TWI431041B - Coved release type siloxane resin with functional group and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本發明係關於一種籠蔽解離型矽氧烷樹脂及其製造方法,詳而言之,係關於一種在矽原子上具有選自乙烯基、烷基、苯基、(甲基)丙烯基、烯丙基或環氧乙烷環之一種或2種以上的有機官能基,其中之至少2個係具有含不飽和雙鍵之反應性有機官能基之籠蔽解離型矽氧烷樹脂及其製造方法,而該不飽和雙鍵係選自乙烯基、(甲基)丙烯基或烯丙基者。
聚苯基矽氧烷係耐熱性、電絕緣性等優,故可利用於塗佈材、密封材、層間絕緣膜等之類。此聚苯基矽氧烷之製造方法的一例已知有:使苯基三氯矽烷於有機溶劑中水解而形成苯基三羥基矽烷,使該水解物在無水之溶劑中使用鹼性轉移及縮合觸媒而加熱,脫水縮聚合而得到籠蔽型八苯基矽氧烷之方法(專利文獻1);使籠蔽型八苯基矽氧烷分離,再度使用鹼性轉移及縮合觸媒而加熱聚合以得到固有黏度低之苯基矽氧烷預聚物之方法(專利文獻2);其再進一步使用鹼性轉移及縮合觸媒而加熱聚合以製造苯基矽氧烷聚合物之方法(非專利文獻1)等。
又,形成籠蔽型之矽氧烷樹脂之一部分的矽氧烷鍵斷裂,而籠蔽之一部分解離之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的合成法,係具有環己基之矽氧烷的合成法已被Feher.F.J.報告
(參照非專利文獻2),其以外,例如已報告具有苯基與乙烯基之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的製造方法(參照專利文獻3)。
又,在上述專利文獻3中係已記載使於不含有矽烷醇基之籠蔽型聚苯基倍半矽氧烷的分子鏈末端之SiO全部或一部分具有反應性官能基之三有機甲矽烷基結合的聚矽氧化合物,在有機溶劑中、鹼性移位及縮合觸媒之存在下進行加熱,平衡反應而具有反應性官能基之苯基矽氧烷聚合物的製造方法。
〔專利文獻1〕特公昭40-1598900號公報〔專利文獻2〕特開昭50-139900號公報〔專利文獻3〕特開平10-251407號公報
〔非專利文獻1〕J.Polymer Sci.Part CNo.1,PP.83-97(1963)〔非專利文獻2〕J.Am.Chem.Soc.111,1741-8(1989)
如上述般,以往之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的合成方法,係需要長的反應時間而不能以高效率得到目的物,或具有硬化性之反應性官能基的數目很少,故不能得到充分的彈性率或熱線膨脹率等的物性。另外,於全部之矽原子只
具有1種類具有硬化性之反應性官能基之籠蔽解離型矽氧烷係分子構造之對稱性佳,故結晶性高。因此,與其他之樹脂的相溶性差,要與其他之樹脂混合而製成已改質物性之多樣的成形體乃很難。
本發明之目的係解決以往之缺點,在於提供一種與其他之樹脂具有相溶性,分子量分布及分子構造可被控制之具有乙烯基、烷基、苯基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或環氧乙烷環之籠蔽解離型矽氧烷樹脂。又,在於提供一種以高收率製造如此之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的方法。
本發明人等係為解決上述問題,經專心研究之結果,發現藉由特定之反應條件可解決此,終完成本發明。
亦即,本發明之籠蔽解離型矽氧烷樹脂,係以下述通式(2)〔R1
R2 2
SiO1/2
〕m
〔R1
SiO3/2
〕n
(2)(但,R1
係乙烯基、烷基、苯基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或具有環氧乙烷環之基,具有(m+n)個之R1
之中的至少2個係選自具有不飽和雙鍵之乙烯基、(甲基)丙烯醯基或烯丙基之反應性有機官能基,R2
係表示甲基;m係1~4之整數,n係8~16之整數,m與n之和為10~20)所示。
又,本發明之籠蔽解離型矽氧烷樹脂,係藉由使以下述通式(1)R1
SiX3
(1)(但,R1
係乙烯基、烷基、苯基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或具有環氧乙烷環之基,X係表示選自烷氧基、鹵原子或羥基之水解性基)所示之矽化合物的1種或2種以上,在鹼性觸媒存在下、非極性溶劑或極性溶劑之任一者或兩者混合之溶劑中進行水解反應,同時並一部份縮合,使所得到之聚縮合物進一步在非極性溶劑及鹼性觸媒的存在下再縮合,再使二矽氧烷化合物對所得到之再縮合物進行平衡化反應來得到。
