JP2969094B2 - 含珪素ポリマーの製造方法 - Google Patents

含珪素ポリマーの製造方法

Info

Publication number
JP2969094B2
JP2969094B2 JP9114914A JP11491497A JP2969094B2 JP 2969094 B2 JP2969094 B2 JP 2969094B2 JP 9114914 A JP9114914 A JP 9114914A JP 11491497 A JP11491497 A JP 11491497A JP 2969094 B2 JP2969094 B2 JP 2969094B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
containing polymer
group
resin
inorganic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP9114914A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH1045857A (ja
Inventor
成史 倉本
大成 富久
忠弘 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Shokubai Co Ltd filed Critical Nippon Shokubai Co Ltd
Priority to JP9114914A priority Critical patent/JP2969094B2/ja
Publication of JPH1045857A publication Critical patent/JPH1045857A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2969094B2 publication Critical patent/JP2969094B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、無機素材の表面
改質等に用いられる含珪素ポリマーの製造方法に関す
る。さらに詳しくは、この発明は、ゴム成形材料、プラ
スチック成形材料および塗料等に用いられる無機充填
剤;塗料、接着剤、粘着剤、シーリング剤等を塗布する
無機基板;等の無機素材の表面を親油化させて、前記ゴ
ム成形材料、プラスチック成形材料、塗料、接着剤、シ
ーリング剤等を構成する有機媒体に対する無機素材の濡
れや分散性を改良するために、または、有機媒体と無機
素材との界面の接着性を高め、かつ、その効果を長期間
維持させるために使用される特定の含珪素ポリマーを製
造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ゴム成形材料、プラスチック成形
材料、塗料等において、増量、軽量、補強、着色、また
は、摺動性(すべり性)、導電性、圧電性、磁性、難燃
性、隠蔽性、防錆性等の特性付与等を目的として、無機
素材からなる多くの充填剤が使用されている。また、無
機素材からなる基板の表面に塗料等が塗布されて、各種
用途に用いられている。
【0003】たとえば、ゴム成形材料やプラスチック成
形材料の分野では、エポキシ樹脂に耐湿信頼性や低線膨
張率を付与するために多量の溶融シリカや結晶性シリカ
が配合されたIC封止材料;ポリオレフィン、エチレン
−エチルアクリレート共重合体、ポリ塩化ビニルやエポ
キシ樹脂等に難燃性を付与するために多量の水酸化マグ
ネシウム、水酸化アルミニウムや三酸化アンチモン等が
配合された難燃材料;エポキシ樹脂やフェノール樹脂等
に電気絶縁性や耐湿性を付与するために多量の溶融シリ
カ、炭酸カルシウムやガラス繊維等が配合された電気絶
縁材料等が知られている。
【0004】また、塗料の分野では、たとえば、自動
車、建材、船舶、車両等のアルミニウム、ステンレス、
トタン、ブリキ、鋼板、コンクリート、モルタル、スレ
ート、ガラス等の無機基板上に、(メタ)アクリル−ウ
レタン樹脂、(メタ)アクリル−メラミン樹脂、(メ
タ)アクリル−シリコーン樹脂、(メタ)アクリル−エ
ポキシ樹脂、ポリエステル−メラミン樹脂、アルキッド
樹脂等の樹脂を有機溶媒中に溶解、分散させてなるビヒ
クルを、そのまま、あるいは、酸化チタン、酸化鉄、カ
ーボンブラック等の無機顔料、クロム酸鉛、クロム酸亜
鉛等の防蝕用充填剤や水酸化アルミニウム、水酸化マグ
ネシウム等の難燃用充填剤等の無機充填剤が添加混合さ
れてから、塗布される。
【0005】これら無機素材は、その表面が水酸基や吸
着水で覆われているため、親油性に乏しく、そのままで
は樹脂や有機溶媒等の有機媒体との濡れ、有機媒体中へ
の分散性や有機媒体との接着性が悪いという問題点があ
る。そこで、無機素材からなる充填剤や基板等を、高級
脂肪酸;界面活性剤;シラン系、チタニウム系またはア
ルミニウム系カップリング剤;等の表面改質剤で表面処
理して、濡れ、分散性または接着性を改良したり、成形
材料を作製する際の混練時や塗料作製時に上記表面改質
剤を添加したりすることが試みられ、実用に供せられて
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記高級脂
肪酸、界面活性剤や各種カップリング剤等の表面改質剤
では無機素材の表面改質効果すなわち有機媒体と無機素
材との界面の親和性が不充分である。たとえば、上述し
た電気絶縁材料、難燃材料、IC封止材料等では多量の
無機充填剤を添加する必要があり、上記した表面改質剤
を使用しても混練時の粘度が高く流動性が悪いため成形
性や作業性が低下したり、また、成形時の脱泡が不充分
となって成形体にピンホールやボイドが生じ、機械的強
度が低下したりするという問題があった。特にIC封止
材の場合は、溶融シリカや結晶性シリカ等の流動性が悪
くなると、成形時に金線の変形や切断が生じる問題があ
った。また、塗料では、無機充填剤の分散性や沈降安定
性が悪く、得られる塗膜のザラツキや色分かれ、さらに
は、塗膜と基板との密着性や塗膜強度の低下が見られる
等の問題があった。
【0007】そこで、発明者らは、上記問題を解消する
ため、種々検討を重ねた。その結果、最近になって、無
機素材の表面改質方法、および、プラスチックやゴムの
成形材料等に好適な樹脂組成物において、特定の含珪素
ポリマーを用いるようにすれば、上記問題が解消するこ
とを見出し、この含珪素ポリマーを用いた、無機素材の
表面改質方法および樹脂組成物を既に特許出願している
(無機素材の表面改質方法は特願平4−101470号
明細書参照、樹脂組成物は特願平4−333180号明
細書参照。)。
【0008】上記特定の含珪素ポリマーとは、無機素材
との結合点である加水分解性基が珪素原子に結合し、か
つ、珪素原子が有機媒体との親和性を向上する役割を有
するポリマー主鎖にSi−O−C結合により直接または
間接的に結合している構造を有するものである。しか
し、発明者らのその後の検討により、この含珪素ポリマ
ーを使用して作製した成形材料、塗膜等は、混練時の流
動性、成形性、作業性、機械的強度、基板との塗膜密着
性、塗膜のザラツキや色分かれ等が充分に改善される
が、長期間、加熱高湿度雰囲気下や湯水中に置かれる
と、成形体の機械的強度が低下したり、無機基板との塗
膜密着性等の有機媒体と無機素材との接着性が低下した
りする場合があり、耐久性に問題があることがわかっ
た。
【0009】そこで、この発明は、有機媒体に対する無
機素材の濡れ、分散性または接着性等を向上させるとと
もに、この向上効果を長期間維持させることのできる、
さらに改良された含珪素ポリマーとその製造方法を提供
することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】したがって、この発明に
かかる、含珪素ポリマーの製造方法は、下記の反応性シ
ラン化合物(A)から選ばれる少なくとも1種と下記の
シラン化合物(B)から選ばれる少なくとも1種とを系
に不溶な固体触媒(C)の存在下、共加水分解縮合して
得られる重合性ポリシロキサン(D)0.1〜50wt%
と、不飽和基を1個有し、前記重合性ポリシロキサン
(D)と共重合可能な単官能性モノマー(E)99.9
〜50wt%とを共重合する(ただし、(D)と(E)の
合計量は100wt%である)ことにより含珪素ポリマー
を得る方法である。(A)下記一般式〜で示される
反応性シラン化合物。
【0011】 R2 CH 2 =CCOOR 3 −Si(OR 1 3 … R2 CH 2 =C──Si(OR 1 3 … R2 CH 2 =CR 3 −Si(OR 1 3 … 〔一般式〜中、R1 C数1〜3の置換されていて
も良いアルキル基;R2は水素原子またはメチル基;R
3 は二価の有機基であり、1分子中の複数のR1は互い
に同一であっても異なってもよい。〕(B)下記一般式
で示されるシラン化合物。
【0012】Si(OR 1 4 … 〔一般式中、 1 前記に同じである。1分子中の複
数のR1 は互いに同一であっても異なってもよい。〕上
記方法においては、共加水分解縮合する際に用いる水の
量を、反応性シラン化合物(A)とシラン化合物(B)
の合計モル数に対して70〜140モル%の範囲とする
ことが好ましい。重合性ポリシロキサン(D)と単官能
性モノマー(E)との共重合は溶液重合で行うことが好
ましい。
【0013】この発明の方法で得られる含珪素ポリマー
(P)は、1分子当たり少なくとも1個のR1 O基〔R
1 C数1〜3の置換されていても良いアルキル基であ
り、R1 が1分子中に複数ある場合、複数のR1 は互い
に同一であっても異なってもよい。〕と少なくとも1個
のポリシロキサン基を有し、ポリシロキサン基中のSi
原子の少なくとも1個がR1 O基と結合してSi−O−
C結合を形成しているとともに、ポリシロキサン基がS
i−C結合によって主鎖と直接または間接的に結合して
いる構造を有し、数平均分子量が1,000〜1,00
0,000の範囲にあって有機溶剤に可溶なポリマーで
ある。
【0014】上記ポリシロキサン基とは、2個以上のS
i原子がポリシロキサン結合(Si−O−Si結合)に
より直鎖状または分枝状に連結してなる基である。この
ポリシロキサン基の有するSi原子の個数は、特に限定
されるわけではないが、無機素材表面の改質効果をより
向上させ、これにより、後述の成形材料用樹脂組成物や
塗料の粘度、流動性、成形性、作業性や得られる成形体
の機械的強度や塗膜強度をより向上させるためには、ポ
リシロキサン基1個当たりの平均で、4以上が好まし
く、11以上がさらに好ましい。Si原子を1個だけ有
する基の場合では、主鎖とのSi−C結合によってSi
原子のイオン性が弱まるためSi原子に結合しているR
1 O基の加水分解性および無機素材との反応性が低下す
る。ポリシロキサン基は、含珪素ポリマー(P)1分子
当り少なくとも1個であり、特に好ましくは1〜3個の
範囲である。3個を越えて存在すると、無機素材が無機
充填剤(T)の場合に含珪素ポリマー(P)が凝集剤的
に作用して、分散性が低下する場合がある。含珪素ポリ
マー(P)の1分子中に複数のポリシロキサン基がある
場合、これら複数のポリシロキサン基は互いに同一でも
異なっていてもよい。
【0015】含珪素ポリマー(P)は、前述したよう
に、ポリシロキサン基がSi−C結合によって直接また
は間接的に主鎖と結合している構造を有する。ポリシロ
キサン基とポリマー主鎖との直接の結合では、ポリシロ
キサン基中のSi原子とポリマー主鎖中のC原子とが単
結合(Si−C結合)により直接結合している。ポリシ
ロキサン基とポリマー主鎖との間接的な結合では、ポリ
シロキサン基中のSi原子とポリマー主鎖から分かれた
分枝中のC原子とが単結合(Si−C結合)により結合
している。
【0016】ポリシロキサン基とポリマー主鎖との間接
的に結合において、前述した、ポリマー主鎖から分かれ
た分枝としては、たとえば、下記の二価の基が挙げられ
る。ただし、これらに限定されない。 −COOR3 − −R3 − −CONHR3 − 〔R3 は、二価の有機基である。〕 R3 の具体例としては、たとえば、直鎖状または分岐状
のアルキレン基または置換アルキレン基(たとえば、メ
チレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ヘキシレ
