JP2021020984A - 反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法 - Google Patents

反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーから、経済的で簡易かつ効率的にスズ不純物を除去して、高い生産性で安定的に反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを製造する方法の提供。【解決手段】スズ含有量が10ppm以下である末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを、反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化反応に供する工程を有する反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法に関する。
パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー(パーフルオロポリエーテル基含有ポリマー)は、分子鎖末端を各種反応性有機基で変性することによって、紙・繊維などの撥水撥油防汚剤、磁気記録媒体の滑剤、精密機器の防油剤、離型剤、化粧料、保護膜などに用いられている。
特にパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの末端を、エーテル結合(−C−O−C−結合)を介して加水分解性シリル基等の反応性シリル基で変性したパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーは、保護膜等として用いることで、撥水撥油性、離型性、耐薬品性、潤滑性、耐久性、防汚性、指紋拭き取り性などを示す表面を提供できる(特許文献1)。しかしながら、このパーフルオロポリエーテル変性シラン(パーフルオロオキシアルキレン変性シラン)中に含まれる−C−O−C−結合は、炭素と炭素の間に酸素原子(ヘテロ原子)を有していることから、熱的安定性、化学的安定性に劣るため、これらの特性が求められる用途には不向きであった。
一方、特許文献2では、パーフルオロオキシアルキレン基含有末端ヨージドポリマーとアリルトリアルキルスズとをラジカル開始剤存在下で反応させる、末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法が開示されている。
前記末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーは、ポリマー末端にヘテロ原子を含まず、連結部位が炭素−炭素(C−C)結合のみで形成されているため、撥水撥油性、離型性、耐薬品性、潤滑性、耐久性、防汚性、指紋拭き取り性に優れるという特性に加えて、さらに、熱的安定性、化学的安定性、耐候性にも優れる。
また、分子鎖末端が加水分解性シリル基等の反応性シリル基で変性されたパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーは、上記特性に加えて、該加水分解性シリル基が、空気中の水分(湿気)などによって自己縮合反応を起こして被膜を形成し強固な被膜となるという特性があるため有用である。
そこで、前記末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを、反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化反応に供し、反応性シリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを製造する方法が考えられるが、従来は生成物の収率が低く、生産性が十分ではなかった。
特開2003−238577号公報 特開2015−101624号公報
J.Am.Chem.Sоc.1978,100,3636-3638 J.Org.Chem.1979,44,449-450
末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを、加水分解性シリル基等の反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの原料として使用するためには、触媒毒として悪影響をもたらす、該末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーに含有されているスズ不純物を除去して、塩化白金酸触媒等のヒドロシリル化反応触媒の被毒を防止する必要があることを本件発明者らは見出した。
物質中に不純物として含まれる微量成分を選択的に除去する方法としては、活性炭やアミノシリカゲルなどを用いる方法がある。活性炭やアミノシリカゲルは、金属スカベンジャーとして作用することが知られている。また、非特許文献1、非特許文献2には、トリアルキルスズハライドを、フッ化カリウムで処理することで、水、及び/又は有機溶媒に不溶なトリアルキルスズフルオリドに変換し、ろ過により除去する方法が開示されている。
しかしながら、これらの処理方法による精製では、末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ不純物の除去効率は必ずしも十分ではなかった。
従って、本発明は、ヒドロシリル化反応に十分精製した末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを供給し得、かかる末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーと反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化反応において高い生産性で安定的に目的物を得ることができる反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、スズを不純物として10ppm以下含有する末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを使用することにより、本発明の課題を解決し得ることを見出して、本発明を完成した。
従って、本発明は下記の反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法を提供する。
[1]
スズ含有量が10ppm以下である末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを、反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化反応に供する工程を有する反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
[2]
末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ含有量を10ppm以下に精製した後、これを反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化反応に供する工程を有する、反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
[3]
パーフルオロオキシアルキレン基含有末端ヨージドポリマーとアリルトリ(オルガノ)スズ化合物とをラジカル開始剤の存在下で反応させる工程により末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを得、