又,本發明之籠蔽解離型矽氧烷樹脂之製造方法,其特徵在於:藉由使以下述通式(1)R1
SiX3
(1)〔但,R1
係乙烯基、烷基、苯基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或具有環氧乙烷環之基,X係表示選自烷氧基、鹵原子或羥基之水解性基〕所示之矽化合物的1種或2種以上,在鹼性觸媒存在下、非極性溶劑或極性溶劑之任一者或兩者混合之溶劑中進行水解反應,同時並一部份縮合,使所得到之聚縮合物進一步在非極性溶劑及鹼性觸媒的存在
下再縮合,再使二矽氧烷化合物對所得到之再縮合物進行平衡化反應。
使本發明中之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的構造式之例表示於下述式(4)~(10)中。此處,構造式(4)係在通式(2)中為m=2及n=8之情形,以下相同,(5)係m=3、n=9,(6)係m=2、n=10,(7)係m=3、n=11,(8)係m=2,n=12,(9)係m=3、n=13,(10)係m=2,n=14。又,本發明之籠蔽解離型矽氧烷樹脂係亦有時採取此等以外之m、n數目,不限定於此等。又,構造式(4)~(10)中之R1
及R2
係與通式(2)之情形相同。
本發明之籠蔽解離型矽氧烷樹脂之製造方法中,係首先使以通式(1)所示之矽化合物,在鹼性觸媒存在下、非極性溶劑或極性溶劑之任一者或兩者混合之溶劑中進行水解反應。通式(1)中,R1
係選自乙烯基、苯基、烷基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或具有環氧乙烷環之基的有機基,為賦予硬化性,含有具不飽和雙鍵之基。
在通式(1)中,X係水解性基,具體上係可舉例如烷氧基、鹵原子或羥基,但宜為烷氧基。烷氧基,可舉例如甲氧基、乙氧基、正及異丙氧基、正-、異-、及第三丁氧基等。其中,宜為反應性高之甲氧基。
有關以通式(1)所示之矽化合物,若顯示較佳之化合物的具體例,可舉例如苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、正丙基三甲氧基矽烷、正丙基三乙氧基矽烷、丁基三甲氧基矽烷、丁基三乙氧基矽烷、戊基三甲氧基矽烷、戊基三乙氧基矽烷、辛基三甲氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、甲基丙烯氧基甲基三甲氧基矽烷、甲基丙烯氧基甲基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基乙基)三甲氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、及乙烯基三乙氧基矽烷等。其中,更宜為原料取得容易之苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、及乙烯基三甲氧基矽烷等。
上述水解反應所使用之鹼性觸媒係可例示氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銫等之鹼金屬氫氧化物之外,尚可例示氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化苯甲基三甲基銨、氫氧化苯甲基三乙基銨等之氫氧化銨鹽。此等之中,因觸媒活性高,較佳係可使用氫氧化四
甲基銨。鹼性觸媒一般係可使用來作為水溶液。
有關水解反應條件係反應溫度宜為0~60℃,更宜為20~40℃。若反應溫度低於0℃,反應速度變慢,水解性基以未反應的狀態殘存且耗費許多反應時間。另外,若高於60℃,反應速度太快,進行複雜之縮合反應,結果可促進水解生成物之高分子量化。又,反應時間宜為2小時以上。若反應時間不足2小時,水解反應無法充分地進行,而成為水解性基以未反應的狀態殘存的狀態。
水解反應係必須有水的存在,但此亦可從鹼性觸媒之水溶液供給。亦可另外加入水。水之量係宜足夠使水解性基進行水解的量以上,較佳係理論量之1.0~1.5倍量。又,水解時係非極性溶劑或極性溶劑之中的一個或兩者合併而使用。較佳係可使用兩者,或只使用極性溶劑。極性溶劑係可使用甲醇、乙醇、2-丙醇等之醇類、或其他之極性溶劑。較佳係與水具有溶解性之碳數1~6的低級醇類,更宜使用2-丙醇。若只使用非極性溶劑,反應系變成不均一而反應中高分子體易析出。
水解反應終了後係使反應溶液以弱酸性溶液進行中和,形成中和或酸性之後,分離水或含有水之反應溶劑。水或含有水之反應溶劑的分離,係可採用:以食鹽水等洗淨此溶液,充分地除去水分或其他之雜質,其後,以無水硫酸鎂等之乾燥劑乾燥等的手段。使用極性溶劑時,係可採用減壓蒸發等之手段,除去極性溶劑之後,添加非極性溶劑而使聚縮合物溶解而上述同樣地,進行洗淨、乾燥。有
