JP2006335946A - Composite article and its production method - Google Patents

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Eri Kawaguchi
絵理 川口
Tatsuya Oshita
竜也 尾下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite article excellent in mechanical properties such as bending strength and to provide a method for producing the article. <P>SOLUTION: The composite article comprises a hydrolyzed condensate of a compound (I) and a silicone-containing polymer, wherein the compound (I) contains a metal atom (M) to which at least one atom group selected from a halogen atom and an alkoxy group is bound and the silicone-containing polymer contains a structural unit derived from a monomer (A) and a monomer (B), the monomer (A) being one shown by the following formula (1) and the monomer (B) being a vinyl compound and/or a carboxylic acid vinyl ester containing a nitrogen-containing hetero ring. H<SB>2</SB>C=CR<SP>1</SP>SiR<SP>2</SP>R<SP>3</SP>R<SP>4</SP>- (1) (wherein R<SP>1</SP>is a hydrogen atom or an alkyl group; R<SP>2</SP>, R<SP>3</SP>and R<SP>4</SP>are each a halogen atom, or a group selected from an alkyl group, an alkoxy group and a hydroxy group, and at least one of R<SP>2</SP>, R<SP>3</SP>and R<SP>4</SP>is a halogen atom, an alkoxy group or a hydroxy group). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ケイ素含有重合体を含む複合体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a composite containing a silicon-containing polymer and a method for producing the same.

高分子物質の改質方法の一種に無機物質との複合化があるが、その手法の一つとして、いわゆるゾル−ゲル法が試みられている。具体的には、金属アルコキシドの加水分解と重縮合とを、高分子物質の存在下または高分子物質の原料モノマーの重合系中で行わせることが試みられている。この方法によれば、高分子物質と金属酸化物(たとえば、シリカ)とからなる複合体が得られる。この方法は、オレフィン系重合体、アクリル系重合体、ビニルアルコール系重合体、シロキサン系重合体といった種々の高分子物質に対して試みられている。   As one of the methods for modifying a polymer substance, there is a compound with an inorganic substance. As one of the techniques, a so-called sol-gel method has been tried. Specifically, attempts have been made to perform hydrolysis and polycondensation of metal alkoxides in the presence of a polymer substance or in a polymerization system of raw material monomers of the polymer substance. According to this method, a composite composed of a polymer substance and a metal oxide (for example, silica) can be obtained. This method has been attempted for various polymer materials such as olefin polymers, acrylic polymers, vinyl alcohol polymers, and siloxane polymers.

近年では、コーティング用途への適用が精力的に検討されており、たとえば、ビニルアルコール系重合体と金属酸化物とからなる複合体が開示されている(たとえば特許文献1および2参照)。   In recent years, application to coating applications has been energetically studied. For example, composites composed of a vinyl alcohol polymer and a metal oxide have been disclosed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

また、他の例として、ビニルトリメトキシシランのラジカル重合体の存在下で、テトラエトキシシランを加水分解縮合させてコーティング膜を形成する方法が開示されている(非特許文献1参照)。   As another example, a method of forming a coating film by hydrolytic condensation of tetraethoxysilane in the presence of a vinyltrimethoxysilane radical polymer is disclosed (see Non-Patent Document 1).

高分子物質と金属酸化物との複合体の性質は、用いる高分子物質の重合度に大きく左右される。筆者らが検討した結果、複合体が十分な物性を発現するには重合体の数平均分子量が1万以上である必要があった。アルコキシシリル基による架橋の導入のために従来から用いられているビニルメトキシシランは、ビニル化合物としては低重合性であり、それのみでは複合体の物性を発現する重合度を得ることが困難である。また、アルコキシシリル基を含む単量体を重合させて得られた高分子物質は、その性質上非常にゲル化しやすく、実際に複合体として用いる場合には、アルコキシシリル基濃度が高すぎて、金属酸化物と高分子物質との反応の他に、高分子物質同士が架橋・凝集する反応が起こり、複合体としての物性の発現をかえって妨げる場合があった。
特開平8−99390号公報 特開平9−278968号公報 ジャーナル オブ ザ セラミック ソサイエティー オブ ジャパン(Journal of the Ceramic Society of Japan)、Vol.105、p555(1997)
The properties of the composite of the polymer substance and the metal oxide are greatly influenced by the degree of polymerization of the polymer substance used. As a result of the study by the authors, the polymer had to have a number average molecular weight of 10,000 or more in order for the composite to exhibit sufficient physical properties. The vinyl methoxysilane conventionally used for the introduction of cross-linking by alkoxysilyl groups has low polymerization as a vinyl compound, and it is difficult to obtain a degree of polymerization that expresses the physical properties of the composite by itself. . In addition, the polymer substance obtained by polymerizing a monomer containing an alkoxysilyl group is very easy to gel due to its properties, and when actually used as a composite, the alkoxysilyl group concentration is too high, In addition to the reaction between the metal oxide and the polymer material, a reaction in which the polymer materials are cross-linked and aggregated may occur, which sometimes hinders the expression of physical properties as a composite.
JP-A-8-99390 JP-A-9-278968 Journal of the Ceramic Society of Japan, Vol. 105, p555 (1997)

現在、金属酸化物と高分子物質とを含む従来の複合体については、さらなる特性の向上が望まれている。   Currently, further improvements in properties are desired for conventional composites containing metal oxides and polymeric substances.

このような状況に鑑み、本発明は、曲げ強さなどの力学的物性に優れた複合体、およびその製造方法を提供することを目的の1つとする。   In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a composite having excellent mechanical properties such as bending strength and a method for producing the same.

上記目的を達成すべく検討した結果、本発明者らは、特定のケイ素含有重合体と特定の金属含有化合物とを用いることによって、力学的物性に優れた複合体が得られることを見出した。本発明は、この新しい知見に基づくものである。   As a result of studies to achieve the above object, the present inventors have found that a composite having excellent mechanical properties can be obtained by using a specific silicon-containing polymer and a specific metal-containing compound. The present invention is based on this new finding.

本発明の第1の複合体は、化合物(I)の加水分解縮合物とケイ素含有重合体とを含む複合体であって、前記化合物(I)は、ハロゲン原子およびアルコキシ基から選ばれる少なくとも1つの原子団が結合した金属原子(M)を含む少なくとも1種類の化合物であり、前記ケイ素含有重合体は、単量体(A)に由来する構造単位(A)と単量体(B)に由来する構造単位(B)とを含み、前記単量体(A)は、以下の式(1)で表される少なくとも1種類の化合物であり、前記単量体(B)は、窒素含有複素環を有するビニル化合物と、カルボン酸ビニルエステル化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1種類の化合物である。   The first complex of the present invention is a complex comprising a hydrolysis condensate of compound (I) and a silicon-containing polymer, wherein the compound (I) is at least one selected from a halogen atom and an alkoxy group. It is at least one compound containing a metal atom (M) to which two atomic groups are bonded, and the silicon-containing polymer is composed of a structural unit (A) derived from the monomer (A) and a monomer (B). The monomer (A) is at least one compound represented by the following formula (1), and the monomer (B) is a nitrogen-containing complex. It is at least one compound selected from the group consisting of a vinyl compound having a ring and a carboxylic acid vinyl ester compound.

Figure 2006335946
[式中、R1は水素原子またはアルキル基である。R2、R3およびR4はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基および水酸基から選ばれる1つの原子団であり、R2、R3およびR4から選ばれる少なくとも1つの原子団(G)はハロゲン原子、アルコキシ基または水酸基である。]
Figure 2006335946
[Wherein R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 2 , R 3 and R 4 are each independently one atomic group selected from a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group and a hydroxyl group, and at least one atomic group selected from R 2 , R 3 and R 4 ( G) is a halogen atom, an alkoxy group or a hydroxyl group. ]

また、本発明の第2の複合体は、金属原子(M)を含む金属酸化物とケイ素含有重合体とを含む複合体であって、前記ケイ素含有重合体は、単量体(A)に由来する構造単位(A)と単量体(B)に由来する構造単位(B)とを含み、前記単量体(A)は、以下の式(1)で表される少なくとも1種類の化合物であり、前記単量体(B)は、窒素含有複素環を有するビニル化合物と、カルボン酸ビニルエステル化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1種類の化合物である。   The second composite of the present invention is a composite containing a metal oxide containing a metal atom (M) and a silicon-containing polymer, and the silicon-containing polymer is added to the monomer (A). The structural unit (A) derived from and the structural unit (B) derived from the monomer (B), wherein the monomer (A) is at least one compound represented by the following formula (1) The monomer (B) is at least one compound selected from the group consisting of a vinyl compound having a nitrogen-containing heterocycle and a carboxylic acid vinyl ester compound.

Figure 2006335946
[式中、R1は水素原子またはアルキル基である。R2、R3およびR4はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基および水酸基から選ばれる1つの原子団であり、R2、R3およびR4から選ばれる少なくとも1つの原子団(G)はハロゲン原子、アルコキシ基または水酸基である。]
Figure 2006335946
[Wherein R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 2 , R 3 and R 4 are each independently one atomic group selected from a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group and a hydroxyl group, and at least one atomic group selected from R 2 , R 3 and R 4 ( G) is a halogen atom, an alkoxy group or a hydroxyl group. ]

また、複合体を製造するための本発明の製造方法は、単量体(A)と単量体(B)とを含む複数種の単量体を重合してケイ素含有重合体を得る第1工程と、化合物(I)、化合物(I)の加水分解物および化合物(I)の加水分解縮合物からなる群から選ばれる少なくとも1種と、前記ケイ素含有重合体と、溶媒とを含む混合物を調製する第2工程とを含む。前記単量体(A)は、以下の式(1)で表される少なくとも1種類の化合物であり、前記単量体(B)は、窒素含有複素環を有するビニル化合物と、カルボン酸ビニルエステル化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1種類の化合物であり、前記化合物(I)は、ハロゲン原子およびアルコキシ基から選ばれる少なくとも1つの原子団が結合した金属原子(M)を含む少なくとも1種類の化合物である。   The production method of the present invention for producing a composite is a first method for obtaining a silicon-containing polymer by polymerizing a plurality of types of monomers including a monomer (A) and a monomer (B). A mixture comprising: a step; at least one selected from the group consisting of a compound (I), a hydrolyzate of compound (I), and a hydrolyzed condensate of compound (I); the silicon-containing polymer; and a solvent. A second step of preparation. The monomer (A) is at least one compound represented by the following formula (1), and the monomer (B) includes a vinyl compound having a nitrogen-containing heterocyclic ring and a carboxylic acid vinyl ester. And at least one compound selected from the group consisting of compounds, wherein the compound (I) includes at least one metal atom (M) to which at least one atomic group selected from a halogen atom and an alkoxy group is bonded. A compound.

Figure 2006335946
[式中、R1は水素原子またはアルキル基である。R2、R3およびR4はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基および水酸基から選ばれる1つの原子団であり、R2、R3およびR4から選ばれる少なくとも1つの原子団(G)はハロゲン原子、アルコキシ基または水酸基である。]
Figure 2006335946
[Wherein R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 2 , R 3 and R 4 are each independently one atomic group selected from a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group and a hydroxyl group, and at least one atomic group selected from R 2 , R 3 and R 4 ( G) is a halogen atom, an alkoxy group or a hydroxyl group. ]

上記本発明の製造方法によって得られる複合体は、本発明の複合体の別の側面を構成する。また、本発明の塊状体は、上記本発明の複合体からなる。   The composite obtained by the production method of the present invention constitutes another aspect of the composite of the present invention. Moreover, the lump of the present invention is composed of the complex of the present invention.

本発明によれば、透明で、曲げ強さや圧縮強さなどの力学的物性に優れる複合体が得られる。本発明の複合体は、特定の分野において金属材料の代わりとして用いることが可能である。   According to the present invention, a composite that is transparent and excellent in mechanical properties such as bending strength and compressive strength can be obtained. The composite of the present invention can be used as a substitute for a metal material in a specific field.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、特定の機能を発現する化合物として具体的な化合物を例示しているが、本発明はこれに限定されない。また、例示される材料は、特に説明がない限り、単独で用いてもよいし2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the following description, specific compounds are exemplified as compounds that exhibit a specific function, but the present invention is not limited to these. Moreover, as long as there is no description in particular, the illustrated material may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.

(複合体)
本発明の複合体は、化合物(I)の加水分解縮合物とケイ素含有重合体とを含む複合体である。
(Complex)
The composite of the present invention is a composite comprising a hydrolysis condensate of compound (I) and a silicon-containing polymer.

化合物(I)は、ハロゲン原子およびアルコキシ基から選ばれる少なくとも1つの原子団が結合した金属原子(M)を含む少なくとも1種類の化合物である。化合物(I)の金属原子(M)は、いわゆるゾル−ゲル法に示されるように、加水分解縮合反応によって酸素を介して連結される。そして、この加水分解縮合反応が十分に進行すると、化合物(I)の加水分解縮合物は実質的に金属酸化物(たとえば、表面に官能基を備える金属酸化物粒子)となる。本発明における上記化合物(I)の加水分解縮合物は、化合物(I)が部分的に加水分解縮合したものを包含する。さらに本発明は、上記化合物(I)の加水分解縮合物が、金属原子(M)を含む金属酸化物である複合体、すなわち、金属原子(M)とケイ素含有重合体とを含む複合体を包含する。後者の場合、複合体に関する以下の説明において「化合物(I)の加水分解縮合物」を「金属酸化物」に読み替えることができる。   Compound (I) is at least one compound containing a metal atom (M) to which at least one atomic group selected from a halogen atom and an alkoxy group is bonded. As shown in the so-called sol-gel method, the metal atom (M) of the compound (I) is linked through oxygen by a hydrolysis condensation reaction. When this hydrolysis-condensation reaction proceeds sufficiently, the hydrolysis-condensation product of compound (I) substantially becomes a metal oxide (for example, metal oxide particles having a functional group on the surface). The hydrolyzed condensate of the compound (I) in the present invention includes a product obtained by partially hydrolyzing and condensing the compound (I). Furthermore, the present invention provides a composite in which the hydrolysis condensate of the compound (I) is a metal oxide containing a metal atom (M), that is, a composite containing a metal atom (M) and a silicon-containing polymer. Include. In the latter case, “hydrolysis condensate of compound (I)” can be read as “metal oxide” in the following description of the composite.

金属原子(M)は、Si、Al、Ti、Zr、Cu、Ca、Sr、Ba、Zn、B、Ga、Y、Ge、Pb、P、Sb、V、Ta、W、LaおよびNdから選ばれる少なくとも1種の原子であり、好ましくはSi、Al、TiおよびZrから選ばれる少なくとも1種の原子である。これらの中でも、透明性の高い複合体が得られることから、ケイ素(Si)が好ましい。なお、Siは類金属元素に分類される場合があるが、この明細書では金属元素として説明する。   The metal atom (M) is selected from Si, Al, Ti, Zr, Cu, Ca, Sr, Ba, Zn, B, Ga, Y, Ge, Pb, P, Sb, V, Ta, W, La and Nd At least one atom selected from Si, Al, Ti and Zr. Among these, silicon (Si) is preferable because a highly transparent composite can be obtained. Si may be classified as a similar metal element, but in this specification, it will be described as a metal element.

化合物(I)に含まれるハロゲン原子としては、たとえば塩素や臭素が挙げられる。化合物(I)に含まれるアルコキシ基としては、たとえば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、iso−ブトキシ基、t−ブトキシ基が挙げられる。   Examples of the halogen atom contained in the compound (I) include chlorine and bromine. Examples of the alkoxy group contained in the compound (I) include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, a sec-butoxy group, an iso-butoxy group, and a t-butoxy group. Can be mentioned.

ハロゲン原子およびアルコキシ基以外に金属原子(M)に結合する原子団としては、たとえばアルキル基が挙げられる。金属原子(M)に結合している原子団の数は金属原子(M)の原子価に等しい。典型的な例では、金属原子(M)に結合している原子団が、ハロゲン原子のみ、アルコキシ基のみ、またはハロゲン原子およびアルコキシ基のみからなる。そのような化合物(I)は、以下の式で表される。   Examples of the atomic group bonded to the metal atom (M) other than the halogen atom and the alkoxy group include an alkyl group. The number of atomic groups bonded to the metal atom (M) is equal to the valence of the metal atom (M). In a typical example, the atomic group bonded to the metal atom (M) consists of only a halogen atom, only an alkoxy group, or only a halogen atom and an alkoxy group. Such compound (I) is represented by the following formula.

