JP3468680B2 - Method for producing carborane-containing silicon-based polymer - Google Patents

Method for producing carborane-containing silicon-based polymer

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JP3468680B2
JP3468680B2 JP04368498A JP4368498A JP3468680B2 JP 3468680 B2 JP3468680 B2 JP 3468680B2 JP 04368498 A JP04368498 A JP 04368498A JP 4368498 A JP4368498 A JP 4368498A JP 3468680 B2 JP3468680 B2 JP 3468680B2
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carborane
carbon atoms
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silicon
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基邦 一谷
俊哉 杉本
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性、難燃性に
優れた機能性材料として有用である新規なカルボラン含
有ケイ素系重合体の製造方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来より、耐熱性、難燃性に優れたケイ
素系重合体が開発されている。また、高分子反応により
重合体を架橋させる方法で分子量、機械強度の向上も試
みられている(Organometallics, 15, 75(1996))が、
耐熱性、難燃性は必ずしも十分なものではなかった。 【0003】一方、カルボラン含有ケイ素系重合体につ
いては幾つか知られており、例えば、J. Macromol. Sc
i. -Rev. Macromol. Chem., C17(2), 173-208 (1979)に
は、ポリ(ドデカカルボラン−シロキサン)について報
告されている。 【0004】また、特表平8−505649号公報に
は、有機ホウ素ポリマーが開示されており、カルボラン
を導入することによりシロキサンポリマーの熱安定性が
向上することが報告されている。しかしながら、上記有
機ホウ素ポリマーは、アセチレン基含有ジリチオ塩と両
末端クロロ基含有カルボランシロキサンとの反応から得
られるもので、モノマーのカルボラン含有ケイ素系化合
物の合成に数段階を要するため、簡便な方法ではなかっ
た。 【0005】また、上記従来の有機ホウ素ポリマー以外
に、カルボラン含有ケイ素系重合体は殆ど知られておら
ず、耐熱性に優れた新規なカルボラン含有ケイ素系重合
体の開発が期待されている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点を鑑
み、簡便な合成方法で得ることができる、耐熱性及び難
燃性に優れたカルボラン含有ケイ素系重合体の製造方法
を提供することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、反応性二
重結合基を側鎖に含有するケイ素系重合体とシリル置換
カルボラン誘導体とを複合化させることを試みた。二重
結合基とシリル基との反応は非常に効率が良く、カルボ
ランが重合体中に簡便に導入されることが期待できる。
また、重合体の側鎖に反応性の二重結合が存在するた
め、効率的に、より多くのカルボランを導入することが
でき、重合体の耐熱性、難燃性のさらなる向上が期待で
きる。 【0008】請求項1記載の発明のカルボラン含有ケイ
素系重合体の製造方法は、一般式(1)、一般式(2)
及び一般式(3)で表される繰り返し単位、又は、一般
式(1)及び一般式(3)で表される繰り返し単位から
なるケイ素系重合体と、一般式(4)又は一般式(5)
で表されるシリル置換カルボラン誘導体とを反応させる
ことを特徴とする重量平均分子量が500以上である
ルボラン含有ケイ素系重合体の製造方法である。 【0009】 【化2】【0010】式(1)中、R1 、R2 、R3 及びR
4 は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素
数6〜30のアリール基を示し、それぞれ同じであって
も異なっていてもよい。なお、二つのエチニレン基及び
1 〜R4 のベンゼン環に対する位置は任意である。 【0011】式(2)中、R5 は、水素原子、炭素数1
〜20のアルキル基又は炭素数6〜30のアリール基を
表し、R6 は、炭素数1〜20のアルキレン基又は炭素
数6〜30のアリーレン基を示すが無くてもよい。な
お、R6 が無い場合は、ケイ素原子にビニル基が直接結
合する。 【0012】式(3)中、R7 及びR8 は、炭素数1〜
20のアルキレン基又は炭素数6〜30のアリーレン基
又は−C 6 4 −CH 2 を示すが無くてもよい。な
お、R7 及びR8 が有る場合は、それぞれ同じであって
も異なっていてもよく、R7 及びR8 が無い場合は、ケ
イ素原子にビニル基が直接結合する。 【0013】式(4)、(5)中、R9 〜R11は、炭素
数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜30のアリール
基を表す。また、カルボランはCBxHx’Cで表され
る2価のかご状のホウ素化合物であり、x、x’は3〜
16の整数を表す。 【0014】上記R1 〜R11で表される炭化水素基の炭
素数は、脂肪族の場合多くなると結合が切れやすくなり
耐熱性が低下するため、また、芳香族の場合多くなると
溶媒に対する溶解性が低下するため、上記範囲に限定さ