次いで、該末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ含有量を10ppm以下に精製した後、これを反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化反応に供する工程を有する、反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
[4]
精製を分子蒸留により行うものである[2]又は[3]に記載の反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
[5]
分子蒸留の温度が100℃〜400℃である[4]に記載の反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
[6]
末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーが下記一般式(1)で表されるものであり、ポリスチレン換算での数平均分子量が1,000〜50,000である請求項[1]〜[5]のいずれかに記載の反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
Figure 2021020984
(式中、Rfは1価又は2価のパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であり、mは1又は2であり、XはF又はCF3であり、nは0〜10の整数であり、αは1又は2である。)
[7]
一般式(1)中のαが1であり、パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基Rfが下記一般式(2)で表される1価の基である[6]に記載の反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
Figure 2021020984
(式中、p、q、r、sはそれぞれ0〜200の整数で、p+q+r+s=4〜200であり、各繰り返し単位はランダムに結合されていてよく、YはF又はCF3である。)
[8]
一般式(1)中のαが2であり、パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基Rfが下記一般式(3)で表される2価の基である[6]に記載の反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
Figure 2021020984
(式中、p’、q’、r’、s’はそれぞれ0〜200の整数で、p’+q’+r’+s’=4〜200であり、各繰り返し単位はランダムに結合されていてよく、Y’はF又はCF3である。)
本発明によれば、高い生産性で加水分解性シリル基等の反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを工業的に安定して製造することが可能となる。特に、末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの精製を経済的で、簡易かつ効率的に行え、該末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーと反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化付加反応において触媒活性の低下を十分に抑止できる。
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明の一態様は、スズ含有量が10ppm以下である末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化反応に供する、反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法である。
末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーとしては下記一般式(1)で表されるものが挙げられる。
Figure 2021020984
(式中、Rfは1価又は2価のパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であり、mは1又は2であり、XはF又はCF3であり、nは0〜10の整数、好ましくは0又は1であり、αは1又は2である。)
上記一般式(1)中のαが1の場合、Rfで示される1価のパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基としては、下記一般式(2)で表される1価のパーフルオロオキシアルキレン基が好ましい。
Figure 2021020984
(式中、p、q、r、sはそれぞれ0〜200の整数、好ましくは10〜100の整数で、p+q+r+s=4〜200、好ましくは10〜100であり、各繰り返し単位はランダムに結合されていてよく、YはF又はCF3である。)
このような1価のパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基として、具体的には以下のものを例示することができる。
Figure 2021020984
上記一般式(1)中のαが2の場合、Rfで示される2価のパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基としては、下記一般式(3)で表される2価のパーフルオロオキシアルキレン基が好ましい。
Figure 2021020984
(式中、p’、q’、r’、s’はそれぞれ0〜200、好ましくは10〜100の整数で、p’+q’+r’+s’=4〜200、好ましくは10〜100であり、各繰り返し単位はランダムに結合されていてよく、Y’はF又はCF3である。)
このような2価のパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基として、具体的には以下のものを例示することができる。
Figure 2021020984
上記一般式(1)で表される末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの数平均分子量は1,000〜50,000であり、好ましくは1,500〜10,000の範囲である。数平均分子量が1,000未満ではパーフルオロアルキレンエーテル構造の特徴である撥水撥油性、防汚性などを十分に発揮できない場合があり、50,000を超えると末端官能基(アリル基)の濃度が低くなりすぎて、反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化反応を経て得られる最終目的物である反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中の末端官能性基(即ち、加水分解性シリル基等の反応性シリル基)の濃度が低くなり過ぎるため、基材との反応性や密着性が低下する場合がある。なお、本発明中で言及する数平均分子量とは、下記条件で測定したゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレンを標準物質とした数平均分子量を指す。
[測定条件]
展開溶媒:ハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)−225
流量:1mL/min.