關弱酸性溶液,係可使用硫酸稀釋溶液、鹽酸稀釋溶液、檸檬酸溶液、醋酸、氯化銨水溶液、蘋果酸溶液、磷酸溶液、草酸溶液等。非極性溶劑係只要以蒸發等的手段進行分離,可回收水解反應生成物,但若非極性溶劑可使用來作為於如下之反應使用之非極性溶劑,並不須要分離此。
在本發明之水解反應中係與水解一起產生水解物的縮合反應。伴隨水解物之縮合反應的聚縮合物,一般數目平均分子量成為500~7000的無色黏性液體。聚縮合物係依反應條件而異,但數目平均分子量為500~3000的樹脂(或寡物),於通式(1)所示之水解性基X的大部分,較佳係幾乎全部被OH基取代,進一步其OH基的大部分,較佳係95%以上被縮合。
有關聚縮合物的構造係複數種之籠蔽型、梯型、隨機型之矽氧烷,有關採取籠蔽型構造之化合物,完全之籠蔽型構造的比率亦少,籠蔽之一部分開啟之不完全的籠蔽型構造成為主要。使此聚縮合物進一步在非極性溶劑及鹼性觸媒的存在下進行加熱,藉由使矽氧烷鍵縮合(稱為再縮合),俾選擇性地製造再縮合物(籠蔽型構造的矽氧烷)。
得到再縮合物時係分離水或含有水之反應溶劑後,在非極性溶劑及鹼性觸媒的存在下進行再縮合反應。有關再縮合反應之反應條件係反應溫度宜為90~200℃的範圍,更宜為100~140℃。若反應溫度太低,無法得到用以再縮合反應之充分驅動力而不進行反應。若反應溫度太高,有可
能反應性有機官能基引起自己聚合反應,故必須抑制反應溫度,或添加聚合抑制劑等。反應時間宜為2~12小時。非極性溶劑之使用量係可為滿足溶解水解反應生成物之量,鹼性觸媒之使用量相對於再縮合物,為0.1~5wt%的範圍,更佳係0.5~2.0wt%的範圍。
非極性溶劑係只要為與水無溶解性或無乎無溶解性者即可,但宜為烴系溶劑。烴系溶劑係可舉例如甲苯、苯、二甲苯等之沸點低的非極性溶劑,其中宜使用甲苯。另外,鹼性觸媒係可使用於水解反應所使用之鹼性觸媒,係可舉例如氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銫等之鹼金屬氫氧化物、或氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化苯甲基三甲基銨、氫氧化苯甲基三乙基銨等之氫氧化銨,但宜為於四烷基銨等之非極性溶劑可溶性的觸媒。又,使通式(1)之矽化合物在鹼性觸媒存在下水解反應時使用非極性溶劑之情形,可使用如上述所例示者。亦可使用與得到在水解反應使用之非極性溶劑與再縮合物時所使用之非極性溶劑互相同樣者,亦可使用相異者,但為使合成順序等簡單較佳係可使用互相同樣者。
又,使用於再縮合之水解生成物係宜使用水洗、脫水、濃縮者,但即使不進行水洗、脫水,亦可使用。此反應之時,水亦可存在,但不須積極地加入,宜僅止於從鹼性觸媒溶液攜入之水分程度。又,聚縮合物之水解不充分進行時,係必須為使殘存之水解性基進行水解所需之理論量以上的水分。再縮合反應後係水洗觸媒而除去,濃縮,可
得到再縮合物。
然後,於上述所得到之再縮合物加成二矽氧烷化合物,可得到籠蔽解離型矽氧烷樹脂。有關此二矽氧烷化合物,具體上可以下述通式(3)表示。又,於再縮合物加成二矽氧烷化合物時之反應係宜在甲苯、苯、二甲苯等之非極性溶劑、及氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丁基銨等鹼性觸媒的存在下實施。(R1
R2 2
Si)2
O (3)(但,R1
係選自乙烯基、烷基、苯基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或具有環氧乙烷環之基中一種或兩種之基,R2
係表示甲基)
前述之再縮合物與以通式(3)所示之二矽氧烷化合物之間的鹼性觸媒下之加成反應係平衡化反應,從氧原子為3/2個鍵結之矽原子單元(T單元)所構成的再縮合物之解離、或以再縮合物單獨所產生的高分子量化之競爭反應,故必須儘可能地優先進行前者(再縮合物之解離)。又,本發明之反應係基本上為平衡反應,故於目的物之末端具有反應性官能基之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的數目平均分子量Mn、收率、及生成速度係依反應溫度、反應時間、兩原料之添加量比、鹼觸媒量等而自己決定,故宜以如下記載的條件下進行。
亦即,前述所得到之再縮合物係宜在非極性溶劑及鹼
