JP2006249160A - Sulfonated polyorganosilsesquioxane and its preparation method - Google Patents

Sulfonated polyorganosilsesquioxane and its preparation method Download PDF

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sulfonated
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Fumio Oi
册雄 大井
Norio Yanase
典男 柳瀬
Seikan Ba
成煥 馬
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Konishi Chemical Ind Co Ltd
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Konishi Chemical Ind Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sulfonated polyorganosilsesquioxane favorable for an antistatic for a plastic film, a dopant for a conductive polymer, a solid acid catalyst or an additive for a solid electrolyte membrane of a fuel cell. <P>SOLUTION: The sulfonated polyorganosilsesquioxane contains the structural unit (1) represented by R<SP>1</SP>-SiO<SB>3/2</SB>(wherein R<SP>1</SP>is a 1-3C alkyl group or a 2-3C alkenyl group), the structural unit (2) represented by Ph-SiO<SB>3/2</SB>and the structural unit (3) represented by HO<SB>3</SB>S-Ph-SiO<SB>3/2</SB>in a molar ratio of (1):(2):(3) of 0-99:0-99:1-100 (wherein (1)+(2)+(3) being 100), and the terminals of the polymer are -OR<SP>2</SP>(wherein R<SP>2</SP>are independently a 1-3C alkyl group or a hydrogen atom, provided that, when the structural unit (1) is not contained, the polymer has at least one terminal in which R<SP>2</SP>is a 1-3C alkyl group). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、スルホン化された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に関する。   The present invention relates to a novel sulfonated polyorganosilsesquioxane and a method for producing the same.

ポリフェニルシルセスキオキサン(以下、PPSQと称することがある)のフェニル基にスルホン酸基を導入したスルホン化PPSQの合成が報告されている(特許文献1参照)。
仏国特許出願公開第2669033号明細書
Synthesis of sulfonated PPSQ in which a sulfonic acid group is introduced into the phenyl group of polyphenylsilsesquioxane (hereinafter sometimes referred to as PPSQ) has been reported (see Patent Document 1).
French Patent Application No. 2669033

しかし、本発明者らの検討によると、このスルホン化PPSQは水に溶けやすい。このため精製段階における水洗において、又は水が存在する環境下において、スルホン化PPSQの水への溶解による損失が大きいという問題があった。   However, according to the study by the present inventors, this sulfonated PPSQ is easily soluble in water. For this reason, there has been a problem that loss due to dissolution of the sulfonated PPSQ in water is large in washing with water in the purification stage or in an environment where water is present.

また、このスルホン化PPSQは、末端に反応性基であるアルコキシ基を有していない。このため、汎用樹脂の添加剤として使用する際、マトリックスとの化学結合が形成され難く、マトリックスからスルホン化PPSQが脱離するという問題があった。   Further, this sulfonated PPSQ does not have an alkoxy group which is a reactive group at the terminal. For this reason, when used as an additive for general-purpose resins, there is a problem in that a chemical bond with the matrix is difficult to form and the sulfonated PPSQ is detached from the matrix.

本発明者らは、上記従来技術の問題点に鑑み鋭意検討を重ねた結果、特定のモノマーを使用して架橋密度がより高く、また、末端に反応性基であるアルコキシ基を有する新規なスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンが得られることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies in view of the above-mentioned problems of the prior art, the present inventors have developed a new sulfone having a higher crosslinking density using a specific monomer and having an alkoxy group which is a reactive group at the terminal. It was found that a modified polyorganosilsesquioxane was obtained, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は下記のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサン及びその製造方法に係るものである。
項1:
構成成分として、
一般式(1)
That is, the present invention relates to the following sulfonated polyorganosilsesquioxane and a method for producing the same.
Item 1:
As a component,
General formula (1)

Figure 2006249160
(式中、R1は炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数2〜3のアルケニル基である)で表される構造単位、
一般式(2)
Figure 2006249160
(Wherein R 1 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms),
General formula (2)

Figure 2006249160
で表される構造単位及び一般式(3)
Figure 2006249160
A structural unit represented by the general formula (3)

Figure 2006249160
で表される構造単位を、(1):(2):(3)のモル比が0〜99:0〜99:1〜100(但し(1)+(2)+(3)=100とする)の割合で含有し、ポリマーの末端が−OR2(R2は独立して炭素原子数1〜3のアルキル基又は水素原子である。但し、(1)の構造単位を含有しない場合、R2が炭素原子数1〜3のアルキル基である末端を少なくとも一個を有する。)であるスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサン。
項2:
(1):(2):(3)のモル比が1〜99:0〜99:1〜99である項1に記載のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサン。
項3:
1がメチル基又はビニル基である項2に記載のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサン。
項4:
一般式(4)
Figure 2006249160
The molar ratio of (1) :( 2) :( 3) is 0 to 99: 0 to 99: 1 to 100 (provided that (1) + (2) + (3) = 100) And the terminal of the polymer is —OR 2 (R 2 is independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom. However, when the structural unit of (1) is not contained, A sulfonated polyorganosilsesquioxane, wherein R 2 has at least one terminal which is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
Item 2:
Item 2. The sulfonated polyorganosilsesquioxane according to Item 1, wherein the molar ratio of (1) :( 2) :( 3) is 1 to 99: 0 to 99: 1 to 99.
Item 3:
Item 3. The sulfonated polyorganosilsesquioxane according to item 2, wherein R 1 is a methyl group or a vinyl group.
Item 4:
General formula (4)

Figure 2006249160
(式中、Xは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物と、
一般式(5)
Figure 2006249160
(Wherein X is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom)
A compound represented by
General formula (5)

Figure 2006249160
(式中、Yは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物と、
一般式(6)
Figure 2006249160
(In the formula, Y is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom)
A compound represented by
General formula (6)

Figure 2006249160
(式中、Rは炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数2〜3のアルケニル基であり、Zは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物とを共加水分解縮合して、
構成成分として、一般式(1)
Figure 2006249160
(In the formula, R is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms, and Z is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom.)
Co-hydrolytic condensation with a compound represented by
As a component, the general formula (1)

Figure 2006249160
(式中、R1は炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数2〜3のアルケニル基である)で表される構造単位、
一般式(2)
Figure 2006249160
(Wherein R 1 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms),
General formula (2)

Figure 2006249160
で表される構造単位及び一般式(3)
Figure 2006249160
A structural unit represented by the general formula (3)

Figure 2006249160
で表される構造単位を、(1):(2):(3)のモル比が1〜99:0〜99:1〜99(但し(1)+(2)+(3)=100とする)の割合で含有し、ポリマーの末端が−OR2(R2は独立して炭素原子数1〜3のアルキル基又は水素原子である)であるスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法。
項5:
1がメチル基又はビニル基である項4に記載のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法。
項6:
一般式(4)
Figure 2006249160
The molar ratio of (1) :( 2) :( 3) is 1 to 99: 0 to 99: 1 to 99 (provided that (1) + (2) + (3) = 100) And a terminal of the polymer is —OR 2 (R 2 is independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom), and a method for producing a sulfonated polyorganosilsesquioxane. .
Item 5:
Item 5. The method for producing a sulfonated polyorganosilsesquioxane according to Item 4, wherein R 1 is a methyl group or a vinyl group.
Item 6:
General formula (4)

Figure 2006249160
(式中、Xは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物と、
一般式(5)
Figure 2006249160
(Wherein X is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom)
A compound represented by
General formula (5)

