JP4468629B2

JP4468629B2 - 末端にエポキシ基含有ケイ素基を有する有機重合体およびその製造方法

Info

Publication number: JP4468629B2
Application number: JP2002306620A
Authority: JP
Inventors: 良行河野; 寛安藤
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: EP1555277A1; CA2502120A1; JP2004143200A; US20060111536A1; WO2004037884A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な構造のエポキシ基含有ケイ素基を末端に有する重合体およびその製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来エポキシ基の良好な反応性、接着性から、エポキシ基を様々な重合体に導入したエポキシ基含有重合体が開発されている。しかし、エポキシ基を導入する際にオレフィンを過酸化物等によりエポキシ化する方法では、酸化等による重合体の劣化を伴ったり、重合体末端への選択的なエポキシ基の導入や多官能化が困難であるという問題があった。また製造法によっては副生成物の除去が必要である場合がある。特に上記の方法として、エポキシ基含有ポリイソブテンを重合する特許文献１に記載の方法、およびそれから得られるエポキシ基含有重合体の構造では、上記のような酸化劣化等の懸念や、得られる重合体のエポキシ基周辺の立体的障害による反応性への懸念があった。このため、従来法によるエポキシ基含有重合体では、種々の用途に対し必ずしも十分に満足できる物性を示すに至っていなかった。
【０００３】
一方、各種の有機重合体は、それぞれに独特の特徴を有することが広く知られており、特に主鎖骨格がポリイソブチレン、水素添加ポリイソプレン、水素添加ポリブタジエン及びその共重合体からなる群から選ばれる飽和炭化水素系重合体は、高耐候性、高耐熱性、低透湿性、低気体透過性、優れた可とう性等の特徴を有している。一方、オキシアルキレン系重合体は、他の重合体との優れた相溶性、可とう性、更には優れた低温特性を有している。
【０００４】
また前記の飽和炭化水素系重合体やオキシアルキレン系重合体等の末端に加水分解性基、不飽和基、ヒドロシリル基等を導入した重合体は種々開発されているが、それらの硬化においては水分や加熱が必要であり、また貯蔵安定性の点でも問題を有している。特に近年、電子部品周りの接着、シーリング用途において、工程時間の短縮を目的とした従来の熱硬化系から光硬化系への変更、また有機ＥＬ封止剤等の熱に弱い部品への光硬化系の利用が求められており、エポキシ基を有する重合体は光カチオン硬化等の新しい用途に使用され、このような電子材料等の分野での使用が期待されている。
【０００５】
以上のことから、各種の有機重合体の末端に選択的にエポキシ基が導入された重合体への要求は高く、また、エポキシ基の導入に伴う重合体の劣化、あるいは副生成物の発生に基づく精製等の手間を必要としない容易な製造方法が望まれている。
【０００６】
本発明者らは、エポキシ基含有ケイ素基を末端に有する重合体およびその製造法に関する検討を行ってきたが、有機重合体末端のエポキシ基の数を増加することは困難であり、容易に末端のエポキシ基の数を増加する方法の開発が望まれていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−５６５０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、各種の有機重合体の末端に選択的に複数のエポキシ基を含有したケイ素基が導入された、新規な末端にエポキシ基含有ケイ素基を有する有機重合体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、特定のエポキシ基含有ケイ素基を有する重合体が優れた物性を有することを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち本発明の第１は、末端に一般式（１）あるいは一般式（２）で表される構造を有する有機重合体に関する。
【００１１】
【化５】

（式中、Ｒ¹はエポキシ基を含有する１価の有機基、Ｒ²は炭素数１から２０の炭化水素基で１個以上のフェニル基を含有していもよい、Ｒ³、Ｒ⁴はメチル基もしくはＲ¹あるいはＲ²と同一のものであるか、いずれかが有機重合体への結合部である。ここでｌは平均１で有機重合体末端への結合部を表すがＲ³、Ｒ⁴いずれかが有機重合体末端への結合部の場合ｌ＝０である。１≦ｍ＋ｎ≦５０、１≦ｍ、０≦ｎであり、各ユニットの位置は特定されたものではなく、それぞれ複数個含有される場合に交互あるいはランダムに配置されていて良い。）
【００１２】
【化６】

（式中、Ｒ¹、Ｒ²は一般式（１）と同一である。ここでｌ′は平均１で有機重合体末端への結合部を表す。１≦ｍ′＋ｎ′≦２０、１≦ｍ′、０≦ｎ′であり、各ユニットの位置は特定されたものではなく、それぞれ複数個含有される場合に交互あるいはランダムに配置されていて良い。）
本発明の第２は、上記Ｒ¹が一般式（３）で表される構造を有する有機重合体に関する。
【００１３】
【化７】

（式中、Ｒ⁵は水素、酸素、及び窒素からなる群より選択される１種以上を構成原子として含有する炭素数１から２０の２価の有機基を示す。）
本発明の第３は、上記Ｒ¹が一般式（４）で表される構造を有する有機重合体に関する。
【００１４】
【化８】

