JPH0247138A - 四級アンモニウム基を側鎖としてもつシロキサン共重合体 - Google Patents
四級アンモニウム基を側鎖としてもつシロキサン共重合体Info
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- JPH0247138A JPH0247138A JP1167155A JP16715589A JPH0247138A JP H0247138 A JPH0247138 A JP H0247138A JP 1167155 A JP1167155 A JP 1167155A JP 16715589 A JP16715589 A JP 16715589A JP H0247138 A JPH0247138 A JP H0247138A
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は四級アンモニウム基を側鎖として含むシロキサ
ン共重合体の製造法に関する。さらに詳細には本発明は
実質的に当量の三級アミン厳塩及びエポキシ基を側鎖に
もつシロキサン共重合体中のエポキシ基を、触媒として
遊離三級アミンを存在させて反応させることにより該化
合物を製造する方法に関する。
ン共重合体の製造法に関する。さらに詳細には本発明は
実質的に当量の三級アミン厳塩及びエポキシ基を側鎖に
もつシロキサン共重合体中のエポキシ基を、触媒として
遊離三級アミンを存在させて反応させることにより該化
合物を製造する方法に関する。
本発明はこれを要約すれば、エポキシ基を側鎖としても
つシロキサン共重合体(以下エポキシ側鎖シロキサン共
重合体という)を触媒として触媒量の遊離三級アミンを
用い三級アミン酸塩と反応させて側鎖として四級アンモ
ニウム基をもつシロキサン共重合体(以下四級アンモニ
ウム側鎖シロキサン共重合体という)を製造する方法に
関する。
つシロキサン共重合体(以下エポキシ側鎖シロキサン共
重合体という)を触媒として触媒量の遊離三級アミンを
用い三級アミン酸塩と反応させて側鎖として四級アンモ
ニウム基をもつシロキサン共重合体(以下四級アンモニ
ウム側鎖シロキサン共重合体という)を製造する方法に
関する。
1985年1月8日付けのエイチ・リュッチェン(11
゜Rutzen)等の米国特許第4.492.802号
記載の方法は、末端エポキシド基を有するエポキシド化
合物を触媒として四級アンモニウム化合物を用い三級ア
ミンの塩と反応させる方法である。該特許によれば、触
媒として使用される四級アンモニウム化合物の量は最終
生成物の理論的重量に関し約帆5〜約10重量%であり
、この方法にはこの四級化合物の触媒が必要である。実
施例には1.1モルの三級アミンを1モルの塩生成物質
(酸)と反応させその場で三級アミン酸を製造する方法
が示されているが、この場合0.1モルの未反応の遊離
三級アミンが残る。従ってこの実施例に示された三級ア
ミン対三級アミン酸塩のモル比は0.1:1であり、有
用なものとして記載されている唯一の触媒は四級アンモ
ニウム化合物である。三級アミン自身が触媒きなること
ができる二七は記載されていず、またシロキサン化合物
についても何等示唆または記載されていない。
゜Rutzen)等の米国特許第4.492.802号
記載の方法は、末端エポキシド基を有するエポキシド化
合物を触媒として四級アンモニウム化合物を用い三級ア
ミンの塩と反応させる方法である。該特許によれば、触
媒として使用される四級アンモニウム化合物の量は最終
生成物の理論的重量に関し約帆5〜約10重量%であり
、この方法にはこの四級化合物の触媒が必要である。実
施例には1.1モルの三級アミンを1モルの塩生成物質
(酸)と反応させその場で三級アミン酸を製造する方法
が示されているが、この場合0.1モルの未反応の遊離
三級アミンが残る。従ってこの実施例に示された三級ア
ミン対三級アミン酸塩のモル比は0.1:1であり、有
用なものとして記載されている唯一の触媒は四級アンモ
ニウム化合物である。三級アミン自身が触媒きなること
ができる二七は記載されていず、またシロキサン化合物
についても何等示唆または記載されていない。
1983年12月20日付けのエイチ・リュッチェン等
の米国特許第4,421.932号においては、末端エ
ポキシド基を有するエポキシド化合物を、遊離アミン及
びアミン酸塩のいずれかの形で存在する三級アミンと反
応させ、反応の終りに十分量の酸を加えてすべての四級
アンモニウム化合物を塩の形に変える四級アンモニウム
化合物の製造法が記載されている。この特許によれば約
50〜約90モル%、好マしくは約60〜80モル%の
三級アミンを酸によってアミン酸塩の形に変え(第2欄
第17行以降)、従って50〜10モル%が遊離三級ア
ミンとして残ることが記載されている。計算すれば遊離
アミン対アミン酸塩のモル比は約0.11:1〜約1:
1、好ましくは約0.25:1〜約0.67:lである
ことがわかる。該特許の第2欄第28〜30行に記載さ
れているように、1当量のエポキシド、1当量のアミン
及び約0.5〜約0.9、好ましくは約0.6〜約0.
8当量の酸が存在することが必要である。このことは本
発明方法により四級アンモニウム側鎖をもつシロキサン
化合物を製造する際に必要な量よりもかなり多量の遊離
アミンが必要であることを意味している。米国特許第4
.421,932号にはシロキサン化合物については全
く触れられていない。
の米国特許第4,421.932号においては、末端エ
ポキシド基を有するエポキシド化合物を、遊離アミン及
びアミン酸塩のいずれかの形で存在する三級アミンと反
応させ、反応の終りに十分量の酸を加えてすべての四級
アンモニウム化合物を塩の形に変える四級アンモニウム
化合物の製造法が記載されている。この特許によれば約
50〜約90モル%、好マしくは約60〜80モル%の
三級アミンを酸によってアミン酸塩の形に変え(第2欄
第17行以降)、従って50〜10モル%が遊離三級ア
ミンとして残ることが記載されている。計算すれば遊離
アミン対アミン酸塩のモル比は約0.11:1〜約1:
1、好ましくは約0.25:1〜約0.67:lである
ことがわかる。該特許の第2欄第28〜30行に記載さ
れているように、1当量のエポキシド、1当量のアミン
及び約0.5〜約0.9、好ましくは約0.6〜約0.
