JP3329388B2 - アミノアルキルアルコキシシラン及び製造法 - Google Patents
アミノアルキルアルコキシシラン及び製造法Info
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Description
材料の製造に用いられるアミノアルキルアルコキシシラ
ン及びその製造に関する。さらに特定すると本発明は形
成後もシクロシラザン環構造を保持している環状シリル
ウレアに関する。本発明に関連する環状シリルウレアは
自然加硫(RTV)塗膜、接着剤及びシーラントのための
組成物において、速硬性を与え、メタノールの放出など
の揮発性有機化合物(VOC)の放出を減少させるための
添加剤として用いられる。
強度の製品をより迅速に組み立てることを可能にするよ
り速硬性シリコン系に対して継続した要求があった。よ
り最近は、そのような系をより少量の、環境的に許容さ
れる量の揮発性有機化合物を用いて硬化することが要求
されてきた。
ちsi−N結合を有する化合物)に基づく系を用いて得る
ことができる。そのような系は典型的に低分子量の有機
アミン又はアンモニアを放出することにより硬化し、そ
れらは許容できない臭気及び毒性のために環境的に望ま
しくない。シクロシラザン及び誘導体はSi−N結合を有
する化合物であり、揮発性有機化合物を放出せずにSi−
N結合に開裂により高速で硬化する。
で工業において商業的に受け入れられてこなかった。少
量の製造における初期の試みさえ、低い効率及び高い経
費の組み合わせが、ある場合には焼却又は埋め立てによ
る経費のかかる処理を必要とする多量の危険な廃棄副生
成物の生成と結び付いて悩ました。
棄物処理の経費で製造することができ、揮発性有機化合
物の生成の減少と共に速い硬化速度を与えるシリコン及
び関連接着系のためのシクロシラザン−ベース硬化剤が
必要である。驚くべきことにその要求は本発明のアミノ
アルキルアルコキシシランを原料として製造される環状
シリルウレア及びシクロシラザンにより満たされる。
シラザンをイソシアナート含有部分と接触させることに
よるその製造法を提供する。本発明に関連する環状シリ
ルウレアの形成の場合、シクロシラザン環構造は保持さ
れる。得られる環状シリルウレアは保存時に安定であ
り、水分に対して、特に空気中で周囲の水分に暴露され
た時に高度に活性である。
ザン及びその製造法を提供する。本発明に関連するシク
ロシラザンはSi−N結合、環中の4つの炭素原子、窒素
原子上の環外置換基としての水素、及び環状シリルウレ
ア形成の間に立体的に妨害とならないシリコン上の環外
置換基を有する。場合により環炭素原子上に環外アルキ
ル基を有することができる。本発明に関連するシクロシ
ラザンの製造法は迅速で、容易に行うことができ、穏や
かな条件下で高収率の所望のシクロシラザンを与える。
シシラン及びその製造を提供する。これらのアミノアル
キルアルコキシシランはシクロシラザンの製造に用いら
れる。アミノアルキルアルコキシシランの製造法は立体
障害ニトリル基を有するシリコン化合物を与え、その方
法は容易で迅速であり、高収率の生成物を与える。
レアを含み、迅速に硬化又は固化するシーラント組成物
を提供する。
ンをイソシアナート基含有部分に、下記の方法Aに従っ
て接触させる段階を含む方法により製造される: 式I(シクロシラザン)及び式III(環状シリルウレ
ア)において、Rは炭素数が1〜3のアリキル基であ
り、各Rはメチル基又はエチル基が好ましい。式I及び
IIIのR1は(i)水素、(ii)炭素数が1〜6の直鎖状
もしくは分枝鎖状アルキル基、及び(iii)炭素数が6
〜8のアリール基から成る群より選ばれる。式I及びII
Iの各R1は水素又はメチル基が好ましい。式I及びIIIに
おいて、aは0、1又は2である。式I及びIIIに示さ
れたR基は互いに同一又は異なることができ、同様にR1
基は互いに同一又は異なることができると理解するべき
である。
り、1〜3が好ましく、dはcと等しいかそれより小さ
い数である。cが2か又はそれより大の値の場合、イソ
シアナート基のすべてがシクロシラザンと反応する必要
はない。従って最終的環状シリルウレア中に未反応のイ
ソシアナートがあり得る。
ト基を少なくとも1つ有するいずれのイソシアナート含
有部分(R2[N=C=O]c)も本発明に関連する方法