性觸媒的存在下加成以通式(3)所示之二矽氧烷化合物。有關反應條件係反應溫度宜為90~200℃之範圍,更宜為100~140℃。但,有關以通式(3)所示之二矽氧烷化合物之沸點低者係有可能反應溫度達到沸點以上而蒸發至反應系外,故其情形係宜在沸點以下長時間反應。鹼性條件下、形成再縮合物的籠蔽之矽氧烷鍵結係在於切斷與鍵結之平衡反應,但若二矽氧烷化合物存在,被切斷之部分與二矽氧烷化合物反應,故以籠蔽之一部分解璃之狀態安定,可得到籠蔽解離型矽氧烷樹脂。此處所謂之籠蔽解離型矽氧烷樹脂係表示形成籠蔽構造之矽氧烷鍵結之中至少一個解璃以形成不完全的籠蔽構造之矽氧烷分子構造。又,反應時間宜為1~5小時。
在再縮合物與二矽氧烷化合物之平衡化反應使用非極性溶劑時,非極性溶劑之使用量係宜足夠溶解再縮合物之量。另外,有關再縮合物與二矽氧烷化合物之反應比率係對於以相當於再縮合物之T單元10個的〔R1
SiO1.5
〕10
所示之構造單元1莫耳,宜二矽氧烷化合物為0.5~4.0莫耳,較佳係1.0~2.0莫耳之方式水解加成。若二矽氧烷化合物少於此範圍,反應不會進行,而相反地若多,恐未反應物對生成物之物性會造成不良影嚮,不佳。又,例如,使用如六甲基二矽氧烷、1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷等揮發性高之二矽氧烷化合物時,係亦可考量反應中進行揮發之量而稍多地設定添加量亦無妨。又,此處所使用之非極性溶劑的例係可例示與得到再縮合物時所使
用者相同,亦可與得到再縮合物時所使用者相同,亦可使用相異者。
又,於再縮合物與二矽氧烷化合物之平衡化反應用鹼性觸媒時,有關鹼性觸媒之使用量係相對於以「R1
SiO1.5
」10
所示之再縮合物的構造單元1莫耳,宜成為0.05~0.15莫耳,較佳係0.06~0.1莫耳之方式加入鹼性觸媒。
有關以通式(3)所示之二矽氧烷化合物,若顯示較佳之化合物的具體例,可舉例如1,3-二苯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、六甲基二矽氧烷、六乙基二矽氧烷、六苯基二矽氧烷、五甲基二矽氧烷、1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,1,3,3-四乙烯基二甲基二矽氧烷、1,3-二乙基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3-二正丙基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3-二丁基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3-二戊基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3-二辛基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3-二甲基甲烯氧基甲基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3-二(3-甲基丙烯氧基丙基)-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3-二丙烯氧基甲基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3-二(3-丙烯氧基丙基)-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3-二(3-環氧丙氧基丙基)-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、雙-〔2-(3,4-環氧基環己基)乙基〕-四甲基二矽氧烷、1,3-二烯丙基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,2-二對苯乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、及1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷等。
依本發明所得到之籠蔽解離型矽氧烷樹脂係通式(2)之m為1~4,n為8~16,m與n之和為以10~20所示之構造式(4)~(10)所示之化合物的混合物所得到之情形很多。又,所得到之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的數目平均分子量Mm一般為600~10000的範圍。