検出器:蒸発光散乱検出器
カラム:東ソー社製 TSKgel Multipore HXL−M
7.8mmφ×30cm 2本使用
カラム温度:35℃
試料注入量:100μL(濃度0.3重量%のHCFC−225溶液)
上記一般式(1)で表される末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法としては、例えば、下記一般式(4)で表されるパーフルオロオキシアルキレン基含有末端ヨージドポリマーとアリルトリ(アルキル)スズ等のアリルトリ(オルガノ)スズ化合物とをラジカル開始剤存在下で反応させる方法が好ましい。
Figure 2021020984
(式中、Rfは1価又は2価のパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であり、mは1又は2であり、XはF又はCF3であり、nは0〜10の整数であり、αは1又は2である。)
アリルトリ(オルガノ)スズ化合物として以下のものが使用できる。
例えば、アリルトリブチルスズ、アリルトリフェニルスズ、アリルトリメチルスズ、アリルトリエチルスズ、アリルトリプロピルスズ、アリルトリベンジルスズ等のアリルトリ(アルキル)スズ化合物、アリルトリ(アリール)スズ化合物、及びアリルトリ(アラルキル)スズ化合物などである。
ラジカル開始剤としては、以下のものが使用できる。
例えば、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)(ABCN,VAZO(登録商標))、ジ−t−ブチルペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化ベンゾイル、メチルエチルケトンペルオキシドなどである。
本発明の製造方法において原料として使用される末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーは、種々の方法によって製造されたものを用いることができるが、スズ含有量は10ppm以下である。
また、本発明の別の態様は、スズを不純物として10ppmを超える量を含有する末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ含有量を10ppm以下に精製した後、これを反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化反応に供する、反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法である。
スズを不純物として10ppmを超える量を含有する上記末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを使用する場合、該末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを精製する。精製方法としては例えば、単蒸留、超臨界抽出、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、フラッシュシリカゲルカラムクロマトグラフィーや分子蒸留等の手段があげられる。中でも、工業的観点から、分子蒸留が好ましい。
本発明において分子蒸留に使用する装置は、従来公知の装置を使用すればよく特に制限されないが、例えば、ポット式分子蒸留装置、流下膜式分子蒸留装置、遠心式分子蒸留装置、薄膜式蒸留装置、及び薄膜蒸発装置等を使用することができる。分子蒸留は、0.1Pa以下の真空中100℃〜400℃の範囲にある温度で行うのがよい。中でも、高真空中100℃〜300℃の温度範囲で分子蒸留して低沸点成分を除去した後、高真空中150℃〜400℃の温度範囲で分子蒸留して高沸点成分を除去することが望ましい。ただし、精製の対象物が狭い沸点分布を有する時には、上述した低沸点成分の除去または高沸点成分の除去のいずれか一方のみを行えばよい。真空度は高い方がより低い温度で目的物を得られるため好ましく、5.0×10-2Pa以下であることが好ましい。
原料としての末端アリル基変性フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中に含有されるスズは、10ppm以下(0〜10ppm)であり、5ppm以下(0〜5ppm)であることが好ましい。スズ含有量が10ppm超であると、原料としての末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーと後述する加水分解性基等の官能性基(反応性基)を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化付加反応において、塩化白金酸触媒に代表される白金族金属化合物を触媒とするヒドロシリル化付加反応触媒が被毒され、反応が進行しない。
そして、原料としての末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの末端のアリル基を、加水分解性基等の官能性基(反応性基)を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化付加反応に供することで、該末端アリル基を反応性シリル基に変性する。
ここでヒドロシリル化付加反応に用いられる官能性基(反応性基)を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物としては、ケイ素原子に結合した水素原子(SiHで示されるヒドロシリル基)を分子中に1個有すると共に、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert-ブトキシ基、メトキシメトキシ基、メトキシエトキシ基、エトキシメトキシ基、エトキシエトキシ基等の炭素数1〜4の非置換又はアルコキシ置換アルコキシ基、ハロゲン原子(塩素原子、臭素原子)等の加水分解性基を分子中に2個又は3個有するオルガノハイドロジェンシラン化合物が挙げられる。なお、上記加水分解性基を分子中に2個有する場合、ケイ素原子に結合する残余の置換基としては、メチル基、エチル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基などの炭素数1〜8の一価炭化水素基が挙げられる。これらの官能性基(反応性基)を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物としては、例えば、トリメトキシシラン(即ち、トリメトキシ(ハイドロジェン)シラン、以下同様。)、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、トリブトキシシラン、トリ(メトキシエトキシ)シラン、トリクロロシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン等が挙げられる。