れる。 【0015】上記R1 〜R5 及びR9 〜R11で表される
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プ
ロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチ
ル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル
基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペン
タデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタ
デシル基、ノナデシル基、エイコシル基などが挙げられ
る。 【0016】上記R1 〜R5 及びR9 〜R11で表される
アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、
キシリル基、ビフェニル基、ナフチル基などが挙げられ
る。 【0017】上記R6 〜R8 で表されるアルキレン基と
しては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン
基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチ
レン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウン
デシレン基、ドデシレン基、トリデシレン基、テトラデ
シレン基、ペンタデシレン基、ヘキサデシレン基、ヘプ
タデシレン基、オクタデシレン基、ノナデシレン基、エ
イコシレン基などが挙げられる。 【0018】上記R6 〜R8 で表されるアリーレン基と
しては、例えばフェニレン基、トリレン基、キシリレン
基、ビフェニレン基、ナフタレニレン基、アントラセニ
レン基などがあげられる。 【0019】上記カルボランとしては、例えば、ドデカ
カルボラン、デカカルボラン、ヘプタカルボラン、ヘキ
サカルボラン、ペンタカルボラン等が挙げられる。 【0020】一般式(1)で表されるケイ素系重合体の
構成単位としては、例えば、1,4-ジエチニルベンゼン、
1,4-ジエチニル-2- メチルベンゼン、1,4-ジエチニル-
2,3-ジメチルベンゼン、1,4-ジエチニル-2,5- ジメチル
ベンゼン、1,4-ジエチニル-2,6- ジメチルベンゼン、1,
4-ジエチニル-3,5- ジメチルベンゼン、1,4-ジエチニル
-2,3,5,6- テトラメチルベンゼン、1,3-ジエチニルベン
ゼン、1,3-ジエチニル-2- メチルベンゼン、1,3-ジエチ
ニル-4- メチルベンゼン、1,3-ジエチニル-5-メチルベ
ンゼン、1,3-ジエチニル-2,4- ジメチルベンゼン、1,3-
ジエチニル-2,5- ジメチルベンゼン、1,3-ジエチニル-
4,5- ジメチルベンゼン、1,3-ジエチニル-4,6- ジメチ
ルベンゼン、1,3-ジエチニル-2,4,5,6- テトラメチルベ
ンゼン、1,2-ジエチニルベンゼン、1,2-ジエチニル-3-
メチルベンゼン、1,2-ジエチニル-4- メチルベンゼン、
1,2-ジエチニル-3,4- ジメチルベンゼン、1,2-ジエチニ
ル-3,5- ジメチルベンゼン、1,2-ジエチニル-3,6- ジメ
チルベンゼン、1,2-ジエチニル-4,5- ジメチルベンゼ
ン、1,2-ジエチニル-3,4,5,6- テトラメチルベンゼン等
が挙げられる。 【0021】一般式(2)で表されるケイ素系重合体の
構成単位としては、例えば、メチルビニルシラン、エチ
ルビニルシラン、プロピルビニルシラン、ブチルビニル
シラン、ペンチルビニルシラン、ヘキシルビニルシラ
ン、フェニルビニルシラン、トリルビニルシラン、キシ
リルビニルシラン、メチルアリルシラン、エチルアリル
シラン、プロピルアリルシラン、ブチルアリルシラン、
ペンチルアリルシラン、ヘキシルアリルシラン、フェニ
ルアリルシラン、トリルアリルシラン、キシリルアリル
シラン、メチルプロペニルシラン、エチルプロペニルシ
ラン、プロピルプロペニルシラン、ブチルプロペニルシ
ラン、ペンチルプロペニルシラン、ヘキシルプロペニル
シラン、フェニルプロペニルシラン、トリルプロペニル
シラン、キシリルプロペニルシラン、メチルブテニルシ
ラン、エチルブテニルシラン、プロピルブテニルシラ
ン、ブチルブテニルシラン、ペンチルブテニルシラン、
ヘキシルブテニルシラン、フェニルブテニルシラン、ト
リルブテニルシラン、キシリルブテニルシラン等が挙げ
られる。 【0022】一般式(3)で表されるケイ素系重合体の
構成単位としては、例えば、ジビニルシラン、ジアリル
シラン、ジプロペニルシラン、ジブテニルシラン、ビニ
ルアリルシラン、ビニルプロペニルシラン、ビニルブテ
ニルシラン、アリルプロペニルシラン、アリルブテニル
シラン、プロペニルブテニルシラン、ビス(ビニルフェ
ニレン)シラン、ビス(アリルフェニレン)シラン、
(ビニルフェニレン)ビニルシラン、(ビニルフェニレ
ン)アリルシラン、(ビニルフェニレン)プロペニルシ
ラン、(アリルフェニレン)ビニルシラン、(アリルフ
ェニレン)アリルシラン、(アリルフェニレン)プロペ
ニルシラン等が挙げられる。 【0023】一般式(4)で表されるシリル置換カルボ
ラン誘導体としては、例えば、m−ビス(ジメチルシリ
ル)カルボラン、m−ビス(ジエチルシリル)カルボラ
ン、m−ビス(ジプロピルシリル)カルボラン、m−ビ
ス(ジブチルシリル)カルボラン、m−ビス(ジペンチ
ルシリル)カルボラン、m−ビス(ジヘキシルシリル)
カルボラン、m−ビス(ジフェニルシリル)カルボラ
ン、m−ビス(ジトリルシリル)カルボラン、m−ビス
(ジキシリルシリル)カルボラン、m−ビス(ジビフェ
ニルシリル)カルボラン、m−ビス(ジナフチルシリ
ル)カルボラン、m−ビス(ジアントラセニルシリル)
カルボラン、m−ビス(メチルエチルシリル)カルボラ
ン、m−ビス(メチルプロピルシリル)カルボラン、m
−ビス(メチルブチルシリル)カルボラン、m−ビス
(メチルペンチルシリル)カルボラン、m−ビス(メチ