（式中、Ｒ⁶は水素、酸素、及び窒素からなる群より選択される１種以上を構成原子として含有する炭素数１から２０の２価の有機基を示す。）
好ましい実施態様としては、前記有機重合体の主鎖骨格が、ポリイソブチレン、水素添加ポリイソプレン、水素添加ポリブタジエン及びその共重合体からなる群から選ばれる飽和炭化水素系重合体であることを特徴とする前記いずれかに記載の有機重合体に関する。
【００１５】
好ましい実施態様としては、前記有機重合体の主鎖骨格が、オキシアルキレン系重合体であることを特徴とする前記いずれかに記載の有機重合体に関する。
【００１６】
本発明の第４は、末端に不飽和基を有する有機重合体とエポキシ基を有するヒドロシラン化合物の付加反応により製造される、末端にエポキシ基含有ケイ素基を有する前記いずれかに記載の有機重合体に関する。
【００１７】
本発明の第５は、末端に不飽和基を有する有機重合体と複数のヒドロシリル基を有するヒドロシラン化合物とを付加反応し、ついで末端に不飽和基を有するエポキシ基含有化合物を付加反応することにより製造される、末端にエポキシ基含有ケイ素基を有する前記いずれかに記載の有機重合体に関する。
【００１８】
本発明の第６は、末端に不飽和基を有する有機重合体とエポキシ基を有するヒドロシラン化合物の付加反応により製造することを特徴とする、前記いずれかに記載の末端にエポキシ基含有ケイ素基を有する有機重合体の製造方法に関する。
【００１９】
本発明の第７は、末端に不飽和基を有する有機重合体と複数のヒドロシリル基を有するヒドロシラン化合物とを付加反応し、ついで末端に不飽和基を有するエポキシ基含有化合物を付加反応することにより製造することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の末端にエポキシ基含有ケイ素基を有する有機重合体の製造方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の末端にエポキシ基含有ケイ素基を有する有機重合体は、分子鎖末端に複数のエポキシ基含有ケイ素基を有することにより優れた硬化性を発現するとともに、その骨格となる有機重合体主鎖の種類によって、その重合体独特の特性を発現することができる。上記有機重合体の主鎖骨格には特に限定はなく、例えば、一般的に知られているアクリル系重合体、ポリエステル系重合体、飽和炭化水素系重合体、オキシアルキレン系重合体等の有機重合体を使用することができる。
【００２１】
本発明における有機重合体の末端部分の構造は、以下の一般式（１）あるいは一般式（２）で示される。
【００２２】
【化９】

ここで式中、Ｒ¹はエポキシ基を含有する１価の有機基、Ｒ²は炭素数１から２０の炭化水素基で１個以上のフェニル基を含有していもよい、Ｒ³、Ｒ⁴はメチル基もしくはＲ¹あるいはＲ²と同一のものであるか、いずれかが有機重合体への結合部である。ここでｌは平均１で有機重合体末端への結合部を表すがＲ³、Ｒ⁴いずれかが有機重合体末端への結合部の場合ｌ＝０である。１≦ｍ＋ｎ≦５０、１≦ｍ、０≦ｎであり、各ユニットの位置は特定されたものではなく、それぞれ複数個含有される場合に交互あるいはランダムに配置されていて良い。
【００２３】
【化１０】

ここで式中、Ｒ¹、Ｒ²は一般式（１）と同一である。ここでｌ′は平均１で有機重合体末端への結合部を表す。１≦ｍ′＋ｎ′≦２０、１≦ｍ′、０≦ｎ′であり、各ユニットの位置は特定されたものではなく、それぞれ複数個含有される場合に交互あるいはランダムに配置されていて良い。
【００２４】
前記有機重合体の末端部分の構造は、エポキシ基の反応性の点から、Ｒ¹は一般式（３）で表される構造であることが好ましく、更には、一般式（４）で表される構造であることが、製造の容易さ、原料の入手の点から、より好ましい。
【００２５】
【化１１】