で用いることができる。R2は一価、二価又は多価有機又
は有機シリコンモノマー又はポリマーである。式II及び
IIIにおいてR2は下記の(i)から(vi)から成る群よ
り選ばれる。
くは1又は4のアルキル基。適したアルキル基には例え
ばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル及びブチル
が含まれる。
くは6のアリール基。適したアリール基には例えばフェ
ニル及びナフチルを含むことができる。
しくは7のアルカリール又はアラルキル基。適したアル
カリール及びアラルキル基には例えばベンジル、トリ
ル、キシリルプロピル、フェニルエチル及び3−イソプ
ロペニルジメチルベンジルを含むことができる。
くは7〜13のアルカリーレン基。適したアルカリーレン
基には例えばトルエンジイソシアナート(TDI)中など
の2,4−トリレン、キシリレン、メチレンビス−フェニ
レンジイソシアナート(MDI)中などのビス(フェニレ
ン)メタン、及び他のそのような二価アルキル−置換ア
リーレン基を含むことができる。
くは6、10又は13のアルキレン基。適したアルキレン基
には例えばヘキサメチレンジイソシアナート中のような
ヘキサメチレン基、イソホロンジイソシアナート中のよ
うなイソホロニレン基、及びビス(シクロヘキシレン)
メタン、ならびに他のそのような二価のアルキレン基を
含むことができる。
部分”はオリゴマー化合物を含むことができる。これら
の部分はRTV塗膜、接着剤及びシーラント、電気的用途
ならびにウレタンフォームにおいて典型的に用いられ
る。このような部分には例えばポリエステル、ポリエー
テル、ポリジエン、ポリウレタン、ポリ(メタ)アクリ
レート及びポリ有機シリコンが含まれることができる。
そのような部分はイソシアナート官能基と結合するとポ
リマーイソシアナートとして商業的に入手可能である、
当該技術分野において周知であり、DesmodurTMN、ヘキ
サメチレンジイソシアナートの部分的加水分解産物が含
まれる。
ているが、そのような基はエステル、エーテル、ハロゲ
ン、ケトン、スルフィド、スルホン、ニトリル及びシラ
ンなどの非炭化水素官能基を含むことができると理解さ
れる。例えば2−イソシアナートエチルメタクリレー
ト、イソシアナートメタクリレート及びクロロスルホニ
ルイソシアナートはR2N=C=Oの範囲内に含まれる。
イソシアナート含有部分の間の反応は、ウレアの窒素原
子の1つがシリコン原子に結合し、窒素原子とシリコン
原子の両方がシクロシラザン環に含まれているシリルウ
レアが生成物となるように起こる。方法Aの場合、反応
が容易なので反応条件は厳密に限定されてはいない。一
般に方法Aは約−10℃〜100℃、好ましくは0℃〜70
℃、最も好ましくは0℃〜50℃の範囲の温度で行う。方
法Aは周囲圧力下の窒素又はアルゴン、好ましくは窒素
などの不活性気体の乾燥雰囲気下で行う。高圧及び低圧
も用いることができるが、そのような圧力は必要でも望
ましくもない。
以上の粘度を下げる、及び/又は方法Aで発生する熱を
緩和することができる。典型的にそのような溶媒には脂
肪族及び芳香族炭化水素、例えばヘキサン、ヘプタン、
オクタン、トルエン、キシレンなど、及びこれらの混合
物を含むことができる。多様な沸点範囲を有する石油エ
ーテルを用いることができる。極性溶媒、例えばテトラ
ヒドロフラン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド
及びジメチルスルホキシドも必要なら方法Aで用いるこ
とができる。
イソシアナート付加反応の促進に有用な触媒は容易に入
手でき、当該技術分野における熟練者に周知である。最
も普通に用いられる触媒は第3アミン、例えばトリエチ
ルアミン及びN−エチルモルホリンなどである。
ための装置、ならびに所望なら濾過、溶媒のストリッピ
ング及び生成物を移すための補助具を有する多様な装置
を用いて行うことができる。
に関連する環状シリルウレアの製造に用いることができ
る。
ことができる代表的シクロシラザンには: が含まれる。
用いることができる式Iのシクロシラザンは本発明に関
連する方法Bに従い、以下の通りに製造することができ
る: 式IVにおいてR、R1及びaは式I及びIIIに関して上
記で定義した通りである。式I及びIVにおいて各R1がメ