Figure 2006249160
(式中、Yは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物とを(但しX及びYのうちの少なくとも一つは炭素原子数1〜3のアルコキシ基である)、
(4)及び(5)の合計量に対し0.01モル倍〜1.5モル倍の水の存在下で共加水分解することを特徴とする、
構成成分として、
一般式(2)
Figure 2006249160
(In the formula, Y is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom)
(Wherein at least one of X and Y is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms),
Co-hydrolyzing in the presence of 0.01 mol times to 1.5 mol times water relative to the total amount of (4) and (5),
As a component,
General formula (2)

Figure 2006249160
で表される構造単位及び一般式(3)
Figure 2006249160
A structural unit represented by the general formula (3)

Figure 2006249160
で表される構造単位を、(2):(3)のモル比が0〜99:1〜100(但し(2)+(3)=100とする)の割合で含有し、ポリマーの末端が−OR2(R2は独立して炭素原子数1〜3のアルキル基又は水素原子である。但し、R2が炭素原子数1〜3のアルキル基である末端を少なくとも一個を有する。)であるスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法。
Figure 2006249160
The molar ratio of (2) :( 3) is 0 to 99: 1 to 100 (provided that (2) + (3) = 100), and the polymer ends are —OR 2 (R 2 is independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom, provided that R 2 has at least one terminal which is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms). A method for producing a sulfonated polyorganosilsesquioxane.

以下、本発明について詳細に説明する。
1.スルホン化ポリオルガノシルセスキオキサン
本発明のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンは、構成成分として、
一般式(1)
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
1. Sulfonated polyorganosilsesquioxane The sulfonated polyorganosilsesquioxane of the present invention has the following components:
General formula (1)

Figure 2006249160
(式中、R1は炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数2〜3のアルケニル基である)で表される構造単位、
一般式(2)
Figure 2006249160
(Wherein R 1 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms),
General formula (2)

Figure 2006249160
で表される構造単位及び一般式(3)
Figure 2006249160
A structural unit represented by the general formula (3)

Figure 2006249160
で表される構造単位を、(1):(2):(3)のモル比が0〜99:0〜99:1〜100(但し(1)+(2)+(3)=100とする)の割合で含有し、ポリマーの末端が−OR2(R2は独立して炭素原子数1〜3のアルキル基又は水素原子である。但し、(1)の構造単位を含有しない場合、R2が炭素原子数1〜3のアルキル基である末端を少なくとも一個を有する。)である。
Figure 2006249160
The molar ratio of (1) :( 2) :( 3) is 0 to 99: 0 to 99: 1 to 100 (provided that (1) + (2) + (3) = 100) And the terminal of the polymer is —OR 2 (R 2 is independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom. However, when the structural unit of (1) is not contained, R 2 has at least one terminal which is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.

上記一般式(1)において、R1は炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数2〜3のアルケニル基であり、好ましくはメチル基又はビニル基である。 In the general formula (1), R 1 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms, preferably a methyl group or a vinyl group.

また、本発明のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンは、上記一般式(3)を必須の構成成分とし、上記一般式(1)及び(2)の構成成分は任意の構成成分である。これら構成成分の組成比は、(1)、(2)及び(3)の合計を100とした場合のモル比で(1)0〜99:(2)0〜99:(3)1〜100であり、好ましくは(1)1〜99:(2)0〜99:(3)1〜99であり、より好ましくは(1)10〜80:(2)0〜80:(3)10〜90であり、よりいっそう好ましくは(1)30〜80:(2)0〜50:(3)20〜60である。   In the sulfonated polyorganosilsesquioxane of the present invention, the general formula (3) is an essential constituent, and the constituents of the general formulas (1) and (2) are optional constituents. The composition ratio of these components is (1) 0 to 99: (2) 0 to 99: (3) 1 to 100 in terms of a molar ratio where the sum of (1), (2) and (3) is 100. Preferably, (1) 1 to 99: (2) 0 to 99: (3) 1 to 99, more preferably (1) 10 to 80: (2) 0 to 80: (3) 10 90, and more preferably (1) 30 to 80: (2) 0 to 50: (3) 20 to 60.

さらに、本発明のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの末端の構造は、−OR2(R2は独立して炭素原子数1〜3のアルキル基又は水素原子である。但し、(1)の構造単位を含有しない場合、R2が炭素原子数1〜3のアルキル基である末端を少なくとも一個を有する。)であり、好ましいR2はメチル基又はエチル基である。 Furthermore, the terminal structure of the sulfonated polyorganosilsesquioxane of the present invention is —OR 2 (R 2 is independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom, provided that (1) When it does not contain a structural unit, R 2 has at least one terminal which is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.), And preferred R 2 is a methyl group or an ethyl group.

本発明のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンは、例えば、下記一般式(7)〜(9)に表される構造の繰り返し単位の少なくとも一つを含み、さらに下記一般式(10)及び(11)に表される構造の末端の少なくとも一つを含むポリマーである。
一般式(7)
The sulfonated polyorganosilsesquioxane of the present invention includes, for example, at least one repeating unit having a structure represented by the following general formulas (7) to (9), and further includes the following general formulas (10) and (11 And a polymer containing at least one end of the structure represented by
General formula (7)

Figure 2006249160
一般式(8)
Figure 2006249160
General formula (8)

Figure 2006249160
一般式(9)
Figure 2006249160
General formula (9)

Figure 2006249160
一般式(10)
Figure 2006249160
General formula (10)

Figure 2006249160
一般式(11)
Figure 2006249160
Formula (11)

Figure 2006249160
(式(7)〜(11)中、R11,R12、R13,R14はそれぞれ独立してスルホフェニル基、炭素原子数1〜3のアルキル基、炭素原子数2〜3のアルケニル基、フェニル基を示す。R21、R22はそれぞれ独立して炭素原子数1〜3のアルキル基又は水素原子を示す。)
本発明のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンは、例えばプラスチックフィルムの帯電防止剤、導電性高分子のドーパント、固体酸触媒又は燃料電池の固体電解質膜の添加剤として有用である。
Figure 2006249160
(In the formulas (7) to (11), R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are each independently a sulfophenyl group, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms. And R 21 and R 22 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom.)
The sulfonated polyorganosilsesquioxane of the present invention is useful, for example, as an antistatic agent for plastic films, a dopant for conductive polymers, a solid acid catalyst, or an additive for solid electrolyte membranes in fuel cells.

2.スルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法1
本発明のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法は、
一般式(4)
2. Method 1 for producing sulfonated polyorganosilsesquioxane
The method for producing the sulfonated polyorganosilsesquioxane of the present invention includes:
General formula (4)

Figure 2006249160
(式中、Xは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物と、
一般式(5)
Figure 2006249160
(Wherein X is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom)
A compound represented by
General formula (5)

Figure 2006249160
(式中、Yは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物と、
一般式(6)
Figure 2006249160
(In the formula, Y is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom)
A compound represented by
General formula (6)

Figure 2006249160
(式中、Rは炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数2〜3のアルケニル基であり、Zは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物と
を共加水分解縮合することを特徴とする。この製造方法を製造方法1と称することがある。ここで、一般式(4)、(5)及び(6)で表される化合物は、その各原料製造過程において、あるいは本発明の製造過程において、その加水分解物および/又はその初期縮合物を生成する場合があるが、本発明においては、これら一般式(4)、(5)及び(6)で表される化合物には、それらの加水分解物および/又はその初期縮合物が含まれていても良く、これらの各化合物、その加水分解物およびその初期縮合物の単独又はこれらの混合物であっても良い。以下同じ。
Figure 2006249160
(In the formula, R is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms, and Z is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom.)
It is characterized by cohydrolytic condensation with a compound represented by This manufacturing method may be referred to as manufacturing method 1. Here, the compounds represented by the general formulas (4), (5) and (6) are produced by the hydrolysis and / or initial condensate thereof in the respective raw material production processes or in the production process of the present invention. In the present invention, these compounds represented by the general formulas (4), (5) and (6) include their hydrolyzate and / or initial condensate thereof. Each of these compounds, a hydrolyzate thereof, and an initial condensate thereof may be used alone or as a mixture thereof. same as below.