【００２６】
【化１２】

本発明における有機重合体の主鎖骨格は、前記のごとく限定されるものではないが、主鎖骨格がポリイソブチレン、水素添加ポリイソプレン、水素添加ポリブタジエン及びその共重合体からなる群から選ばれる飽和炭化水素系重合体あるいはオキシアルキレン系重合体である場合、それから得られる硬化物がゴム状の弾性を示す特徴を有する。
【００２７】
前記飽和炭化水素系重合体は、芳香族環以外の炭素−炭素不飽和結合を実質的に含有しない重合体であり、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、水素添加ポリブタジエン、水素添加ポリイソプレンなどがあげられる。
【００２８】
本発明に用いる飽和炭化水素系重合体の主鎖骨格をなす重合体は、（１）エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブチレンなどのような炭素数１〜６のオレフィン系化合物を主成分として単独重合もしくは共重合させるか、（２）ブタジエン、イソプレンなどのようなジエン系化合物を単独重合もしくは共重合させ、あるいは、上記オレフィン系化合物とを共重合させた後、水素添加するなどの方法により得ることができる。中でも、イソブチレン系重合体や水添ポリブタジエン系重合体は、末端に官能基を導入しやすく、分子量を制御しやすく、また、末端官能基の数を多くすることができるので好ましい。さらに、イソブチレン系重合体は液状または流動性を有するので取り扱いやすく、主鎖に芳香族環以外の炭素−炭素不飽和結合を全く含まないため水添の必要が無く、耐候性に極めて優れているので特に好ましい。
【００２９】
イソブチレン系重合体は、単量体単位のすべてがイソブチレン単位から形成されていてもよいし、イソブチレンと共重合可能な単量体単位をイソブチレン系重合体中に、好ましくは５０重量％以下、さらに好ましくは３０重量％以下、とくに好ましくは１０重量％以下の範囲で含有してもよい。
【００３０】
このような単量体成分としては、たとえば、炭素数４〜１２のオレフィン、ビニルエーテル、芳香族ビニル化合物、ビニルシラン類、アリルシラン類などがあげられる。このような共重合体成分としては、たとえば１−ブテン、２−ブテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、ヘキセン、ビニルシクロヘキセン、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、スチレン、α−メチルスチレン、ジメチルスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、β−ピネン、インデン、ビニルトリクロロシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ビニルトリメチルシラン、ジビニルジクロロシラン、ジビニルジメトキシシラン、ジビニルジメチルシラン、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、トリビニルメチルシラン、テトラビニルシラン、アリルトリクロロシラン、アリルメチルジクロロシラン、アリルジメチルクロロシラン、アリルジメチルメトキシシラン、アリルトリメチルシラン、ジアリルジクロロシラン、ジアリルジメトキシシラン、ジアリルジメチルシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシランなどがあげられる。
【００３１】
水添ポリブタジエン系重合体や他の飽和炭化水素系重合体においても、上記イソブチレン系重合体の場合と同様に、主成分となる単量体単位の他に他の単量体単位を含有させてもよい。
【００３２】
飽和炭化水素系重合体、好ましくはイソブチレン系重合体または水添ポリブタジエン系重合体の数平均分子量は５００〜５０，０００程度であるのが好ましく、とくに１，０００〜２０，０００程度の液状ないし流動性を有するものが取扱いやすいなどの点から、好ましい。
【００３３】
前記オキシアルキレン系重合体の主鎖構造としては、−Ｒ⁷−Ｏ−で示される構造を繰り返し単位とする重合体であればよく、このとき、Ｒ⁷は炭素数１から２０の２価の有機基であればよい。また、繰り返し単位の全てが同一である単独重合体であっても良く、２つ以上の種類の繰り返し単位を含む共重合体であっても良い。さらに、主鎖中に分岐構造を有していても良い。
【００３４】
Ｒ⁵の具体例としては、−ＣＨ₂ＣＨ₂−、−ＣＨ（ＣＨ₃）ＣＨ₂−、−ＣＨ（Ｃ₂Ｈ₅）ＣＨ₂−、−Ｃ（ＣＨ₃）₂ＣＨ₂−、−ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂−等が挙げられる。Ｒ⁵としては特に−ＣＨ（ＣＨ₃）ＣＨ₂−が好ましい。
【００３５】
オキシアルキレン系重合体の主鎖骨格は、例えば開始剤と触媒の存在下、モノエポキシドを開環重合することによって得られる。
【００３６】
開始剤の具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサメチレングリコール、メタリルアルコール、ビスフェノールＡ、水素化ビスフェノールＡ、ネオペンチルグリコール、ポリブタジエンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレントリオール、ポリプロピレンテトラオール、ジプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールメタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の２価アルコールや多価アルコール、水酸基を有する各種のオリゴマー等が挙げられる。
【００３７】
モノエポキシドの具体例としては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、α-ブチレンオキサイド、β-ブチレンオキサイド、ヘキセンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド、α−メチルスチレンオキサイド等のアルキレンオキサイド類や、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、イソプロピルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル等のアルキルグリシジルエーテル類、アリルグリシジルエーテル類、アリールグリシジルエーテル類等が挙げられる。
【００３８】
ポリオキシアルキレン系重合体の合成法としては、たとえばＫＯＨのようなアルカリ触媒による重合法、たとえば特開昭６１−２１５６２３号公報に示される有機アルミニウム化合物とポルフィリンとを反応させて得られる錯体のような遷移金属化合物−ポルフィリン錯体触媒による重合法、たとえば特公昭４６−２７２５０号公報および特公昭５９−１５３３６号公報などに示される複合金属シアン化物錯体触媒による重合法、セシウム触媒による重合法、ホスファゼン触媒による重合法等があげられるが、特に限定されるものではない。中でも、高分子量でかつ着色の少ない重合体が容易に得られる点からは、複合金属シアン化物錯体触媒による重合法が好ましい。
【００３９】
この他、オキシアルキレン系重合体の主鎖骨格は、水酸基末端オキシアルキレン重合体を塩基性化合物、例えばＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＣＨ₃、ＮａＯＣＨ₃等の存在下、２官能以上のハロゲン化アルキル、例えばＣＨ₂Ｃｌ₂、ＣＨ₂Ｂｒ₂等による鎖延長等によっても得ることができる。
【００４０】
さらに、上記オキシアルキレン系重合体の主鎖骨格中にはオキシアルキレン系重合体の特性を大きく損なわない範囲でウレタン結合成分等の他の成分を含んでいてもよい。
【００４１】
本発明における有機重合体の末端へ一般式（１）、（２）の構造を有するエポキシ基含有ケイ素基を導入する方法には特に限定はないが、導入時の酸化等による劣化や導入後に脱酸等の精製の必要性のないことから、エポキシ基を有するヒドロシラン化合物の不飽和基への付加反応による導入あるいはヒドロシラン化合物の不飽和基への付加反応の後、エポキシ基を導入する方法が好ましい。
【００４２】
前記ヒドロシラン化合物の付加反応による導入は、（イ）末端に不飽和基を有する有機重合体を合成し、その後エポキシ基を有する平均１個のヒドロシリル基を有するヒドロシラン化合物を付加反応させる方法、あるいは（ロ）ヒドロシリル基を分子内に２個以上有するヒドロシラン化合物の有機重合体末端への付加反応後、アリル基等の不飽和基を有するエポキシ化合物による未反応ヒドロシリル基への付加反応による方法のいずれでも可能である。
【００４３】
前者（イ）の方法では、ヒドロシラン化合物のヒドロシリル基が平均１個のため選択的に重合体末端に容易に導入でき、重合体の高分子量化が抑制できる。この場合、反応物の仕込み順序等に限定はないが、反応系の発熱、有機重合体の粘度等を考慮すると、ヒドロシリル化触媒と末端に不飽和基を有する有機重合体との混合物に、エポキシ基を有する平均１個のヒドロシリル基を有するヒドロシラン化合物を滴下する方法が好ましい。
【００４４】
有機重合体中の末端不飽和基とヒドロシリル基のモル比は、特に限定はないが、０．５≦ヒドロシリル基／有機重合体中の末端不飽和基≦２．０の範囲であれば良く、エポキシ基の導入率を高くする点から０．８≦ヒドロシリル基／有機重合体中の末端不飽和基≦１．５が好ましく、残存するヒドロシラン化合物の除去性から０．８≦ヒドロシリル基／有機重合体中の末端不飽和基≦１．２がより好ましい。
【００４５】
また後者（ロ）の方法では、重合体末端の未反応ヒドロシリル基に対し、十分にエポキシ基含有化合物を反応させることができ、重合体末端に複数のエポキシ基を導入することが可能である。この場合も、反応物の仕込み順序等に限定はないが、高分子量化を抑える点からヒドロシラン化合物へ有機重合体と触媒の混合物をゆっくり滴下することが好ましい。
【００４６】
有機重合体中の末端不飽和基とヒドロシリル基のモル比は、特に限定はないが、２．０≦ヒドロシリル基／有機重合体中の末端不飽和基の範囲であれば良く、有機重合体末端へ複数個のエポキシ基を導入する点から３．０≦ヒドロシリル基／有機重合体中の末端不飽和基であることが好ましく、高分子量化の抑制の点から３．０≦ヒドロシリル基／有機重合体中の末端不飽和基≦５．０であることがより好ましい。
【００４７】
本発明において、特定の末端構造を有する重合体を得るためには、以下の一般式（５）あるいは一般式（６）で示されるヒドロシラン化合物を使用することができる。
【００４８】
【化１３】