チルであるか、又は1つのR1がメチル基であり他のR1が
水素であるのが好ましい。少なくとも1つのR1が炭素数
が1〜6の直鎖状もしくは分枝鎖状アルキル基又は炭素
数が6〜8のアリール基であるのが最も好ましい。
いアミノアルキルアルコキシシランには以下が含まれ
る: R1基がメチル基の場合、環化反応は予想外に容易であ
ることが見いだされた。そのようなアミノアルキルアル
コキシシランのほとんどは当該技術分野における熟練者
に周知の方法により製造することができる。そのような
方法には例えば米国特許第2,930,809号に開示されてい
る対応するニトリル−置換アルキルアルコキシシランの
水素還元が含まれる。本発明に関連する方法Bは非常に
容易なのでそのような還元の後にアミノアルキルアルコ
キシシランを単離する必要がない。本発明に関連する方
法Bの新規なシクロシラザンは、単に塩基性触媒を加え
た後に還元反応混合物から直接蒸留される。
は前駆体も当該技術分野において周知であり、−CH2CH2
CMe2CN置換基を含むニトリル−置換アルキルアルコキシ
シラン以外は容易に商業的に入手が可能である。これら
の後者のニトリル−置換アルキルアルコキシシランは下
記に記載する本発明の方法Cに従って得られる。−CH2C
H2CMe2CN置換基を含むニトリル−置換アルキルアルコキ
シシランは第4炭素原子に結合した立体障害ニトリル基
を有する。それを水素還元すると、方法Cに従いアミノ
アルキルアルコキシ−シランを生ずる。
いて用いられる塩基性触媒は反応を触媒するのに十分な
強度であるがアミノアルキルアルコキシシラン(式IV)
の他の置換基と反応する程ではない非揮発性塩基であ
る。塩基性触媒は反応混合物に可溶性であり、望ましく
ない副反応を促進しないのが望ましい。従って好ましい
塩基性触媒はアミノアルキルアルコキシシラン(式IV)
上のアルコキシ基に対応するアルコールのアルカリ金属
塩である。例えばアミノアルキルメトキシシランの場合
はメトキシド塩を用い、アミノアルキルエトキシシラン
の場合はエトキシド塩を用いる。いずれのアルカリ金属
(ナトリウム、カリウム、リチウム及びセシウム)アル
コキシドも本発明の方法Bにおいて塩基性触媒として用
いることができる。しかしナトリウムメトキシド及びナ
トリウムエトキシドなどのナトリウムアルコキシドが特
に好ましい。方法Bで用いる塩基性触媒の量は厳密に限
定されず、用いられるアミノアルキルアルコキシシラン
の量に基づいて約0.01〜10重量%、好ましくは約0.05〜
2重量%の範囲であることができる。
の範囲が好ましく、約60℃〜85℃の範囲が最も好まし
い。本発明に関連する方法Bは約0.1〜20mmHg、好まし
くは0.5〜10mmHg、最も好ましくは1〜17mmHgの範囲の
真空圧下で行う。本発明に関連する方法Bの場合、水素
ではなくメチルであるR1基の数が増加する程、より少量
の触媒及びより穏やかな条件(より低温及びより苛酷で
ない真空圧)を用いることができる。
密に限定されていない。方法Bは、反応物の装填、加熱
及び冷却、撹拌、適した真空又は不活性雰囲気の保持及
び生成物の取り出しのための装置を濾過、溶媒のストリ
ッピング及び蒸留のための補助具と共に有する標準又は
特殊なガラス器具からステンレススチール容器までの多
様な実験室及び商業的装置で行うことができる。一般に
方法Bは窒素又はアルゴンなどの乾燥不活性気体の雰囲
気下で行う。
基への高度に水分反応性の前駆体として用いられる。す
なわち水の存在下で環状シリルウレアのSi−N結合は容
易に開裂して直鎖状アルキルウレアを形成する。直鎖状
アルキルウレアのシリコン原子は容易にOH−基を受け入
れ、それによりさらに容易に架橋を増し易くなる(−Si
−O−Si−)。従って環状シリルウレアをシーラント又
はコーキング材の成分として用いると、シーラントはよ
り迅速に乾燥する。例えば環状シリルウレアを自然硬化
シリコンゴムのための反応性架橋剤として用いることが
できる。
も、シーラント中に環状シリルウレアを挿入する方法を
知っているであろう。例えばCaulks and Sealants,Vo
lume I and II,Short Course Materials,The Ad
hesives and Sealants Council,Inc.,Washington,D.