M(OR)m-nn
[式中、Mは金属原子を示す。Rはアルキル基(炭素数は好ましくは6以下でたとえば3以下)を示す。Xはハロゲン原子を示す。mは金属原子Mの原子価に等しい。nは、0以上m以下の整数である。]
M (OR) mn X n
[Wherein M represents a metal atom. R represents an alkyl group (carbon number is preferably 6 or less, for example 3 or less). X represents a halogen atom. m is equal to the valence of the metal atom M. n is an integer of 0 or more and m or less. ]

化合物(I)の具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、クロロトリメトキシシラン、クロロトリエトキシシラン、ジクロロジメトキシシラン、ジクロロジエトキシシラン、トリクロロメトキシシラン、トリクロロエトキシシラン等のシリコンアルコキシド;テトラクロロシランやテトラブロモシラン等のハロゲン化シラン;テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン等のアルコキシチタン化合物;テトラクロロチタン等のハロゲン化チタン;トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリブトキシアルミニウム、ジエトキシアルミニウムクロリド等のアルコキシアルミニウム化合物;テトラエトキシジルコニウム、テトライソプロポキシジルコニウム、メチルトリイソプロポキシジルコニウム等のアルコキシジルコニウム化合物などが挙げられる。   Specific examples of the compound (I) include silicon alkoxides such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, chlorotrimethoxysilane, chlorotriethoxysilane, dichlorodimethoxysilane, dichlorodiethoxysilane, trichloromethoxysilane, and trichloroethoxysilane; tetra Halogenated silanes such as chlorosilane and tetrabromosilane; alkoxytitanium compounds such as tetramethoxytitanium, tetraethoxytitanium and tetraisopropoxytitanium; titanium halides such as tetrachlorotitanium; trimethoxyaluminum, triethoxyaluminum and triisopropoxyaluminum , Alkoxy aluminum compounds such as tributoxy aluminum and diethoxy aluminum chloride; tetraethoxy zirconium, tetraisopropyl Po carboxymethyl zirconium, and the like alkoxy zirconium compound such as methyl triisopropoxy zirconium.

以下、本発明の複合体に含まれるケイ素含有重合体について説明する。該ケイ素含有重合体は、単量体(A)に由来する構造単位(A)と単量体(B)由来する構造単位(B)とを含む。該ケイ素含有重合体は、単量体(C)に由来する構造単位(C)をさらに含んでもよい。単量体(A)は、以下の式(1)で表される少なくとも1種類の化合物である。   Hereinafter, the silicon-containing polymer contained in the composite of the present invention will be described. The silicon-containing polymer includes a structural unit (A) derived from the monomer (A) and a structural unit (B) derived from the monomer (B). The silicon-containing polymer may further contain a structural unit (C) derived from the monomer (C). The monomer (A) is at least one compound represented by the following formula (1).

Figure 2006335946
[式中、R1は水素原子またはアルキル基である。R2、R3およびR4はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基および水酸基から選ばれる1つの原子団であり、R2、R3およびR4から選ばれる少なくとも1つの原子団(G)はハロゲン原子、アルコキシ基または水酸基である。]
Figure 2006335946
[Wherein R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 2 , R 3 and R 4 are each independently one atomic group selected from a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group and a hydroxyl group, and at least one atomic group selected from R 2 , R 3 and R 4 ( G) is a halogen atom, an alkoxy group or a hydroxyl group. ]

1、R2、R3およびR4に適用できるアルキル基としては、メチル基、エチル基およびプロピル基といったアルキル基が挙げられる。R2、R3およびR4に適用できるハロゲン原子としては、たとえば塩素や臭素が挙げられる。R2、R3およびR4に適用できるアルコキシ基としては、たとえば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアルキルオキシ基;2−メトキシエトキシ基などのアルコキシアルキレンオキシ基;ベンジルオキシ基などのアラルキルオキシ基が挙げられる。R2〜R4の典型的な一例では、R2、R3およびR4は、それぞれ独立に、ハロゲン原子またはアルコキシ基である。 Examples of the alkyl group applicable to R 1 , R 2 , R 3 and R 4 include alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group and a propyl group. Examples of the halogen atom applicable to R 2 , R 3 and R 4 include chlorine and bromine. Examples of the alkoxy group applicable to R 2 , R 3 and R 4 include alkyloxy groups such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group and butoxy group; alkoxyalkyleneoxy groups such as 2-methoxyethoxy group; benzyloxy group And aralkyloxy groups such as In a typical example of R 2 to R 4 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a halogen atom or an alkoxy group.

2、R3およびR4から選ばれる少なくとも1つはハロゲン原子またはアルコキシ基であることが好ましい。単量体(A)の好ましい一例である単量体(A−1)では、R1が水素原子であり、R2〜R4がハロゲン原子である。単量体(A)の好ましい他の一例である単量体(A−2)では、R1が水素原子であり、R2〜R4がアルコキシ基である。単量体(A)の好ましい他の一例である単量体(A−3)では、R1が水素原子であり、R2〜R4がアルコキシ基およびハロゲン原子のいずれかであり、少なくとも1つがアルコキシ基で、少なくとも1つがハロゲン原子である。単量体(A)の具体例としては、たとえば、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、ビニルトリブトキシシラン、ビニルジメトキシメチルシラン、ビニルジエトキシメチルシラン、ビニルジエトキシエチルシラン、ビニルエトキシジメチルシラン、ビニルエトキシジエチルシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリクロロシランが挙げられる。 At least one selected from R 2 , R 3 and R 4 is preferably a halogen atom or an alkoxy group. In monomer (A-1) which is a preferred example of monomer (A), R 1 is a hydrogen atom, and R 2 to R 4 are halogen atoms. In monomer (A-2) which is another preferred example of monomer (A), R 1 is a hydrogen atom, and R 2 to R 4 are alkoxy groups. In monomer (A-3), which is another preferred example of monomer (A), R 1 is a hydrogen atom, R 2 to R 4 are either an alkoxy group or a halogen atom, and at least 1 One is an alkoxy group and at least one is a halogen atom. Specific examples of the monomer (A) include, for example, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltripropoxysilane, vinyltributoxysilane, vinyldimethoxymethylsilane, vinyldiethoxymethylsilane, vinyldiethoxyethylsilane. Vinylethoxydimethylsilane, vinylethoxydiethylsilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, and vinyltrichlorosilane.

単量体(B)は、窒素含有複素環を有するビニル化合物と、カルボン酸ビニルエステル化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1種類の化合物である。窒素含有複素環を有する単量体(B)としては、たとえば、ビニルピロリドン(N−ビニル−2−ピロリドン)、ビニルイミダゾール、N−ビニルプリン、N−ビニルピペラジン、N−ビニルピペリジンが挙げられる。また、カルボン酸ビニルエステルとしては、たとえば、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニルが挙げられる。   The monomer (B) is at least one compound selected from the group consisting of a vinyl compound having a nitrogen-containing heterocycle and a carboxylic acid vinyl ester compound. Examples of the monomer (B) having a nitrogen-containing heterocyclic ring include vinyl pyrrolidone (N-vinyl-2-pyrrolidone), vinyl imidazole, N-vinyl purine, N-vinyl piperazine, and N-vinyl piperidine. Examples of the carboxylic acid vinyl ester include vinyl acetate, vinyl benzoate, vinyl propionate, vinyl butyrate, and vinyl caproate.

ビニルイミダゾールは、N−ビニルイミダゾール、2−ビニルイミダゾール、4−ビニルイミダゾールのいずれであってもよく、これらの混合物であってもよいが、単量体(A)との共重合性の面から、N−ビニルイミダゾールが好ましい。これらの単量体(B)は、単量体(A)および後述する単量体(C)との共重合性が高いため、均一かつ高重合度のケイ素含有重合体が得られ、それを用いることによって複合体の力学的物性が向上する。単量体(B)は、ビニルピロリドンおよびビニルイミダゾールから選ばれる少なくとも1種の化合物であってもよく、それらのいずれか一方であることが好ましい。   The vinyl imidazole may be any of N-vinyl imidazole, 2-vinyl imidazole, 4-vinyl imidazole, or a mixture thereof, but from the viewpoint of copolymerization with the monomer (A). N-vinylimidazole is preferred. Since these monomers (B) are highly copolymerizable with the monomer (A) and the monomer (C) described later, a silicon-containing polymer having a uniform and high polymerization degree is obtained. By using it, the mechanical properties of the composite are improved. The monomer (B) may be at least one compound selected from vinyl pyrrolidone and vinyl imidazole, and is preferably any one of them.

本発明において使用されるケイ素含有重合体は、単量体(C)に由来する構造単位(C)を含有していてもよい。単量体(C)は、2つ以上の炭素−炭素二重結合を含む少なくとも1種類の化合物である。単量体(C)としては、たとえば、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリルクロレンデート、アジピン酸ジビニル、コハク酸ジビニル、ジビニルエーテル、ジビニルスルホン、フタル酸ジビニル、フタル酸ジアリル、ジビニルベンゼン、または以下に述べる化合物が挙げられる。   The silicon-containing polymer used in the present invention may contain a structural unit (C) derived from the monomer (C). Monomer (C) is at least one compound containing two or more carbon-carbon double bonds. As the monomer (C), for example, triallyl isocyanurate, triallyl trimellitate, diallyl chlorendate, divinyl adipate, divinyl succinate, divinyl ether, divinyl sulfone, divinyl phthalate, diallyl phthalate, divinyl Benzene or the compounds described below can be mentioned.

単量体(C)は、(CR5=CH2)で表される基(ただしR5は水素原子またはアルキル基である)および(CR6=CH2)で表される基(ただしR6は水素原子またはアルキル基である)が結合したケイ素原子を含む少なくとも1種類の化合物であることが好ましい。このような化合物は2つの炭素−炭素二重結合を含むため、それを用いることによって、主鎖に架橋構造が導入された重合体が得られる。特に、(CR=CH2)で表される基(ただしRは水素原子またはアルキル基である)が直接ケイ素原子に結合している単量体を用いる場合には単量体(C)と単量体(A)との重合性が向上する。そして、それによって、より分子量の大きなケイ素含有重合体が得られ、また、架橋構造を導入した場合に、重合体の主鎖が強く拘束されたケイ素含有重合体が得られる。その結果、そのようなケイ素含有重合体を含む複合体の力学的物性が向上するという効果が得られる。 The monomer (C) is a group represented by (CR 5 ═CH 2 ) (where R 5 is a hydrogen atom or an alkyl group) and a group represented by (CR 6 ═CH 2 ) (where R 6 is R 6). Is preferably a hydrogen atom or an alkyl group) and is preferably at least one compound containing a silicon atom to which is bonded. Since such a compound contains two carbon-carbon double bonds, a polymer having a crosslinked structure introduced into the main chain can be obtained by using the compound. In particular, when using a monomer in which a group represented by (CR═CH 2 ) (where R is a hydrogen atom or an alkyl group) is directly bonded to a silicon atom, the monomer (C) Polymerizability with the monomer (A) is improved. As a result, a silicon-containing polymer having a higher molecular weight is obtained, and when a crosslinked structure is introduced, a silicon-containing polymer in which the main chain of the polymer is strongly constrained is obtained. As a result, an effect of improving the mechanical properties of the composite containing such a silicon-containing polymer can be obtained.

また、単量体(C)は、以下の式(2)で表される少なくとも1種類の化合物であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that a monomer (C) is at least 1 type of compound represented by the following formula | equation (2).

Figure 2006335946
[式中、R5およびR6はそれぞれ独立に水素原子またはアルキル基である。R7およびR8はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基および(CR9=CH2)で表される基(ただしR9は水素原子またはアルキル基である)から選ばれる1つの原子団である。]
Figure 2006335946
[Wherein, R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, or a group represented by (CR 9 ═CH 2 ) (where R 9 is a hydrogen atom or an alkyl group). One selected atomic group. ]

7およびR8から選ばれる少なくとも1つは、ハロゲン原子、アルコキシ基、水酸基、または(CR9=CH2)で表される基であることが好ましく、ハロゲン原子またはアルコキシ基であることが特に好ましい。 At least one selected from R 7 and R 8 is preferably a halogen atom, an alkoxy group, a hydroxyl group, or a group represented by (CR 9 ═CH 2 ), and particularly preferably a halogen atom or an alkoxy group. preferable.

5、R6、R7、R8およびR9に適用できるアルキル基としては、たとえば、メチル基、エチル基およびプロピル基が挙げられる。R7およびR8に適用できるハロゲン原子としては、たとえば塩素や臭素が挙げられる。R7およびR8に適用できるアルコキシ基としては、たとえば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアルキルオキシ基;2−メトキシエトキシ基などのアルコキシアルキレンオキシ基;ベンジルオキシ基などのアラルキルオキシ基が挙げられる。 Examples of the alkyl group applicable to R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 include a methyl group, an ethyl group and a propyl group. Examples of the halogen atom applicable to R 7 and R 8 include chlorine and bromine. Examples of the alkoxy group applicable to R 7 and R 8 include alkyloxy groups such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group and butoxy group; alkoxyalkyleneoxy groups such as 2-methoxyethoxy group; aralkyl such as benzyloxy group An oxy group is mentioned.

式(2)で表される単量体(C)の例を以下に説明する。第1の単量体(C−1)は、R7およびR8の少なくとも1方がアルコキシ基であり、好ましくはR7およびR8がともにアルコキシ基である。第2の単量体(C−2)は、R7およびR8の少なくとも1方がハロゲン原子であり、好ましくはR7およびR8がともにハロゲン原子である。第3の単量体(C−3)は、R7が(CR9=CH2)で表される基であり、R8がアルコキシ基、ハロゲン原子またはアルキル基である。単量体(C−1)〜(C−3)において、R5およびR6は水素原子であってもアルキル基であってもよい。 Examples of the monomer (C) represented by the formula (2) will be described below. In the first monomer (C-1), at least one of R 7 and R 8 is an alkoxy group, and preferably R 7 and R 8 are both alkoxy groups. In the second monomer (C-2), at least one of R 7 and R 8 is a halogen atom, and preferably R 7 and R 8 are both halogen atoms. In the third monomer (C-3), R 7 is a group represented by (CR 9 ═CH 2 ), and R 8 is an alkoxy group, a halogen atom, or an alkyl group. In the monomers (C-1) to (C-3), R 5 and R 6 may be a hydrogen atom or an alkyl group.

式(2)で表される化合物の具体例としては、たとえば、ジエトキシジビニルシラン、ジメトキシジビニルシラン、メトキシメチルジビニルシラン、ジクロロジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、クロロトリビニルシラン、メトキシトリビニルシラン、エトキシトリビニルシランが挙げられる。   Specific examples of the compound represented by the formula (2) include, for example, diethoxydivinylsilane, dimethoxydivinylsilane, methoxymethyldivinylsilane, dichlorodivinylsilane, methyltrivinylsilane, chlorotrivinylsilane, methoxytrivinylsilane, ethoxytrivinylsilane. Is mentioned.

上述した単量体(A)と上述した単量体(B)および単量体(C)とは任意に組み合わせて重合することができる。たとえば、単量体(A−1)と、ビニルピロリドンと、単量体(C−1)、(C−2)および(C−3)のいずれかとを組み合わせてもよい。また、単量体(A−2)と、ビニルピロリドンと、単量体(C−1)、(C−2)および(C−3)のいずれかとを組み合わせてもよい。また、単量体(A−3)と、ビニルピロリドンと、および単量体(C−1)、(C−2)および(C−3)のいずれかとを組み合わせてもよい。また、上記組み合わせにおいて、ビニルピロリドンをビニルイミダゾールに置き換えてもよい。以上のような組み合わせの一例は実施例に示される。ケイ素含有重合体を構成する構造単位の組み合わせは、重合時の単量体の組み合わせに応じて決定される。   The monomer (A) described above and the monomer (B) and monomer (C) described above can be polymerized in any combination. For example, the monomer (A-1), vinylpyrrolidone, and any of the monomers (C-1), (C-2), and (C-3) may be combined. Further, the monomer (A-2), vinylpyrrolidone, and any of the monomers (C-1), (C-2), and (C-3) may be combined. Further, the monomer (A-3), vinylpyrrolidone, and any of the monomers (C-1), (C-2), and (C-3) may be combined. In the above combination, vinylpyrrolidone may be replaced with vinylimidazole. An example of such a combination is shown in the examples. The combination of structural units constituting the silicon-containing polymer is determined according to the combination of monomers at the time of polymerization.

なお、単量体(A)、単量体(B)、単量体(C)および化合物(I)は、市販されているものを利用してもよいし、公知の方法で合成してもよい。   The monomer (A), monomer (B), monomer (C) and compound (I) may be commercially available or synthesized by a known method. Good.

単量体(A)および単量体(B)からなるケイ素含有重合体の全構造単位に占める構造単位(A)および構造単位(B)の好ましい割合は、材料である単量体(A)、単量体(B)の種類や、得られるケイ素含有重合体を含む複合体の使用目的に応じて変化する。得られる重合体の分子量、及び側鎖全体に対するアルコキシシリル基の割合が複合体の物性に影響することを考慮すると、以下の割合が好ましい。ケイ素含有重合体の全構造単位に占める構造単位(A)の割合が5〜60モル%の範囲であり、ケイ素含有重合体の全構造単位に占める構造単位(B)の割合が20〜95モル%の範囲であることが好ましい。また、構造単位(A)/構造単位(B)のモル比は、好ましくは60/40〜5/95の割合であり、より好ましくは55/45〜10/90であり、さらに好ましくは50/50〜20/80である。   A preferred ratio of the structural unit (A) and the structural unit (B) in the total structural unit of the silicon-containing polymer composed of the monomer (A) and the monomer (B) is the monomer (A) as a material. Depending on the type of monomer (B) and the intended use of the composite containing the resulting silicon-containing polymer. Considering that the molecular weight of the resulting polymer and the proportion of alkoxysilyl groups relative to the entire side chain affect the physical properties of the composite, the following proportions are preferred. The proportion of the structural unit (A) in the total structural unit of the silicon-containing polymer is in the range of 5 to 60 mol%, and the proportion of the structural unit (B) in the total structural unit of the silicon-containing polymer is 20 to 95 mol. % Is preferable. The molar ratio of structural unit (A) / structural unit (B) is preferably 60/40 to 5/95, more preferably 55/45 to 10/90, and even more preferably 50 / 50-20 / 80.

