JP3047769B2 - (ポリ)メタロシロキサンの製造法 - Google Patents

(ポリ)メタロシロキサンの製造法

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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、コーティング剤、シー
リング剤、接着剤、粘着剤など硬化性樹脂のベース、シ
リコーン樹脂、有機樹脂の硬化触媒、セラミック、ガラ
スなど焼結体の前駆体等の用途に有用な新規(ポリ)メ
タロシロキサンの製造法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
(ポリ)メタロシロキサンは金属アルコキシドとアルコ
キシシランとの加水分解、縮合反応により製造されるの
が一般的であった(特開昭63−123838号公
報)。これはゾル−ゲル法と呼ばれる。アルコキシシラ
ンのほかにシラノール(特開平2−120327号公
報)や反応性基をもつポリシロキサン(特開平5−23
9359号公報)が用いられる場合もあった。これらの
方法によるM−O−Si結合の生成には、縮合性がある
シラノールや、加水分解性があるアルコキシシランなど
不安定な原料を用いる必要があった。また、加水分解、
縮合反応では添加する水の量、使用する触媒の種類や
量、溶剤の種類、反応温度、反応時間などの反応条件に
より生成物の物性、分子量分布、Si/金属のモル比が
変動するなどの欠点があった。
【0003】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、このような欠点なく(ポリ)メタロシロキサンを得
る方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、金属ルイ
ス酸(金属化合物とβ−ジケトン化合物から得られるキ
レート化合物、又は金属化合物とβ−ケトエステル化合
物から得られるキレート化合物)とシクロトリシロキサ
ンとの反応で次式(1)の構造をもつ(ポリ)メタロシ
ロキサンを得ることができ、この方法は、取り扱いが容
易な環状シロキサンを原料とすることができる上、M−
O−Si結合の生成に加水分解、縮合反応を必要としな
いので、反応条件により生成物の物性、分子量分布、S
i/金属のモル比が変動することがなく、(ポリ)メタ
ロシロキサンを工業上有利に製造することができること
を知見した。また、得られた(ポリ)メタロシロキサン
は、単独でまたは主材料として硬化物とすることができ
る。またルイス酸を硬化触媒として硬化しうる樹脂と混
合して硬化性組成物とすることができ、例えば、シリコ
ーン樹脂への溶解性に優れ、優れた硬化性を示し、さら
に、エポキシド、ビニルエーテル、環状エーテル含有の
モノマーおよびオリゴマーなどの硬化触媒としても有用
であることを見い出し、本発明をなすに至ったものであ
る。
【0005】従って、本発明は、下記平均組成式(1)
で示される構造をもつ(ポリ)メタロシロキサンの製造
法を提供する。
【0006】金属と炭素数1〜20のアルコキシ基と炭
素数5〜20の分子内に2個以上のカルボニル基をもつ
キレート結合が可能なβ−ジケトン化合物又は炭素数が
5〜20の分子内に2個以上のカルボニル基をもつキレ
ート結合が可能なβ−ケトエステル化合物からなる配位
子とからなる金属含有ルイス酸と、下記一般式(2)
【0007】
【化2】 (式中、R1は水素原子又は炭素数1〜20の非置換又
は置換1価炭化水素基を示す。)で示されるシクロトリ
シロキサンとを反応させることを特徴とする下記平均組
成式(1) 〔R2(R1 2SiO)mbMR2 a-b (1) (式中、R1は水素原子又は炭素数1〜20の非置換又
は置換1価炭化水素基を示す。Mは金属原子(但し、ケ
イ素原子を除く)、R2は炭素数1〜20のアルコキシ
基、及び炭素数5〜20の分子内に2個以上のカルボニ
ル基をもつキレート結合可能なβ−ジケトン化合物から
なる配位子又は炭素数5〜20の分子内に2個以上のカ
ルボニル基をもつキレート結合が可能なβ−ケトエステ
ル化合物からなる配位子を示す。aは1以上の整数で金
属Mの価数、bは1以上の整数で、b≦aである。mは