ン、オクチレン、ドデシレン、オクタデシレン、2−メ
チルテトラメチレン、3−メチルテトラメチレン等)、
フェニレン基または置換フェニレン基、−CH2 CHR
2 −(OCH2 CHR2 q −〔qは1以上の整数、R
2 は水素原子またはメチル基である。〕のように例示さ
れたアルキレン基における炭素鎖が任意の位置で酸素原
子により中断されたオキシアルキレン基等の基が挙げら
れる。R3 が1分子中に複数ある場合、複数のR3 は互
いに同一であっても異なってもよい。
【0017】主鎖とSi原子との結合は、前述のように
Si−C結合となるため、Si−O−C結合に比較して
共有結合性が増大するので、疎水性、耐湿性、耐久性に
優れたものとなる。含珪素ポリマー(P)の主鎖は、炭
素を主体とするものであり、主鎖結合にあずかる炭素原
子が70〜100モル%、残部をN,O,S,Si,P
等の元素が占めるものである。
【0018】この主鎖が無機素材の表面に存在すること
により、ゴム成形材料、プラスチック成形材料、塗料等
に用いられる有機媒体に対する無機素材の濡れや分散性
を向上させたり、後述の成形材料用樹脂組成物の粘度を
低下させて成形性や作業性を向上させたり、塗料中の無
機充填剤の沈降安定性を改善させたり、得られる成形体
や塗膜の機械的強度や、無機基板への塗膜密着性を向上
させたりすることができる。
【0019】ゴム成形材料、プラスチック成形材料、塗
料等に用いられる有機媒体中における無機充填剤(T)
の分散性を上げるためには、含珪素ポリマー(P)は疎
水基を有するものが好ましい。この理由は明らかではな
いが、含珪素ポリマー(P)中のSi−O−R1 基が加
水分解されて親水性のSi−OH基となり、このSi−
OH基と前記疎水基とがバランスされて含珪素ポリマー
(P)が界面活性剤のように働くと考えられる。前記疎
水基としては、C数6以上のアルキル基(たとえば、ヘ
キシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシ
ル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル
基、オクタデシル基等)、C数6以上のアリール基(た
とえば、フェニル基、トリル基、キシリル基等)、C数
7以上のアラルキル基(たとえば、ベンジル基、フェネ
チル基等)が主鎖に直接または該疎水基を有する有機基
が主鎖に結合していれば良い。これらの疎水基の量は、
有機媒体の種類によって異なるが、含珪素ポリマー
(P)1分子当たり平均1〜100個の範囲であること
が好ましい。疎水基が少なすぎると有機媒体中における
無機充填剤(T)の分散性が小さくなる場合があり、疎
水基が多すぎると有機媒体の種類によっては有機媒体と
含珪素ポリマー(P)との相溶性が小さくなり、接着性
が低下する恐れがある。
【0020】上記のような主鎖を有するポリマーの具体
例としては、たとえば、(メタ)アクリル樹脂;ポリス
チレン;ポリ酢酸ビニル;ポリエチレンやポリプロピレ
ン等のポリオレフィン;ポリ塩化ビニル;ポリ塩化ビニ
リデン;ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル
樹脂;および、これらの共重合体や一部変性した樹脂等
が挙げられる。含珪素ポリマー(P)は、これらの樹脂
の主鎖を構成している1個以上の炭素原子に、直接、ま
たは、前述の二価の基を間に介して、ポリシロキサン基
中のSi原子が結合している構造を有する。
【0021】含珪素ポリマー(P)は、ゴム成形材料、
プラスチック成形材料、塗料等に用いられる有機媒体に
対する無機素材の濡れ、分散性、接着性を上げるために
は、有機媒体と相溶するものが好ましい。従って、用い
られる有機媒体の溶解度パラメーターに近い値を有する
含珪素ポリマー(P)を用いることが好ましく、有機媒
体と類似の化学構造を有するものがより好ましい。
【0022】含珪素ポリマー(P)中のSi−OR1
は、含珪素ポリマー(P)と無機素材との結合部となる
基であり、含珪素ポリマー(P)が無機素材にSi−O
1基で結合することにより、ゴム成形材料、プラスチ
ック成形材料、塗料等において有機媒体に対する無機素
材の濡れ、分散性、接着性等を改良することができる。
【0023】R1 O基は、含珪素ポリマー(P)1分子
当たり少なくとも1個であり、平均5〜400個である
ことが好ましく、20〜300個であることがより好ま
しい。R1 O基がないと、含珪素ポリマー(P)と無機
素材との結合点がなくなり、有機媒体に対する無機素材
の濡れ、分散性および接着性が発現せず、逆に多すぎる
と、無機素材が無機充填剤(T)の場合には含珪素ポリ
マー(P)が凝集剤的に働いて分散性や接着性が低下す
ることがある。
【0024】ここで、R1 は、C数1〜3の置換されて
いても良いアルキル基である。C数1〜3のアルキル基
の具体例としては、たとえば、メチル、エチル、プロピ
ル、イソプロピルなどの基が挙げられる。置換されてい
るアルキル基としては、たとえば、上記アルキル基の有
する水素原子の1個または2個以上が、たとえば、メト
キシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;アセチル基、プ
ロピオニル基等のアシル基;塩素、臭素等のハロゲン等
で置換されてなる基が挙げられる。前記C数には置換基
中のC数は含まれない。R1 が1分子中に複数ある場
合、複数のR1 は互いに同一であっても異なってもよ
い。R1 は、メチル基、エチル基、プロピル基が好まし
く、メチル基が最も好ましい。これは、R1 O基の加水
分解縮合速度がさらに速くなるという理由による。
【0025】ポリシロキサン基中のSi原子は、ポリマ
ー主鎖との直接または間接的な結合およびポリシロキサ
ン結合(Si−O−Si結合)の他は、R1 O基とのみ
結合していることが好ましい。このような場合、Si原
子のイオン性がより高まり、その結果、R1 O基の加水
分解縮合速度がより速くなり、かつ、無機素材との反応
点がより多くなるからである。
【0026】この発明の方法で得られる含珪素ポリマー
(P)の数平均分子量は、1,000〜1,000,0
00の範囲内にある必要があり、2,000〜200,
000の範囲内にあることが好ましい。分子量が小さい
場合にはシランカップリング剤と同様に表面改質効果が
小さい。逆に分子量が大きい場合には無機素材と接触さ
せる際に有機溶剤に溶解させたり溶融させたりして使用
するのが困難になる。
【0027】この発明の方法で得られる含珪素ポリマー
(P)は、有機溶剤に可溶であることが必要である。こ
れにより、含珪素ポリマー(P)を有機溶剤に溶解して
無機素材と接触させたり、熱可塑性樹脂と無機素材を溶
融混練する際に含珪素ポリマー(P)を直接添加して無
機素材と接触させたりして表面改質することができる。
含珪素ポリマー(P)が有機溶剤に可溶であるというこ
とは、含珪素ポリマー(P)が高度な架橋構造を有して
おらず、熱可塑性を示しており、たとえば、後述の実施
例における溶解性の試験方法で調べることができる。含
珪素ポリマー(P)は、後述する有機溶剤の少なくとも
1種の単独溶剤または2種以上の混合溶剤に可溶であれ
ばよい。
【0028】このような有機溶剤は、反応性のものでも
非反応性のものでも良い。具体例としては、ベンゼン、
トルエン、キシレン、スチレン、α−メチルスチレンな
どの芳香族炭化水素類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸
プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸エチレン
グリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコー
ルモノエチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノブ
チルエーテル、エチルアクリレート、ブチルアクリレー
ト、2−エチルヘキシルアクリレート、グリシジルメタ
クリレート等のエステル類;アセトン、メチルエチルケ
トン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;テトラヒ
ドロフラン、ジオキサン、ジ−n−ブチルエーテル等の
エーテル類;イソプロパノール、n−ブタノール、エチ
レングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコー
ルモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチル
エーテル等のアルコール類;塩化メチレン、クロロホル
ム等のハロゲン化炭化水素類;などが挙げられる。
【0029】この発明の方法で得られる含珪素ポリマー
(P)は、酸性官能基、水酸基、アミノ基およびエポキ
シ基の中から選ばれる少なくとも一種を含有している構
造を有するものが好ましい。上記基を有することによ
り、後述の樹脂(S)等の有機媒体との反応が促進さ
れ、得られる成形体や塗膜の機械的強度が向上する。特
に樹脂(S)としてエポキシ樹脂を使用する場合、エポ
キシ基を有する含珪素ポリマー(P)は、混練時の粘度
を低下させて成形時の金線の切断や変形を防止できると
共に成形体の機械的強度が優れることによりIC封止材
用樹脂組成物に好適なものである。
【0030】含珪素ポリマー(P)は、この発明にかか
る含珪素ポリマーの製造方法以外に、たとえば、以下に
示す(i)〜(iv)の方法によっても製造することがで
きる。 (i)後述する反応性シラン化合物(A)と単官能性モ
ノマー(E)を共重合した後、得られた共重合体と後述
するシラン化合物(B)および/またはその加水分解縮
合物を塩酸や酢酸等の無機酸や有機酸、あるいはアンモ
ニア、アミン等の塩基等の系に溶解する触媒の存在下で
共加水分解縮合する方法。
【0031】(ii)γ−メルカプトプロピルトリメトキ
シシラン等の連鎖移動能を有するシラン化合物の存在下
に単官能性モノマー(E)を重合した後、得られた重合
体とシラン化合物(B)および/またはその加水分解縮
合物を上記触媒の存在下で共加水分解縮合する方法。 (iii)連鎖移動能を有するシラン化合物とシラン化合物
(B)とを上記触媒の存在下で共加水分解縮合してポリ
シロキサン化合物を得た後、該ポリシロキサン化合物の
存在下単官能性モノマー(E)を重合する方法。
【0032】(iv)反応性シラン化合物(A)とシラン
化合物(B)とを上記触媒の存在下で共加水分解縮合し
て反応性ポリシロキサン化合物を得た後、該反応性ポリ
シロキサン化合物と単官能性モノマー(E)とを共重合
する方法。しかしながら、上記(i)〜(iv)に示した
方法の内、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
等の連鎖移動能を有するシラン化合物を使用すると、未
反応物が残存した場合、最終製品である成形材料や塗料
等から異臭が発する。また、共加水分解縮合する際に、
無機酸や有機酸あるいはアンモニアやアミン等の系に溶
解する触媒を使用すると、共加水分解縮合時や重合時に
ゲル化が生じて目的とする含珪素ポリマー(P)が得ら
れない場合があったり、得られる含珪素ポリマー(P)
が経時的に増粘して分子量が増大したり、場合によって
はゲル化する等の経時安定性が悪かったりすることがあ
る。また、重合後に共加水分解縮合する方法((i),
(ii))では、重合体に結合しないポリシロキサン化合
物が生成し、無機充填剤(T)の凝集を促進して成形材
料用樹脂組成物や塗料の粘度を高くしたりして成形性、
作業性が低下する場合がある。さらに、いずれの場合
も、前記触媒が残存することにより、最終製品の物性
(たとえば、電気絶縁性等の電気的特性、成形体の機械
的強度や塗膜強度の耐久性、基板との塗膜密着性等の耐
久性等)を損ったり、基板の腐食を促進したりする恐れ
がある。
【0033】これに対し、この発明にかかる含珪素ポリ
マーの製造方法は、上述のような問題が少ない。そのた
め、含珪素ポリマー(P)は、この製造方法により製造
されたものであることが最も好ましい。この発明にかか
る含珪素ポリマーの製造方法で用いる反応性シラン化合
物(A)は、前記一般式〜で示されるものである。
1 、R2 、R3 は前記と同じである。