ルヘキシルシリル)カルボラン、m−ビス(エチルプロ
ピルシリル)カルボラン、m−ビス(エチルブチルシリ
ル)カルボラン、m−ビス(エチルペンチルシリル)カ
ルボラン、m−ビス(エチルヘキシルシリル)カルボラ
ン、m−ビス(プロピルブチルシリル)カルボラン、m
−ビス(プロピルペンチルシリル)カルボラン、m−ビ
ス(プロピルヘキシルシリル)カルボラン、m−ビス
(ペンチルヘキシルシリル)カルボラン、m−ビス(メ
チルフェニルシリル)カルボラン、m−ビス(エチルフ
ェニルシリル)カルボラン、m−ビス(プロピルフェニ
ルシリル)カルボラン、m−ビス(ブチルフェニルシリ
ル)カルボラン、m−ビス(ペンチルフェニルシリル)
カルボラン、m−ビス(ヘキシルフェニルシリル)カル
ボラン、及びこれらのo−、p−異性体等が挙げられ
る。 【0024】上記カルボランとしては、例えば、ドデカ
カルボラン、デカカルボラン、ヘプタカルボラン、ヘキ
サカルボラン、ペンタカルボラン等が挙げられる。 【0025】一般式(5)で表されるシリル置換カルボ
ラン誘導体としては、例えば、ジメチルシリルカルボラ
ン、ジエチルシリルカルボラン、ジプロピルシリルカル
ボラン、ジブチルシリルカルボラン、ジペンチルシリル
カルボラン、ジヘキシルシリルカルボラン、ジフェニル
シリルカルボラン、ジトリルシリルカルボラン、ジキシ
リルシリルカルボラン、ジビフェニルシリルカルボラ
ン、ジナフチルシリルカルボラン、ジアントラセニルシ
リルカルボラン、メチルエチルシリルカルボラン、メチ
ルプロピルシリルカルボラン、メチルブチルシリルカル
ボラン、メチルペンチルシリルカルボラン、メチルヘキ
シルシリルカルボラン、エチルプロピルシリルカルボラ
ン、エチルブチルシリルカルボラン、エチルペンチルシ
リルカルボラン、エチルヘキシルシリルカルボラン、プ
ロピルブチルシリルカルボラン、プロピルペンチルシリ
ルカルボラン、プロピルヘキシルシリルカルボラン、ペ
ンチルヘキシルシリルカルボラン、メチルフェニルシリ
ルカルボラン、エチルフェニルシリルカルボラン、プロ
ピルフェニルシリルカルボラン、ブチルフェニルシリル
カルボラン、ペンチルフェニルシリルカルボラン、ヘキ
シルフェニルシリルカルボラン等が挙げられる。 【0026】上記カルボランとしては、例えば、ドデカ
カルボラン、デカカルボラン、ヘプタカルボラン、ヘキ
サカルボラン、ペンタカルボラン等が挙げられる。 【0027】本発明で得られるカルボラン含有ケイ素系
重合体の重量平均分子量は、小さくなると十分な耐熱性
が得られなくなるため500以上に限定され、逆に大き
くなると溶媒に対する溶解性が低下するため500万以
下が好ましい。 【0028】上記ケイ素系重合体とシリル基置換カルボ
ラン誘導体との反応に使用される触媒としては、例え
ば、塩化白金酸、ヘキサロジウムヘキサデカカルボニル
〔Rh6(CO)16 〕等が挙げられる。 【0029】上記触媒の使用量は、少なすぎると反応が
十分進行せず、多すぎると合成後の重合体中に残存し易
くなり、耐熱性が低下するため、ケイ素系重合体中のビ
ニル基に対して0.001〜20mol%が好ましく、
より好ましくは0.01〜10mol%である。 【0030】上記反応に使用されるケイ素系重合体とシ
リル置換カルボラン誘導体のモル比は、カルボランの導
入量が少なすぎると得られるケイ素系重合体の耐熱性、
難燃性があまり向上しないため、ケイ素系重合体中のビ
ニル基:シリル置換カルボラン誘導体=1:0.01〜
20が好ましく、より好ましくは1:0.1〜10であ
る。 【0031】上記反応に使用される溶媒は、極性、無極
性いずれでも良いが、好ましくはトルエン、テトラヒド
ロフランなどの非プロトン性溶媒である。上記溶媒の使
用量は、ケイ素系重合体の構成単位の濃度で0.01〜
50mol/Lが好ましく、より好ましくは0.05〜
5mol/Lである。 【0032】上記反応は室温から溶媒の沸点の間で行わ
れる。また、この反応は空気中又は不活性ガス雰囲気下
のいずれでも行えるが、好ましくはアルゴンガス又は窒
素ガス雰囲気下である。 【0033】上記反応の反応時間は、短すぎるとカルボ
ランの導入反応が十分進行しないので、耐熱性が向上せ
ず、逆に長くなりすぎると架橋反応が進行して溶媒に溶
けなくなり、取り扱いが困難になるため、1〜72時間
が好ましい。 【0034】上記反応で得られたケイ素系重合体の精製
は、例えば、反応終了後の再沈殿法又はゲルパーミエー
ションクロマトグラフィー(GPC)による分取法等に
よって行われる。 【0035】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を挙げる。 (実施例1)還流管及び滴下ロート付1Lの3つ口フラ
スコをアルゴン置換した。これに1,4−ジエチニルベ
ンゼン12.62g(100.0mmol)を入れ、テ
トラヒドロフラン500mlに溶解した。反応器をドラ
イアイス・メタノール浴で冷却した後、n−ブチルリチ
ウムのヘキサン溶液(1.6mol/L)125mlを
30分かけて滴下し、2時間攪拌した。ジビニルジクロ
ロシラン15.38g(100.5mmol)のテトラ
ヒドロフラン溶液60mlを30分かけて滴下し、室温
で24時間攪拌した。得られた反応液を塩化アンモニウ
ム飽和水溶液400ml中に投入し、数分攪拌後、テト
ラヒドロフラン層を分離した。次いで、水層をジエチル
エーテルで3回抽出後、有機層を合わせて無水硫酸マグ
ネシウムで乾燥した。有機溶媒を濃縮、真空乾燥し、黄
褐色のポリ(1,4−ジエチニルベンゼン・ジビニルシ
リレン)5.89gを得た。 【0036】次に、アルゴン置換した還流管付300m
lの2つ口フラスコに上記のポリ(1,4−ジエチニル
ベンゼン・ジビニルシリレン)5.16g(25.0m
mol)を入れ、トルエン150mlに溶解した。反応
液を55℃に昇温し、触媒(H2 PtCl6 ・6H
2 O)0.131g(0.25mmol)のイソプロパ
ノール溶液3mlを入れ、10分間撹拌した。さらに、
1,7−ビス(ジメチルシリル)ドデカカルボラン6.