C.(1992)を参照されたい。一般に乾燥充填剤を撹拌具
を用いてポリマー又はプレポリマー、触媒及び硬化剤の
混合物と合わせるか、又は混合する。場合により1種か
又はそれ以上の溶剤、可塑剤及び伸展剤も用いることが
できる。
の製造に用いることができるアルミアルキルアルコキシ
シランは以下の方法Cに従って製造することができる: 上記の方法Cの場合、式IV〜IVVのR、R1及びaは式
I及びIIIに関して上記で定義した通りであると理解さ
れる。方法Cの式中、各Rはメチル基又はエチル基が好
ましく、各R1はメチル基が好ましい。
の圧力の塩基の存在下で加熱しながらビニルシラン(式
VI)と反応させてニトリル−置換アルキルアルコキシシ
ラン(式VII)を製造する。反応温度は反応を触媒する
ために用いられる塩基に依存して約50℃〜150℃の範囲
で変えることができる。反応温度は約110℃〜130℃の範
囲が好ましい。反応は大気圧において撹拌しながら行う
のが好ましい。場合により反応は反応物の合計重量に基
づいて10〜200パーセントの範囲の量のキシレンなどの
不活性溶媒の存在下で行うことができる。
触媒するために用いられる塩基は:(a)アルカリ金属
(ナトリウム、カリウム、セシウム及びリチウム);
(b)ナトリウム又はカリウムメトキシドなどのアルカ
リ金属アルコキシド;(c)ナトリウムアミドなどのア
ルカリ金属アミド;(d)水素化ナトリウムなどのアル
カリ金属水素化物;(e)及びこれらの混合物から成る
群より選ばれる。いずれのアルカリ金属、アルカリ金属
−アルコキシド、−アミド、又は−水素化物も用いるこ
とができるが、金属はナトリウムであるのが好ましい。
望ましくない副反応を最小にするために金属ナトリウム
を用いるのが最も好ましい。
はアミノアルキルアルコキシシラン(式IV)の製造のた
めに当該技術分野における熟練者に既知のいずれの方法
によても水添されるが、ニトリルを有する炭素原子が第
4炭素原子に結合しているニトリル−置換アルキルアル
コキシシランの還元は、ネオペンチルアミン基(すなわ
ちR1=Me又はメチル基)を有するアミノアルキルアルコ
キシシランを与える。そのようなシランは3−アミノプ
ロピルアルコキシシラン及び米国特許第5,030,746号及
び第5,082,962号に開示されている立体障害3−アミノ
−3,3−ジメチルプロピルアルコキシシランの中間の性
質(すなわち反応性、塩基性、酸化的発色)を与える。
そのような水添は例えば米国特許第2,930,809号に開示
されている。一般にアミノアルキルアルコキシシランは
ニトリル−置換アルキルシランをラネイニッケル触媒又
は類似の触媒の存在下の高温(120℃〜200℃)及び過圧
(200〜2,000psi)で反応させることにより製造され
る。
下の特定の実施例は本発明のアミノアルキルアルコキシ
シランの使用を例示し、さらに特定すると本発明に関連
する化合物又はシーラントの評価の方法を指摘する。し
かし実施例は単に例示のために示すものであり、添付す
る請求の範囲に示されている以外の本発明に対する制限
と理解してはならない。すべての部及びパーセンテージ
は他に特定しなければ重量による。
シクロヘキサンの製造 4−アミノ−3−メチルブチルメチルジメトキシシラ
ン(162g、0.84モル)を、磁気撹拌棒アセンブリ、温度
計、電気加熱マントルを備え、真空蒸留用のビグルーカ
ラム(1フィートx直径3−4インチ)に取り付けた50
0ミリリットルの3つ口フラスコに装填した。混合物を
撹拌しながらナトリウムメトキシド(0.8g、0.015モ
ル)を加え、混合物を5.0mmHgにおいて85℃に25時間加
熱し、その間にメタノール蒸気をDry IceTMトラップに
ゆっくり除去し、沸点が5mmHgの圧力で60±2℃の蒸留
生成物を受け器フラスコに取り出した。粗蒸留生成物
を、1/8インチのらせん形ガラスを充填し、真空分別蒸
留のために備えたカラム(2フィートx直径1インチ)
を通して再蒸留した。収量は、76グラムの沸点が5.0mmH
gの圧力において53℃の1−メチル−1−メトキシシラ
−2−アザ−4−メチルシクロヘキサンであった。
った。窒素分析は6.28ミリ当量/グラムであると算出さ
れた[実測6.1ミリ当量/グラム]。1H NMR、13C NM