この製造方法により製造されるスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンは、
構成成分として、一般式(1)
The sulfonated polyorganosilsesquioxane produced by this production method is
As a component, the general formula (1)

Figure 2006249160
(式中、R1は炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数2〜3のアルケニル基である)で表される構造単位、
一般式(2)
Figure 2006249160
(Wherein R 1 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms),
General formula (2)

Figure 2006249160
で表される構造単位及び一般式(3)
Figure 2006249160
A structural unit represented by the general formula (3)

Figure 2006249160
で表される構造単位を、(1):(2):(3)のモル比が1〜99:0〜99:1〜99(但し(1)+(2)+(3)=100とする)の割合で含有し、ポリマーの末端が−OR2(R2は独立して炭素原子数1〜3のアルキル基又は水素原子である)である。すなわち、この製造方法によって製造されるスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンは、一般式(1)で表される構造単位及び一般式(3)で表される構造単位を必須の構造とし、一般式(2)で表される構造単位を任意の構造単位として含む。
Figure 2006249160
The molar ratio of (1) :( 2) :( 3) is 1 to 99: 0 to 99: 1 to 99 (provided that (1) + (2) + (3) = 100) The terminal of the polymer is —OR 2 (R 2 is independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom). That is, the sulfonated polyorganosilsesquioxane produced by this production method has the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3) as an essential structure, The structural unit represented by (2) is included as an arbitrary structural unit.

本発明の製造方法において、一般式(1)〜(6)及び−OR2におけるR1、R2、X、Y、Z及びRの好ましいものは、上記「1.スルホン化ポリオルガノシルセスキオキサン」に記載されたとおりである。 In the production method of the present invention, preferable ones of R 1 , R 2 , X, Y, Z and R in the general formulas (1) to (6) and —OR 2 are those described in “1. Sulfonated polyorganosilsesquioxy”. As described in “Sun”.

一般式(4)で表される化合物の具体例としては、スルホフェニルトリクロロシラン、スルホフェニルトリメトキシシラン、スルホフェニルトリエトキシシラン、スルホフェニルトリプロポキシシラン、スルホフェニルトリイソプロポキシシランなどが挙げられる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (4) include sulfophenyltrichlorosilane, sulfophenyltrimethoxysilane, sulfophenyltriethoxysilane, sulfophenyltripropoxysilane, sulfophenyltriisopropoxysilane and the like.

一般式(4)で表される化合物は、例えば、次のような方法によって製造することが出来る。例えば、フェニルトリクロロシランを、1,2−ジクロロエタン、塩化メチレンなどの有機溶媒に仕込み、これにクロルスルホン酸、無水硫酸などのスルホン化剤を加え、生成する塩化水素を系外に除去しながらスルホン化することによってスルホン化フェニルトリクロロシランの有機溶媒溶液として得られる。スルホン化剤の添加量はフェニルトリクロロシランに対して通常0.1〜1.0モル倍程度である。又、得られたスルホン化フェニルトリクロロシランに過剰のアルコールを滴下し、スルホン化フェニルトリクロロシランをアルコキシ化することにより、スルホン化フェニルトリアルコキシシランとすることもできる。   The compound represented by the general formula (4) can be produced, for example, by the following method. For example, phenyltrichlorosilane is charged into an organic solvent such as 1,2-dichloroethane or methylene chloride, and a sulfonating agent such as chlorosulfonic acid or sulfuric anhydride is added thereto to remove the generated hydrogen chloride from the system. Is obtained as an organic solvent solution of sulfonated phenyltrichlorosilane. The addition amount of the sulfonating agent is usually about 0.1 to 1.0 mol times with respect to phenyltrichlorosilane. Moreover, it can also be set as sulfonated phenyl trialkoxysilane by dripping excess alcohol to the obtained sulfonated phenyltrichlorosilane and alkoxylating the sulfonated phenyltrichlorosilane.

一般式(5)で表される化合物の具体例としては、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシランなどが挙げられる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (5) include phenyltrichlorosilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltripropoxysilane, and phenyltriisopropoxysilane.

一般式(6)で表される化合物の具体例としては、メチルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチリトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリクロロシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、プロピルトリクロロシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリプロポキシシラン、プロピルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、アリルトリクロロシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルトリプロポキシシラン、アリルトリイソプロポキシシランなどが挙げられる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (6) include methyltrichlorosilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltriisopropoxysilane, ethyltrichlorosilane, ethyltrimethoxysilane, Ethyltriethoxysilane, ethyltripropoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, propyltrichlorosilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, propyltripropoxysilane, propyltriisopropoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, Vinyltriethoxysilane, vinyltripropoxysilane, vinyltriisopropoxysilane, allyltrichlorosilane, allyltrimethoxysilane, allyltriethoxy Silane, allyl tripropoxysilane, and the like allyl triisopropoxysilane is.

一般式(4)、(5)及び(6)で表される化合物は、前述のとおり、それらの加水分解物およびその初期縮合物を含んでいても良く、つまり、一般式(4)、(5)及び(6)で表される化合物の塩素および/又はアルコキシ基が加水分解して水酸基となり、この水酸基が縮合してその初期縮合物となる。本発明の製造方法においては、これらの各化合物、その加水分解物およびその初期縮合物の単独又はこれらの混合物を含んでいても良い。   As described above, the compounds represented by the general formulas (4), (5) and (6) may contain a hydrolyzate and an initial condensate thereof, that is, the general formulas (4), ( The chlorine and / or alkoxy groups of the compounds represented by 5) and (6) are hydrolyzed to form hydroxyl groups, and the hydroxyl groups are condensed to form the initial condensate. In the manufacturing method of this invention, each of these compounds, its hydrolyzate, and its initial condensate may be included individually or in mixture.

本発明の製造方法では、一般式(4)で表される化合物を必須の原料とし、所望の目的物に応じて一般式(5)及び(6)で表される化合物を任意に原料とし、これらを共加水分解縮合する。それぞれの原料の使用量は、所望のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンに含まれる構成成分の割合に応じて適宜設定できる。例えば、一般式(4)、(5)、(6)で表される化合物の合計量に対する各原料の使用量は次のとおりである。一般式(4)で表される化合物の使用量は、通常1〜99モル%、好ましくは10〜90モル%、より好ましくは20〜60モル%である。一般式(5)で表される化合物の使用量は、通常0〜99モル%、好ましくは0〜80モル%である。一般式(6)で表される化合物の使用量は、通常1〜99モル%、好ましくは10〜90モル%である。なお、原料として加水分解物又は初期縮合物を使用する場合、これらの使用量はそのモノマーに換算した量が上記の範囲となる量である。   In the production method of the present invention, the compound represented by the general formula (4) is used as an essential raw material, and the compounds represented by the general formulas (5) and (6) are arbitrarily used as raw materials according to a desired object, These are cohydrolyzed and condensed. The usage-amount of each raw material can be suitably set according to the ratio of the structural component contained in desired sulfonated polyorganosilsesquioxane. For example, the usage amount of each raw material with respect to the total amount of the compounds represented by the general formulas (4), (5), and (6) is as follows. The usage-amount of the compound represented by General formula (4) is 1-99 mol% normally, Preferably it is 10-90 mol%, More preferably, it is 20-60 mol%. The usage-amount of the compound represented by General formula (5) is 0-99 mol% normally, Preferably it is 0-80 mol%. The usage-amount of the compound represented by General formula (6) is 1-99 mol% normally, Preferably it is 10-90 mol%. In addition, when using a hydrolyzate or an initial condensate as a raw material, these usage-amounts are the quantity from which the quantity converted into the monomer becomes said range.