8当量の酸が存在することが必要である。このことは本
発明方法により四級アンモニウム側鎖をもつシロキサン
化合物を製造する際に必要な量よりもかなり多量の遊離
アミンが必要であることを意味している。米国特許第4
.421,932号にはシロキサン化合物については全
く触れられていない。
1984年5月2日付けのアール・デイ−・ジャラベツ
ク(R,D、 Jarabek)等のヨーロッパ特許明
細書第0107088号には、モノエポキシドと脂環式
部分を含むアミンとを酸または水の存在下において反応
させ四級アンモニウム化合物を製造する方法が記載され
ている。この明細書にはアミン対酸の比を制御する必要
については記載がなく、またシロキサン化合物について
も記載されていない。
ク(R,D、 Jarabek)等のヨーロッパ特許明
細書第0107088号には、モノエポキシドと脂環式
部分を含むアミンとを酸または水の存在下において反応
させ四級アンモニウム化合物を製造する方法が記載され
ている。この明細書にはアミン対酸の比を制御する必要
については記載がなく、またシロキサン化合物について
も記載されていない。
本発明は触媒を使用して四級アンモニウム側鎖シロキサ
ン共重合体を製造する方法に関する。本発明方法は触媒
として少量の、即ち触媒量の遊離三級アミンを使用し、
三級アミン酸をエポキシ側鎖シロキサン共重合体と反応
させる工程を含んでいる。
ン共重合体を製造する方法に関する。本発明方法は触媒
として少量の、即ち触媒量の遊離三級アミンを使用し、
三級アミン酸をエポキシ側鎖シロキサン共重合体と反応
させる工程を含んでいる。
本発明によれば、エポキシ側鎖シロキサン及び三級アミ
ン酸塩から僅かな触媒量の遊離三級アミンを使用して高
収率で四級アンモニウム側鎖シロキサンを製造し得るこ
とが見出された。本発明方法は効率が高いばかりでなく
、多段反応工程の使用を省くことができ、また危険な廃
棄物の発生、危険性または毒性のある反応原料の使用及
びシロキサン反応原料を用いるときにしばしば起る分子
の再分布の問題を避けることができる。
ン酸塩から僅かな触媒量の遊離三級アミンを使用して高
収率で四級アンモニウム側鎖シロキサンを製造し得るこ
とが見出された。本発明方法は効率が高いばかりでなく
、多段反応工程の使用を省くことができ、また危険な廃
棄物の発生、危険性または毒性のある反応原料の使用及
びシロキサン反応原料を用いるときにしばしば起る分子
の再分布の問題を避けることができる。
エポキシ側鎖シロキサン共重合体は多数知られており、
また四級アンモニウム側鎖シロキサン共重合体も若干知
られているが、本出願人の知識の範囲内においてエポキ
シ側鎖シロキサン共重合体を対応する四級アンモニウム
側鎖シロキサン共重合体に高効率で変える実用的に使用
可能な方法はこれまで知られていない。従ってこれが達
成できる本発明方法は完全に予想外の方法である。
また四級アンモニウム側鎖シロキサン共重合体も若干知
られているが、本出願人の知識の範囲内においてエポキ
シ側鎖シロキサン共重合体を対応する四級アンモニウム
側鎖シロキサン共重合体に高効率で変える実用的に使用
可能な方法はこれまで知られていない。従ってこれが達
成できる本発明方法は完全に予想外の方法である。
本明細書においては下記に示すような種々のシロキサン
単位を明示するために、下記のような異った文字記号を
使用する。しかし反応に悪影響を及ぼさない限り分子中
に他の公知シロキサン単位が含まれていることができる
。
単位を明示するために、下記のような異った文字記号を
使用する。しかし反応に悪影響を及ぼさない限り分子中
に他の公知シロキサン単位が含まれていることができる
。
M=R3SiO−M’−R3Si −
RR
D= −SiO−D’ = −SiO〜RH
D” −5iO
D*= SiO−
E−−5iO−
E′鴛−3iO−
E”≠−5iO−
E木=−5iO−
ここでRは炭素数1〜3の低級アルキル基、好ましくは
メチル基であり、R″は水素または炭素数1〜約4のア
ルキル基、R”は水素またはメチルであり、R″′は置
換基をもちまI;はもI;ない炭素数1〜約20のヒド
ロカルビル基であってアルキル、アルケニル、アリール
、アラルキルまたはアルカニル、或いは複素環式の基、
好ましくは炭素数1〜約4のアルキルであり、mは2〜
約4、好ましくは3の値であり、nは0〜約10の値、
bは1〜約75、好ましくは最高50の値、pは3〜約
20、rは1〜約10゜yは1または2、zは1〜3の
値であって、Xは三級アミン酸塩を製造するための酸成
分として使用される無機または有機酸の負に帯電した陰
イオンであり、X′はハロゲン原子である。
メチル基であり、R″は水素または炭素数1〜約4のア
ルキル基、R”は水素またはメチルであり、R″′は置
換基をもちまI;はもI;ない炭素数1〜約20のヒド
ロカルビル基であってアルキル、アルケニル、アリール
、アラルキルまたはアルカニル、或いは複素環式の基、
好ましくは炭素数1〜約4のアルキルであり、mは2〜
約4、好ましくは3の値であり、nは0〜約10の値、
bは1〜約75、好ましくは最高50の値、pは3〜約
20、rは1〜約10゜yは1または2、zは1〜3の
値であって、Xは三級アミン酸塩を製造するための酸成
分として使用される無機または有機酸の負に帯電した陰
イオンであり、X′はハロゲン原子である。
本発明方法において原料として使用するエポキシ側鎖シ
ロキサン共重合体は公知化合物であり、−形式 %式%() によって表わすことができる。ここにCは0〜約1.0
00、好ましくは0〜約500、最も好ましくは10〜
200の値をもち、dのすべての和は1〜約200、好
ましくは1〜約100、最も好ましくは1〜約25の正
の数であり、該分子は好ましくはD”の側鎖をもってお
り、eは0〜約50、好ましくは0の値をもっている。
ロキサン共重合体は公知化合物であり、−形式 %式%() によって表わすことができる。ここにCは0〜約1.0
00、好ましくは0〜約500、最も好ましくは10〜
200の値をもち、dのすべての和は1〜約200、好
ましくは1〜約100、最も好ましくは1〜約25の正
の数であり、該分子は好ましくはD”の側鎖をもってお
り、eは0〜約50、好ましくは0の値をもっている。
好適なエポキシ側鎖シロキサン化合物は一般式
%式%()
で表わされ、最も好適なものはM、 D、 D”′及び
M′中のすべてのRがメチル基であるものである。
M′中のすべてのRがメチル基であるものである。
典型的な側鎖にエポキシ基をもったシロキサン重合体の
例を第1表に示す。ここで見出しの文字で示されるシロ
キサン単位の下に示した数字は重合体分子中の各単位の
平均の数である。
例を第1表に示す。ここで見出しの文字で示されるシロ
キサン単位の下に示した数字は重合体分子中の各単位の
平均の数である。
第1表
M D D” D”Ml 20
3−2 0 11 70 5.1
0 11 13 5.5 0 1+3
01001 1 25 3.5 30 1本発明方法に
使用される触媒はエポキシ環を開環させるのに十分な求
核力をもった遊離三級アミンであり、反応を促進するの
に十分な触媒的な量で存在する。この触媒の量は遊離三
級アミン対三級アミン酸塩の当量数の比として約0.0
005:l〜約0.05:l、好ましくは約0.001
+1〜約0.005:1であることができる。三級アミ
ンは公知化合物であり、反応に悪影響を与えない任意の
強塩基性三級アミンを使用することができる。これらの
三級アミンは一般式R11″、Nで表わすことができ、
ここにR”″は前記意味をもっている。即ちR”′はメ
チル、エチル、プロピル、ヘキシル、2−エチルヘキシ
ル、フェニル、ベンジル、7エネチル、シクロヘキシル
、アリル等であることができる。
3−2 0 11 70 5.1
0 11 13 5.5 0 1+3
01001 1 25 3.5 30 1本発明方法に
使用される触媒はエポキシ環を開環させるのに十分な求
核力をもった遊離三級アミンであり、反応を促進するの
に十分な触媒的な量で存在する。この触媒の量は遊離三
級アミン対三級アミン酸塩の当量数の比として約0.0
005:l〜約0.05:l、好ましくは約0.001
+1〜約0.005:1であることができる。三級アミ
ンは公知化合物であり、反応に悪影響を与えない任意の
強塩基性三級アミンを使用することができる。これらの
三級アミンは一般式R11″、Nで表わすことができ、
ここにR”″は前記意味をもっている。即ちR”′はメ
チル、エチル、プロピル、ヘキシル、2−エチルヘキシ
ル、フェニル、ベンジル、7エネチル、シクロヘキシル
、アリル等であることができる。
典型的な三級アミンの例としてはトリメチルアミン、ト
リエチルアミン、メチルジメチルアミン、トリプロピル
アミン、フエニルジエチルアミン、シクロへキシルジメ
チルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジメチルフェニ
ルアミン、ピリジン、ピコリン、メチルピロリジン、ド
デシルジメチルアミン等を挙げることができる。
リエチルアミン、メチルジメチルアミン、トリプロピル
アミン、フエニルジエチルアミン、シクロへキシルジメ
チルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジメチルフェニ
ルアミン、ピリジン、ピコリン、メチルピロリジン、ド
デシルジメチルアミン等を挙げることができる。
エポキシ側鎖シロキサン重合体と反応させ四級アンモニ
ウム側鎖シロキサン重合体をつくるための三級アミン酸
塩も公知であり、三級アミンを酸成分とアミン対酸の当
量比をtitにして反応させることにより容易に製造さ
れる。この反応は普通の化学者には公知である。酸反応
原料としては無機酸、例えば塩酸、7ツ化水素酸、臭化
水素酸、ヨー化水素酸、燐酸、炭酸、7オス7オン酸、
硼酸等、或いは有機酸または両性化合物、例えば蟻酸、
酢酸、ズロピオン酸、安息香酸、トルエンフォスフオン
酸、亜硫酸水素メチル(CH,5O3H)、トルエンス
ルフォン酸等を用いることができる。三級アミン酸塩は
一般式R”’3N・I(Xで表わすことができ、ここで
HXは三級アミン酸塩をつくるために三級アミンと反応
させる酸成分である。三級アミン酸塩の添加量は装入し
たエポキシ当量に関し実質的に化学量論的な量である。
ウム側鎖シロキサン重合体をつくるための三級アミン酸
塩も公知であり、三級アミンを酸成分とアミン対酸の当
量比をtitにして反応させることにより容易に製造さ
れる。この反応は普通の化学者には公知である。酸反応
原料としては無機酸、例えば塩酸、7ツ化水素酸、臭化
水素酸、ヨー化水素酸、燐酸、炭酸、7オス7オン酸、
硼酸等、或いは有機酸または両性化合物、例えば蟻酸、
酢酸、ズロピオン酸、安息香酸、トルエンフォスフオン
酸、亜硫酸水素メチル(CH,5O3H)、トルエンス
ルフォン酸等を用いることができる。三級アミン酸塩は
一般式R”’3N・I(Xで表わすことができ、ここで
HXは三級アミン酸塩をつくるために三級アミンと反応
させる酸成分である。三級アミン酸塩の添加量は装入し
たエポキシ当量に関し実質的に化学量論的な量である。
本発明の四級アンモニウム側鎖シロキサン共重合体は一
般式 %式%() で表わすことができる。好適な四級アンモニウム側鎖シ
ロキサン共重合体は一般式 %式%() 本発明方法で製造される典型的な四級アンモニウム側鎖
シロキサン共重合体の例を下記第2表に示す。
般式 %式%() で表わすことができる。好適な四級アンモニウム側鎖シ
ロキサン共重合体は一般式 %式%() 本発明方法で製造される典型的な四級アンモニウム側鎖
シロキサン共重合体の例を下記第2表に示す。
第2表
MDD* D’M
1 20 3.2 0 1
1 70 5.1 0 1
1 13 5.5 0 1
1 25 3.5 30 1
例示すれば、本発明方法は触媒量の三級アミンを触媒と
して使用し、側鎖にエポキシ基を含むシロキシ単位とし
て または C,、l■I2□C2H2nC【ツ1z或いは を含むエポキシ側鎖シロキサン共重合体を、側鎖に四級
アンモニウム基をもったシロキシ基として、H または 或いは を含む四級アンモニウム側鎖シロキサン共重合体に効率
的に且つ高収率で変える単一工程の反応を含んでいる。
して使用し、側鎖にエポキシ基を含むシロキシ単位とし
て または C,、l■I2□C2H2nC【ツ1z或いは を含むエポキシ側鎖シロキサン共重合体を、側鎖に四級
アンモニウム基をもったシロキシ基として、H または 或いは を含む四級アンモニウム側鎖シロキサン共重合体に効率
的に且つ高収率で変える単一工程の反応を含んでいる。
触媒の遊離三級アミンの使用量は驚くべきことには有機
化合物においてエポキシ基を四級アンモニウム基に変え
るのに以前必要と考えられていた量よりもかなり少ない
。本発明方法1こは四級アンモニウム側鎖シミキサン共
重合体をつくる多段工程に従来使用された毒性をもった
危険な物質を使用する必要はない。また本発明方法にお
いては注意して廃棄しなければならなl/s危険な廃棄
物を多量に生成することがなく、またシロキサン共重合
体を構成する種々のシロキシ単位の分子的な再分布の原
因になるようなシロキサン副成物が生じることもない。
化合物においてエポキシ基を四級アンモニウム基に変え
るのに以前必要と考えられていた量よりもかなり少ない
。本発明方法1こは四級アンモニウム側鎖シミキサン共
重合体をつくる多段工程に従来使用された毒性をもった
危険な物質を使用する必要はない。また本発明方法にお
いては注意して廃棄しなければならなl/s危険な廃棄
物を多量に生成することがなく、またシロキサン共重合
体を構成する種々のシロキシ単位の分子的な再分布の原
因になるようなシロキサン副成物が生じることもない。
前述のように、米国特許第4,421.932号には末
端のエポキシ基を遊離三級アミン及び三級アミン酸塩の
混合物と反応させることが記載されている。
端のエポキシ基を遊離三級アミン及び三級アミン酸塩の
混合物と反応させることが記載されている。
この場合遊離アミン対三級アミン酸塩の比は0,11:
1〜1:1、好ましくは0.25:l〜0.67:lの
間で変動するとされている。この反応には反応完結後、
最終的に酸成分を加えてすべての原料アミンを塩に変え
ることが必要である。関連した米国特許第4゜492.
802号には、最終生成物の理論的生成量に関し約0.
5〜約10重量%の濃度で四級アンモニウムを触媒とし
て使用し、末端エポキシ基を三級アミンの塩と反応させ
ることが記載されている。この米国特許第4,492.
802号ではアミン酸塩はその場でつくられ、すべての
実施例には遊離アミン対アミン酸塩の比は0.1:Iで
あると記載されている。
1〜1:1、好ましくは0.25:l〜0.67:lの
間で変動するとされている。この反応には反応完結後、
最終的に酸成分を加えてすべての原料アミンを塩に変え
ることが必要である。関連した米国特許第4゜492.
802号には、最終生成物の理論的生成量に関し約0.
5〜約10重量%の濃度で四級アンモニウムを触媒とし
て使用し、末端エポキシ基を三級アミンの塩と反応させ
ることが記載されている。この米国特許第4,492.
802号ではアミン酸塩はその場でつくられ、すべての
実施例には遊離アミン対アミン酸塩の比は0.1:Iで
あると記載されている。
しかし米国特許第4,492,802号では触媒として
記載されt;物質は四級アンモニウム塩であって、遊離
三級アミンでも三級アミン酸塩でもない。後者の2種の
化合物は反応原料として記載されている。
記載されt;物質は四級アンモニウム塩であって、遊離
三級アミンでも三級アミン酸塩でもない。後者の2種の
化合物は反応原料として記載されている。
上記両米国特許における末端エポキシ化合物は通常の有
機化合物であり、シロキサン化合物の記述はなく、また
このような化合物を反応させ得るという認識もされてい
ない。即ちシロキサン化合物が関与する、例えば再分布
を起すという反応に付随した問題についての明白な知見
も得られていない。
機化合物であり、シロキサン化合物の記述はなく、また
このような化合物を反応させ得るという認識もされてい
ない。即ちシロキサン化合物が関与する、例えば再分布
を起すという反応に付随した問題についての明白な知見
も得られていない。
四級アンモニウム側鎖シロキサンの製造法の評価にこれ
まで使用されてきた実験室的な方法は多段工程を含み、
これには危険であると考えられる反応原料を多量使用す
ることが必要であり、またこのような反応原料を過剰に
使用しなければならないので、廃棄物の投棄が重大な問
題となる。またその反応の性質のために望ましくない副
反応が起り、シロキサン共重合体分子の再分布の原因に
なる望ましくない副成物を生じる。このような実験室的
な方法の一つにおいては、構造 M DoD”dM″ をもつエポキシ側鎖シロキサン共重合体中の構造のエポ
キシ側鎖シロキサン基D″′がインプロパツール中で先
ずジメチルアミン(DMA)と反応してエポキシ環を開
環し、構造 O5iCsHaOCH2CH2CH2N(CHs)zC
H30H の三級アミン中間基D″′を生成して、構造MDoDn
′dM″ の三級アミンシロキサン共重合体を生じる。過剰のジメ
チルアミンを除去した後、MDcD”’dM’シロキサ
ン共重合体を第2段階で高温、高圧において過剰の塩化
メチレンと反応させ、三級アミン基を構造 CH30H の四級アンモニウムシロキサン基D*に変え、構造M
DoD’dM’ の四級アンモニウム側鎖シロキサン共重合体をつくる。
まで使用されてきた実験室的な方法は多段工程を含み、
これには危険であると考えられる反応原料を多量使用す
ることが必要であり、またこのような反応原料を過剰に
使用しなければならないので、廃棄物の投棄が重大な問
題となる。またその反応の性質のために望ましくない副
反応が起り、シロキサン共重合体分子の再分布の原因に
なる望ましくない副成物を生じる。このような実験室的
な方法の一つにおいては、構造 M DoD”dM″ をもつエポキシ側鎖シロキサン共重合体中の構造のエポ
キシ側鎖シロキサン基D″′がインプロパツール中で先
ずジメチルアミン(DMA)と反応してエポキシ環を開
環し、構造 O5iCsHaOCH2CH2CH2N(CHs)zC
H30H の三級アミン中間基D″′を生成して、構造MDoDn
′dM″ の三級アミンシロキサン共重合体を生じる。過剰のジメ
チルアミンを除去した後、MDcD”’dM’シロキサ
ン共重合体を第2段階で高温、高圧において過剰の塩化
メチレンと反応させ、三級アミン基を構造 CH30H の四級アンモニウムシロキサン基D*に変え、構造M
DoD’dM’ の四級アンモニウム側鎖シロキサン共重合体をつくる。
次に反応混合物から溶媒、未反応の塩化メチレン及び渾
発性の創成物を除去する。この方法においては反応を高
温に保持した時間、ジメチルアミンを添加し残存ジメチ
ルアミンを除去する時間間隔、塩化メチレンを添加する
時間の長さ、及び溶媒を除去する期間に依存して、最終
的なシロキサン共重合体の組成に大きな変動が生じる。
発性の創成物を除去する。この方法においては反応を高
温に保持した時間、ジメチルアミンを添加し残存ジメチ
ルアミンを除去する時間間隔、塩化メチレンを添加する
時間の長さ、及び溶媒を除去する期間に依存して、最終
的なシロキサン共重合体の組成に大きな変動が生じる。
二級アミン゛との反応中における開環反応工程において
は、エポキシ環構造に関してアミンが過剰に存在しない
と、ゲル化または交叉結合が生じ、三級アミン中間基D
″′が生ぜずに高分子量の交叉結合したシロキサン共重
合体が生成することが知られている。また開環工程後生
酸物の混合物中にジメチルアミンが残存していると、望
ましくないシロキサンの再分布反応が起り、若干の低分
子量シロキサン種及び若干の高分子量シロキサン種が生
じる。このことは次の二つの反応課程で示すことができ
る。最初の反応課程では2個のシロキサン分子が関与し
、第2の課程では単一のシロキサン分子だけが関与する
。
は、エポキシ環構造に関してアミンが過剰に存在しない
と、ゲル化または交叉結合が生じ、三級アミン中間基D
″′が生ぜずに高分子量の交叉結合したシロキサン共重
合体が生成することが知られている。また開環工程後生
酸物の混合物中にジメチルアミンが残存していると、望
ましくないシロキサンの再分布反応が起り、若干の低分
子量シロキサン種及び若干の高分子量シロキサン種が生
じる。このことは次の二つの反応課程で示すことができ
る。最初の反応課程では2個のシロキサン分子が関与し
、第2の課程では単一のシロキサン分子だけが関与する
。
反応課程l
MA
2MD20°”10 M“’<20”” <10” +
MD>20”’510 M′反応課程2 DMA 。
MD>20”’510 M′反応課程2 DMA 。
MD20”’10 ” DsD′t+MD20−s
DHIQ−t”第2の反応課程において高温で塩化メチ
レンを加える際にも若干の再分布が起る。工業的な規模
では毒性をもっているためにジメチルアミン及び塩化メ
チレンの使用を避けることが好ましい。またこの反応に
はジメチルアミンを25〜100%の範囲に亙るかなり
過剰の量で使用する必要があり、従ってかなりの量の廃
棄物流が生成する。ジメチルアミンも塩化メチレンも共
に周囲温度においてガス状であり、廃棄物流を直接処理
するわけにはゆかず、かなりの注意と費用が必要となる
。
DHIQ−t”第2の反応課程において高温で塩化メチ
レンを加える際にも若干の再分布が起る。工業的な規模
では毒性をもっているためにジメチルアミン及び塩化メ
チレンの使用を避けることが好ましい。またこの反応に
はジメチルアミンを25〜100%の範囲に亙るかなり
過剰の量で使用する必要があり、従ってかなりの量の廃
棄物流が生成する。ジメチルアミンも塩化メチレンも共
に周囲温度においてガス状であり、廃棄物流を直接処理
するわけにはゆかず、かなりの注意と費用が必要となる
。
本発明方法は最も広い形として次の化学反応式%式%
MDoD木dD”8E’ dE*dM’(In)
好適なシロキサンを使用した場合には下記式で表わされ
る。
る。
(I) (IV)反応中指
肪族アルコールのような不活性溶媒を存在させることが
できる。溶媒はシロキサン共重合体の一部、三級アミン
触媒及び三級アミン酸塩を溶解する能力をもっていなけ
ればならないが、所望の反応に悪影響を及ぼしてはなら
ない。使用される特定の溶媒についての選択はあまり重
要ではなく、反応原料の取扱い及び反応器への供給、並
びに反応容器中における反応の実施を容易にするために
使用される。
肪族アルコールのような不活性溶媒を存在させることが
できる。溶媒はシロキサン共重合体の一部、三級アミン
触媒及び三級アミン酸塩を溶解する能力をもっていなけ
ればならないが、所望の反応に悪影響を及ぼしてはなら
ない。使用される特定の溶媒についての選択はあまり重
要ではなく、反応原料の取扱い及び反応器への供給、並
びに反応容器中における反応の実施を容易にするために
使用される。
反応温度は約60〜約100°Cであってあまり厳密で
はない。一般に反応は撹拌しながら還流条件下で行われ
る。
はない。一般に反応は撹拌しながら還流条件下で行われ
る。
反応時間は使用される特定の原料、触媒、温度及びバッ
チの大きさによって変化する。反応原料が完全に使用さ
れるまで十分長い時間の間反応を行う。しかる後蒸留に
より加えた溶媒を除去する。
チの大きさによって変化する。反応原料が完全に使用さ
れるまで十分長い時間の間反応を行う。しかる後蒸留に
より加えた溶媒を除去する。
この際一般的には減圧を用いるが必ずしも必要ではない
。
。
得られる変化率、収率及び純度は予想外に高く、四級ア
ンモニウム側鎖シロキサン共重合体を製造しようとする
際に従来見られた多くの問題に関連して完全に推測でき
ないことである。危険な毒性のある反応原料を過剰に使
用することなく、特殊な取扱いを必要とする危険な廃棄
物流を生じることなく、また分子量の低下または分子の
再分布の徴候を示すことなく単一工程で上記結果が達成
されることは完全に予見及び推測できないことである。
ンモニウム側鎖シロキサン共重合体を製造しようとする
際に従来見られた多くの問題に関連して完全に推測でき
ないことである。危険な毒性のある反応原料を過剰に使
用することなく、特殊な取扱いを必要とする危険な廃棄
物流を生じることなく、また分子量の低下または分子の
再分布の徴候を示すことなく単一工程で上記結果が達成
されることは完全に予見及び推測できないことである。
本発明方法においては触媒として触媒量の三級アミンを
使用し、エポキシ側鎖シロキサン共重合体中に存在する
エポキシ基1当量当り1当量の、即ち化学量論的な量の
三級アミン酸塩R”’ 、N −HXを反応させる。触
媒の使用量は少量のであり、従つていずれの時点におい
ても認められる程度のシロキサン共重合体の解重合また
は再分布の原因になるのに十分な量の遊離アミンが存在
することは決してない。遊離アミン触媒は前述の遊離ア
ミン対三級アミン酸塩の比で存在する。
使用し、エポキシ側鎖シロキサン共重合体中に存在する
エポキシ基1当量当り1当量の、即ち化学量論的な量の
三級アミン酸塩R”’ 、N −HXを反応させる。触
媒の使用量は少量のであり、従つていずれの時点におい
ても認められる程度のシロキサン共重合体の解重合また
は再分布の原因になるのに十分な量の遊離アミンが存在
することは決してない。遊離アミン触媒は前述の遊離ア
ミン対三級アミン酸塩の比で存在する。
四級アンモニウム側鎖シロキサン共重合体は整髪料組成
物及び帯電防止剤として用途が見出されている。
物及び帯電防止剤として用途が見出されている。
下記の実施例により本発明を例示するが、これらの実施
例は本発明を限定するものではない。
例は本発明を限定するものではない。
実施例1
500 mlの三ツロフラスコに撹拌機、滴下濾斗、ド
ライアイス・アセトン凝縮器、熱電対及び電気加熱マン
トルを装着する。ドライアイス・アセトン凝縮器の出口
の所に窒素吹込管を取り付ける。
ライアイス・アセトン凝縮器、熱電対及び電気加熱マン
トルを装着する。ドライアイス・アセトン凝縮器の出口
の所に窒素吹込管を取り付ける。
トリメチルアミンをイソプロパツール中に通してインプ
ロパツール中にトリメチルアミンを含む溶液をつくった
。得られた溶液のアミン含量は帆0027ミリ当量/g
であった。
ロパツール中にトリメチルアミンを含む溶液をつくった
。得られた溶液のアミン含量は帆0027ミリ当量/g
であった。
フラスコに18.6g(0,195当量)の塩化トリメ
チルアンモニウム及び9.05gのインプロパツールを
加えて撹拌する。次に68.9gのトリメチルアミン/
イソプロパツール溶液(トリメチルアミンo、ooot
86当量)をゆっくりと撹拌しながら加える。この溶液
を撹拌しながら迅速に式MD、。D”、。M′のエポキ
シ側鎖シロキサン共重合体(オキシラン帆1927当量
)を5分間に互って加える。この共重合体はエポキシ環
含量が約2.53ミリ当量/gであり、下記の構造をも
っている。
チルアンモニウム及び9.05gのインプロパツールを
加えて撹拌する。次に68.9gのトリメチルアミン/
イソプロパツール溶液(トリメチルアミンo、ooot
86当量)をゆっくりと撹拌しながら加える。この溶液
を撹拌しながら迅速に式MD、。D”、。M′のエポキ
シ側鎖シロキサン共重合体(オキシラン帆1927当量
)を5分間に互って加える。この共重合体はエポキシ環
含量が約2.53ミリ当量/gであり、下記の構造をも
っている。
内容物を撹拌し80’Oに加熱する。この温度に達した
後約5分間で塩化トリメチルアンモニウムはすべて溶解
する。80’C!で4.5時間撹拌した後、フラスコを
冷却し、−晩乾燥窒素を通す。この四級アンモニウム側
鎖シロキサン共重合体は下記の構造をもっていた。
後約5分間で塩化トリメチルアンモニウムはすべて溶解
する。80’C!で4.5時間撹拌した後、フラスコを
冷却し、−晩乾燥窒素を通す。この四級アンモニウム側
鎖シロキサン共重合体は下記の構造をもっていた。
MJoD”+oM’
メチルアミンを秤量して採り、これを反応器に移す。全
部で100gのインプロパツールを使用し数回に互って
ビーカーを洗浄し、洗液を反応器に加える。反応器の内
容物を撹拌し、これに101.2gの構造 反応生成物の混合物61.66g及びプロピレングリコ
ール20gを回転蒸発器に入れ、速度9において45℃
で1.5時間作動させイソプロパツール及び他の低沸点
物質を除去する。この実施例において遊離三級アミン対
三級アミン酸塩の当量数の比は0.OOl:1であった
。
部で100gのインプロパツールを使用し数回に互って
ビーカーを洗浄し、洗液を反応器に加える。反応器の内
容物を撹拌し、これに101.2gの構造 反応生成物の混合物61.66g及びプロピレングリコ
ール20gを回転蒸発器に入れ、速度9において45℃
で1.5時間作動させイソプロパツール及び他の低沸点
物質を除去する。この実施例において遊離三級アミン対
三級アミン酸塩の当量数の比は0.OOl:1であった
。
実施例2
実験A 実施例1記載の反応器に26.3g (0,2
75当量)の塩化トリメチルアンモニウムを入れる。
75当量)の塩化トリメチルアンモニウムを入れる。
小さいビーカーに0.028g(0,000275当量
)のトリをもつ式MD、、D”、OM″のエポキシ側鎖
シロキサン共重合体(オキシラン当量0.25)を15
分間に互り適下濾斗を介して加える。反応混合物を撹拌
し、80°Cに加熱して透明な溶液にする。80°Cに
約4時間加熱撹拌した後、構造 をもつ弐MD、。M本、。M′の四級アンモニウム側鎖
シロキサン共重合体を回収し、これを密封容器に貯蔵し
た。
)のトリをもつ式MD、、D”、OM″のエポキシ側鎖
シロキサン共重合体(オキシラン当量0.25)を15
分間に互り適下濾斗を介して加える。反応混合物を撹拌
し、80°Cに加熱して透明な溶液にする。80°Cに
約4時間加熱撹拌した後、構造 をもつ弐MD、。M本、。M′の四級アンモニウム側鎖
シロキサン共重合体を回収し、これを密封容器に貯蔵し
た。
実験Aにおいて遊離三級アミン対三級アミン酸塩の当量
数の比はo、oot:tである。11ケ月貯蔵した後に
も沈澱またはゲル化の徴候は見られなかった。
数の比はo、oot:tである。11ケ月貯蔵した後に
も沈澱またはゲル化の徴候は見られなかった。
実験B 比較のために実験A記載の反応を繰返したが、
塩化トリメチルアンモニウム塩を省いた。
塩化トリメチルアンモニウム塩を省いた。
従って遊離三級アミン対三級アミン酸塩の当量数の比は
Oである。この反応で得られた最終生成物は6日間貯蔵
すると完全にゲル化した。
Oである。この反応で得られた最終生成物は6日間貯蔵
すると完全にゲル化した。
この対照実験においてはフラスコに2.78g (0,
0275当量)のトリメチルアミン及び100gのイソ
プロパツールを加えた後、実験Aと同じシロキサン共重
合体101.2gをビーカーから加えた。約80°Cで
約6時間加熱撹拌した後、反応混合物を冷却し、回収し
て密封容器に貯蔵した。この材料は6日以内にゲル化し
た。
0275当量)のトリメチルアミン及び100gのイソ
プロパツールを加えた後、実験Aと同じシロキサン共重
合体101.2gをビーカーから加えた。約80°Cで
約6時間加熱撹拌した後、反応混合物を冷却し、回収し
て密封容器に貯蔵した。この材料は6日以内にゲル化し
た。
実験C比較の目的で遊離三級アミン対三級アミン酸塩の
当量数の比を0.1:1にして実験A記載の反応を繰返
した。この比はりュッチェン等の米国特許第4,492
,802号で使用された比である。この場合には6ケ月
の貯蔵期間内でゲル化が認められjこ。
当量数の比を0.1:1にして実験A記載の反応を繰返
した。この比はりュッチェン等の米国特許第4,492
,802号で使用された比である。この場合には6ケ月
の貯蔵期間内でゲル化が認められjこ。
この対照実験においては、塩化トリメチルアンモニウム
26.3g (0,275当fk)、トリメチルアミン
2.78g (0,0275当量)及び100gのイン
プロパツールをアミン対アミン酸塩の比を帆1:lにし
て反応器に加え、撹拌し、ビーカーから同じシロキサン
共重合体101.2gを徐々に加えた。約80°Cで約
6時間加熱撹拌した後、反応混合物を冷却し、回収して
密封容器に貯蔵した。約6ケ月以内でゲル粒子の生成が
見られた。この粒子をII?で観測し、ジメチルシロキ
サン型のゲルであることがわかった。
26.3g (0,275当fk)、トリメチルアミン
2.78g (0,0275当量)及び100gのイン
プロパツールをアミン対アミン酸塩の比を帆1:lにし
て反応器に加え、撹拌し、ビーカーから同じシロキサン
共重合体101.2gを徐々に加えた。約80°Cで約
6時間加熱撹拌した後、反応混合物を冷却し、回収して
密封容器に貯蔵した。約6ケ月以内でゲル粒子の生成が
見られた。この粒子をII?で観測し、ジメチルシロキ
サン型のゲルであることがわかった。
本発明の主な特徴及び態様は次の通りである。
構造
CmH2mOC2H2,C町′プH。
または
或いは
rは1〜約lOの値、
mは2〜約4の値、
nはθ〜約10の値、
yは1または2の値であり、
Zは1〜3の値を採るものとする、
のシロキシ単位から成る側鎖にエポキシ基をもつシロキ
シ単位を共重合体の骨格中に含んだエポキシ側鎖シロキ
サン共重合体を一般式 %式% 但し式中R″′は炭素数l〜約20のヒドロカルビル基
であり、 Xは三級アミン酸塩の製造に使用される酸成分の帯電し
た無機酸または有機酸の陰イオンである、 の三級アミン酸塩と、触媒量の一般式 %式%) 但し式中Rは炭素数1〜3のアルキル基、R”は水素ま
たはメチルであり、 の触媒を用いて反応させ、この際該触媒の量は遊離三級
アミン対三級アミン酸塩の当量数の比が約0.0005
:l〜約帆05:lになるような量である構造に四級ア
ンモニウム基をもったシロキシ基として、SiO MDD’D’E’ E*M’ (IIりd
edd を有し、該エポキシ側鎖シロキサン共重合体は一般式 %式%() の側鎖に四級アンモニウム基をもつシロキシ単位が共重
合体の骨格の中に含まれている四級アンモニウム側鎖シ
ロキサン共重合体の製造法。
シ単位を共重合体の骨格中に含んだエポキシ側鎖シロキ
サン共重合体を一般式 %式% 但し式中R″′は炭素数l〜約20のヒドロカルビル基
であり、 Xは三級アミン酸塩の製造に使用される酸成分の帯電し
た無機酸または有機酸の陰イオンである、 の三級アミン酸塩と、触媒量の一般式 %式%) 但し式中Rは炭素数1〜3のアルキル基、R”は水素ま
たはメチルであり、 の触媒を用いて反応させ、この際該触媒の量は遊離三級
アミン対三級アミン酸塩の当量数の比が約0.0005
:l〜約帆05:lになるような量である構造に四級ア
ンモニウム基をもったシロキシ基として、SiO MDD’D’E’ E*M’ (IIりd
edd を有し、該エポキシ側鎖シロキサン共重合体は一般式 %式%() の側鎖に四級アンモニウム基をもつシロキシ単位が共重
合体の骨格の中に含まれている四級アンモニウム側鎖シ
ロキサン共重合体の製造法。
2、該四級アンモニウム側鎖シロキサン共重合体は一般
式 %式%) HX、 m及びnは上記第1項記載の意味を有し、R′
は水素または炭素数1〜約4のアルキル、bは1〜約7
5の値、Cは0〜約1,000の値、eは0〜約50の
値を有し、dの和は1〜約200の正の数である上記第
1項記載の方法。
式 %式%) HX、 m及びnは上記第1項記載の意味を有し、R′
は水素または炭素数1〜約4のアルキル、bは1〜約7
5の値、Cは0〜約1,000の値、eは0〜約50の
値を有し、dの和は1〜約200の正の数である上記第
1項記載の方法。
3、該四級アンモニウム側鎖シロキチン共重合体は一般
式 M ooo*dM′(IV) を有し、該エポキシ側鎖シロキサン共重合体は一般式 %式%() をもっており、M % D 1D’s D” −、M’
、C及びdは上記第2項記載の意味を有する上記第2項
記載の方法。
式 M ooo*dM′(IV) を有し、該エポキシ側鎖シロキサン共重合体は一般式 %式%() をもっており、M % D 1D’s D” −、M’
、C及びdは上記第2項記載の意味を有する上記第2項
記載の方法。
4、該触媒の量は遊離三級アミン対三級アミン酸塩の等
量数の比として約0.001:l〜約0.005:1に
なるような量である上記第1項記載の方法。
量数の比として約0.001:l〜約0.005:1に
なるような量である上記第1項記載の方法。
5、該触媒の量は遊離三級アミン対三級アミン酸塩の等
量数の比として約0.001:l〜約0.005:1に
なるような量である上記第2項記載の方法。
量数の比として約0.001:l〜約0.005:1に
なるような量である上記第2項記載の方法。
6、該触媒の量は遊離三級アミン対三級アミン酸塩の等
量数の比として約o、oot:t〜約帆005:1にな
るような量である上記第3項記載の方法。
量数の比として約o、oot:t〜約帆005:1にな
るような量である上記第3項記載の方法。
7、 R及びR11+はメチルであり、R”は水素、m
は3、Xは塩素である上記第1項記載の方法。
は3、Xは塩素である上記第1項記載の方法。
8、 R及びR″′はメチルであり、R”は水素、(C
mH2mO)は(C2H40)であり、Xは塩素である
上記第2項記載の方法。
mH2mO)は(C2H40)であり、Xは塩素である
上記第2項記載の方法。
9、 (CmHzmO)は(C2H60)である上記第
8項記載の方法。
8項記載の方法。
10、 R及びR″゛゛メチルり、R11は水素、mは
3、Xは塩素である上記第3項記載の方法。
3、Xは塩素である上記第3項記載の方法。
11、基Mは(CH,)、5iO−であり、基りはCH
。
。
一5iO〜
lh
であり、基Diは
5iO
CJaOCHzCHCH2NΦ(CI、)、C1θH
であり、基D”は
5iO−
であって、M′は(CH3)l5j−である上記第3項
記載 の方法。
記載 の方法。
12、触媒はトリメチルアミンであり、三級アミン酸塩
はトリメチルアミン塩酸塩である上記第11項記載の方
法。
はトリメチルアミン塩酸塩である上記第11項記載の方
法。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、構造 ▲数式、化学式、表等があります▼(D″) または ▲数式、化学式、表等があります▼(E″) 或いは ▲数式、化学式、表等があります▼(E) 但し式中Rは炭素数1〜3のアルキル基、 R″は水素またはメチルであり、 rは1〜約10の値、 mは2〜約4の値、 nは0〜約10の値、 yは1または2の値であり、 zは1〜3の値を採るものとする、 のシロキシ単位から成る側鎖にエポキシ基をもつシロキ
シ単位を共重合体の骨格中に含んだエポキシ側鎖シロキ
サン共重合体を一般式 R″′_3N・HX 但し式中R″′は炭素数1〜約20のヒドロカルビル基
であり、 Xは三級アミン酸塩の製造に使用される酸成分の帯電し
た無機酸または有機酸の陰イオンである、 の三級アミン酸塩と、触媒量の一般式 R”’_3N の触媒を用いて反応させ、この際該触媒の量は遊離三級
アミン対三級アミン酸塩の当量数の比が約0.0005
:1〜約0.05:1になるような量であることを特徴
とする構造▲数式、化学式、表等があります▼(D^*
) または ▲数式、化学式、表等があります▼(E^*) 或いは ▲数式、化学式、表等があります▼(E′) の側鎖に四級アンモニウム基をもつシロキシ単位が共重
合体の骨格の中に含まれている四級アンモニウム側鎖シ
ロキサン共重合体の製造法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US214512 | 1988-07-01 | ||
US07/214,512 US4895964A (en) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | Quarternary ammonium pendant siloxane copolymers |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0247138A true JPH0247138A (ja) | 1990-02-16 |
JPH0637557B2 JPH0637557B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=22799362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1167155A Expired - Lifetime JPH0637557B2 (ja) | 1988-07-01 | 1989-06-30 | 四級アンモニウム基を側鎖としてもつシロキサン共重合体 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4895964A (ja) |
EP (1) | EP0349926B1 (ja) |
JP (1) | JPH0637557B2 (ja) |
AR (1) | AR243563A1 (ja) |
AT (1) | ATE96821T1 (ja) |
BR (1) | BR8903252A (ja) |
DE (1) | DE68910399T2 (ja) |
ES (1) | ES2059638T3 (ja) |
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