R、29Si NMR及び電子ビームイオン化モード(EI)で操
作する質量分析器に接したガスクロマトグラフィーは、
上記の環状シラザン及び実施例10に記載するn−ブチル
イソシアナート付加誘導体の両方の配座異性体の構造及
び純度を確証する。
キサンの製造 4−アミノ−3−メチルブチルトリメトキシシラン
(157g、0.757モル)を、実施例1の通りの備えをした
フラスコに装填した。ナトリウムメトキシド(3.1g、2
重量%)を加え、撹拌混合物を2±1mmHgの圧力におい
て80±5℃に6時間以上加熱し、その間にメタノール蒸
気をDry IceTMトラップにゆっくり除去し、沸点が57±
5℃の蒸留生成物を受け器フラスコに取り出した。粗蒸
留生成物を、1/8インチのらせん形ガラスを充填し、真
空分別蒸留のために備えたカラム(2フィート×直径1
インチ)を通して再蒸留した。収量は、102.7グラムの
沸点が3.8±0.2mmHgの圧力において73±1℃の1,1−ジ
メトキシシラ−2−アザ−4−メチルシクロヘキサンで
あった。
た。窒素分析は5.7ミリ当量/グラムであると算出され
た[実測5.68ミリ当量/グラム]。
ン(208.3g、1.014モル)を、実施例1の通りの備えを
したフラスコに装填した。ナトリウムメトキシド(2g、
1.0重量%)を実施例2に記載の通りに加えた。ガスク
ロマドクラフィーを用いた分析によると、粗蒸留生成物
(176.9グラム)は49%の環状シラザンを有した。粗生
成物を実施例2の通りに再蒸留した。収量は、90グラム
(0.47モル)の沸点が0.30mmHgの圧力において39±1℃
の1,1−ジメトキシシラ−2−アザ−4,4−ジメチルシク
ロヘキサンであった。
た。窒素分析は5.28ミリ当量/グラムであると算出され
た[実測5.30ミリ当量/グラム]。
チルシクロヘキサンの製造 4−アミノ−3,3−ジメチルブチルメチルジメトキシ
シラン(134.9g、0.65モル)を、実施例1の通りの備え
をしたフラスコに装填した。ナトリウムメトキシド(1.
3g、1.0重量%)を加え、混合物を1.3mmHgの圧力におい
て99℃に4時間以上加熱し、その間にメタノール蒸気を
Dry IceTMトラップにゆっくり除去した。49℃〜67℃の
沸点の蒸留物(106.3グラム)は31.2%の環状シラザ
ン、及び68.6%の出発アミノ有機シランを含んだ。数回
の実験から合わせた蒸留物を実施例2に記載の通りに再
蒸留し、沸点が0.30mmHgの圧力において35±1℃の1−
メトキシ−1−メチルシラ−2−アザ−4,4−ジメチル
シクロヘキサンを51グラム(0.29モル)得た。
た。窒素分析は5.77ミリ当量/グラムであると算出され
た[実測5.80ミリ当量/グラム]。
ンの製造 4−アミノブチルメチルジメトキシシラン(100g、0.
56モル)を、実施例1の通りの備えをしたフラスコに装
填した。ナトリウムメトキシド(1g、1.0重量%)を加
え、混合物を41mmHgの圧力において120±2℃に加熱
し、その間にメタノール蒸気をDry IceTMトラップにゆ
っくり除去した。88℃〜102℃の沸点の蒸留物(9.3グラ
ム)を受け器フラスコに取り出した。ガスクロマトグラ
フィー分析は13%の環状シラザン生成物及び87%の出発
アミノ有機シランを示した。6±1mmHgの圧力における9
0±2℃でさらに6時間反応混合物を加熱し、沸点が70
℃〜80℃の蒸留物を28.3グラム得た。蒸留物の分析は60
%のシクロシラザン及び40%の出発アミノ有機シランを
示した。実施例2に記載の通りに再蒸留し、沸点が7.0m
mHgの圧力において70±1℃の1−メチル−1−メトキ
シシリル−2−アザシクロヘキサンを50グラム(0.34モ
ル)得た。
た。窒素分析は6.88ミリ当量/グラムであると算出され
た[実測6.80ミリ当量/グラム]。
の製造 加熱マントル、機械撹拌機、温度計、滴下ロート及び
水コンデンサーを備えた2リットルの4口ガラスフラス
コにイソブチロニトリル(345.0グラム、5.0モル)及び
金属ナトリウム球(11.5グラム、0.5モル)を窒素雰囲
気下で加えた。フラスコ内容物の温度は発熱により45℃
に上昇し、フラスコ内容物を100℃に加熱した。滴下ロ
ートを用い、メチルビニルジメトキシシラン(661.3グ