本発明の製造方法ではこれらの原料を共加水分解縮合する。共加水分解縮合の条件はこれらの原料が加水分解されて縮合する限り特に制限されない。例えばこれらの原料を有機溶媒中で混合し、この有機溶媒を水に滴下し、必要に応じて撹拌することによって共加水分解縮合することができる。ここで、有機溶媒としては、飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素及びそれらのハロゲン化物(例えばヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタンなど)、芳香族炭化水素及びそれらのハロゲン化物(例えばベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなど)、エーテル化合物(例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフランなど)、エステル化合物(例えば、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなど)、含窒素化合物(例えば、N,N’−ジメチルホルムアミド、アセトニトリルなど)、ケトン類などのカルボニル化合物(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)などが挙げられ、好ましくは1,2−ジクロロエタンである。有機溶媒の使用量は、これらの原料の合計量に対して通常0.5〜100重量倍、好ましくは2〜10重量倍である。なお、有機溶媒を使用しない場合には、これらの原料混合物を水に滴下することによって共加水分解縮合することができる。   In the production method of the present invention, these raw materials are cohydrolyzed and condensed. The conditions for cohydrolytic condensation are not particularly limited as long as these raw materials are hydrolyzed and condensed. For example, these raw materials are mixed in an organic solvent, the organic solvent is added dropwise to water, and if necessary, cohydrolytic condensation can be performed by stirring. Here, examples of the organic solvent include saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons and their halides (for example, hexane, heptane, cyclohexane, chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, etc.), aromatic hydrocarbons and their halogens. (E.g., benzene, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, etc.), ether compounds (e.g., diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, etc.), ester compounds (e.g., ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, etc.), nitrogen compounds (e.g., N, N'-dimethylformamide, acetonitrile, etc.), carbonyl compounds such as ketones (for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.) and the like, preferably 1,2-di Is Roroetan. The usage-amount of an organic solvent is 0.5-100 weight times normally with respect to the total amount of these raw materials, Preferably it is 2-10 weight times. In addition, when not using an organic solvent, it can co-hydrolyze-condense by dripping these raw material mixtures to water.

また、共加水分解縮合において、水の量は、上記の原料の合計量に対して、通常3モル倍以上、好ましくは10〜500モル倍、より好ましくは50〜150モル倍である。共加水分解縮合の温度は通常0〜100℃、好ましくは10〜40℃、より好ましくは15〜25℃である。共加水分解縮合時間は目的物が製造できる限り特に制限されないが、通常30分以上、好ましくは1〜10時間、より好ましくは2〜5時間である。   In the co-hydrolysis condensation, the amount of water is usually 3 mol times or more, preferably 10 to 500 mol times, more preferably 50 to 150 mol times with respect to the total amount of the above raw materials. The temperature of cohydrolysis condensation is usually 0 to 100 ° C, preferably 10 to 40 ° C, more preferably 15 to 25 ° C. The cohydrolysis condensation time is not particularly limited as long as the desired product can be produced, but is usually 30 minutes or longer, preferably 1 to 10 hours, more preferably 2 to 5 hours.

原料混合物を含有する有機溶媒を水に滴下終了後であっても必要に応じて撹拌を行って共加水分解縮合反応を進行させても良い。   Even after the completion of dropping of the organic solvent containing the raw material mixture into water, the cohydrolysis condensation reaction may be advanced by stirring as necessary.

反応終了後、有機溶媒を蒸留等の方法によって系外に除去し、必要に応じてろ過、水洗、減圧乾燥処理を行ってスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンを得ることができる。また、有機溶媒を系外に除去後、ろ過、減圧乾燥、水洗、減圧乾燥処理の順でも得ることができる。目的物のスルホン酸基の含有率が比較的高い場合、有機溶媒を系外に除去後、ろ過、減圧乾燥、水洗、減圧乾燥の順に処理することが好ましい。減圧乾燥の温度は特に限定されないが、50〜200℃、好ましくは100〜150℃である。   After completion of the reaction, the organic solvent is removed from the system by a method such as distillation, and a sulfonated polyorganosilsesquioxane can be obtained by filtration, washing with water and drying under reduced pressure as necessary. Moreover, after removing an organic solvent out of a system, it can obtain also in order of filtration, reduced pressure drying, water washing, and reduced pressure drying processing. When the content of the sulfonic acid group of the target product is relatively high, the organic solvent is preferably removed from the system, and then treated in the order of filtration, drying under reduced pressure, washing with water and drying under reduced pressure. Although the temperature of vacuum drying is not specifically limited, It is 50-200 degreeC, Preferably it is 100-150 degreeC.

3.スルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法2
さらに本発明のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法は、
一般式(4)
3. Method 2 for producing sulfonated polyorganosilsesquioxane
Furthermore, the method for producing the sulfonated polyorganosilsesquioxane of the present invention includes:
General formula (4)

Figure 2006249160
(式中、Xは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物と、
一般式(5)
Figure 2006249160
(Wherein X is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom)
A compound represented by
General formula (5)

Figure 2006249160
(式中、Yは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物とを(但しX及びYのうちの少なくとも一つは炭素原子数1〜3のアルコキシ基である)、
(4)及び(5)の合計量に対し0.01モル倍〜1.5モル倍の水の存在下で共加水分解することを特徴とする。この製造方法を製造方法2と称することがある。
Figure 2006249160
(In the formula, Y is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom)
(Wherein at least one of X and Y is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms),
Co-hydrolysis is carried out in the presence of 0.01 mol times to 1.5 mol times of water relative to the total amount of (4) and (5). This manufacturing method may be referred to as manufacturing method 2.

この製造方法により製造されるスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンは、
構成成分として、
一般式(2)
The sulfonated polyorganosilsesquioxane produced by this production method is
As a component,
General formula (2)

Figure 2006249160
で表される構造単位及び一般式(3)
Figure 2006249160
A structural unit represented by the general formula (3)

Figure 2006249160
で表される構造単位を、(2):(3)のモル比が0〜99:1〜100(但し(2)+(3)=100とする)の割合で含有し、ポリマーの末端が−OR2(R2は独立して炭素原子数1〜3のアルキル基又は水素原子である)である。すなわち、この製造方法によって製造されるスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンは、一般式(3)で表される構造単位を必須の構造とし、一般式(2)で表される構造単位を任意の構造単位として含む。
Figure 2006249160
The molar ratio of (2) :( 3) is 0 to 99: 1 to 100 (provided that (2) + (3) = 100), and the polymer ends are —OR 2 (R 2 is independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom). That is, the sulfonated polyorganosilsesquioxane produced by this production method has the structural unit represented by the general formula (3) as an essential structure and the structural unit represented by the general formula (2) as an arbitrary structure. Included as a structural unit.