【0034】前記一般式で示される反応性シラン化合
物(A)の具体例は、γ−メタクリロキシプロピルトリ
メトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエト
キシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシ
ラン、メタクリロキシエトキシプロピルトリメトキシ
ラン等である。前記一般式で示される反応性シラン化
合物(A)の具体例は、ビニルトリメトキシシラン、ビ
ニルトリエトキシシラン等である。
【0035】前記一般式で示される反応性シラン化合
物(A)の具体例は、1−ヘキセニルトリメトキシシラ
ン、1−オクテニルトリメトキシシラン、ビニロキシプ
ロピルトリメトキシシラン、3−ビニルフェニルトリメ
トキシシラン、3−(ビニルベンジルアミノプロピル)
トリメトキシシラン等である。前記一般式〜で示さ
れる反応性シラン化合物(A)はそれぞれ単独で使用さ
れたり、2種以上併用されたりする。これら一般式〜
で示される反応性シラン化合物(A)は、加水分解縮
合速度が速く、容易に入手でき、特に、加水分解縮合速
度が速く、生成したR1 OHを系外に容易に除去できる
点で、 1 がメチル基であるものが好ましい
【0036】この発明で用いられるシラン化合物(B)
は、前記一般式で示されるものであり、その具体例
は、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テ
トライソプロポキシシラン等のアルコキシシラン化合物
であり、それぞれ、単独で使用されたり、あるいは2種
以上併用されたりする。一般式で示されるシラン化合
(B)は、加水分解縮合速度が速く容易に入手でき、
特に、加水分解縮合速度が速く、生成したR1 OHを系
外に容易に除去できる点で、R1 がメチル基であるもの
好ましい。
【0037】上記反応性シラン化合物(A)とシラン化
合物(B)は、任意の割合で使用すれば良いが、目的生
成物である含珪素ポリマーを、無機素材の表面改質方法
や成形材料用樹脂組成物に使用する場合には、一般式
〜から選ばれる少なくとも1種の反応性シラン化合物
(A)および一般式で示される少なくとも1種のシラ
ン化合物(B)を用い、それらの使用割合は、(A)と
(B)との合計量に対して、(A)が0.1〜30モル
%、好ましくは1〜20モル%、(B)が99.9〜7
0モル%、好ましくは99〜80モル%の範囲内であ
る。(A)が30モル%より多い場合には、重合性ポリ
シロキサン(D)中に重合性二重結合基が多数導入され
るため、重合性ポリシロキサン(D)と後述する単官能
性モノマー(E)とを共重合する際にゲル化が生じ易く
なる傾向が生じ、(A)が0.1モル%より少ない場合
には、重合性ポリシロキサン中に重合性二重結合基が導
入されなくなる場合があるので、好ましくない。重合性
ポリシロキサン(D)中の二重結合基量は好ましくは1
〜4個の範囲である。
【0038】この発明で用いられる、系に不溶な固体触
媒(C)とは、得られる含珪素ポリマー(P)の経時安
定性の向上や最終製品の物性を低下させないために使用
するものであり、触媒成分が(A)、(B)、水、反応
生成物および溶媒のいずれにも不溶であるものであれ
ば、特に限定されない。このような固体触媒(C)の具
体例を以下に列記する。(C−1)陽イオン交換樹脂 : アンバーライト15、アンバーライト200C、アンバ
ーリスト15(以上、ローム・アンド・ハース社製);
ダウエックスMWC−1−H、ダウエックス88、ダウ
エックスHCR−W2(以上、ダウ・ケミカル社製);
レバチットSPC−108、レバチットSPC−118
(以上、バイエル社製);ダイヤイオンRCP−150
H(三菱化成社製);スミカイオンKC−470、デュ
オライトC26−C、デュオライトC−433、デュオ
ライト−464(以上、住友化学工業社製);ナフィオ
ン−H(デュポン社製)など。(C−2)陰イオン交換樹脂 : アンバーライトIRA−400、アンバーライトIRA
−45(以上、ローム・アンド・ハース社製)など。(C−3)プロトン酸基を含有する基が表面に結合され
ている無機固体 : Zr(O3 PCH2 CH2 SO3 H)2 ,Th(O3
CH2 CH2 COOH)2 など。(C−4)プロトン酸基を含有するポリオルガノシロキ
サン : スルホン酸基を有するポリオルガノシロキサンなど。(C−5)ヘテロポリ酸 : コバルトタングステン酸、リンモリブデン酸など。(C−6)イソポリ酸 : ニオブ酸、タンタル酸、モリブデン酸など。(C−7)単元系金属酸化物 : アルミナ、クロミア、ジルコニア、CaO、MgOな
ど。(C−8)複合系金属酸化物 : シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、シリカ−ジル
コニア、ゼオライト類など。(C−9)粘土鉱物 : 酸性白土、活性白土、モンモリロナイト、カオリナイト
など。(C−10)金属硫酸塩 : LiSO4 ,MgSO4 など。(C−11)金属リン酸塩 : リン酸ジルコニア、リン酸ランタンなど。(C−12)金属硝酸塩 : LiNO3 ,Mn(NO3 2 など。(C−13)アミノ基を含有する基が表面に結合されて
いる無機固体 : シリカゲル上にアミノプロピルトリエトキシシランを反
応させて得られた固体など。(C−14)アミノ基を含有するポリオルガノシロキサ
: アミノ変性シリコーン樹脂など。
【0039】これらの触媒のうち、少なくとも1種を用
いて化合物(A)と化合物(B)の共加水分解縮合反応
を行わせる。これらの触媒は、固定床中に設置し反応を
流通式に行うこともできるし、バッチ式に行うこともで
きる。触媒の使用量は、特に限定されないが、(A)と
(B)との合計量に対して0.1〜20wt%が好まし
い。
【0040】加水分解縮合させる際の水の添加量は特に
限定されないが、生成した重合性ポリシロキサン(D)
の保存安定性やさらに重合に供する際のゲル化抑制に影
響するため好ましくは水を、(A)と(B)との合計の
モル数に対して70〜140モル%、さらに好ましくは
90〜120モル%の範囲の割合で使用することが良
い。水の量が140モル%よりも多い場合、重合性ポリ
シロキサン(D)の保存安定性が悪くなったり、単官能
性モノマー(E)との共重合に供するとゲル化が生じた
りすることがある。一方、水の量が70モル%より少な
い場合、未反応の化合物(A)や(B)が増大して重合
性ポリシロキサン(D)の分子量が上がらなかったり、
収率が低下したりすることがある。また、水の量を、
(A)と(B)との合計のモル数に対して70モル%以
上にすると、重合性ポリシロキサン(D)中のSi原子
が平均11個以上になりやすく、そのため、最終的に得
られる含珪素ポリマー(P)の有するポリシロキサン基
中のSi原子の個数をポリシロキサン基1個当たりの平
均で11以上にしやすい。
【0041】化合物(A)と(B)の加水分解反応は、
従来一般に行われている方法によって実施でき、無溶媒
下に、または、(A),(B)および水が溶解できこれ
らの化合物に不活性な溶媒中で行われる。溶媒として
は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノー
ル等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等
のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエー
テル類等が使用できるが、好ましくは沸点が100℃以
下のものである。これは蒸留等の操作によって溶媒を容
易に除去できるためである。反応温度および時間は原料
の種類によっても異なるが、通常、室温〜150℃、好
ましくは50〜100℃の温度で、10分から5時間の
範囲で行うことが好ましい。高温下あるいは長時間反応
を行うと、(A)の二重結合基の重合が生じるため好ま
しくない。反応時の圧力は1×10-3〜7600Torrの
範囲が好ましい。
【0042】加水分解縮合反応により副生するR1 OH
は、加水分解縮合反応の際あるいは反応後に系外に除去
する方が好ましい。溶媒を使用した場合は、その溶媒も
系外に除去する方が好ましい。この理由は、重合性ポリ
シロキサン(D)以外にR1OHや溶媒が残存している
と、単官能性モノマー(E)との共重合の際に得られる
含珪素ポリマー(P)が系中で析出し、所望の分子量を
有する含珪素ポリマー(P)ができなくなったり、得ら
れた含珪素ポリマー(P)を塗料に使用し、その硬化剤
としてイソシアネート化合物を用いる場合には、このイ
ソシアネート化合物と残存R1 OHとが反応して硬化が
不充分となったりする可能性が高くなるためである。加
水分解縮合後の生成物中に残存するR1 OHおよび溶媒
の量は、その合計量が重合性ポリシロキサン(D)を含
めた合計量に対して20wt%以下、好ましくは10wt%
以下にするのが良い。
【0043】系外にR1 OHや溶媒を除去する方法は、
蒸留が好ましく、その温度、時間、圧力は上記記載の範
囲で設定することが好ましい。この反応系において重合
禁止剤を添加してもさしつかえない。これは、化合物
(A)の二重結合基が重合するのを防ぐために有効であ
って、具体的にはハイドロキノン、ハイドロキノンモノ
メチルエーテル等が使用できる。
【0044】このようにして得られる重合性ポリシロキ
サン(D)は、たとえば、数平均分子量400〜10
0,000(ポリスチレン換算)好ましくは1,200
〜20,000の範囲で、主骨格がポリシロキサン結合
(Si−O−Si)で構成され、この主骨格のSiに二
重結合基を有する有機基とR1 O基が直接的に結合した
ものである。
【0045】この発明に用いられる単官能性モノマー
(E)としては、重合可能な不飽和基を1個有する化合
物であり、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸などの
不飽和カルボン酸類;アクリル酸エステル類、メタクリ
ル酸エステル類、クロトン酸エステル類、イタコン酸エ
ステル類、マレイン酸エステル類、フマール酸エステル
類などの不飽和カルボン酸エステル類;アクリルアミド
類;メタクリルアミド類;アリル化合物;ビニルエーテ
ル類;ビニルエステル類;スチレン類;ビニルニトリル
類;などから選ばれる少なくとも1種の化合物である。
【0046】重合性ポリシロキサン(D)と単官能性モ
ノマー(E)を共重合させる際の(D)と(E)の割合
は、(D)と(E)との合計量に対して、(D)0.1
〜50wt%、(E)99.9〜50wt%、好ましくは、
(D)5〜35wt%、(E)95〜65wt%の範囲であ
る。(D)が0.1wt%未満の場合には、含珪素ポリマ
ー(P)中にポリシロキサン基を有する含珪素ポリマー
が少なくなる恐れがあり、(D)が50wt%を越えると
重合中にゲル化が生じたり、得られた含珪素ポリマーの
経時安定性が悪くなることがある。
【0047】重合性ポリシロキサン(D)と単官能性モ
ノマー(E)を共重合させる方法は、従来公知の方法を
採ることができ、ラジカル開始剤の存在下、バルク重
合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等のいずれの方法を
用いてもよい。しかしながら、溶液重合以外の方法で
は、高度な架橋構造を有するポリマーとなり、有機溶剤
に不溶であったり、また、溶融しなかったりするため、
無機素材の表面改質が不充分となり、また、成形材料用
樹脂組成物としても無機充填剤(T)の分散性を向上で
きなくなったりしてその効果が発現されにくくなる。し
たがって、溶液重合をとることが好ましい。
【0048】ラジカル重合開始剤としては、たとえば、
従来公知のものを使用することができ、特に限定されな
いが、好ましくは、アゾ化合物、過酸化物などから選ば
れる少なくとも1種の化合物である。上記したラジカル
重合開始剤の量としては特に限定はないが、多量に使用
すると発熱量が多くなって反応の制御が困難となり、一
方、少量使用の場合は高度な架橋構造を生成し、有機溶
剤に不溶となりやすくなるので、好ましくは(D)と
(E)との合計量に対して0.5〜7wt%、さらに好ま
しくは1〜4wt%の範囲で使用する方が良い。
【0049】溶液重合に用いる有機溶媒は、重合性ポリ