正数を示す。)で示される構造をもつ(ポリ)メタロシ
ロキサンの製造法。
【0008】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の(ポリ)メタロシロキサンは、金属含有ル
イス酸と環状シロキサンとを反応させることにより製造
することができる。
【0009】ここで、金属含有ルイス酸としては、金属
化合物とβ−ジケトン化合物から得られるキレート化合
物、又は金属化合物とβ−ケトエステル化合物から得ら
れるキレート化合物があげられる。更に具体的に例示す
れば、金属としては、ホウ素、アルミニウム、ガリウム
などのIII族の金属、チタン、ジルコニウム、スズな
どのIV族の金属がルイス酸性の強い化合物となりうる
ので好ましく、これ以外に、リン、アンチモン、ニオ
ブ、ビスマス、タンタルなどのV族金属、ベリリウム、
マグネシウム、亜鉛などのII族金属、鉄、コバルト、
ニッケルなどのVIII族金属があげられる。
【0010】これら金属含有ルイス酸は上記金属と次に
あげる基、配位子からなる金属錯体とすることができ
る。
【0011】(1)炭素数1〜20のアルコキシ基, (2)炭素数5〜20の分子内に2個以上のカルボニル
基をもつキレート結合が可能なβ−ジケトン化合物から
なる配位子, (3)炭素数5〜20の分子内に2個以上のカルボニル
基をもつキレート結合が可能なβ−ケトエステル化合物
からなる配位子。
【0012】具体的には、上記金属含有ルイス酸として
下記のものを例示することができる。具体例 ジブトキシアルミニウムエチルアセトアセテート、ジプ
ロポキシチタンジアセチルアセトネート、ジイソプロポ
キシジルコニウムジアセチルアセトネートなど。
【0013】一方、環状シロキサンとしては、下記一般
式(2)で示されるものの1種または2種以上を使用す
ることができる。
【0014】
【化3】
【0015】式中、R1は水素原子又は炭素数1〜20
の非置換又は置換1価炭化水素基を示し、ケイ素原子に
結合する2つのR1基は互いに同一でも異なっていても
よい。なお、上記1価炭化水素基としては、メチル基、
エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、シ
クロヘキシル基などのシクロアルキル基、フェニル基、
トリル基などのアリール基、ビニル基、アリル基、ヘキ
セニル基などのアルケニル基、またはこれらの基の炭素
原子に結合している水素原子の一部または全部をシアノ
基、アルコキシ基、ハロゲン原子などで置換したシアノ
エチル基、2−メトキシエチル基、3−クロロプロピル
基、3,3,3−トリフルオロプロピル基などを例示す
ることができる。
【0016】上記環状シロキサンとしては、下記のもの
を具体例として挙げることができる。具体例 ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ヘキサエチルシク
ロトリシロキサン、ヘキサフェニルシクロトリシロキサ
ン、1,3,5−トリフェニル−1,3,5−トリメチ
ルシクロトリシロキサン、1,3,5−トリビニル−
1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサン、1,
3,5−トリ(3,3,3−トリフルオロプロピル)−
1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサン、1−フ
ェニル−1,3,3,5,5−ペンタメチルシクロトリ
シロキサン、1,1−ジフェニル−3,3,5,5−テ
トラメチルシクロトリシロキサン、1−(3,3,3−
トリフルオロプロピル)−1,3,3,5,5−ペンタ
メチルシクロトリシロキサンなど。
【0017】本発明において、金属含有ルイス酸と環状
シロキサンとの反応は、例えば、乾燥窒素、乾燥アルゴ
ンなどの不活性ガス雰囲気下、環状シロキサンの1種ま
たはその2種以上の混合物に金属含有ルイス酸の1種ま
たはその2種以上の混合物を添加し、または、金属含有
ルイス酸に環状シロキサンを添加して、室温から300
℃の温度で、好ましくは室温から150℃で反応させる
ことができる。反応時間は特に制限されず、通常30分