本発明の製造方法2において、一般式(2)〜(5)におけるR2、X及びYの好ましいものは、上記「1.スルホン化ポリオルガノシルセスキオキサン」に記載されたとおりである。また、一般式(4)及び(5)の化合物中の、X及びYのうちの少なくとも一つは炭素原子数1〜3のアルコキシ基である。さらに、一般式(4)及び(5)の化合物の例示は上記「2.スルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法1」に記載のとおりである。また、共加水分解縮合において使用される有機溶媒の例示及び使用量も上記「2.スルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法1」に記載のとおりである。 In the production method 2 of the present invention, preferable R 2 , X and Y in the general formulas (2) to (5) are as described in “1. Sulfonated polyorganosilsesquioxane”. Moreover, at least one of X and Y in the compounds of the general formulas (4) and (5) is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms. Further, examples of the compounds of the general formulas (4) and (5) are as described in the above-mentioned “2. Production method 1 of sulfonated polyorganosilsesquioxane”. Examples and amounts of organic solvents used in the cohydrolytic condensation are also as described in “2. Production method 1 of sulfonated polyorganosilsesquioxane”.

本発明の製造方法2では、一般式(4)で表される化合物を必須の原料とし、所望の目的物に応じて一般式(5)で表される化合物を任意に原料とし、これらを共加水分解縮合する。それぞれの原料の使用量は、所望のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンに含まれる構成成分の割合に応じて適宜設定できる。例えば、一般式(4)、(5)で表される化合物の合計量に対する各原料の使用量は次のとおりである。一般式(4)で表される化合物の使用量は、通常1〜100モル%、好ましくは10〜90モル%、より好ましくは20〜60モル%である。一般式(5)で表される化合物の使用量は、通常0〜99モル%、好ましくは10〜90モル%である。   In the production method 2 of the present invention, the compound represented by the general formula (4) is used as an essential raw material, and the compound represented by the general formula (5) is arbitrarily used as a raw material in accordance with a desired object, and these are used together. Hydrolytic condensation. The usage-amount of each raw material can be suitably set according to the ratio of the structural component contained in desired sulfonated polyorganosilsesquioxane. For example, the amount of each raw material used with respect to the total amount of the compounds represented by the general formulas (4) and (5) is as follows. The usage-amount of the compound represented by General formula (4) is 1-100 mol% normally, Preferably it is 10-90 mol%, More preferably, it is 20-60 mol%. The usage-amount of the compound represented by General formula (5) is 0-99 mol% normally, Preferably it is 10-90 mol%.

本発明の製造方法2ではこれらの原料を共加水分解縮合するが、水の量が重要である。使用する水の量は一般式(4)、(5)の合計量に対し通常0.01モル倍〜1.5モル倍、好ましくは0.5モル倍〜1.1モル倍である。水の量がこの範囲内にあると末端にアルコキシ基を含有する目的物の生成の点で有利である。   In the production method 2 of the present invention, these raw materials are cohydrolyzed and condensed, but the amount of water is important. The amount of water to be used is usually 0.01 mol times to 1.5 mol times, preferably 0.5 mol times to 1.1 mol times with respect to the total amount of the general formulas (4) and (5). When the amount of water is within this range, it is advantageous from the viewpoint of production of a target product containing an alkoxy group at the terminal.

その他の共加水分解縮合の条件及び共加水分解縮合後の処理は、上記「2.スルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法1」に記載のとおりである。   Other conditions for the cohydrolysis condensation and the treatment after the cohydrolysis condensation are as described in “2. Production method 1 of sulfonated polyorganosilsesquioxane”.

本発明のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンは水に対する溶解性が比較的低く、例えばプラスチックフィルムの帯電防止剤、導電性高分子のドーパント、固体酸触媒又は燃料電池の固体電解質膜の添加剤として有用である。   The sulfonated polyorganosilsesquioxane of the present invention has a relatively low solubility in water, such as an antistatic agent for plastic films, a dopant for conductive polymers, a solid acid catalyst, or an additive for solid electrolyte membranes in fuel cells. Useful.

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、スルホン化率は、一般式(1)、(2)及び(3)の構成成分の合計数に対する一般式(3)の構成成分の数を百分率で示したものである。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these Examples. The sulfonation rate is a percentage of the number of components of the general formula (3) with respect to the total number of components of the general formulas (1), (2), and (3).

合成例1
温度計、撹拌装置、還流冷却器を取り付けた1リットルのフラスコに、フェニルトリクロロシラン152.0g(718.5mmol)、1,2−ジクロロエタン(以下EDCと略することがある)750gを仕込み、続いて反応混合液を10℃以下に保ちながら窒素環境下でクロロスルホン酸75.21g(645.41mmol,フェニルトリクロロシラン/クロロスルホン酸=100/90モル比)を滴下し、塩化水素を系外に除去しながら、この混合液を加熱して5時間還流した。反応液を室温まで冷却し、スルホン化フェニルトリクロロシランのEDC溶液939.4g得た。
Synthesis example 1
A 1 liter flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser was charged with 152.0 g (718.5 mmol) of phenyltrichlorosilane and 750 g of 1,2-dichloroethane (hereinafter sometimes abbreviated as EDC). While maintaining the reaction mixture at 10 ° C. or lower, 75.21 g (645.41 mmol, phenyltrichlorosilane / chlorosulfonic acid = 100/90 molar ratio) of chlorosulfonic acid was added dropwise under a nitrogen environment to remove hydrogen chloride from the system. While removing, the mixture was heated to reflux for 5 hours. The reaction solution was cooled to room temperature to obtain 939.4 g of an EDC solution of sulfonated phenyltrichlorosilane.

実施例1
合成例1で得たスルホン化フェニルトリクロロシランのEDC溶液116.9g(スルホン化フェニルトリクロロシランとフェニルトリクロロシラン合計量89.4mmolを含有する)に、メチルトリクロロシラン40.1g(268.2mmol)を添加して得た(メチルトリクロロシラン/スルホン化フェニルトリクロロシランとフェニルトリクロロシラン合計量=3/1mol比)混合液を15−20℃の600.0g水中に滴下し、室温で4時間撹拌した。続いて、蒸留法によりEDCを除去し、濾過、水洗、100℃で 6時間減圧乾燥して白色粉末状スルホン化ポリフェニルメチルシルセスキオキサン34.4gを得た(収率:90.8%)。結果を表1に示す。
このスルホン化ポリフェニルメチルシルセスキオキサンの元素分析法によるスルホン化率は20.3%であった。また、赤外吸収スペクトル分析を測定したところ、Si−CH3に帰属される吸収が1274cm-1に、Si−C65に帰属される吸収が1430cm-1に、Si−O−Siの伸縮振動に帰属される吸収が1037cm-1と1135cm-1に観測されたため、ポリフェニルメチルシルセスキオキサンの構造と同定した。赤外吸収スペクトルを図1に示す。
Example 1
116.9 g of EDC solution of sulfonated phenyltrichlorosilane obtained in Synthesis Example 1 (containing a total of 89.4 mmol of sulfonated phenyltrichlorosilane and phenyltrichlorosilane) was added 40.1 g (268.2 mmol) of methyltrichlorosilane. The resulting mixture (methyltrichlorosilane / sulfonated phenyltrichlorosilane and phenyltrichlorosilane total amount = 3/1 mol ratio) was added dropwise to 600.0 g water at 15-20 ° C. and stirred at room temperature for 4 hours. Subsequently, EDC was removed by distillation, filtered, washed with water, and dried under reduced pressure at 100 ° C. for 6 hours to obtain 34.4 g of white powdered sulfonated polyphenylmethylsilsesquioxane (yield: 90.8%). ). The results are shown in Table 1.
The sulfonation rate by elemental analysis of this sulfonated polyphenylmethylsilsesquioxane was 20.3%. Further, when infrared absorption spectrum analysis was measured, the absorption attributed to Si—CH 3 was 1274 cm −1 , the absorption attributed to Si—C 6 H 5 was 1430 cm −1 , and Si—O—Si Since absorption attributed to stretching vibration was observed at 1037 cm −1 and 1135 cm −1 , it was identified as the structure of polyphenylmethylsilsesquioxane. The infrared absorption spectrum is shown in FIG.

