JP2736198B2 - 共通のスペーサー基に結合されたポリエーテル基及びエステル基を有するオルガノポリシロキサン及びその製造方法 - Google Patents

共通のスペーサー基に結合されたポリエーテル基及びエステル基を有するオルガノポリシロキサン及びその製造方法

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JP2736198B2 JP4022249A JP2224992A JP2736198B2 JP 2736198 B2 JP2736198 B2 JP 2736198B2 JP 4022249 A JP4022249 A JP 4022249A JP 2224992 A JP2224992 A JP 2224992A JP 2736198 B2 JP2736198 B2 JP 2736198B2
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    • C08G77/42Block-or graft-polymers containing polysiloxane sequences
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、共通のスペーサー基に
結合されたポリエーテル基及びエステル基を有するオル
ガノポリシロキサンに関し、この際スペーサー基はSi
C結合を介してシロキサン骨格に結合されている。
【0002】SiC結合を介してポリシロキサン骨格に
結合されているポリエーテル基を有するポリシロキサン
を、アリルポリエーテルを水素シロキサンに付加するこ
とによって製造することは公知である。これに関しては
多数の特許文献があるが、ここでは代表的にDE−PS
3133869を指摘する。
【0003】しかし、付加反応と競争するヒドロシリル
化の条件下ではアリルポリエーテルが転位して相応のプ
ロペニルポリエーテルになる: CH2=CH−CH−O−[Cn2n−]m → CH3−CH=CH−O−[Cn2n−]m これらのプロペニルエーテルはヒドロシリル化を受け
ず、ヒドロシリル化生成物中に著量残存している、それ
とゆうのも得られたポリエーテルシロキサンから例えば
蒸留によってペロペニルエーテルを経済的に分離するこ
とができないからである。プロペニルエーテルはポリエ
ーテルシロキサンを使用する場合に種々の難点及び不利
な効果をもたらすおそれがある。しかし、前記の転位反
応を防止するか又は少なくとも十分に抑える方法はまだ
知られていない。
【0004】SiC基を介して結合されたアクリル酸
(メタクリル酸)エステル基を有するポリシロキサンを
光硬化性接着被覆剤として使用することは、DE−PS
3810140から公知である。
【0005】前記ポリシロキサンは、次の一般式:
【0006】
【化6】
【0007】〔式中、R1基は同じか又は異なってい
て、炭素原子1〜4個の低級アルキル基又はフェニル基
を表わし、R2基は一部分R1基と同じものを表わすこと
ができ、残りのR2基は、70〜100%が次式: −CH2(CR3 2n−(OCH2CHR4m−OH, −CH=CH−CR3 2−OH で表わされるヒドロキシ官能基及び/又は次式:
【0008】
【化7】
【0009】で示される基を表わし、ここでR基は同
じか又は異なっていて、H又は炭素原子1〜4個のアル
キル基を表わし、R基は同じか又は異なっていて、H
又は炭素原子1〜10個のアルキル基を表わし、nは0
〜10であり、mは1〜40であり、30〜0%が炭素
原子2〜20個の場合により置換されたアルキル基及び
/又は水素原子であり、但し、1分子当たり少なくとも
1.8個のヒドロキシ官能性R基が含有されており、
aは1〜1000の値を有し、bは0〜10の値を有す
る〕で示されるポリシロキサンを、ヒドロキシル基に対
して0.4〜0.9mol量のアクリル酸(メタクリル
酸)及び0.6mol量までの、重合することのできる
二重結合を含まないモノカルボン酸(酸の総mol量は
1.0を越えてはならない)と常用のエステル化条件下
で反応することによって得られる。
【0010】この方法の場合にも、水素シロキサンへの
白金触媒付加の過程で、α−エン,ω−オール成分の二