ラム、5.0モル)をフラスコ内容物に加えた。反応の
間、加熱マントルを除去し、メチルビニルジメトキシシ
ランの添加速度によりフラスコ内容物の温度を105〜115
℃に保った。メチルビニルジメトキシシランの添加が完
了したら、フラスコ内容物を150℃に1時間加熱し、続
いて室温に冷却した。氷酢酸(36グラム、0.6モル)を
加えて残留塩基性材料を中和した。生成物を濾過し、蒸
留し(3.0mmHgにおいて沸点86〜88℃)、1H及び13C NM
Rスペクトル分析により特性化される726グラム(蒸留後
の収率72%)の3−シアノ−3−メチルブチルメチルジ
メトキシシランを得た。
ランの製造 1リットルの高圧撹拌オートクレーブに、12.0グラム
の溶解アンモニア及び8.5グラムのキーゼルグール担持
ニッケル(5%)を含む3−シアノ−3−メチルブチル
メチルジメトキシシラン(631グラム、3.13モル)の混
合物を加えた。オートクレーブを密閉し、水素で800psi
に加圧し、10時間加熱した。内容物を冷却し、生成物を
集め、濾過し、蒸留した。収量は1H及び13C NMRスペク
トル分析により特性化される615.9グラム(蒸留後の収
率95.9%)の4−アミノ−3.3−ジメチルブチルメチル
ジメトキシシランであった。
ンの製造 窒素雰囲気下でイソブチロニトリル(297.4グラム、
4.3モル)及び金属ナトリウム球(9.9グラム、0.43モ
ル)を実施例6に記録のフラスコに加えた。フラスコの
内容物を撹拌しながら103℃に加熱し、ビニルトリメト
キシシラン(637.8グラム、4.3モル)を加えた。加熱源
を除去した後、ビニルトリメトキシシランの添加速度に
よりフラスコ内容物の温度を100℃〜107℃に保った。ビ
ニルトリメトキシシランをすべて添加した後、フラスコ
内容物を150℃に1時間加熱して反応を確実に完結させ
た。赤外分析のために採取した試料はシリコン上のビニ
ル基に帰せられる吸収の形跡を示さなかった。赤外スペ
クトルは提案された構造と完全に一致し、純度の高い状
態を示した。室温に冷却後、25.8グラム(0.43モル)の
氷酢酸を加えて残留塩基性材料を中和した。反応生成物
を濾過し、真空蒸留し(沸点、0.3mmHgにおいて76℃〜7
7℃)、1H及び13C NMRスペクトル分析により特性化さ
れる681.4グラム(蒸留後の収率73%)の3−シアノ−
3−メチルブチルトリメトキシシラン)を得た。
の製造 実施例7の方法に従い、3−シアノ−3−メチルブチ
ルトリメトキシシラン(600グラム、2.76モル)を10.0
グラムのアンモニア及び8.0グラムのキーゼルグール担
持ニッケル(5%)の存在下で水添した。蒸留後(沸
点、0.25mmHgにおいて68℃)の収量は590グラムの4−
アミノ−3,3−ジメチルブチルトリメトキシシラン(96.
6%)であった。材料は赤外、1H及び13C NMRにより特
性化した。
の失敗 3−アミノプロピルトリメトキシシラン(113.5グラ
ム;0.63モル)を用いる以外は実施例1の方法を繰り返
した。ナトリウムメトキシド(2.3グラム、2重量%)
を加えた。反応混合物を撹拌し、4〜8mmHgにおいて6
時間90℃〜98℃に加熱し、その間に蒸留物をゆっくり取
り出した。しかしガスクロマトグラフィー分析により1,
1−ジメトキシシラ−2−アザシクロペンタンが形成さ
れなかったことが示された。蒸留物は>99%の3−アミ
ノプロピルトリメトキシシランを含んだ。反応混合物を
さらに130℃(>10mmHg)に加熱したが、蒸留物の分析
により再度、5員環シクロシラザン生成物が形成されな
かったことが示された。
シクロヘキサンとn−ブチルイソシアナートの反応 1−メチル−1−メトキシシラ−2−アザ−4−メチ
ルシクロヘキサン(15.9グラム、0.1モル)及びヘキサ
ン(25グラム)を磁気撹拌棒アセンブリ、温度計及び滴
下ロートを備えた250ミリリットルの3つ口フラスコに
装填した。フラスコを氷浴中に沈め、混合物を乾燥窒素
ガスの雰囲気下で約3℃に冷却した。n−ブチルイソシ
アナート(10.9グラム、0.11モル)を滴下ロートから5
分間で滴下した。反応混合物を1mmHgの圧力真空下で40
℃に加熱し、ヘキサン及び過剰のm−ブチルイソシアナ