シロキサン(D)および単官能性モノマー(E)が溶解
するものであれば特に限定されず、具体例としては、ケ
トン類、エステル類、芳香族炭化水素類、エーテル類、
アルコール類、ハロゲン化炭化水素類などが挙げられ、
いずれか1つが単独で使用されたり、2以上の溶剤の混
合溶剤で使用されたりする。
【0050】また、共重合させる際の温度は、重合方法
や使用するラジカル重合開始剤によって適宜選択可能で
あるが、反応の制御のし易さから30〜200℃、好ま
しくは50〜150℃の範囲とされる。共重合の際に連
鎖移動剤や分子量調節剤、界面活性剤等を適宜使用して
もかまわない。重合を行う時間は、たとえば、1〜12
時間とされる。
【0051】この発明の方法によって得られる含珪素ポ
リマー(P)を用いた表面改質方法により処理される無
機素材は、特に限定されないが、好ましくは、周期律表
Ia〜Va族、Ib〜VIIb族およびVIII族から選ばれる1種以
上の金属の、酸化物、水酸化物、硫化物、炭化物、窒化
物、硫酸塩、炭酸塩、りん酸塩およびフェロシアン化
物;カーボン;および、周期律表IIIa族、Ib〜IIb 族お
よびVIII族から選ばれる1種以上の金属元素からなる金
属素材から選ばれる少なくとも1種である。無機素材の
具体的な形状としては、粒状、球状、中空状、繊維状、
鱗片状、板状(またはフレーク状)等の無機充填剤
(T);無機基板などが挙げられるが、これらのものに
限定されない。これらのさらに具体的な例を挙げると以
下のようなものがある。
【0052】−無機充填剤(T)− (酸化物):二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化第二鉄、酸
化クロム、亜酸化銅、酸化第二銅、三酸化アンチモン、
五酸化アンチモン、二酸化珪素、アルミナ、酸化スズ、
チタン酸カリウム、酸化マグネシウム、コバルトブルー
(CoO・nAl2 3 )、コバルトグリーン(CoO
・nZnO)、チタングリーン(TiO2 ・CoO・N
iO・ZnO)、チタンイエロー(TiO2 ・NiO・
Sb2 3 )、鉄黒(Fe3 4 )、タルク〔Mg3
4 10(OH)2 〕、鉛丹(Pb3 4 )、亜酸化
鉛、塩基性クロム酸鉛(PbCrO4 ・PbO)、鉛酸
カルシウム、クロム酸亜鉛、クレー、バリウムフェライ
ト、雲母、ガラス等。
【0053】(水酸化物):水酸化アルミニウム、水酸
化マグネシウム、含水珪酸、黄色酸化鉄(α−FeOO
H)等。 (硫化物):硫化亜鉛、カドミウムイエロー(Cd
S)、カドミウムレッド〔Cd(S,Se)〕等。 (炭化物):炭化珪素等。
【0054】(窒化物):窒化珪素等。 (硫酸塩):硫酸バリウム、硫酸鉛、硫酸ストロンチウ
ム等。 (炭酸塩):炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム
〔4MgCO3 ・Mg(OH)2 ・4H2 O〕等。 (リン酸塩):リン酸亜鉛、リン酸亜鉛カリウム、コバ
ルト紫〔Co3 (PO4 2 〕等。
【0055】(フェロシアン化物):紺青(Fe3 3
Fe(CN)6 3 )、シアナイド鉛等。 (カーボン):カーボンブラック、黒鉛等。 (金属):Al,Zn,Ni,Cu,Fe,Ag,Au
等。 −無機基板− ガラス板、鋼板、アルミナ板、窒化アルミニウム板、S
iC板、Al板、トタン板、ブリキ板、モルタル板、セ
メント板、コンクリート板、石英板、リン酸亜鉛処理し
た鋼板等。
【0056】この発明の方法で得られる含珪素ポリマー
(P)を用いた表面改質方法は、たとえば、以下のよう
なやり方で行われるが、それらのやり方に限定されるも
のではない。無機素材が無機充填剤(T)である場合と
無機基板である場合を例にして説明する。
【0057】まず、無機素材が無機充填剤(T)である
場合には、無機充填剤(T)を有機媒体と混合する前お
よび混合している時のいずれかで無機素材の表面改質を
行う。有機媒体と混合する前に表面改質を行う場合は、
たとえば、含珪素ポリマー(P)を有機溶剤に溶解して
なる溶液に無機充填剤(T)を浸漬し、その後、加熱乾
燥する方法; 含珪素ポリマー(P)を有機溶剤に溶解してなる溶液を
よく攪拌されている無機充填剤(T)に噴霧し、乾燥す
る方法; 無機充填剤(T)を有機溶剤に分散してスラリーを得、
このスラリーを攪拌しながら含珪素ポリマー(P)また
は含珪素ポリマー(P)を有機溶剤に溶解してなる溶液
をスラリーに加え、その後、乾燥する方法;および、無
機充填剤(T)を予め高温下で加熱しておき、この高温
の無機充填剤(T)に対して、含珪素ポリマー(P)を
有機溶剤に溶解してなる溶液を噴霧する方法; 等により、含珪素ポリマー(P)を無機充填剤(T)と
接触させて、含珪素ポリマー(P)が無機充填剤(T)
に付着してなる複合材料を得た後、この複合材料を有機
媒体と混合する方法;あるいは、有機溶剤に含珪素ポリ
マー(P)を溶解してなる溶液に無機充填剤(T)を添
加してスラリー化した後、このスラリーに塗料のビヒク
ルを添加して混合して塗料を調製する方法等が採用され
る。
【0058】有機媒体と混合する時に表面改質を行う場
合は、たとえば、後述する樹脂(S)と無機充填剤
(T)を溶融混練する際に、含珪素ポリマー(P)を添
加し、押出し成形や射出成形等を行う方法; 樹脂(S)を合成する重合前のモノマーあるいはオリゴ
マー中に含珪素ポリマー(P)を添加して溶解させ、そ
こへ、無機充填剤(T)を添加してスラリー化した後、
注形重合等を行う方法; 塗料のビヒクルに含珪素ポリマー(P)を添加して溶解
させ、そこへ無機充填剤(T)を添加して混合しスラリ
ー化する方法; 等が採用される。これらの方法では、溶融混練時やスラ
リーを作る時に無機充填剤(T)表面に含珪素ポリマー
(P)が結合することにより無機充填剤(T)の表面改
質がなされる。
【0059】無機充填剤(T)と含珪素ポリマー(P)
を接触させる際には、含珪素ポリマー(P)を無機充填
剤(T)に対して0.1〜30wt%の割合で用いること
が好ましく、0.5〜10wt%の割合で用いることがさ
らに好ましい。含珪素ポリマー(P)の割合が少ないと
無機充填剤(T)に結合する含珪素ポリマー(P)が少
ないため、有機媒体に対する無機充填剤(T)の分散性
および接着性が低くなる恐れがあり、多すぎると無機充
填剤(T)表面に結合しないで残存する含珪素ポリマー
(P)が存在するため逆に接着性が低下する可能性があ
る。
【0060】前記含珪素ポリマー(P)を有機溶剤に溶
解してなる溶液としては、たとえば、含珪素ポリマー
(P)の濃度を30wt%以下とするのが好ましく、10
wt%以下とするのがより好ましい。濃度が高すぎると溶
液の粘度が高くなって無機充填剤(T)表面の処理効率
が悪くなる場合がある。上記のように、表面改質された
無機充填剤(T)を樹脂(S)の溶融混練の際に添加し
たり、樹脂(S)の溶融混練時に含珪素ポリマー(P)
を混在させておいて無機充填剤(T)を表面改質したり
すると、無機充填剤(T)の樹脂(S)に対する分散性
が向上するとともに、押出し成形や射出成形時のコンパ
ウンドの流動性が増大し、無機充填剤(T)の高充填化
や作業性が向上する。しかも、樹脂(S)と無機充填剤
(T)との界面における接着性が向上するため、最終的
に得られるプラスチック製品やゴム製品の強度が増大す
る。溶融混練を行う場合、溶融混練する温度は樹脂
(S)および含珪素ポリマー(P)の融点以上、分解温
度未満の温度が好ましい。
【0061】上記のように、表面改質された無機充填剤
(T)を、樹脂(S)を合成する重合前のモノマーある
いはオリゴマー中に添加したり、スラリーを調製する時
に無機充填剤(T)を表面改質したりすると、スラリー
の減粘効果(モノマー含有液の粘度が、従来の表面改質
フィラーを添加する場合に比べて減少すること)および
無機充填剤(T)の分散性が増大し、スラリーの高充填
化や作業性が向上する。さらに、生成した樹脂(S)と
フィラーとの界面の接着性が向上する結果、得られるプ
ラスチック製品やゴム製品の強度が増大する。含珪素ポ
リマー(P)が、たとえば、エポキシ基、水酸基、アミ
ノ基、酸性官能基等の反応性基を有していると、重合過
程で樹脂(S)と含珪素ポリマー(P)とが結合され、
接着性がより一層向上する。
【0062】上記のように、表面改質された無機充填剤
(T)を塗料のビヒクルに分散したり、塗料を調製する
時に無機充填剤(T)を表面改質したりすると、ビヒク
ルへの無機充填剤(T)の分散性やビヒクルの無機充填
剤(T)への濡れが向上するので、無機充填剤(T)が
ビヒクル中に沈降しにくくなって塗料の保存安定性が向
上する。このため、得られた塗膜は、色分かれや表面の
ザラツキが抑制される。しかも、ビヒクルと無機充填剤
(T)との界面の接着性が増大するので、塗膜の強度が
向上する。
【0063】上記塗料のビヒクルの樹脂としては、たと
えば、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリル−スチ
レン樹脂、アルキド樹脂、アルキド変性(メタ)アクリ
ル樹脂、(メタ)アクリル−ウレタン樹脂、(メタ)ア
クリル−メラミン樹脂、(メタ)アクリル−エポキシ樹
脂、(メタ)アクリル−シリコーン樹脂、ポリエステル
−メラミン樹脂等が使用される。
【0064】また、無機素材が無機基板である場合に
は、含珪素ポリマー(P)を含む液体を無機基板と接触
させることにより無機基板の表面改質を行う。無機基板
の表面改質に用いる、含珪素ポリマー(P)を含む液体
としては、塗料、接着剤、粘着剤、シーリング剤等の製
品に含珪素ポリマー(P)を添加したものを用いたり、
含珪素ポリマー(P)を有機溶剤に溶解してなる溶液を
プライマーとして用いたりすることができる。含珪素ポ
リマー(P)を含む液体を無機基板に塗布した後、加熱
乾燥させることにより表面改質がなされる。塗布方法
は、たとえば、ディッピング、ロールコーター、バーコ
ーター、スピンコーター、刷毛塗り、スプレー等のいず
れでもよく特に限定はない。該液体中の含珪素ポリマー
(P)の濃度は、特に制限はないが、0.1wt%以上で
ある方が好ましい。これより濃度が低いと、無機基板に
結合する含珪素ポリマー(P)の量が少ないため、塗
料、接着剤、粘着剤、シーリング剤等に用いられる有機
媒体の、無機基板に対する濡れが低かったり、また、こ
れら有機媒体と無機基板との接着性が低かったりする場
合がある。特に、ビヒクルと含珪素ポリマー(P)とを
必須成分とするコーティング用組成物を無機基板にコー
ティングする方法は、プロセスが簡便で、基板と塗膜と
の充分な密着性が得られるので、好ましい。この際、含
珪素ポリマー(P)は、ビヒクルの樹脂に対して0.0
5〜20wt%の範囲で使用することが好ましい。この範
囲を外れて含珪素ポリマー(P)を用いると、基板に対
する塗膜密着性が低下することがある。
【0065】これらの方法によれば、含珪素ポリマー
(P)が無機基板表面に結合することにより、無機基板
の表面改質が行われ、塗料、接着剤、粘着剤、シーリン
グ剤等に含有される有機媒体の無機基板への濡れ、およ
び、前記有機媒体と無機基板との接着性が向上する。含
珪素ポリマー(P)と無機素材を接触させる際には、含
珪素ポリマー(P)の分子中のSi−OR1 基の加水分
解を促進させるために、有機溶剤に水を添加しても良
い。その際に、水を溶解しない溶剤を用いる場合には、
水を溶解させる溶剤を併用して用いることが好ましい。
水を添加する場合には、含珪素ポリマー(P)のR1
基1モルに対して100モル以下の水を添加することが
好ましい。水の割合が多すぎると、含珪素ポリマー
(P)が析出する恐れがある。 上記した方法により無
機素材を表面改質すると、最終製品である成形体や塗膜
等を長期間の高湿度雰囲気下や湯水中においてもその機
械的強度や基板との密着性は低下せず、耐久性に優れた
ものとなる。
【0066】次に、この発明の方法で得られる含珪素ポ
リマー(P)を含む成形材料用樹脂組成物について説明
する。この成形材料用樹脂組成物の必須成分として用い
られる樹脂(S)は、絶縁材料、封止材料、難燃材料等
を構成するマトリックスとなるものであり、その種類は
特に限定されないが、たとえば、熱可塑性樹脂、熱硬化
性樹脂およびゴムから選ばれる一種または二種以上であ
る。熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリアミド(6
