JPH05105763A - Silicon-based hybrid material - Google Patents

Silicon-based hybrid material

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Publication number
JPH05105763A
JPH05105763A JP28050891A JP28050891A JPH05105763A JP H05105763 A JPH05105763 A JP H05105763A JP 28050891 A JP28050891 A JP 28050891A JP 28050891 A JP28050891 A JP 28050891A JP H05105763 A JPH05105763 A JP H05105763A
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JP
Japan
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silicon
methacrylate
acid
hybrid material
polymer
Prior art date
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Pending
Application number
JP28050891A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanao Iwahara
孝尚 岩原
Noriyoshi Ando
紀芳 安藤
Kazuya Yonezawa
和弥 米沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain the subject lightweight and high-toughness material excellent in resistance to heat, combustion and environment, having high mechanical strength and good molding prcessability by reaction of an alkoxysilane with an organic polymer having SiH groups in the molecule. CONSTITUTION:The objective hybrid material suitable as e.g. a structural material for aerospace applications or medical material is obtained by reaction of (A) an alkoxysilane such as orthomethyl silicate or orthoethyl silicate with (B) an organic polymer having at least two SiH groups in the molecule such as ether polymer in the presence of a catalyst such as tetrabutyl titanate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アルコキシシラン類と
分子内に少なくとも2個のSiH基を有する有機重合体
とを触媒の存在下反応させて得られる、耐熱性、耐燃焼
性、耐環境性に優れ、軽量高靭性で高い機械的強度と良
好な成形加工性を有するケイ素系ハイブリッド材料に関
する。
The present invention relates to heat resistance, combustion resistance and environment resistance obtained by reacting alkoxysilanes with an organic polymer having at least two SiH groups in the molecule in the presence of a catalyst. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a silicon-based hybrid material having excellent properties, light weight, high toughness, high mechanical strength, and good moldability.

【0002】[0002]

【従来技術・発明が解決しようとする課題】現在、ケイ
素系材料としてはそれぞれの特徴及び要求性能を鑑みて
各種タイプの材料が使用されている。炭化ケイ素、窒化
ケイ素、酸化ケイ素などの含ケイ素セラミックス類や各
種シリケート類は機械的強度、化学的安定性、熱的安定
性に優れた材料である。しかし、これらの無機系シリコ
ン化合物は一般に硬くて脆く、成形加工性がきわめて悪
いため、その用途が制限されている。また、主鎖骨格に
ケイ素を含む、ポリシロキサン、ポリカルボシラン、ポ
リシラン、ポリシラザンなどのいわゆる有機ケイ素ポリ
マーは、一般に無機系シリコン化合物に比較して成形加
工性に優れるもののその機械的強度が格段に劣るためそ
の使用範囲が限定されている。
2. Description of the Related Art At present, various types of materials are used as silicon materials in view of their characteristics and required performance. Silicon-containing ceramics such as silicon carbide, silicon nitride, and silicon oxide, and various silicates are materials having excellent mechanical strength, chemical stability, and thermal stability. However, these inorganic silicon compounds are generally hard and brittle, and have extremely poor moldability, so that their use is limited. In addition, so-called organosilicon polymers such as polysiloxane, polycarbosilane, polysilane, and polysilazane, which contain silicon in the main chain skeleton, are generally superior in molding processability to inorganic silicon compounds, but their mechanical strength is remarkably high. Because it is inferior, its range of use is limited.

【0003】[0003]

【課題を解決するための手段】本発明者らはかかる実情
に鑑み鋭意研究の結果、これらの課題を解決して、耐熱
性、耐燃焼性に優れ、軽量高靭性で高い機械的強度と良
好な成形加工性を有するケイ素系ハイブリッド材料を提
供するものである。すなわち、アルコキシシラン類と分
子内に少なくとも2個のSiH基を有する有機重合体と
を触媒の存在下反応させて得られることを特徴とするケ
イ素系ハイブリッド材料に関する。
Means for Solving the Problems As a result of earnest research in view of such circumstances, the present inventors have solved these problems and are excellent in heat resistance and combustion resistance, lightweight and tough, and have high mechanical strength. The present invention provides a silicon-based hybrid material having excellent moldability. That is, it relates to a silicon-based hybrid material obtained by reacting an alkoxysilane with an organic polymer having at least two SiH groups in the molecule in the presence of a catalyst.