若使用本發明之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的製造方法,可以高收率製造分子量分散度低之構造被控制的籠蔽解離型矽氧烷樹脂。所得到之籠蔽解離型矽氧烷樹脂係分子構造的對稱性低且低黏度,具有可任意地與具有反應性官能基之矽氧烷寡聚物調配之相溶性,且可廣泛地使用來作為硬化性樹脂組成物之原料。又,從類似於籠蔽構造之構造的矽氧烷,使含有本發明之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的硬化性樹脂組成物硬化而得到之成形體係具備如無機玻璃之強度、透明性、耐熱性、及尺寸安定性,且可賦予如塑膠之高韌性、好加工性,而可適用於例如透鏡、光碟、光纖、及平面顯示器基板等之光學用途,或各種輸送機械或住宅等之窗材等,又,亦可適用於輕量性或高衝擊強度等所要求之各種透明構件,利益、衝擊均大。
以下,依據實施例,更具體地說明本發明。
於具備攪拌機、滴下漏斗及溫度計之反應容器中,置入甲苯150ml與2-丙醇(IPA)85ml,置入5%氫氧化四甲基銨水溶液(TMAH水溶液)37.2g作為鹼性觸媒。於滴下漏斗中置入甲苯25ml與三甲氧基乙烯基矽烷(信越化學股份公司製KBM1003)50.3g,一邊攪拌反應容器,一邊花3小時而在室溫下滴入三甲氧基乙烯基矽烷之甲苯溶液。三甲氧基乙烯基矽烷滴下終了後,在室溫下攪拌2小時。攪拌1小時後,停止攪拌而靜置1日。以10%檸檬酸水溶液23.0g中和反應溶液後,以飽和食鹽水洗淨,以無水硫酸鎂脫水。過濾無水硫酸鎂,進行濃縮得到聚縮合物20.6g、收率77%。此聚縮合物係難溶於各種之有機溶劑的白色固體。又,測定此聚縮合物之GPC的結果,數目平均分子量為Mn1188,分子量分散度(Mw/Mn)為2.03。
然後,於具備攪拌機、Dean-Stark、冷卻管、及溫度計之反應容器置入於上述所得到之聚縮合物15.0g與甲苯380ml與5%TMAH水溶液1.72g,一邊以120℃餾去水,一邊使甲苯迴流加熱而進行再縮合反應。甲苯回流後攪拌3小時之後,返回至室溫,使反應終止。使反應溶液以10%檸檬酸23.0g進行中和後,以飽和食鹽水進行洗淨,以無水硫酸鎂脫水。過濾無水硫酸鎂,進行濃縮得到再縮合物14.5g。所得到之再縮合物係白色固體,於各種之溶
劑顯示難溶性。測定此再縮合物之GPC的結果表示於圖1中。以「R1
SiO1.5
」n
所示之再縮合物中,可得到含有n為13以上之籠蔽型矽氧烷、梯型矽氧烷、及隨機型矽氧烷的譜峰1〔數目平均分子量Mn1979(Mw/Mn2.03)〕與含有n為12以下之籠蔽型矽氧烷的譜峰2〔數目平均分子量Mn747(Mw/Mn1.02)〕。
然後,於具備攪拌機、Dean-Stark及冷卻管之反應容器置入於上述所得到之再縮合物14.5g、甲苯300ml、5%TMAH水溶液3.0g及1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷(TMDVDS:信越化學工業股份公司製LS-7250)9.76g,一邊以120℃餾去水,一邊使甲苯迴流加熱而進行平衡化反應。甲苯回流後攪拌3小時之後,返回至室溫,使反應終止。使反應溶液以10%檸檬酸3.24g進行中和後,以飽和食鹽水進行洗淨,以無水硫酸鎂進行脫水。過濾無水硫酸鎂,進行濃縮以收率88%得到目的之籠蔽解離型矽氧烷樹脂(混合物)16.9g。所得到之籠蔽解離型矽氧烷樹脂係可溶於各種之有機溶劑的無色黏性液體。
測定此籠蔽解離型矽氧烷樹脂之GPC的結果表示於圖2中。籠蔽解離型矽氧烷樹脂之數目平均分子量係以Mn1049(譜峰3:Mw/Mn1.17)得到。藉二矽氧烷化合物之平衡化反應,再縮合物之譜峰1(Mn1979)朝低分子側偏移,譜峰2(Mn747)朝高分子側偏移(譜峰3)。所偏移之譜峰的數目平均分子量係與於再縮合物之譜峰2的數目平均分子量加成二矽氧烷化合物1分子之數值幾乎一致
。又,有關譜峰1係〔R1
SiO1.5
〕n
的n為13以上很大的化合物,以平衡化反應中之加熱反覆矽氧烷鍵結之切斷與鍵結而n變小,認為此與二矽氧烷化合物反應。從此結果,籠蔽解離型矽氧烷樹脂係可藉由形成聚縮合物之籠蔽的矽氧烷鍵結之一部分被切斷而與二矽氧烷化合物反應來得到。
又,測定於上述所得到之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的1H-NMR後,以6.2~5.7ppm之乙烯基所得到的5.8~6.2ppm之多重譜峰與0.17ppm之甲基所得到的譜峰積分比,係相對於乙烯基15.4為甲基6。
進一步,使所得到之籠蔽解離型矽氧烷樹脂藉液體色層分析大氣壓離子化分析計(LC/APCI-MS)進行質量分析之結果示於圖3中。合併,於表1中係使進行質量分析所檢測出之主要的譜峰、與符合相當於其之化學式(2)的m、n之數值歸納表示。所檢測出之譜峰m/z係於下述通式(2)(但,m為1~4,n為8~16,m與n之和為10~20)所示之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的分子量,銨離子加成之值。從此質量分析結果,可知籠蔽解離型矽氧烷樹脂係可藉由形成聚縮合物之籠蔽的矽氧烷鍵結之一部分被切斷而與二矽氧烷化合物反應來得到。