ートを除去した。融点が65℃で構造: を有する白色固体残留生成物(26.5グラム)が製造され
た。
シクロヘキサンとイソシアナート−末端ポリウレタンプ
レポリマーの反応 イソシアナート−末端ポリウレタンプレポリマー テトラエチレングリコール(349.6グラム、1.8モル)
及び613.グラムの2−ブタノンを、機械撹拌機、温度
計、水コンデンサー、電気加熱マントル及び滴下ロート
を備えた2リットルの3つ口フラスコに装填した。混合
物を30℃で真空ストリッピングし、30グラムの2−ブタ
ノン及び微量の水をDry−IceTMトラップに除去した。乾
燥窒素雰囲気下でオクタン酸錫(0.175グラム、0.02重
量%)を加えた。混合物を約80℃で加熱して穏やかに還
流し、ビス−(4−イソシアナートシクロヘキシル)メ
タン(514グラム、2.0モル)を1時間かけて加えた。80
℃で6時間後、反応混合物を室温に冷却し、イソシアナ
ート−末端ポリウレタンプレポリマーの60重量%溶液が
製造された。小試料を取り出し、2−ブタノン中のジブ
チルアミンの標準溶液を用いて滴定し、イソシアナート
の量を決定した。イソシアナートの濃度は0.23モル/キ
ログラムであった。イソシアナートの正味の濃度は0.38
モル/キログラムであり、これは約5260グラム/モルの
分子量に相当した。
リマー(300グラム、0.069モルNCO)溶液を機械撹拌
機、電気加熱マントル、温度計及び滴下ロートを備えた
500ミリリットルの3つ口フラスコに装填した。乾燥窒
素雰囲気下で4−アミノ−3−メチルブチルメチルジメ
トキシシラン(13.2グラム、0.069モル)を50℃で撹拌
しながら5分間でフラスコに加えた。70℃でさらに30分
間撹拌した後、直鎖状シランエンドキャップを有するポ
リウレタンプレポリマーを乾燥2−ブタノンを用いて50
重量%固体に希釈し、密閉びん中に保存した。
チルジメトキシシランの代わりに1−メチル−1−メト
キシシラ−2−アザ−4−メチルシクロヘキサン(10.9
8グラム、0.069モル)を用いる以外は参照標準Aの方法
を繰り返し、シクロシラザンエンドキャップを有するポ
リウレタンプレポリマーを製造した。
ンプレポリマーに関するRTV硬化速度 参照標準Aのビーズを以下のパネルの各々に適用し
た:ポリウレタン、MylarTM、TeflonTM、スチール、ア
ルミニウム、ガラス板及び彩色ガラス(painted glas
s)。シクロシラザンエンドキャップポリウレタンプレ
ポリマーのビーズをもう1組のパネルに同様に適用し
た。空気中で“不粘着”ビーズが現れるのに要する時間
を観察した。本発明に関連する新規シクロシラザンエン
ドキャップポリウレタンプレポリマーで処理したパネル
は、参照標準Aのパネルよりずっと短時間で不粘着とな
った。参照標準A及び新規シクロシラザンエンドキャッ
プポリウレタンプレポリマーのビーズで処理したさらに
2組のパネルを上記の通りに準備し、70℃の炉中に3時
間置いた。シクロシラザンエンドキャップポリウレタン
プレポリマーで処理したパネル上のビーズが参照標準A
のものより硬いことが観察された。プレポリマーを密閉
びん中で6カ月間保存した後に実施例11で製造した同一
の材料のいくつかを用いてこれらの試験を繰り返した。
この場合もシクロシラザンエンドキャップポリウレタン
プレポリマーで処理したパネル上のビーズが参照標準A
のものより速く硬化したことが観察された。
化速度 プレポリマー製造.機械撹拌機、加熱マントル、温度
計及びコンデンサーを備えた500ミリリットルの乾燥樹
脂製フラスコにMiles,Inc.から購入した4,4′−ジフェ
ニルメタンジイソシアナート(23グラム、0.092モル)
及びOlin Chemicals Inc.からPPG−D−4000として商
業的に入手可能なポリプロピレングリコール(245.8グ
ラム、分子量約4000、OH数=28.0)を加えた。ポリプロ
ピレングリコールに対する4,4′−ジフェニルメタンジ
イソシアナートのモル比は1.5であった。フラスコの内
容物を、反応混合物が液体となるまで50℃に加熱し、続
いて1滴のジブチル錫ジラウレート触媒を反応物に加え
た。イソシアナート基の濃度が約0.8%に減少するまで
混合物を80〜90に加熱した。室温に冷却した後、フラス
