JP7290115B2 - (メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンの製造方法、硬化性組成物およびインクジェット用インク - Google Patents

(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンの製造方法、硬化性組成物およびインクジェット用インク Download PDF

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Description

本発明は、(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサン、詳しくはケイ素原子に結合した炭素原子数が3以上のアルキル基を有する両末端(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンの製造方法、(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンを含む硬化性組成物およびインクジェット用インクに関する。
インクジェット吐出は、基材上に薄膜を形成するための有効な塗布方法である。一般的に、ポリジメチルシロキサンは表面張力が低いためインクジェット吐出には適さないが、ケイ素原子上をフェニル基や長鎖アルキル基で置換することにより、表面張力が向上することが知られている。しかしながら、環状シロキサンの開環重合によりポリシロキサンを合成する場合、一般的にメチル基より長鎖のアルキル置換環状シロキサンは反応性が低く、開環重合反応が生じ難いことが知られている。
この点について、特許文献1では、テトラヒドロテトラメチルシクロテトラシロキサンを開環重合し、ヒドロシリル基を有する鎖状のメタクリル封鎖のポリシロキサンを合成した後、1-ヘキセンをヒドロシリル化反応させることでポリシロキサン上にn-ヘキシル基を導入したインクジェット用低粘度シリコーン材料が提案されている。しかしながら、この手法では、(メタ)アクリル基とヒドロシリル基との付加反応も進行してしまうという問題があった。
国際公開第2018/003381号
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ケイ素原子に結合した炭素原子数が3以上のアルキル基を有する(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンの簡便な製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、分子中にヒドロシリル基および炭素原子数3~8のアルキル基を有する環状シロキサンと、(メタ)アクリル官能性基を有するジシロキサンとを、ブレンステッド酸による開環重合反応を行うことによって、ケイ素原子に結合した炭素原子数が3以上のアルキル基を有する両末端(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンが簡便に得られることを見出し、本発明を完成した。なお、本発明において、(メタ)アクリル官能性基とは、アクリロイルオキシアルキル基またはメタクリロイルオキシアルキル基を表す。
従って、本発明は、
1. 下記一般式(1)で表される環状オルガノハイドロジェンポリシロキサン、または下記一般式(1)で表される環状オルガノハイドロジェンポリシロキサンおよび下記一般式(2)で表される環状ジメチルポリシロキサンの混合物と、
下記一般式(3)で表されるジシロキサンと
をブレンステッド酸の存在下で反応させる、下記一般式(4)で表される(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンの製造方法、
Figure 0007290115000001
(式中、R1は、それぞれ独立して、炭素原子数3~8の置換または非置換のアルキル基を表し、Meは、メチル基を表す。a1、b1は、それぞれ独立して1~7の整数を表し、かつ、a1+b1は、3~8の整数を表す。括弧内のシロキサン単位の配列は任意であってよい。)
Figure 0007290115000002
(式中、Meは、メチル基を表し、c1は、3~10の整数を表す。)
Figure 0007290115000003
(式中、R2は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキル基またはアリール基を表し、R3は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を表し、Meは、メチル基を表す。mは、それぞれ独立して、1~10の整数を表す。)
Figure 0007290115000004
(式中、R1、R2、R3、Me、mは上記のとおりであり、a2、b2は、それぞれ独立して1以上の整数を表し、c2は、0または3以上の整数を表し、かつ、a2+b2+c2は、3~60の整数であり、b2/(a2+b2+c2)は、0.2~0.8の数である。a2、b2、c2が付された括弧内のシロキサン単位の配列は任意であってよい。)