〔R1
R2 2
SiO1/2
〕m
〔R1
SiO3/2
〕n
(2)
〔R1
R2 2
SiO1/2
〕m
〔R1
SiO3/2
〕n
(2)
與實施例1同樣地,於具備攪拌機、滴下漏斗及溫度計之反應容器中,使甲苯348ml、5%TMAH水溶液40.0g、2-丙醇(IPA)192ml、三甲氧基乙烯基矽烷43.6g、三甲氧基甲基矽烷47.4g、及IPA 128ml溶液花3小時滴下後,在室溫(20~25℃)下攪拌3小時。使此反應溶液靜置1日。反應溶液係以10%檸檬酸水溶液進行中和後,以飽和食鹽水進行洗淨,以無水硫酸鎂進行脫水。過濾無水硫酸鎂,進行濃縮以收率80%得到具有甲基與乙烯基之聚縮合物46.6g。測定此聚縮合物之GPC的結果、數目平均分子量係Mn1447(Mw/Mn31.5)。
然後,於具備攪拌機、Dean-Stark、冷卻管、及溫度計之反應容器中置入於上述所得到之聚縮合物15.0g與甲苯380ml與5%TMAH水溶液1.72g,一邊以120℃餾去水,一邊使甲苯迴流加熱而進行再縮合反應。甲苯回流後攪
拌3小時之後,返回至室溫,使反應終止。使反應溶液以10%檸檬酸23.0g進行中和後,以飽和食鹽水進行洗淨,以無水硫酸鎂脫水。過瀘無水硫酸鎂,進行濃縮得到再縮合物14.5g。所得到之再縮合物係可得到無色透明液體。測定此再縮合物之GPC的結果表示於圖4中。以「R1
SiO1.5
」n
所示之再縮合物之中,可得到含有n為13以上之籠蔽型矽氧烷、梯型矽氧烷、及隨機型矽氧烷的譜峰4〔數目平均分子量Mn1676(Mw/Mn1.27)〕與含有n為12以下之籠蔽型矽氧烷者之譜峰5〔數目平均分子量Mn 645(Mw/Mn1.02)〕。但,再縮合物〔R1
SiO1.5
〕n
中之R1
係含有只具有乙烯基者、只具有甲基者、具有乙烯基與甲基之2種類者。
使於上述所得到之再縮合物10g、甲苯342ml、5%TMAH水溶液3.0g及TMDVD 9.6g置入於具備攪拌機、Dean-Stark及冷卻管之反應容器中,一邊以120℃餾去水,一邊使甲苯迴流加熱而進行水解加成反應。一邊進行甲苯回流一邊攪拌3小時之後,返回至室溫,使反應終止。使反應溶液以10%檸檬酸1.2g進行中和後,以蒸餾水進行洗淨,以無水硫酸鎂脫水。過濾無水硫酸鎂,進行濃縮以收率86%得到目的之籠蔽解離型矽氧烷樹脂11.4g。所得到之籠蔽解離型矽氧烷樹脂係可溶於各種之有機溶劑的無色黏性液體。測定此籠蔽解離型矽氧烷樹脂之GPC的結果表示於圖5中。籠蔽解離型矽氧烷樹脂之數目平均分子量係以Mn928(譜峰6:Mw/Mn1.16)得到。
與實施例1同樣地做法而得到再縮合物7.95g、六甲基二矽氧烷1.41g、5%TMAH水溶液0.47g及甲苯50ml置入於具有攪拌機、Dean-Stark及冷卻管之反應容器中,以80℃攪拌3小時後,昇溫至100℃而攪拌1.5小時,進一步昇溫至130℃而攪拌1.5小時。使反應溶液返回至室溫而以檸檬酸、10%檸檬酸3.24g進行中和後,以飽和食鹽水進行洗淨,以無水硫酸鎂脫水。過濾無水硫酸鎂,進行濃縮以收率94%得到目的之籠蔽解離型矽氧烷樹脂9.45g。所得到之籠蔽解離型矽氧烷係可溶於各種之有機溶劑的無色黏性液體。測定此籠蔽解離型矽氧烷樹脂之GPC的結果表示於圖6中。籠蔽解離型矽氧烷樹脂之數目平均分子量係以Mn939(譜峰7:Mw/Mn1.12)獲得。
使與實施例1同樣地做法而得到再縮合物5.00g、1,3-二(3-環氧丙氧基丙基)-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷(信越化學工業股份公司製LS-7970)2.28g、5%TMAH水溶液1.14g及甲苯63ml置入於具有攪拌機、Dean-Stark及冷卻管之反應容器中,一邊以120℃餾去水,一邊使甲苯迴流加熱而回流甲苯以進行再縮合反應。甲苯回流後攪拌5小時之後,返回至室溫,使反應終止。使反應溶液以飽和食鹽水進行洗淨,以無水硫酸鎂進行脫水
。過濾無水硫酸鎂,進行濃縮以收量89%得到目的之籠蔽解離型矽氧烷樹脂、再縮合物、及1,3-二(環氧丙氧基丙基)-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷的反應混合物6.48g。在GPC中可確認出原料之二矽氧烷的譜峰(譜峰9:Mn357)、與含有籠蔽解離型矽氧烷與再縮合物之譜峰(譜峰8:Mn1242)。所得到之反應混合物係可溶於各種之有機溶劑的透明之黏性液體。測定此反應混合物之GPC的結果表示於圖7中。