【0004】本発明で用いられる、アルコキシシラン類
は本発明で得られるケイ素系ハイブリッド材料の耐熱
性、耐燃焼性、耐環境性、高強度を付与するための成分
であって特に制限はなく各種のものを使用することがで
きるが、式(1)で表わされるアルコキシシラン類ある
いはその部分加水分解縮合物を好ましく用いることがで
きる。 Rn Si(OR’)4-n (1) (式中、Rは炭素数1〜50の1価の有機基で同一であ
っても異なっていてもよく、また官能基を含んでいても
よい。R’はメチル、エチル、n−プロピルなどの1価
の炭化水素基を表わし、nは0,1,2,3から選ばれ
る整数を表わす。)
The alkoxysilanes used in the present invention are components for imparting heat resistance, combustion resistance, environmental resistance, and high strength to the silicon-based hybrid material obtained in the present invention, and there is no particular limitation, and various kinds are used. The alkoxysilanes represented by the formula (1) or their partial hydrolysis-condensation products can be preferably used. R n Si (OR ′) 4-n (1) (In the formula, R is a monovalent organic group having 1 to 50 carbon atoms, which may be the same or different, and may contain a functional group. R'represents a monovalent hydrocarbon group such as methyl, ethyl, and n-propyl, and n represents an integer selected from 0, 1, 2, and 3.)

【0005】具体的に例示すれば、オルトメチルシリケ
ート、オルトエチルシリケート、オルトn−プロピルシ
リケート、オルトi−プロピルシリケート、オルトn−
ブチルシリケート、オルトイソアミルシリケート、オル
トn−オクチルシリケート、オルトn−ノニルシリケー
トなどのテトラアルコキシシラン類及びその部分加水分
解縮合物、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエト
キシシラン、メチルトリn−プロピルシラン、フェニル
トリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、エ
チルトリメトキシシランなどのトリアルコキシシラン類
及びその部分加水分解縮合物、ビニルトリメトキシシラ
ン、ビニルトリエトキシシラン、γ(メタクリロキシプ
ロピル)トリメトキシシラン、β(3、4−エポキシシ
クロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエ
チル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ア
ミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメ
トキシシランなどの官能基を有するトリアルコキシシラ
ン類及びその部分加水分解縮合物、ジメチルジメトキシ
シラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジフェニル
ジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェ
ニルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシランなど
のジアルコキシシラン類、ビニルメチルジメトキシシラ
ン、γ(メタクリロキシプロピル)メチルジメトキシシ
ラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−
メルカプトプロピルメチルジメトキシシランなどの官能
基を有するジアルコキシシラン類、トリメチルメトキシ
シラン、フェニルジメチルメトキシシラン、トリフェニ
ルメトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、オクチ
ルジメチルメトキシシランなどのモノアルコキシシラ
ン、ビニルジメチルメトキシシラン、γ(メタクリロキ
シプロピル)ジメチルメトキシシラン、γ−グリシドキ
シプロピルジメチルメトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルジメチルメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルジ
メチルメトキシシランなどの官能基を有するモノアルコ
キシシラン類があげられる。
Specific examples include orthomethyl silicate, orthoethyl silicate, ortho n-propyl silicate, ortho i-propyl silicate, ortho n-.
Tetraalkoxysilanes such as butyl silicate, orthoisoamyl silicate, ortho n-octyl silicate, ortho n-nonyl silicate and their partial hydrolysis-condensation products, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltrin-propylsilane, phenyltriphenylsilane Trialkoxysilanes such as methoxysilane, phenyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane and their partial hydrolysis-condensation products, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ (methacryloxypropyl) trimethoxysilane, β (3, 4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimetho Shishiran, N- phenyl -γ-
Trialkoxysilanes having functional groups such as aminopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, and γ-chloropropyltrimethoxysilane, and partial hydrolyzed condensates thereof, dimethyldimethoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxy. Dialkoxysilanes such as silane, dimethyldiethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, γ (methacryloxypropyl) methyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-amino Propylmethyldimethoxysilane, γ-
Dialkoxysilanes having functional groups such as mercaptopropylmethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, phenyldimethylmethoxysilane, triphenylmethoxysilane, triethylmethoxysilane, monoalkoxysilanes such as octyldimethylmethoxysilane, vinyldimethylmethoxysilane, γ Examples thereof include monoalkoxysilanes having a functional group such as (methacryloxypropyl) dimethylmethoxysilane, γ-glycidoxypropyldimethylmethoxysilane, γ-aminopropyldimethylmethoxysilane, γ-mercaptopropyldimethylmethoxysilane.

【0006】これらのうちで、1分子中に少なくとも3
個以上のアルコキシ基を有するオルトシリケート類、ト
リアルコキシシラン類及びそれらの部分加水分解縮合物
が好適に用いられる。これらのアルコキシシラン類及び
それらの部分加水分解縮合物は1種類だけ用いてもよく
また2種類以上を併用してもよい。
Of these, at least 3 in one molecule
Orthosilicates having 3 or more alkoxy groups, trialkoxysilanes and their partial hydrolysis-condensation products are preferably used. These alkoxysilanes and their partial hydrolysis-condensation products may be used alone or in combination of two or more.