2. 下記一般式(4)で表される(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンと、光重合開始剤およびヒドロシリル化反応触媒のうち少なくとも一種とを含む硬化性組成物、
Figure 0007290115000005
(式中、R1は、それぞれ独立して、炭素原子数3~8の置換または非置換のアルキル基を表し、R2は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキル基またはアリール基を表し、R3は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を表し、Meは、メチル基を表す。mは、それぞれ独立して、1~10の整数を表す。a2、b2は、それぞれ独立して1以上の整数を表し、c2は、0または3以上の整数を表し、かつ、a2+b2+c2は、3~60の整数であり、b2/(a2+b2+c2)は、0.2~0.8の数である。a2、b2、c2が付された括弧内のシロキサン単位の配列は任意であってよい。)
3. 2記載の硬化性組成物からなるインクジェット用インク、
4. 2記載の硬化性組成物を硬化してなる硬化物
を提供する。
本発明の(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンの製造方法によれば、ケイ素原子に結合した炭素原子数が3以上のアルキル基および(メタ)アクリル官能性基を有するポリシロキサンを簡便に得ることができる。また、得られたポリシロキサンは、インクジェット吐出性が良好であり、SiH基をヒドロシリル化の反応点とする付加硬化性および(メタ)アクリル基を反応点とするラジカル硬化性を有しているため、コーティング剤、シール剤、接着剤、3Dプリンタ向け造形材料等の用途に使用することができる。
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明の製造方法は、下記一般式(1)で表される環状オルガノハイドロジェンポリシロキサン、または下記一般式(1)で表される環状オルガノハイドロジェンポリシロキサンおよび下記一般式(2)で表される環状ジメチルポリシロキサンの混合物と、下記一般式(3)で表されるジシロキサンとをブレンステッド酸の存在下で反応させて、下記一般式(4)で表される(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンを製造するものである。なお、下記式中、Meはメチル基を表す(以下、同じ。)。
Figure 0007290115000006
(式中、R1は、それぞれ独立して、炭素原子数3~8の置換または非置換のアルキル基を表す。a1、b1は、それぞれ独立して1~7の整数を表し、かつ、a1+b1は、3~8の整数を表す。括弧内のシロキサン単位の配列は任意であってよい。)
Figure 0007290115000007
(式中、c1は、3~10の整数を表す。)
Figure 0007290115000008
(式中、R2は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキル基またはアリール基を表し、R3は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を表す。mは、それぞれ独立して、1~10の整数を表す。)
Figure 0007290115000009
(式中、R1、R2、R3、mは上記のとおりであり、a2、b2は、それぞれ独立して1以上の整数を表し、c2は、0または3以上の整数を表し、かつ、a2+b2+c2は、3~60の整数であり、b2/(a2+b2+c2)は0.2~0.8の数である。a2、b2、c2が付された括弧内のシロキサン単位の配列は任意であってよい。)
式(1)および(4)において、R1の炭素原子数3~8のアルキル基は、直鎖状、分岐状および環状のいずれでもよく、その具体例としては、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、n-ヘキシル、シクロヘキシル、n-オクチル、2-エチルヘキシル基等が挙げられる。また、これらアルキル基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が、塩素、フッ素、臭素等のハロゲン原子で置換された3-クロロプロピル、3,3,3-トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換アルキル基などであってもよい。
これらの中でも、n-プロピル、n-ブチル、n-ヘキシル、n-オクチル基等の直鎖アルキル基が好ましく、未反応成分の取り除きやすさ、および表面張力を向上させる点において、炭素原子数3~6のアルキル基がより好ましく、n-プロピル基が最も好ましい。
式(3)および(4)において、R2の置換または非置換のアルキル基としては、直鎖状、分岐状および環状のいずれでもよく、炭素原子数1~8のものが好ましく、その具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、n-ヘキシル、シクロヘキシル、n-オクチル、2-エチルヘキシル基等のアルキル基が挙げられる。また、これらアルキル基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が、塩素、フッ素、臭素等のハロゲン原子で置換されたクロロメチル、3-クロロプロピル、3,3,3-トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換アルキル基などが挙げられる。置換または非置換のアリール基としては、炭素原子数6~20のものが好ましく、その具体例としては、フェニル、トリル基等が挙げられる。また、これらアリール基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が、上記と同じハロゲン原子で置換されたクロロフェニル基、フルオロフェニル基等のハロゲン置換アリール基などが挙げられる。これらの中でも、炭素原子数1~6のアルキル基または炭素原子数6~10のアリール基が好ましく、メチル基がより好ましい。
式(1)において、a1およびb1は、1~7の整数であり、好ましくは1~4、より好ましくは1~3の整数である。a1+b1は、3~8の整数であり、好ましくは3~7、より好ましくは3~5の整数である。a1+b1が3未満の環状シロキサンは合成困難であり、8を超えると、未反応の環状オルガノハイドロジェンポリシロキサンを除去し難くなる。
b1/(a1+b1)の比率は、開環重合反応性および得られるポリシロキサンの表面張力の点から0.25~0.5が好ましい。
なお、式(1)におけるシロキサン単位の配列は任意であってよく、ランダム、ブロック、交互等のいずれでもよい。
式(2)において、c1は3~10の整数であり、好ましくは3~5の整数である。c1が3未満の環状ジメチルシロキサンは合成困難であり、c1が10を超えると、未反応の環状ジメチルポリシロキサンを除去し難くなる。
式(3)および(4)において、mは1~10の整数であり、好ましくは1~5、特に好ましくは2~4の整数である。mが10を超えると、未反応のジシロキサンを除去しづらくなる。
式(4)において、a2、b2はそれぞれ独立して1以上の整数であり、好ましくは1~30、より好ましくは1~20の整数であり、c2は0または3以上の整数であり、好ましくは0または3~10、より好ましくは0または3~8の整数である。a2+b2+c2は3~60の整数であり、好ましくは3~30、特に好ましくは6~20の整数である。a2+b2+c2が60を超えると、ポリシロキサンの粘度が高くなり、インクジェット吐出性が不充分なものとなる。
b2/(a2+b2+c2)は0.2~0.8の数であり、0.3~0.6の数が好ましい。0.2未満では所望の表面張力およびインクジェット吐出性が得られなくなり、0.8を超えるものは製造が困難になる。
なお、式(4)におけるシロキサン単位の配列は任意であってよく、ランダム、ブロック、交互等のいずれでもよい。
式(1)で表される環状オルガノハイドロジェンポリシロキサンの具体例としては、例えば、
2,4,6,8-テトラメチル-2-n-プロピルシクロテトラシロキサン、
2,4,6,8-テトラメチル-2,4-ジ-n-プロピルシクロテトラシロキサン、
2,4,6,8-テトラメチル-2,6-ジ-n-プロピルシクロテトラシロキサン、
2,4,6,8-テトラメチル-2,4,6-トリ-n-プロピルシクロテトラシロキサン
等が挙げられる。これらの中でも、
2,4,6,8-テトラメチル-2,4-ジ-n-プロピルシクロテトラシロキサン、
2,4,6,8-テトラメチル-2,6-ジ-n-プロピルシクロテトラシロキサン
が好ましく、これらは1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
式(3)で表されるジシロキサンの具体例としては、例えば、
1,3-ビス(アクリロイルオキシメチル)テトラメチルジシロキサン、
1,3-ビス(メタクリロイルオキシメチル)テトラメチルジシロキサン、
1,3-ビス(アクリロイルオキシプロピル)テトラメチルジシロキサン、
1,3-ビス(メタクリロイルオキシプロピル)テトラメチルジシロキサン
等が挙げられる。
上記化合物の使用量は、本発明の製造方法によって得られる式(4)で表されるオルガノポリシロキサンにおけるa2、b2およびc2の値が上記範囲となるように、原料である式(1)の化合物におけるa1およびb1の数、式(2)の化合物を用いる場合は更にc1の数、ならびに、開環重合反応における式(1)および(2)の化合物のモル比または式(1)~(3)の化合物のモル比によって調節することができる。
ブレンステッド酸は上述した式(1)および(3)の化合物または式(1)~(3)の化合物を重合させるための酸触媒として使用する。
ブレンステッド酸としては、濃塩酸、濃硫酸、濃硝酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、p-ニトロベンゼンスルホン酸、1,1,1-トリフルオロ-N-[(トリフルオロメチル)スルホニル]メタンスルホンアミド等が挙げられる。これらのうち、(1)~(3)成分との相溶性の観点から、濃塩酸、濃硫酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸が好ましい。
ブレンステッド酸の添加量は、反応時間および中和工程を考慮すると、上記式(1)および(2)成分、または式(1)~(3)成分の合計100質量部に対して、0.01~2質量部が好ましい。
本発明の(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンの製造方法において、重合は無溶剤系で行ってもよく、トルエンなどの有機溶剤を用いてもよい。また、重合中のゲル化を防ぐために、ジt-ブチルヒドロキシトルエンなどの酸化防止剤を添加してもよい。
重合は公知の条件を用いればよく、好ましくは50~100℃、1~24時間の条件で行うことができる。
本発明の製造方法によって得られる式(4)の化合物の具体例としては、例えば、下記のものが挙げられる。なお、下記式中、n-Prはn-プロピル基を表す(以下、同じ。)。
Figure 0007290115000010
(式中、括弧が付された各シロキサン単位の配列はランダム、交互、またはブロックである)
本発明の製造方法により製造される(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンは、インクジェット吐出性の観点から、23℃における表面張力が23~30mN/mであることが好ましく、また、23℃における粘度が5~80mPa・sであることが好ましい。なお、表面張力および粘度の測定方法は後述するとおりである。
本発明の製造方法により製造される(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンは、インクジェット吐出性、および(メタ)アクリル官能性基によるラジカル重合性を有しているため、コーティング剤、シール剤、接着剤、3Dプリンタ向け造形材料等の用途に使用することができる。
本発明の製造方法により製造される(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンは、光重合開始剤およびヒドロシリル化反応触媒のうち少なくとも一種を添加することにより硬化性組成物とすることができる。
光重合開始剤としては、2,2-ジエトキシアセトフェノン、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(Omnirad 651)、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(Omnirad 184)、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン(Omnirad 1173)、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチループロピオニル)-ベンジル]-フェニル}-2-メチループロパン-1-オン(Omnirad 127)、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル(Omnirad MBF)、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン(Omnirad 907)、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-1-ブタノン(Omnirad 369)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド(Omnirad 819)、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド(Omnirad TPO)(以上、IGM Resins B.V.製)、これらの混合物等が挙げられる。
これらの光重合開始剤のうち、(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンとの相溶性の観点から好ましいのは、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オンである。
光重合開始剤の添加量は、硬化性および硬化物の機械特性の観点から、(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサン100質量部に対して、0.01~20質量部が好ましく、0.1~10質量部がより好ましい。0.01質量部未満であると、組成物の硬化性が不足する場合があり、20質量部を超えると、硬化時の重量減少量が大きくなり、硬化後の機械特性が悪化する場合がある。
ヒドロシリル化反応触媒としては、ヒドロシリル化反応に用いられる触媒として周知の触媒が挙げられる。その具体例としては、白金族金属系触媒が例示でき、例えば、白金(白金黒を含む。)、ロジウム、パラジウム等の白金族金属;H2PtCl4・nH2O、H2PtCl6・nH2O、NaHPtCl6・nH2O、KHPtCl6・nH2O、Na2PtCl6・nH2O、K2PtCl4・nH2O、PtCl4・nH2O、PtCl2、Na2HPtCl4・nH2O(式中、nは好ましくは0~6の整数であり、より好ましくは0または6である。)等の塩化白金、塩化白金酸および塩化白金酸塩;アルコール変性塩化白金酸(米国特許第3,220,972号明細書参照);塩化白金酸とオレフィンとの錯体(米国特許第3,159,601号明細書、同第3,159,662号明細書、同第3,775,452号明細書参照);白金黒、パラジウム等の白金族金属をアルミナ、シリカ、カーボン等の担体に担持させたもの;ロジウム-オレフィン錯体;クロロトリス(トリフェニルフォスフィン)ロジウム(ウィルキンソン触媒);塩化白金、塩化白金酸または塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサン、特にビニル基含有環状シロキサンとの錯体などが挙げられる。
ヒドロシリル化反応触媒の添加量は、硬化性および保存性の観点から、(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサン100質量部に対して、0.01~20質量部が好ましく、0.1~10質量部がより好ましい。
また、本発明の硬化性組成物には、反応性希釈剤または表面張力向上剤として、シロキサン構造を含まない単官能または多官能の(メタ)アクリレート化合物を添加してもよい。
シロキサン構造を含まない単官能(メタ)アクリレート化合物としては、イソアミルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、エトキシ-ジエチレングリコールアクリレート、メトキシ-トリエチレングリコールアクリレート、2-エチルヘキシル-ジグリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、これらの混合物等が挙げられ、特にイソボルニルアクリレートが好ましい。
シロキサン構造を含まない多官能(メタ)アクリレート化合物としては、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート、トリメチロルプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、これらの混合物等が挙げられ、特にジメチロール-トリシクロデカンジアクリレートが好ましい。
シロキサン構造を含まない単官能または多官能の(メタ)アクリレート化合物を使用する場合の添加量は、組成物の粘度、表面張力、および硬化収縮の観点から、(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサン100質量部に対して、0.1~100質量部が好ましく、より好ましくは10~50質量部である。これらは1種を単独でまたは2種以上の複数種類を併用してもよい。
本発明の硬化性組成物は、上記成分以外にも、本発明の目的を損なわない限り、以下に例示するその他の成分を含有していてもよい。
本発明の硬化性組成物は、付加硬化反応を抑制・制御する効果を有する化合物(ヒドロシリル化反応制御剤)を含有することができる。このような化合物としては、従来公知のものを用いることができる。その具体例としては、トリフェニルホスフィン等のリン含有化合物;トリブチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ベンゾトリアゾール等の窒素原子を含有する化合物;硫黄原子を含有する化合物;アセチレンアルコール類等のアセチレン系化合物;ハイドロパーオキシ化合物;マレイン酸誘導体等が挙げられる。
その他の成分としては、付加硬化性を増強するためのヒドロシリル基を有する架橋剤、シランカップリング剤などの、基材への接着性付与剤、酸化防止剤および光安定剤;金属酸化物、金属水酸化物等の耐熱向上剤、着色のための染料等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサン、光重合開始剤およびヒドロシリル化反応触媒のうち少なくとも一方、およびその他の成分を常法により撹拌、混合等することにより得ることができる。撹拌等の操作に用いる装置は特に限定されないが、擂潰機、3本ロール、ボールミル、プラネタリーミキサー等を用いることができる。また、これら装置を適宜組み合わせてもよい。
本発明の硬化性組成物の硬化条件は、例えば、25℃で1~24時間とすることができるが、硬化を促進するために40~120℃に加熱することも可能である。