単量体(A)、単量体(B)および単量体(C)からなるケイ素含有重合体の場合は、全構造単位に占める構造単位(A)および構造単位(B)、構造単位(C)の好ましい割合は、材料である単量体(A)、単量体(B)および単量体(C)の種類や、得られるケイ素含有重合体を含む複合体の使用目的に応じて変化する。分子量及び側鎖全体に対するアルコキシシリル基の割合の影響を考慮すると、以下の割合であることが好ましい。典型的な例では、ケイ素含有重合体の全構造単位に占める構造単位(A)の割合と構造単位(C)の割合を合わせたものが、5〜60モル%の範囲であり、ケイ素含有重合体の全構造単位に占める構造単位(B)の割合が20〜95モル%の範囲であることが好ましい。また、(構造単位(A)+構造単位(C))/構造単位(B)のモル比は、好ましくは60/40〜5/95の割合であり、より好ましくは55/45〜10/90であり、さらに好ましくは50/50〜20/80である。また、構造単位(A)/構造単位(C)のモル比は、好ましくは70/30〜99.5/0.5の割合であり、より好ましくは80/20〜97/3であり、さらに好ましくは85/15〜95/5である。(構造単位(A)+構造単位(C))/構造単位(B)のモル比および構造単位(A)/構造単位(C)のモル比をこの範囲とすることによって、重合時のゲル化を防ぐことができ、高分子量の重合体を得ることができる。   In the case of the silicon-containing polymer comprising the monomer (A), the monomer (B) and the monomer (C), the structural unit (A), the structural unit (B), the structural unit ( The preferred proportion of C) depends on the type of monomer (A), monomer (B) and monomer (C) as materials, and the intended use of the composite containing the resulting silicon-containing polymer. Change. Considering the influence of the molecular weight and the ratio of the alkoxysilyl group to the entire side chain, the following ratio is preferable. In a typical example, the sum of the proportion of the structural unit (A) and the proportion of the structural unit (C) in the total structural units of the silicon-containing polymer is in the range of 5 to 60 mol%, It is preferable that the ratio of the structural unit (B) to the total structural unit of the coalescence is in the range of 20 to 95 mol%. The molar ratio of (structural unit (A) + structural unit (C)) / structural unit (B) is preferably a ratio of 60/40 to 5/95, more preferably 55/45 to 10/90. More preferably, it is 50 / 50-20 / 80. The molar ratio of structural unit (A) / structural unit (C) is preferably a ratio of 70/30 to 99.5 / 0.5, more preferably 80/20 to 97/3, Preferably it is 85 / 15-95 / 5. By making the molar ratio of (structural unit (A) + structural unit (C)) / structural unit (B) and the molar ratio of structural unit (A) / structural unit (C) within this range, gelation during polymerization And a high molecular weight polymer can be obtained.

本発明の複合体では、該複合体に含まれる化合物(I)の加水分解縮合物の割合は、1〜40重量%の範囲であることが好ましい。この範囲とすることによって、曲げ強さ等の力学的物性に優れた複合体を得ることができる。該割合は、2〜35重量%の範囲であることがより好ましく、3〜30重量%の範囲であることがさらに好ましい。   In the complex of the present invention, the ratio of the hydrolysis condensate of compound (I) contained in the complex is preferably in the range of 1 to 40% by weight. By setting it as this range, the composite_body | complex excellent in mechanical physical properties, such as bending strength, can be obtained. The ratio is more preferably in the range of 2 to 35% by weight, and still more preferably in the range of 3 to 30% by weight.

複合体に含まれるケイ素含有重合体の割合は、30〜99重量%の範囲であることが好ましい。この範囲とすることによって、曲げ強さ等の力学的物性に優れた複合体を得ることができる。該割合は、40〜98重量%の範囲であることがより好ましく、60〜97重量%の範囲であることがさらに好ましい。   The ratio of the silicon-containing polymer contained in the composite is preferably in the range of 30 to 99% by weight. By setting it as this range, the composite_body | complex excellent in mechanical physical properties, such as bending strength, can be obtained. The ratio is more preferably in the range of 40 to 98% by weight, and still more preferably in the range of 60 to 97% by weight.

本発明の複合体中に含まれるケイ素含有重合体は、単量体(A)に由来する複数の構造単位(A)を有しているため、上記原子団(G)を少なくとも1つ有したシリル基を複数有している。本発明の複合体では、該ケイ素含有重合体に含まれる複数の構造単位(A)の少なくとも一部において、上記原子団(G)を有するシリル基が他の官能基と縮合および/または加水分解縮合していることが好ましい。これらの原子団(G)を有するシリル基の少なくとも一部は、他の官能基と直接縮合してもよいし、加水分解したのちに縮合してもよい。原子団(G)を有するシリル基が縮合および/または加水分解縮合することによって、曲げ強さなどの力学的物性が向上する。原子団(G)を有するシリル基が縮合および/または加水分解縮合する他の官能基は、化合物(I)の加水分解縮合物に含まれる官能基(または金属酸化物の表面に存在する官能基)であることが好ましいが、ケイ素含有重合体中の他の官能基であってもよい(たとえば1つの原子団(G)を有するシリル基と他の原子団(G)を有するシリル基との縮合および/または加水分解縮合など)。構造単位(A)の原子団(G)を有するシリル基の縮合は、固体NMRでケイ素のスペクトルを測定することによって確認できる。   Since the silicon-containing polymer contained in the composite of the present invention has a plurality of structural units (A) derived from the monomer (A), it has at least one atomic group (G). It has a plurality of silyl groups. In the composite of the present invention, the silyl group having the atomic group (G) is condensed and / or hydrolyzed with another functional group in at least a part of the plurality of structural units (A) contained in the silicon-containing polymer. Condensation is preferred. At least a part of the silyl group having these atomic groups (G) may be condensed directly with other functional groups, or may be condensed after hydrolysis. When the silyl group having the atomic group (G) is condensed and / or hydrolytically condensed, mechanical properties such as bending strength are improved. The other functional group on which the silyl group having the atomic group (G) is condensed and / or hydrolyzed is a functional group (or a functional group present on the surface of the metal oxide) contained in the hydrolytic condensate of the compound (I). But may be other functional groups in the silicon-containing polymer (for example, a silyl group having one atomic group (G) and a silyl group having another atomic group (G)). Condensation and / or hydrolytic condensation). The condensation of the silyl group having the atomic group (G) of the structural unit (A) can be confirmed by measuring the spectrum of silicon by solid-state NMR.

また、上記ケイ素含有重合体における構造単位(C)がハロゲン原子、アルコキシ基、水酸基等の縮合および/または加水分解縮合に寄与することができる官能基と直接結合したシリル基を有する場合には、これらのシリル基の少なくとも一部は、上記、構造単位(A)における原子団(G)を有するシリル基の場合と同様に、他の官能基と縮合および/または加水分解縮合していてもよい。   When the structural unit (C) in the silicon-containing polymer has a silyl group directly bonded to a functional group that can contribute to condensation and / or hydrolysis condensation of a halogen atom, an alkoxy group, a hydroxyl group, etc., At least a part of these silyl groups may be condensed and / or hydrolytically condensed with other functional groups as in the case of the silyl group having the atomic group (G) in the structural unit (A). .

上記ケイ素含有重合体は、数平均分子量(Mn)が10,000以上であることが好ましく、より好ましくは12,000以上、さらに好ましくは15,000以上である。数平均分子量(Mn)が10,000以上である場合、該ケイ素含有重合体を含んだ複合体の力学的物性(たとえば引張り強度、引張り伸度、屈曲性)が特に良好となる。数平均分子量(Mn)の上限は、特に制限されないが、上記した極性有機溶剤に溶解する範囲内であることが好ましい。なお、本明細書でいう数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、実施例で述べるように、GPC(Gel Permeation Chromatography)で測定したポリスチレン換算の値である。   The silicon-containing polymer preferably has a number average molecular weight (Mn) of 10,000 or more, more preferably 12,000 or more, and further preferably 15,000 or more. When the number average molecular weight (Mn) is 10,000 or more, the mechanical properties (for example, tensile strength, tensile elongation, flexibility) of the composite containing the silicon-containing polymer are particularly good. The upper limit of the number average molecular weight (Mn) is not particularly limited, but is preferably within a range that dissolves in the polar organic solvent described above. The number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw) referred to in the present specification are values in terms of polystyrene measured by GPC (Gel Permeation Chromatography), as described in Examples.

また、上記ケイ素含有重合体の分子量分布、すなわち重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比「Mw/Mn」で表される値は、好ましくは1〜15であり、より好ましくは1〜10の範囲であり、さらに好ましくは1〜3の範囲である。分子量分布が好ましい範囲にある場合、得られる複合体の力学的物性が良好となる。   Further, the molecular weight distribution of the silicon-containing polymer, that is, the value represented by the ratio “Mw / Mn” between the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) is preferably 1 to 15, more preferably. Is in the range of 1-10, more preferably in the range of 1-3. When the molecular weight distribution is in a preferred range, the mechanical properties of the resulting composite are good.

本発明の複合体は、典型的には、化合物(I)の加水分解縮合物とケイ素含有重合体のみ、または実質的にそれらのみからなるが、本発明の効果が得られる限り他の物質を含んでもよい。たとえば、本発明の複合体は、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリオレフィン、ポリスチレン、スチレン系ブロック共重合体等の他の重合体を含んでもよい。本発明の複合体は、さらに、安定剤、滑剤、顔料、耐衝撃性改良剤、加工助剤、結晶核剤、補強剤、着色剤、難燃剤、耐候性改良剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐加水分解性向上剤、防かび剤、抗菌剤、光安定剤、耐電防止剤、シリコンオイル、ブロッキング防止剤、離型剤、発泡剤、香料などの各種添加剤;ガラス繊維、ポリエステル繊維等の各種繊維;タルク、シリカ、木粉等の充填剤;各種カップリング剤などの成分を含んでもよい。   The complex of the present invention is typically composed of only the hydrolysis condensate of compound (I) and the silicon-containing polymer, or substantially only of these, but other substances may be used as long as the effects of the present invention can be obtained. May be included. For example, the composite of the present invention may be made of other materials such as polyamide, polyurethane, polyester, polycarbonate, polyoxymethylene resin, acrylic resin, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyolefin, polystyrene, styrenic block copolymer, etc. A polymer may be included. The composite of the present invention further comprises a stabilizer, a lubricant, a pigment, an impact resistance improver, a processing aid, a crystal nucleating agent, a reinforcing agent, a colorant, a flame retardant, a weather resistance improver, an ultraviolet absorber, and an antioxidant. Agents, hydrolysis resistance improvers, fungicides, antibacterial agents, light stabilizers, antistatic agents, silicone oil, antiblocking agents, mold release agents, foaming agents, fragrances, etc .; glass fibers, polyester fibers Ingredients such as various fibers such as talc, silica, wood powder, and various coupling agents may be included.

本発明の複合体は、化合物(I)の加水分解縮合物とケイ素含有重合体とを含んでおり、硬さや曲げ強さなどの力学的物性および透光性が高いという特徴を有する。特に、化合物(I)の加水分解縮合物とケイ素含有重合体とが縮合(結合)することによって、特に優れた力学的物性を示す。本発明によれば、3点曲げ強さが100MPa以上の複合体を得ることが可能である。   The composite of the present invention contains a hydrolyzed condensate of compound (I) and a silicon-containing polymer, and is characterized by high mechanical properties such as hardness and bending strength and high translucency. In particular, when the hydrolysis condensate of compound (I) and the silicon-containing polymer are condensed (bonded), particularly excellent mechanical properties are exhibited. According to the present invention, it is possible to obtain a composite having a three-point bending strength of 100 MPa or more.

本発明の複合体は、塊状体や薄膜の形態で使用することができる。塊状体としては、例えば、0.5mm角以上の大きさのもの、より好ましくは1mm角以上の大きさのもの、さらに好ましくは4mm角以上の大きさのものを例示することができる。   The composite of the present invention can be used in the form of a mass or a thin film. As a lump, the thing of the magnitude | size of 0.5 mm square or more, More preferably, the thing of the magnitude | size of 1 mm square or more, More preferably, the thing of a magnitude | size of 4 mm square or more can be illustrated.

本発明の複合体は、硬く、曲げ強さ等の機械的物性に優れているため、歯科材料用、光学用、電気・電子部品材料用などの用途に好ましく使用することができる。歯科材料の具体例としては、クラウン、インレー、アンレー、ブリッジ等の歯冠材料、硬質レジン前装冠やメタルボンドポーセレンに使用されるメタルフレーム、人工歯、義歯、義歯床、義歯床用裏装材、インプラント上部構造、種々のインプラント用部材(スクリューフィクチャー、アバットメント等)、歯科用ポスト、クラスプ、歯科用コンポジットレジン用フィラー等が挙げられる。   Since the composite of the present invention is hard and excellent in mechanical properties such as bending strength, it can be preferably used for applications such as dental materials, optics, and electrical / electronic component materials. Specific examples of dental materials include crown materials such as crowns, inlays, onlays and bridges, metal frames used for hard resin front crowns and metal bond porcelains, artificial teeth, dentures, denture bases and denture base linings. Materials, implant superstructure, various implant members (screw fixture, abutment, etc.), dental posts, clasps, fillers for dental composite resins, and the like.

これらの義歯材料の製造方法としては、後述する本発明の製造方法において、溶媒等を含有する流動性のある状態の混合物を、目的とする形状の空隙を有する型に流し込んで成型する方法や、また、本発明の複合体からなる塊状体を切削加工して目的の形状とする方法等が挙げられる。   As a manufacturing method of these denture materials, in the manufacturing method of the present invention to be described later, a fluid mixture containing a solvent or the like is poured into a mold having voids of a desired shape and molded, Moreover, the method etc. which cut the lump which consists of a composite_body | complex of this invention and make it the target shape are mentioned.

歯科用コンポジットレジンは、重合性単量体と無機フィラー(無機粉末)とからなる複合材料である。このコンポジットレジンは、歯の一部を削って形成された穴の充填や、支台築造や、クラウンなどの歯冠材料として利用されている。   The dental composite resin is a composite material composed of a polymerizable monomer and an inorganic filler (inorganic powder). This composite resin is used as a crown material for filling a hole formed by cutting a part of a tooth, building an abutment, or crown.

これらの歯科用コンポジットレジンにおいては、従来、無機フィラーの材質としては、シリカやシリカを基材とするガラスが用いられてきた。これらの従来の無機フィラーに代えて本発明の複合体から得た粉末を無機フィラーとして用いると、機械的強度と研磨滑沢性に優れ、さらには口腔内での滑沢耐久性に優れた歯科用コンポジットレジンが得られる。   In these dental composite resins, conventionally, silica or silica-based glass has been used as the inorganic filler material. When the powder obtained from the composite of the present invention is used as an inorganic filler in place of these conventional inorganic fillers, the dental is excellent in mechanical strength and polishing lubricity, and further in lubrication durability in the oral cavity. Composite resin is obtained.

本発明の複合体を歯科用コンポジットレジン用フィラーとして用いる場合、本発明の複合体をボールミルなどの方法で粉砕して適切な粒径の粉末にして用いられる。この粉末の粒径は、通常は、平均粒径が0.05〜50μm、粒径範囲が0.01〜200μmの範囲にある。   When the composite of the present invention is used as a filler for a dental composite resin, the composite of the present invention is pulverized by a method such as a ball mill to obtain a powder having an appropriate particle size. The particle size of the powder is usually in the range of 0.05 to 50 μm in average particle size and 0.01 to 200 μm in particle size range.

また、重合性単量体としては公知のものが制限無く用いられる。本発明の複合体をフィラーとして含む歯科用コンポジットレジンにおいて、重合性単量体100重量部に対する本発明のフィラーの配合割合は、10〜1,000重量部の範囲にあるのが通常である。   Moreover, a well-known thing is used without a restriction | limiting as a polymerizable monomer. In a dental composite resin containing the composite of the present invention as a filler, the blending ratio of the filler of the present invention relative to 100 parts by weight of the polymerizable monomer is usually in the range of 10 to 1,000 parts by weight.

また、本発明の複合体は、塗料、インク、接着剤、粘着剤、相溶化剤、シーリング材などの種々の用途に使用することも可能である。   The composite of the present invention can also be used for various applications such as paints, inks, adhesives, pressure-sensitive adhesives, compatibilizing agents, and sealing materials.

(複合体の製造方法)
以下、複合体の製造方法について説明する。本発明の製造方法によれば、上述した複合体を製造できる。本発明の製造方法で製造された複合体は、本発明の複合体の別の側面を構成する。
(Production method of composite)
Hereinafter, the manufacturing method of a composite_body | complex is demonstrated. According to the production method of the present invention, the above-described composite can be produced. The composite manufactured by the manufacturing method of the present invention constitutes another aspect of the composite of the present invention.

