JP3008766B2 - ヒドロシリル化反応方法 - Google Patents
ヒドロシリル化反応方法Info
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Description
するオルガノポリシロキサンと≡SiH基を有する化合
物とが白金等のヒドロシリル化触媒の存在下でヒドロシ
リル化反応するヒドロシリル化反応方法に関し、更に詳
述すると、触媒毒が存在し或いは触媒毒と接触する系で
ヒドロシリル化反応が容易に進行するヒドロシリル化反
応方法に関する。
シロキサンと≡SiH基を有する化合物は、白金系触
媒,ロジウム系触媒等のヒドロシリル化触媒の存在下で
ヒドロシリル化反応し、≡SiH基が不飽和結合に付加
して硬化することが知られており、従来よりこのヒドロ
シリル化反応による硬化を利用した種々の硬化性樹脂組
成物が提案されている。
高く、またヒドロシリル化反応を利用して樹脂組成物を
硬化させた場合、表面と内部とが均一に硬化し、硬化後
の体積減少もほとんどない利点を有する。更に、各種成
分を混合して組成物を製造する工程から硬化に至るまで
の工程が省エネルギー仕様に優れている等の様々な特性
を有している。
脂組成物は液状に形成し得、特殊な機器や技術を要せず
取り扱いが容易なことから、その用途は各種業界におい
て多岐に亘っている。例えば、電気絶縁用、型取り用、
ジャンクションコーティング用、オプティカルファイバ
ー用、LIMS成型用、シリコーンゲル、剥離紙用、粘
着剤用等に応用されている。
ドロシリル化反応は触媒毒の影響を受け易い。即ち、組
成物中に、N,P,S,Sn,As等の元素が微量でも
存在すると、或いは組成物を塗布し、硬化させる基材中
にこれらの元素が存在すると、これが触媒毒になってヒ
ドロシリル化反応が著しく阻害され、ヒドロシリル化反
応が十分に進行せず、硬化不良を起こすことがある。
処理等することによって上記触媒毒成分を除去したり、
また、組成物を塗布し、硬化させる基材をヒートクリー
ニングすることにより基材中の触媒毒成分を熱分解除去
するなどの触媒毒除去手段を採用し、ヒドロシリル化反
応を進行させることが行われている。更に、ヒドロシリ
ル化反応を高温で行ってヒドロシリル化触媒の触媒活性
を高めたり、ヒドロシリル化触媒の添加量を増大するな
どの方法も採用されている。
にも不利を伴うものであり、このため上記触媒毒成分が
微量存在していてもヒドロシリル化反応を確実に進行さ
せる方法が望まれていた。
もので、N,P,S,Sn又はAsの元素を含む触媒毒
成分が微量存在していても、ヒドロシリル化反応が阻害
されず、確実にヒドロシリル化反応が進行するヒドロシ
リル化反応方法を提供することを目的とする。
目的を達成するため鋭意検討を行った結果、1分子中に
アルケニル基又はアルキニル基を2個以上有するオルガ
ノポリシロキサンと1分子中にケイ素原子に直接結合す
る水素原子を2個以上有する有機ケイ素化合物とをヒド
ロシリル化触媒の存在下にヒドロシリル化反応させる
際、該反応中にオクチル酸鉄,ナフテン酸鉄,鉄アセチ
ルアセテート等の有機鉄化合物又はアルミニウムブトキ
シド,アルミニウムイソブトキシド,アルミニウムイソ
プロポキシド等のアルミニウムアルコキシド類、アルミ
ニウムアセチルアセトナート,アルミニウムエチルアセ
トアセトナート等のアルミニウムキレート類などの有機
アルミニウム化合物が存在していると、N,P,S,S
n又はAsを含む触媒毒成分の触媒毒作用が抑制され、
これら触媒毒成分が組成物中或いは組成物が接触する基
材中に含まれていても、ヒドロシリル化反応が支障なく
確実に生起し、進行することを見い出し、本発明をなす
に至った。
As元素から選ばれるヒドロシリル化反応の触媒毒を含
有する系もしくはこれらの触媒毒を含有する物質に接触
する系で、(A)1分子中にアルケニル基又はアルキニ
ル基を2個以上有するオルガノポリシロキサンと、
(B)1分子中にケイ素原子に直接結合する水素原子を
2個以上有する有機ケイ素化合物とを(C)ヒドロシリ
ル化触媒の存在下にヒドロシリル化反応させるに際し、