比較例1
合成例1で得たスルホン化フェニルトリクロロシランのEDC溶液116.9g(スルホン化フェニルトリクロロシランとフェニルトリクロロシラン合計量89.4mmolを含有する)に、フェニルトリクロロシラン56.7g(268.2mmol)を添加した他は、実施例1と同様に行い、白色粉末状スルホン化ポリフェニルシルセスキオキサン38.7gを得た(収率:65.3%)。このスルホン化ポリフェニルメチルシルセスキオキサンの元素分析法によるスルホン化率は4.2%であった。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
116.7 g of EDC solution of sulfonated phenyltrichlorosilane obtained in Synthesis Example 1 (containing 89.4 mmol of the total amount of sulfonated phenyltrichlorosilane and phenyltrichlorosilane) was added 56.7 g (268.2 mmol) of phenyltrichlorosilane. Other than addition, it carried out similarly to Example 1, and obtained 38.7g of white powdery sulfonated polyphenylsilsesquioxane (yield: 65.3%). The sulfonation rate of this sulfonated polyphenylmethylsilsesquioxane by elemental analysis was 4.2%. The results are shown in Table 1.

実施例2
合成例1で得たスルホン化フェニルトリクロロシランのEDC溶液116.9g(スルホン化フェニルトリクロロシランとフェニルトリクロロシラン合計量89.4mmolを含有する)に、メチルトリクロロシラン13.3g(89.4mmol)を添加して得た(メチルトリクロロシラン/スルホン化フェニルトリクロロシランとフェニルトリクロロシラン合計量=1/1モル比)混合液を15〜20℃の600.0gの水中に滴下し、室温で4時間撹拌した。続いて、蒸留法によりEDCを除去し、濾過、100℃で6時間減圧乾燥して粉末状スルホン化ポリフェニルメチルシルセスキオキサン23.0g得た。得られたスルホン化ポリフェニルメチルシルセスキオキサンを水洗して残留不純物を除去し、100℃で6時間減圧乾燥して粉末状スルホン化ポリフェニルメチルシルセスキオキサン21.7gを得た(収率:73.5%)。このスルホン化ポリフェニルメチルシルセスキオキサンの元素分析法によるスルホン化率は30.0%であった。結果を表1に示す。
Example 2
13.3 g (89.4 mmol) of methyltrichlorosilane was added to 116.9 g of EDC solution of sulfonated phenyltrichlorosilane obtained in Synthesis Example 1 (containing a total of 89.4 mmol of sulfonated phenyltrichlorosilane and phenyltrichlorosilane). The resulting mixture (methyltrichlorosilane / sulfonated phenyltrichlorosilane and phenyltrichlorosilane total amount = 1/1 molar ratio) was added dropwise to 600.0 g of water at 15 to 20 ° C. and stirred at room temperature for 4 hours. did. Subsequently, EDC was removed by distillation, filtered, and dried under reduced pressure at 100 ° C. for 6 hours to obtain 23.0 g of powdered sulfonated polyphenylmethylsilsesquioxane. The obtained sulfonated polyphenylmethylsilsesquioxane was washed with water to remove residual impurities, and dried under reduced pressure at 100 ° C. for 6 hours to obtain 21.7 g of powdered sulfonated polyphenylmethylsilsesquioxane (recovery). Rate: 73.5%). The sulfonation rate of this sulfonated polyphenylmethylsilsesquioxane by elemental analysis was 30.0%. The results are shown in Table 1.

比較例2
合成例1で得たスルホン化フェニルトリクロロシランのEDC溶液116.9g(スルホン化フェニルトリクロロシランとフェニルトリクロロシラン合計量89.4mmolを含有する)に、フェニルトリクロロシラン18.9g(89.4mmol)を添加した他は、実施例2と同様に行い、白色粉末状スルホン化ポリフェニルシルセスキオキサン17.8gを得た(収率:41.5%)。このスルホン化ポリフェニルシルセスキオキサンの元素分析法によるスルホン化率は3.8%であった。結果を表1に示す。
Comparative Example 2
116.9 g (89.4 mmol) of phenyltrichlorosilane was added to 116.9 g of the EDC solution of sulfonated phenyltrichlorosilane obtained in Synthesis Example 1 (containing 89.4 mmol of the total amount of sulfonated phenyltrichlorosilane and phenyltrichlorosilane). Other than addition, it carried out similarly to Example 2, and obtained white powdery sulfonated polyphenylsilsesquioxane 17.8g (yield: 41.5%). The sulfonation rate of this sulfonated polyphenylsilsesquioxane by elemental analysis was 3.8%. The results are shown in Table 1.

Figure 2006249160
Figure 2006249160

合成例2
温度計、撹拌装置、還流冷却器を取り付けた1リットルのフラスコに、EDC750g、フェニルトリクロロシラン151.1g(714.4mmol)を仕込み、続いて反応混合液を10℃以下に保ちながら窒素環境下でクロロスルホン酸33.3g(285.7mmol,フェニルトリクロロシランに対して40mol%)を滴下し、塩化水素を系外に除去しながら、この混合液を加熱して5時間還流した。反応液を室温まで冷却し、茶色均一液状スルホン化フェニルトリクロロシランのEDC溶液を得た。その後、減圧濃縮によりEDCを溜去して、茶色液状スルホン化フェニルトリクロロシラン180.6gを得た。
Synthesis example 2
A 1 liter flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser was charged with 750 g of EDC and 151.1 g (714.4 mmol) of phenyltrichlorosilane, and then kept in a nitrogen environment while keeping the reaction mixture at 10 ° C. or lower. 33.3 g of chlorosulfonic acid (285.7 mmol, 40 mol% with respect to phenyltrichlorosilane) was added dropwise, and the mixture was heated to reflux for 5 hours while removing hydrogen chloride from the system. The reaction solution was cooled to room temperature to obtain an EDC solution of a brown uniform liquid sulfonated phenyltrichlorosilane. Then, EDC was distilled off by concentration under reduced pressure to obtain 180.6 g of brown liquid sulfonated phenyltrichlorosilane.

得られたスルホン化フェニルトリクロロシランに10〜25℃で窒素気流下、塩化水素を系外に除去しながら、エタノール196.3g(4.261mol)を2時間かけて滴下し、続いて室温で2時間撹拌してエトキシ化を行った。その後、70〜78℃で減圧濃縮してエタノールを溜去し、スルホン化フェニルトリエトキシシランとフェニルトリエトキシシラン混合物190.0g(収率:97.8%)得た。   Ethanol 196.3 g (4.261 mol) was dropped into the sulfonated phenyltrichlorosilane thus obtained over 2 hours while removing hydrogen chloride from the system at 10 to 25 ° C. under a nitrogen stream, followed by 2 at room temperature. Ethoxylation was carried out with stirring for a period of time. Then, it concentrated under reduced pressure at 70-78 degreeC, ethanol was distilled off, and 190.0g (yield: 97.8%) of sulfonated phenyltriethoxysilane and phenyltriethoxysilane mixture was obtained.