−ナイロン、66−ナイロン、12−ナイロン等)、ポ
リイミド、ポリウレタン、ポリオレフィン(ポリエチレ
ン、ポロプロピレン等)、ポリエステル(PET,PB
T,PEN等)、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、(メタ)アクリル
樹脂、ABS樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂および
これらの共重合体や一部変性した重合体等が挙げられ
る。熱硬化性樹脂としては、たとえば、フェノール樹脂
(フェノール・ホルマリン樹脂、クレゾール・ホルマリ
ン樹脂等)、エポキシ樹脂、アミノ樹脂(尿素樹脂、メ
ラミン樹脂、グアナミン樹脂等)およびこれらの共重合
体や一部変性した重合体等が挙げられる。ゴムとして
は、たとえば、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチ
レン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴ
ム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、アクリル
ゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ
素ゴム、ウレタンゴムおよびこれらの共重合体や一部変
性した重合体等が挙げられる。
【0067】特に電気絶縁材料として好ましい樹脂
(S)としては、電気絶縁性、耐湿性、機械的特性等に
バランスのとれたポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ
塩化ビニル、ポリイミド、ABS樹脂、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂およびこれらの共重合体や一部変性し
た重合体である。難燃材料として好ましい樹脂(S)と
しては、難燃性、機械的特性等にバランスのとれた、ポ
リオレフィン、ポリ塩化ビニル、(メタ)アクリル樹
脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステ
ル、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−酢酸ビニル
ゴム、エチレン−アクリルゴムおよびこれらの共重合体
や一部変性した重合体等である。
【0068】封止材料として好ましい樹脂(S)として
は、電気絶縁性、耐湿性、密着性、機械的特性等にバラ
ンスのとれたエポキシ樹脂が挙げられ、さらに具体的に
例示すると、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック
型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、脂
環式エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、
レゾルシン型エポキシ樹脂、テトラヒドロキシフェニル
エタン型エポキシ樹脂、ポリアルコール型エポキシ樹
脂、ポリグリコール型エポキシ樹脂、グリセリントリエ
ーテル型エポキシ樹脂、ポリオレフィン型エポキシ樹脂
等であり、特にIC封止材料として好ましい樹脂(S)
としては、耐湿性に優れたフェノールノボラック型エポ
キシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビス
フェノールA型エポキシ樹脂および/またはこれらの一
部変性したエポキシ樹脂を必須として使用するのが良
い。また、IC封止材用途としては、内部の熱応力を緩
和するために上述したようなゴムやシリコーン樹脂を併
用することが好ましい。
【0069】この発明の方法で得られる含珪素ポリマー
(P)を含む成形材料用樹脂組成物の他の必須成分とし
て用いられる無機充填剤(T)としては、特に限定され
ず、すでに述べたものが挙げられ、絶縁材料、封止材
料、難燃材料等に電気絶縁性、耐熱性、難燃性、熱伝導
性、寸法安定性、美粧性、機械的強度等の機能を付与す
るためのものである。
【0070】特に電気絶縁材料として好ましい無機充填
剤(T)は、電気絶縁性、熱伝導性、機械的強度等の特
性を材料に付与できる溶融シリカ、結晶性シリカ、酸化
アルミニウム、炭酸カルシウム、ガラス繊維、あるいは
ガラス繊維をチョップしたチョップドファイバー、ミル
ドファイバーやガラスパウダーである。また、難燃材料
として好ましい無機充填剤(T)は、難燃性を材料に付
与できる水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、三
酸化アンチモン、五酸化アンチモン、ホウ酸亜鉛であ
る。封止材料として好ましい無機充填剤(T)は、電気
絶縁性、熱伝導性、機械的強度等の特性を材料に付与で
きる溶融シリカ、結晶性シリカ、酸化アルミニウム、炭
酸カルシウム、タルク、マイカ、ガラス繊維であり、特
にIC封止材料として好ましい無機充填剤(T)として
は熱伝導性に優れた溶融シリカおよび/または結晶性シ
リカを必須として使用するのが良い。
【0071】この発明の方法で得られる含珪素ポリマー
(P)を含む成形材料用樹脂組成物の必須成分である、
樹脂(S)、無機充填剤(T)および含珪素ポリマー
(P)の割合は、(T)が(S)と(T)の合計量に対
して20〜90wt%、好ましくは40〜80wt%の範囲
であり、(P)が(T)に対して0.1〜30wt%、好
ましくは0.5〜10wt%の範囲となるようにする。
(T)が(S)と(T)の合計量に対して20wt%未満
であると、目的とする特性、たとえば、電気的特性、耐
熱性、難燃性等が低下する。一方、(T)が90wt%を
越えると、無機充填剤(T)の量が多すぎて、作業性や
成形性が悪くなると共に最終的に得られる成形体にピン
ホールやボイドが生じ易くなり機械的強度も低下する。
また、(P)が(T)に対して0.1wt%未満である
と、たとえば、混練時の粘度低減効果が小さくなって成
形性、作業性が低下すると共に無機充填剤(T)を多量
に使用することが困難となる。一方、(P)が30wt%
を越えると、目的とする特性、たとえば、電気的特性、
耐熱性、難燃性等が低下する。
【0072】特にIC封止材用途には(T)が(S)と
(T)の合計量に対して50〜90wt%の範囲、(P)
が(T)に対して0.5〜6wt%の範囲が好ましい。
(T)が(S)と(T)の合計量に対して50wt%未満
になると、ICチップの耐湿信頼性、熱伝導や熱応力の
緩和が低下し、90wt%を越えると混練時の粘度が上昇
し作業性、成形性が低下する。
【0073】この発明の方法で得られる含珪素ポリマー
(P)を含む成形材料用樹脂組成物は、前述したよう
に、(S)、(T)および(P)を必須成分とするもの
であるが、これら以外に要求性能に従って硬化剤、硬化
促進剤、着色剤、離型剤、カップリング剤、シリコーン
化合物、反応性希釈剤、可塑剤、安定化剤、難燃助剤等
の添加剤を混合して使用できる。
【0074】硬化剤は、樹脂(S)として熱硬化性樹脂
を用いる際に必要となる場合があり例えば樹脂(S)と
してエポキシ樹脂を用いる場合は、ポリアミド類、脂肪
族ポリアミン類、環状脂肪族ポリアミン類、芳香族ポリ
アミン類あるいはこれらの一部を変性したアミン類、酸
無水物類、ジシアンジアミド類、イミダゾール類、アミ
ンイミド類、ヒドラジド類、フェノールノボラック、ク
レゾールノボラック等のノボラック系硬化剤等が挙げら
れ、これらの一種または二種以上が使用される。また、
樹脂(S)としてフェノール樹脂を用いる場合は、ウロ
トロピンやホルマール等が挙げられ、これらの一種また
は二種以上を使用しても良い。使用する量は、樹脂
(S)に対して適宜の量で用いられる。
【0075】硬化促進剤は、樹脂(S)として、熱硬化
性樹脂を用いる際にその硬化に促進作用を与えるもので
あり、最終的に得られる組成物の硬化性を調節するため
に用いられる。樹脂(S)としてエポキシ樹脂を用いる
場合には、たとえば、イミダゾール類もしくはその塩、
第三級アミン類もしくはその塩、トリアゾール類もしく
はその塩、有機金属錯塩、有機酸金属塩、第4級アンモ
ニウム塩、ホスフィン類、ホスホニウム塩、ジアゾビシ
クロアルケン類もしくはその塩等が挙げられ、これらの
一種または二種以上使用しても良い。また、樹脂(S)
としてフェノール樹脂やアミノ樹脂を用いる場合は、た
とえば、酸(シュウ酸やp−トルエンスルホン酸等の有
機酸、塩酸等の鉱酸等)やアルカリ(アンモニア、水酸
化ナトリウム、水酸化バリウム、トリエチルアミン等)
触媒が挙げられ、これらの一種または二種以上使用して
も良い。
【0076】着色剤としては、有機顔料や染料等が使用
できる。離型剤としては、天然や合成のパラフィン、高
級脂肪酸またはその金属塩、高級脂肪酸アミド、ビス脂
肪酸アミド、カルナバワックス等のエステルワックス、
シリコーン等を挙げることができる。樹脂(S)と無機
充填剤(T)との接着性は含珪素ポリマー(P)により
充分向上するが、さらに、シラン系カップリング剤、チ
タネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリン
グ剤を添加しても良い。
【0077】シリコーン化合物やシリコーン微粒子は、
特にIC封止材用途において低応力化を向上するのに使
用しても良い。反応性希釈剤は、組成物を混練する際に
その作業性をより向上させるためのもので、たとえば、
樹脂(S)としてエポキシ樹脂を用いる場合、たとえ
ば、脂肪族あるいは芳香族のモノ−またはジグリシジル
エーテル類、また樹脂(S)として(メタ)アクリル樹
脂、ポリスチレン、不飽和ポリエステル等を用いる場合
はラジカル重合性モノマー等が挙げられる。
【0078】可塑剤は、組成物の加工性をさらに向上さ
せるためのもので、たとえば、リン酸エステル類、フタ
ル酸エステル類、脂肪族−または二塩基酸エステル類、
二価アルコールエステル類、オキシ酸エステル類、ポリ
グリコール類等が挙げられ、特に樹脂(S)としてエポ
キシ樹脂を用いる場合はポリグリコール類が好ましい。
【0079】安定化剤は、樹脂(S)の分解を抑制する
ものであり、たとえば、ステアリン酸鉛、ステアリン酸
亜鉛等が挙げられる。難燃助剤は、りん酸エステル、亜
リン酸エステル、酸性りん酸エステル、フォスフォニウ
ム塩等の有機りん化合物等が挙げられる。これら添加剤
は、成形材料用樹脂組成物に対して適宜の量を使用する
ことができる。
【0080】この発明の方法で得られる含珪素ポリマー
(P)を含む成形材料用樹脂組成物を作製し、それを成
形するための方法としては、特に限定はされないが、一
般的には、たとえば、所定の配合割合に選んだ各成分
を、ロール、ニーダー、ミキサー等の混合装置を用いて
充分均一に混合した後、成形を行う。成形方法として
は、たとえば、押出し成形、射出成形、注形、圧縮成
形、低圧トランスファー成形等が挙げられる。特にIC
封止材用途としては低圧トランスファー成形が最も一般
的である。成形温度は、たとえば、室温〜250℃、好
ましくは50〜200℃の範囲で行われる。
【0081】
【作用】前記特定の含珪素ポリマー(P)を無機素材に
接触させると、含珪素ポリマー(P)が無機素材と結合
してその表面を改質し、各種有機媒体に対する無機素材
の濡れ性、分散性、接着性および耐久性が向上する。た
とえば、無機素材が無機充填剤(T)である場合、プラ
スチックやゴム等における各種有機媒体中の無機充填剤
(T)の分散性および有機媒体と無機充填剤(T)との
接着性が向上し、最終的に得られる製品の強度およびそ
の耐久性が増大する。塗料では無機充填剤(T)の分散
性が向上して沈降安定性が増大し、最終的に得られる塗
膜においても色分かれやザラツキがなく、塗膜の強度お
よびその耐久性が向上する。また、無機素材が無機基板
である場合には、塗料、接着剤、粘着剤、シーリング剤
と無機基板との濡れ、接着性(密着性)およびその耐久
性が向上する。含珪素ポリマー(P)分子において、ポ
リシロキサン基中のSi原子と主鎖との直接または間接
的な結合(Si−C結合)は加水分解を受けにくいた
め、この含珪素ポリマー(P)との接触により表面改質
された無機素材は、長期間、加熱高湿度雰囲気下や湯水