本発明の製造方法は、単量体(A)と単量体(B)とを含む複数種の単量体を重合してケイ素含有重合体を得る第1工程を含む。この第1工程は、単量体(A)と単量体(B)と単量体(C)とを含む複数種の単量体を重合してケイ素含有重合体を得る工程であってもよい。また、この製造方法は、化合物(I)、化合物(I)の加水分解物および化合物(I)の加水分解縮合物から選ばれる少なくとも1つと、上記第1工程で得られたケイ素含有重合体と、溶媒とを含む混合物を調製する第2工程を含む。単量体(A)は、上記式(1)で表される少なくとも1種類の化合物である。単量体(B)は、窒素含有複素環を有するビニル化合物と、カルボン酸ビニルエステル化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1種類の化合物である。単量体(C)は、2つ以上の炭素−炭素二重結合を含む少なくとも1種類の化合物である。化合物(I)は、ハロゲン原子およびアルコキシ基から選ばれる少なくとも1つの原子団が結合した金属原子(M)を含む少なくとも1種類の化合物である。   The production method of the present invention includes a first step of obtaining a silicon-containing polymer by polymerizing a plurality of types of monomers including the monomer (A) and the monomer (B). This first step is a step of obtaining a silicon-containing polymer by polymerizing a plurality of types of monomers including the monomer (A), the monomer (B), and the monomer (C). Good. Further, this production method comprises at least one selected from compound (I), a hydrolyzate of compound (I), and a hydrolyzed condensate of compound (I), and the silicon-containing polymer obtained in the first step. A second step of preparing a mixture comprising a solvent. The monomer (A) is at least one compound represented by the above formula (1). The monomer (B) is at least one compound selected from the group consisting of a vinyl compound having a nitrogen-containing heterocycle and a carboxylic acid vinyl ester compound. Monomer (C) is at least one compound containing two or more carbon-carbon double bonds. Compound (I) is at least one compound containing a metal atom (M) to which at least one atomic group selected from a halogen atom and an alkoxy group is bonded.

単量体(A)、単量体(B)および単量体(C)に適用できる化合物、およびその組み合わせについては上述したため、重複する説明を省略する。また、化合物(I)に適用できる化合物についても上述したため、重複する説明を省略する。   Since the compound applicable to the monomer (A), the monomer (B) and the monomer (C), and the combination thereof have been described above, redundant description will be omitted. Moreover, since the compound applicable to compound (I) was also mentioned above, the overlapping description is abbreviate | omitted.

まず、ケイ素含有重合体を得るための第1工程(重合工程)について説明する。第1工程は、アニオン重合、カチオン重合、ラジカル重合などの公知の重合方法に従って実施することが可能であるが、ラジカル重合によって実施することが好ましい。   First, the first step (polymerization step) for obtaining a silicon-containing polymer will be described. The first step can be performed according to a known polymerization method such as anionic polymerization, cationic polymerization, radical polymerization, etc., but is preferably performed by radical polymerization.

単量体(C)を含む複数種の単量体をラジカル重合によって重合させる場合には、重合開始剤の存在下において80℃以上の温度で実施することが好ましい。また、使用する重合開始剤は特に限定されないが、重合開始剤の分解の活性化エネルギーが126kJ/mol(30kcal/mol)以上であることが好ましい。該活性化エネルギーは147kJ/mol(35kcal/mol)以上であることがより好ましい。該活性化エネルギーが126kJ/mol以上である重合開始剤の具体例としては、クメンヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、sec−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−アミルパーオキサイド、t−ブチル−α−クミルパーオキサイド、ジメチルパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾエート、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)などが挙げられる。特に、上記重合工程が重合開始剤の存在下において80℃以上の温度で行われ、該重合開始剤がクメンヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾエートおよび1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)から選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。これらの重合開始剤は、分解の活性化エネルギーが147kJ/mol以上である。   In the case where a plurality of types of monomers including the monomer (C) are polymerized by radical polymerization, it is preferably carried out at a temperature of 80 ° C. or higher in the presence of a polymerization initiator. The polymerization initiator to be used is not particularly limited, but it is preferable that the activation energy for decomposition of the polymerization initiator is 126 kJ / mol (30 kcal / mol) or more. The activation energy is more preferably 147 kJ / mol (35 kcal / mol) or more. Specific examples of the polymerization initiator having an activation energy of 126 kJ / mol or more include cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, sec-butyl peroxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide. , T-amyl peroxide, t-butyl-α-cumyl peroxide, dimethyl peroxide, t-butyl perbenzoate, 2,2′-azobis (2-methylpropane), 1,1′-azobis (cyclohexane-1 -Carbonitrile) and the like. In particular, the polymerization step is performed at a temperature of 80 ° C. or higher in the presence of a polymerization initiator, and the polymerization initiator is cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide. It is preferably at least one selected from oxide, t-butyl perbenzoate, and 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile). These polymerization initiators have a decomposition activation energy of 147 kJ / mol or more.

ケイ素含有重合体の材料となる単量体が単量体(C)を含まない場合には、その重合工程は、重合開始剤の存在下において40℃以上の温度で実施することが好ましい。使用する重合開始剤は特に限定されず、上記の重合開始剤の他にも、分解の活性化エネルギーが126kJ/mol(30kal/mol)に満たない重合開始剤を用いてもよい。たとえば、重合開始剤として、種々の有機過酸化物やアゾ系重合開始剤を使用してもよい。具体例としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、等が挙げられる。   When the monomer used as the material for the silicon-containing polymer does not contain the monomer (C), the polymerization step is preferably performed at a temperature of 40 ° C. or higher in the presence of a polymerization initiator. The polymerization initiator to be used is not particularly limited. In addition to the above polymerization initiator, a polymerization initiator having an activation energy for decomposition of less than 126 kJ / mol (30 kal / mol) may be used. For example, various organic peroxides and azo polymerization initiators may be used as the polymerization initiator. Specific examples include 2,2'-azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, acetyl peroxide, lauroyl peroxide, and the like.

重合開始剤の使用量は、特に制限されないが、ケイ素含有重合体の材料となる単量体が単量体(C)を含む場合には、全単量体(複数種の単量体)1モルあたり、好ましくは0.01〜0.5モルの範囲であり、より好ましくは0.02〜0.2モルの範囲であり、さらに好ましくは0.03〜0.1モルの範囲である。また、ケイ素含有重合体の材料となる単量体が単量体(C)を含まない場合には、全単量体(複数種の単量体)1モルあたり、好ましくは0.001〜10モルの範囲であり、より好ましくは0.005〜5モルの範囲である。重合開始剤の使用量が好ましい範囲にある場合、より高分子のケイ素含有重合体が得られやすい。   The amount of the polymerization initiator used is not particularly limited, but when the monomer used as the material of the silicon-containing polymer includes the monomer (C), all monomers (plural types of monomers) 1 Preferably it is the range of 0.01-0.5 mol per mole, More preferably, it is the range of 0.02-0.2 mol, More preferably, it is the range of 0.03-0.1 mol. Moreover, when the monomer used as the material of the silicon-containing polymer does not contain the monomer (C), it is preferably 0.001 to 10 per mole of all the monomers (plural types of monomers). It is the range of mol, More preferably, it is the range of 0.005-5 mol. When the usage-amount of a polymerization initiator exists in a preferable range, a higher molecular silicon-containing polymer is easy to be obtained.

単量体(A)および単量体(B)からケイ素含有重合体が製造される場合、全単量体(複数種の単量体)に占める単量体(A)および単量体(B)の好ましい割合は、単量体(A)および単量体(B)の種類や得られる複合体の使用目的に応じて変化するため、一概に規定することはできない。典型的な例では、全単量体(複数の単量体)に占める単量体(A)の割合が5〜60モル%の範囲であり、全単量体に占める単量体(B)の割合が20〜95モル%の範囲である。また、単量体(A)/単量体(B)のモル比は、好ましくは60/40〜5/95の割合であり、より好ましくは55/45〜10/90であり、さらに好ましくは50/50〜20/80である。   When the silicon-containing polymer is produced from the monomer (A) and the monomer (B), the monomer (A) and the monomer (B The preferred ratio of () varies depending on the types of the monomer (A) and the monomer (B) and the purpose of use of the resulting composite, and therefore cannot be specified unconditionally. In a typical example, the proportion of the monomer (A) in the total monomer (a plurality of monomers) is in the range of 5 to 60 mol%, and the monomer (B) in the total monomer Is in the range of 20 to 95 mol%. The molar ratio of monomer (A) / monomer (B) is preferably 60/40 to 5/95, more preferably 55/45 to 10/90, and still more preferably. 50/50 to 20/80.

ケイ素含有重合体が単量体(A)、単量体(B)および単量体(C)から製造される場合、全単量体(複数の単量体)に占める単量体(A)、単量体(B)および単量体(C)の好ましい割合は、単量体(A)、単量体(B)および単量体(C)の種類や得られる複合体の使用目的に応じて変化するため、一概に規定することはできない。典型的な例では、全単量体(複数の単量体)に占める単量体(A)の割合と単量体(C)を合わせた割合が5〜60モル%の範囲であり、全単量体に占める単量体(B)の割合が20〜95モル%の範囲である。また、(単量体(A)+単量体(C))/単量体(B)のモル比は、好ましくは60/40〜5/95の割合であり、より好ましくは55/45〜10/90であり、さらに好ましくは50/50〜20/80である。また、単量体(A)/単量体(C)のモル比は、好ましくは70/30〜99.5/0.5の割合であり、より好ましくは80/20〜97/3であり、さらに好ましくは85/15〜95/5である。   When the silicon-containing polymer is produced from the monomer (A), the monomer (B), and the monomer (C), the monomer (A) occupying the whole monomer (a plurality of monomers) The preferred ratio of the monomer (B) and the monomer (C) depends on the type of the monomer (A), the monomer (B) and the monomer (C) and the intended use of the resulting composite. Since it changes depending on the situation, it cannot be specified in general. In a typical example, the ratio of the monomer (A) to the total monomer (a plurality of monomers) and the ratio of the monomer (C) are in the range of 5 to 60 mol%, The ratio of the monomer (B) in the monomer is in the range of 20 to 95 mol%. The molar ratio of (monomer (A) + monomer (C)) / monomer (B) is preferably a ratio of 60/40 to 5/95, more preferably 55/45 to 10/90, more preferably 50/50 to 20/80. The molar ratio of monomer (A) / monomer (C) is preferably a ratio of 70/30 to 99.5 / 0.5, more preferably 80/20 to 97/3. More preferably, it is 85/15 to 95/5.

本発明における第1工程においては、溶媒を用いない塊状重合で重合工程を実施してもよいし、溶媒の存在下で重合工程を実施してもよい。溶媒の存在下で重合工程を実施する場合は、溶媒として有機溶剤を用いることが好ましい。有機溶剤としては、たとえば、ジオキサン、クロロベンゼン、安息香酸メチル、トルエン、キシレン、メシチレン、デカリン、エチレングリコールジメチルエーテル、アセトニトリルを用いることができる。   In the first step of the present invention, the polymerization step may be performed by bulk polymerization without using a solvent, or the polymerization step may be performed in the presence of a solvent. When carrying out the polymerization step in the presence of a solvent, it is preferable to use an organic solvent as the solvent. As the organic solvent, for example, dioxane, chlorobenzene, methyl benzoate, toluene, xylene, mesitylene, decalin, ethylene glycol dimethyl ether, and acetonitrile can be used.

溶媒の存在下で重合工程を実施する場合には、単量体(A)、単量体(B)、有機溶剤、および必要な場合は単量体(C)を含む重合性の混合物を調製する。重合工程中において、該混合物には、不活性ガスによるバブリングを行うことが好ましい。また、重合工程は、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。不活性ガスとしては、たとえば窒素ガスやアルゴンガスを用いることができる。単量体(C)を含有しない場合は、重合工程における該混合物の温度は、40℃以上に調整することが好ましく、60℃以上に調整することがより好ましい。単量体(C)を含有する場合は、重合工程における該混合物の温度は、80℃以上に調整することが好ましく、100℃以上(たとえば120℃以上)に調整することがより好ましい。該混合物の温度は、単量体(A)の沸点の50℃以下に調整することが好ましく、単量体(A)の沸点の40℃以下(たとえば30℃以下)に調整することがより好ましい。   When carrying out the polymerization step in the presence of a solvent, prepare a polymerizable mixture containing monomer (A), monomer (B), organic solvent, and, if necessary, monomer (C). To do. During the polymerization step, the mixture is preferably bubbled with an inert gas. Moreover, it is preferable to perform a superposition | polymerization process in inert gas atmosphere. For example, nitrogen gas or argon gas can be used as the inert gas. When it does not contain a monomer (C), it is preferable to adjust the temperature of this mixture in a superposition | polymerization process to 40 degreeC or more, and it is more preferable to adjust to 60 degreeC or more. When the monomer (C) is contained, the temperature of the mixture in the polymerization step is preferably adjusted to 80 ° C or higher, and more preferably adjusted to 100 ° C or higher (for example, 120 ° C or higher). The temperature of the mixture is preferably adjusted to 50 ° C. or less of the boiling point of the monomer (A), and more preferably adjusted to 40 ° C. or less (eg, 30 ° C. or less) of the boiling point of the monomer (A). .

重合開始剤は、単量体(A)や単量体(B)、単量体(C)に予め混合しておいてもよいし、上述の重合性の混合物に添加してもよい。重合開始剤は、全量を一度に加えてもよいし、何回かに分割して加えてもよい。重合開始剤を添加するタイミングに特に限定はないが、不活性ガスによるバブリングを開始した後に、重合開始剤を添加することが好ましい。重合開始剤は、混合物を重合温度に調整した後に添加してもよいし、混合物を重合温度に調整する前に添加してもよい。特に、活性化エネルギーが126kJ/mol(30kcal/mol)以下の重合開始剤を用いる場合には、混合物を重合温度に調整した後に重合開始剤を添加することが好ましい。   The polymerization initiator may be mixed in advance with the monomer (A), the monomer (B), or the monomer (C), or may be added to the polymerizable mixture described above. The total amount of the polymerization initiator may be added at once, or may be added in several divided portions. Although there is no particular limitation on the timing of adding the polymerization initiator, it is preferable to add the polymerization initiator after starting bubbling with an inert gas. The polymerization initiator may be added after adjusting the mixture to the polymerization temperature, or may be added before adjusting the mixture to the polymerization temperature. In particular, when a polymerization initiator having an activation energy of 126 kJ / mol (30 kcal / mol) or less is used, it is preferable to add the polymerization initiator after adjusting the mixture to the polymerization temperature.

本発明における第1工程においては、単量体(A)と単量体(B)、必要に応じて単量体(C)を共重合させており、単量体(B)および単量体(C)の存在によって、得られるケイ素含有重合体の分子量を飛躍的に大きくできる。本発明における第1工程においては、数平均分子量が10,000以上、より好ましくは12,000以上、さらに好ましくは15,000以上のケイ素含有重合体を得ることができる。また、単量体(C)として、ケイ素原子を含有する単量体を用いることによって、得られるケイ素含有重合体を含んだ複合体に期待される特性(たとえば曲げ強さや圧縮強さ)が高い重合体が得られる。   In the first step in the present invention, the monomer (A), the monomer (B), and the monomer (C) as necessary are copolymerized. Due to the presence of (C), the molecular weight of the resulting silicon-containing polymer can be dramatically increased. In the first step in the present invention, a silicon-containing polymer having a number average molecular weight of 10,000 or more, more preferably 12,000 or more, and further preferably 15,000 or more can be obtained. In addition, by using a monomer containing a silicon atom as the monomer (C), characteristics (for example, bending strength and compressive strength) expected for a composite containing a silicon-containing polymer to be obtained are high. A polymer is obtained.

本発明の製造方法は、上記重合工程によって得られたケイ素含有重合体から、炭化水素系溶媒に溶解する成分を除去する工程をさらに含んでもよい。この工程によれば、炭化水素系溶媒に溶解する低分子量成分を除去できるため、数平均分子量がより大きいケイ素含有重合体、たとえば数平均分子量が15,000以上のケイ素含有重合体が得られる。低分子量成分は、たとえば、ケイ素含有重合体を炭化水素系溶媒に浸漬したのち濾過を行うことによって除去できる。高分子量のケイ素含有重合体は、通常、炭化水素系溶媒には溶解しないため、濾過によって容易に分離できる。このようにして得られる数平均分子量がより大きいケイ素含有重合体は、通常、極性有機溶媒(たとえばテトラヒドロフラン;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアミド;メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコールなどのアルコール;クロロホルム;ジメチルスルホキシド;アセトン;スルホランなど)に溶解する重合体であり、ゲル化(重合体同士の加水分解縮合反応)によって生成したものではない。   The production method of the present invention may further include a step of removing a component dissolved in the hydrocarbon solvent from the silicon-containing polymer obtained by the polymerization step. According to this step, since the low molecular weight component dissolved in the hydrocarbon solvent can be removed, a silicon-containing polymer having a higher number average molecular weight, for example, a silicon-containing polymer having a number average molecular weight of 15,000 or more can be obtained. The low molecular weight component can be removed, for example, by immersing the silicon-containing polymer in a hydrocarbon solvent and then performing filtration. A high molecular weight silicon-containing polymer is usually not soluble in a hydrocarbon solvent and can be easily separated by filtration. The silicon-containing polymer having a larger number average molecular weight thus obtained is usually a polar organic solvent (for example, tetrahydrofuran; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone; methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, etc.) A polymer that dissolves in alcohol, chloroform, dimethyl sulfoxide, acetone, sulfolane, etc.) and is not produced by gelation (hydrolytic condensation reaction between polymers).