53g(25.1mmol)のトルエン溶液60mlを
滴下後、オイルバスの温度を120℃にし、10時間加
熱還流した。反応溶液を減圧留去した後、メタノール1
L中に投入した。沈殿を濾別して、黄白色の粉末(重合
体)9.7gを得た。 【0037】実施例1で得られた黄白色粉末の重合体の
1H−NMRスペクトル(ブルカー社製「DRX30
0」で測定)を図1に、IRスペクトル(バイオラッド
社製FTS135システムで測定)を図2に、それぞれ
示した。図1では、0.7〜4ppmにかけてカルボラ
ンに基づくプロトンのピークがみられる。また、0.0
7〜0.6ppmにケイ素原子に結合したメチル基、メ
チレン基のプロトンのピークが、7〜8ppmにはフェ
ニル基のプロトンのピークが、6ppm付近にはビニル
基のプロトンのピークがそれぞれ確認された。また、図
2では、2594cm-1にカルボランに起因する吸収が
みられた。これらのことから、実施例1の重合体は、例
えば、一般式(6)及び(7)の構造を部分的に持つカ
ルボラン含有ケイ素系重合体であることを確認した。ま
た、この重合体の重量平均分子量はポリスチレン換算で
9,600であった。 【0038】 【化3】 【0039】 【化4】 【0040】(比較例1)アルゴン置換した還流管付1
00mlの2つ口フラスコにポリ(1,4−ジエチニル
ベンゼン・ジビニルシリレン)0.41g(2.0mm
ol)を入れ、トルエン20mlに溶解した。得られた
反応液を55℃に昇温し、触媒(H2 PtCl6 ・6H
2 O)0.010g(0.02mmol)のイソプロパ
ノール溶液1mlを入れ、10分間撹拌した。次いで、
1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン0.33g
(2.0mmol)のトルエン溶液10mlを滴下後、
オイルバスの温度を120℃にし、10時間加熱還流し
た。反応溶液を室温まで冷却し、メタノール500ml
中に投入した。次に、得られた沈殿を濾別し、黄白色の
粉末(重合体)を0.53g得た。また、この重合体の
重量平均分子量はポリスチレン換算で68,300であ
った。この重合体は一般式(8)又は(9)で表され、
構造中にカルボランを含有しない。 【0041】 【化5】【0042】 【化6】 【0043】実施例1及び比較例1で得られた重合体に
ついて、セイコー電子社製「SSC5200システム」
を使用して熱重量分析を行い、得られた熱分解曲線を図
3に示した。また、空気雰囲気下での5重量%分解温度
〔Td5 (℃)〕、800℃での重量残存率〔W
800 (%)〕を表1に示した。表1に示した測定結果か
ら、実施例1のカルボラン含有ケイ素系重合体は、耐熱
性に非常に優れた材料であることがわかる。 【0044】 【表1】 【0045】 【発明の効果】本発明の製造方法で得られるカルボラン
含有ケイ素系重合体は、上述の通り耐熱性に優れてお
り、宇宙・航空材料、建築材料などに好適に用いられ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a novel carborane-containing silicon-based polymer useful as a functional material having excellent heat resistance and flame retardancy. It is. [0002] Conventionally, silicon polymers having excellent heat resistance and flame retardancy have been developed. In addition, attempts have been made to improve molecular weight and mechanical strength by a method of crosslinking a polymer by a polymer reaction (Organometallics, 15, 75 (1996)).
