CN101885850A - 两末端经单甲基烯丙基异三聚氰酸环封端的有机聚硅氧烷 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种由于在两末端具有烯基，而能够制造有效发挥硅氢化(加成反应)特征的硬化物的含有异三聚氰酸环的有机聚硅氧烷。本发明涉及一种有机聚硅氧烷，所述有机聚硅氧烷如下述式(1)所示，在两末端具有烯丙基异三聚氰酸环结构：

Description

两末端经单甲基烯丙基异三聚氰酸环封端的有机聚硅氧烷

技术领域

本发明涉及一种有机聚硅氧烷，其在两末端具有单甲基烯丙基异三聚氰酸环，能够制造耐热性、机械强度、电气绝缘性等电气特性、耐水蒸汽透过性等气体透过性、透明性等光学特性、耐化学品性、耐水性优异的硬化物。

背景技术

在先前，广泛使用应用了加成硬化反应的硬化性硅橡胶(siliconerubber)组成物。此种硬化性硅橡胶组成物的耐候性(weather resistance)、耐热性、电气绝缘性优异，被广泛使用为电气电子零件的衬垫材料(gasketmaterial)、灌封材料(potting material)、涂层材料(coating material)、轧辊材料(roll material)、印模材料(impression material)等成形材料、电线包覆用材料、以及汽车用零件材料。而且，可有效发挥其光学特性而活用为光半导体的密封材料或接着剂。

然而，此种硬化性硅橡胶组成物具有硅酮所特有的硅氧键(siloxanebond)，因此由于其离子结合性(ion binding property)而存在如下现象：其在高温加湿下进行使用等极其严格的使用环境下，不能发挥硅酮的例如耐化学品性、耐水性、气体透过性的优异特性。而且，还存在着如下缺点：硬化物的表面有粘性，容易附着粉尘等。特别是含有硅氧键的聚合物虽然气体透过性优异，可活用为富氧膜(oxygen enrichment membrane)，然而作为半导体的密封材料而言，其水蒸汽透过性存在问题。

本发明是鉴于上述事实而成的，本发明者进行了锐意研究，结果发现含有异三聚氰酸环的有机聚硅氧烷可制造上述特性优异的硬化物。

含有异三聚氰酸环的聚合体、聚合物、密封剂已知有各种化合物。已知有：使含有Si-H的聚硅氧烷与二烯丙基单缩水甘油基异三聚氰酸酯进行加成反应而得的含有异三聚氰酸基的聚硅氧烷进行环氧基的开环反应硬化而成的化合物(日本专利特开2008-143954号公报)、使含有异三聚氰酸环的聚硅氧烷与含有Si-H的聚硅氧烷进行加成反应硬化而成的化合物(日本专利特开2008-150506号公报)、使三烯丙基异三聚氰酸酯(triallylisocyanurate)与含有Si-H的聚硅氧烷进行加成反应硬化而成的化合物(日本专利特开平9-291214号公报)、使含有异三聚氰酸环和Si-H的聚硅氧烷与含有烯基的化合物进行加成反应硬化而成的化合物(日本专利第4073223号公报、日本专利特开2006-291044号公报、日本专利特开2007-9041号公报)。

然而，日本专利特开2008-143954号公报和日本专利特开2008-150506号公报的含有异三聚氰酸环的聚合体在主剂中含有硅氧键，因此虽然有柔软性但与交联剂的相溶性差。

而且，日本专利特开2008-143954号公报和日本专利特开2008-150506号公报的含有异三聚氰酸环的聚合体由于烯基的存在位置不确定，因此难以进行加成反应而硬化，不能有效发挥硅氢化(加成反应)的特征(迅速的硬化反应)。日本专利特开平9-291214号公报、日本专利第4073223号公报、日本专利特开2006-291044号公报、日本专利特开2007-9041号公报的含有异三聚氰酸的聚合体的交联密度高、刚直而缺乏柔软性。

这些化合物是含有异三聚氰酸环的聚硅氧烷与含有Si-H的聚硅氧烷进行加成反应而形成的硬化物，而并非柔软性、硬化特性、相溶性优异，且光学特性、耐水蒸汽透过性优异的硬化物。由此可见，上述现有的硬化性硅橡胶组成物在产品结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的能够制造柔软性、硬化特性、相溶性优异，且光学特性、耐水蒸汽透过性优异的硬化物的化合物，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由于在两末端具有烯基，而能够制造有效发挥硅氢化(加成反应)特征的硬化物的含有异三聚氰酸环的有机聚硅氧烷。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。为达到上述目的，依据本发明的一种有机聚硅氧烷，所述有机聚硅氧烷如式(1)所示，在两末端具有烯丙基异三聚氰酸环结构：