ここで式中、Ｒ¹はエポキシ基を含有する１価の有機基、Ｒ²は炭素数１から２０の炭化水素基で１個以上のフェニル基を含有していもよい、Ｒ³、Ｒ⁴は水素、メチル基もしくはＲ¹あるいはＲ²と同一のものである。ｌは平均１であるがＲ³、Ｒ⁴いずれかが水素の場合ｌ＝０である。１≦ｍ＋ｎ≦５０、１≦ｍ、０≦ｎであり、各ユニットの位置は特定されたものではなく、それぞれ複数個含有される場合に交互あるいはランダムに配置されていて良い。
【００４９】
【化１４】

ここで式中、Ｒ¹、Ｒ²は一般式（１）と同一である。ここでｌ′は平均１である。１≦ｍ′＋ｎ′≦２０、１≦ｍ′、０≦ｎ′であり、各ユニットの位置は特定されたものではなく、それぞれ複数個含有される場合に交互あるいはランダムに配置されていて良い。
【００５０】
前記有機重合体の末端部分の構造は、エポキシ基の反応性の点から、Ｒ¹は一般式（３）で表される構造であることが好ましく、更には、一般式（４）で表される構造であることが、製造の容易さ、原料の入手の点から、より好ましい。
【００５１】
【化１５】