使與實施例1同樣做法而得到再縮合物4.00g、1,3-二(3-甲基丙烯氧基丙基)-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷2.27g、5%TMAH水溶液1.07g及甲苯60ml置入於具備攪拌機、Dean-Stark及冷卻管之反應容器中,一邊以120℃餾去水,一邊使甲苯迴流加熱而進行再縮合反應。甲苯回流後攪拌5小時之後,返回至室溫,使反應終止。使反應溶液以飽和食鹽水進行洗淨,以無水硫酸鎂進行脫水。過濾無水硫酸鎂,進行濃縮以收量91%得到目的之籠蔽解離型矽氧烷樹脂、再縮合物、及1,3-二(甲基丙烯氧基丙基)-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷的反應混合物5.51g。在GPC中可確認出原料之二矽氧烷的譜峰(譜峰11:Mn422)、與含有籠蔽解離型矽氧烷樹脂與再縮合物之譜峰(譜峰10:Mn1122)。含有所得到之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的反應混合物係可溶於各種之有機溶劑的透明之黏性液體
。測定此反應混合物之GPC的結果表示於圖8中。
在上述實施例1~5中,使於再縮合物中使二矽氧烷化合物平衡化反應之反應時的饋入量歸納表示於以下之表2中。
又,於下述表3中係歸納表示於上述實施例1~5中所得到之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的GPC計算結果。藉二矽氧烷化合物之平衡化反應,再縮合物之譜峰1(Mn1979)係朝低分子側偏移,譜峰2(Mn747)朝高分子側偏移。所偏移之譜峰的數目平均分子量係與於再縮合物之譜峰2的數目平均分子量加成二矽氧烷化合物1分子之數值幾乎一致。又,有關譜峰1係〔R1
SiO1.5
〕n
的n為13以上很大的化合物,以平衡化反應中之加熱反覆矽氧烷鍵結之切斷與鍵結而n變小,認為此與二矽氧烷化合物加成。從此等之結果,於實施例1~5所得到之籠蔽解離型矽氧烷樹脂
係可藉由形成聚縮合物之籠蔽的矽氧烷鍵結之一部分被切斷而與二矽氧烷化合物反應來得到。
進一步,確認於上述實施例1~5所得到之籠蔽解離型矽氧烷樹脂與其他之矽氧烷樹脂(11)~(14)的相溶性。結果表示於表4中。從此結果,再縮合物之籠蔽狀矽氧烷係結晶性高,與其他之矽氧烷樹脂之相溶性幾乎沒有,但藉平衡化反應使籠蔽構造的一部份的矽氧烷鍵結解離之籠蔽解離型矽氧烷樹脂中係可知與其他之矽氧烷樹脂之相溶性大大地提高。又,在表4中之記號係「○:具有相溶性,×:無相溶性」。又,確認出相溶性之矽氧烷樹脂(11)、(12)、(13)、(14)係以下述所示之通式表示的化合物。
又,在下述之表5中係表示於上述實施例1~5中所得到之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的GPC圖中,除去原料之二矽氧烷化合物的譜峰3、6、7、8、10以谷譜峰進行分割,再進行計算,相當於通式(2)〔R1
R2 2
SiO1/2
〕m
〔R1
SiO3/2
〕n
(2)(但,m係1~4之整數,n係8~16之整數,m與n之和為10~20)之分子量範圍的數目平均分子量與其面積比率歸納之結果。
圖1係R1
為CH2
=CH-之再縮合物的GPC圖。
圖2係R1
為CH2
=CH-、R2
為CH3
-之籠蔽解離型矽氧烷樹脂混合物的GPC圖。
圖3係R1
為CH2
=CH-、R2
為CH3
-之籠蔽解離型矽氧烷樹脂混合物的MS光譜。
圖4係R1
為(CH3
-:CH2
=CH-=5:5)之再縮合物的GPC圖。
圖5係R1
為(CH3
-:CH2
=CH-=5:7)、R2
為CH3
-之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的GPC圖。
圖6係R1
為(CH3
-:CH2
=CH-=2:10)、R2
為CH3
-之籠蔽解離型矽氧烷樹脂混合物的GPC圖。
圖7係R1
為
,R2
為CH3
-之籠蔽解離型矽氧烷樹脂混合物的GPC圖。
圖8係R1
=(CH2
=C(CH3
)-COO-(CH2
)3
-:CH2
=CH-=2:10)、R2
=CH3
-之籠蔽解離型矽氧烷樹脂混合物的GPC圖。
Claims (8)
