JP2018521188A - (メタ)アクリレート官能基を有するオルガノポリシロキサンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a)50〜140℃の範囲、好ましくは70〜130℃の範囲の温度において、
・エポキシ基を少なくとも1個含む少なくとも1種のオルガノポリシロキサンBと、
・アクリル酸若しくはメタクリル酸又は両者の混合物とを、
・酸化状態(III)の鉄の錯体である下記の式(1):
[Fe(L1)3] (1)
[ここで、記号L1は同一であっても異なっていてもよく、β−ジカルボニラート(dicarbonylato)アニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオン、カルボキシレートアニオン及びアルコキシドアニオンより成る群から選択されるリガンドを表す]
の触媒C;及び
・少なくとも1種の溶媒:
の存在下で
反応させる工程;並びに
b)得られた生成物のオルガノポリシロキサンA又はオルガノポリシロキサンAを主として含有する混合物を単離する工程。
aは1又は2であり、bは0、1又は2であり、a+bは1、2又は3であり、
cは1、2又は3であり、
dは1又は2であり、eは0、1又は2であり、d+eは1、2又は3であり、
記号Yは同一であっても異なっていてもよく、エポキシ基を含み且つ酸素原子等の1個以上のヘテロ原子も随意に含む炭化水素系基(即ち、炭化水素をベースとする基)を表し、この炭化水素系基Yは好ましくは2〜20個の炭素原子を有し、さらにより一層好ましくはYはアルキルグリシジルエーテル、直鎖状、分岐鎖状又は環状エポキシアルキル、直鎖状、分岐鎖状又は環状エポキシアルケニル及びカルボン酸グリシジルエステルより成る群から選択され;
記号Z1及びZ2は同一であっても異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素系基を表し、好ましくは1〜8個の炭素原子を有するアルキル基及び6〜12個の炭素原子を有するアリール基より成る群から選択され、さらにより一層好ましくはメチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリル及びフェニル基より成る群から選択され;
記号Vは同一であっても異なっていてもよく、(メタ)アクリレート基を含む炭化水素系基を表し、この炭化水素系基Vは好ましくは5〜23個の炭素原子を有する]
を含み、このオルガノポリシロキサンAは、1分子当たり少なくとも2個のケイ素原子を含み且つシロキシル単位(I.3)を少なくとも1個含む。
cは1、2又は3であり、
記号Yは同一であっても異なっていてもよく、エポキシ基を含み且つ酸素原子等の1個以上のヘテロ原子も随意に含む炭化水素系基を表し、この炭化水素系基Yは好ましくは2〜20個の炭素原子を有し、さらにより一層好ましくはYはアルキルグリシジルエーテル、直鎖状、分岐鎖状又は環状エポキシアルキル、直鎖状、分岐鎖状又は環状エポキシアルケニル及びカルボン酸グリシジルエステルより成る群から選択され;
記号Z1及びZ2は同一であっても異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素系基を表し、好ましくは1〜8個の炭素原子を有するアルキル基及び6〜12個の炭素原子を有するアリール基より成る群から選択され、さらにより一層好ましくはメチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリル及びフェニル基より成る群から選択される)
を含み、このオルガノポリシロキサンBは、1分子当たり少なくとも2個のケイ素原子を含み且つシロキシル単位(I.4)を少なくとも1個含む。
aは1又は2であり、bは0、1又は2であり、a+bは2又は3であり、
cは2又は3であり、
記号Yは同一であっても異なっていてもよく、エポキシ基を含み且つ酸素原子等の1個以上のヘテロ原子も随意に含む炭化水素系基を表し、この炭化水素系基Yは好ましくは2〜20個の炭素原子を有し、さらにより一層好ましくはYはアルキルグリシジルエーテル、直鎖状、分岐鎖状又は環状エポキシアルキル、直鎖状、分岐鎖状又は環状エポキシアルケニル及びカルボン酸グリシジルエステルより成る群から選択され;
記号Z1及びZ2は同一であっても異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素系基を表し、好ましくは1〜8個の炭素原子を有するアルキル基及び6〜12個の炭素原子を有するアリール基より成る群から選択され、さらにより一層好ましくはメチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリル及びフェニル基より成る群から選択される]