【００５２】
【化１６】

Ｒ²は炭素数１から２０の炭化水素基で１個以上のフェニル基を含有していもよいが、有機重合体の主鎖骨格が飽和炭化水素系の場合、ヒドロシラン化合物との相溶性を高めるため炭素数４以上であることが好ましい。
【００５３】
一般式（５）でのｍ＋ｎは１以上５０以下であるが、重合体末端のエポキシ基数の増加の点および重合体とヒドロシラン化合物との相溶性の点から、好ましくは３以上３０以下であり、特に好ましくは４以上２０以下である。
【００５４】
ｍの数は、１以上であるが、その量は得られる重合体の性質より調整が可能であり、得られるエポキシ基含有有機重合体の反応性の点より２以上が好ましい。
【００５５】
ｎの数は、０以上であるがヒドロシラン化合物と有機重合体との相溶性を高めるため調整可能であり、特に主鎖骨格を飽和炭化水素有機重合体にする場合は、１以上が好ましく、ｍが２以上のときにはｎも２以上がより好ましい。また極性の高い主鎖骨格の場合は、例えばオキシアルキレン重合体のような場合は、ｎは１が好ましい。
【００５６】
一般式（６）でのｍ′＋ｎ′は１以上２０以下であるが、重合体末端のエポキシ基数の増加の点および重合体とヒドロシラン化合物との相溶性の点から、好ましくは３以上２０以下であり、特に好ましくは４以上２０以下である。
【００５７】
ｍ′の数は、１以上であるが、その量は得られる重合体の性質より調整が可能であり、得られるエポキシ基含有有機重合体の反応性の点より２以上が好ましい。
【００５８】
ｎ′の数は、０以上であるがヒドロシラン化合物と有機重合体との相溶性を高めるため調整可能であり、特に主鎖骨格を飽和炭化水素有機重合体にする場合は、１以上が好ましく、ｍ′が２以上のときにはｎ′も２以上がより好ましい。また極性の高い主鎖骨格の場合は、例えばオキシアルキレン重合体のような場合は、ｎは１が好ましい。
【００５９】
これらのヒドロシラン化合物は、公知の合成方法により合成することができる。例えば、Ｓｉ原子上に炭化水素および水素原子を有するポリシロキサン化合物のヒドロシリル基を、アリル基等の末端に不飽和基を有する化合物でヒドロシリル化反応させることにより、上記のヒドロシラン化合物を得ることができる。
【００６０】
すなわちエポキシ基を導入する場合は、例えばアリルグリシジルエーテルなどの化合物とヒドロシリル基を有するポリシロキサン化合物とをヒドロシリル化することで導入可能である。
【００６１】
同様に上記一般式（１）、（２）でのＲ²の導入方法は、末端にアリル基等の不飽和基を有する炭化水素あるいはα―メチルスチレン等をヒドロシリル化させることで導入可能である。
【００６２】
末端に不飽和基を有する有機重合体の合成方法としては、一般的に知られている方法で問題はなく、例えばリビングカチオン重合等により末端がハロゲン基であるようなものは、金属アルコキシドにより脱ハロゲン化水素する方法、あるいは四塩化チタン等の存在下、アリルトリメチルシラン等を反応させることにより不飽和基を導入することができる。また、水酸基末端に不飽和結合を有する化合物を反応させて、エーテル結合、エステル結合、ウレタン結合、カーボネート結合などにより導入させる方法等が挙げられる。
【００６３】
例えば、水酸基末端を有する重合体を不飽和基末端にする場合は、水酸基末端を−ＯＮａや−ＯＫなどのオキシメタル基にした後、一般式（７）：
ＣＨ₂＝ＣＨ−Ｒ⁸−Ｙ一般式（７）
または一般式（８）：
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ⁹）−Ｒ⁸−Ｙ一般式（８）
（式中、Ｒ⁸は炭素数１から２０の２価の有機基、Ｒ⁹は炭素数１０以下の炭化水素基、Ｙはハロゲン原子。）で示される不飽和基含有化合物を反応させる方法が挙げられる。
【００６４】
末端水酸基をオキシメタル基にする方法としては、Ｎａ、Ｋのごときアルカリ金属；ＮａＨのごとき金属水素化物；ＮａＯＣＨ₃のごとき金属アルコキシド；ＮａＯＨ、ＫＯＨなどのアルカリ水酸化物などと反応させる方法があげられる。
【００６５】
一般式（７）または（８）で示される不飽和基含有化合物の具体例としては、ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−Ｃｌ、ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−Ｂｒ、ＣＨ₂＝ＣＨ−Ｃ₂Ｈ₄−Ｃｌ、ＣＨ₂＝ＣＨ−Ｃ₂Ｈ₄−Ｂｒ、ＣＨ₂＝ＣＨ−Ｃ₃Ｈ₆−Ｃｌ、ＣＨ₂＝ＣＨ−Ｃ₃Ｈ₆−Ｂｒ、ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＨ₂−Ｃｌ、ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＨ₂−Ｂｒ、ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₂ＣＨ₃）−ＣＨ₂−Ｃｌ、ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₂ＣＨ₃）−ＣＨ₂−Ｂｒ、ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₂ＣＨ（ＣＨ₃）₂）−ＣＨ₂−Ｃｌ、ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₂ＣＨ（ＣＨ₃）₂）−ＣＨ₂−Ｂｒ、等が挙げられ、特に反応性の点から、ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−Ｃｌ、ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＨ₂−Ｃｌが好ましい。
【００６６】
不飽和基の導入方法としては、これ以外にＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−基やＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＨ₂−基等を有するイソシアネート化合物、カルボン酸、エポキシ化合物等を用いることもできる。
【００６７】
上記ヒドロシリル化の反応は、末端に不飽和基を有する有機重合体とヒドロシラン化合物を、ＶＩＩＩ族遷移金属触媒の存在下で反応させる方法が好ましい。
【００６８】
ＶＩＩＩ族遷移金属触媒としては、白金、ロジウム、コバルト、パラジウム及びニッケル等のＶＩＩＩ族遷移金属元素から選ばれた金属錯体触媒等が有効に使用される。例えば、Ｈ₂ＰｔＣｌ₆・６Ｈ₂Ｏ、白金−ビニルシロキサン錯体、白金−オレフィン錯体、Ｐｔメタル、ＲｈＣｌ（ＰＰｈ₃）₃、ＲｈＣｌ₃、Ｒｈ／Ａｌ₂Ｏ₃、ＲｕＣｌ₃、ＩｒＣｌ₃、ＦｅＣｌ₃、ＰｄＣｌ₂・２Ｈ₂Ｏ、ＮｉＣｌ₂等のような化合物が使用できるが、ヒドロシリル化の反応性の点から、Ｈ₂ＰｔＣｌ₆・６Ｈ₂Ｏ、白金−ビニルシロキサン錯体、白金−オレフィン錯体のいずれかであることが好ましい。特に白金−ビニルシロキサン錯体が反応誘導期が短い等の点で好ましい。
【００６９】
ヒドロシリル化反応の触媒としては、これら以外にもＡｌＣｌ₃、ＴｉＣｌ₄等やベンゾイルパーオキサイドなどのラジカル開始剤等も使用することができる。
【００７０】