実施例3
温度計、撹拌装置、還流冷却器を取り付けた500mLのフラスコにトルエン200g、合成例2で得たスルホン化フェニルトリエトキシシランとフェニルトリエトキシシラン混合物22.0g(80.88mmol)を仕込み、続いて水1.601g(88.97mmol,スルホン化フェニルトリエトキシシランとフェニルトリエトキシシランの合計量:水=1:1.1モル比)を滴下して得た混合液を室温で1時間、100℃で2時間撹拌した。その後、減圧濃縮、100℃で4時間減圧乾燥して粉末状末端エトキシ基含有スルホン化ポリフェニルシルセスキオキサンを14.9g得た。(収率:96.0%)。
この末端エトキシ基含有スルホン化ポリフェニルシルセスキオキサンを過剰の水と反応させ、形成されるエタノールをガスクロマトグラフ(GC)で分析したところ、末端エトキシ基含有率(エトキシ含有率の定義:末端エトキシ基含有スルホン化ポリフェニルシルセスキオキサン縮合物中Si原子に対してエトキシ基のモル比率)は6.0%であった。又、この末端エトキシ基含有スルホン化ポリフェニルシルセスキオキサンの元素分析法によるスルホン化率は36.8%であった。結果を表2に示す。
Example 3
A 500 mL flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser was charged with 200 g of toluene and 22.0 g (80.88 mmol) of the sulfonated phenyltriethoxysilane and phenyltriethoxysilane mixture obtained in Synthesis Example 2, followed by 1.601 g of water (88.97 mmol, total amount of sulfonated phenyltriethoxysilane and phenyltriethoxysilane: water = 1: 1.1 molar ratio) was added dropwise to obtain a mixed solution at room temperature for 1 hour at 100 ° C. For 2 hours. Then, it concentrated under reduced pressure and dried under reduced pressure at 100 ° C. for 4 hours to obtain 14.9 g of a powdered terminal ethoxy group-containing sulfonated polyphenylsilsesquioxane. (Yield: 96.0%).
When this terminal ethoxy group-containing sulfonated polyphenylsilsesquioxane was reacted with excess water and the ethanol formed was analyzed by gas chromatography (GC), the terminal ethoxy group content (definition of ethoxy content: terminal ethoxy) In the group-containing sulfonated polyphenylsilsesquioxane condensate, the molar ratio of ethoxy groups to Si atoms was 6.0%. Further, the sulfonation rate of this terminal ethoxy group-containing sulfonated polyphenylsilsesquioxane by elemental analysis was 36.8%. The results are shown in Table 2.

実施例4
温度計、撹拌装置、還流冷却器を取り付けた500mLのフラスコにトルエン200g、合成例2で得たスルホン化フェニルトリエトキシシランとフェニルトリエトキシシラン混合物22.0g(80.88mmol)を仕込み、続いて水1.601g(88.97mmol, スルホン化フェニルトリエトキシシランとフェニルトリエトキシシランの合計量:水=1:1.1モル比)を滴下して得た混合液を室温で3時間撹拌した。その後、40℃で減圧濃縮、40℃で4時間減圧乾燥して粉末状末端エトキシ基含有スルホン化ポリフェニルシルセスキオキサンを15.0g得た。(収率:95.4%)。
この末端エトキシ基含有スルホン化ポリフェニルシルセスキオキサンを過剰の水と反応させ、形成されるエタノールをガスクロマトグラフ(GC)で分析したところ、末端エトキシ基含有率は10.0%であった。又、この末端エトキシ基含有スルホン化ポリフェニルシルセスキオキサンの元素分析法によるスルホン化率は35.6%であった。結果を表2に示す。
Example 4
A 500 mL flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser was charged with 200 g of toluene and 22.0 g (80.88 mmol) of the sulfonated phenyltriethoxysilane and phenyltriethoxysilane mixture obtained in Synthesis Example 2, followed by 1.601 g of water (88.97 mmol, total amount of sulfonated phenyltriethoxysilane and phenyltriethoxysilane: water = 1: 1.1 molar ratio) was added dropwise, and the resulting mixture was stirred at room temperature for 3 hours. Then, it concentrated under reduced pressure at 40 degreeC and dried under reduced pressure at 40 degreeC for 4 hours, and obtained 15.0g of powdery terminal ethoxy group containing sulfonated polyphenylsilsesquioxane. (Yield: 95.4%).
When this terminal ethoxy group-containing sulfonated polyphenylsilsesquioxane was reacted with excess water and the ethanol formed was analyzed by gas chromatography (GC), the terminal ethoxy group content was 10.0%. The sulfonation rate of this terminal ethoxy group-containing sulfonated polyphenylsilsesquioxane by elemental analysis was 35.6%. The results are shown in Table 2.

比較例3
温度計、撹拌装置、還流冷却器を取り付けた500mLのフラスコにトルエン200g、合成例2で得たスルホン化フェニルトリエトキシシランとフェニルトリエトキシシラン混合物22.0g(80.88mmol)を仕込み、続いて水4.367g(242.61mmol,スルホン化フェニルトリエトキシシランとフェニルトリエトキシシランの合計量:水=1:3モル比)を滴下して得た混合液を室温で1時間、100℃で2時間撹拌した。その後、減圧濃縮、100℃で4時間減圧乾燥して粉末状スルホン化ポリフェニルシルセスキオキサンを12.1g得た。(収率:93.0%)。
このスルホン化ポリフェニルシルセスキオキサンを過剰の水と反応させ、ガスクロマトグラフ(GC)で分析したところ、エタノールは検出されなく、末端エトキシ基含有率は0%であった。又、このスルホン化ポリフェニルシルセスキオキサンの元素分析法によるスルホン化率は33.5%であった。結果を表2に示す。
Comparative Example 3
A 500 mL flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser was charged with 200 g of toluene and 22.0 g (80.88 mmol) of the sulfonated phenyltriethoxysilane and phenyltriethoxysilane mixture obtained in Synthesis Example 2, followed by 4.367 g of water (242.61 mmol, total amount of sulfonated phenyltriethoxysilane and phenyltriethoxysilane: water = 1: 3 molar ratio) was added dropwise to obtain a mixed solution obtained at room temperature for 1 hour and at 100 ° C. for 2 hours. Stir for hours. Then, it concentrated under reduced pressure and dried under reduced pressure at 100 ° C. for 4 hours to obtain 12.1 g of powdered sulfonated polyphenylsilsesquioxane. (Yield: 93.0%).
When this sulfonated polyphenylsilsesquioxane was reacted with excess water and analyzed by gas chromatography (GC), ethanol was not detected and the terminal ethoxy group content was 0%. The sulfonation rate of this sulfonated polyphenylsilsesquioxane by elemental analysis was 33.5%. The results are shown in Table 2.

Figure 2006249160
Figure 2006249160

本発明のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンはプラスチックフィルムの帯電防止剤、導電性高分子のドーパント、固体酸触媒又は燃料電池の固体電解質膜の添加剤として有用である。   The sulfonated polyorganosilsesquioxane of the present invention is useful as an antistatic agent for plastic films, a dopant for conductive polymers, a solid acid catalyst or an additive for solid electrolyte membranes in fuel cells.

図1は、実施例1で得られたスルホン化ポリフェニルメチルシルセスキオキサンの赤外吸収スペクトルを示す。1 shows the infrared absorption spectrum of the sulfonated polyphenylmethylsilsesquioxane obtained in Example 1. FIG.