を含み、このオルガノポリシロキサンBは、1分子当たり少なくとも2個のケイ素原子を含み且つシロキシル単位(I.4)を少なくとも1個含む。
[Fe(L1)3] (1)
(ここで、記号L1は同一であっても異なっていてもよく、β−ジカルボニラートアニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオン、カルボキシレートアニオン及びアルコキシドアニオンより成る群から選択されるリガンドを表す。)
R1COCHR2COR3 (2)
[ここで、
R1及びR3は同一であっても異なっていてもよく、直鎖状、環状若しくは分岐鎖状C1〜C30炭化水素系基、6〜12個の炭素原子を有するアリール、又は基−OR4(ここで、R4は直鎖状、環状若しくは分岐鎖状C1〜C30炭化水素系基を表す)を表し、
R2は水素原子又は1〜4個の炭素原子を有する炭化水素系基、好ましくはアルキル基であり、
R1及びR2は結合してC5〜C6環を形成することもでき、
R2及びR4は結合してC5〜C6環を形成することもできる。]
[Fe(L1)3] (1)
(ここで、記号L1は同一であっても異なっていてもよく、カルボキシレートアニオン及びアルコキシドアニオンより成る群から選択されるリガンドを表す)
の酸化状態(III)の鉄の錯体であり、さらにより一層好ましくは触媒Cは鉄(III)カルボン酸塩又は鉄(III)アルコキシドである。
・以下のアニオンのような脂肪族カルボン酸から誘導されるアニオン:メタノエート若しくはホルメート[H−COO]-、エタノエート若しくはアセテート[CH3−COO]-、プロパノエート若しくはプロピオネート[CH3CH2−COO]-、ブタノエート若しくはブチレート[CH3−(CH2)2−COO]-、ペンタノエート若しくはバレレート[CH3−(CH2)3−COO]-、ヘキサノエート若しくはカプロエート[CH3−(CH2)4−COO]-、ヘプタノエート[CH3−(CH2)5−COO]-、オクタノエート[CH3−(CH2)6−COO]-、2−エチルヘキサノエート[CH3−(CH2)4−CH(C2H5)−COO]-。ノナノエート[CH3−(CH2)7−COO]-、デカノエート[CH3−(CH2)8−COO]-、ウンデカノエート[CH3−(CH2)9−COO]-、ドデカノエート若しくはラウレート[CH3−(CH2)10−COO]-、トリデカノエート[CH3−(CH2)11−COO]-、テトラデカノエート若しくはミリステート[CH3−(CH2)12−COO]-、ペンタデカノエート[CH3−(CH2)13−COO]-、ヘキサデカノエート若しくはパルミテート[CH3−(CH2)14−COO]-、ヘプタデカノエート[CH3−(CH2)15−COO]-、オクタデカノエート若しくはステアレート[CH3−(CH2)16−COO]-、ノナデカノエート[CH3−(CH2)17−COO]-、エイコサノエート[CH3−(CH2)18−COO]-、ヘンエイコサネート[CH3−(CH2)19−COO]-、ドコサノエート若しくはベヘネート[CH3−(CH2)20−COO]-、トリコサネート[CH3−(CH2)21−COO]-、テトラコサノエート若しくはリグノセレート[CH3−(CH2)22−COO]-、ペンタコサノエート[CH3−(CH2)23−COO]-、ヘキサコサノエート[CH3−(CH2)24−COO]-、ヘプタコサノエート酸[CH3−(CH2)25−COO]-、オクタコサノエート[CH3−(CH2)26−COO]-、ノナコサノエート[CH3−(CH2)27−COO]-、トリアコンタノエート[CH3−(CH2)28−COO]-、ヘントリアコンタノエート[CH3−(CH2)29−COO]-、ドトリアコンタノエート[CH3−(CH2)30−COO]-、パルミトレエート[CH3−(CH2)5−CH=CH−(CH2)7−COO]-、オレエート[CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COO]−、リノレエート[CH3−(CH2)4−(CH=CHCH2)2−(CH2)6−COO]-、リノレネート[CH3−CH2−(CH=CHCH2)3−(CH2)6−COO]-、アルキドネート[CH3−(CH2)4−(CH=CHCH2)4−(CH2)2−COO]-、