〜72時間である。このとき、必要に応じて有機溶剤を
使用することができる。有機溶剤としては、例えばヘキ
サン、オクタン、トルエン、キシレンなどの炭化水素系
溶剤、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール
類、酢酸ブチル、酢酸エチルなどのエステル類、ジエチ
ルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテ
ル、ジオキサンなどのエーテル系溶剤、アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキ
サノンなどのケトン系溶剤など、を挙げることができ
る。
【0018】金属含有ルイス酸と環状シロキサンの仕込
み比は任意でよく、Si/金属のモル比で1/99〜9
9/1とすることができるが、1分子中にメタロシロキ
サン結合(M−O−Si結合)を含有しない成分が生成
するため、1/99〜50/50とすることがより好ま
しい。
【0019】反応終了後、必要に応じて(ポリ)メタロ
シロキサン分子末端の加水分解性基の一部または全部を
縮合させてもよい。これには、上記の反応混合物に水ま
たは水と有機溶剤の混合物を添加し、室温ないし200
℃の温度で加水分解させ、縮合生成物とすればよい。
【0020】このようにして(ポリ)メタロシロキサン
を含む生成物が得られ、これを必要に応じて加熱および
/または減圧下で揮発性成分を除去し、本発明の(ポ
リ)メタロシロキサンとすることができる。
【0021】本発明に係る(ポリ)メタロシロキサン
は、上記のようにして得られ、下記平均組成式(1)で
示される構造をもつものである。
【0022】〔R2(R1 2SiO)mbMR2 a-b
(1) (式中、R1は水素原子又は炭素数1〜20の非置換又
は置換1価炭化水素基を示す。Mは金属原子(但し、ケ
イ素原子を除く)、R2は炭素数1〜20のアルコキシ
基、及び炭素数5〜20の分子内に2個以上のカルボニ
ル基をもつキレート結合可能なβ−ジケトン化合物から
なる配位子又は炭素数5〜20の分子内に2個以上のカ
ルボニル基をもつキレート結合が可能なβ−ケトエステ
ル化合物からなる配位子を示す。aは1以上の整数で金
属Mの価数、bは1以上の整数で、b≦aである。mは
正数を示す。ここで、mとして具体的には1〜5000
とすることができる。)
【0023】上記(ポリ)メタロシロキサンとしては、
下記平均組成式で表わされるものを例示することができ
る。なお、下記例で、Meはメチル基、Buはブチル
基、Phはフェニル基、etacはエチルアセトアセテ
ート、acacはアセチルアセトネートを示す。 〔BuO(Me2SiO)32Al(etac) 〔BuO((CF3CH2CH2)MeSiO)32Al
(etac) 〔PrO(Me2SiO)32Ti(acac)2 〔BuO(Me2SiO)62Zr(acac)2
【0024】この(ポリ)メタロシロキサンは、特に下
記用途に有効に用いることができる。 (1)耐熱性・耐擦傷性コーティング剤、シーリング
剤、接着剤、粘着剤など (2)縮合硬化型シリコーン樹脂の硬化触媒 (3)エポキシモノマー、エポキシ樹脂、ビニルエーテ
ルモノマー、ビニルエーテルオリゴマー、環状エーテル
モノマー、オリゴマーの硬化触媒 (4)縮合硬化型のシリコーン樹脂への添加剤硬化皮膜
の高屈折率化、電気伝導性付与、帯電防止性付与、皮膜
硬度アップ、耐擦傷性などに有効 (5)セラミック、ガラスなど焼結体の前駆体 (6)オレフィン重合用触媒の前駆体
【0025】
【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
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。
【0026】〔実施例1〕 撹拌機、冷却器、温度計、滴下ロートをとりつけた10
0mlの4つ口フラスコにヘキサメチルシクロトリシロ
キサン(22.2g)を仕込み、窒素雰囲気下80℃に
加熱した。ここにジブトキシアルミニウムエチルアセト
アセテート(15.1g)とヘプタン(15.1g)を
予め混合した溶液を滴下し、80℃で6時間加熱撹拌し
た。ガスクロマトグラフィーによりヘキサメチルシクロ