中に置かれても、上述の向上効果が長期間維持される。
【0082】樹脂(S)および無機充填剤(T)に含珪
素ポリマー(P)を配合して成形材料用樹脂組成物を構
成すると、組成物の粘度が低減され、作業性、成形性が
向上すると共に、無機充填剤(T)の高充填化が可能に
なり、成形時における無機充填剤(T)の沈降安定性が
改善され、さらには最終的に得られる製品(成形品)の
機械的強度が増大し、しかもその強度が長期間維持され
耐久性が向上する。
【0083】そこで、このような有用な働きをする含珪
素ポリマー(P)を製造するにあたり、前記反応性シラ
ン化合物(A)とシラン化合物(B)とを系に不溶な固
体触媒(C)の存在下、共加水分解縮合して得られる重
合性ポリシロキサン(D)と、この(D)と共重合可能
な単官能性モノマー(E)とを前記所定の割合で共重合
させると、他の方法に比べて、ほとんど問題なしに含珪
素ポリマー(P)を得ることが可能になる。
【0084】
【実施例】以下に、この発明の具体的な実施例および比
較例を示すが、この発明は下記実施例に限定されない。
なお「%」及び「部」は各々指定しない限り「wt%」ま
たは「重量部」を示す。まず、含珪素ポリマーを以下の
方法により製造した。
【0085】−実施例P−1─ 攪拌機、温度計および冷却管を備えた300mlの四つ口
フラスコに反応性シラン化合物(A)としてγ−メタク
リロキシプロピルトリメトキシシラン12.4g(0.
05モル)、シラン化合物(B)としてテトラメトキシ
シラン144.4g(0.95モル)、溶媒としてメタ
ノール100g、水18g(1モル)、固体触媒(C)
としてアンバーリスト15(ローム・アンド・ハース・
ジャパン社製の陽イオン交換樹脂)5gを入れ、メタノ
ールの還流下(65℃)2時間攪拌し、反応させた。反
応混合物を室温まで冷却した後、冷却管に代えて蒸留
塔、これに接続された冷却管および流出口を設け、常圧
下に80℃まで2時間かけて昇温し、留出する液(メタ
ノール)がなくなるまで同温度で保持した。さらに、2
00mmHgの圧力で90℃の温度で留出する液がなくなる
まで保持し、反応をさらに進行させた。再び、室温まで
冷却した後、アンバーリスト15を濾別し、数平均分子
量が1800の重合性ポリシロキサン(D−1)を得
た。
【0086】この重合性ポリシロキサン(D−1)のS
iの元素分析値は26%であり、(D−1)中のSi原
子は平均17個であった。また、γ−メタクリロキシプ
ロピルトリメトキシシランとテトラメトキシシランの転
化率は各々99wt%および98wt%であり、重合性ポリ
シロキサン(D−1)中に残存するメタノールは2.2
wt%、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
およびテトラメトキシシランは検出されなかった。得ら
れた重合性ポリシロキサン(D−1)は室温下で密封状
態で1年以上安定であった。
【0087】次いで、攪拌機、滴下口、温度計、冷却管
およびN2 ガス導入口を備えた1リットルのガラス製反
応器に有機溶剤としてトルエン200gを入れ、N2
スを導入しながらトルエンを110±2℃の温度に調整
した。ついで、攪拌しながら、重合性ポリシロキサン
(D−1)20g、ブチルアクリレート85g、スチレ
ン85gおよびグリシジルメタクリレート10gを、ラ
ジカル重合開始剤として2,2′−アゾビスイソブチロ
ニトリル6gを混合した溶液を滴下口より2時間かけて
滴下した。滴下後も同温度で1時間攪拌を続けた後、
1,1′−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5
−トリメチルシクロヘキサン0.4gを30分おきに2
回添加し、さらに2時間加熱して共重合を行い、含珪素
ポリマー(P−1)がトルエンに溶解した溶液(固形分
49%)を得た。次いで、トルエンをエバポレーターで
減圧留去して含珪素ポリマー(P−1)(固形分97
%)を製造した。該ポリマー(P−1)の、数平均分子
量、ポリシロキサン基の確認、R1 O基数、有機溶剤へ
の溶解性を調べた。その分析結果を表1に示した。
【0088】−実施例P−2− 実施例P−1において、反応性シラン化合物(A)とし
てγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの代
わりにγ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン6
9g(0.25モル)を用い、シラン化合物(B)とし
てのテトラメトキシシランの量を114g(0.75モ
ル)に変更し、水の量を19.8g(1.1モル)に変
更し、固体触媒(C)としてアンバーリスト15の代わ
りにゼオライト10gを用いたこと以外は実施例P−1
と同様にして、数平均分子量4300の重合性ポリシロ
キサン(D−2)を得た。
【0089】この重合性ポリシロキサン(D−2)のS
iの元素分析の結果より、(D−2)中のSi原子は平
均38個であった。また、γ−アクリロキシプロピルト
リメトキシシラン、テトラメトキシシランの転化率は各
々99wt%および99wt%であった。重合性ポリシロキ
サン(D−2)中に残存するγ−アクリロキシプロピル
トリメトキシシラン、テトラメトキシシランは検出され
ず、メタノールは14wt%およびエタノール3.9wt%
であった。得られた重合性ポリシロキサン(D−2)は
室温下密封状態で1年以上安定であった。
【0090】次いで、実施例P−1において、重合性ポ
リシロキサン(D−1)の代わりに重合性ポリシロキサ
ン(D−2)40gを用い、ブチルアクリレートおよび
グリシジルメタクリレートの代わりにエチルアクリレー
ト70gおよびアクリル酸5gを用いたこと以外は実施
例P−1と同様にして、含珪素ポリマー(P−2)(固
形分97%)を得た。得られたポリマー(P−2)の分
析結果を表1に示した。
【0091】−実施例P−3− 実施例P−1において、反応性シラン化合物(A)とし
てγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの代
わりに3−ビニルフェニルトリメトキシシラン11.2
g(0.05モル)を用いたこと以外は実施例P−1と
同様にして、数平均分子量1400の重合性ポリシロキ
サン(D−3)を得た。
【0092】この重合性ポリシロキサン(D−3)のS
iの元素分析の結果より、(D−3)中のSi原子は平
均13個であった。また、3−ビニルフェニルトリメト
キシシラン、テトラメトキシシランの転化率は各々98
wt%および94wt%であった。重合性ポリシロキサン
D−3)中に残存する3−ビニルフェニルトリメトキ
シシラン、テトラメトキシシランおよびメタノールは各
々0.2wt%、0.5wt%および0.3wt%であった。
得られた重合性ポリシロキサン(D−3)は室温下、密
封状態で1年以上安定であった。
【0093】次いで、実施例P−1において、重合性ポ
リシロキサン(D−1)の代わりに重合性ポリシロキサ
ン(D−3)2gを用い、ブチルアクリレート85g、
スチレン85gおよびグリシジルメタクリレート10g
の代わりにシクロヘキシルメタクリレート98gおよび
ラウリルメタクリレート100gを用い、反応温度を8
0℃とし、また、ラジカル重合開始剤である2,2′−
アゾビスイソブチロニトリルの量を1gとしたこと以外
は実施例P−1と同様にして、含珪素ポリマー(P−
5)(固形分98%)を製造した。得られたポリマー
P−3)の分析結果を表1に示した。
【0094】−比較例P−4─ 実施例P−1において、アンバーリスト15の代わりに
濃塩酸(HCl濃度36%)2.3gを用い、水の量を
11.7g(0.65モル)に変更したこと以外は実施
例P−1と同様にして、数平均分子量1100の反応性
ポリシロキサン(D−4)を得た。
【0095】この反応性ポリシロキサン(D−4)のS
iの元素分析の結果より、(D−4)中のSi原子は平
均10個であった。γ−メタクリロキシプロピルトリメ
トキシシランとテトラメトキシシランの転化率は各々9
0wt%および85wt%であり、反応性ポリシロキサン
D−4)中に残存するメタノール、γ−メタクリロキ
シプロピルトリメトキシシランおよびテトラメトキシシ
ランはそれぞれ5.9wt%、4.0wt%、6.2wt%で
あった。なお、得られた反応性ポリシロキサン(D−
)は、室温下、密封状態で、2か月放置後ゲル化し
た。
【0096】次いで、実施例P−1と同様にして反応性
ポリシロキサン(D−4)20gとブチルアクリレート
85g、スチレン85gおよびグリシジルメタクリレー
ト10gとを共重合し、含珪素ポリマー(P−4)(固
形分96%)を製造した。得られたポリマー(P−4
の分析結果を表1に示した。なお得られた含珪素ポリマ
ー(P−4)は経時的に増粘し、室温下1か月放置後ゲ
ル化した。
【0097】−比較例P−5攪拌機、温度計、蒸留塔、これに接続された冷却管およ
び流出口を備えた300mlの四つ口フラスコに反応性シ
ラン化合物(A)としてγ−メタクリロキシプロピルト
リメトキシシラン74.4g(0.30モル)、シラン
化合物(B)としてジメチルジエトキシシラン29.6
g(0.20モル)およびテトラブトキシシラン160
g(0.50モル)、溶媒としてメタノール100g、
水23.4g(1.3モル)、固体触媒(C)としてア
ンバーリスト15(ローム・アンド・ハース・ジャパン
社製の陰イオン交換樹脂)を1gを入れ、常圧下に80
℃まで2時間かけて昇温し、流出する液がなくなるまで
同温度で保持した。反応混合物を室温まで冷却した後、
アンバーリスト15を濾別し、数平均分子量7100の
重合性ポリシロキサン(D−5)を得た。
【0098】この重合性ポリシロキサン(D−5)のS
iの元素分析の結果より、(D−5)中のSi原子は平
均75個であった。また、γ−メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、テト
ラブトキシシランの転化率は各々100wt%,100wt
%および100wt%であった。重合性ポリシロキサン
(D−5)中に残存するγ−メタクリロキシプロピルト
リメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、テトラ
ブトキシシランは検出されず、メタノールは3wt%、エ
タノール1.3wt%およびブタノール15wt%であっ
た。得られた重合性ポリシロキサン(D−5)は室温
下、密封状態で1年以上安定であった。
【0099】次いで、実施例P−1において、重合性ポ
リシロキサン(D)として重合性ポリシロキサン(D−
)120g、単官能性モノマー(E)としてブチルア
クリレート38g、スチレン38gおよびグリシジルメ
タクリレート4gを用い、これらを共重合したところ、
重合途中でゲル化が生じた。−比較製造例P−6、P−
─実施例P−1において、重合性ポリシロキサン(D
−1)の代わりに2−メタクリロキシエトキシトリメト
キシシラン10g(比較製造例P−6)またはγ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシラン10g(比較製
造例P−7)を用いたこと以外は同様にして共重合を行
い、ポリマー(P−6)(固形分98%)およびポリマ
ー(P−7)(固形分98%)を得た。
【0100】なお、実施例P−1〜P−3、比較例P−
、比較製造例P−6、P−7で得られた含珪素ポリマ
ーの数平均分子量、ポリシロキサン基およびR1 O基の
確認および有機溶剤への溶解性は下記の方法により分析
し評価した。 ・数平均分子量 GPC法によりポリスチレン換算の数平均分子量を測定
した。 ・ポリシロキサン基の確認29 Si−NMR分析により、ポリシロキサン結合(Si
−O−Si)のケミカルシフトである95〜120ppm
付近のピークの有無で確認した。(なお、ポリシロキサ
ン結合がない場合は85ppm 付近にピークがある。) ・R1 O基の確認 含珪素ポリマー(P)をテトラヒドロフラン等の親水性
有機溶媒に溶解後、1N−NaOH水溶液を添加して、
Si−O−R1 基を加水分解し、GC分析によりR1
Hの有無を確認した。 〔有機溶剤への溶解性〕 含珪素ポリマー1gを下記の各有機溶剤100gに室温
下で1時間攪拌して溶解し、東洋ろ紙株式会社製No.