・置換脂肪族カルボン酸から誘導されるアニオン、例えばネオペンタノエート又はピバレート[(CH3)3C−COO]-、ネオノナノエート[(CH3)3C−(CH2)4−COO]-、又は、単独の又は混合物としての次のC10構造異性体(ネオデカノエート):7,7−ジメチルオクタノエート[(CH3)3C−(CH2)5−COO]-、2,2−ジメチルオクタノエート[CH3−(CH2)5−C(CH3)2−COO]-、2,2,3,5−テトラメチルヘキサノエート[(CH3)2CH−CH2−CH(CH3)−C(CH3)2−COO]-、2,5−ジメチル−2−エチルヘキサノエート[(CH3)2CH−(CH2)2−C(CH3)(C2H5)−COO]-、2,2−ジエチルヘキサノエート[CH3−(CH2)3−C(C2H5)2−COO]-、2,4−ジメチル−2−イソプロピルペンタノエート[(CH3)2CH−CH2−C(CH3)(イソプロピル)−COO]-、
・経験式[C10H19O2]-、線形式[(R1)(R2)C(CH3)−COO]-(ここで、記号R1及びR2はアルキルである)のVersatic acid(商品名)10(Momentive社より販売)の対応カルボキシレートアニオン、
・芳香族カルボン酸から誘導されるアニオン、例えばベンゾエート、フェニルアセテート、フェニルプロピオネート又はフェニルブチレートタイプのアニオン、
・不飽和含有カルボン酸から誘導されるアニオン、例えばアクリレートアニオン又はメタクリレートアニオン、並びに
・ナフテネートアニオン。
Fe(OCnH(2n+1))3 (3)
(ここで、nは1〜6の範囲、好ましくは2〜5の範囲である。)
に対応する鉄アルコキシドである。好ましくは、酸化状態(III)の鉄のアルコキシドは、鉄エトキシド、鉄イソプロポキシド及び鉄ブトキシドより成る群から選択される。
a)50〜140℃の範囲、好ましくは70〜130℃の範囲の温度において、
・エポキシ基を少なくとも1個含む少なくとも1種のオルガノポリシロキサンBと、
・アクリル酸若しくはメタクリル酸又は両者の混合物とを、
・酸化状態(III)の鉄の錯体である下記の式(1):
[Fe(L1)3] (1)
(ここで、記号L1は同一であっても異なっていてもよく、β−ジカルボニラートアニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオン、カルボキシレートアニオン及びアルコキシドアニオンより成る群から選択されるリガンドを表す)
の触媒C、
・少なくとも1種の溶媒、及び
・少なくとも1種の重合抑制剤
の存在下で
反応させる工程;並びに
b)得られた生成物のオルガノポリシロキサンA又はオルガノポリシロキサンAを主として含有する混合物を単離する工程。
・エポキシ官能基を少なくとも1個含む少なくとも1種のオルガノポリシロキサンB、
・アクリル酸若しくはメタクリル酸又は両者の混合物、
・酸化状態(III)の鉄の錯体である下記の式(1):
[Fe(L1)3] (1)
(ここで、記号L1は同一であっても異なっていてもよく、β−ジカルボニラートアニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオン、カルボキシレートアニオン及びアルコキシドアニオンより成る群から選択されるリガンドを表す)
の触媒C、及び
・少なくとも1種の溶媒
を含む。
・エポキシ官能基を少なくとも1個含む少なくとも1種のオルガノポリシロキサンB、
・アクリル酸若しくはメタクリル酸又は両者の混合物、
・酸化状態(III)の鉄の錯体である下記の式(1):
[Fe(L1)3] (1)
(ここで、記号L1は同一であっても異なっていてもよく、β−ジカルボニラートアニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオン、カルボキシレートアニオン及びアルコキシドアニオンより成る群から選択されるリガンドを表す)
の触媒C、
・少なくとも1種の溶媒S1及び/又は少なくとも1種の溶媒S2、並びに
・随意としての重合抑制剤
から成る。
・エポキシ官能基を少なくとも1個含む少なくとも1種のオルガノポリシロキサンB、
・アクリル酸若しくはメタクリル酸又は両者の混合物、
・酸化状態(III)の鉄の錯体である下記の式(1):
[Fe(L1)3] (1)
(ここで、記号L1は同一であっても異なっていてもよく、β−ジカルボニラートアニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオン、カルボキシレートアニオン及びアルコキシドアニオンより成る群から選択されるリガンドを表す)
の触媒C、
少なくとも1種の溶媒S1及び/又は少なくとも1種の溶媒S2、並びに
・少なくとも1種の重合抑制剤
から成る。
a)上で定義した通りの方法に従ってオルガノポリシロキサンAを調製し、
b)このオルガノポリシロキサンAに
i.光開始剤、及び
ii.随意としての1種以上の添加剤
を加えることによってラジカル架橋性シリコーン組成物Wを調製し、
c)前記組成物Wを基材上に適用し、そして
d)前記組成物Wを放射線に曝露することによって架橋させる。
(i)(メタ)アクリレート有機誘導体、及び
(ii)(メタ)アクリレート官能基含有シリコーン