ヒドロシリル化反応は、重合体が劣化等の好ましくない副反応が起こらない温度であれば、反応速度等の点から好ましい温度を選択すればよいが、通常１０〜１５０℃、好ましくは２０〜１２０℃、さらに好ましくは４０〜１００℃の範囲とするのが好適であり、反応温度の調節、反応系の粘度の調整など必要に応じて、ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の溶剤を用いることができる。
【００７１】
ヒドロシリル化反応の反応促進には、特開平８―２８３３３９号公報で開示される酸素の使用による触媒の再活性化や硫黄添加などの方法を用いることができる。
【００７２】
さらにヒドロシリル化反応において有機重合体、反応溶媒、系中の可塑剤等が酸素により酸化されることを抑制するために、酸化防止剤の存在下でヒドロシリル化反応を行うことができる。
【００７３】
エポキシ基含有ケイ素基の導入率を測定する方法としては種々の方法が考えられるが、現在のところＮＭＲスペクトルにより、エポキシ基含有ケイ素基の導入された末端と導入されなかった末端の積分値を比較することで正確な値を得ることができる。
【００７４】
次に、本発明における末端にエポキシ基含有ケイ素基を有する飽和炭化水素系重合体の製法について詳しく説明する。
【００７５】
本発明の末端にエポキシ基を有するイソブチレン系重合体は、イニファー法と呼ばれる重合法（イニファーと呼ばれる開始剤と連鎖移動剤を兼用する特定の化合物を用いるカチオン重合法）で得られた末端官能型、好ましくは、全末端官能型イソブチレン系重合体を用いて製造することができる。例えば、この重合体の脱ハロゲン化水素反応や特開昭６３−１０５００５号公報に記載されているような重合体への不飽和基導入反応等により末端に不飽和基を有するポリイソブチレンを得た後、前記の一般式（５）あるいは一般式（６）で示されるようなエポキシ基含有ヒドロシラン化合物を白金触媒を用いてヒドロシリル化反応で付加反応をさせることによりエポキシ基含有ケイ素基を重合体に導入する方法があげられる。
【００７６】
水添ポリブタジエン系重合体では、たとえば、まず、末端ヒドロキシ水添ポリブタジエン系重合体の水酸基末端を−ＯＮａや−ＯＫなどのオキシメタル基にした後、前記の一般式（７）または一般式（８）で表される不飽和基含有化合物を反応させる方法により、同様に末端に不飽和基を含有する水添ポリブタジエン系重合体を得ることが可能である。
【００７７】
前記方法では、出発原料として使用した末端ヒドロキシ水添ポリブタジエン系重合体とほぼ同じ分子量をもつ末端不飽和基含有水添ポリブタジエン系重合体が得られるが、より高分子量の重合体を得たい場合には、一般式（７）あるいは一般式（８）の有機ハロゲン化合物を反応させる前に、塩化メチレン、ビス（クロロメチル）ベンゼン、ビス（クロロメチル）エーテルなどのごとき、１分子中にハロゲンを２個以上含む多価有機ハロゲン化合物と反応させれば分子量を増大させることができ、その後一般式（７）あるいは一般式（８）で示される有機ハロゲン化合物と反応させれば、より高分子量でかつ末端にオレフィン基を有する水添ポリブタジエン系重合体を得ることができる。
【００７８】
前記末端不飽和基含有水添ポリブタジエン系重合体へのエポキシ基含有ケイ素基の導入は、前記イソブチレン系重合体の場合と同様にヒドロシラン化合物を白金系触媒を用いて付加反応をさせることにより製造される。
【００７９】
前記のように飽和炭化水素系重合体が、芳香族環でない不飽和結合を分子中に実質的に含有しない場合には、不飽和結合を有する有機系重合体のような従来のゴム系重合体から形成される被膜と比べて耐候性がよい。また、該重合体は炭化水素系重合体であるので低気体透過性や耐水性がよく、低気体透過性の高い被膜を形成する。
【００８０】
本発明のエポキシ基含有ケイ素基を末端に有するオキシアルキレン系重合体の製造法としては、特に限定されず、例えば前記の末端に不飽和基を有するオキシアルキレン系重合体と前記の一般式（５）あるいは一般式（６）で示されるエポキシ基含有モノヒドロシラン化合物によるヒドロシリル化反応により得ることができる。
【００８１】
末端に不飽和基を有するオキシアルキレン系重合体の製造法としては、前記の方法を用いればよい。例えばエーテル結合により不飽和基を導入する場合は、オキシアルキレン系重合体の水酸基末端のメタルオキシ化により−ＯＭ（ＭはＮａまたはＫ等）を生成した後、前記の一般式（７）または一般式（８）で表される不飽和基含有化合物を反応させる方法が同様に利用できる。
【００８２】
本発明の末端にエポキシ基含有ケイ素基を有する有機重合体は、選択的に末端にエポキシ基含有ケイ素基を導入した新規な重合体であり、製造の際にも重合体主鎖の劣化等を回避し合成することが可能である。このようにして得られた重合体は、それ単独でエポキシ基の公知な反応を利用して硬化させることも可能であり、また従来使用されているエポキシ系硬化物への改質剤的な使用法によっても重合体主鎖由来の特徴を発現することが期待される。
【００８３】
本発明の末端にエポキシ基含有ケイ素基を有する有機重合体硬化方法としては、エポキシ基含有化合物の一般的な硬化剤により、エポキシ基を反応させ硬化させることができる。硬化剤としては、アミン系硬化剤、酸系硬化剤、３フッ化ホウ素アミンコンプレックス系硬化剤、光カチオン系硬化剤等が一般的な方法で使用可能である。
【００８４】
本発明の末端にエポキシ基含有ケイ素基を有する有機重合体は、必要に応じてその他の重合体や充填剤、補強剤、各種添加剤および触媒等を混合することにより、接着剤、塗料、シーリング剤組成物、防水剤、吹き付け剤、型取り用材料、注入型ゴム材料等として有用である。
【００８５】
特に本発明のエポキシ基含有ケイ素基を有する飽和炭化水素系重合体は、光カチオン系開始剤を使用することで、優れた光硬化性を示す。このような硬化性組成物は、電子材料周辺での接着剤あるいはシーリング剤として好適であり、特に飽和炭化水素系重合体主鎖の耐熱性、低透湿性、低吸湿性、低気体透過性等の性質により、熱および湿気等に弱い部品等、例えば有機ＥＬ等に対する接着剤、シーリング剤に好適である。
【００８６】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらによりなんら制限を受けるものではない。
（合成例１）
（エポキシ基含有ヒドロシランの合成）
シロキサン結合の繰返し単位が平均５個のメチルハイドロジェンポリシロキサン２３．３ｇ、トルエン２０ｇを２００ｍｌ三口フラスコに計量し、冷却管および滴下管を取り付け、９０℃に昇温した。続いてα―メチルスチレン７．７ｇ、アリルグリシジルエーテル７．４４ｇ、トルエン１５ｇおよび白金−１，１，３，３−テトラメチル−１，３−ジビニルジシロキサン錯体（白金換算で０．３重量％のトルエン溶液）６μｌの混合物をゆっくり滴下し、２時間攪拌した。ヒドロシランのモル数は、アルコールに溶解させたメチルハイドロジェンポリシロキサンにアルカリ水溶液を滴下したときの水素発生量により算出した。反応の進行は、¹Ｈ−ＮＭＲにてα―メチルスチレンの不飽和基のピーク（５．０ｐｐｍ付近、５．３ｐｐｍ付近）の減少、アリルグリシジルエーテルの不飽和基のピーク（５．３ｐｐｍ付近、５．９ｐｐｍ付近）の減少およびヒドロシランのピーク（４．４ｐｐｍ付近）の減少により追跡した。反応終了後、¹Ｈ−ＮＭＲで確認の結果下記式（９）で表すようなα―メチルスチレン基平均２個、エポキシ含有基平均２個が導入され、ヒドロシリル基が平均１個残存するヒドロシラン（ＳＨ−１）が得られた。
【００８７】
【化１７】