炭化水素系溶媒は炭化水素からなる溶媒であり、たとえばn−ヘキサン、シクロヘキサン、n−ヘプタン、トルエン、ベンゼンおよびキシレンから選ばれる少なくとも1つを用いることができる。これらの中でも、n−ヘキサンが好ましい。使用する炭化水素系溶媒の量に特に限定はないが、ケイ素含有重合体の5〜100倍の範囲の重量であることが好ましく、10〜50倍の範囲の重量であることがより好ましい。使用する炭化水素系溶媒の温度に特に限定はないが、炭化水素系溶媒の沸点をT℃とすると、20℃〜T℃の範囲であることが好ましく、20℃〜(T−20)℃の範囲であることがより好ましい。ケイ素含有重合体を炭化水素系溶媒に浸漬する時間に特に限定はないが、30分以上浸漬することが好ましく、60分以上浸漬することがより好ましい。また、ケイ素含有重合体の炭化水素系溶媒への浸漬は、撹拌下または振盪下で実施することが好ましい。   The hydrocarbon solvent is a solvent composed of hydrocarbon, and for example, at least one selected from n-hexane, cyclohexane, n-heptane, toluene, benzene and xylene can be used. Among these, n-hexane is preferable. The amount of the hydrocarbon solvent to be used is not particularly limited, but it is preferably 5 to 100 times the weight of the silicon-containing polymer, more preferably 10 to 50 times the weight. The temperature of the hydrocarbon solvent to be used is not particularly limited, but when the boiling point of the hydrocarbon solvent is T ° C., the temperature is preferably in the range of 20 ° C. to T ° C., and 20 ° C. to (T-20) ° C. A range is more preferable. The time for immersing the silicon-containing polymer in the hydrocarbon-based solvent is not particularly limited, but it is preferably immersed for 30 minutes or more, and more preferably for 60 minutes or more. The immersion of the silicon-containing polymer in the hydrocarbon solvent is preferably performed with stirring or shaking.

以下、第2工程について説明する。以下の説明では、化合物(I)、化合物(I)の加水分解物および化合物(I)の加水分解縮合物を総称して化合物(I)成分という場合がある。なお、化合物(I)の加水分解物には、化合物(I)が部分的に加水分解したもの、および化合物(I)が完全に加水分解したものが含まれる。また、化合物(I)の加水分解縮合物には、化合物(I)が部分的に加水分解縮合したもの、および化合物(I)が完全に加水分解縮合したものが含まれる。   Hereinafter, the second step will be described. In the following description, the compound (I), the hydrolyzate of the compound (I), and the hydrolysis condensate of the compound (I) may be collectively referred to as the compound (I) component. The hydrolyzate of compound (I) includes a product obtained by partially hydrolyzing compound (I) and a product obtained by completely hydrolyzing compound (I). The hydrolyzed condensate of compound (I) includes those obtained by partially hydrolyzing and condensing compound (I) and those obtained by completely hydrolyzing and condensing compound (I).

化合物(I)の加水分解および加水分解縮合は、一部の官能基で生じてもよいし、すべての官能基で生じてもよい。化合物(I)の加水分解物および加水分解縮合物は、公知の方法、たとえばゾル−ゲル法で用いられている方法で作製できる。化合物(I)の加水分解物および加水分解縮合物の製造方法の一例について、以下に説明する。   Hydrolysis and hydrolysis condensation of compound (I) may occur with some functional groups or with all functional groups. The hydrolyzate and hydrolysis condensate of compound (I) can be prepared by a known method, for example, a method used in a sol-gel method. An example of a method for producing the hydrolyzate and hydrolyzed condensate of compound (I) will be described below.

まず、有機溶媒と水と化合物(I)と、必要に応じて触媒とを含む反応溶液を調製する。反応溶液は、たとえば、有機溶媒に化合物(I)を溶解したのち、水と触媒とを添加することによって調製できる。調製された反応溶液中で化合物(I)は加水分解縮合し、化合物(I)成分と溶媒とからなる溶液(以下では、「溶液(Sa)」という場合がある。)が得られる。化合物(I)の加水分解縮合物の縮合度は、使用する有機溶媒および水の量や反応溶液の温度などによって制御できる。   First, a reaction solution containing an organic solvent, water, compound (I), and, if necessary, a catalyst is prepared. The reaction solution can be prepared, for example, by dissolving compound (I) in an organic solvent and then adding water and a catalyst. In the prepared reaction solution, the compound (I) undergoes hydrolytic condensation to obtain a solution composed of the component (I) and a solvent (hereinafter sometimes referred to as “solution (Sa)”). The degree of condensation of the hydrolyzed condensate of compound (I) can be controlled by the amount of organic solvent and water used, the temperature of the reaction solution, and the like.

有機溶媒は、化合物(I)が溶解する溶媒であれば特に限定はない。たとえば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ノルマルプロパノールといったアルコールが好適に用いられ、化合物(I)として、アルコキシ基が結合した金属原子(M)を含む化合物を用いる場合には、化合物(I)が含有するアルコキシ基と同種の分子構造(アルコキシ成分)を有するアルコールがより好適に用いられる。たとえば、テトラメトキシシランに対してはメタノールが好ましく、テトラエトキシシランに対してはエタノールが好ましい。有機溶媒の使用量は、特に限定されないが、反応溶液中における化合物(I)の濃度が1〜90重量%の範囲であることが好ましく、10〜80重量%であることがより好ましく、10〜60重量%の範囲であることがさらに好ましい。   The organic solvent is not particularly limited as long as it is a solvent in which compound (I) is dissolved. For example, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, and normal propanol are preferably used. When a compound containing a metal atom (M) to which an alkoxy group is bonded is used as the compound (I), the compound (I) is contained. Alcohol having the same molecular structure (alkoxy component) as the alkoxy group is more preferably used. For example, methanol is preferred for tetramethoxysilane and ethanol is preferred for tetraethoxysilane. The amount of the organic solvent used is not particularly limited, but the concentration of compound (I) in the reaction solution is preferably in the range of 1 to 90% by weight, more preferably 10 to 80% by weight, More preferably, it is in the range of 60% by weight.

化合物(I)の加水分解に使用される水の好ましい量は、化合物(I)の種類や、目的とする加水分解縮合物によって異なるが、通常、使用される化合物(I)のアルコキシ基またはハロゲン原子(両者が混在する場合はその合計)1モルに対して、0.05〜10モルの範囲であることが好ましく、0.1〜4モルの範囲であることがより好ましく、0.2〜3モルの範囲であることがさらに好ましい。水の使用量がこの範囲にある場合、得られる複合体の曲げ強さ、圧縮強さなどの力学的物性に優れる。なお、水を含有する成分を添加する場合、たとえば、後述するように触媒として塩酸を添加する場合には、その成分によって導入される水の量を考慮して水の添加量を決定することが好ましい。   The preferred amount of water used for the hydrolysis of compound (I) varies depending on the type of compound (I) and the desired hydrolysis condensate, but usually the alkoxy group or halogen of compound (I) used. The amount is preferably in the range of 0.05 to 10 mol, more preferably in the range of 0.1 to 4 mol, and more preferably in the range of 0.2 to More preferably, it is in the range of 3 moles. When the amount of water used is in this range, the resulting composite is excellent in mechanical properties such as bending strength and compressive strength. In addition, when adding a component containing water, for example, when adding hydrochloric acid as a catalyst as described later, the amount of water added may be determined in consideration of the amount of water introduced by the component. preferable.

化合物(I)の加水分解に使用する触媒としては酸触媒あるいは塩基性触媒を用いることができるが、酸触媒が好ましい。酸触媒としては、公知の酸触媒を用いることができ、たとえば、塩酸、硫酸、硝酸、p−トルエンスルホン酸、安息香酸、酢酸、乳酸、酪酸、炭酸、シュウ酸、マレイン酸を用いることができる。これらの中でも、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、乳酸、酪酸が好ましい。触媒の好ましい使用量は、使用する触媒の種類などによって異なるが、通常、使用する化合物(I)の金属原子1モルに対して、好ましくは1×10-5〜10モルの範囲、より好ましくは1×10-4〜5モルの範囲、さらに好ましくは5×10-4〜1モルの範囲である。触媒の使用量がこの範囲にある場合、曲げ強さや圧縮強さなどの力学的物性に優れた複合体が得られる。 As the catalyst used for the hydrolysis of compound (I), an acid catalyst or a basic catalyst can be used, but an acid catalyst is preferred. As the acid catalyst, a known acid catalyst can be used. For example, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, p-toluenesulfonic acid, benzoic acid, acetic acid, lactic acid, butyric acid, carbonic acid, oxalic acid, and maleic acid can be used. . Among these, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, lactic acid, and butyric acid are preferable. The preferred amount of the catalyst used varies depending on the type of catalyst used and the like, but is usually preferably in the range of 1 × 10 −5 to 10 moles, more preferably relative to 1 mole of the metal atom of the compound (I) used. The range is 1 × 10 −4 to 5 mol, and more preferably 5 × 10 −4 to 1 mol. When the amount of the catalyst used is within this range, a composite having excellent mechanical properties such as bending strength and compressive strength can be obtained.

加水分解縮合反応を生じさせる際の反応溶液の温度に特に限定はないが、通常2〜100℃の範囲であり、好ましくは4〜60℃の範囲であり、さらに好ましくは6〜50℃の範囲である。反応時間は触媒の量や種類などの反応条件に応じて相違するが、通常0.01〜60時間の範囲であり、好ましくは0.1〜12時間の範囲であり、より好ましくは0.1〜6時間の範囲である。また、反応系の雰囲気に特に限定はなく、空気雰囲気、二酸化炭素雰囲気、窒素気流下、アルゴン雰囲気といった雰囲気を採用することができる。   Although there is no limitation in particular in the temperature of the reaction solution at the time of producing a hydrolysis condensation reaction, it is the range of 2-100 degreeC normally, Preferably it is the range of 4-60 degreeC, More preferably, it is the range of 6-50 degreeC It is. The reaction time varies depending on the reaction conditions such as the amount and type of the catalyst, but is usually in the range of 0.01 to 60 hours, preferably in the range of 0.1 to 12 hours, more preferably 0.1. It is in the range of ~ 6 hours. The atmosphere of the reaction system is not particularly limited, and an atmosphere such as an air atmosphere, a carbon dioxide atmosphere, a nitrogen stream, or an argon atmosphere can be employed.

第2工程では、化合物(I)成分とケイ素含有重合体と溶媒とを含む混合物(以下、混合物(S)という場合がある)を調製する。混合物(S)の調製方法に特に限定はなく、たとえば、上記溶液(Sa)に、ケイ素含有重合体を添加することによって調製できる。ケイ素含有重合体は、そのまま添加してもよいし、それが溶解した溶液(以下では、「溶液(Sb)」という場合がある。)の形態で添加してもよい。溶液(Sa)と溶液(Sb)とを混合する方法に特に限定はないが、均一な混合物を得るために、両者を混合して撹拌することが好ましい。この方法で混合物(S)を作製する場合、混合物(S)に含まれる溶媒は、溶液(Sa)に含まれる有機溶媒、溶液(Sb)の溶媒、または両者の混合溶媒である。   In the second step, a mixture containing the compound (I) component, the silicon-containing polymer, and the solvent (hereinafter sometimes referred to as the mixture (S)) is prepared. The method for preparing the mixture (S) is not particularly limited, and for example, the mixture (S) can be prepared by adding a silicon-containing polymer to the solution (Sa). The silicon-containing polymer may be added as it is, or may be added in the form of a solution in which it is dissolved (hereinafter sometimes referred to as “solution (Sb)”). The method for mixing the solution (Sa) and the solution (Sb) is not particularly limited. However, in order to obtain a uniform mixture, it is preferable to mix and stir them. When producing the mixture (S) by this method, the solvent contained in the mixture (S) is an organic solvent contained in the solution (Sa), a solvent in the solution (Sb), or a mixed solvent of both.

溶液(Sb)の溶媒は、ケイ素含有重合体が溶解する溶媒であれば特に限定されない。たとえば、メタノールやエタノール等のアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル類;アセトンやメチルエチルケトン等のケトン類;エチレングリコールやプロピレングリコール等のグリコール類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、n−ブチルセロソルブ等のグリコール誘導体;グリセリン;アセトニトリル、;ジメチルホルムアミド;ジメチルスルホキシド;スルホラン等を、単独または混合して用いることができる。これらの中でも、メタノールやエタノール等のアルコールが好ましい。溶媒の使用量に特に限定はないが、ケイ素含有重合体の濃度が1〜50重量%(より好ましくは5〜30重量%でたとえば5〜20重量%)となる量であることが好ましい。   The solvent of the solution (Sb) is not particularly limited as long as it is a solvent in which the silicon-containing polymer is dissolved. For example, alcohols such as methanol and ethanol; ethers such as tetrahydrofuran, dioxane and dimethoxyethane; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; glycols such as ethylene glycol and propylene glycol; methyl cellosolve, ethyl cellosolve, n-butyl cellosolve, etc. Glycerol; glycerin; acetonitrile; dimethylformamide; dimethyl sulfoxide; sulfolane and the like can be used alone or in combination. Among these, alcohols such as methanol and ethanol are preferable. Although there is no limitation in particular in the usage-amount of a solvent, it is preferable that it is the quantity from which the density | concentration of a silicon-containing polymer will be 1-50 weight% (more preferably 5-30 weight%, for example 5-20 weight%).

また、本発明の第2工程においては、化合物(I)成分として、加水分解や加水分解縮合をしていない化合物(I)を用いることができる。このような化合物(I)を用いる場合にも、混合物(S)の調製方法に特に限定はなく、たとえば、化合物(I)が溶解した溶液にケイ素含有重合体と水と場合により触媒を添加することによって調製できる。ケイ素含有重合体は、そのまま添加してもよいし、上述したような溶液(溶液(Sb))の形態で添加してもよい。上記化合物(I)が溶解した溶液、溶液(Sb)、水、および場合により添加する触媒を混合する方法に特に限定はないが、均一な混合物を得るために、これらを混合して撹拌することが好ましい。この方法で混合物(S)を作製する場合、混合物(S)に含まれる溶媒は、化合物(I)が溶解した溶液に含まれる有機溶媒、溶液(Sb)の溶媒、または両者の混合溶媒である。化合物(I)が溶解した溶液に使用する有機溶媒としては上記、溶液(Sa)に使用した有機溶媒を用いることができる。また、使用される水の好ましい量は、化合物(I)の種類等により異なるが、通常、使用される化合物(I)のアルコキシ基またはハロゲン原子(両者が混在する場合はその合計)1モルに対して、0.05〜10モルの範囲であることが好ましく、0.1〜4モルの範囲であることがより好ましく、0.2〜3モルの範囲であることがさらに好ましい。水の使用量がこの範囲にある場合、得られる複合体の曲げ強さ、圧縮強さなどの力学的物性に優れる。   In the second step of the present invention, compound (I) that has not undergone hydrolysis or hydrolysis condensation can be used as the component (I). Even when such a compound (I) is used, the method for preparing the mixture (S) is not particularly limited. For example, a silicon-containing polymer and water and optionally a catalyst are added to a solution in which the compound (I) is dissolved. Can be prepared. The silicon-containing polymer may be added as it is, or may be added in the form of a solution (solution (Sb)) as described above. There is no particular limitation on the method of mixing the solution in which the compound (I) is dissolved, the solution (Sb), water, and optionally the catalyst to be added, but in order to obtain a uniform mixture, these are mixed and stirred. Is preferred. When preparing the mixture (S) by this method, the solvent contained in the mixture (S) is an organic solvent contained in the solution in which the compound (I) is dissolved, a solvent of the solution (Sb), or a mixed solvent of both. . As the organic solvent used in the solution in which the compound (I) is dissolved, the organic solvent used in the solution (Sa) can be used. Further, the preferred amount of water used varies depending on the type of compound (I), etc., but is usually 1 mol of the alkoxy group or halogen atom of compound (I) used (the total when both are present). On the other hand, the range is preferably 0.05 to 10 mol, more preferably 0.1 to 4 mol, and still more preferably 0.2 to 3 mol. When the amount of water used is in this range, the resulting composite is excellent in mechanical properties such as bending strength and compressive strength.