(X互相独立地为不含不饱和键的一价有机基，R互相独立地为甲基或苯基，n为1～50的整数，以及P为1～10的整数)。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明两末端经单甲基烯丙基异三聚氰酸环封端的有机聚硅氧烷至少具有下列优点：

本发明的含有异三聚氰酸环的有机聚硅氧烷在两末端具有烯基，因此能够与具有SiH基的化合物反应，制造有机硅酮骨架的机械特性、耐热性、电气绝缘性、耐化学品性、耐水性、气体透过性、光学特性优异的硬化物。该硬化物是可适用于必需透明性的LED用透镜或LED用密封材料等光学材料或者特别是半导体的密封材料中的材料。

综上所述，本发明涉及一种有机聚硅氧烷，所述有机聚硅氧烷如下述式(1)所示，在两末端具有烯丙基异三聚氰酸环结构：

(X互相独立为不含不饱和键的一价有机基，R互相独立为甲基或苯基，n为1～50的整数，以及P为1～10的整数)。本发明由于在两末端具有烯基，而能够制造有效发挥硅氢化(加成反应)特征的硬化物的含有异三聚氰酸环的有机聚硅氧烷。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是实施例中调制的化合物I的NMR光谱图。

图2是实施例中调制的化合物I的GPC光谱图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

本发明的有机聚硅氧烷是上述式(1)所示的含有异三聚氰酸环的有机聚硅氧烷，其特征在于：在该聚合体的两末端具有二烯丙基异三聚氰酸环。

在式(1)中，R分别独立地为甲基或苯基，自组成物的硬化特性、柔软性和合成的容易性方面考虑优选为甲基，优选所有R的50摩尔百分比以上为甲基。

X分别独立地为不含不饱和键的一价有机基。X例如是烷基、芳基，其中优选碳数为1～4的烷基，更优选甲基。

n为1～50的整数，优选为1～30的整数。

P为1～30的整数，优选为1～10的整数。

该有机聚硅氧烷的重量平均分子量为500～10000，优选为600～5000。

该有机聚硅氧烷在25℃下的粘度为0.5Pa·S～1000Pa·S、优选为1Pa·S～100Pa·S。

本发明的含有异三聚氰酸环的有机聚硅氧烷可以通过使下述式(2)所示的二烯丙基异三聚氰酸酯与下述式(3)所示的末端经氢硅氧基(hydrogensiloxy)封端的有机聚硅氧烷进行加成反应而制造。反应温度为室温～250℃，优选为50℃～180℃。另外，反应时间为0.1小时～120小时，优选为1小时～10小时。

此处，R、X、n如上所述。

式(3)的有机聚硅氧烷是以相对于烯丙基1当量，Si-H基成为0.1当量～0.9当量、优选为0.4当量～0.7当量(烯丙基过量)的量而与式(2)的化合物反应。由此可获得在两末端具有二烯丙基异三聚氰酸环的有机聚硅氧烷。

在反应中，例如可使用含有铂、铑或钯的化合物作为催化剂。其中优选含有铂的化合物，可使用六氯铂(IV)酸六水合物、铂-羰基乙烯基甲基错合物、铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷错合物、铂-环乙烯基甲基硅氧烷错合物、铂-辛醛/辛醇错合物、或者负载于活性碳上的铂。催化剂的调配量相对于式(2)的化合物而言，优选所含的金属量为0.01ppm～10,000ppm，更优选为0.1ppm～100ppm。

另外，在本发明的聚有机硅氧烷的制造中，可视需要于反应混合物中添加溶剂。溶剂可使用甲苯、二甲苯、均三甲苯、二乙基苯、四氢呋喃、二乙醚、1，4-二噁烷、二苯醚等。

本发明的含有异三聚氰酸环的有机聚硅氧烷能够与具有SiH基的化合物反应，制造机械特性、耐热性、电气绝缘性、耐化学品性、耐水性、气体透过性、光学特性优异的硬化物。该硬化物是可适用于必需透明性的LED用透镜或LED用密封材料等光学材料或者特别是半导体的密封材料中的材料。

[实施例]

以下，参照实施例和比较例对本发明进一步加以说明，但本发明并不受这些实施例限制。

[实施例1]

将单甲基二烯丙基异三聚氰酸酯400g(1.79摩尔)、甲苯400g和氯铂酸甲苯溶液0.32g(含有0.5wt％的铂)装入到2L的可分离式烧瓶(separable flask)中，加热到100℃后，滴加下述式(4)的1，1，3，3-四甲基二硅氧烷120g(0.89摩尔)，在100℃下搅拌8小时后，减压馏去甲苯而获得无色透明的液体。

