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JP2002348378A - 新規なポリオルガノシルセスキオキサン及びその製造方法 - Google Patents

新規なポリオルガノシルセスキオキサン及びその製造方法

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Publication number
JP2002348378A
JP2002348378A JP2001149443A JP2001149443A JP2002348378A JP 2002348378 A JP2002348378 A JP 2002348378A JP 2001149443 A JP2001149443 A JP 2001149443A JP 2001149443 A JP2001149443 A JP 2001149443A JP 2002348378 A JP2002348378 A JP 2002348378A
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JP
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group
substituted
polyorganosilsesquioxane
unsubstituted
carbon atoms
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Pending
Application number
JP2001149443A
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English (en)
Inventor
San Fan Son
サン ファン ソン
Man Hon Sun
マン ホン スン
Chan I Yun
チャン イ ユン
Pyoo Hon Son
ピョー ホン ソン
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Korea Institute of Science and Technology KIST
Original Assignee
Korea Institute of Science and Technology KIST
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Publication date
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  • Silicon Polymers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性、耐燃焼性及び柔軟性の優れたポリオ
ルガノシルセスキオキサンを得る。また、分子量分布が
小さく、分子量の調節及び高分子量化が可能であり、縮
重合時にオリゴマーの構造欠陥及びランダムな構造によ
る三次元的網目構造を形成せず、一般の有機溶媒に可溶
である。 【解決手段】 以下の一般式を有するポリオルガノシル
セスキオキサン。 【化1】 (式中、R1及びR2は、水素原子、炭素数1から30のア
ルキル基、炭素数5から30の置換または非置換芳香族
基、炭素数1から30の置換または非置換アリル基、炭
素数3から30の置換または非置換環状化合物残基、炭
素数1から30の置換または非置換アシル基、ビニル
基、アミン残基、または酢酸残基をそれぞれ独立に示
し、nは1およびそれ以上の整数のうちいずれかを示
す。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性、耐燃焼性
及び可撓性の優れた、同じかまたは異なる種類の置換基
が交互に結合した、高規則性を有するポリオルガノシル
セスキオキサン及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のポリオルガノシルセスキオキサン
は、アルカリ触媒の存在下で、トリクロロシラン或いは
トリエトキシシランを加水分解して得られる 高い分子
量のオリゴマーを、N-メチルピロリドン、ジメチルスル
ホキシド及びメチルイソプロペニルケトンのような高粘
度溶媒の中で加熱重縮合させることにより得られる[Bro
wn et al., J. Am. Chem. Soc., 82, 6194 (1960)]。
しかしながら、上記の製造方法は、加水分解と同時に縮
合反応が進行するため、前駆体(シラントリオール)では
なく、オリゴマー(Mn=1000〜3000, Mw/Mn>2)が生成する
傾向にあり、このオリゴマーを利用してアルカリ触媒下
で重合した重合体は、次のような短所がある。 1) 一般的に、分子量分布が大きく、分子量調節及び高
分子量化が困難である(Mn=20000〜30000以下)。 2) 加水分解物であるオリゴマーの構造欠陥及びランダ
ムな構造により、 三次元的網目構造を形成し易いた
め、有機溶媒に不溶である。更に、フェニルシラントリ
オールから シリコーンラダーポリマーを合成する方法