（合成例２）
（エポキシ基含有環状ヒドロシランの合成）
１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン１００ｇを３００ｍｌ三ツ口フラスコに計量し、９０℃に昇温した。続いて上記ヒドロシランに対し４分の３当量のアリルグリシジルエーテル３５．６ｇおよび白金−１，１，３，３−テトラメチル−１，３−ジビニルジシロキサン錯体（白金換算で０．３重量％のトルエン溶液）１０μｌの混合物をトルエン３５ｇに溶解し、その混合物をゆっくりと滴下した。１時間反応後、¹Ｈ−ＮＭＲでアリル基のピーク（５．３ｐｐｍ付近、５．９ｐｐｍ付近）を確認した結果、反応物のアリル基の消滅が確認でき、下記式（１０）で示される平均１個のヒドロシリル基を有する化合物（ＳＨ−２）が得られた。
【００８８】
【化１８】

（合成例３）
（アリル末端イソブチレン系重合体の合成）
２Ｌの耐圧ガラス製容器に、三方コックを取り付け、容器内を窒素置換した後、注射器を用いて容器内に、エチルシクロヘキサン（モレキュラーシーブス３Ａとともに１夜間以上放置することにより乾燥したもの）１３８ｍｌおよびトルエン（モレキュラーシーブス３Ａとともに１夜間以上放置することにより乾燥したもの）１０１２ｍｌ、１，４−ビス（α−クロロイソプロピル）ベンゼン８．１４ｇ（３５．２ｍｍｏｌ）を加えた。
【００８９】
次にイソブチレンモノマー２５４ｍｌ（２．９９ｍｏｌ）が入っているニードルバルブ付耐圧ガラス製液化採取管を、三方コックに接続して、重合容器を−７０℃のドライアイス／エタノールバス中につけて冷却した後、真空ポンプを用いて容器内を減圧にした。ニードルバルブを開け、イソブチレンモノマーを液化ガス採取管から重合容器内に導入した後、三方コック内の一方から窒素を導入することにより容器内を常圧に戻した。次に、２−メチルピリジン０．３８７ｇ（４．１５ｍｍｏｌ）を加えた。次に、四塩化チタン４．９０ｍｌ（４４．７ｍｍｏｌ）を加えて重合を開始した。反応時間７０分後に、アリルトリメチルシラン９．６５ｇ（１３．４ｍｍｏｌ）を加えてポリマー末端にアリル基の導入反応を行った。反応時間１２０分後に、反応溶液を水２００ｍｌで４回洗浄した後、溶剤を留去することによりアリル末端イソブチレン系重合体（Ｐ−１）を得た。
【００９０】
こうして得られたポリマ−の収量より収率を算出するとともに、Ｍｎ及びＭｗ／ＭｎをＧＰＣ法により、また末端構造を３００ＭＨｚ¹Ｈ−ＮＭＲ分析により各構造に帰属するプロトン（開始剤由来のプロトン：６．５〜７．５ｐｐｍ、ポリマ−末端由来のアリル基のピーク（４．９７ｐｐｍ：＝ＣＨ₂、５．７９ｐｐｍ：−ＣＨ＝Ｃ））の共鳴信号の強度を測定、比較することにより求めた。¹Ｈ−ＮＭＲは、ＶａｒｉａｎＧｅｍｉｎｉ３００（３００ＭＨｚｆｏｒ ¹Ｈ）を用い、四塩化炭素／重アセトン中で測定した。
【００９１】
なお、ＧＰＣは送液システムとしてＷａｔｅｒｓＬＣＭｏｄｕｌｅ１、カラムはＳｈｏｄｅｘＫ−８０４を用いて行った。分子量はポリスチレンスタンダードに対する相対分子量で与えられる。ポリマーの分析値は、Ｍｎ＝５８００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．３９、Ｆｎ（ｖ）＝１．８８（ＮＭＲ分析において、開始剤残基となる芳香族環１分子当たりに対するアリル基の数）であった。
【００９２】
（合成例４）
（末端アリル基含有オキシプロピレン系重合体の合成）
数平均分子量が２０００のポリプロピレングリコールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒の存在下、プロピレンオキサイドの重合を行い、数平均分子量が１００００のポリプロピレングリコールを得た。続いてこのポリプロピレングリコールの末端水酸基に対して１．２倍当量のＣＨ₃ＯＮａ（メタノール溶液）を添加し、減圧下でメタノールを除去しながら、末端をメタルオキシ化した。ここに１．３倍当量の３−クロロ−１−プロペンを添加し、反応させた後、副生した塩を脱塩精製により除き、末端にアリル基を有するオキシプロピレン系重合体（Ｐ−２）を得た。
【００９３】
得られた重合体の末端アリル基濃度を測定したところ、０．２２３ｍｍｏｌ／ｇであった。
【００９４】
（合成例５）
（重合体末端へのエポキシ基含有ケイ素基の導入−１）
上記の末端にアリル基を含有するポリイソブチレン系重合体（Ｐ−１）１００ｇ、１，４，−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシトルエン０．０５ｇおよびトルエン１００ｇを５００ｍｌの三ツ口フラスコに計量し、真空シール付き攪拌機、冷却管および玉栓を取り付けた。
【００９５】
続いて１００℃に昇温後、６％酸素含有空気雰囲気化で硫黄の１％トルエン溶液を１１．１μｌ滴下、攪拌し、続いて白金−１，１，３，３−テトラメチル−１，３−ジビニルジシロキサン錯体のトルエン溶液２１．６μｌ（白金換算で３重量％のトルエン溶液）を滴下、攪拌し、上記で合成したヒドロシラン化合物（ＳＨ−１）をゆっくりと滴下し６時間反応させた。
【００９６】
反応の進行は、¹Ｈ−ＮＭＲにより末端アリル基のピーク（５．１ｐｐｍ：＝ＣＨ₂、５．９ｐｐｍ：−ＣＨ＝Ｃ）の減少、消滅および滴下したエポキシ基含有ヒドロシランのヒドロシリル基（Ｓｉ−Ｈ）のピーク（４．８ｐｐｍ）の減少により確認した。
【００９７】
得られた反応物の¹Ｈ−ＮＭＲを測定したところ、初期末端アリル基含有重合体に対し、上記記載のアリル基を示すピークおよびヒドロシランを示すピークが完全に消滅していることが判明し、目的の末端に下記式（１１）の構造のエポキシ基含有ケイ素基を含有するイソブチレン系重合体が得られた。
【００９８】
【化１９】