¹H-NMR测定的结果是基于Si-H质子的波峰(4.6ppm附近)消失、基于乙烯基质子的波峰(5.0ppm～5.4ppm、5.7ppm～6.0ppm附近)仍然残存，由此可确认单甲基二烯丙基异三聚氰酸酯中的烯丙基的一部分与上述式(4)的1，1，3，3-四甲基二硅氧烷反应。GPC测定的结果是重量换算分子量为1200。(P：平均为2.6、乙烯基值：2.48mmol/g、粘度(25℃)：3.0Pa·S)

生成物是未反应原料(单甲基二烯丙基异三聚氰酸酯)与聚合度不同的反应生成物的混合物，根据GPC和NMR的测定结果，可确认含有下述式(5)作为主成分(记为“化合物I”)。GPC测定的结果是：未反应物(单甲基二烯丙基异三聚氰酸酯)为18.5wt％、式(5)中的P＝1的化合物为27.3wt％、式(5)中的P＝2的化合物为22.3wt％、式(5)中的P＝3的化合物为14.8wt％、式(5)中的P＝4的化合物为8.1wt％、式(5)中的P＝5以上的化合物为9.0wt％，除去未反应物的化合物I的重量换算分子量为1468(P：平均3.3)。

将化合物I的NMR、GPC示于图1、图2中。

NMR：AVANCE3400型(Bruker BioSpin公司制造)、¹H-NMR

GPC：SC-8020(Tosoh公司制造)

各化合物的粘度是使用BM型旋转粘度计在25℃下测定的。

[实施例2]

将单甲基二烯丙基异三聚氰酸酯500g(2.24摩尔)、甲苯500g和氯铂酸甲苯溶液0.79g(含有0.5wt％的铂)装入到3L的可分离式烧瓶中，加热到100℃后，滴加下述式(6)的末端氢硅氧烷820g(1.12摩尔)，在100℃下搅拌8小时后，减压馏去甲苯而获得无色透明的液体。

¹H-NMR测定的结果是基于Si-H质子的波峰(4.6ppm附近)消失、基于乙烯基质子的波峰(5.0ppm～5.4ppm、5.7ppm～6.0ppm附近)仍然残存，由此可确认单甲基二烯丙基异三聚氰酸酯中的烯丙基的一部分与上述末端氢硅氧烷反应。GPC测定的结果是重量换算分子量为1830。(P：平均为1.7、乙烯基值：1.67mmol/g、粘度(25℃)：0.2Pa·S)

生成物是未反应原料与聚合度不同的反应生成物的混合物，根据GPC和NMR的测定结果，可确认含有下述化合物作为主成分(记为“化合物II”)。除去未反应物的化合物II的重量换算分子量为2650(P：平均为2.6)。

[实施例3]

将单甲基二烯丙基异三聚氰酸酯0.5kg(2.24摩尔)、甲苯1.0kg和氯铂酸甲苯溶液1.17g(含有0.5wt％的铂)装入到5L的可分离式烧瓶中，加热到100℃后，滴加下述式(8)的末端氢硅氧烷1.63kg(1.12摩尔)在100℃下搅拌8小时后，减压馏去甲苯而获得无色透明的液体。

¹H-NMR测定的结果是基于Si-H质子的波峰(4.6ppm附近)消失、基于乙烯基质子的波峰(5.0ppm～5.4ppm、5.7ppm～6.0ppm附近)仍然残存，由此可确认单甲基二烯丙基异三聚氰酸酯中的烯丙基的一部分与上述式(8)的末端氢硅氧烷反应。GPC测定的结果是重量换算分子量为4200。(P：平均为2.3、乙烯基值：1.05mmol/g、粘度(25℃)：0.1Pa·S)

生成物是未反应原料与聚合度不同的反应生成物的混合物，根据GPC和NMR的测定结果，可确认含有下述式(9)为主成分(记为“化合物III”)。除去未反应物的化合物III的重量换算分子量为5530(P：平均为3.2)。

[产业上的可利用性]

本发明的含有异三聚氰酸环的有机聚硅氧烷在两末端具有烯基，因此能够与具有SiH基的化合物反应，制造有机硅酮骨架的机械特性、耐热性、电气绝缘性、耐化学品性、耐水性、气体透过性、光学特性优异的硬化物。该硬化物是可适用于必需透明性的LED用透镜或LED用密封材料等光学材料或者特别是半导体的密封材料中的材料。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种有机聚硅氧烷，所述有机聚硅氧烷如式(1)所示，在两末端具有烯丙基异三聚氰酸环结构：

式(1)中，X互相独立地为不含不饱和键的一价有机基，R互相独立地为甲基或苯基，n为1～50的整数，以及P为1～10的整数。

2.根据权利要求1所述的有机聚硅氧烷，其中所述式(1)中的X是碳数为1～4的烷基。

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