JP2009209148A - 含窒素有機珪素化合物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 R1R2N−(R1およびR2は同一もしくは異種の炭素原子数1〜15の一価炭化水素基である。)で示される三級アミノ基または、環内に1個以上の三級アミノ基を含む脂環式アミノ基もしくは複素環式アミノ基と、カルボニル基を有する新規な含窒素有機珪素化合物とその製造方法。
【選択図】 なし
Description
式:H2NC3H6Si(OC2H5)3、
式:H2NC2H4NHC3H6Si(OCH3)3
などの一級アミノ基を含有するアルコキシシランが広く知られている。しかしながら一級アミノ基を有する化合物は、エポキシ樹脂などのアミンが硬化触媒として作用する有機樹脂に使用すると、該樹脂の硬化性に悪影響を与えるという欠点がある。
このため、式:PhNHC3H6Si(OCH3)3(式中、Phはフェニル基である。)、式:CH3(CH2)3NHC3H6Si(OCH3)3
で示される二級アミノ基を有するアルコキシシラン(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)や、
式:(C4H9)2NC3H6Si(OCH3)3
で示される三級アミノ基を有するアルコキシシランが使用されている。しかしこのような二級または三級のアミノ基を有するアルコキシシランは、樹脂の硬化性への影響が多少低減するものの、各種基材に対する接着付与性が小さくシランカップリング剤として不十分である。さらにその製造過程において、大量のアミン塩酸塩が副生するという問題がある。
式:H2NCONHC3H6Si(OC2H5)3、
式:H2NCOC3H6Si(OC2H5)3
で示されるアミド基含有アルコキシシランが知られている(例えば、特許文献3参照。)。さらに特許文献4には、
式:H2NC2H4NHCOC3H6Si(OC2H5)3、
式:C18H37NHCOC2H4NHC3H6Si(OC2H5)3
で示される二級アミド基を有するアルコキシシランが例示されている。
しかしながらこれらのアルコキシシランも、樹脂の硬化性への影響や接着付与性の点で、シランカップリング剤として十分と言えるものではなかった。
すなわち、本発明の目的は、三級アミノ基とカルボニル基を有する新規な含窒素有機珪素化合物とその製造方法を提供することにある。
i)R 9 が脂環式アミノ基である場合、R 3 は炭素原子数1〜15の二価炭化水素基であり、
ii)R 9 が複素環式アミノ基である場合、R3は炭素原子数1〜15の二価炭化水素基または式:―CnH2nO−(nは1〜15の整数である。)で示されるアルキレンオキシ基であり、
R4は炭素原子数1〜15の二価炭化水素基であり、R5は炭素原子数1〜15の一価炭化水素基であり、R6は炭素原子数1〜15の一価炭化水素基またはアルコキシアルキル基であり、R7はメチル基または水素原子であり、R8は水素原子または炭素原子数1〜20のアルキル基もしくはアリール基である。mは0または1であり、xは0〜2の整数であり、yは1〜5の整数である。]で示される含窒素有機珪素化合物とその製造方法に関する。
(CH3)2NCOC2H4NHC3H6Si(OC2H5)3
(CH3)2NCOC2H4NHC2H4NHC3H6Si(OCH3)3
(C2H5)2NCOC2H4NHC3H6Si(OC2H5)3
(C2H5)2NCOC2H4NHC2H4NHC3H6Si(OC2H5)3
(n−C4H9)2NCOC2H4NHC3H6Si(OC2H5)3
(n−C4H9)2NCOC2H4NHC2H4NHC3H6Si(OCH3)3
(CH3)2NC2H4COC2H4NHC3H6Si(OC2H5)3
(CH3)2NC2H4COC2H4NHC2H4NHC3H6Si(OCH3)3
(A)一般式(IV):
(B)一般式(III):
物、または、一般式(V):
さらに本発明の含窒素有機珪素化合物、とりわけ一般式(I)と一般式(II)中のxが0または1であるものは、各種基材間の接着性を向上させ、特に、有機樹脂と無機材料もしくは金属材料との接着性を著しく向上させるという特徴を有する。このため本発明の含窒素有機珪素化合物は、表面処理剤、接着促進剤、プライマー、有機樹脂の改質剤等に使用されるシランカップリング剤として有用である。尚、本発明で言う有機樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂が挙げられる。
温度計、攪拌機、冷却器を備えた4つ口フラスコに、3−アミノプロピルトリエトキシシラン156.7重量部を仕込み、窒素雰囲気下、70℃まで昇温した。次いでこれに、N,N−ジメチルアクリルアミド77.2重量部を30分かけて滴下し、さらに100℃で8時間加熱攪拌した。この反応混合物を減圧蒸留(138℃/1.3hPa)して無色透明液体170.2重量部(収率75%)を得た。この無色透明液体を、13C−核磁気共鳴スペクトル分析(以下、NMR)、赤外分光分析(以下、IR)およびGC−MS分析により分析した結果、この無色透明液体は、