Heat resistance and flame retardancy were not always sufficient. On the other hand, some carborane-containing silicon-based polymers are known, for example, J. Macromol.
i. -Rev. Macromol. Chem., C17 (2), 173-208 (1979) reports on poly (dodecacarborane-siloxane). [0004] Japanese Patent Publication No. 8-505649 discloses an organoboron polymer, and reports that the introduction of carborane improves the thermal stability of a siloxane polymer. However, the above-mentioned organic boron polymer is obtained from the reaction of an acetylene group-containing dilithio salt and a chloro group-containing carborane siloxane at both ends, and requires several steps to synthesize a monomeric carborane-containing silicon compound. Did not. [0005] In addition to the above-mentioned conventional organic boron polymers, carborane-containing silicon-based polymers are scarcely known, and development of a novel carborane-containing silicon-based polymer having excellent heat resistance is expected. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above disadvantages, the present invention provides a method for producing a carborane-containing silicon-based polymer having excellent heat resistance and flame retardancy, which can be obtained by a simple synthesis method. />. The present inventors have attempted to complex a silyl-substituted carborane derivative with a silicon-based polymer having a reactive double bond group in a side chain. The reaction between the double bond group and the silyl group is very efficient, and it can be expected that carborane is easily introduced into the polymer.
Further, since a reactive double bond is present in the side chain of the polymer, more carborane can be efficiently introduced, and further improvement in heat resistance and flame retardancy of the polymer can be expected. [0008] The process according to claim 1, wherein the inventions of carborane-containing silicon-based polymer of the general formula (1), the general formula (2)
And a recurring unit represented by the general formula (3), or, a repeating unit represented by the general formula (1) and the general formula (3)
A silicon-based polymer comprising the general formula (4) or general formula (5)
Characterized by reacting with a silyl-substituted carborane derivative represented by the formula :
This is a method for producing a silicon-containing polymer containing ruborane . [0009] In the formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R
4 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, which may be the same or different. The positions of the two ethynylene groups and R 1 to R 4 with respect to the benzene ring are arbitrary. In the formula (2), R 5 is a hydrogen atom, having 1 carbon atom.
Represents an alkyl group having 20 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and R 6 represents an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms or an arylene group having 6 to 30 carbon atoms, but may be omitted. When R 6 is not present, a vinyl group is directly bonded to a silicon atom. In the formula (3), R 7 and R 8 each have 1 to 1 carbon atoms.
20 alkylene groups or arylene groups having 6 to 30 carbon atoms
Or -C 6 H 4 -CH 2 - may be omitted but is shown. When R 7 and R 8 are present, they may be the same or different. When R 7 and R 8 are not present, a vinyl group is directly bonded to a silicon atom. In the formulas (4) and (5), R 9 to R 11 represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. Carborane is a bivalent cage-like boron compound represented by CBxHx'C, and x and x 'are 3 to
Represents an integer of 16. When the number of carbon atoms in the hydrocarbon group represented by R 1 to R 11 increases, the bond is easily broken and the heat resistance decreases when the number of aliphatic groups increases, and when the number of aromatic groups increases, the number of carbon atoms in the solvent increases. Therefore, the content is limited to the above range. The alkyl groups represented by R 1 to R 5 and R 9 to R 11 include, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, Nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl and the like. The aryl groups represented by R 1 to R 5 and R 9 to R 11 include, for example, a phenyl group, a tolyl group,
Examples include a xylyl group, a biphenyl group, and a naphthyl group. The alkylene groups represented by R 6 to R 8 include, for example, methylene, ethylene, propylene, butylene, pentylene, hexylene, heptylene, octylene, nonylene, decylene, Examples include an undecylene group, a dodecylene group, a tridecylene group, a tetradecylene group, a pentadecylene group, a hexadecylene group, a heptadecylene group, an octadecylene group, a nonadecylene group, and an eicosylene group. The arylene group represented by R 6 to R 8 includes, for example, a phenylene group, a tolylene group, a xylylene group, a biphenylene group, a naphthalenylene group, an anthracenylene group and the like. Examples of the carborane include dodecacarborane, decacarborane, heptacarborane, hexacarborane, pentacarborane and the like. The structural units of the silicon-based polymer represented by the general formula (1) include, for example, 1,4-diethynylbenzene,
1,4-diethynyl-2-methylbenzene, 1,4-diethynyl-
2,3-dimethylbenzene, 1,4-diethynyl-2,5-dimethylbenzene, 1,4-diethynyl-2,6-dimethylbenzene, 1,
4-diethynyl-3,5-dimethylbenzene, 1,4-diethynyl
2,3,5,6-tetramethyl benzene, 1, 3-diethynylbenzene, 1,3-diethynyl-2-methylbenzene, 1,3-diethynyl-4-methylbenzene, 1,3-diethynyl - 5-methylbenzene, 1,3-diethynyl-2,4-dimethylbenzene, 1,3-
Diethynyl-2,5-dimethylbenzene, 1,3-diethynyl-
4,5-dimethylbenzene, 1,3-diethynyl-4,6-dimethylbenzene, 1,3-diethynyl-2,4,5,6-tetramethylbenzidine <br/> Nze emissions, 1, 2-diethynylbenzene, 1,2-diethynyl-3-