2のろ紙を用いてろ過により残渣を取り出し、残渣を5
0℃で2時間真空乾燥して精秤し、0.6g未満の場合
は溶解しているとみなした。表中の記号は、次のとおり
である。
【0101】 ◎…残渣が0.2g未満 ○…残渣が0.2g以上、0.4g未満 △…残渣が0.4g以上、0.6g未満 ×…残渣が0.6g以上 (有機溶剤) ケトン類:アセトン エーテル類:テトラヒドロフラン(THF) 芳香族炭化水素類:トルエン エステル類:酢酸エチル
【0102】
【表1】
【0103】次に、前記で得られたポリマーを用い、無
機素材の表面改質と、成形材料用樹脂組成物の作製、成
形を行った。 −試験例1− 樹脂(S)としてクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
175部、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂12
5部、無機充填剤(T)として、破砕状溶融シリカ65
2部、三酸化アンチモン45部、カーボンブラック3
部、含珪素ポリマー(P)としてポリマー(P−1)7
部、硬化剤としてフェノールノボラック系硬化剤140
部、硬化促進剤として2−メチルイミダゾール6部、離
型剤としてカルナバワックス6部を加熱ロールで80℃
で10分間混練し、冷却後、粉砕することにより、成形
材料用樹脂組成物(1)を得た。
【0104】次いで、得られた組成物(1)を、トラン
スファー成形機(成形条件:175℃,2分)で成形
し、成形性および成形体の特性を評価した。その結果を
表2に示す。 −試験例2─ 樹脂(S):クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 87部 臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂 63部 無機充填剤(T):破砕状溶融シリカ 790部 三酸化アンチモン 55部 カーボンブラック 5部 含珪素ポリマー(P):P−1 40部 硬化剤:フェノールノボラック系硬化剤 75部 硬化促進剤:2−メチルイミダゾール 4部 離型剤:カルナバワックス 8部 を用いた以外は試験例1と同様にして、成形材料用樹脂
組成物(2)を得た。この組成物(2)について、成形
性および成形体の特性を試験例1と同様にして評価した
結果を表2に示す。
【0105】−試験例3− 樹脂(S):クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 280部 臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂 170部 無機充填剤(T):破砕状溶融シリカ 503部 三酸化アンチモン 45部 カーボンブラック 2部 含珪素ポリマー(P):P−1 11部 硬化剤:フェノールノボラック系硬化剤 220部 硬化促進剤:2−メチルイミダゾール 5部 離型剤:カルナバワックス 4部 を用いた以外は試験例1と同様にして、成形材料用樹脂
組成物(3)を得た。この組成物(3)について、成形
性および成形体の特性を試験例1と同様にして評価した
結果を表2に示す。
【0106】−比較試験例1〜4− 試験例2において、含珪素ポリマー(P−1)の代わり
にシランカップリング剤(γ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン)(比較試験例1)、ポリマー(P−
)(比較試験例2)、ポリマー(P−6)(比較試験
例3)、市販粘度低下剤(ポリエーテル変性シリコーン
化合物)(比較試験例4)、各々40部を用いた以外は
試験例2と同様にして、比較成形材料用樹脂組成物
(4)(比較試験例1)、比較成形材料用樹脂組成物
(5)(比較試験例2)、比較成形材料用樹脂組成物
(6)(比較試験例3)、比較成形材料用樹脂組成物
(7)(比較試験例4)を得た。各々の成形性および成
形体の特性の結果を表2に示す。
【0107】−比較試験例5− 試験例3において、樹脂(S)としてクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂2000部、臭素化ビスフェノール
A型エポキシ樹脂350部を用いたこと以外は試験例3
と同様にして、比較成形材料用樹脂組成物(8)を得
た。成形性および成形体の特性の結果を表2に示す。
【0108】−比較試験例6− 試験例3において、含珪素ポリマー(P−1)の量を1
80部としたこと以外は試験例3と同様にして比較樹脂
組成物(9)を得た。成形性および成形体の特性の結果
を表2に示す。表2にみるように、試験例では、無機素
材の表面改質方法により無機充填剤(T)が含珪素ポリ
マー(P)により表面改質される結果、成形材料用樹脂
組成物の流動性(スパイラルフロー)、充填性、離型
性、金型汚れ性が向上し、優れた成形性、作業性を有す
ると共に、曲げ強度の結果より機械的強度が向上し、か
つ、その耐久性に優れたものになることが確認された。
このような成形材料用樹脂組成物は、体積抵抗率や難燃
性も低下していないことより、電気機器・電子部品の絶
縁材料、封止材料、難燃材料、特に、スパイラルフロー
の結果より、組成物の流動性が向上しており、IC封止
材料として優れた特性を有しているものである。
【0109】比較試験例1はシランカップリング剤を用
いた例であるが、流動性が悪く、成形性、作業性、機械
的強度に劣るものである。比較試験例2は含珪素ポリマ
ー(P)を製造する際に触媒として塩酸を使用したもの
で、成形性、作業性が若干悪くなると共に成形体の体積
抵抗率が低下し電気絶縁性が悪くなる。また、耐湿試験
後の曲げ強度も低下する。
【0110】比較試験例3は含珪素ポリマー(P)の代
わりに用いたポリマーはポリマーの主鎖とSi原子の間
の結合がSi−O−C結合を有するものであるが、耐湿
試験後の曲げ強度が低下する。比較試験例4は市販分散
剤を用いた例であるが、成形性、作業性が若干低くなる
と共に耐湿試験後の曲げ強度が低下する。
【0111】比較試験例5は無機充填剤(T)の量が
(S)+(T)の合計量に対して20%未満になった例
で、成形性、作業性が低下し、電気絶縁性、難燃性も悪
い。比較試験例6は含珪素ポリマー(P)の量が(T)
に対して30%を越えた時であるが、成形性、作業性が
若干悪くなる。
【0112】
【表2】
【0113】(評価項目) スパイラルフロー:EMMI規格金型を用い、トランス
ファー成形法(成形温度175℃ 成形圧力70kg/cm
2 )により測定。数値は大きい程、成形性が良い。 充填性、離型性、金型汚れ性、成形物の外観:トランジ
スター素子封止成形用金型を用い、フレーム装填後トラ
ンスファー成形(成形温度175℃ 成形圧力70kg/
cm2 )した時の評価。
【0114】○:良好 △:普通 ×:不良 体積抵抗率、曲げ強度:試験片は後硬化(175℃,8
時間)したものを用い、測定はJIS K−6911に
従った。 難燃性:アメリカ規格UL94に従った。 −試験例4─ 樹脂(S):ビスフェノールA型エポキシ樹脂 400部 無機充填剤(T):結晶性シリカ 100部 水酸化アルミニウム 500部 含珪素ポリマー(P):P−2 5部 硬化剤:無水フタル酸 35部 をニーダーを用いて80℃で10分間混練後、冷却粉砕
して、成形材料用樹脂組成物(10)を得た。
【0115】次いで、得られた組成物(10)を500
mlのビーカーに入れ、120℃で加熱して、粘度および
静置した時の沈降安定性を評価した。また、組成物(1
0)を注形により成形(160℃,10時間)し、得ら
れた成形体の曲げ強度を測定した。その結果を表3に示
す。 −試験例5− 試験例4において、無機充填剤(T)として結晶性シリ
カと水酸化アルミニウムの代わりに、ミルドファイバー
500部を用い、含珪素ポリマー(P−2)50部を用
いた以外は試験例4と同様にして、成形材料用樹脂組成
物(11)を得た。
【0116】粘度、沈降安定性および曲げ強度を評価し
た結果を表3に示す。 −比較試験例7、8− 試験例4において、含珪素ポリマー(P−2)の代わり
にチタネート系カップリング剤(テトラオクチルビス
(ジトリデシルホスフィト)チタネート)50部(比較
試験例7)またはポリマー(P−7)50部(比較試験
例8)を用いた以外は試験例4と同様にして、比較成形
材料用樹脂組成物(12)、(13)を得た。粘度、沈
降安定性および曲げ強度を評価した結果を表3に示す。
【0117】
【表3】
【0118】(評価項目) 粘度:B型粘度計で測定 沈降安定性 ○:静置30分後 上澄が10ml未満である。 △: 〃 〃 10ml以上50ml未満である。 ×: 〃 〃 50ml以上である。 曲げ強度:JIS K−6911に従って評価した。
【0119】表3に見るように、試験例では、無機素材
の表面改質方法によって無機充填剤(T)の表面が改質
され、それによって得られる成形材料用樹脂組成物は、
粘度が低下することにより成形性や作業性に優れ、ま
た、組成物中の無機充填剤(T)の沈降安定性が改善さ
れ、良好な機械的強度を有するものであり、かつその強
度の耐久性が良いことが確認された。このことより、得
られる成形体中に無機充填剤(T)が均一に分散してお
り、絶縁材料や難燃材料として有用なものである。
【0120】−試験例6− 樹脂(S):ポリ塩化ビニル 700部 無機充填剤(T):三酸化アンチモン 200部 炭酸カルシウム 100部 含珪素ポリマー(P):P−3 30部 可塑剤:ジオクチルフタレート 250部 安定化剤:ステアリン酸鉛 20部 を160℃,10分間加熱ロールを用いて混練し、冷却
後、成形材料用樹脂組成物(14)を得た。
【0121】次いで、得られた成形材料用樹脂組成物
14)の流動性、金型汚れ性および引っ張り強度を測
定した。その結果を表4に示す。 −比較試験例9試験例6 において、含珪素ポリマー(P)を用いない以
外は同様にして、比較成形材料用樹脂組成物(15)
(比較試験例9)を得、流動性、金型汚れ性および引っ
張り強度を測定した。
【0122】
【表4】
【0123】表4にみるように、試験例では、流動性や
金型汚れ性が向上することにより成形性や作業性に優
れ、また良好な機械的強度および耐久性を有するもので
あることがわかり、難燃性材料として有用なものであ
る。 −試験例7− トルエン40g中に含珪素ポリマー(P−1)0.1g
を溶解させ水酸化アルミニウム(平均粒径0.6μm の
粉末)10gを添加し、よく攪拌混合後、エバポレータ
ーでトルエンを留去した。次いで得られた粉末を110
℃で減圧乾燥させて、水酸化アルミニウムの表面を含珪
素ポリマー(P−1)で改質した。この粉末2.5gを
キシレン47.5gに混合し、試験例8のように沈降安
定性を評価したところ5分経過しても上澄みは全く存在
しなかった。
【0124】−比較試験例10キシレン47.5g中にフェニルトリメトキシシラン
0.1gを溶解させ、炭酸カルシウム(平均粒径3.1
μm の粉末)2.5gを添加し、さらにガラスビーズ1
0gを添加してペイントシェーカーで30分間振とうさ
せた。ついで試験管に50mlずつ分取し、再度振とうし
て室温下で静置し、 沈降安定性を評価したが、すぐに炭
酸カルシウムの沈降が生じ、1分も経過しないうちに上
澄液が35mlになった。
【0125】試験例7、比較試験例10で示したよう
に、含珪素ポリマー(P)を用いることにより、無機充
填剤(T)の沈降安定性が向上した。 −試験例8− アクリル−ウレタン塗料(株式会社日本触媒製「アロタ
ン2060」、樹脂固形分60%)に含珪素ポリマー
(P−1)をトルエンに溶解した溶液(ポリマー濃度:
50%)を樹脂固形分に対して4%添加し、白色顔料と
して酸化チタン(平均粒径0.3μm の粉末)を樹脂固
形分に対して41%添加してペイントシェーカーでガラ
スビーズとともに30分間混合して白塗料を調製した。
【0126】一方、顔料として酸化チタンの代わりに酸
化鉄を樹脂固形分に対して20%用いた以外は同様にし
て着色塗料を調製した。白塗料と着色塗料を8:2の重
量比で混合し、ブリキ板上に流し塗りし、流し塗り面と