[L. J. Tyler et al., J. Am. Chem. Soc., 77, 770 (1
955), T. Takiguchiet al., J. Am. Chem. Soc., 81, 2
359 (1959), E. C. Lee et al., Polymer Journal, 29
(8), 678 (1997)]においては数平均分子量(Mn)が1,000
〜1,000,000、分子量分布(Mw/Mn)が2以下の高規則性重
合体が得られるが、シラントリオールを高純度で得るた
めには製造工程が複雑化し、かつ室温でフェニルシラン
トリオールの取り扱いが困難であり、更に、収率が極め
て低い(10〜20%以下)ので、非経済的であるという問題
があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、このよ
うな問題点を解消するため、取り扱いが簡便でポリマー
の主鎖に規則的にR及びR'-SiO3/2を容易に導入できる新
たな分子モデルを設計し、また、その重合方法について
検討した。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の構成は以下のと
おりである。 (1)本発明のポリオルガノシルセスキオキサンは以下
の一般式で表される。
【化3】 (式中、R1及びR2は、水素原子、炭素数1から30のア
ルキル基、炭素数5から30の置換または非置換芳香族
基、炭素数1から30の置換または非置換アリル基、炭
素数3から30の置換または非置換環状化合物残基、炭
素数1から30の置換または非置換アシル基、ビニル
基、アミン残基、または酢酸残基をそれぞれ独立に示
し、nは1およびそれ以上の整数のうちいずれかを示
す。) (2)上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、
プロピル基等を例示でき、また、上記芳香族基として
は、フェニル基、ハロゲン化フェニル基等が好ましい。 (3)本発明の、上記ポリオルガノシルセスキオキサン
の製造方法は、下記の一般式で表される1,3-オルガノジ
シロキサンから製造される。
【化4】 (式中、Xは、水素原子、塩素原子、ヒドロキシル基、
アミノ基またはカルボキシ基を示し;Rは、水素原子、
アルキル基、酢酸残塩、ナトリウムまたはカリウムの金
属を示す。) (4)前記縮合反応は、触媒の非存在下で、または、ア
ルカリ金属の水酸化物、アミン、第4級アンモニウム
塩、およびフッ化物よりなる群から選択される少なくと
も1種の触媒の存在下で行われることを特徴とする。 (5) 上記アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化セシウム等を例
示でき、上記アミンとしては、トリエチルアミン、ジエ
チレントリアミン、m-ブチルアミン、p-ジメチルアミン
エタノール、トリエタノールアミン等が好ましい。 (6) 前記縮合触媒の濃度は、1,3-オルガノジシロキ
サンに対して0.01-20重量%の範囲であることを特徴とす
る。
【0005】
【発明の実施の態様】本発明は、シリコーンラダーポリ
マーの構造を制御するために原料として上記[化2]の
一般式で表される1,3-オルガノジシロキサンを利用する
方法であり、また、その新たな重合方法である。本発明
において、1.3-オルガノジシロキサンは、一般的な有機
溶媒に可溶であり、更に、生成された重合体は、トルエ
ン、キシレン、ベンゼン及びクロロベンゼンのような芳
香族の炭化水素類;塩化メチレン、クロロホルム、ジク
ロロエチレン、トリクロロエチレン、トリクロロエンタ
ンのようなハロゲン炭化水素類;テトラヒドロフラン、
1,4-ジオキサン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル
のようなエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、
メチルエーテルケトン等のケトン類;また、ブチルアセ
タート、エチルアセタート、メチルアセタート等のエス
テル類とジメチルホルムアミド等のような一般的有機溶
媒に可溶である。更に、1,3-オルガノジシロキサンの濃
度は、30〜80重量%範囲で使用することが望ましい。30
重量%より低い濃度では、縮合反応が遅くて充分な反応
が進まない。その反面、80重量%より高い濃度では、反
応中にゲル化が起こる可能性がある。1,3-オルガノジシ
ロキサン溶液に添加して縮合反応を促進する触媒は、そ
の使用が自由であるが、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム及び水酸化セシウムのようなアルカリ金属水酸化
物、トリエチルアミン、ジエチレントリアミン、m-ブチ
ルアミン、p-ジメチルアミン エタノール、トリエタノ
ールアミンのようなアミン類、或いは第4級アンモニウ
ム塩類、フッ化物等を使用することが好ましい。縮合触
媒の濃度は、1,3-オルガノジシロキサンに対して0.01〜
20重量%の範囲で利用することが適合である。本発明に
よると、1,3-オルガノジシロキサン溶液を加熱して縮合