トリシロキサンが消失したことを確認した後、室温まで
冷却した。更に、120℃、4mmHgで揮発分を留去
した。得られた生成物(30.4g)は、粘度300c
pの褐色透明液体で1H NMRスペクトル、IRスペ
クトルにより平均組成式が次式で示されるアルミノシロ
キサンであることが確認された。〔BuO(Me2Si
O)32Al(etac)
【0027】〔実施例2〕 撹拌機、冷却器、温度計、滴下ロートをとりつけた10
0mlの4つ口フラスコに1,3,5−トリ(3,3,
3−トリフルオロプロピル)−1,3,5−トリメチル
シクロトリシロキサン(44.0g)を仕込み、窒素雰
囲気下120℃に加熱した。ここに、ジブトキシアルミ
ニウムエチルアセトアセテート(28.4g)とヘプタ
ン(28.4g)を予め混合した溶液を滴下し、80℃
で6時間加熱撹拌した。ガスクロマトグラフィーにより
1,3,5−トリ(3,3,3−トリフルオロプロピ
ル)−1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンが
消失したことを確認した後、室温まで冷却した。更に1
20℃、4mmHgで揮発分を留去した。得られた生成
物(70.0g)は、粘度220cpの褐色透明液体
で、1H NMRスペクトル、IRスペクトルにより平
均組成式が次式で示されるアルミノシロキサンであるこ
とを確認された。 〔BuO((CF3CH2CH2)MeSiO)32Al
(etac)
【0028】
【発明の効果】本発明の(ポリ)メタロシロキサンの製
造は、取り扱いが容易な環状シロキサンを原料とするこ
とができ、またM−O−Si結合の生成に加水分解、縮
合反応を必要としないので、反応条件によって生成物の
物性、分子量分布、Si/金属のモル比が変動すること
はなく、所望の(ポリ)メタロシロキサンを工業上有利
に製造し得る。また、得られた(ポリ)メタロシロキサ
ンは、コーティング剤、シーリング剤、接着剤、粘着剤
など硬化性樹脂のベース、シリコーン樹脂、有機樹脂の
硬化触媒、セラミック、ガラスなど焼結体の前駆体等と
して有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−157430(JP,A) 特開 平2−202527(JP,A) 特開 昭64−16839(JP,A) 特公 昭46−20509(JP,B1) 特公 昭46−21663(JP,B1) 特公 昭35−12948(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 77/48,79/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属と炭素数1〜20のアルコキシ基と
    炭素数5〜20の分子内に2個以上のカルボニル基をも
    つキレート結合が可能なβ−ジケトン化合物又は炭素数
    が5〜20の分子内に2個以上のカルボニル基をもつキ
    レート結合が可能なβ−ケトエステル化合物からなる配
    位子とからなる金属含有ルイス酸と、下記一般式(2) 【化1】 (式中、R1は水素原子又は炭素数1〜20の非置換又
    は置換1価炭化水素基を示す。)で示されるシクロトリ
    シロキサンとを反応させることを特徴とする下記平均組
    成式(1) 〔R2(R1 2SiO)mbMR2 a-b (1) (式中、R1は水素原子又は炭素数1〜20の非置換又
    は置換1価炭化水素基を示す。Mは金属原子(但し、ケ
    イ素原子を除く)、R2は炭素数1〜20のアルコキシ
    基、及び炭素数5〜20の分子内に2個以上のカルボニ
    ル基をもつキレート結合可能なβ−ジケトン化合物から
    なる配位子又は炭素数5〜20の分子内に2個以上のカ
    ルボニル基をもつキレート結合が可能なβ−ケトエステ
    ル化合物からなる配位子を示す。aは1以上の整数で金
    属Mの価数、bは1以上の整数で、b≦aである。mは
    正数を示す。)で示される構造をもつ(ポリ)メタロシ
    ロキサンの製造法。
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