また、場合により添加することができる触媒としては、上述したような、化合物(I)の加水分解物や加水分解縮合物の製造方法の1例で挙げた触媒を用いることができる。触媒の好ましい使用量は、使用する触媒の種類などによって異なるが、通常、使用する化合物(I)の金属原子1モルに対して、好ましくは1×10-5〜10モルの範囲、より好ましくは1×10-4〜5モルの範囲、さらに好ましくは5×10-4〜1モルの範囲である。触媒の使用量がこの範囲にある場合、曲げ強さや圧縮強さなどの力学的物性に優れた複合体が得られる。 Moreover, as a catalyst which can be added by the case, the catalyst quoted in one example of the manufacturing method of the hydrolyzate or hydrolysis-condensation product of compound (I) as mentioned above can be used. The preferred amount of the catalyst used varies depending on the type of catalyst used and the like, but is usually preferably in the range of 1 × 10 −5 to 10 moles, more preferably relative to 1 mole of the metal atom of the compound (I) used. The range is 1 × 10 −4 to 5 mol, and more preferably 5 × 10 −4 to 1 mol. When the amount of the catalyst used is within this range, a composite having excellent mechanical properties such as bending strength and compressive strength can be obtained.

本発明の第2工程において得られる混合物(S)に含まれる固形分の濃度(化合物(I)成分、ケイ素含有重合体、および、下記場合により添加可能な他の成分の合計の濃度)に特に限定はないが、好ましくは1〜50重量%の範囲であり、より好ましくは2〜30重量%の範囲(たとえば3〜15重量%の範囲)である。該混合物に含まれる固形分濃度をこの範囲とすることによって、曲げ強さや圧縮強さなどの力学的物性がより良好な複合体が得られる。   Especially in the concentration of solids contained in the mixture (S) obtained in the second step of the present invention (the total concentration of the compound (I) component, the silicon-containing polymer, and other components that can be added in the following cases) Although there is no limitation, Preferably it is the range of 1-50 weight%, More preferably, it is the range of 2-30 weight% (for example, the range of 3-15 weight%). By setting the solid content concentration contained in the mixture within this range, a composite having better mechanical properties such as bending strength and compressive strength can be obtained.

混合物(S)の固形分濃度は、混合物(S)を調製する任意の段階で制御できる。たとえば、混合物(S)の固形分濃度が好ましい範囲になるように予め溶液(Sa)および/または溶液(Sb)の固形分濃度を調整しておいてもよい。また、溶液(Sa)と溶液(Sb)を混合した後に溶媒を加えることによって混合物(S)の固形分濃度を調整してもよい。   The solid content concentration of the mixture (S) can be controlled at any stage of preparing the mixture (S). For example, the solid content concentration of the solution (Sa) and / or the solution (Sb) may be adjusted in advance so that the solid content concentration of the mixture (S) falls within a preferable range. Moreover, you may adjust solid content concentration of a mixture (S) by adding a solvent after mixing a solution (Sa) and a solution (Sb).

また、混合物(S)に含まれる固形分に対する化合物(I)成分の割合は、特に限定されないが、ケイ素含有重合体の重量に対する、化合物(I)成分中の金属原子(M)の重量比が0.01〜1.1の範囲であることが好ましく、0.02〜0.7の範囲であることがより好ましく、0.05〜0.5の範囲であることがさらに好ましい。   Further, the ratio of the compound (I) component to the solid content contained in the mixture (S) is not particularly limited, but the weight ratio of the metal atom (M) in the compound (I) component to the weight of the silicon-containing polymer is The range is preferably from 0.01 to 1.1, more preferably from 0.02 to 0.7, and even more preferably from 0.05 to 0.5.

なお、混合物(S)は、化合物(I)成分およびケイ素含有重合体に加えて他の成分を含んでもよい。具体的には、本発明の複合体が含んでもよい他の物質として上述した物質を含んでもよい。   The mixture (S) may contain other components in addition to the compound (I) component and the silicon-containing polymer. Specifically, the above-described substances may be included as other substances that the complex of the present invention may include.

第2工程において混合物(S)を得たのち、混合物(S)から溶媒を除去することにより複合体を得ることができる。溶媒の除去の方法に限定はなく、たとえば、混合物(S)を成形用の型に注いで乾燥させてもよいし、混合物(S)を基材上に塗工したのちに乾燥させてもよい。混合物(S)を成形用の型に注いで乾燥させることによって、様々な形状の塊状物が得られる。また、混合物(S)を塗工して乾燥させることによって、薄膜が得られる。   After obtaining the mixture (S) in the second step, the complex can be obtained by removing the solvent from the mixture (S). The method for removing the solvent is not limited. For example, the mixture (S) may be poured into a molding die and dried, or may be dried after coating the mixture (S) on a substrate. . By pouring the mixture (S) into a molding die and drying it, lumps having various shapes are obtained. Moreover, a thin film is obtained by coating and drying a mixture (S).

乾燥条件は、成形または塗工された混合物(S)の状態によって異なる。通常、乾燥温度は、好ましくは10〜180℃の範囲、より好ましくは20〜160℃の範囲(たとえば20〜140℃の範囲)である。成形品が肉厚になるほど、低温で乾燥することが好ましい。混合物(S)を型に注いで肉厚の成形品を作製する場合の乾燥温度は、好ましくは10〜80℃の範囲であり、より好ましくは20〜60℃の範囲である。乾燥時には、必要に応じて、乾燥時の溶媒の揮発速度をコントロールすることが好ましい。揮発速度のコントロールは、たとえば、乾燥雰囲気の密閉度を調整することよって行うことができる。   Drying conditions vary depending on the state of the molded or coated mixture (S). Usually, drying temperature becomes like this. Preferably it is the range of 10-180 degreeC, More preferably, it is the range of 20-160 degreeC (for example, the range of 20-140 degreeC). As the molded product becomes thicker, it is preferable to dry at a lower temperature. The drying temperature in the case of producing a thick molded product by pouring the mixture (S) into a mold is preferably in the range of 10 to 80 ° C, more preferably in the range of 20 to 60 ° C. During drying, it is preferable to control the volatilization rate of the solvent during drying, if necessary. The volatilization rate can be controlled, for example, by adjusting the sealing degree of the dry atmosphere.

混合物(S)を注ぐ型の材質は、型としての機能を果たすものであれば特に限定されず、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリスチレン等の各種プラスチック、金属、ガラス、石膏などを適用できる。成形する型の形状を変化させることによって様々な形状の塊状物を得ることができ、たとえば、角柱、円柱、シート、管等の形状の塊状物が得られる。本発明の複合体では、少なくとも0.4cm角以上の塊状物を得ることが可能である。また、基材上に成膜する場合、基材の材質に特に限定はなく、たとえば、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂、金属、ガラス、焼結体などを適用できる。   The material of the mold into which the mixture (S) is poured is not particularly limited as long as it functions as a mold, and various plastics such as polymethacrylate, polyacrylate, and polystyrene, metal, glass, gypsum, and the like can be applied. Various shapes of lumps can be obtained by changing the shape of the mold to be molded. For example, lumps of shapes such as prisms, cylinders, sheets, and tubes can be obtained. In the composite of the present invention, a lump of at least 0.4 cm square or more can be obtained. Moreover, when forming into a film on a base material, there is no limitation in particular in the material of a base material, For example, resin, such as a polyethylene terephthalate, metal, glass, a sintered compact, etc. are applicable.

本発明の製造方法では、混合物(S)中において、化合物(I)成分の加水分解縮合や、化合物(I)成分とケイ素含有重合体との縮合反応(たとえば加水分解縮合反応)が進行する。特に、混合物(S)から溶媒を除去する工程において縮合反応が進行する。この縮合反応によって、力学的物性が特に優れた複合体が得られる。   In the production method of the present invention, in the mixture (S), hydrolysis condensation of the compound (I) component and condensation reaction of the compound (I) component and the silicon-containing polymer (for example, hydrolysis condensation reaction) proceed. In particular, the condensation reaction proceeds in the step of removing the solvent from the mixture (S). By this condensation reaction, a composite having particularly excellent mechanical properties can be obtained.

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。なお、以下の実施例で用いられているシラン化合物には、信越化学工業株式会社製のものを用いた。また、以下の実施例における測定は、次に示す方法で実施した。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. thing was used for the silane compound used in the following Examples. Measurements in the following examples were carried out by the following methods.

(1)数平均分子量および重量平均分子量の測定
濃度が0.5重量%となるようにケイ素含有重合体をジメチルホルムアミドに溶解し、GPC(Gel Permeation Chromatography)測定用サンプルとした。GPCの測定は、WATERS社製のGPC−150Cを用いて行った。カラムは、KD−806および802.5(Shodex)を用いた。溶離液にはジメチルホルムアミドを用い、1.0mL/分の流量で溶離液を流した。カラムオーブンは40℃に設定した。分子量を求めるための検量線は、ポリエチレンオキシド・ポリエチレングリコールスタンダード(社製標準試料)を用いて作成した。即ち、分子量が既知であるポリエチレンオキシド及びポリエチレングリコールをジメチルホルムアミドに、濃度が0.5重量%となるように溶解し、GPC測定を行い、溶出時間と分子量との関係を示す検量線を作成した。ケイ素含有重合体のGPCの溶出曲線(溶出時間−溶出量)と検量線とから、ケイ素含有重合体の数平均分子量および重量平均分子量を求めた。さらに分子量分布、即ち、「重量平均分子量/数平均分子量」の値を計算した。
(1) Measurement of number average molecular weight and weight average molecular weight A silicon-containing polymer was dissolved in dimethylformamide so as to have a concentration of 0.5% by weight, and used as a sample for GPC (Gel Permeation Chromatography) measurement. The measurement of GPC was performed using GPC-150C manufactured by WATERS. As the column, KD-806 and 802.5 (Shodex) were used. Dimethylformamide was used as the eluent, and the eluent was allowed to flow at a flow rate of 1.0 mL / min. The column oven was set to 40 ° C. A calibration curve for determining the molecular weight was prepared using a polyethylene oxide / polyethylene glycol standard (manufactured standard sample). That is, polyethylene oxide and polyethylene glycol having a known molecular weight were dissolved in dimethylformamide so that the concentration was 0.5% by weight, GPC measurement was performed, and a calibration curve showing the relationship between elution time and molecular weight was created. . The number average molecular weight and weight average molecular weight of the silicon-containing polymer were determined from the GPC elution curve (elution time-elution amount) of the silicon-containing polymer and the calibration curve. Further, the molecular weight distribution, that is, the value of “weight average molecular weight / number average molecular weight” was calculated.

(2)複合体の曲げ強さの測定
実施例および比較例の複合体からなるおよそ4mm(縦)×4mm(横)×20mm(高さ)の大きさの角柱を作製し、株式会社島津製作所製のオートグラフを用いて3点曲げ強さの測定を行った。測定は支点間距離を8mmとして、静的な荷重をクロスヘッドスピード1mm/分の速度で負荷を与えることで行なった。破壊または亀裂が生じた時の静的荷重に対する抵抗値と、使用した角柱の断面積とから曲げ強さを算出し、6個の試験体の平均値を曲げ強さの値とした。なお、角柱の断面積は、角柱の縦と横の寸法をノギスで測定して求めた。
(2) Measurement of flexural strength of composites A prism having a size of approximately 4 mm (vertical) x 4 mm (horizontal) x 20 mm (height) made of the composites of Examples and Comparative Examples was produced, and Shimadzu Corporation The three-point bending strength was measured using a manufactured autograph. The measurement was performed by setting the distance between fulcrums to 8 mm and applying a static load at a crosshead speed of 1 mm / min. The bending strength was calculated from the resistance value against the static load when the fracture or crack occurred and the cross-sectional area of the prism used, and the average value of the six specimens was taken as the bending strength value. The cross-sectional area of the prism was determined by measuring the vertical and horizontal dimensions of the prism with calipers.

(3)固体NMRの測定
実施例および比較例の複合体を砕き、JEOL社製のJNM−DX270を用いてCP−MAS法でケイ素の固体NMRのスペクトルを得た。−150〜30ppmの範囲において重合体に含まれるケイ素の吸収スペクトルを観察することによって、ケイ素含有重合体を構成する構造単位(A)の少なくとも一部が縮合および/または加水分解縮合していることを確認した。
(3) Measurement of solid-state NMR The complex of the Example and the comparative example was crushed, and a solid-state NMR spectrum of silicon was obtained by CP-MAS method using JNM-DX270 manufactured by JEOL. By observing the absorption spectrum of silicon contained in the polymer in the range of −150 to 30 ppm, at least a part of the structural unit (A) constituting the silicon-containing polymer is condensed and / or hydrolyzed. It was confirmed.

<実施例1>
以下の方法でケイ素含有重合体を作製した。まず、2000ミリモルのトリメトキシビニルシラン(単量体(A))と、2000ミリモルのビニルピロリドン(単量体(B))とを、56mlのトルエンに溶解し、窒素雰囲気下、還流管を付けたフラスコに加えた。単量体(A)と単量体(B)との混合物は、窒素ガスによってバブリングした。このバブリングは、重合反応を停止するまで続けた。バブリングを開始してから30分後に、70℃に調整された油浴にフラスコを浸漬し、続いて即座に40ミリモルのアゾビスイソブチロニトリル(重合開始剤)を混合物に加えて重合を開始した。油浴にフラスコを浸漬してから5分後には、混合物の温度は70℃に達した。重合開始剤を添加してから6時間、混合物を攪拌しながら且つ油浴中において、重合反応を続けた。その後、油浴からフラスコを取り出し、フラスコ内の温度を室温まで下げた。フラスコ内の反応生成物には、単量体(A)および単量体(B)がともに残存していないことをガスクロマトグラフィーで確認した。得られた重合体の一部をジメチルホルムアミドに溶解し、GPCによって分子量の測定を行った。その結果、得られた重合体は、数平均分子量(Mn)が11,000、重量平均分子量(Mw)が15,200、分子量分布が1.4であった。
<Example 1>
A silicon-containing polymer was prepared by the following method. First, 2000 mmol of trimethoxyvinylsilane (monomer (A)) and 2000 mmol of vinylpyrrolidone (monomer (B)) were dissolved in 56 ml of toluene, and a reflux tube was attached under a nitrogen atmosphere. Added to the flask. The mixture of monomer (A) and monomer (B) was bubbled with nitrogen gas. This bubbling was continued until the polymerization reaction was stopped. 30 minutes after the start of bubbling, the flask was immersed in an oil bath adjusted to 70 ° C., and 40 mmol of azobisisobutyronitrile (polymerization initiator) was immediately added to the mixture to initiate polymerization. did. Five minutes after immersing the flask in an oil bath, the temperature of the mixture reached 70 ° C. Six hours after adding the polymerization initiator, the polymerization reaction was continued while stirring the mixture and in an oil bath. Thereafter, the flask was taken out from the oil bath, and the temperature in the flask was lowered to room temperature. It was confirmed by gas chromatography that neither the monomer (A) nor the monomer (B) remained in the reaction product in the flask. A part of the obtained polymer was dissolved in dimethylformamide, and the molecular weight was measured by GPC. As a result, the obtained polymer had a number average molecular weight (Mn) of 11,000, a weight average molecular weight (Mw) of 15,200, and a molecular weight distribution of 1.4.

また、得られた重合体の一部を、内部標準としてテトラメチルシランを含有した重クロロホルムに溶解し、1H−NMRによって構造解析を行った。その結果、ケイ素原子に結合したメチンプロトンに対応するピークが0.7ppmに確認され、主鎖のメチレンプロトンに対応するピークが1.2ppmに観察され、窒素に結合したメチンプロトンに対応するピークが3.9ppmに観察され、複素環に内包されるメチルプロトンが2.1ppm、2.4ppm、3.3ppmに観察され、メトキシシリル基におけるメチルプロトンが3.5ppmに観察された。それぞれのピークの積分値から、単量体(A)に由来する構造単位(A)と単量体(B)に由来する構造単位(B)とのモル比、[構造単位(A)/構造単位(B)]の値は、およそ5/5と計算された。 A part of the obtained polymer was dissolved in deuterated chloroform containing tetramethylsilane as an internal standard, and the structure was analyzed by 1 H-NMR. As a result, a peak corresponding to the methine proton bonded to the silicon atom was confirmed at 0.7 ppm, a peak corresponding to the methylene proton in the main chain was observed at 1.2 ppm, and a peak corresponding to the methine proton bonded to nitrogen was observed. It was observed at 3.9 ppm, methyl protons encapsulated in the heterocyclic ring were observed at 2.1 ppm, 2.4 ppm, 3.3 ppm, and methyl protons in the methoxysilyl group were observed at 3.5 ppm. From the integrated value of each peak, the molar ratio between the structural unit (A) derived from the monomer (A) and the structural unit (B) derived from the monomer (B), [structural unit (A) / structure The unit (B)] value was calculated to be approximately 5/5.

このようにして得られたケイ素含有重合体をエタノールに溶解し、固形分濃度が10重量%である溶液(Sb1)を得た。   The silicon-containing polymer thus obtained was dissolved in ethanol to obtain a solution (Sb1) having a solid content concentration of 10% by weight.

一方、テトラエトキシシラン100重量部をエタノール100重量部に溶解し、水17重量部、12規定の塩酸1.2重量部を加え、室温下で30分間撹拌して溶液(Sa1)を得た。溶液(Sa1)が得られた直後に、溶液(Sa1)を攪拌しながら上記溶液(Sb1)540重量部を添加し、その後、室温で30分間撹拌して混合物(S1)を得た。   On the other hand, 100 parts by weight of tetraethoxysilane was dissolved in 100 parts by weight of ethanol, 17 parts by weight of water and 1.2 parts by weight of 12N hydrochloric acid were added, and stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a solution (Sa1). Immediately after the solution (Sa1) was obtained, 540 parts by weight of the solution (Sb1) was added while stirring the solution (Sa1), and then stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a mixture (S1).