反応を進行させることができる。好ましい反応温度は50
〜350℃の範囲で反応させることができるが、より好ま
しくは100-150℃の範囲である。反応時間は、触媒を使
用した場合には、6〜50時間の範囲で調節することがで
きるが触媒を使用しない場合には、高温で長時間にかけ
て反応させる必要がある。1,3-オルガノジシロキサンの
純度が90%以上の場合には、上記の操作により充分に高
分子量の重合体が得られる。このように本発明は次の合
成例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明は、これ
らに限定されるものではない。
【0006】
【実施例】合成例1 一口の丸底フラスコ(50 ml)に滴下漏斗(10 ml)を連結
し、磁石攪拌装置を装着した後、乾燥された窒素気体を
追加させながら、火炎乾燥させた。還流コンデンサを装
着した 丸底フラスコ(50 ml)にトルエン(20ml)を装入し
て110℃で加熱した。7.8gの1,1,1-ジクロロフェニル-3,
3,3-ジメトキシメチルジシロキサン[PhCl2Si-O-Si-Me(O
Me)2] (図面1参照)を、窒素雰囲気下で1滴/1分の速度
で滴下して反応を進行させた。滴下の終った後、反応温
度を120℃まで昇温し、さらに24時間にかけて反応を進
行させた。反応の終了後、10mlの3次蒸留水を加えて10
0℃で3時間にかけて攪拌し、反応を終了させた。反応
混合溶液を過量のメタノールに滴下し、約1〜2時間にか
けて攪拌させた。生成された沈殿物を濾過し、白色粉末
の反応生成(収率:92%, 7.18g)を得た。反応生成物を、
110℃で10時間にかけて真空乾燥させ、分析試料として
使用した。生成された重合体の数平均分子量(Mn)は12,0
00、分子量分布(Mw/Mn)は1.38であった。生成された重
合体の構造分析は、1H NMRおよびIRで行った。1H NMRに
よると、Si-CH3基の化学シフトが0.15ppm、Si-OH基の化
学シフトが1.5ppm、Si-Ph基の化学シフトが7.1-7.6ppm
でそれぞれ認められた。特に、CH3/Phの積分比が31.12:
53.57であり、理論値(3:5)の比と一致した(図面2参
照)。さらに、得られたポリマーは、 IRでラダーの特徴
であるシロキサン結合(Si-O-Si)の非対照伸縮振動(理論
値:1040, 1140cm-1)が 1035.5及び1137.9cm-1にて二重
ピークで認められた(図面3参照)。上記の結果、本発明
の重合体は、化学式1の構造であることが認められた。
【0007】合成例2 実験装置は、合成例1と同様に装着した。還流コンデン
サを装着された丸底フラスコ(50 ml)に10mlのジメチル
スルホキシドを入れて110℃で加熱した。他に製造され
た5gの1,1,1-ジクロロメチル-3,3,3-フェニルジソジウ
メレート ジシロキサン[MeCl2Si-O-SiPh(ONa)2] (図面
4参照)をジメチルスルホキシドに溶かした溶液を、乾
燥された窒素気体を通過させながら、滴下漏斗に移して
激烈に攪拌させながら、製造された溶液を徐々に滴下(1
滴/3分)させた。 滴下の終った後、反応温度を120℃ま
で昇温し、24時間にかけて反応を進行させた。生成され
た重合体の数平均分子量(Mn)は12,000、分子量分布(Mw/
Mn)は1.38であった。反応の終了後、10mlの3次蒸留水
を加えて、乾燥された二酸化炭素ガスでバブリングさせ
ながら、さらに攪拌して3時間 反応させた。 反応混合
溶液を過量のメタノールに滴下し、約2時間にかけて攪
拌させた。生成された沈殿物を濾過し、白色粉末の反応
生成(収率:90.8%, 4.54g)を得た。 反応生成物を、110
℃で10時間にかけて真空乾燥させ、分析試料として使用
した。生成された重合体の数平均分子量(Mn)は48,000、
分子量分布(Mw/Mn)は1.51として3以下であった。生成
された重合体の構造分析は合成例1と同じであった。
【0008】合成例3 一口の丸底フラスコ(10 ml)と三口の丸底フラスコ(500m
l)に滴下漏斗を連結し、それぞれ磁石攪拌装置を装着し
た後、乾燥された窒素気体を通過させながら、火炎乾燥
させた。窒素雰囲気下で10gの1,1,1-ジクロロフェニル-
3,3,3-ジメトキシメチル ジシロキサンを80mlのトルエ
ンに溶解させた後、100 mlのフラスコに入れ、混合溶液
の温度が3℃になるまで攪拌させた後、滴下漏斗に移し
た。310 mlの蒸留水と500 mlの氷を三口の丸底フラスコ
に入れ、激烈に攪拌させながら、徐々に混合溶液を滴下
(1滴/1秒)して加水分解反応を行った。滴下の終了後、
約20-30にかけて攪拌させ、加水分解反応を終了させ
た。反応溶液を分液漏斗に移し、水層とトルエン層を分
離した後、水層は反応副生成物である塩酸を冷却した70
重量%の炭酸水素ナトリウム水溶液で pH 7になるまで中
和させた。加水分解物は、解凍法により水層から生成さ
れた沈殿物を濾過して加水分解物[Ph(OH)2Si-O-SiMe(OM
e)2] (図面5参照)を9.4g(収率:94重量%)を得た。ディ
ーン−シュタルク管(Dean-Stark tube)を装着した丸底