式:(CH3)2NCOC2H4NHC3H6Si(OC2H5)3
で示される含窒素有機珪素化合物であると同定された。
温度計、攪拌機、冷却器を備えた4つ口フラスコに、3−アミノプロピルトリメトキシシラン298.1重量部を仕込み、窒素雰囲気下、70℃まで昇温した。次いでこれに、N,N−ジメチルアクリルアミド181.0重量部を60分かけて滴下し、さらに100℃で8時間加熱攪拌した。この反応混合物を減圧蒸留(130℃/1.3hPa)して無色透明液体360.5重量部(収率78%)を得た。この無色透明液体を、NMR、IRおよびGC−MS分析により分析した結果、この無色透明液体は
式:(CH3)2NCOC2H4NHC3H6Si(OCH3)3
で示される含窒素有機珪素化合物であると同定された。
温度計、攪拌機、冷却器を備えた4つ口フラスコに、3−アミノプロピルトリエトキシシラン33.21重量部を仕込み、窒素雰囲気下、70℃まで昇温した。次いでこれに、N−アクリロイルモルホリン23.3重量部を10分かけて滴下し、さらに100℃で3時間加熱攪拌した。この反応混合物を加熱減圧(130℃/1.3hPa)により低沸点成分を除去して、淡黄色透明液体53.7重量部(収率95%)を得た。この淡黄色透明液体を、NMRおよびIR分析により分析した結果、主成分は、式:
(式中、Etはエチル基である。)で示される構造を有する含窒素有機珪素化合物であると同定された。
温度計、攪拌機、冷却器を備えた4つ口フラスコに、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン222.4重量部を仕込み、窒素雰囲気下、70℃まで昇温した。次いでこれに、N,N−ジメチルアクリルアミド109.0重量部を30分かけて滴下し、さらに100℃で8時間加熱攪拌した。この反応混合物を加熱減圧(130℃/1.3hPa)により低沸点成分を除去して、淡黄色透明液体324.8重量部(収率98%)を得た。この淡黄色透明液体を、NMRおよびIR分析により分析した結果、主成分は、
式:(CH3)2NCOC2H4NHC2H4NHC3H6Si(OCH3)3
で示される含窒素有機珪素化合物であると同定された。
実施例1〜実施例4で得られた含窒素有機珪素化合物をそれぞれ、水とエタノールの混合溶媒(水:エタノールの重量比は1:1であった。)により希釈して、濃度0.4重量%の処理液を調製した。これらの処理液にガラス板を10秒間浸漬した後、120℃で1時間乾燥した。次いでこのガラス板表面に、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エピコート828、エポキシ当量=185)100重量部、ジシアンジアミド8重量部およびN,N−ジメチルベンジルアミン0.4重量部からなる硬化性エポキシ樹脂組成物を塗布して、170℃、90分間で加熱硬化させ、硬化エポキシ樹脂成形体(直径5mm、高さ5mmの円柱状)が接着したガラス板を得た。
このようにして得られた試験体について、ガラス板と硬化エポキシ樹脂の接着力をテンシオメーターにより測定した。なお、接着力は、プレッシャークッカーテスト(PCT:121℃、100%RH条件下で24時間加熱)の実施前と実施後に測定した。その結果を表1に示した。
また、比較例として、次式で示されるシランカップリング剤を用いて上記と同様にして接着力を測定した。その結果を表1に併記した。
比較例1:H2NCONHC3H6Si(OC2H5)3
比較例2:PhNHC3H6Si(OCH3)3(Phはフェニル基である。)
比較例3:C18H37NHCOC2H4NHC3H6Si(OC2H5)3
Claims (6)
- 上記一般式(I)中mが0であることを特徴とする請求項1記載の含窒素有機珪素化合物。
- 一般式(II):
i)R 9 が脂環式アミノ基である場合、R 3 は炭素原子数1〜15の二価炭化水素基であり、
ii)R 9 が複素環式アミノ基である場合、R3は炭素原子数1〜15の二価炭化水素基または式:―CnH2nO−(nは1〜15の整数である。)で示されるアルキレンオキシ基であり、
R4は炭素原子数1〜15の二価炭化水素基であり、R5は炭素原子数1〜15の一価炭化水素基であり、R6は炭素原子数1〜15の一価炭化水素基またはアルコキシアルキル基であり、R7はメチル基または水素原子であり、R8は水素原子または炭素原子数1〜20のアルキル基もしくはアリール基である。mは0または1であり、xは0〜2の整数であり、yは1〜5の整数である。]で示される含窒素有機珪素化合物。 - 上記一般式(II)中mが0であることを特徴とする請求項3記載の含窒素有機珪素化合物。
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