Claims (6)

構成成分として、
一般式(1)
Figure 2006249160
(式中、R1は炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数2〜3のアルケニル基である)で表される構造単位、
一般式(2)
Figure 2006249160
で表される構造単位及び一般式(3)
Figure 2006249160
で表される構造単位を、(1):(2):(3)のモル比が0〜99:0〜99:1〜100(但し(1)+(2)+(3)=100とする)の割合で含有し、ポリマーの末端が−OR2(R2は独立して炭素原子数1〜3のアルキル基又は水素原子である。但し、(1)の構造単位を含有しない場合、R2が炭素原子数1〜3のアルキル基である末端を少なくとも一個を有する。)であるスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサン。
As a component,
General formula (1)
Figure 2006249160
(Wherein R 1 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms),
General formula (2)
Figure 2006249160
A structural unit represented by the general formula (3)
Figure 2006249160
The molar ratio of (1) :( 2) :( 3) is 0 to 99: 0 to 99: 1 to 100 (provided that (1) + (2) + (3) = 100) And the terminal of the polymer is —OR 2 (R 2 is independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom. However, when the structural unit of (1) is not contained, A sulfonated polyorganosilsesquioxane, wherein R 2 has at least one terminal which is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
(1):(2):(3)のモル比が1〜99:0〜99:1〜99である請求項1に記載のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサン。 The sulfonated polyorganosilsesquioxane according to claim 1, wherein the molar ratio of (1) :( 2) :( 3) is 1 to 99: 0 to 99: 1 to 99. 1がメチル基又はビニル基である請求項2に記載のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサン。 The sulfonated polyorganosilsesquioxane according to claim 2, wherein R 1 is a methyl group or a vinyl group. 一般式(4)
Figure 2006249160
(式中、Xは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物と、
一般式(5)
Figure 2006249160
(式中、Yは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物と、
一般式(6)
Figure 2006249160
(式中、Rは炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数2〜3のアルケニル基であり、Zは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物とを共加水分解縮合して、
構成成分として、一般式(1)
Figure 2006249160
(式中、R1は炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数2〜3のアルケニル基である)で表される構造単位、
一般式(2)
Figure 2006249160
で表される構造単位及び一般式(3)
Figure 2006249160
で表される構造単位を、(1):(2):(3)のモル比が1〜99:0〜99:1〜99(但し(1)+(2)+(3)=100とする)の割合で含有し、ポリマーの末端が−OR2(R2は独立して炭素原子数1〜3のアルキル基又は水素原子である)であるスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法。
General formula (4)
Figure 2006249160
(Wherein X is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom)
A compound represented by
General formula (5)
Figure 2006249160
(In the formula, Y is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom)
A compound represented by
General formula (6)
Figure 2006249160
(In the formula, R is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms, and Z is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom.)
Co-hydrolytic condensation with a compound represented by
As a component, the general formula (1)
Figure 2006249160
(Wherein R 1 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms),
General formula (2)
Figure 2006249160
A structural unit represented by the general formula (3)
Figure 2006249160
The molar ratio of (1) :( 2) :( 3) is 1 to 99: 0 to 99: 1 to 99 (provided that (1) + (2) + (3) = 100) And a terminal of the polymer is —OR 2 (R 2 is independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom), and a method for producing a sulfonated polyorganosilsesquioxane. .
1がメチル基又はビニル基である請求項4に記載のスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法。 The method for producing a sulfonated polyorganosilsesquioxane according to claim 4, wherein R 1 is a methyl group or a vinyl group. 一般式(4)
Figure 2006249160
(式中、Xは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物と、
一般式(5)
Figure 2006249160
(式中、Yは炭素原子数1〜3のアルコキシ基又は塩素原子である)
で表される化合物とを(但しX及びYのうちの少なくとも一つは炭素原子数1〜3のアルコキシ基である)、
(4)及び(5)の合計量に対し0.01モル倍〜1.5モル倍の水の存在下で共加水分解することを特徴とする、
構成成分として、
一般式(2)
Figure 2006249160
で表される構造単位及び一般式(3)
Figure 2006249160
で表される構造単位を、(2):(3)のモル比が0〜99:1〜100(但し(2)+(3)=100とする)の割合で含有し、ポリマーの末端が−OR2(R2は独立して炭素原子数1〜3のアルキル基又は水素原子である。但し、R2が炭素原子数1〜3のアルキル基である末端を少なくとも一個を有する。)であるスルホン化ポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法。
General formula (4)
Figure 2006249160
(Wherein X is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom)
A compound represented by
General formula (5)
Figure 2006249160
(In the formula, Y is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a chlorine atom)
(Wherein at least one of X and Y is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms),
Co-hydrolyzing in the presence of 0.01 mol times to 1.5 mol times water relative to the total amount of (4) and (5),
As a component,
General formula (2)
Figure 2006249160
A structural unit represented by the general formula (3)
Figure 2006249160
The molar ratio of (2) :( 3) is 0 to 99: 1 to 100 (provided that (2) + (3) = 100), and the polymer ends are —OR 2 (R 2 is independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom, provided that R 2 has at least one terminal which is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms). A method for producing a sulfonated polyorganosilsesquioxane.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007224299A (en) * 2006-02-21 2007-09-06 Samsung Sdi Co Ltd Polysiloxane compound, its preparation process, polymer electrolyte membrane, membrane electrode assembly and fuel cell
CN102010594A (en) * 2010-10-26 2011-04-13 东华大学 Method for preparing conductive polymer/silsesquioxane composite electrode material
JP2012116878A (en) * 2010-11-29 2012-06-21 Az Electronic Materials Ip Kk Silsesquiazane polymer containing sulfonated phenyl group and siliceous film manufactured by using the same
US8859709B2 (en) 2010-12-22 2014-10-14 Dow Corning Corporation Method of forming polyhedral oligomeric silsesquioxane compounds
WO2018097085A1 (en) * 2016-11-22 2018-05-31 綜研化学株式会社 Dopant for conductive polymer, conductive polymer using dopant, and method for producing conductive polymer
JP2020004965A (en) * 2018-06-28 2020-01-09 オーシーアイ カンパニー リミテッドOCI Company Ltd. Silicon substrate etching solution

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007224299A (en) * 2006-02-21 2007-09-06 Samsung Sdi Co Ltd Polysiloxane compound, its preparation process, polymer electrolyte membrane, membrane electrode assembly and fuel cell
US7833665B2 (en) 2006-02-21 2010-11-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Polysiloxane compound containing sulfonic acid groups, method of preparing the same and fuel cell including the same
CN102010594A (en) * 2010-10-26 2011-04-13 东华大学 Method for preparing conductive polymer/silsesquioxane composite electrode material
JP2012116878A (en) * 2010-11-29 2012-06-21 Az Electronic Materials Ip Kk Silsesquiazane polymer containing sulfonated phenyl group and siliceous film manufactured by using the same
US8859709B2 (en) 2010-12-22 2014-10-14 Dow Corning Corporation Method of forming polyhedral oligomeric silsesquioxane compounds
WO2018097085A1 (en) * 2016-11-22 2018-05-31 綜研化学株式会社 Dopant for conductive polymer, conductive polymer using dopant, and method for producing conductive polymer
CN109983057A (en) * 2016-11-22 2019-07-05 综研化学株式会社 Electroconductive polymer dopant, using its electroconductive polymer and electroconductive polymer manufacturing method
JPWO2018097085A1 (en) * 2016-11-22 2019-10-17 綜研化学株式会社 Conductive polymer dopant, conductive polymer using the same, and method for producing conductive polymer
TWI725256B (en) * 2016-11-22 2021-04-21 日商綜研化學股份有限公司 Dopant for conductive polymer, conductive polymer using it, and method for producing conductive polymer
JP2020004965A (en) * 2018-06-28 2020-01-09 オーシーアイ カンパニー リミテッドOCI Company Ltd. Silicon substrate etching solution
JP7390808B2 (en) 2018-06-28 2023-12-04 オーシーアイ カンパニー リミテッド silicon substrate etching solution

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