（合成例６）
（重合体末端へのエポキシ基含有ケイ素基の導入−２）
上記の末端にアリル基を含有するオキシプロピレン系重合体１００ｇおよびヘキサン２ｇを３００ｍｌの三ツ口フラスコに計量し、真空シール付き攪拌機、三方コックおよび玉栓を取り付けた。これを９０℃に昇温、攪拌し、真空ポンプにより２時間共沸脱水を行った。
【００９９】
続いて白金−１，１，３，３−テトラメチル−１，３−ジビニルジシロキサン錯体（白金換算で３重量％のトルエン溶液）４．１０μｌ滴下し、よく攪拌した。続いてエポキシ基含有ヒドロシラン(ＳＨ―２)１３．０ｇを窒素雰囲気下ゆっくりと滴下し、その後２時間攪拌した。
【０１００】
反応の進行は、¹Ｈ−ＮＭＲにより末端アリル基のピーク（４．９７ｐｐｍ：＝ＣＨ₂、５．７９ｐｐｍ：−ＣＨ＝Ｃ）の減少、消滅および滴下したエポキシ基含有モノヒドロシランのヒドロシリル基（Ｓｉ−Ｈ）のピーク（４．６ｐｐｍ付近）の減少により確認した。
【０１０１】
得られた反応物の¹Ｈ−ＮＭＲを測定したところ、初期末端アリル基含有重合体に対し、上記記載のアリル基を示すピークおよびヒドロシランを示すピークが完全に消滅していることが判明し、末端に下記式（１２）の構造のエポキシ基含有ケイ素基を有するオキシアルキレン系重合体が得られた。
【０１０２】
【化２０】

（合成例７）
（重合体末端へのエポキシ基含有ケイ素基の導入−３）
１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン７．８ｇを５００ｍｌの三ツ口フラスコに計量し、１００℃に昇温した。続いて上記末端にアリル基を含有するポリイソブチレン系重合体（Ｐ−１）１００ｇをトルエン１００ｇに溶解したもの、硫黄の１％トルエン溶液１１．１μｌおよび白金−１，１，３，３−テトラメチル−１，３−ジビニルジシロキサン錯体（白金換算で３重量％のトルエン溶液）２５μｌの混合物を６％酸素含有空気雰囲気化で滴下ゆっくり滴下し、滴下終了後４時間攪拌した。¹Ｈ−ＮＭＲでポリイソブチレン系重合体（Ｐ−１）の末端アリル基のピークの消滅を確認した。
【０１０３】
続いて、系中を窒素雰囲気化に置換し、上記反応溶液にアリルグリシジルエーテル１６．６４ｇおよび白金−１，１，３，３−テトラメチル−１，３−ジビニルジシロキサン錯体（白金換算で３重量％のトルエン溶液）３．６μｌの混合物をトルエン１５ｇに溶解し、その混合物をゆっくりと滴下した。１時間反応後、¹Ｈ−ＮＭＲでアリル基のピーク（５．３ｐｐｍ付近、５．９ｐｐｍ付近）を確認した結果、反応物のアリル基の消滅が確認でき、末端に下記式（１２）の構造のエポキシ基含有ケイ素基を有するイソブチレン系重合体が得られた。
【０１０４】
【化２１】

【０１０５】
【発明の効果】
本発明は、各種有機重合体の末端に選択的かつ定量的に複数のエポキシ基含有ケイ素基が導入された重合体であり、エポキシ基の導入に伴う重合体の酸化等による劣化、あるいは副生成物の発生に基づく精製等の手間を必要とせず、該重合体を容易に製造できる方法である。
【０１０６】
本発明により得られたエポキシ基含有ケイ素基を末端に有する有機重合体は、反応性に優れ、単独での硬化物あるいは従来の硬化物の改質剤的な使用において、重合体主鎖骨格の特性を付与することができ、各工業的用途において非常に有用である。

Claims

末端に一般式（１）あるいは一般式（２）で表される構造を有する有機重合体：

（式中、Ｒ^１はエポキシ基を含有する１価の有機基、Ｒ^２は炭素数１から２０の炭化水素基で１個以上のフェニル基を含有していてもよい、Ｒ^３、Ｒ^４はメチル基もしくはＲ^１あるいはＲ^２と同一のものである。ここでｌは平均１で有機重合体末端への結合部を表す。１≦ｍ＋ｎ≦５０、１≦ｍ、０≦ｎであり、各ユニットの位置は特定されたものではなく、それぞれ複数個含有される場合に交互あるいはランダムに配置されていて良い。）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は一般式（１）と同一である。ここでｌ′は平均１で有機重合体末端への結合部を表す。１≦ｍ′＋ｎ′≦２０、１≦ｍ′、０≦ｎ′であり、各ユニットの位置は特定されたものではなく、それぞれ複数個含有される場合に交互あるいはランダムに配置されていて良い。）であって、
前記有機重合体の主鎖骨格が、ポリイソブチレン、水素添加ポリイソプレン、水素添加ポリブタジエン及びその共重合体からなる群から選ばれる飽和炭化水素系重合体、又は、オキシアルキレン系重合体のみからなる有機重合体。
上記Ｒ^１が一般式（３）で表される構造を有する請求項１に記載の有機重合体。

（式中、Ｒ^５は水素、酸素、及び窒素からなる群より選択される１種以上を構成原子として含有する炭素数１から２０の２価の有機基を示す。）
上記Ｒ^１が一般式（４）で表される構造を有する請求項１に記載の有機重合体。

（式中、Ｒ^６は水素、酸素、及び窒素からなる群より選択される１種以上を構成原子として含有する炭素数１から２０の２価の有機基を示す。）