半乾きの時に指でこすった所との色差を測定し(塗布し
た膜を塗布した直後(この時には顔料がよく混合されて
いるので色分かれがない。)と半乾き(この時には顔料
の分散が悪ければどちらかの顔料の沈降が速く、色分か
れとなる。)の時の色差を測定し)、色分かれについて
調べたところ、ΔL(白さの程度)は0.12であり、
ΔE(黄味の程度)0.10であり、ほとんど色分かれ
がなかった。
【0127】一方、同じように混合した塗料に、硬化剤
としてヘキサメチレンジイソシアネートの三量体(NC
O基16.5%含有)を樹脂固形分に対して37%添加
して未処理の鋼板上にフィルムアプリケーターでコーテ
ィングした。未乾燥での膜厚は76μm であった。つい
で、室温下10時間乾燥した後、さらに80℃で1時間
加熱して塗膜を作製した。得られた塗膜は、ザラツキが
なく、また、塗膜の密着性は100/100であり、鉛
筆硬度は3Hであった。
【0128】−比較試験例11〜13試験例8 において、含珪素ポリマーの種類を表5に示す
ようにしたこと以外は試験例8と同様にして行った。そ
の結果を表5に示した。
【0129】
【表5】
【0130】表5にみるように、含珪素ポリマー(P)
を用いることにより無機充填剤(T)の分散性が向上す
る。この結果、色分かれが防止され、かつ、得られる塗
膜のザラツキがなくなると共に、塗膜と基板との密着性
や塗膜の表面硬度およびその耐久性が向上した。
【0131】
【発明の効果】この発明にかかる含珪素ポリマーの製造
方法によれば、無機素材の表面改質方法や成形材料用樹
脂組成物等に好適に用いられる前記含珪素ポリマー
(P)を、他の方法におけるような問題なしに得ること
ができる。前記特定の含珪素ポリマー(P)は、表面改
質剤として用いられる場合、各種有機媒体に対する無機
素材の濡れ性、分散性、接着性および耐久性を向上させ
ることができる。たとえば、無機素材が無機充填剤であ
る場合、プラスチックやゴム等における各種有機媒体中
の無機充填剤の分散性および有機媒体と無機充填剤との
接着性を向上させるとともに、最終的に得られる製品の
強度およびその耐久性を増大させることができる。塗料
では無機充填剤の分散性を向上させて沈降安定性を増大
させるとともに、最終的に得られる塗膜においても色分
かれやザラツキがなく、塗膜の強度およびその耐久性を
向上させることができる。また、無機素材が無機基板で
ある場合には、塗料、接着剤、粘着剤、シーリング剤と
無機基板との濡れ、接着性(密着性)およびその耐久性
が向上する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09D 7/12 C09D 7/12 A (56)参考文献 特開 昭62−275132(JP,A) 特開 昭62−197423(JP,A) 特開 平3−37229(JP,A) 特開 昭58−108227(JP,A) 特開 平1−111709(JP,A) 特開 昭63−304028(JP,A) 特公 昭34−9895(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08F 290/00 - 290/14 C08F 299/00 - 299/08 C08G 77/00 - 77/62 C08K 3/00 - 13/08 C08L 1/00 - 101/14 C09C 3/00 - 3/12 C09D 1/00 - 201/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の反応性シラン化合物(A)から選
    ばれる少なくとも1種と下記のシラン化合物(B)から
    選ばれる少なくとも1種とを系に不溶な固体触媒(C)
    の存在下、共加水分解縮合して得られる重合性ポリシロ
    キサン(D)0.1〜50wt%と、不飽和基を1個有
    し、前記重合性ポリシロキサン(D)と共重合可能な単
    官能性モノマー(E)99.9〜50wt%とを共重合す
    る(ただし、(D)と(E)の合計量は100wt%であ
    る)ことにより含珪素ポリマーを得る含珪素ポリマーの
    製造方法。(A)下記一般式〜で示される反応性シ
    ラン化合物。 R2 CH 2 =CCOOR 3 −Si(OR 1 3 … R2CH 2 =C──Si(OR 1 3 … R2 CH 2 =CR 3 −Si(OR 1 3 … 〔一般式〜中、R1 C数1〜3の置換されていて
    も良いアルキル基;R2は水素原子またはメチル基;R
    3 は二価の有機基であり、1分子中の複数のR1は互い
    に同一であっても異なってもよい。〕(B)下記一般式
    で示されるシラン化合物。Si(OR 1 4 … 〔一般式中、 1 前記に同じである。1分子中の複
    数のR1 は互いに同一であっても異なってもよい。
  2. 【請求項2】 共加水分解縮合する際に用いる水の量
    を、反応性シラン化合物(A)とシラン化合物(B)の
    合計モル数に対して70〜140モル%の範囲とする、
    請求項1に記載の含珪素ポリマーの製造方法。
  3. 【請求項3】 重合性ポリシロキサン(D)と単官能性
    モノマー(E)との共重合を溶液重合で行う、請求項1
    または2のいずれかに記載の含珪素ポリマーの製造方
    法。
JP9114914A 1997-05-02 1997-05-02 含珪素ポリマーの製造方法 Expired - Fee Related JP2969094B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9114914A JP2969094B2 (ja) 1997-05-02 1997-05-02 含珪素ポリマーの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9114914A JP2969094B2 (ja) 1997-05-02 1997-05-02 含珪素ポリマーの製造方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5016635A Division JP2721106B2 (ja) 1993-02-03 1993-02-03 無機素材の表面改質剤およびその用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1045857A JPH1045857A (ja) 1998-02-17
JP2969094B2 true JP2969094B2 (ja) 1999-11-02

Family

ID=14649795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9114914A Expired - Fee Related JP2969094B2 (ja) 1997-05-02 1997-05-02 含珪素ポリマーの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2969094B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6391999B1 (en) * 1998-02-06 2002-05-21 Rensselaer Polytechnic Institute Epoxy alkoxy siloxane oligomers
JP4901080B2 (ja) * 2004-07-30 2012-03-21 株式会社きもと 導電性コーティング組成物、およびこれを用いてなる透明導電膜
JP4751782B2 (ja) * 2006-07-24 2011-08-17 株式会社日本触媒 重合体粒子
JP4835858B2 (ja) * 2007-01-22 2011-12-14 信越化学工業株式会社 オルガノポリシロキサン混合組成物
GB0724914D0 (en) * 2007-12-21 2008-01-30 Dow Corning Moisture curable compositions
JP5567458B2 (ja) * 2010-11-26 2014-08-06 株式会社日本触媒 重合体粒子、並びに、それを用いた導電性微粒子及び異方性導電材料
JP5712677B2 (ja) * 2011-03-02 2015-05-07 荒川化学工業株式会社 硬化性樹脂組成物、当該硬化物、およびこれらから誘導される各種物品

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1045857A (ja) 1998-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2721106B2 (ja) 無機素材の表面改質剤およびその用途
CN109415494B (zh) 二液型环氧树脂组合物
KR20120068624A (ko) 유/무기 하이브리드 도료 조성물
TWI417343B (zh) Room temperature hardened organopolysiloxane composition
JP2969094B2 (ja) 含珪素ポリマーの製造方法
EP0616011B1 (en) Curable resin composition comprising a silicone resin having epoxy and phenyl groups in the molecule and a vinyl polymer having a group reactive with the epoxy group
WO1991015533A1 (fr) Composition de resine vulcanisable
WO1995009203A1 (fr) Dispersion aqueuse de composition polymere
JP3319353B2 (ja) シリコーン樹脂含有エマルジョン組成物及びその製造方法並びに該組成物の硬化被膜を有する物品
JP4033453B2 (ja) 粉体塗料組成物
JPH05295294A (ja) 無機素材の表面改質方法
JP2003147214A (ja) 有機樹脂用添加剤、それを含有する硬化性有機樹脂組成物、およびその硬化物
JPWO2020121672A1 (ja) プライマー組成物
JP2004300238A (ja) アクリル系樹脂組成物及びそれを含有するコーティング組成物
JP3919391B2 (ja) プライマー組成物
KR102424024B1 (ko) 유리 접착제용 프라이머 조성물
JP7053288B2 (ja) 修飾粒子、これを含む分散液および組成物、並びに修飾粒子の製造方法および組成物の製造方法
JP4394238B2 (ja) 硬化性有機樹脂組成物および硬化樹脂
JP3419051B2 (ja) 硬化性組成物
JPH09241338A (ja) 有機珪素系ポリマー組成物およびその製造方法
JP2003266598A (ja) プリント基板製造用離型アルミニウム箔
JP3336922B2 (ja) シリコーン樹脂含有エマルジョン組成物及びその製造方法並びに該組成物の硬化被膜を有する物品
JP3765330B2 (ja) 硬化性組成物、その製造法及び硬化物の製造法
JP5151898B2 (ja) 硬化性樹脂組成物、塗料および塗装物
KR20240015239A (ko) 유리 접착제용 프라이머 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070820

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080820

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090820

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100820

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees