JP6615070B2 - 両末端変性ポリシロキサンマクロモノマー及びその製造方法 - Google Patents
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Description
平均構造式[I]:
RMe2SiO(Me2SiO)pSiMe2R [I]
(上記式中、Rは−C3H6O(C2H4O)qC(=O)NH(C2H4O)sC(=O)C(Q)=CH2を表し、Meはメチル基を表わし、pは40〜100の整数であり、qは5〜10の整数であり、sは1〜3の整数であり、Qはメチル基又はHである)
で表される両末端変性ポリシロキサンマクロモノマーの製造方法において、
下記工程:
(a)平均構造式[II]:
R’’Me2SiO(Me2SiO)pSiMe2R’’ [II]
(上記式中、R’’は−C3H6O(C2H4O)qHを表し、Me、pおよびqは上記で定義した通りである)で表される両末端ポリオキシエチレン変性ポリシロキサンと、一般式[III]:
OCN(C2H4O)sC(=O)C(Q)=CH2 [III]
(上記式中、Qおよびsは上記で定義した通りである)で表される化合物を触媒存在下で反応させる工程、
(b)前記工程(a)で得られた反応混合物をヘキサン及びアセトニトリルによる液々抽出に付す工程、および
(c)ヘキサン層からヘキサンを除去して、上記一般式[I]で表される両末端変性ポリシロキサンマクロモノマーを得る工程
を含む、前記製造方法である。
また、本発明は、上記製造方法によって得られる両末端変性ポリシロキサンマクロモノマーを提供する。
本発明の製造方法は、(a)上記式[II]で表される化合物と上記式[III]で表される化合物を触媒存在下で反応(ウレタン化反応)させる工程、(b)該工程(a)で得られた反応混合物をヘキサン及びアセトニトリルによる液々抽出に付す工程、次いで(c)ヘキサン層からヘキサンを除去して上記式[I]の目的化合物を得る工程を含む。上記式[I]で表される化合物は、親水性が高いが、pおよびqが特定の範囲にあることにより、工程(b)においてヘキサン層に移行する。ヘキサン層からヘキサンを除去して得られる式[I]で表される化合物は、分子量分布(Mw/Mn)が狭く、好ましくは1.3以下、特に好ましくは1.2以下であることができる。そのため、本発明の製造方法では、親水性が高く、かつ分子量分布が狭い両末端変性ポリシロキサンマクロモノマーを提供することができる。なお、分子量分布は、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒とする標準ポリスチレン換算のGPC分析によって決定される。
R’’Me2SiO(Me2SiO)pSiMe2R’’ [II]
(上記式中、Meはメチル基を表わし、R’’は−C3H6O(C2H4O)qHを表す)で表わされる、ポリオキシエチレン基を両末端のみに有するポリシロキサンである。ポリオキシエチレン基を末端のみに有することにより、分子量分布が狭いマクロモノマーを得ることができる。ポリオキシエチレン基が、末端の他に、側鎖としても存在すると、側鎖の数の制御が困難であるため、得られるマクロモノマーの分子量分布が広くなる。
OCN(C2H4O)sC(=O)C(Q)=CH2 [III]
(上記式中、Qはメチル基又はHであり、sは1〜3の整数である)で表わされる、(メタ)アクリル基とイソシアネート基を有する化合物である。上記化合物においてイソシアネート基が存在しないと、得られるモノマーがウレタン基を有さず、したがって、硬化性に劣る。好ましくは、sが2または3であり、特にはsが2である。Qはメチル基であるのが好ましい。
HMe2SiO(Me2SiO)pSiMe2H [IV]
CH2=CHCH2(C2H4O)qH [V]
(上記式中、pは40〜100の整数であり、qは5〜10の整数である。)
R’Me2SiO(Me2SiO)pSiMe2R’ [I]’
(上記式中、R’はC3H6O(C2H4O)qC(=O)NH(C2H4O)rC(=O)C(Q)=CH2を表し、Meはメチル基を表し、pは40〜100の整数、好ましくは50〜80の整数であり、qは5〜10の整数、好ましくは6〜8の整数であり、rは2〜3の整数であり、Qはメチル基又はHである)
で表される、両末端変性ポリシロキサンマクロモノマーを提供する。さらに特には、上記式[I]’で表され、分子量分布(Mw/Mn)1.3以下を有する、両末端変性ポリシロキサンマクロモノマーを提供する。
装置:東ソー(株)製HLC−8120GPC
カラム:東ソー(株)製TSKgel Super HM−N、H2500(ガードカラム有)
検出器:RI検出、UV検出
溶離液:THF
流速:0.6mL/min
温度:40℃
注入量:10μL
試料濃度:0.02g/10mL
また、下記においてNMR測定にはJNM−ECP500(日本電子社製)、溶媒CDCl3を用いた。
平均構造式HMe2SiO(Me2SiO)40SiMe2Hで表される両末端ハイドロジェンポリシロキサン309.4g(0.1モル)、下記平均構造式[V]−1で表されるポリオキシエチレンモノアリルエーテル102.5g(0.25モル)、イソプロピルアルコール(溶剤)400g、塩化白金酸とテトラメチルジビニルジシロキサンとの錯体のエタノール溶液(白金含有量3重量%)0.08gを2Lフラスコに量りとり、イソプロピルアルコール還流下(内温84℃)で5時間反応させた。イソプロピルアルコールを減圧下で除去して淡褐色透明液体を得た。これは下記平均構造式[II]−1で表される両末端ポリオキシエチレン変性ポリシロキサン(0.1モル)及び未反応の[V]−1(0.05モル)の混合物であった。GPC分析による[II]−1の分子量分布Mw/Mnは1.42であった。
R’’Me2SiO(Me2SiO)40SiMe2R’’ [II]−1
(R’’:−C3H6O(C2H4O)8H)
CH2=CHCH2(C2H4O)8H [V]−1
合成例1で得られた両末端ポリオキシエチレン変性ポリシロキサン[II]−1と式[V]−1の化合物との混合物173.9g(水酸基換算0.1モル相当)、重合禁止剤としてのBHT(ビス−t−ブチルヒドロキシトルエン)0.12g及びMQ(p−メトキシフェノール)0.48g、及び鉄(III)アセチルアセトナート0.048gを500mlフラスコに量りとり、1時間攪拌して上記鉄触媒を上記混合物に溶解させた。次に、OCN(C2H4O)2C(=O)C(Me)=CH2(昭和電工社製、カレンズMOI−EG)39.8g(0.2モル)を内温25℃で滴下ロートを使用し滴下した。滴下終了後、40℃×3時間熟成し、次いでメタノール19.2gを加えて反応を停止した。反応液をヘキサン500gに溶解し、アセトニトリル500gを加えて液々抽出した。次いで、下層のアセトニトリル層を除去し、新たにアセトニトリル500gを加えて液々抽出する操作をさらに4回行った。最後にヘキサン層のヘキサンを減圧ストリップして、淡黄色透明の粘稠液を得た。得られた生成物は1H−NMR、13C−NMRおよび29Si−NMR分析により下記平均構造式[I]−1で表されるポリシロキサンであった。また、GPC分析による[I]−1の分子量分布Mw/Mnは1.16であった。下記[I]−1に示すように得られたポリシロキサンの平均鎖長は原料であるポリシロキサン[II]−1の平均鎖長より大きい。これは、鎖長の短い成分がアセトニトリル層に移行して除かれたことにより、精製後のポリシロキサンの分子量分布が狭くなったためである。
RMe2SiO(Me2SiO)60SiMe2R [I]−1
[R:−C3H6O(C2H4O)8C(=O)NH(C2H4O)2C(=O)C(Me)=CH2]
1H−NMRスペクトル、13C−NMRスペクトル、29Si−NMRスペクトル、及びGPCチャートを順に図1〜4に示す。
1H−NMR測定は、試料濃度10%、積算回数64回にて行った。
13C−NMR測定は、試料濃度40%、積算回数2400回にて行った。
29Si−NMR測定は、試料濃度10%、、積算回数2400回にて行った。
また、図4において、上の図はIR検出によるGPCチャートであり、下の図はUV検出によるGPCチャートである。
合成例1で得られた両末端ポリオキシエチレン変性ポリシロキサン[II]−1と式[V]−1の化合物との混合物173.9g(水酸基換算0.1モル相当)、重合禁止剤としてのBHT(ビス−t−ブチルヒドロキシトルエン)0.12g及びMQ(p−メトキシフェノール)0.48g、及び鉄(III)アセチルアセトナート0.048gを500mlフラスコに量りとり、1時間攪拌して上記鉄触媒を上記混合物に溶解させた。次に、OCN(C2H4O)C(=O)C(Me)=CH2(昭和電工社製、カレンズMOI)31.0g(0.2モル)を内温25℃で滴下ロートを使用し滴下した。滴下終了後、40℃×3時間熟成し、次いでメタノール19.2gを添加して反応を停止した。反応液をヘキサン500gに溶解し、アセトニトリル500gを加え、液々抽出した。次いで、下層のアセトニトリル層を除去し、新たにアセトニトリル500gを加えて液々抽出する操作をさらに4回行った。最後にヘキサン層のヘキサンを減圧ストリップして、淡黄色透明の粘稠液を得た。これは、1H−NMR、13C−NMRおよび29Si−NMR分析により、下記平均構造式[I]−2で表されるポリシロキサンであることが確認された。また、GPC分析による[I]−2の分子量分布Mw/Mnは1.19であった。下記[I]−2に示すように得られたポリシロキサンの平均鎖長は原料であるポリシロキサン[II]−1の平均鎖長より大きい。これは[I]−1と同じく、鎖長の短い成分がアセトニトリル層に移行して除かれたことにより、精製後のポリシロキサンの分子量分布が狭くなったためである。
R’Me2SiO(Me2SiO)60SiMe2R’ [I]−2
[R’:C3H6O(C2H4O)8C(=O)NH(C2H4O)C(=O)C(Me)=CH2]
ポリオキシエチレン基を側鎖として有し、親水性基を両末端に有する親水性ポリシロキサンマクロモノマーの合成(メタノール/水で洗浄)
上記特許文献1(特許第3441024号公報)の実施例と同様の方法で、平均構造式R1Me2SiO(Me2SiO)70(CF3C2H4MeSiO)5(R2MeSiO)3SiMe2R1(式中、R1は−C3H6OC2H4OC(=O)NHC2H4OC(=O)C(Me)=CH2であり、R2が−C3H6O(C2H4O)7Meである)で表される親水性ポリシロキサンマクロモノマーを得た。
より詳細には、特許文献1の実施例7と同様の方法で、平均構造式HOC2H4OC3H6Me2SiO(Me2SiO)70(CF3C2H4MeSiO)5(R2MeSiO)3SiMe2C3H6OC2H4OH(R2は上記で定義した通りである)で表される化合物を合成した。次いで、特許文献1の実施例1と同様の方法で、上記化合物とメタクリロイルオキシエチルイソシアネートとの反応を行い、メタノール/水で洗浄して、上記した親水性ポリシロキサンマクロモノマーを得た。
GPC分析による該親水性ポリシロキサンマクロモノマーの分子量分布Mw/Mnは1.42であった。
Claims (6)
- 平均構造式[I]:
RMe2SiO(Me2SiO)pSiMe2R [I]
(上記式中、Rは−C3H6O(C2H4O)qC(=O)NH(C2H4O)sC(=O)C(Q)=CH2を表し、Meはメチル基を表わし、pは40〜100の整数であり、qは5〜10の整数であり、sは1〜3の整数であり、Qはメチル基又はHである)
で表される両末端変性ポリシロキサンマクロモノマーの製造方法において、
下記工程:
(a)平均構造式[II]:
R’’Me2SiO(Me2SiO)pSiMe2R’’ [II]
(上記式中、R’’は−C3H6O(C2H4O)qHを表し、Me、pおよびqは上記で定義した通りである)で表される両末端ポリオキシエチレン変性ポリシロキサンと、一般式[III]:
OCN(C2H4O)sC(=O)C(Q)=CH2 [III]
(上記式中、Qおよびsは上記で定義した通りである)で表される化合物を触媒存在下で反応させる工程、
(b)前記工程(a)で得られた反応混合物をヘキサン及びアセトニトリルによる液々抽出に付す工程、および
(c)ヘキサン層からヘキサンを除去して、上記一般式[I]で表される両末端変性ポリシロキサンマクロモノマーを得る工程
を含む、前記製造方法。 - sが2または3である、請求項1に記載の製造方法。
- 工程(b)において、ヘキサン及びアセトニトリルの量がそれぞれ、上記反応混合物の質量の1〜3倍である、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 工程(b)において、ヘキサンとアセトニトリルとの質量比が1:3〜3:1である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 両末端変性ポリシロキサンマクロモノマーが分子量分布(Mw/Mn)1.3以下を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 平均構造式[I]’:
R’Me2SiO(Me2SiO)pSiMe2R’ [I]’
(上記式中、R’は−C3H6O(C2H4O)qC(=O)NH(C2H4O)rC(=O)C(Q)=CH2を表し、Meはメチル基を表し、pは40〜100の整数であり、qは5〜10の整数であり、rは2〜3の整数であり、Qはメチル基又はHである)で表され、分子量分布(Mw/Mn)が1.3以下である、両末端変性ポリシロキサンマクロモノマー。
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