また、本発明の硬化性組成物を紫外線により硬化させる場合、照射する紫外線の光源としては、例えば、UVLEDランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアークランプ、およびキセノンランプ等が挙げられる。紫外線の照射量(積算光量)は、例えば、本発明の組成物を2.0mm程度の厚みに成形したシートに対して、好ましくは1~5,000mJ/cm2であり、より好ましくは10~4,000mJ/cm2である。つまり、照度100mW/cm2の紫外線を用いた場合、0.01~50秒程度紫外線を照射すればよい。
また、これらの硬化方法を組み合わせてもよく、例えば、紫外線照射後に加熱によるポストキュアを行って硬化を更に進めることが可能である。
本発明の硬化性組成物は各種基材に適用し、コーティングや接着剤として用いることができる。基材としては、複合材料、金属部材、プラスチック部材もしくはセラミック部材、電気用途、電子用途、光学用途などのケーシングあるいは部材の被覆、接着および封止の分野で使用されるものが使用可能である。
以下、実施例および比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、下記の例で、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によるMn、Mwは、東ソー(株)製HLC-8320GPCを用いた標準ポリスチレン換算値である。1H-NMRは、日本電子(株)製核磁気共鳴装置を用いて測定した。
[実施例1]
蛇管冷却器、温度計を備えた1Lの四つ口セパラブルフラスコに、下記式(5)で示される環状オルガノハイドロジェンポリシロキサン649.4g、1,3-ビス(アクリロイルオキシメチル)テトラメチルジシロキサン302.5g、ジt-ブチルヒドロキシトルエン0.4g、およびトリフルオロメタンスルホン酸2.6gを入れ、撹拌しながら油浴にて昇温した。内温が80~90℃に達してから、更に6時間撹拌を続けた。撹拌を止めて25℃になるまで冷却した後、トリフルオロメタンスルホン酸を中和するべく、キョーワード500(協和化学工業(株)製)を30g加え、25℃にて8時間撹拌を行った。その後、空気のバブリングを行いながら、内温140℃/10mmHgで24時間未反応物を留去させることで除去した。25℃になるまで冷却した後、濾過を行って固形物を取り除き、下記式(6)で示されるポリシロキサンを674g(収率70.8%)得た。
GPCおよび1H-NMRの結果を下記に示す。
GPC:Mn/Mw 1064/1580
1H-NMR:(6.37ppm,d,2H,CH2=CH)(6.12ppm,dd,2H,CH2=CH)(5.79ppm,d,2H,CH2=CH)(4.69ppm,s,4H,Si-H)(3.82ppm,m,4H,O-CH2-Si)(1.40ppm,m,8H CH3CH2CH2)(0.95ppm,m,12H,CH3CH2CH2)(0.55ppm,m,8H,CH3CH2CH2)(0.20-0.04,m,36H,CH3-Si)
Figure 0007290115000011
(式中、括弧が付された各シロキサン単位の配列はランダム、交互、またはブロックである)
[実施例2]
蛇管冷却器、温度計を備えた1Lの四つ口セパラブルフラスコに、上記式(5)で示される環状オルガノハイドロジェンポリシロキサン649.4g、1,3-ビス(メタクリロイルオキシプロピル)テトラメチルジシロキサン154.6g、ジt-ブチルヒドロキシトルエン0.4g、およびトリフルオロメタンスルホン酸0.8gを入れ、撹拌しながら油浴にて昇温した。内温が80~90℃に達してから、更に8時間撹拌を続けた。撹拌を止めて25℃になるまで冷却した後、トリフルオロメタンスルホン酸を中和するべく、キョーワード500(協和化学工業(株)製)を10g加え、25℃にて8時間撹拌を行った。その後、空気のバブリングを行いながら、内温140℃/10mmHgで24時間、未反応物を留去させることで除去した。25℃になるまで冷却した後、濾過を行って固形物を取り除き、下記式(7)で示されるポリシロキサンを704.6g(収率87.6%)得た。
GPCおよび1H-NMRの結果を下記に示す。
GPC:Mn/Mw 1666/3042
1H-NMR:(6.10ppm,s,2H,CH2=CCH3)(5.54ppm,s,2H,CH2=CCH3)(4.70ppm,s,9H,Si-H)(4.10ppm,m,4H,O-CH2 CH2CH2-Si)(1.94ppm,s,6H,CH2=CCH3)(1.72-1.69ppm,m,4H,O-CH2,CH2CH2-Si)(1.40ppm,m,18H,CH3CH2CH2)(0.95ppm,m,27H,CH3CH2CH2)(0.55ppm,m,22H,O-CH2,CH2CH2-Si,CH3CH2CH2)(0.20-0.04,m,66H,CH3-Si)
Figure 0007290115000012
(式中、括弧が付された各シロキサン単位の配列はランダム、交互、またはブロックである)
[比較例1]
蛇管冷却器、温度計を備えた1Lの四つ口セパラブルフラスコに、2,4,6,8-テトラメチル-2,4,6,8-テトラ-n-プロピルシクロテトラシロキサン613.26g、1,3-ビス(アクリロイルオキシメチル)テトラメチルジシロキサン226.9g、ジt-ブチルヒドロキシトルエン0.4g、およびトリフルオロメタンスルホン酸2.6gを入れ、撹拌しながら油浴にて昇温した。内温が120~130℃に達してから、更に6時間撹拌を続けた。この間、経時でサンプリングを行い、GPC測定により反応の進行度合いを確認したが、重合反応は全く進行しておらず、6時間経過後も原料がそのまま残存していた。
[比較例2]
蛇管冷却器、温度計を備えた1Lの四つ口セパラブルフラスコに、2,4,6,8-テトラメチルシクロテトラシロキサン360.8g、1,3-ビス(アクリロイルオキシメチル)テトラメチルジシロキサン30.25g、ジt-ブチルヒドロキシトルエン0.4g、およびトリフルオロメタンスルホン酸0.3gを入れ、撹拌しながら油浴にて昇温した。内温が80~90℃に達してから、更に8時間撹拌を続けた。撹拌を止めて25℃になるまで冷却した後、トリフルオロメタンスルホン酸を中和するべく、キョーワード500(協和化学工業(株)製)を10g加え、25℃にて8時間撹拌を行った。その後、空気のバブリングを行いながら、内温140℃/10mmHgで6時間、未反応物を留去させることで除去した。25℃になるまで冷却した後、濾過を行って固形物を取り除き、下記式(8)で示されるポリシロキサンを331.8g(収率84.5%)得た。
GPCおよび1H-NMRの結果を下記に示す。
GPC:Mn/Mw 2637/6624
1H-NMR:(6.38ppm,dd,2H,CH2=CH)(6.13ppm,dd,2H,CH2=CH)(5.79ppm,dd,2H,CH2=CH)(4.70ppm,brs,60H,Si-H)(3.84ppm,s,4H,O-CH2-Si)(0.20,brs,189H,CH3-Si)
Figure 0007290115000013
[比較例3]
蛇管冷却器、温度計を備えた1Lの四つ口セパラブルフラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン690.1g、1,3-ビス(メタクリロイルオキシプロピル)テトラメチルジシロキサン180g、ジブチルヒドロキシトルエン0.4g、およびトリフルオロメタンスルホン酸1.3gを入れ、撹拌しながら油浴にて昇温した。内温が80~90℃に達してから、更に6時間撹拌を続けた。撹拌を止めて25℃になるまで冷却した後、トリフルオロメタンスルホン酸を中和するべく、キョーワード500(協和化学工業(株)製)を4g加え、25℃にて8時間撹拌を行った。その後、空気のバブリングを行いながら、内温140℃/10mmHgで24時間、未反応物を留去させることで除去した。25℃になるまで冷却した後、濾過を行って固形物を取り除き、下記式(9)で示されるポリシロキサンを696g(収率80%)得た。
GPCおよび1H-NMRの結果を下記に示す。
GPC:Mn/Mw 2100/3834
1H-NMR:(6.10ppm,s,2H,CH2=CH)(5.54ppm,s,2H,CH2=CH)(4.10ppm,t,4H,O-CH2CH2)(1.95ppm,s,6H,CH2=CCH3)(1.72-1.68ppm,m,4H,CH3CH2CH2)(0.59-0.55ppm,m,2H,CH3CH2CH2)(0.18-0.5,m,120H,CH3-Si)
Figure 0007290115000014
[比較例4]
蛇管冷却器、温度計を備えた1Lの四つ口セパラブルフラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン800.6g、1,3-ビス(アクリロイルオキシメチル)テトラメチルジシロキサン75.8g、ジブチルヒドロキシトルエン0.4g、およびトリフルオロメタンスルホン酸1.3gを入れ、撹拌しながら油浴にて昇温した。内温が80~90℃に達してから、更に6時間撹拌を続けた。撹拌を止めて25℃になるまで冷却した後、トリフルオロメタンスルホン酸を中和するべく、キョーワード500(協和化学工業(株)製)を4g加え、25℃にて8時間撹拌を行った。その後、空気のバブリングを行いながら、内温140℃/10mmHgで24時間、未反応物を留去させることで除去した。25℃になるまで冷却した後、濾過を行って固形物を取り除き、下記式(10)で示されるポリシロキサンを725.6g(収率82.8%)得た。
GPCおよび1H-NMRの結果を下記に示す。
GPC:Mn/Mw 3670/6701
1H-NMR:(6.38ppm,d,2H,CH2=CH)(6.12ppm,dd,2H,CH2=CH)(5.79ppm,d,2H,CH2=CH)(3.82ppm,s,4H,O-CH2-Si)(0.30-0.08,m,264H,CH3-Si)