次に、混合物(S1)を10mm×10mm×45mmのポリスチレン製モルドにキャストした後、モルドをポリエチレン製のフィルムで密閉した。このモルドを温度が60℃で湿度2%の雰囲気下に置き、溶媒の揮発速度をコントロールした。72時間後に混合物(S1)はゲル化した。該ゲルの重量変化が緩やかになってほぼ一定値に達するまで、上記雰囲気下に該モルドを置いた。その後、ポリエチレン製のフィルムで密閉されたモルドをそのままの状態で、60℃の熱風乾燥機内に2週間放置した。その後、成形された複合体をモルドから取り出し、150℃の熱風乾燥機内に12時間置き、複合体からなる透明な塊状体(サイズ4mm×4mm×25mm)を得た。   Next, the mixture (S1) was cast into a polystyrene mold having a size of 10 mm × 10 mm × 45 mm, and then the mold was sealed with a polyethylene film. This mold was placed in an atmosphere having a temperature of 60 ° C. and a humidity of 2%, and the volatilization rate of the solvent was controlled. After 72 hours, the mixture (S1) gelled. The mold was placed under the above atmosphere until the weight change of the gel gradually decreased and reached a substantially constant value. Thereafter, the mold sealed with the polyethylene film was left as it was in a hot air dryer at 60 ° C. for 2 weeks. Thereafter, the molded composite was taken out of the mold and placed in a hot air dryer at 150 ° C. for 12 hours to obtain a transparent mass (size 4 mm × 4 mm × 25 mm) made of the composite.

該塊状体の3点曲げ強さは200MPaであり、非常に良好な結果が得られた。また、該塊状体の固体NMRを測定した結果、ケイ素含有重合体を構成する構造単位(A)の反応体が縮合および/または加水分解縮合していることが確認された。   The three-point bending strength of the lump was 200 MPa, and very good results were obtained. Further, as a result of measuring solid NMR of the mass, it was confirmed that the reactant of the structural unit (A) constituting the silicon-containing polymer was condensed and / or hydrolyzed.

<実施例2>
870ミリモルのトリメトキシビニルシラン(単量体(A))と、1000ミリモルのビニルピロリドン(単量体(B))と、130ミリモルのジエトキシジビニルシラン(単量体(C))とを、窒素雰囲気下、還流管を付けたフラスコに加えた。単量体(A)と単量体(B)と単量体(C)との混合物は、窒素ガスによってバブリングした。このバブリングは、重合反応を停止するまで続けた。バブリングを開始してから30分後に、100℃に調整された油浴にフラスコを浸漬し、続いて即座に100ミリモルのジクミルパーオキサイド(重合開始剤)を混合物に加えて重合を開始した。油浴にフラスコを浸漬してから5分後には、混合物の温度が100℃に達した。重合開始剤を添加してから1時間、混合物を攪拌しながら且つ油浴中において重合反応を続けた。その後、油浴からフラスコを取り出し、フラスコ内の温度を室温まで下げた。フラスコ内の反応生成物をガスクロマトグラフィーによって分析し、単量体(A)、単量体(B)および単量体(C)が消費されていることを確認した。
<Example 2>
870 mmol of trimethoxyvinylsilane (monomer (A)), 1000 mmol of vinylpyrrolidone (monomer (B)) and 130 mmol of diethoxydivinylsilane (monomer (C)) Under an atmosphere, it was added to a flask equipped with a reflux tube. The mixture of monomer (A), monomer (B) and monomer (C) was bubbled with nitrogen gas. This bubbling was continued until the polymerization reaction was stopped. 30 minutes after the start of bubbling, the flask was immersed in an oil bath adjusted to 100 ° C., and 100 mmol of dicumyl peroxide (polymerization initiator) was immediately added to the mixture to initiate polymerization. Five minutes after immersing the flask in the oil bath, the temperature of the mixture reached 100 ° C. The polymerization reaction was continued in the oil bath while stirring the mixture for 1 hour after the addition of the polymerization initiator. Thereafter, the flask was taken out from the oil bath, and the temperature in the flask was lowered to room temperature. The reaction product in the flask was analyzed by gas chromatography, and it was confirmed that the monomer (A), monomer (B) and monomer (C) were consumed.

次に、得られた重合体の全量を1000mlのn−ヘキサンに投入し、60分間撹拌した。60分後、n−ヘキサンに溶解しなかった重合体をろ過によって回収した。回収された重合体は減圧下、室温で乾燥した。回収された重合体の乾燥後の重量は、単量体(A)、単量体(B)および単量体(C)の合計の重量の15%であった。このようにして得られた重合体の一部をジメチルホルムアミドに溶解させ、GPCによって分子量の測定を行った。その結果、得られた重合体は、数平均分子量(Mn)が20,000、重量平均分子量(Mw)が38,000、分子量分布が1.9であった。このようにして得られたケイ素含有重合体をエタノールに溶解し、固形分濃度が10重量%である溶液(Sb2)を得た。   Next, the entire amount of the obtained polymer was put into 1000 ml of n-hexane and stirred for 60 minutes. After 60 minutes, the polymer that did not dissolve in n-hexane was collected by filtration. The recovered polymer was dried at room temperature under reduced pressure. The weight of the recovered polymer after drying was 15% of the total weight of the monomer (A), the monomer (B) and the monomer (C). A part of the polymer thus obtained was dissolved in dimethylformamide, and the molecular weight was measured by GPC. As a result, the obtained polymer had a number average molecular weight (Mn) of 20,000, a weight average molecular weight (Mw) of 38,000, and a molecular weight distribution of 1.9. The silicon-containing polymer thus obtained was dissolved in ethanol to obtain a solution (Sb2) having a solid content concentration of 10% by weight.

溶液(Sb1)540重量部の代わりに溶液(Sb2)540重量部を用いることを除いて、実施例1と同様の方法で混合物(S2)を作製した。次に、混合物(S2)を10mm×10mm×45mmのポリスチレン製モルドにキャストした後、モルドをポリエチレン製のフィルムで密閉した。このモルドを温度が60℃で湿度2%の雰囲気下に置き、溶媒の揮発速度をコントロールした。48時間後に混合物(S2)はゲル化した。該ゲルの重量変化が緩やかになってほぼ一定値に達するまで、上記雰囲気下に該モルドを置いた。その後、ポリエチレン製のフィルムで密閉されたモルドをそのままの状態で、60℃の熱風乾燥機内に3週間放置した。その後、成形された複合体をモルドから取り出し、150℃の熱風乾燥機内に12時間置き、複合体からなる透明な塊状体(サイズ4.5mm×4.5mm×30mm)を得た。   A mixture (S2) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 540 parts by weight of the solution (Sb2) was used instead of 540 parts by weight of the solution (Sb1). Next, the mixture (S2) was cast into a polystyrene mold having a size of 10 mm × 10 mm × 45 mm, and then the mold was sealed with a polyethylene film. This mold was placed in an atmosphere having a temperature of 60 ° C. and a humidity of 2%, and the volatilization rate of the solvent was controlled. After 48 hours, the mixture (S2) gelled. The mold was placed under the above atmosphere until the weight change of the gel gradually decreased and reached a substantially constant value. Thereafter, the mold sealed with a polyethylene film was left as it was in a hot air dryer at 60 ° C. for 3 weeks. Thereafter, the molded composite was taken out from the mold and placed in a hot air dryer at 150 ° C. for 12 hours to obtain a transparent mass (size 4.5 mm × 4.5 mm × 30 mm) made of the composite.

該塊状体の3点曲げ強さは150MPaであり、良好な結果が得られた。また、該塊状体の固体NMRを測定した結果、ケイ素含有重合体を構成する構造単位(A)の反応体が縮合および/または加水分解縮合していることが確認された。   The three-point bending strength of the lump was 150 MPa, and good results were obtained. Further, as a result of measuring solid NMR of the mass, it was confirmed that the reactant of the structural unit (A) constituting the silicon-containing polymer was condensed and / or hydrolyzed.

<実施例3>
まず、1200ミリモルのトリメトキシビニルシラン(単量体(A))と、800ミリモルのビニルピロリドン(単量体(B))とを、56mlのトルエンに溶解し、窒素雰囲気下、還流管を付けたフラスコに加えた。単量体(A)と単量体(B)との混合物は、窒素ガスによってバブリングした。このバブリングは、重合反応を停止するまで続けた。バブリングを開始してから30分後に、70℃に調整された油浴にフラスコを浸漬し、続いて即座に40ミリモルのアゾビスイソブチロニトリル(重合開始剤)を混合物に加えて重合を開始した。油浴にフラスコを浸漬してから5分後には、混合物の温度は70℃に達した。重合開始剤を添加してから6時間、混合物を攪拌しながら且つ油浴中において、重合反応を続けた。その後、油浴からフラスコを取り出し、フラスコ内の温度を室温まで下げた。フラスコ内の反応生成物には単量体(A)および単量体(B)がともに残存していないことを、ガスクロマトグラフィーで確認した。得られた重合体の一部をジメチルホルムアミドに溶解し、GPCによって分子量の測定を行った。その結果、得られた重合体は、数平均分子量(Mn)が2100、重量平均分子量(Mw)が3300、分子量分布が1.6であった。
<Example 3>
First, 1200 mmol of trimethoxyvinylsilane (monomer (A)) and 800 mmol of vinylpyrrolidone (monomer (B)) were dissolved in 56 ml of toluene, and a reflux tube was attached under a nitrogen atmosphere. Added to the flask. The mixture of monomer (A) and monomer (B) was bubbled with nitrogen gas. This bubbling was continued until the polymerization reaction was stopped. 30 minutes after starting bubbling, immerse the flask in an oil bath adjusted to 70 ° C., and immediately add 40 mmol of azobisisobutyronitrile (polymerization initiator) to the mixture to initiate polymerization. did. Five minutes after immersing the flask in an oil bath, the temperature of the mixture reached 70 ° C. Six hours after adding the polymerization initiator, the polymerization reaction was continued while stirring the mixture and in an oil bath. Thereafter, the flask was taken out from the oil bath, and the temperature in the flask was lowered to room temperature. It was confirmed by gas chromatography that neither the monomer (A) nor the monomer (B) remained in the reaction product in the flask. A part of the obtained polymer was dissolved in dimethylformamide, and the molecular weight was measured by GPC. As a result, the polymer obtained had a number average molecular weight (Mn) of 2100, a weight average molecular weight (Mw) of 3300, and a molecular weight distribution of 1.6.

このようにして得られたケイ素含有重合体をエタノールに溶解し、固形分濃度が10重量%である溶液(Sb3)を得た。   The silicon-containing polymer thus obtained was dissolved in ethanol to obtain a solution (Sb3) having a solid content concentration of 10% by weight.

溶液(Sb1)540重量部の代わりに溶液(Sb3)821重量部を用いることを除いて、実施例1と同様の方法で混合物(S3)を作製した。次に、混合物(S3)を10mm×10mm×45mmのポリスチレン製モルドにキャストした後、モルドをポリエチレン製のフィルムで密閉した。このモルドを温度が60℃で湿度2%の雰囲気下に置き、溶媒の揮発速度をコントロールした。96時間後に混合物(S3)はゲル化した。該ゲルの重量変化が緩やかになってほぼ一定値に達するまで、上記雰囲気下に該モルドを置いた。その後、ポリエチレン製のフィルムで密閉されたモルドをそのままの状態で、60℃の熱風乾燥機内に3週間放置した。その後、成形された複合体をモルドから取り出し、150℃の熱風乾燥機内に12時間置き、複合体からなる透明な塊状体(サイズ4mm×4mm×20mm)を得た。   A mixture (S3) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 821 parts by weight of the solution (Sb3) was used instead of 540 parts by weight of the solution (Sb1). Next, the mixture (S3) was cast into a polystyrene mold having a size of 10 mm × 10 mm × 45 mm, and then the mold was sealed with a polyethylene film. This mold was placed in an atmosphere having a temperature of 60 ° C. and a humidity of 2%, and the volatilization rate of the solvent was controlled. After 96 hours, the mixture (S3) gelled. The mold was placed under the above atmosphere until the weight change of the gel gradually decreased and reached a substantially constant value. Thereafter, the mold sealed with a polyethylene film was left as it was in a hot air dryer at 60 ° C. for 3 weeks. Thereafter, the molded composite was taken out from the mold and placed in a hot air dryer at 150 ° C. for 12 hours to obtain a transparent mass (size 4 mm × 4 mm × 20 mm) made of the composite.

該塊状体の3点曲げ強さは80MPaであり、良好な結果が得られた。また、該塊状体の固体NMRを測定した結果、ケイ素含有重合体を構成する構造単位(A)の反応体が縮合および/または加水分解縮合していることが確認された。   The three-point bending strength of the lump was 80 MPa, and good results were obtained. Further, as a result of measuring solid NMR of the mass, it was confirmed that the reactant of the structural unit (A) constituting the silicon-containing polymer was condensed and / or hydrolyzed.

<実施例4>
700ミリモルのトリメトキシビニルシラン(単量体(A))と、1000ミリモルのビニルピロリドン(単量体(B))と、300ミリモルのジエトキシジビニルシラン(単量体(C))とを、窒素雰囲気下、還流管を付けたフラスコに加えた。単量体(A)と単量体(B)と単量体(C)との混合物は、窒素ガスによってバブリングした。このバブリングは、重合反応を停止するまで続けた。バブリングを開始してから30分後に、100℃に調整された油浴にフラスコを浸漬し、続いて即座に100ミリモルのジクミルパーオキサイド(重合開始剤)を混合物に加えて重合を開始した。油浴にフラスコを浸漬してから5分後には、混合物の温度が100℃に達した。重合開始剤を添加してから0.5時間、混合物を攪拌しながら且つ油浴中において重合反応を続けた。その後、油浴からフラスコを取り出し、フラスコ内の温度を室温まで下げた。フラスコ内の反応生成物をガスクロマトグラフィーによって分析し、単量体(A)、単量体(B)および単量体(C)が消費されていることを確認した。
<Example 4>
700 mmol of trimethoxyvinylsilane (monomer (A)), 1000 mmol of vinylpyrrolidone (monomer (B)), and 300 mmol of diethoxydivinylsilane (monomer (C)) Under an atmosphere, it was added to a flask equipped with a reflux tube. The mixture of monomer (A), monomer (B) and monomer (C) was bubbled with nitrogen gas. This bubbling was continued until the polymerization reaction was stopped. 30 minutes after the start of bubbling, the flask was immersed in an oil bath adjusted to 100 ° C., and 100 mmol of dicumyl peroxide (polymerization initiator) was immediately added to the mixture to initiate polymerization. Five minutes after immersing the flask in the oil bath, the temperature of the mixture reached 100 ° C. The polymerization reaction was continued in the oil bath while stirring the mixture for 0.5 hour after the addition of the polymerization initiator. Thereafter, the flask was taken out from the oil bath, and the temperature in the flask was lowered to room temperature. The reaction product in the flask was analyzed by gas chromatography, and it was confirmed that the monomer (A), monomer (B) and monomer (C) were consumed.

次に、得られた重合体の全量を1000mlのn−ヘキサンに投入し、60分間撹拌した。60分後、n−ヘキサンに溶解しなかった重合体をろ過によって回収した。回収された重合体は減圧下、室温で乾燥した。回収された重合体の乾燥後の重量は、単量体(A)、単量体(B)および単量体(C)の合計の重量の15%であった。このようにして得られた重合体の一部をジメチルホルムアミドに溶解させ、GPCによって分子量の測定を行った。その結果、得られた重合体は、数平均分子量(Mn)が19,000、重量平均分子量(Mw)が45,000、分子量分布が2.4であった。このようにして得られたケイ素含有重合体をエタノールに溶解し、固形分濃度が10重量%である溶液(Sb4)を得た。   Next, the entire amount of the obtained polymer was put into 1000 ml of n-hexane and stirred for 60 minutes. After 60 minutes, the polymer that did not dissolve in n-hexane was collected by filtration. The recovered polymer was dried at room temperature under reduced pressure. The weight of the recovered polymer after drying was 15% of the total weight of the monomer (A), the monomer (B) and the monomer (C). A part of the polymer thus obtained was dissolved in dimethylformamide, and the molecular weight was measured by GPC. As a result, the obtained polymer had a number average molecular weight (Mn) of 19,000, a weight average molecular weight (Mw) of 45,000, and a molecular weight distribution of 2.4. The silicon-containing polymer thus obtained was dissolved in ethanol to obtain a solution (Sb4) having a solid content concentration of 10% by weight.

