
対して0.1〜10重量%が望ましい。反応温度は10
〜250℃、好ましくは50〜200℃がよい。反応
後、減圧蒸留により化合物〔I〕を単離精製することが
できる。
合物が自己重合しないように、フェノール系の安定剤、
例えばメトキシハイドロキノン、2,6−ジ−tert
−ブチル−4−メチルフェノール、2,5−ジ−ter
t−ブチル−ハイドロキノン、2,2´−メチレン−ビ
ス−(4−メチル−6−tert−ブチルフェノー
ル)、2,2´−メチレン−ビス−(4−エチル−6−
tert−ブチルフェノール)などや、N原子含有もし
くはS原子含有の安定剤、例えばフェノチアジン、2−
メルカプトベンゾイミダゾール、ジフェニレンジアミ
ン、ジメチルジチオカルバミン酸銅、N,N´−ジフェ
ニルチオ尿素などを任意の量で存在させる。溶剤類の使
用は不用であり、水分の混入のない不活性ガス(N2 、
アルゴン)中で操作することが好ましい。
れる有機けい素化合物から、組成式がC5 H12O3 Si
であり、構成単位がSi−O−C結合でのみ連結されて
いる有機けい素化合物重合体が得られる。各構成単位は
下記式〔II〕、 〔III 〕、〔IV〕、〔V〕に示される通
りである。
化合物を開環重合させるものである。開環重合は、下記
反応式〔VII 〕に示される1種のエステル交換反応であ
り、無溶媒、無触媒で比較的容易に室温放置下でも進行
するが、加熱処理によりその進行をさらに加速させるこ
とができる。
通常10〜200℃、好ましくは50〜150℃で1〜
50時間反応させるのが望ましいが、得られる重合体の
分子量は、100〜110℃、10〜20時間の加熱処
理によりエステル交換反応がほぼ平衡に達し、約500
00となる。この工程は常圧下または加圧下のいずれで
も実施できる。溶剤類の使用は不用であり、水分の混入
のない不活性ガス(N 2、アルゴン)中で操作することが
好ましい。
シシラン類、例えば3−クロロプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メ
チルトリメトキシシラン、n−デシルトリメトキシシラ
ン、フェニルトリメトキシシランなどを目的に応じて単
独でもしくは複合で添加すれば、有機けい素化合物はそ
れらのメトキシシラン類をとり込んだ形で高分子量化
し、新たな種々の用途に対応することが可能となる。
る際、基材への塗布様式、塗布手段および樹脂への添加
方法などは特に限定されるものではない。例えば、この
重合体を直接各種基材に塗布するのはもとより、溶剤に
溶解して塗布してもよく、適当な乳化剤を用いてエマル
ジョンのようにして使用することもできる。さらには、
他の有機けい素化合物と併用してもよい。樹脂に添加す
る方法として、直接添加法や、マスターバッチ法などの
インテグラルブレンドを適用することができる。
であり、しかも製造が容易である。またこの有機けい素
化合物は自己触媒性を持ち高分子量化して重合体となる
ため、反応基材に対するシラン処理時間を短縮する。し
たがって、シランカップリング剤や樹脂改質剤としてよ
り有効である。
プ、温度計を備えた1リットルの蒸留用ガラス製三口フ
ラスコに、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシ
ラン700g、ナトリウムメトキシドの28%メタノー
ル溶液7g、ジメチルジチオカルバミン酸銅2.5g、
2,2−メチレン−ビス(4−エチル−6−tert−
ブチルフェノール)2.5gを一括に仕込み、減圧下で
徐々に加熱した。しだいに、冷却トラップに無色透明の
留分が捕集されていった。これはほとんどがメチルメタ
クリル酸であった。捕集量が約300gになった時点で
圧力を1〜2mmHgに調整し、温度を120℃程度に
すると、塔頂温度約60度を示す無色透明の留分が得ら
れた。さらに160℃になるまで加熱を続け、塔頂温度
60〜80℃の留分を381g留去させた。得られた化