Figure 0007290115000015
得られた(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンについて、下記方法により評価した。結果を表1に示す。
〔粘度〕
粘度は、東機産業(株)製回転粘度計を用いて23℃で測定した。
〔表面張力〕
表面張力は、協和界面科学(株)製自動表面張力計CBVP-Z型を用いて23℃で測定した。
〔インクジェット吐出性〕
インクジェット吐出性は、FUJIFILM Dimatix社製液滴観察装置DMP-2831(DMP-2831専用マテリアルカートリッジDMC-11610)を用いて、周波数10kHz、ヘッド温度23℃、ノズル径80μmの吐出条件で吐出状態をカメラで撮影することにより評価した。
8~30pL/滴以上の液滴が吐出され、更に、液滴の捩れや飛沫の存在、ヘッド部の汚れなどの不良がない場合は○とし、この状態に該当しなかった場合は×とした。
Figure 0007290115000016
表1に示されるように、実施例1および2の製造方法により製造される(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンは、優れたインクジェット吐出性を示した。
一方、上記式(1)で表される環状オルガノハイドロジェンポリシロキサンに代えて、Si-H基を有しない環状オルガノポリシロキサンを使用した比較例1では重合が進行しなかった。炭素原子数3~8のアルキル基を有しない環状ポリシロキサンを使用した比較例2~4ではインクジェット吐出性が不充分であった。

Claims (4)

  1. 下記一般式(1)で表される環状オルガノハイドロジェンポリシロキサン、または下記一般式(1)で表される環状オルガノハイドロジェンポリシロキサンおよび下記一般式(2)で表される環状ジメチルポリシロキサンの混合物と、
    下記一般式(3)で表されるジシロキサンと
    をブレンステッド酸の存在下で反応させる、下記一般式(4)で表される(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンの製造方法。
    Figure 0007290115000017
    (式中、R1は、それぞれ独立して、炭素原子数3~8の置換または非置換のアルキル基を表し、Meは、メチル基を表す。a1、b1は、それぞれ独立して1~7の整数を表し、かつ、a1+b1は、3~8の整数を表す。括弧内のシロキサン単位の配列は任意であってよい。)
    Figure 0007290115000018
    (式中、Meは、メチル基を表し、c1は、3~10の整数を表す。)
    Figure 0007290115000019
    (式中、R2は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素原子数1~6のアルキル基または炭素原子数6~10のアリール基を表し、R3は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を表し、Meは、メチル基を表す。mは、それぞれ独立して、1~10の整数を表す。)
    Figure 0007290115000020
    (式中、R1、R2、R3、Me、mは上記のとおりであり、a2、b2は、それぞれ独立して1以上の整数を表し、c2は、0または3以上の整数を表し、かつ、a2+b2+c2は、3~60の整数であり、b2/(a2+b2+c2)は、0.2~0.8の数である。a2、b2、c2が付された括弧内のシロキサン単位の配列は任意であってよい。)
  2. 下記一般式(4)で表される(メタ)アクリル官能性オルガノポリシロキサンと、光重合開始剤およびヒドロシリル化反応触媒のうち少なくとも一種とを含む硬化性組成物。
    Figure 0007290115000021
    (式中、R1は、それぞれ独立して、炭素原子数3~8の置換または非置換のアルキル基を表し、R2は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素原子数1~6のアルキル基または炭素原子数6~10のアリール基を表し、R3は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を表し、Meは、メチル基を表す。mは、それぞれ独立して、1~10の整数を表す。a2、b2は、それぞれ独立して1以上の整数を表し、c2は、0または3以上の整数を表し、かつ、a2+b2+c2は、3~60の整数であり、b2/(a2+b2+c2)は、0.2~0.8の数である。a2、b2、c2が付された括弧内のシロキサン単位の配列は任意であってよい。)
  3. 請求項2記載の硬化性組成物からなるインクジェット用インク。
  4. 請求項2記載の硬化性組成物を硬化してなる硬化物。
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