フラスコ(50ml)において、上記の9.4gの加水分解物を10
mlのトルエンに溶解させ、0.94mg(0.01重量%)のKOHを入
れて120℃で16時間にかけて重縮合させた。反応の終了
後、反応溶液を過量のメタノールに滴下した後、生成さ
れた沈殿物を濾過して9g(収率:95.7%)の白色粉末の反
応生成物を得た。反応生成物は110℃で10時間、真空・
乾燥させた後分析試料として使用した。生成された重合
体の数平均分子量(Mn)は78,000、分子量分布(Mw/Mn)は
1.32であった。生成された重合体の構造分析は合成例1
と同じであった。
【0009】
【発明の効果】本発明の製造方法により得られるポリオ
ルガノシルセスキオキサンは、耐熱性材料として有用
し、側鎖の違いによって耐熱塗布剤、光繊維の保護塗布
剤、抵抗体の塗布材料及耐熱塗料、接着剤、離形剤等に
有用な物資である。更に、半導体の保護膜、層間絶縁膜
(LSI)、レジスト 材料、新規な耐熱性フォトレジスト、
および機能性フォトニック材料として利用することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 1,1,1-ジクロロフェニル-3,3,3-ジメトキシ
ロキサンの1H NMRスペクトルである。
【図2】 本発明の合成例1で製造された重合体の1H N
MRスペクトルである。
【図3】 本発明の合成例1で製造された重合体のIRス
ペクトルである。
【図4】 1,1,1-ジクロロメチル-3,3,3-フェニルジソ
ジウメートジシロキサンの1H NMRスペクトルである。
【図5】本発明の合成例3で製造された重合体のIRスペ
クトルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ソン サン ファン 大韓民国 ソウル ノウォン−ク ハギェ −ドン 288 ヒュンダイ 2チャ アパ ートメント 211−503 (72)発明者 スン マン ホン 大韓民国 ソウル カンナム−ク サムソ ン−ドン チュンク アパートメント 102−301 (72)発明者 ユン チャン イ 大韓民国 インチョン ブピュン−ク シ ビュン−ドン 182 14−2 (72)発明者 ソン ピョー ホン 大韓民国 ソウル トンデムン−ク フェ ギ−ドン シンヒュンダイ アパートメン ト 9−1406 Fターム(参考) 2H025 AA10 AB17 BC50 CB33 4J035 BA12 CA01N CA022 CA032 CA052 CA102 CA172 CA192 EB01 EB03

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の一般式で表されるポリオルガノシ
    ルセスキオキサン。 【化1】 (式中、R1及びR2は、水素原子、炭素数1から30のア
    ルキル基、炭素数5から30の置換または非置換芳香族
    基、炭素数1から30の置換または非置換アリル基、炭
    素数3から30の置換または非置換環状化合物残基、炭
    素数1から30の置換または非置換アシル基、ビニル
    基、アミン残基、または酢酸残基をそれぞれ独立に示
    し、nは1およびそれ以上の整数のうちいずれかを示
    す。)
  2. 【請求項2】 前記アルキル基が、メチル基、エチル
    基、またはプロピル基であり、前記芳香族基が、フェニ
    ル基、またはハロゲン化フェニル基であることを特徴と
    する請求項1記載のポリオルガノシルセスキオキサン。
  3. 【請求項3】 下記の一般式で表される1,3-オルガノジ
    シロキサンから請求項1記載のポリオルガノシルセスキ
    オキサンの製造方法。 【化2】 (式中、Xは、水素原子、塩素原子、ヒドロキシル基、
    アミノ基またはカルボキシ基を示し;Rは、水素原子、
    アルキル基、酢酸残塩、ナトリウムまたはカリウムの金
    属を示す。)
  4. 【請求項4】 前記縮合反応は、触媒の非存在下で、ま
    たは、アルカリ金属の水酸化物、アミン、第4級アンモ
    ニウム塩、およびフッ化物よりなる群から選択される少
    なくとも1種の触媒の存在下で行われることを特徴とす
    る請求項3記載の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記アルカリ金属の水酸化物が、水酸化
    ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化セシウムであ
    る、前記アミンが、トリエチルアミン、ジエチレントリ
    アミン、m-ブチルアミン、p-ジメチルアミンエタノー
    ル、またはトリエタノールアミンであることを特徴とす
    る請求項3または4記載の製造方法。
  6. 【請求項6】. 前記縮合触媒の濃度は、1,3-オルガノジ
    シロキサンに対して0.01-20重量%の範囲であることを特
    徴とする請求項3、4または5記載の製造方法。
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