この官能性基(反応性基)を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物(あるいは該化合物中のSiH基)は、上記末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のアリル基1モルに対して、好ましくは1〜10モル程度、より好ましくは2〜5モル程度の比率でヒドロシリル化付加反応に供することが望ましい。
ヒドロシリル化反応触媒としては、例えば以下のものが挙げられる。白金黒、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール変性物、塩化白金酸とオレフィン、アルデヒド、ビニルシロキサン、アセチレンアルコール類等との錯体等、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等の白金族金属系触媒が挙げられる。好ましくはビニルシロキサン配位化合物等の白金系化合物である。ヒドロシリル化反応触媒の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの質量に対して、遷移金属換算(質量)で0.1〜100ppm、より好ましくは1〜50ppmとなる量で使用する。
また、上記反応には溶剤を用いることができる。このとき用いる溶剤は、特に限定されないが、反応化合物がフッ素化合物である点からフッ素系溶剤を用いることが好ましい。フッ素系溶剤としては、ヘキサフルオロメタキシレン(1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン)、トリフルオロメチルベンゼン、3M社から販売されているHFE系溶剤(NOVEC7100:C49OCH3、NOVEC7200:C49OC25、NOVEC7300:C25−CF(OCH3)−CF(CF32など)、同じく3M社から販売されているパーフルオロ系溶剤(PF5080、PF5070、PF5060など)などが挙げられる。
ヒドロシリル化付加反応は、上記のヒドロシリル化反応触媒(例えば、塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液)の存在下、通常、40〜120℃、好ましくは60〜100℃、より好ましくは約80℃付近の温度で、通常、1〜72時間、好ましくは20〜36時間、より好ましくは約24時間程度の条件で反応を進行させることができる。
以下、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。なお、下記例において、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算値である。
[実施例1]
(i)末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造
反応容器に、下記式(1−a)で表される化合物430g(1.2×10-1mol、数平均分子量3,600)、アリルトリブチルスズ47.5g(1.4×10-1mol)及びヘキサフルオロメタキシレン430gを入れて混合し、窒素を通気した。続いて、該反応容器に、AIBN 1.96g(1.2×10-2mol)を添加し、90℃で16時間撹拌した。
Figure 2021020984
その後、反応生成物を室温まで冷やし、分液操作で下層を分取した。得られた下層をヘキサン430gで洗浄し、続いてアセトン430gで洗浄した。洗浄後の下層中の溶剤を減圧留去し、下記式(1−b)で表される片末端にアリル基を有するアリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを373g(数平均分子量4,140)得た。
Figure 2021020984
(ii)精製工程
上記工程(i)で得られたポリマー105gを2×10-2Pa、250℃で分子蒸留することにより高沸点成分を除去し、アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを45.4g(数平均分子量3,570)得た。このアリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ含有量は2ppmであった。
(iii)ヒドロシリル化工程
反応容器に、上記精製工程(ii)で得られたポリマー20g(5.6×10-3mol)、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン10g、トリメトキシシラン2.7g(2.2×10-2mol)、及び塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液2.1×10-2g(Pt単体として6.2×10-8molを含有)を入れて混合し、80℃で24時間熟成させた。その後、混合物中の溶剤及び未反応物を減圧留去し、下記式(1−c)で表される液状の生成物20gを得た。
Figure 2021020984
[実施例2]
(i)末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造
反応容器に、下記式(2−a)で表される化合物100g(5.6×10-2mol、数平均分子量1,790)、アリルトリブチルスズ22.3g(6.7×10-2mol)及びヘキサフルオロメタキシレン100gを入れて混合し、窒素を通気した。続いて、該反応容器に、AIBN 0.92g(5.6×10-3mol)を添加し、90℃で16時間撹拌した。
Figure 2021020984
その後、反応生成物を室温まで冷やし、分液操作で下層を分取した。得られた下層をヘキサン100gで洗浄し、続いてアセトン100gで洗浄した。洗浄後の下層中の溶剤を減圧留去し、下記式(2−b)で表される片末端にアリル基を有するアリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを84g(数平均分子量1,640)得た。
Figure 2021020984
(ii)精製工程
上記工程(i)で得られたポリマー50gを2×10-2Pa、250℃で分子蒸留することにより高沸点成分を除去し、アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを23.7g(数平均分子量1,580)得た。このアリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ含有量は2ppmであった。
(iii)ヒドロシリル化工程
反応容器に、上記精製工程(ii)で得られたポリマー20g(1.3×10-2mol)、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン10g、トリメトキシシラン6.4g(5.2×10-2mol)、及び塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液4.6×10-2g(Pt単体として1.4×10-7molを含有)を入れて混合し、80℃で24時間熟成させた。その後、混合物中の溶剤及び未反応物を減圧留去し、下記式(2−c)で表される液状の生成物20gを得た。