から選択される。
・エポキシ官能基の転化度、
・所望物質であるヒドロキシアクリレート(α異性体及びβ異性体)及び各種副生成物の収率、
・シロキサン結合解裂反応(鎖短縮)、並びに
・エポキシ官能基とヒドロキシアクリレートのアルコール官能基との間の反応又はエポキシの重合による架橋反応(鎖延長)
を同時に評価した。
・トリエチルアミン(Et3N)、
・N−メチルモルホリン(又は4−メチルモルホリン)、
・テトラメチルグアニジン(TMG)、
・トリフェニルホスフィン(PPh3)、
・塩化テトラブチルアンモニウム(Bu4NCl)、
・1−エチルイミダゾール、及び
・臭化1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム(BMIBr)。
・水酸化リチウム(LiOH)、
・水酸化カリウム(KOH)、
・アクリル酸マグネシウム(Mg(アクリレート)2)、
・酢酸セリウム(Ce(OAc)3)、
・チタン酸ブチル(Ti(OnBu)4)、
・アクリル酸亜鉛(Zn(アクリレート)2)、及び
・アクリル酸アルミニウム(Al(アクリレート)3)。
・鉄(III)アセチルアセトナート(Fe(acac)3)、
・Fe(オクタノエート)2.4(R50)0.6(Fe(oct)2.4(R50)0.6)(R50はベンゾイルステアロイルメタンアニオンである)、
・アクリル酸鉄(III)(Fe(アクリレート)3)、
・鉄(III)エトキシド(Fe(OCH2CH3)3)、
・トリフルオロメタンスルホン酸鉄(III)(Fe(OTf)3)、
・ペンタン酸鉄(III)(吉草酸鉄(III)、Fe(バレレート)3)、
・2−エチルヘキサン酸鉄(III)(Fe(2−EH)3)、
・ステアリン酸鉄(III)(オクタデカン酸鉄(III)、Fe(ステアレート)3)、
・安息香酸鉄(III)(Fe(ベンゾエート)3)、
・ネオペンタン酸鉄(III)(ピバル酸鉄(III)、Fe(ピバレート)3)、
・ネオノナン酸鉄(III)(Fe(ネオノナノエート)3)、
・ネオデカン酸鉄(III)(Fe(ND)3)、
・ナフテン酸鉄(III)(Fe(ナフテネート)3)、
・酸化鉄(III)(Fe2O3)、
・無水塩化鉄(III)又は水和塩化鉄(III)(無水FeCl3又は水和FeCl3)、
・水酸化鉄(III)(Fe(OH)3)、
・酸化状態0の粉末状鉄(Fe0)、及び
・比較例としての酢酸クロム(Cr(OAc)3)。
・純度95%のブチルグリシジルエーテル(BGE))2.3g、即ち16.1ミリモル、
・オクタメチルトリシロキサン7.5g、
・純度99%のアクリル酸2.2g、即ち31.6ミリモル、
・4−メトキシフェノール10mg、及び
・対応する量の触媒(表1)。
・純度95%のブチルグリシジルエーテル(BGE)1.18g、
・オクタメチルトリシロキサン8g、
・純度99%のアクリル酸0.94g、
・MIBK1.36g、
・1−ブタノール1.6g、
・4−メトキシフェノール10mg、及び
・対応する量の触媒(表3)
・25℃における動的粘度250mPa・sを有するポリジメチルシロキサンオイルH:100g
[このオイルは、エポキシ基含有炭化水素系基Yを含むシロキシル単位を1分子当たり7個含有する。Yは下記の式の炭化水素系基(R−4)である。
・アクリル酸10.41g(144ミリモル)、
・メチルイソブチルケトン(MIBK)15g、
・1−ブタノール18g、
・メチルヒドロキノン0.08g、及び
・触媒:その含有量はエポキシド官能基に対するモル%で表される(表4)。
・上で定義した通りのポリジメチルシロキサンオイルH101g、
・アクリル酸10.5g、
・メチルイソブチルケトン(MIBK)10.6g、
・n−ブタノール12.7g、
・メチルヒドロキノン0.08g、及び
・触媒:その含有量はエポキシド官能基に対するモル%で表される。
Claims (14)
- (メタ)アクリレート基を少なくとも1個含むオルガノポリシロキサンAの製造方法であって、次の工程:
a)50〜140℃の範囲、好ましくは70〜130℃の範囲の温度において、
・エポキシ基を少なくとも1個含む少なくとも1種のオルガノポリシロキサンBと、
・アクリル酸若しくはメタクリル酸又は両者の混合物とを、
・酸化状態(III)の鉄の錯体である下記の式(1):
[Fe(L1)3] (1)
(ここで、記号L1は同一であっても異なっていてもよく、β−ジカルボニラートアニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオン、カルボキシレートアニオン及びアルコキシドアニオンより成る群から選択されるリガンドを表す)
の触媒C;及び
・少なくとも1種の溶媒:
の存在下で
反応させる工程;並びに