この反応系に(D)有機鉄化合物及び/又は有機アルミ
ニウム化合物を添加し、この有機鉄化合物及び/又は有
機アルミニウム化合物により上記触媒毒の触媒毒作用を
抑制して、上記ヒドロシリル化反応を行うことを特徴と
する触媒毒の存在下もしくは接触下におけるヒドロシリ
ル化反応方法を提供する。
ム化合物の添加により、N,P,S,Sn又はAsを含
む触媒毒成分の存在下であってもヒドロシリル化反応が
進行する理由は明らかではないが、上記触媒毒成分が存
在するとヒドロシリル化触媒であるVIII族遷移金属
触媒がこれに配位し、ヒドロシリル化反応が進行しなく
なる。ところが、VIII族遷移金属触媒と有機鉄化合
物又は有機アルミニウム化合物とが共存する系でヒドロ
シリル化反応を行うと、触媒毒成分の存在下であって
も、これら鉄又はアルミニウム化合物がVIII族遷移
金属触媒より優先的に触媒毒成分に配位することによ
り、VIII族遷移金属触媒の触媒活性が維持され、ヒ
ドロシリル化反応が触媒毒成分の存在しない系と同様に
進行するものと考えられる。
発明のヒドロシリル化反応方法に用いられるヒドロシリ
ル化反応性組成物は、特に硬化性樹脂組成物として調製
し得るもので、(A)1分子中にアルケニル基又はアル
キニル基を2個以上有するオルガノポリシロキサン、
(B)1分子中に≡SiH基を2個以上有する有機ケイ
素化合物、(C)ヒドロシリル化触媒を含有する。
サンは、1分子中にアルケニル基又はアルキニル基を少
なくとも2個以上有するものであれば特に制限されるも
のではない。アルケニル基としては、ビニル基,アリル
基,メチルビニル基,プロペニル基,ブテニル基,ペン
テニル基,ヘキセニル基等の脂肪族不飽和炭化水素基、
シクロプロペニル基,シクロブテニル基,シクロペンテ
ニル基,シクロヘキセニル基等の環式不飽和炭化水素基
が挙げられる。また、アルキニル基としてはエチニル
基,プロパルギル基,α,α−ジメチルプロパルギル基
等が挙げられる。
記一般式 R1 aR2 bSiO(4-a-b)/2 で示されるものを用いることができる。
ル基、R2はアルケニル基、アルキニル基以外の一価炭
化水素基で、好ましくは炭素数1〜10のものである。
a,bは0<a<4、0<b<4、0<a+b<4を満
たす正数であるが、上述したようにこのオルガノポリシ
ロキサンは少なくとも2個以上のアルケニル基又はアル
キニル基を含有する。R2としては、アルキル基、アリ
ール基、アラルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン置
換アルキル基などが挙げられるが、工業的にはメチル基
とフェニル基が好ましい。
は、下記のものが例示される。
≧0、p≧0、q≧0、m≧2、r≧0である。)
0.5単位とSiO2単位の共重合体(ビニル基含有MQレ
ジン)、CH2=CHSiO1.5単位を含有するレジン、
CH2=CHSiO1.5単位とMeSiO単位を含有する
レジン、(CH2=CH)(CH3) SiO 単位とC H3
SiO1.5単位を含有するレジン、(CH2=CH)(C
H3) SiO 単位とC6H5SiO1.5単位を含有するレジ
ン等を用いてもよい。
結合している水素原子を2個以上有するものであれば特
に制限はなく、オルガノハイドロジェンシラン、オルガ
ノハイドロジェンシロキサンが挙げられる。この場合、
オルガノハイドロジェンシロキサンとしては、直鎖状、
環状、網状のいずれでもよく、オリゴマーから高分子の
ものまで用いることができるが、硬化被膜の可撓性や作
業性の点からテトラシロキサン以上でかつ常温での粘度
が1万cp以下ものが特に好ましい。(B)成分の代表
的な構造式を以下に示す。
は炭素数1〜8のアルキル基、シクロアルキル基、アラ
ルキル基、アリール基を示し、特にメチル基又はフェニ
ル基が好ましい。k,jはk≧2,j≧0の整数であ
る。)
の整数である。)
の整数である。)
+f<2,0<e<2,0<f<2を満たす数であ
る。)
(A)成分のアルケニル基又はアルキニル基と(B)成
分の水素原子のモル比を1:0.5〜50、特に1:1
〜10とすることが好ましい。(B)成分の比率が0.