Methylbenzene, 1,2-diethynyl-4-methylbenzene,
1,2-diethynyl-3,4-dimethylbenzene, 1,2-diethynyl-3,5-dimethylbenzene, 1,2-diethynyl-3,6-dimethylbenzene, 1,2-diethynyl-4,5-dimethyl benzene, 1,2-diethynyl-3,4,5,6-tetramethyl benzene, etc. <br/> like. The structural units of the silicon-based polymer represented by the general formula (2) include, for example, methylvinylsilane, ethylvinylsilane, propylvinylsilane, butylvinylsilane, pentylvinylsilane, hexylvinylsilane, phenylvinylsilane, tolylvinylsilane, xylyl Vinyl silane, methyl allyl silane, ethyl allyl silane, propyl allyl silane, butyl allyl silane,
Pentyl allyl silane, hexyl allyl silane, phenyl allyl silane, tolyl silane, xylyl allyl silane, methyl propenyl silane, ethyl propenyl silane, propyl propenyl silane, butyl propenyl silane, pentyl propenyl silane, hexyl propenyl silane, phenyl propenyl silane, tolyl propenyl silane, xylyl Propenyl silane, methyl butenyl silane, ethyl butenyl silane, propyl butenyl silane, butyl butenyl silane, pentyl butenyl silane,
Hexylbutenylsilane, phenylbutenylsilane, tolylbutenylsilane, xylylbutenylsilane and the like can be mentioned. Examples of the structural unit of the silicon-based polymer represented by the general formula (3) include divinylsilane, diallylsilane, dipropenylsilane, dibutenylsilane, vinylallylsilane, vinylpropenylsilane, vinylbutenylsilane, and allylpropenyl. Silane, allylbutenylsilane, propenylbutenylsilane, bis (vinylphenylene) silane, bis (allylphenylene) silane,
(Vinyl phenylene) vinyl silane, (vinyl phenylene) allyl silane, (vinyl phenylene) propenyl silane, (allyl phenylene) vinyl silane, (allyl phenylene) allyl silane, (allyl phenylene) propenyl silane, and the like. Examples of the silyl-substituted carborane derivative represented by the general formula (4) include m-bis (dimethylsilyl) carborane, m-bis (diethylsilyl) carborane, m-bis (dipropylsilyl) carborane, -Bis (dibutylsilyl) carborane, m-bis (dipentylsilyl) carborane, m-bis (dihexylsilyl)
Carborane, m-bis (diphenylsilyl) carborane, m-bis (ditolylsilyl) carborane, m-bis (dixylsilyl) carborane, m-bis (dibiphenylsilyl) carborane, m-bis (dinaphthylsilyl) carborane, m-bis (Dianthracenylsilyl)
Carborane, m-bis (methylethylsilyl) carborane, m-bis (methylpropylsilyl) carborane, m
-Bis (methylbutylsilyl) carborane, m-bis (methylpentylsilyl) carborane, m-bis (methylhexylsilyl) carborane, m-bis (ethylpropylsilyl) carborane, m-bis (ethylbutylsilyl) carborane, m -Bis (ethylpentylsilyl) carborane, m-bis (ethylhexylsilyl) carborane, m-bis (propylbutylsilyl) carborane, m
-Bis (propylpentylsilyl) carborane, m-bis (propylhexylsilyl) carborane, m-bis (pentylhexylsilyl) carborane, m-bis (methylphenylsilyl) carborane, m-bis (ethylphenylsilyl) carborane, m -Bis (propylphenylsilyl) carborane, m-bis (butylphenylsilyl) carborane, m-bis (pentylphenylsilyl)
Carborane, m-bis (hexylphenylsilyl) carborane, and their o- and p-isomers. Examples of the carborane include dodecacarborane, decacarborane, heptacarborane, hexacarborane, pentacarborane and the like. Examples of the silyl-substituted carborane derivative represented by the general formula (5) include, for example, dimethylsilylcarborane, diethylsilylcarborane, dipropylsilylcarborane, dibutylsilylcarborane, dipentylsilylcarborane, dihexylsilylcarborane, diphenylsilylcarborane, Ditolylsilylcarborane, dixylylsilylcarborane, dibiphenylsilylcarborane, dinaphthylsilylcarborane, dianthracenylsilylcarborane, methylethylsilylcarborane, methylpropylsilylcarborane, methylbutylsilylcarborane, methylpentylsilylcarborane, methylhexylsilylcarborane , Ethylpropylsilylcarborane, ethylbutylsilylcarborane, ethylpentylsilylcarborane, Lehexylsilylcarborane, propylbutylsilylcarborane, propylpentylsilylcarborane, propylhexylsilylcarborane, pentylhexylsilylcarborane, methylphenylsilylcarborane, ethylphenylsilylcarborane, propylphenylsilylcarborane, butylphenylsilylcarborane, pentylphenylsilylcarborane, hexyl Phenylsilylcarborane and the like. Examples of the carborane include dodecacarborane, decacarborane, heptacarborane, hexacarborane, pentacarborane and the like. The weight-average molecular weight of the carborane-containing silicon-based polymer obtained in the present invention is limited to 500 or more because if it is too small, sufficient heat resistance cannot be obtained, and if it is too large, the solubility in a solvent decreases. It is preferably not more than 10,000. Examples of the catalyst used for the reaction between the silicon polymer and the silyl group-substituted carborane derivative include chloroplatinic acid and hexarhodium hexadecacarbonyl [Rh 6 (CO) 16 ]. If the amount of the catalyst used is too small, the reaction does not proceed sufficiently. If the amount is too large, the catalyst tends to remain in the polymer after synthesis and the heat resistance is lowered. Is preferably 0.001 to 20 mol% with respect to
More preferably, it is 0.01 to 10 mol%. The molar ratio between the silicon polymer and the silyl-substituted carborane derivative used in the above reaction is such that the heat resistance of the silicon polymer obtained if the amount of carborane introduced is too small,
Since the flame retardancy is not significantly improved, the vinyl group in the silicon-based polymer: silyl-substituted carborane derivative = 1: 0.01 to
20 is more preferable, and it is more preferably 1: 0.1-10. The solvent used in the above reaction may be either polar or non-polar, but is preferably an aprotic solvent such as toluene or tetrahydrofuran. The amount of the solvent used is 0.01 to 0.01% in terms of the concentration of the structural unit of the silicon-based polymer.