b)得られた生成物のオルガノポリシロキサンA又はオルガノポリシロキサンAを主として含有する混合物を単離する工程:
を含む、前記方法。 - 前記触媒Cが下記の式(1):
[Fe(L1)3] (1)
(ここで、記号L1は同一であっても異なっていてもよく、 カルボキシレートアニオン及びアルコキシドアニオンより成る群から選択されるリガンドを表す)
の酸化状態(III)の鉄の錯体である、請求項1に記載の方法。 - 前記触媒Cが、式(1)において記号L1が1〜40個の炭素原子を有するカルボキシレートアニオンの群から選択される同一であっても異なっていてもよいリガンドである鉄(III)カルボン酸塩である、請求項2に記載の方法。
- 前記触媒Cが下記の式(3):
Fe(OCnH(2n+1))3 (3)
(ここで、nは2〜6の範囲、好ましくは2〜5の範囲である。)
の鉄(III)アルコキシドである、請求項1又は2に記載の方法。 - 前記オルガノポリシロキサンBが下記の式を有するシロキシル単位(I.4)及び(I.5):
cは1、2又は3であり、
記号Yは同一であっても異なっていてもよく、エポキシ基を含み且つ酸素原子等の1個以上のヘテロ原子も随意に含む炭化水素系基を表し、この炭化水素系基Yは好ましくは2〜20個の炭素原子を有し、さらにより一層好ましくはYはアルキルグリシジルエーテル、直鎖状、分岐鎖状又は環状エポキシアルキル、直鎖状、分岐鎖状又は環状エポキシアルケニル及びカルボン酸グリシジルエステルより成る群から選択され;
記号Z1及びZ2は同一であっても異なっていてもよく、1〜30個の炭素原子を有する一価の炭化水素系基を表し、好ましくは1〜8個の炭素原子を有するアルキル基及び6〜12個の炭素原子を有するアリール基より成る群から選択され、さらにより一層好ましくはメチル、エチル、プロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、キシリル、トリル及びフェニル基より成る群から選択される)
を含み、且つ、該オルガノポリシロキサンBが1分子当たり少なくとも2個のケイ素原子を含み且つシロキシル単位(I.4)を少なくとも1個含む、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。 - 前記オルガノポリシロキサンBがエポキシ基を含む炭化水素系基Yを1〜60重量%、好ましくは1〜30重量%、さらにより一層好ましくは1〜15重量%含有する、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 工程a)における溶媒が2〜6個の炭素原子を有する第1アルコールである溶媒S1である、請求項1に記載の方法。
- 工程a)をメチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン及びそれらの混合物より成る群から選択される第2の溶媒S2の存在下で実施する、請求項8に記載の方法。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の方法によって得られる前記オルガノポリシロキサンAの前駆体である組成物Xであって、
a.エポキシ官能基を少なくとも1個含む少なくとも1種のオルガノポリシロキサンB、
b.アクリル酸若しくはメタクリル酸又は両者の混合物、
c.酸化状態(III)の鉄の錯体である下記の式(1):
[Fe(L1)3] (1)
(ここで、記号L1は同一であっても異なっていてもよく、β−ジカルボニラートアニオン又はβ−ジカルボニル化合物のエノラートアニオン、カルボキシレートアニオン及びアルコキシドアニオンより成る群から選択されるリガンドを表す)
の触媒C、及び
d.少なくとも1種の溶媒
を含み、20℃の温度で貯蔵した時に安定な、前記組成物X。 - 基材上にコーティングを製造する方法であって、
a.請求項1〜9のいずれかに記載の方法に従ってオルガノポリシロキサンAを製造する工程;
b.このオルガノポリシロキサンAに
i.光開始剤、及び
ii.随意としての1種以上の添加剤
を加えることによってラジカル架橋性シリコーン組成物Wを製造する工程;
c)前記組成物Wを基材上に適用する工程;並びに
d)前記組成物Wを放射線に曝露することによって架橋させる工程:
を含む、前記方法。 - 前記放射線が紫外線である、請求項11に記載の方法。
- 前記架橋工程d)を40〜100℃の範囲の温度において実施する、請求項11又は12に記載の方法。
- 前記基材が布帛、紙、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン又は不織ガラス繊維から作られたものである、請求項11〜13のいずれかに記載の方法。
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