5未満では架橋が不十分となり、また(B)成分の比率
が50を超えると未反応の(B)成分が塗膜上にブリー
ドして出てくる場合がある。
VIII族遷移金属又はその化合物、例えば白金,パラ
ジウム,ロジウム,ルテニウムの各錯体を用いることが
でき、具体的にはPtCl4,H2PtCl6・6H2O,
Pt−エーテル錯体,Pt−オレフィン錯体,PdCl
2(PPh3)2,PdCl2(PhCN)2,RhCl
2(PPh3)3(Phはフェニル基)やその他公知のヒ
ドロシリル化触媒及びこれらの混合物が例示される。な
お、これら触媒は必要によりアルコール類、芳香族類、
炭化水素類、ケトン類、塩基性溶媒などの溶媒で希釈し
て用いることができる。
分の0.1〜10,000ppmとすることが好まし
い。配合量が0.1ppm未満では触媒の効果が十分で
はなく、また、10,000ppmを超えると触媒の色
で硬化塗膜が着色する場合があり、また、第VIII族
金属は高価なものであるので経済的に不利である。
分に加えて、(D)成分として触媒毒作用抑制成分とな
る有機鉄化合物又は有機アルミニウム化合物を配合す
る。
有機アルミニウム化合物としては、(A)成分及び
(B)成分に溶解するものであれば特に限定されない。
このような(D)成分として具体的には、オクチル酸第
二鉄、酢酸第二鉄、プロピオン酸第二鉄、ナフテン酸第
二鉄、鉄アセチルアセトナート、下記式で示すアルミニ
ウムアルコキシド類、アルミニウムキレート類が挙げら
れる。
ロピル基、Buはブチル基である。)
配合すればよいが、微量の触媒毒でもヒドロシリル化反
応に影響を及ぼすので、これを防ぐため(C)成分の金
属に対して10〜10,000倍の重量とすることが好
ましい。(D)成分の配合量が10倍未満では触媒毒を
防御する効果が十分でなく、また配合量が10,000
倍を超えると硬化被膜にクラックが入ったり、鉄によっ
て着色したりする場合がある。
分に加え、作業性を調整することを目的としてヒドロシ
リル化反応の制御剤を配合してもよい。このような制御
剤としてはアセチレンアルコール類、シロキサン変性ア
セチレンアルコール、メチルビニルシクロテトラシロキ
サン、ハイドロパーオキサイド等を用いることができ、
具体的には下記式で示すものが挙げられる。
の量を添加することができるが、(C)成分の金属の1
〜1,000%とすることが好ましい。
補強性シリカ、石英粉末、酸化鉄、アルミナ、ビニル基
含有シリコーンレジン等の補強剤を添加することもでき
る。
加剤を用いることが可能である。例えば、耐熱性向上剤
としてセリウム,鉄等の酸化物又は水酸化物、着色剤と
して有機顔料(染料),無機顔料(TiO2,Fe
2O3,Cなど)、接着向上剤としてカーボンファンクシ
ョナルシラン,シロキサン等、離型剤としてシリコーン
オイル,生ゴム,金属脂肪酸塩等、難燃剤として炭酸亜
鉛,炭酸カルシウム、流動性調節剤、沈降防止剤などを
添加することができる。
剤下でも使用することができるが、(A)成分又は
(B)成分が高粘度の場合、(A)成分が固体の場合は
有機溶剤に溶解して使用することができる。この有機溶
剤は(A)〜(D)成分を溶解するものであれば特に限
定されない。具体的にはベンゼン,トルエン,キシレン
等の芳香族炭化水素、ヘキサン,ヘプタン,オクタン等
の脂肪族系炭化水素、アセトン,メチルエチルケトン,
シクロヘキサノン,メチルイソブチルケトン等のケトン
類、酢酸エチル,酢酸ブチル,酢酸イソブチル等のエス