50 mol / L is preferred, and more preferably 0.05 to
5 mol / L. The above reaction is carried out between room temperature and the boiling point of the solvent. This reaction can be carried out either in air or under an inert gas atmosphere, but preferably under an argon gas or nitrogen gas atmosphere. If the reaction time of the above reaction is too short, the carborane introduction reaction does not proceed sufficiently, so that the heat resistance does not improve. Conversely, if the reaction time is too long, the crosslinking reaction proceeds and the solvent does not dissolve in the solvent, making it difficult to handle. Therefore, 1 to 72 hours are preferable. The silicon-based polymer obtained by the above reaction is purified by, for example, a reprecipitation method after completion of the reaction or a fractionation method by gel permeation chromatography (GPC). Embodiments of the present invention will be described below. (Example 1) A 1 L three-necked flask equipped with a reflux tube and a dropping funnel was purged with argon. To this, 12.62 g (100.0 mmol) of 1,4-diethynylbenzene was added and dissolved in 500 ml of tetrahydrofuran. After cooling the reactor with a dry ice / methanol bath, 125 ml of a hexane solution of n-butyllithium (1.6 mol / L) was added dropwise over 30 minutes, and the mixture was stirred for 2 hours. 60 ml of a tetrahydrofuran solution of 15.38 g (100.5 mmol) of divinyldichlorosilane was added dropwise over 30 minutes, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. The obtained reaction solution was poured into 400 ml of a saturated aqueous solution of ammonium chloride, and after stirring for several minutes, a tetrahydrofuran layer was separated. Next, the aqueous layer was extracted three times with diethyl ether, and the organic layers were combined and dried over anhydrous magnesium sulfate. The organic solvent was concentrated and dried under vacuum to obtain 5.89 g of tan poly (1,4-diethynylbenzene / divinylsilylene). Next, 300 m with a reflux tube replaced with argon
l in a two-necked flask, 5.16 g of the above-mentioned poly (1,4-diethynylbenzene / divinylsilylene) (25.0 m
mol) was dissolved in 150 ml of toluene. The reaction mixture was heated to 55 ° C., the catalyst (H 2 PtCl 6 · 6H
Put isopropanol solution 3ml of 2 O) 0.131g (0.25mmol), and stirred for 10 minutes. further,
1,7-bis (dimethylsilyl) dodecacarborane6.
After dropping 60 ml of a toluene solution of 53 g (25.1 mmol), the temperature of the oil bath was set to 120 ° C., and the mixture was heated under reflux for 10 hours. After distilling off the reaction solution under reduced pressure, methanol 1
L. The precipitate was separated by filtration to obtain 9.7 g of a yellowish white powder (polymer). The polymer of the yellowish white powder obtained in Example 1
1 H-NMR spectrum (“DRX30 manufactured by Bruker”)
1 is shown in FIG. 1, and the IR spectrum (measured with a Bio-Rad FTS135 system) is shown in FIG. In FIG. 1, a peak of a proton based on carborane is observed from 0.7 to 4 ppm. Also, 0.0
The peak of the proton of the methyl group and the methylene group bonded to the silicon atom was confirmed at 7 to 0.6 ppm, the peak of the proton of the phenyl group was observed at 7 to 8 ppm, and the peak of the proton of the vinyl group was confirmed at around 6 ppm. . In FIG. 2, absorption due to carborane was observed at 2594 cm −1 . From these, it was confirmed that the polymer of Example 1 was, for example, a carborane-containing silicon-based polymer partially having the structures of general formulas (6) and (7). The weight average molecular weight of this polymer was 9,600 in terms of polystyrene. Embedded image Embedded image (Comparative Example 1) 1 with a reflux tube replaced with argon
In a 00 ml two-necked flask, 0.41 g of poly (1,4-diethynylbenzene / divinylsilylene) (2.0 mm
ol) and dissolved in 20 ml of toluene. The resulting reaction mixture was heated to 55 ° C., the catalyst (H 2 PtCl 6 · 6H
Put isopropanol solution 1ml of 2 O) 0.010g (0.02mmol), and stirred for 10 minutes. Then
0.34 g of 1,4-bis (dimethylsilyl) benzene
After dropping 10 ml of a toluene solution of (2.0 mmol),
The temperature of the oil bath was set to 120 ° C., and the mixture was heated and refluxed for 10 hours. Cool the reaction solution to room temperature, and add 500 ml of methanol.
I put it inside. Next, the obtained precipitate was separated by filtration to obtain 0.53 g of a yellow-white powder (polymer). The weight average molecular weight of this polymer was 68,300 in terms of polystyrene. This polymer is represented by the general formula (8) or (9),
Contains no carborane in the structure. Embedded image Embedded image About the polymer obtained in Example 1 and Comparative Example 1, "SSC5200 system" manufactured by Seiko Instruments Inc.