Figure 2021020984
[実施例3]
(i)末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造
反応容器に、下記式(3−a)で表される化合物20g(1.0×10-2mol、数平均分子量3,850)、アリルトリブチルスズ4.1g(1.2×10-2mol)及びヘキサフルオロメタキシレン20gを入れて混合し、窒素を通気した。続いて、該反応容器に、AIBN 0.16g(1.0×10-3mol)を添加し、90℃で16時間撹拌した。
Figure 2021020984
その後、反応生成物を室温まで冷やし、分液操作で下層を分取した。得られた下層をヘキサン20gで洗浄し、続いてアセトン20gで洗浄した。洗浄後の下層中の溶剤を減圧留去し、下記式(3−b)で表される両末端にアリル基を有するアリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを18.4g(数平均分子量3,650)得た。
Figure 2021020984
(ii)精製工程
上記工程(i)を数回繰り返して得られたポリマー50gを2×10-2Pa、250℃で分子蒸留することにより高沸点成分を除去し、アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを45.2g(数平均分子量3,600)得た。このアリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ含有量は2ppmであった。
(iii)ヒドロシリル化工程
反応容器に、上記精製工程(ii)で得られた化合物20g(5.0×10-3mol)、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン10g、トリメトキシシラン2.4g(2.0×10-2mol)、及び塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液1.8×10-2g(Pt単体として5.5×10-8molを含有)を入れて混合し、80℃で24時間熟成させた。その後、混合物中の溶剤及び未反応物を減圧留去し、下記式(3−c)で表される液状の生成物20gを得た。
Figure 2021020984
[実施例4]
(i)末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造
反応容器に、下記式(4−a)で表される化合物20g(2.5×10-3mol、数平均分子量4,300)、アリルトリブチルスズ1.2g(3.6×10-3mol)及びヘキサフルオロメタキシレン20gを入れて混合し、窒素を通気した。続いて、該反応容器に、AIBN 0.050g(3.0×10-4mol)を添加し、90℃で3時間撹拌した。
Figure 2021020984
その後、反応生成物を室温まで冷やし、分液操作で下層を分取した。得られた下層をヘキサン20gで洗浄し、続いてアセトン20gで洗浄した。洗浄後の下層中の溶剤を減圧留去し、下記式(4−b)で表される片末端にアリル基を有するアリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを17.0g(数平均分子量4,200)得た。
Figure 2021020984
(ii)精製工程
上記工程(i)を数回繰り返して得られたポリマー60gを2×10-2Pa、250℃で分子蒸留することにより高沸点成分を除去し、アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを48.0g(数平均分子量4,090)得た。このアリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ含有量は3ppmであった。
(iii)ヒドロシリル化工程
反応容器に、上記精製工程(ii)で得られたポリマー20g(4.9×10-3mol)、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン10g、トリメトキシシラン2.4g(2.0×10-2mol)、及び塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液1.8×10-2g(Pt単体として5.4×10-8molを含有)を入れて混合し、80℃で24時間熟成させた。その後、混合物中の溶剤及び未反応物を減圧留去し、下記式(4−c)で表される液状の生成物19gを得た。
Figure 2021020984
[比較例1]
実施例1の(ii)精製工程を行わなかったこと以外は、実施例1と同様に実験を行い、上記式(1−c)で表される液状の生成物50gを得た。なお、実施例1の工程(i)により得られたアリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ含有量は250ppmであった。
[比較例2]
実施例1の(ii)精製工程を、下記に示す精製工程(A)に変更したこと以外は、実施例1と同様に実験を行った。精製工程(A)後のアリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ含有量は40ppmであった。
(A)工程(i)で得られたポリマー50gにヘキサフルオロメタキシレン20g、及びアミノシリカゲル(関東化学製)5gを添加し、50℃で3時間攪拌した。その後、ろ過によりアミノシリカゲルを除去し、溶剤を減圧留去することで、アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー41.7gを得た。
[比較例3]
実施例1の(ii)精製工程を、下記に示す精製工程(B)に変更したこと以外は、実施例1と同様に実験を行った。精製工程(B)後のアリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ含有量は60ppmであった。
(B)工程(i)で得られたポリマー50gに活性炭であるシラサギAS(日本エンバイロケミカルズ社製)1.0gを添加し、室温で1時間撹拌した。その後、ろ過によりシラサギASを除去した。この操作を再度繰り返し、溶剤を留去することで、アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー41.7gを得た。
[比較例4]
実施例1の(ii)精製工程を、下記に示す精製工程(C)に変更したこと以外は、実施例1と同様に実験を行った。
(C)工程(i)で得られたポリマー50gにヘキサフルオロメタキシレン150g及び10wt%フッ化カリウム水溶液25gを添加し、室温で1時間攪拌した。その後、下層を分取し、アセトン20gで洗浄した。下層を分取後、溶剤を減圧留去し、ろ過することで、アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー45.8gを得た。精製工程(C)後のアリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ含有量は100ppmであった。