- 一種籠蔽解離型矽氧烷樹脂,係以下述通式(2)〔R1 R2 2 SiO1/2 〕m 〔R1 SiO3/2 〕n (2)(但,重複單位m之構造中R1 係乙烯基、烷基、苯基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或具有環氧乙烷環之基,重複單位n之構造中R1 係乙烯基、烷基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或具有環氧乙烷環之基,(m+n)個R1 之中至少2個係選自具有不飽和雙鍵之乙烯基或(甲基)丙烯醯基之反應性有機官能基,且,重複單位n中n個R1 中至少一個係選自具有不飽和雙鍵之乙烯基、(甲基)丙烯醯基或具有烯丙基之基之反應性有機官能基,R2 係表示甲基;m係1~4之整數,n係8~16之整數,m與n之和為10~20)所示之籠蔽解離型矽氧烷樹脂,其為藉由使以下述通式(1)R1 SiX3 (1)(但,R1 係乙烯基、烷基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或具有環氧乙烷環之基,X係表示選自烷氧基、鹵素原子或羥基之水解性基)所示,且R1 的至少一個為具有不飽和雙鍵之乙烯基、(甲基)丙烯醯基或烯丙基之矽化合物的1種或2種以上,在鹼性觸媒的存在下,於非極性溶劑或 極性溶劑之任一者或兩者混合之溶劑中進行水解反應,同時並一部份縮合,使所得到之聚縮合物進一步在非極性溶劑及鹼性觸媒的存在下再縮合,再使二矽氧烷化合物對所得到之再縮合物進行平衡化反應所得。
- 如申請專利範圍第1項之籠蔽解離型矽氧烷樹脂,其中數目平均分子量Mn為600~10000之範圍,且具有GPC流程圖中之最大面積的譜峯占有之比率為50%以上。
- 如申請專利範圍第1項之籠蔽解離型矽氧烷樹脂,其中數目平均分子量Mn為900~2000之範圍,且分子量分散度(Mw/Mn)為1.0~3.5。
- 如申請專利範圍第1項之籠蔽解離型矽氧烷樹脂,其中二矽氧烷化合物為以下述通式(3)(R1 R2 2 Si)2 O (3)(但,R1 係乙烯基、烷基、苯基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或具有環氧乙烷環之基,R2 係表示甲基)所示。
- 如申請專利範圍第1項之籠蔽解離型矽氧烷樹脂,其中數目平均分子量Mn為600~10000之範圍,且分子量分散度(Mw/Mn)為1.0~3.5。
- 一種籠蔽解離型矽氧烷樹脂之製造方法,其特徵在於:藉由使以下述通式(1)R1 SiX3 (1) 〔但,R1 係乙烯基、烷基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或具有環氧乙烷環之基,X係表示選自烷氧基、鹵原子或羥基之水解性基〕所示,且R1 的至少一個為具有不飽和雙鍵之乙烯基、(甲基)丙烯醯基或烯丙基之矽化合物的1種或2種以上,在鹼性觸媒存在下,於非極性溶劑或極性溶劑之任一者或兩者混合之溶劑中進行水解反應,同時並一部份縮合,使所得到之聚縮合物進一步在非極性溶劑及鹼性觸媒的存在下再縮合,再使二矽氧烷化合物對所得到之再縮合物進行平衡化反應,而得到以下述通式(2)〔R1 R2 2 SiO1/2 〕m 〔R1 SiO3/2 〕n (2)(但,重複單位m之構造中R1 係乙烯基、烷基、苯基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或具有環氧乙烷環之基,重複單位n之構造中R1 係乙烯基、烷基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或具有環氧乙烷環之基,(m+n)個R1 中至少兩個係選自具有不飽和雙鍵之乙烯基、(甲基)丙烯醯基或具有烯丙基之反應性有機官能基,且,重複構造n之構造中n個R1 之中至少一個係選自具有不飽和雙鍵之乙烯基、(甲基)丙烯醯基或具有烯丙基之基之反應性有機官能基,R2 係表示甲基;m係1~4之整數,n係8~16之整數,m與n之和為10~20)所示之籠蔽解離型矽氧烷樹脂。
- 如申請專利範圍第6項之籠蔽解離型矽氧烷樹脂 之製造方法,其中對於再縮合物之二矽氧烷化合物之平衡化反應係於非極性溶媒及鹼性觸媒存在下而進行者,鹼性觸媒之使用量相對於以再縮合物中之〔R1 SiO1.5 〕10 所示之構造單元1莫耳為0.05~0.15莫耳的範圍,且二矽氧烷化合物為以下述通式(3)(R1 R2 2 Si)2 O (3)(但,R1 係乙烯基、烷基、苯基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基或具有環氧乙烷環之基,R2 係表示甲基)所示。
- 如申請專利範圍第6項之籠蔽解離型矽氧烷樹脂之製造方法,其中所得到之籠蔽解離型矽氧烷樹脂的數目平均分子量Mn為600~10000之範圍,且分子量分散度(Mw/Mn)為1.0~3.5。
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