テル類、1,1,1−トリクロロエタン,トリクロルエ
チレン,塩化メチレン等のハロアルカン類などが例示さ
れるが、工業的には特にトルエン,キシレンが好適に使
用される。
特に限定されるものではないが、(A)成分、(C)成
分、それに(D)成分の有機鉄化合物又は有機アルミニ
ウム化合物とを有機溶剤に溶解し、この溶液と(B)成
分とを混合する方法などが採用される。
る場合は、常法が採用されるが、通常50〜150℃で
加熱する方法を用いることができる。
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。なお、各例において部は重量部を示す。
%)2部、下記式で示されるアルミニウムキレート化合
物(ホープ製薬(株)製,ケロープACS)の50%ト
ルエン溶液2部、キシレン100部を混合し、溶液Aを
得た。この溶液A100部にN−β(アミノエチル)γ
−アミノプロピルトリメトキシシラン(N含有化合物)
0.025部を十分に混合し、鉄板に流し塗りで塗布
し、10分間風乾後、150℃で5分間焼き付けて硬化
塗膜を形成した。この硬化塗膜の物性を表1に示す。
リル・メラミン硬化塗膜鉄板上にバーコーターで塗布
し、10分間風乾後、150℃で5分間焼き付けて硬化
塗膜を形成した。この硬化塗膜の物性を表1に示す。
レート化合物のトルエン溶液2部の代りにオクチル酸第
二鉄(ホープ製薬(株)製、オクトープFe)の50%
トルエン溶液2部を加え、溶液Bを得た。この溶液Bで
実施例1と同様硬化塗膜を形成した。この硬化塗膜の物
性を表1に示す。
コーンワニス100部、白金系触媒溶液2部、キシレン
100部を混合し、溶液Cを得た。この溶液C100部
にN−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメト
キシシラン0.025部を十分に混合し、鉄板に流し塗
りで塗布し、10分間風乾後、150℃で5分間焼き付
けて硬化塗膜を形成した。この硬化塗膜の物性を表1に
示す。
リル・メラミン硬化塗膜鉄板上にバーコーターで塗布
し、10分間風乾後、150℃で5分間焼き付けて硬化
塗膜を形成した。この硬化塗膜の物性を表1に示す。
℃で15分間焼き付けした。硬化塗膜の物性を表1に示
す。
部に変えた以外は比較例1と同様にして硬化塗膜を形成
した。この硬化塗膜の物性を表1に示す。
g荷重で10回ラヒングテストを行った後の外観を目視
判定した。
分とをヒドロシリル化触媒の存在下でヒドロシリル化反
応を行わせる場合、触媒毒が存在していてもヒドロシリ
ル化反応が確実に進行するものである。
Claims (1)
- 【請求項1】 N,P,S,Sn及びAs元素から選ば
れるヒドロシリル化反応の触媒毒を含有する系もしくは
これらの触媒毒を含有する物質に接触する系で、(A)
1分子中にアルケニル基又はアルキニル基を2個以上有
するオルガノポリシロキサンと、(B)1分子中にケイ
素原子に直接結合する水素原子を2個以上有する有機ケ
イ素化合物とを(C)ヒドロシリル化触媒の存在下にヒ
ドロシリル化反応させるに際し、この反応系に(D)有
機鉄化合物及び/又は有機アルミニウム化合物を添加
し、この有機鉄化合物及び/又は有機アルミニウム化合
物により上記触媒毒の触媒毒作用を抑制して、上記ヒド
ロシリル化反応を行うことを特徴とする触媒毒の存在下
もしくは接触下におけるヒドロシリル化反応方法。
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