重結合の異性の危険が生じる。例えばこのようにして生
じたプロペニルアルコール(転位してプロピオンアルデ
ヒドになる)は付加生成物から留去されうるけれども、
プロペニルポリエーテルはこの生成物中に残っている。
プロペニルポリエーテルはシリコーン変性されていない
ので、方法生成物の接着性を劣化する恐れがある。
【0011】SiCに結合されたスペーサー基にエステ
ル基を有するポリシロキサンの従来技術に関しては、D
E−PS3820294を例として挙げることができ
る。この特許明細書はSiC基を介して結合されたアク
リル酸(メタクリル酸)エステル基を有するポリシロキ
サンに関し、このもは一般式:
【0012】
【化8】
【0013】〔式中、R基は同じか又は異なってい
て、炭素原子1〜4個の低級アルキル基又はフェニル基
を表わし、R基は一部分R基と同じものを表わすこ
とができ、残りのR基は、70〜100%が常用のエ
ポキシ官能基であり、30〜0%が炭素原子2〜10個
のアルキル基又は水素原子であり但し、1分子当たり少
なくとも1.8個のエポキシ基が含まれており、aは1
〜1000の値を有し、bは0〜10の値を有する〕で
示されるポリシロキサンを、エポキシ基に対して0.4
〜0.9mol量のアクリル酸(メタクリル酸)と反応
させかつ残っているエポキシ基を、重合することのでき
る二重結合を含まない炭素原子2〜12個のモノカルボ
ン酸と反応させることによって得られる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、Si
C結合を介してシロキサン骨格に結合されている共通の
スペーサー基に結合されたポリエーテル基及びエステル
基を有しており、プロペニルエーテルを含まずかつ経済
的に製造可能の新規オルガノポリシロキサンを製造する
ことである。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記課題は、SiC結合
を介してシロキサン骨格に結合されている共通のスペー
サー基に結合されたポリエーテル基及びエステル基を有
していて、一般式:
【0016】
【化9】
【0017】〔式中R1基は同じか又は異なっていて、
炭素原子1〜4個を有する低級アルキル基を有するか又
はフェニル基を表わすが、R1基の少なくとも90%は
メチル基であり、R2基は一部分R1基と同じものを表わ
すことができかつ残りのR2基は、70〜100%が式
3−R4で示される基であり、前記式中R3は酸素原子
によって中断されている炭素鎖を有する二価の炭化水素
基及び/又はカルボニル基を有していてもよく、R4
次式:
【0018】
【化10】
【0019】で示される基であり、前記式中Rは炭素
原子1〜20個を有するモノカルボン酸のアシル基であ
り、Rはポリエーテル基であり、Rは水素原子又は
メチル基であり、0〜30%が炭素原子2〜30個を有
するアルキル基及び/又は水素原子であり、但し、1分
子当たり少なくとも1個のR基が式R−Rの基で
あり、aは1〜1000の値を有し、bは0〜10の値
を有する〕で示されるオルガノポリシロキサンによって
解決される。
【0020】R1基は炭素原子1〜4個の低級アルキル
基又はフェニル基である。アルキル基は直鎖か又は基中
に3個以上の炭素原子を有する場合には枝分れであって
よい。直鎖アルキル基は特にメチル基であるのが好まし
い。R1基の少なくとも90%がメチル基であるとゆう
条件が満たされねばならない。
【0021】R2基は一部分がR1基と同じであってよ
い。しかしオルガノポリシロキサンの平均的分子中で少
なくとも1個のR2基が式R3−R4で示される基を表わ
すとゆう条件が満たされていなければならない。
【0022】R3は二価の炭化水素基であり、その炭素
鎖は酸素原子によって中断されていてもよいし及び/又
はカルボニル基を有する。R3基は好ましくは次の群:
【0023】
【化11】
【0024】から選択される。
【0025】R3基の他の例は次の基:
【0026】
【化12】
【0027】である。
【0028】R4基は次の群の基から選択される:
【0029】
【化13】
【0030】ここでR5は炭素原子1〜20個を有する
モノカルボン酸のアシル基である。モノカルボン酸は好
ましくは脂肪族の飽和又は不飽和酸である。このような
モノカルボン酸の例は酢酸、プロピオン酸、エチルヘキ
サン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタ
クリル酸及びオレイン酸である。R5がアクリル酸又は
メタクリル酸のアシル基である場合には、エネルギーに
富む放射線の作用によって硬化することのできる生成物
が得られる。
【0031】Rはポリエーテル基である。Rは好ま
しくは一般式−(C2nO−)H〔nは2.0〜
4.0の値を有し、mは2〜100の値を有する〕に相
当する。ポリエーテル基はオキシエチレン、オキシプロ
ピレン及び/又はオキシブチレンの単位を有していて、
これらはブロック状に又はランダムな分布で配置されて
いてよい。nは好ましくは2.0〜3.0の値を有す
る。しかしポリエーテル基は、エポキシド、例えばアリ
ルグリシドエーテル、9−エポキシデセン又はビニルシ
クロヘキセンオキシドの付加によって得られるような単
位から成るか又はどうような単位を含んでいていてもよ
い。
【0032】R7は水素原子又はメチル基であが、水素
原子が好ましい。
【0033】最後にまたR2基は、炭素原子2〜30個
を有するアルキル基及び/又は水素原子であってもよ
い。
【0034】R3−R4基の炭素原子2〜12個のアルキ
ル基及び水素原子に対する割合は次の関係によって与え
られている:R1基と同じものを表わさないR2基の70
〜100%はR3−R4基であり、R1基と同じものを表
わさないR2基の0〜30%は炭素原子2〜12個のア
ルキル基又は水素原子である。
【0035】R−R基の含分の下限は、1分子当た
り少なくとも1個のR基がR−R基であることに
よって与えられている。R−R基の含分の上限は、
すべてのR基がR−R基である場合である。
【0036】本発明による化合物は、製造条件によりな
おエポキシド基を僅かに含有していてもよい、それとゆ
うのもエポキシド基はR4基の前駆基であるからであ
る:
【0037】
【化14】
【0038】1分子当たりのエポキシド基の数は、しか
し不利の副反応例えばゲル化を除去するために1より小
さいことが要求される。
【0039】二官能性シロキシ単位の数は指数aによっ
て決定される。線状分子の場合には二官能性シロキシ単
位の数は2aとなる。枝分れシロキサンの場合には二官
能性シロキシ単位の数は2×a+b×aである。この場
合aは1〜1000値、好ましくは3〜200の値を有
する。
【0040】指数bは三官能性シロキシ単位の数を与え
る。bの値は平均的分子中では0〜10、好ましくは0
〜2である。
【0041】本発明はまた、オルガノシロキサンの製造
方法にも関しており、該方法は、一般式:
【0042】
【化15】
【0043】〔式中R1基及び指数a及びbはすでに記
載したものを表わし、R9基は一部分R1基と同じものを
表わすことができ、残りのR9基は70〜100%が式
3−R10で示される基であり、前記式中R3はすでに記
載したものを表わし、R10は次式:
【0044】
【化16】
【0045】で示される基であり、ここでR及びR
はすでに記載したものを表わし、0〜30%が炭素原子
2〜30個のアルキル基及び/又は水素原子であり、但
し、1分子当たり少なくとも1個のR基は式R−R
10の基である〕で示されるオルガノポリシロキサン
に、ヒドロキシル基に対するアルキレンオキシドの付加
を促進する公知の酸性触媒又は錯触媒の存在で、場合に
より溶剤の存在で、式R−R10の基に対して2〜1
00molの炭素原子2〜4個を有するアルキレンオキ
シドを、単独で又は混合的に付加することを特徴として
いる。
【0046】種々のアルキレンオキシドを使用する場合
には、付加は順々に行われて個々のオキシアルキレン単
位のブロックが生じるか、又はアルキレンオキシド混合
物の形で行われて、種々のオキシアルキレン単位のラン
ダムな分布を有する生成物が得られる。アルキレンオキ
シドとしては好ましくはエチレンオキシド及び/又はプ
ロピレンオキシドを使用する。
【0047】アルキレンオキシドを付加するための触媒
としては酸性触媒又は錯触媒を使用する。適当の酸性触
媒の例はBF3、AlCl3、又はSnCl4である。
【0048】錯触媒の例は、Zn3[Co(C
N)62、Pt−Me2(1,10−フェナントロリ
ン)及び亜鉛−N−メチルテトラフェニルポルフィリン
イソプロパノレートである。
【0049】極めて好ましい触媒はBF3である。
【0050】BF3を使用する場合には、アルキレンオ
キシドの付加は60℃以下の温度で、好ましくは0〜5
0℃で、特に20〜40℃で行われる。
【0051】錯触媒を使用する場合には、一般に比較的
高い温度、特に80〜160℃を適用することができ
る。
【0052】従来技術によればポリオキシアルキレンブ
ロックを有するシロキサンは、ポリシロキサンをポリオ
キシアルキレンモノマー又はその反応性誘導体と反応さ
せることによって製造される。前記の触媒の存在におけ
る本発明の方法の場合には、副反応、特に分解−及び/
又は平衡反応がシロキサンの骨格に不利な程度に認めら
れないことは、極めて意外であった。
【0053】本発明によるオルガノポリシロキサンは、
プラスチック、塗料及び結合剤の添加物として使用す
る。該オルガノポリシロキサンはポリウレタンアクリレ
ート、ポリエーテルアクリレート、ポリスチロールのよ
うなプラスチックに加えることができ、この際塗料及び
結合剤に加える場合と同様に小さい滑り摩擦、高い引掻
抵抗及び付着性の増大をもたらす。
【0054】本発明の化合物において、R5がアクリル
酸又はメタクリル酸のアシル基である場合には、該化合
物は光硬化性塗料又は被覆材料として又はこのような系
の添加物として使用することができる。該化合物は通常
硬化開始剤、充填物、顔料及び他の常用添加物と配合す
ることができる。該化合物はエネルギーに富む放射線、
例えば紫外線又は電子線の作用下に極めえて短い時間内
に硬化して機械的及び化学的抵抗性の層を形成する。こ
れらの層は該化合物の適当な組成の場合には所定の不粘
着性を有することができる。
【0055】本発明の化合物の製造及び応用性は次の実
施例で詳述する。
【0056】
【実施例】 例1 一般式I:
【0057】
【化17】
【0058】で示されるヒドロキシ基を有するシロキサ
ン124.6g(0.1mol)とトルオール20ml
との混合物に、三弗化硼素0.5ml(OH基に対して
1mol%)をジエチルエーテル中の48%溶液として
加える。次に反応混合物の温度が60℃を越えないよう
に、プロピレンオキシド46.4g(0.8mol)を
徐々に滴加する。この滴加の終った後1/2時間さらに
撹伴し、次に水及び炭酸水素ナトリウムで中和する。濾
過し、揮発性反応生成物を120℃及び13.3Paで
蒸留すると、次のR
【0059】
【化18】
【0060】を有する式Iで示される中粘度の油状物1
59g(理論値の93%)が得られる。例2 次のR*
【0061】
【化19】
【0062】を有する一般式Iのヒドロキシ基を有する
シロキサン126g(0.1mol)とトルオール20
mlとの混合物に、三弗化硼素0.5ml(OH基に対
して1mol)をジエチルエーテル中の48%溶液とし
て加える。次に反応混合物の温度が60℃を越えないよ
うに、プロピレンオキシド46.4g(0.8mol)
を徐々に滴加する。この滴加の終了後なお1/2時間撹
伴し、次に水及び炭酸水素ナトリウムで中和する。濾過
し、揮発性反応生成物を120℃及び13.3Paで蒸
留すると、次のR*
【0063】
【化20】
【0064】を有する式I(分光学的データーに相応す
る)中粘度の油状物が得られる。
【0065】例3 一般式II:
【0066】
【化21】
【0067】で示されるヒドロキシ基を有するシロキサ
ン223.1g(0.05mol)とトルオール50m
lとの混合物に、三弗化硼素2.5ml(OH基に対し
て1mol)をジエチルエーテル中の48%溶液として
加える。次に圧力容器で、反応混合物の温度が40℃を
越えないように、エチレンオキシド264g(6mo
l)を徐々に加える。この添加の終了後さらに1/2時
間撹伴し、次に水及び炭酸水素ナトリウムで中和する。
濾過し、120℃及び13.3Paで反応生成物を蒸留
して、次のR
【0068】
【化22】
【0069】を有する式I((分光学的データーに相応
する)の中粘度の油状物438g(理論値の90%)を
得る。
【0070】例4 一般式I:
【0071】
【化23】
【0072】で示されるヒドロキシ基を有するシロキサ
ン124.6g(0.1mol)とトルオール20ml
との混合物に、三弗化硼素0.5ml(OH基に対して
1mol)をジエチルエーテル中の48%溶液として加
える。次に圧力容器で反応混合物の温度が60℃越えな
いように、エチレンオキシド105.6g(2.4mo
l)を徐々に加える。この添加の終了後なお1/2時間
撹伴し、次に水及び炭酸水素ナトリウムで中和する。濾
過し、揮発性反応生成物を120℃及び13.3Paで
蒸留すると、次のR*
【0073】
【化24】
【0074】を有する式I(分光学的データーに相応す
る)の中粘度の油状物218g(理論値の95%)が得
られる。
【0075】例5 一般式I:
【0076】
【化25】
【0077】で示されるヒドロキシ基を有するシロキサ
ン124.6g(0.1mol)とトルオール20ml
との混合物に、三弗化硼素0.5ml(OH基に対して
1mol)をジエチルエーテル中の48%溶液として加
える。次に圧力容器で、反応混合物の温度が60℃を越
えないように、エチレンオキシド35.2g(0.8m
ol)及びプロピレンオキシド46.4g(0.8mo
l)を徐々に加える。この添加の終了後さらに1/2時
間撹伴し、次に水及び炭酸水素ナトリウムで中和する。
濾過し、揮発製反応生成物を120℃及び13.3Pa
で蒸留すると、次のR*
【0078】
【化26】
【0079】を有する式I(分光学的データーに相応す
る)の中粘度の油状物177g(理論値の86%)が得
られる。
【0080】例6 式III:
【0081】
【化27】
【0082】で示されるヒドロキシ基を有するシロキサ
ン55.9g(0.01mol)とトルオール20ml
との混合物に、三弗化硼素0.5ml(OH基に対して
1mol)をジエチルエーテル中の48%溶液として加
える。次に、反応混合物の温度が60℃を越えないよう
に、プロピレンオキシド41.7g(072mol)を
徐々に滴加する。この滴加の終了後なお1/2時間撹伴
し、次に水及び炭酸水素ナトリウムで中和する。濾過
し、揮発性反応生成物を120℃及び13.3Paで蒸
留すると、次のR*
【0083】
【化28】
【0084】を有する式III(分光学的データーに相
応する)の中粘度の油状物89g(理論値の91%)が
得られる。
【0085】例7 一般式I:
【0086】
【化29】
【0087】で示されるヒドロキシ基を有するシロキサ
ン130.6g(0.1mol)とトルオール20ml
との混合物に、三弗化硼素0.5ml(OH基に対して
1mol)をジエチルエーテル中の48%溶液として加
える。次に、反応混合物の温度が60℃を越えないよう
に、アリルグリシドエーテル114g(1.0mol)
を冷却下に徐々に滴加する。この滴加の終了後になお1
/2時間撹伴し、次に水及び炭酸水素ナトリウムで中和
する。濾過し、揮発性反応生成物を120℃/0.1ト
ルで蒸留すると、中粘度の油状物221g(理論値の9
1%)が得られる。このものは分光学的データーによれ
ば一般式:
【0088】
【化30】
【0089】で示されるシリコーンポリエーテルアクリ
レートである。
【0090】応用技術的試験:応用技術的特性を試験す
るために、得られたシリコーンポリエーテルアクリレー
トを1重量%の量で紫外線硬化性塗料系に加えて混合
し、この混合物を40μm針金ドクターでボンデライジ
ング鋼板(Bonderstalblech)上に塗布
する。塗料を80W/cmの紫外線ランプ下でバンド速
度12m/minで3回硬化し、次にテサバンド(Te
saband)4154を用いる剥離テストによって同
塗料の剥離特性を試験する。
【0091】得られた塗料の引掻抵抗の尺度は、3個の
ねじの上に存在する500gの重さの検体を30cm/
minで塗料上を引張るために必要な引張荷重である。
【0092】
【表1】
【0093】表から本発明による物質が塗料に不粘着性
及び引掻抵抗を付与することが判る。添加物の極性、ひ
てはまた使用すべき塗料配合物との混和性は、ポリエー
テル基の性質及びポリエーテル基に対するシリコーン鎖
の割合によって塗料系のその都度の極性に適合すること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディートマル ヴェーヴァース ドイツ連邦共和国 ボットロープ アム ケルニッシェン ヴァルト 6 (56)参考文献 特開 平4−239526(JP,A)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiC結合を介してシロキサン骨格に結
    合されている共通のスペーサー基に結合されたポリエー
    テル基及びエステル基を有していて、一般式 【化1】 〔式中R基は同じか又は異なっていて、それぞれ炭素
    原子1〜4個を有する低級アルキル基を表すか又はフェ
    ニル基を表わし、R基の少なくとも90%はメチル基
    であり、R基は一部分R基と同じものを表わすこと
    ができかつ残りのR基は、70〜100%が式R
    で示される基であり、及び0〜30%が炭素原子2
    〜30個を有するアルキル基及び/又は水素原子であ
    り、は二価の炭化水素基を表し、この二価の炭化水素基
    の炭素鎖は1個の酸素原子によって中断されていてもよ
    く及び/又はカルボニル基を有していてもよく、R
    次式: 【化2】 で示される基であり、前記式中Rは炭素原子1〜20
    個を有するモノカルボン酸のアシル基であり、Rはポ
    リエーテル基であり、Rは水素原子又はメチル基であ
    aは1〜1000の値を有し、bは0〜10の値を有
    し、 但し1分子当たり少なくとも1個のR 基は式R −R
    の基である 〕で示されるオルガノポリシロキサン。
  2. 【請求項2】 R基が次の群: 【化3】 (cは1〜6の数である)から選択されている、請求項
    1記載のオルガノポリシロキサン。
  3. 【請求項3】 R基が不飽和モノカルボン酸のアシル
    基である、請求項1又は2記載のオルガノポリシロキサ
  4. 【請求項4】 R基がアクリル酸又はメタクリル酸の
    アシル基である、請求項3記載のオルガノポリシロキサ
    ン。
  5. 【請求項5】 R基が一般式−(C2nO−)
    Hで示されるポリエーテル基であり、nが2.0〜4.
    の値を有し、mが2〜100の値を有する、請求項1
    から請求項4までのいずれか1項記載のオルガノポリシ
    ロキサン。
  6. 【請求項6】 nが2.0〜3.0の値を有する、請求
    項5記載のオルガノポリシロキサン。
  7. 【請求項7】 すべてのR基が式R−Rの基を表
    わす、請求項1から請求項6までのいずれか1項記載の
    オルガノポリシロキサン。
  8. 【請求項8】 請求項1から7までのいずれか1項記載
    のオルガノポリシロキサンを製造するに当たり、一般
    式: 【化4】 〔式中R基及び指数a及びbはすでに記載したものを
    表わし、R基は一部分R基と同じものを表わすこと
    ができ、残りのR基は70〜100%が式R
    10 で示される基であり、及び0〜30%が炭素原子2
    〜30個のアルキル基及び/又は水素原子であり、はすでに記載したものを表わし、 R10は次式: 【化5】 で示される基であり、ここでR及びRはすでに記載
    したものを表わし、 但し1分子当たり少なくとも1個のR基は式R−R
    10の基である〕で示されるオルガノポリシロキサン
    に、ヒドロキシル基に対するアルキレンオキシドの付加
    を促進する公知の酸性触媒又は錯触媒の存在で、場合に
    より溶剤の存在で、式R−R10の基に対して2〜1
    00molの炭素原子2〜4個を有するアルキレンオキ
    シドを、単独で又は混合した形で付加することを特徴と
    する、オルガノポリシロキサンの製造方法。
  9. 【請求項9】 エチレンオキシド及び/又はプロピレン
    オキシドを、単独に、ブロック式に又は混合体としてラ
    ンダムな分布の維持下に付加する、請求項8記載の方
    法。
  10. 【請求項10】 触媒としてBFを使用する、請求項
    8又は9記載の方法。
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