【0007】本発明で用いられる分子内に少なくとも2
個のSiH基を有する有機重合体は、本発明で得られる
ケイ素系ハイブリッド材料に靭性、軽量性、成形加工性
を付与する成分であって、主鎖骨格が本質的にC,O,
Nなどより構成されたいわゆる有機系主鎖骨格であれ
ば、特に制限なく用いることができる。
At least 2 in the molecule used in the present invention
The organic polymer having individual SiH groups is a component that imparts toughness, lightness, and moldability to the silicon-based hybrid material obtained in the present invention, and the main chain skeleton is essentially C, O,
Any so-called organic main chain skeleton composed of N or the like can be used without particular limitation.

【0008】SiH基は有機重合体の主鎖中にペンダン
ト型にランダムに存在してもよく、また分子末端に存在
してもよい。SiH基の個数としては分子内に少なくと
も2個存在すればよいが、好ましくは2個以上30個以
下である。SiH基が1個であると本発明で得られるケ
イ素系ハイブリッド材料の強度が充分ではなく、SiH
基が30個より多いと得られるケイ素系ハイブリッド材
料の靭性が不十分となり、非常に脆い材料となってしま
う。
The SiH group may exist randomly in a pendant type in the main chain of the organic polymer, or may exist at the molecular end. The number of SiH groups may be at least two in the molecule, but is preferably 2 or more and 30 or less. When the number of SiH groups is one, the strength of the silicon-based hybrid material obtained by the present invention is not sufficient, and SiH
If there are more than 30 groups, the toughness of the resulting silicon-based hybrid material will be insufficient and the material will become extremely brittle.

【0009】分子量については特に制限はないが、アル
コキシシラン類との相溶性及び得られるケイ素系ハイブ
リッド材料の性能を考慮して、おおむね1000から5
00000程度のものが好ましく用いられる。
Although the molecular weight is not particularly limited, it is generally 1000 to 5 in view of compatibility with alkoxysilanes and performance of the obtained silicon-based hybrid material.
Those of about 00000 are preferably used.

【0010】ここで用いられる有機重合体の主鎖骨格は
直鎖状、はしご状、枝別れ状、籠状などをとることがで
きる。アルコキシシラン類との反応性及び得られるケイ
素系ハイブリッド材料の性能を考慮して直鎖状、あるい
ははしご状のものが好ましく用いられる。
The main chain skeleton of the organic polymer used here may be linear, ladder-like, branched or cage-like. A linear or ladder-shaped material is preferably used in consideration of the reactivity with the alkoxysilanes and the performance of the obtained silicon-based hybrid material.

【0011】以下に、具体例をあげて説明する。まず、
本発明に用いられるエーテル系重合体としては、例えば
A specific example will be described below. First,
Examples of the ether-based polymer used in the present invention include

【化1】 等がその主鎖骨格の構造単位として具体的に挙げられ
る。
[Chemical 1] Etc. are specifically mentioned as a structural unit of the main chain skeleton.

【0012】ポリエーテル系重合体としてはこれら構造
単位が1種類結合されるだけでなく、2種以上の構造単
位が混合された形で結合されていてもよい。具体的な重
合体を例示すれば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプ
ロピレン、ポリオキシテトラメチレン、ポリオキシエチ
レン−ポリオキシプロピレン共重合体等が挙げられる。
また、ポリエーテル系重合体は、線状でも、枝分かれ状
でも良い。ポリエステル系重合体としては、該重合体を
構成する主鎖骨格は例えば、多塩基酸及び多価アルコー
ルを、直接エステル化法、エステル交換法等の方法によ
り重縮合することによって製造される。具体的には以下
に挙げるような成分を重縮合すればよいが、これらのも
のに制限されるものではない。
In the polyether polymer, not only one kind of these structural units may be bonded, but two or more kinds of structural units may be bonded in a mixed form. Specific examples of the polymer include polyoxyethylene, polyoxypropylene, polyoxytetramethylene, and polyoxyethylene-polyoxypropylene copolymer.
Further, the polyether polymer may be linear or branched. As the polyester polymer, the main chain skeleton constituting the polymer is produced, for example, by polycondensing a polybasic acid and a polyhydric alcohol by a method such as a direct esterification method or a transesterification method. Specifically, the following components may be polycondensed, but the components are not limited thereto.