溶液(Sb1)540重量部の代わりに溶液(Sb4)540重量部を用いることを除いて、実施例1と同様の方法で混合物(S4)を作製した。次に、混合物(S4)を10mm×10mm×45mmのポリスチレン製モルドにキャストした後、モルドをポリエチレン製のフィルムで密閉した。このモルドを温度が60℃で湿度2%の雰囲気下に置き、溶媒の揮発速度をコントロールした。48時間後に混合物(S4)はゲル化した。該ゲルの重量変化が緩やかになってほぼ一定値に達するまで、上記雰囲気下に該モルドを置いた。その後、ポリエチレン製のフィルムで密閉されたモルドをそのままの状態で、60℃の熱風乾燥機内に3週間放置した。その後、成形された複合体をモルドから取り出し、150℃の熱風乾燥機内に12時間置き、複合体からなる透明な塊状体(サイズ4.5mm×4.5mm×30mm)を得た。   A mixture (S4) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 540 parts by weight of the solution (Sb4) was used instead of 540 parts by weight of the solution (Sb1). Next, the mixture (S4) was cast into a polystyrene mold having a size of 10 mm × 10 mm × 45 mm, and then the mold was sealed with a polyethylene film. This mold was placed in an atmosphere having a temperature of 60 ° C. and a humidity of 2%, and the volatilization rate of the solvent was controlled. After 48 hours, the mixture (S4) gelled. The mold was placed under the above atmosphere until the weight change of the gel gradually decreased and reached a substantially constant value. Thereafter, the mold sealed with a polyethylene film was left as it was in a hot air dryer at 60 ° C. for 3 weeks. Thereafter, the molded composite was taken out from the mold and placed in a hot air dryer at 150 ° C. for 12 hours to obtain a transparent mass (size 4.5 mm × 4.5 mm × 30 mm) made of the composite.

該塊状体の3点曲げ強さは100MPaであり、良好な結果が得られた。また、該塊状体の固体NMRを測定した結果、ケイ素含有重合体を構成する構造単位(A)の反応体が縮合および/または加水分解縮合していることが確認された。   The three-point bending strength of the lump was 100 MPa, and good results were obtained. Moreover, as a result of measuring solid NMR of the mass, it was confirmed that the reactant of the structural unit (A) constituting the silicon-containing polymer was condensed and / or hydrolyzed.

<比較例1>
2000ミリモルのトリメトキシビニルシラン(単量体(A))を、窒素雰囲気下、還流管を付けたフラスコに加えた。単量体(A)は、窒素ガスによってバブリングした。このバブリングは、重合反応を停止するまで続けた。バブリングを開始してから30分後に、130℃に調整された油浴にフラスコを浸漬し、続いて即座に100ミリモルのジクミルパーオキサイド(重合開始剤)を加えて重合を開始した。油浴にフラスコを浸漬してから5分後には、混合物の温度が130℃に達した。重合開始剤を添加してから5時間、混合物を攪拌しながら且つ油浴中において重合反応を続けた。その後、油浴からフラスコを取り出し、フラスコ内の温度を室温まで下げた。フラスコ内の反応生成物に単量体(A)が残存していないことを、ガスクロマトグラフィーによって確認した。このようにして得られた重合体の一部をテトラヒドロフランに溶解し、GPCによって分子量の測定を行った。その結果、得られた重合体は、数平均分子量(Mn)が3200、重量平均分子量(Mw)が6100、分子量分布が1.9であった。このようにして得られたケイ素含有重合体をエタノールに溶解し、固形分濃度が10重量%である溶液(SbC1)を得た。
<Comparative Example 1>
2000 mmol of trimethoxyvinylsilane (monomer (A)) was added to a flask equipped with a reflux tube under a nitrogen atmosphere. The monomer (A) was bubbled with nitrogen gas. This bubbling was continued until the polymerization reaction was stopped. 30 minutes after the start of bubbling, the flask was immersed in an oil bath adjusted to 130 ° C., and 100 mmol of dicumyl peroxide (polymerization initiator) was immediately added to initiate polymerization. Five minutes after immersing the flask in the oil bath, the temperature of the mixture reached 130 ° C. The polymerization reaction was continued in the oil bath while stirring the mixture for 5 hours after the addition of the polymerization initiator. Thereafter, the flask was taken out from the oil bath, and the temperature in the flask was lowered to room temperature. It was confirmed by gas chromatography that no monomer (A) remained in the reaction product in the flask. A part of the polymer thus obtained was dissolved in tetrahydrofuran, and the molecular weight was measured by GPC. As a result, the obtained polymer had a number average molecular weight (Mn) of 3200, a weight average molecular weight (Mw) of 6100, and a molecular weight distribution of 1.9. The silicon-containing polymer thus obtained was dissolved in ethanol to obtain a solution (SbC1) having a solid content concentration of 10% by weight.

溶液(Sb1)540重量部の代わりに溶液(SbC1)540重量部を用いることを除いて、実施例1と同様の方法で混合物(SC1)を作製した。次に、混合物(SC1)を10mm×10mm×45mmのポリスチレン製モルドにキャストした後、モルドをポリエチレン製のフィルムで密閉した。このモルドを温度が60℃で湿度2%の雰囲気下に置き、溶媒の揮発速度をコントロールした。72時間後に混合物(SC1)はゲル化した。該ゲルの重量変化が緩やかになってほぼ一定値に達するまで、上記雰囲気下に該モルドを置いた。その後、ポリエチレン製のフィルムで密閉されたモルドをそのままの状態で、60℃の熱風乾燥機内に3週間放置した。その後、成形された複合体をモルドから取り出し、150℃の熱風乾燥機内に12時間置き、複合体からなる透明な塊状体(サイズ4mm×4mm×20mm)を得た。   A mixture (SC1) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 540 parts by weight of the solution (SbC1) was used instead of 540 parts by weight of the solution (Sb1). Next, the mixture (SC1) was cast into a polystyrene mold having a size of 10 mm × 10 mm × 45 mm, and then the mold was sealed with a polyethylene film. This mold was placed in an atmosphere having a temperature of 60 ° C. and a humidity of 2%, and the volatilization rate of the solvent was controlled. The mixture (SC1) gelled after 72 hours. The mold was placed under the above atmosphere until the weight change of the gel gradually decreased and reached a substantially constant value. Thereafter, the mold sealed with a polyethylene film was left as it was in a hot air dryer at 60 ° C. for 3 weeks. Thereafter, the molded composite was taken out from the mold and placed in a hot air dryer at 150 ° C. for 12 hours to obtain a transparent mass (size 4 mm × 4 mm × 20 mm) made of the composite.

該塊状体の3点曲げ強さは43MPaであり、実施例に比べて低かった。また、該塊状体の固体NMRを測定した結果、ケイ素含有重合体を構成する構造単位(A)の反応体が縮合および/または加水分解縮合していることが確認された。   The three-point bending strength of the lump was 43 MPa, which was lower than that of the example. Moreover, as a result of measuring solid NMR of the mass, it was confirmed that the reactant of the structural unit (A) constituting the silicon-containing polymer was condensed and / or hydrolyzed.

本発明の複合体および塊状体は、様々な分野に適用でき、たとえば、成形用材料、絶縁体材料、塗膜、各種組成物の材料として利用できる。具体的には、歯科用、光学用、電気・電子部品、塗料、インク、接着剤、粘着剤、相溶化剤、シーリング材などの材料として利用できる。   The composite and the lump of the present invention can be applied to various fields, and can be used as materials for molding materials, insulator materials, coating films, and various compositions, for example. Specifically, it can be used as materials for dental, optical, electrical / electronic parts, paints, inks, adhesives, adhesives, compatibilizers, sealing materials, and the like.

Claims (16)

化合物(I)の加水分解縮合物とケイ素含有重合体とを含む複合体であって、
前記化合物(I)は、ハロゲン原子およびアルコキシ基から選ばれる少なくとも1つの原子団が結合した金属原子(M)を含む少なくとも1種類の化合物であり、
前記ケイ素含有重合体は、単量体(A)に由来する構造単位(A)と単量体(B)に由来する構造単位(B)とを含み、前記単量体(A)は、以下の式(1)で表される少なくとも1種類の化合物であり、前記単量体(B)は、窒素含有複素環を有するビニル化合物と、カルボン酸ビニルエステル化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1種類の化合物である複合体。
Figure 2006335946
[式中、R1は水素原子またはアルキル基である。R2、R3およびR4はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基および水酸基から選ばれる1つの原子団であり、R2、R3およびR4から選ばれる少なくとも1つの原子団(G)はハロゲン原子、アルコキシ基または水酸基である。]
A composite comprising a hydrolysis condensate of compound (I) and a silicon-containing polymer,
The compound (I) is at least one compound containing a metal atom (M) to which at least one atomic group selected from a halogen atom and an alkoxy group is bonded,
The silicon-containing polymer includes a structural unit (A) derived from the monomer (A) and a structural unit (B) derived from the monomer (B), and the monomer (A) is: And the monomer (B) is at least one selected from the group consisting of a vinyl compound having a nitrogen-containing heterocyclic ring and a carboxylic acid vinyl ester compound. Complex that is a kind of compound.
Figure 2006335946
[Wherein R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 2 , R 3 and R 4 are each independently one atomic group selected from a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group and a hydroxyl group, and at least one atomic group selected from R 2 , R 3 and R 4 ( G) is a halogen atom, an alkoxy group or a hydroxyl group. ]
金属原子(M)を含む金属酸化物とケイ素含有重合体とを含む複合体であって、
前記ケイ素含有重合体は、単量体(A)に由来する構造単位(A)と単量体(B)に由来する構造単位(B)とを含み、前記単量体(A)は、以下の式(1)で表される少なくとも1種類の化合物であり、前記単量体(B)は、窒素含有複素環を有するビニル化合物と、カルボン酸ビニルエステル化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1種類の化合物である複合体。
Figure 2006335946
[式中、R1は水素原子またはアルキル基である。R2、R3およびR4はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基および水酸基から選ばれる1つの原子団であり、R2、R3およびR4から選ばれる少なくとも1つの原子団(G)はハロゲン原子、アルコキシ基または水酸基である。]
A composite comprising a metal oxide containing a metal atom (M) and a silicon-containing polymer,
The silicon-containing polymer includes a structural unit (A) derived from the monomer (A) and a structural unit (B) derived from the monomer (B), and the monomer (A) is: The monomer (B) is at least one selected from the group consisting of a vinyl compound having a nitrogen-containing heterocyclic ring and a carboxylic acid vinyl ester compound. Complex that is a kind of compound.
Figure 2006335946
[Wherein R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 2 , R 3 and R 4 are each independently one atomic group selected from a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group and a hydroxyl group, and at least one atomic group selected from R 2 , R 3 and R 4 ( G) is a halogen atom, an alkoxy group or a hydroxyl group. ]
前記ケイ素含有重合体が、単量体(C)に由来する構造単位(C)をさらに含み、
前記単量体(C)は、2つ以上の炭素−炭素二重結合を含む少なくとも1種類の化合物である、請求項1または2に記載の複合体。
The silicon-containing polymer further comprises a structural unit (C) derived from the monomer (C),
The complex according to claim 1 or 2, wherein the monomer (C) is at least one compound containing two or more carbon-carbon double bonds.
前記単量体(C)が、以下の式(2)で表される少なくとも1種類の化合物である請求項3に記載の複合体。
Figure 2006335946
[式中、R5およびR6はそれぞれ独立に水素原子またはアルキル基である。R7およびR8はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基および(CR9=CH2)で表される基(ただしR9は水素原子またはアルキル基である)から選ばれる1つの原子団である。]
The complex according to claim 3, wherein the monomer (C) is at least one compound represented by the following formula (2).
Figure 2006335946
[Wherein, R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, or a group represented by (CR 9 ═CH 2 ) (where R 9 is a hydrogen atom or an alkyl group). One selected atomic group. ]
前記ケイ素含有重合体における[前記構造単位(A)のモル数/前記構造単位(C)のモル数]が70/30〜99.5/0.5の範囲にある、請求項3または4に記載の複合体。   The number of moles of the structural unit (A) / number of moles of the structural unit (C) in the silicon-containing polymer is in the range of 70/30 to 99.5 / 0.5. The complex described. 前記単量体(B)が、ビニルピロリドンおよびビニルイミダゾールから選ばれる少なくとも1種の化合物である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合体。   The complex according to any one of claims 1 to 5, wherein the monomer (B) is at least one compound selected from vinylpyrrolidone and vinylimidazole. 前記ケイ素含有重合体に含まれる複数の前記構造単位(A)の少なくとも一部において、前記原子団(G)を有するシリル基が縮合および/または加水分解縮合している請求項1〜6のいずれか1項に記載の複合体。   The silyl group having the atomic group (G) is condensed and / or hydrolyzed and condensed in at least a part of the plurality of structural units (A) contained in the silicon-containing polymer. The composite according to claim 1. 前記ケイ素含有重合体の数平均分子量(Mn)が10,000以上である請求項1〜7のいずれか1項に記載の複合体。   The composite according to any one of claims 1 to 7, wherein the silicon-containing polymer has a number average molecular weight (Mn) of 10,000 or more. 前記ケイ素含有重合体における[前記構造単位(A)のモル数/前記構造単位(B)のモル数]が60/40〜5/95の範囲にある、請求項1または2に記載の複合体。   The composite according to claim 1 or 2, wherein [number of moles of the structural unit (A) / number of moles of the structural unit (B)] in the silicon-containing polymer is in the range of 60/40 to 5/95. . 単量体(A)と単量体(B)とを含む複数種の単量体を重合してケイ素含有重合体を得る第1工程と、
化合物(I)、化合物(I)の加水分解物および化合物(I)の加水分解縮合物からなる群から選ばれる少なくとも1種と、前記ケイ素含有重合体と、溶媒とを含む混合物を調製する第2工程とを含む、複合体の製造方法であって、
前記単量体(A)は、以下の式(1)で表される少なくとも1種類の化合物であり、
前記単量体(B)は、窒素含有複素環を有するビニル化合物と、カルボン酸ビニルエステル化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1種類の化合物であり、
前記化合物(I)は、ハロゲン原子およびアルコキシ基から選ばれる少なくとも1つの原子団が結合した金属原子(M)を含む少なくとも1種類の化合物である、複合体の製造方法。
Figure 2006335946
[式中、R1は水素原子またはアルキル基である。R2、R3およびR4はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基および水酸基から選ばれる1つの原子団であり、R2、R3およびR4から選ばれる少なくとも1つの原子団(G)はハロゲン原子、アルコキシ基または水酸基である。]
A first step of polymerizing a plurality of types of monomers including the monomer (A) and the monomer (B) to obtain a silicon-containing polymer;
First, a mixture comprising at least one selected from the group consisting of compound (I), a hydrolyzate of compound (I) and a hydrolysis condensate of compound (I), the silicon-containing polymer, and a solvent is prepared. A method for producing a composite comprising two steps,
The monomer (A) is at least one compound represented by the following formula (1):
The monomer (B) is at least one compound selected from the group consisting of a vinyl compound having a nitrogen-containing heterocycle and a carboxylic acid vinyl ester compound.
The method for producing a complex, wherein the compound (I) is at least one compound containing a metal atom (M) to which at least one atomic group selected from a halogen atom and an alkoxy group is bonded.
Figure 2006335946
[Wherein R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 2 , R 3 and R 4 are each independently one atomic group selected from a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group and a hydroxyl group, and at least one atomic group selected from R 2 , R 3 and R 4 ( G) is a halogen atom, an alkoxy group or a hydroxyl group. ]
前記第1工程が、前記単量体(A)と前記単量体(B)と単量体(C)とを含む複数種の単量体を重合して前記ケイ素含有重合体を得る工程であり、
前記単量体(C)は、2つ以上の炭素−炭素二重結合を含む少なくとも1種類の化合物である請求項10に記載の製造方法。
The first step is a step of obtaining a silicon-containing polymer by polymerizing a plurality of types of monomers including the monomer (A), the monomer (B), and the monomer (C). Yes,
The production method according to claim 10, wherein the monomer (C) is at least one compound containing two or more carbon-carbon double bonds.
前記単量体(C)が、以下の式(2)で表される少なくとも1種類の化合物である請求項11に記載の製造方法。
Figure 2006335946
[式中、R5およびR6はそれぞれ独立に水素原子またはアルキル基である。R7およびR8はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基および(CR9=CH2)で表される基(ただしR9は水素原子またはアルキル基である)から選ばれる1つの原子団である。]
The production method according to claim 11, wherein the monomer (C) is at least one compound represented by the following formula (2).
Figure 2006335946
[Wherein, R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, or a group represented by (CR 9 ═CH 2 ) (where R 9 is a hydrogen atom or an alkyl group). One selected atomic group. ]
前記ケイ素含有重合体の数平均分子量が10,000以上である請求項10〜12のいずれか1項に記載の製造方法。   The number average molecular weight of the said silicon containing polymer is 10,000 or more, The manufacturing method of any one of Claims 10-12. 前記第1工程における重合が、重合開始剤の存在下において80℃以上の温度で行われ、
前記重合開始剤の分解の活性化エネルギーが126kJ/mol以上である請求項11または12に記載の製造方法。
The polymerization in the first step is performed at a temperature of 80 ° C. or higher in the presence of a polymerization initiator,
The production method according to claim 11 or 12, wherein an activation energy of decomposition of the polymerization initiator is 126 kJ / mol or more.
請求項10〜14のいずれか1項に記載の製造方法によって得られる複合体。   The composite_body | complex obtained by the manufacturing method of any one of Claims 10-14. 請求項1〜9および請求項15のいずれか1項に記載の複合体からなる塊状体。   The lump which consists of a composite_body | complex of any one of Claims 1-9 and Claim 15.
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