Was used for thermogravimetric analysis, and the obtained thermal decomposition curve is shown in FIG. In addition, 5% by weight decomposition temperature [Td 5 (° C.)] in an air atmosphere, and the weight residual ratio at 800 ° C. [W
800 (%)] is shown in Table 1. The measurement results shown in Table 1 show that the carborane-containing silicon-based polymer of Example 1 is a material having extremely excellent heat resistance. [Table 1] The carborane-containing silicon-based polymer obtained by the production method of the present invention has excellent heat resistance as described above, and is suitably used for space / aviation materials, building materials and the like.

【図面の簡単な説明】 【図1】実施例1の重合体の 1H−NMRスペクトルで
ある。 【図2】実施例1の重合体のIRスペクトルである。 【図3】実施例1及び比較例1の重合体の熱分解曲線で
ある。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a 1 H-NMR spectrum of a polymer of Example 1. FIG. 2 is an IR spectrum of the polymer of Example 1. FIG. 3 is a thermal decomposition curve of the polymers of Example 1 and Comparative Example 1.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−273535(JP,A) 特開 昭50−44299(JP,A) 特開 平5−262878(JP,A) 特開 平6−49430(JP,A) 特開 平6−172712(JP,A) 特開 平11−1561(JP,A) 特公 昭44−2240(JP,B1) 特表 平8−505649(JP,A) 特表 平8−507795(JP,A) 特表 平10−509750(JP,A) 米国特許3388090(US,A) 米国特許3388091(US,A) 米国特許5552505(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 77/00 - 77/62 C08G 79/00 - 79/14 CA(STN) REGISTRY(STN)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-10-273535 (JP, A) JP-A-50-44299 (JP, A) JP-A-5-262878 (JP, A) JP-A-6-28 49430 (JP, A) JP-A-6-172712 (JP, A) JP-A-11-1561 (JP, A) JP-B-44-2240 (JP, B1) JP-A 8-505649 (JP, A) JP-T-8-507795 (JP, A) JP-T-10-509750 (JP, A) US Patent 3,388,090 (US, A) US Patent 3,388,091 (US, A) US Patent 5,552,505 (US, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) C08G 77/00-77/62 C08G 79/00-79/14 CA (STN) REGISTRY (STN)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 一般式(1)、一般式(2)及び一般式
(3)で表される繰り返し単位、又は、一般式(1)及
び一般式(3)で表される繰り返し単位からなるケイ素
系重合体と、一般式(4)又は一般式(5)で表される
シリル置換カルボラン誘導体とを反応させることを特徴
とする重量平均分子量が500以上であるカルボラン含
有ケイ素系重合体の製造方法。 【化1】〔式(1)中、R1 、R2 、R3 及びR4 は、水素原
子、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜30の
アリール基を示し、それぞれ同じであっても異なってい
てもよい。なお、二つのエチニレン基及びR1 〜R4
ベンゼン環に対する位置は任意である。 式(2)中、R5 は、水素原子、炭素数1〜20のアル
キル基又は炭素数6〜30のアリール基を表し、R
6 は、炭素数1〜20のアルキレン基又は炭素数6〜3
0のアリーレン基を示すが無くてもよい。なお、R6
無い場合は、ケイ素原子にビニル基が直接結合する。 式(3)中、R7 及びR8 は、炭素数1〜20のアルキ
レン基又は炭素数6〜30のアリーレン基又は−C 6
4 −CH 2 を示すが無くてもよい。なお、R7 及びR
8 が有る場合は、それぞれ同じであっても異なっていて
もよく、R7 及びR8 が無い場合は、ケイ素原子にビニ
ル基が直接結合する。 式(4)、(5)中、R9 〜R11は炭素数1〜20のア
ルキル基又は炭素数6〜30のアリール基を表す。ま
た、カルボランはCBxHx’Cで表される2価のかご
状のホウ素化合物であり、x、x’は3〜16の整数を
表す〕
(57) [Claim 1] The repeating unit represented by the general formula (1), the general formula (2) and the general formula (3), or the general formula (1) and the general formula (3) wherein a silicon-based polymer, the general formula (4) or represented by reacting a silyl-substituted carborane derivative with the general formula (5) consisting of repeating units represented by)
Method of manufacturing a weight average molecular weight of 500 or more der Luke Ruboran containing silicon-based polymer to be. Embedded image [In the formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. May be. The positions of the two ethynylene groups and R 1 to R 4 with respect to the benzene ring are arbitrary. In the formula (2), R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms;
6 is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms or 6 to 3 carbon atoms.
An arylene group of 0 is shown but need not be present. When R 6 is not present, a vinyl group is directly bonded to a silicon atom. In the formula (3), R 7 and R 8 represent an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 6 to 30 carbon atoms, or —C 6 H
4 -CH 2 - may or may not, but the show. Note that R 7 and R
When 8 is present, they may be the same or different. When R 7 and R 8 are not present, a vinyl group is directly bonded to a silicon atom. In the formulas (4) and (5), R 9 to R 11 represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. Carborane is a divalent cage-shaped boron compound represented by CBxHx'C, and x and x 'represent integers of 3 to 16.]
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