得られたアリル基変性フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーについて、以下の方法で評価した。
(1)官能試験方法
実施例1及び比較例1〜4において、それぞれ工程(ii)の後のポリマーの収量が50g以上となるよう工程(i)及び/又は工程(ii)を繰り返し、工程(ii)の後のポリマー50gをガラス容器に入れ、4人のパネリストにより、下記評価基準で分類した。
○:スズ臭を申告したパネリストが0名
△:スズ臭を申告したパネリストが1〜2名
×:スズ臭を申告したパネリストが3〜4名
Figure 2021020984
比較例1〜4では、ポリマーはスズ臭を呈したのに対し、実施例1ではスズ臭を呈さない結果となった。
さらに実施例1及び比較例1、2で得られた工程(ii)の後の精製ポリマー中のスズの定量分析と、ヒドロシリル化反応における精製ポリマーのアリル基消費率の算出を行った
(2)スズの定量
実施例1及び比較例1、2において、それぞれ工程(ii)の後のポリマーが含有するスズの定量分析を、ICP−OES(Agilent社、ICP−730)により行った。
(3)1H−NMRによる精製ポリマーのアリル基消費率の算出
原料のアリル基消費率の算出は、下記式に基づき行った。
〔原料のアリル基消費率(%)〕=100−A÷(A+B)×100
ここで、上記式中のA及びBは、それぞれ下記の下線を付したプロトンの積分値を示す。
Figure 2021020984
Figure 2021020984
スズの含有量が2ppmの実施例1では、ヒドロシリル化反応における原料のアリル基消費率は100%であった一方、スズの含有量が250ppmの比較例1では、ヒドロシリル化反応における原料のアリル基消費率は0%であり、また、スズ含有量が40ppmである比較例2では、ヒドロシリル化反応における原料のアリル基消費率は2.3%にとどまり、実施例1に劣るものであった。
本発明によれば、末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーからスズ不純物を除去する際に、経済的で、簡易かつ効率的に行え、ヒドロシリル化反応に十分精製した末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを供給可能となる。そのため、かかる末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化付加反応において高い生産性で安定的に反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを製造することが可能となり、商業的に非常に価値がある技術といえる。

Claims (8)

  1. スズ含有量が10ppm以下である末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを、反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化反応に供する工程を有する反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
  2. 末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ含有量を10ppm以下に精製した後、これを反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化反応に供する工程を有する、反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
  3. パーフルオロオキシアルキレン基含有末端ヨージドポリマーとアリルトリ(オルガノ)スズ化合物とをラジカル開始剤の存在下で反応させる工程により末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーを得、
    次いで、該末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー中のスズ含有量を10ppm以下に精製した後、これを反応性基を有するオルガノハイドロジェンシラン化合物とのヒドロシリル化反応に供する工程を有する、反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
  4. 精製を分子蒸留により行うものである請求項2又は3に記載の反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
  5. 分子蒸留の温度が100℃〜400℃である請求項4に記載の反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
  6. 末端アリル基変性パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーが下記一般式(1)で表されるものであり、ポリスチレン換算での数平均分子量が1,000〜50,000である請求項1〜5のいずれか1項に記載の反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
    Figure 2021020984
    (式中、Rfは1価又は2価のパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であり、mは1又は2であり、XはF又はCF3であり、nは0〜10の整数であり、αは1又は2である。)
  7. 一般式(1)中のαが1であり、パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基Rfが下記一般式(2)で表される1価の基である請求項6に記載の反応性シリル基を有するパーフルオロロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
    Figure 2021020984
    (式中、p、q、r、sはそれぞれ0〜200の整数で、p+q+r+s=4〜200であり、各繰り返し単位はランダムに結合されていてよく、YはF又はCF3である。)
  8. 一般式(1)中のαが2であり、パーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基Rfが下記一般式(3)で表される2価の基である請求項6に記載の反応性シリル基を有するパーフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーの製造方法。
    Figure 2021020984
    (式中、p’、q’、r’、s’はそれぞれ0〜200の整数で、p’+q’+r’+s’=4〜200であり、各繰り返し単位はランダムに結合されていてよく、Y’はF又はCF3である。)
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