合物は、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ンに対して91.2%の収率をとり、ガスクロマトグラ
フィーによって分析したところ99.43%の単一成分
であった。この化合物の質量スペクトル測定を行なっ
た。
あり、〔I〕式で示される有機けい素化合物であること
が確認された。このものは室温下でも容易に高分子量化
していくため、赤外吸収スペクトル、核磁気共鳴スペク
トルなどの分析が難しいが、残存するモノマーをガスク
ロマトグラフィー、質量スペクトルにより分析すること
は可能であった。
20時間加熱したところ、化合物は高粘度のオイル状物
質に変化した。テトラヒドロフランを展開溶媒としてオ
イル状物質をゲルパーミェイションクロマトグラフィー
で分析したところ、オイル状物質の分子量は約5000
0であった。
1 H−核磁気共鳴スペクトル、13C−核磁気共鳴スペク
トル、29Si−核磁気共鳴スペクトル測定を重水素化し
たクロロホルム(CDCl3 )中で行なった。また、元
素分析を行なった。
ャートとして図1に示されている。
クトルチャートとして図2に示されている。
2 Si) 25.53〜2569(Cb 、O1/2 CH2 Cb H2 C
H2 Si) 50.35(Cc 、SiOCc ) 64.77〜64.93(Cd 、O1/2 Cd H2 CH2
CH2 Si) 前記の13C−核磁気共鳴スペクトルの測定結果は、スペ
クトルチャートとして図3に示されている。
ペクトルチャートとして図4に示されている。また、各
シグナルのピーク高より、各構成単位の比は〔II〕:
〔III 〕:〔IV〕:〔V〕=1:5:5:3と概算され
た。
式C5 H12O3 Si)通りであった。
〔III 〕、〔IV〕、〔V〕 (O1/2 (CH2 )3 SiO3/2 ) 〔II〕 (O1/2 (CH2 )3 Si(OCH3 )O2/2 ) 〔III 〕 (O1/2 (CH2 )3 Si(OCH3 )2 O1/2 )〔IV〕 (O1/2 (CH2 )3 Si(OCH3 )3 ) 〔V〕 で示される有機けい素化合物重合体であることが確認さ
れた。
化合物重合体の赤外吸収スペクトルを示す図である。
化合物重合体の1 H−核磁気共鳴スペクトルを示す図で
ある。
化合物重合体の13C−核磁気共鳴スペクトルを示す図で
ある。
化合物重合体の29Si−核磁気共鳴スペクトルを示す図
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 下記式〔I〕 【化1】 で示される有機けい素化合物。
- 【請求項2】 γ−メタクリロキシプロピルトリメトキ
シシランおよびγ−アクリロキシプロピルトリメトキシ
シランから選ばれる少なくとも1種類の(メタ)アクリ
ルシラン化合物をアルカリの存在下で分解させることを
特徴とする下記式〔I〕 【化2】 で示される有機けい素化合物の製造方法。 - 【請求項3】 下記式〔I〕 【化3】 で示される有機けい素化合物を開環重合することにより
得られ、組成式がC5 H12O3 Siであり、下記式〔I
I〕、〔III 〕、〔IV〕、〔V〕 (O1/2 (CH2 )3 SiO3/2 ) 〔II〕 (O1/2 (CH2 )3 Si(OCH3 )O2/2 ) 〔III 〕 (O1/2 (CH2 )3 Si(OCH3 )2 O1/2 ) 〔IV〕 (O1/2 (CH2 )3 Si(OCH3 )3 ) 〔V〕 より選ばれるれる構成単位からなり、各構成単位がSi
−O−C結合でのみ連結される有機けい素化合物重合
体。
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1993
- 1993-12-01 JP JP30141993A patent/JP3173935B2/ja not_active Expired - Fee Related
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