コの内容物(イソシアナート官能基ポリエーテルプレポ
リマー)を下記に記載する通りに使用した。
した装置で3.46グラム(NCO含有量に基づいて10モル%
過剰)の4−アミノ−3−メチルブチルトリメトキシシ
ランを室温でゆっくり加えた。添加の完了後、組成物を
撹拌しながらイソシアナート含有率が滴定により0%と
なるまで90℃に加熱した。
ムのプレポリマーを3.00グラム(NCO含有量に基づいて1
0モル%過剰)の3−アミノプロピルトリメトキシシラ
ンと反応させた。
Cの製造と同様の方法で、第3の80グラムのプレポリマ
ーを2.93グラム(NCO含有量に基づいて10モル%過剰)
の1,1−ジメトキシシラ−2−アザ−4−メチルシクロ
ヘキサンと反応させた。
bath)ならびに窒素及び空気ラインを備えた小さい遊
星形ミキサーを用いることにより、これらの3種類のシ
リルウレア結合ポリマーのそれぞれからシーラントを製
造した。系に窒素をパージしながらミキサーを80℃に30
分間加熱した。各シリルウレア結合ポリマー(80グラ
ム)を24グラムの炭酸カルシウム充填剤(Pfizer Corp
orationからUltra−FlexTMとして入手可能)と共に加熱
ミキサーに入れた。材料を窒素雰囲気下の40rpmの速度
において5分間混合した。シーラント組成物のそれぞれ
を真空下で50分間混合した。温度を60℃に下げ、0.8グ
ラムのジブチル錫ジラウレートを各混合物に加えた。各
組成物を窒素雰囲気下で5分間混合し、その後さらに50
分間真空処理した。各シーラントをミキサーから取り出
し、アルミニウム箔/板紙カートリッジ中に保存した。
ラントを4″×8″×1/8″のTeflonの金型に装填し
た。各金型を23℃及び50%相対湿度で加湿室に入れた。
各表面が指触不粘着となるのに要する時間を記録した。
結果は以下の通りであった: 参照標準B:4−アミノ−3−メチルブチルトリメトキシ
シランキャップポリマー 0.5時間 参照標準C:3−アミノプロピルトリメトキシシランキャ
ップポリマー 2.0時間 実験番号1:1,1−ジメトキシシラ−2−アザ−4−メチ
ルシクロヘキサンキャップポリマー 0.01時間 この実施例は、本発明に関連する新規シクロシラザン
−キャップポリウレタンプレポリマーから誘導したシー
ラントが、直鎖状アミノアルキルアルコキシシランでキ
ャップしたポリウレタンプレポリマーから製造したシー
ラントよりずっと急速に硬化することを示す。
Claims (4)
- 【請求項1】(1)式: (R1)2HC−CN [式中 R1は(i)水素、 (ii)炭素数が1〜6の直鎖状もしくは分枝鎖状アルキ
ル基、 (iii)炭素数が6〜8のアリール基 から成る群より選ばれる] を有するニトリルを式: H2C=CHSiRa(OR)3-a [式中、 Rは炭素数が1〜3のアルキル基であり、 aは0、1又は2である] を有するビニルシランと、 (i)アルカリ金属、 (ii)アルカリ金属アルコキシド、 (iii)アルカリ金属アミド、及び (iv)アルカリ金属水素化物、 から成る群より選ばれる塩基の存在下で加熱しながら反
応させ、式: NCC(R1)2CH2CH2SiRa(OR)3-a を有するニトリル−置換アルキルアルコキシシラン反応
生成物を形成し、 (2)該反応生成物を水添えすることを含む、式: N2NCH2C(R1)2CH2CH2SiRa(CR)3-a [式中、R、R1およびaは上記の定義の通りである] を有するアミノアルキルアルコキシシランの製造法。 - 【請求項2】ニトリル−置換アルキルアルコキシシラン
においてRがメチルであり、R1がメチルであり、aが0
又は1であることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】式 H2NCH2C(CH3)2CH2CH2SiRa(OR)3-a [式中、 Rは炭素数が1〜3のアルキル基である] を有するアミノアルキルアルコキシシラン。
- 【請求項4】式: NCC(R1)2CH2CH2SiRa(OR)3-a [式中、 Rは炭素数が1〜3のアルキル基であり、 R1はメチル基である] を有するニトリル−置換アルキルアルコキシシラン。
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