【0013】〔2価のアルコール〕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、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、ジプロピレング
リコール 〔3価以上の多価アルコール〕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
[Dihydric alcohol] ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, hexamethylene glycol, hydrogenated bisphenol A, neopentyl glycol, polybutadiene diol, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol [trivalent or higher polyhydric alcohol] Alcohol] glycerin, trimethylolmethane, trimethylolpropane, pentaerythritol

【0014】〔2価カルボン酸〕フタル酸、イソフタル
酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒド
ロフタル酸、テトラクロルフタル酸、ポリブタジエンジ
カルボン酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、
セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、シクロペンタンジ
カルボン酸 〔3価以上の多価カルボン酸〕トリメリット酸、ブタン
トリカルボン酸、ピロメリット酸 更に上記カルボン酸の無水物、アシルハライド等も多価
カルボン酸と同様に用いることができる。
[Divalent carboxylic acid] Phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, tetrachlorophthalic acid, polybutadienedicarboxylic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, adipic acid,
Sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, cyclopentanedicarboxylic acid [polyvalent carboxylic acid having a valence of 3 or more] trimellitic acid, butanetricarboxylic acid, pyromellitic acid, and also anhydrides of the above carboxylic acids, acyl halides and the like. Can be used similarly to.

【0015】また該重合体の主鎖骨格は、ラクトンの開
環重合によっても製造することができる。ラクトンとし
ては、例えばβ−プロピオラクトン、ピバロラクトン、
α−メチル−β−プロピオラクトン、δ−バレロラクト
ン、メチル−δ−バレロラクトン、ジメチル−δ−バレ
ロラクトン、ε−カプロラクトン、δ−メチル−ε−カ
プロラクトン、ジメチル−ε−カプロラクトン等が挙げ
られる。ポリエステル系重合体は、線状でも、枝分かれ
状でもよい。
The main chain skeleton of the polymer can also be produced by ring-opening polymerization of lactone. Examples of the lactone include β-propiolactone, pivalolactone,
α-methyl-β-propiolactone, δ-valerolactone, methyl-δ-valerolactone, dimethyl-δ-valerolactone, ε-caprolactone, δ-methyl-ε-caprolactone, dimethyl-ε-caprolactone and the like. . The polyester polymer may be linear or branched.

【0016】炭化水素系重合体としては、該重合体を構
成する単量体成分としては、炭素数2〜12のオレフィ
ン及びアセチレン類、共役ジエン類、ビニルエーテル
類、芳香族ビニル化合物類等が挙げられる。具体例とし
ては、エチレン、アセチレン、プロピレン、1−ブテ
ン、2−ブテン、イソブチレン、2−メチル−1−ブテ
ン、3−メチル−1−ブテン、ペンテン、ペンチン、4
−メチル−1−ペンテン、ヘキセン、ヘキシン、ビニル
シクロヘキサン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレ
ン、シクロペンタジエン、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、シクロペンタジエン等が挙げられる。これらの中で
プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、イソブチレン、
ブタジエン、イソプレン等が好適である。上に挙げた単
量体成分を1種又は2種以上併用して、ラジカル重合
法、イオン重合法、配位イオン重合法、Kennedy らによ
って提案されているリビングカチオン重合法(いわゆる
イニファー法)等により種々の炭化水素系重合体を得る
ことができる。またジエン類及びアセチレン類を用いて
重合を行った場合には2重結合が主鎖又は側鎖に残存す
ることになるが、これを利用して後でヒドロシリル基を
導入することもできる。また、水素添加したものを用い
てもかまわない。
As the hydrocarbon-based polymer, the monomer components constituting the polymer include olefins having 2 to 12 carbon atoms and acetylenes, conjugated dienes, vinyl ethers, aromatic vinyl compounds and the like. To be Specific examples include ethylene, acetylene, propylene, 1-butene, 2-butene, isobutylene, 2-methyl-1-butene, 3-methyl-1-butene, pentene, pentyne, 4
-Methyl-1-pentene, hexene, hexine, vinylcyclohexane, butadiene, isoprene, chloroprene, cyclopentadiene, methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether, styrene, α-methylstyrene, dimethylstyrene, monochlorostyrene, dichlorostyrene, β- Examples include pinene, indene, cyclopentadiene and the like. Among these, propylene, 1-butene, 2-butene, isobutylene,
Butadiene, isoprene and the like are preferable. Radical polymerization method, ionic polymerization method, coordination ionic polymerization method, living cationic polymerization method (so-called inifer method) proposed by Kennedy et al. Thus, various hydrocarbon polymers can be obtained. When the diene and acetylene are used for the polymerization, the double bond remains in the main chain or the side chain, which can be used to introduce a hydrosilyl group later. Also, hydrogenated products may be used.

【0017】炭化水素系重合体を例示するならば、ポリ
イソブチレン、エチレン−プロピレン共重合体、1,2
−ポリブタジエン、1,4−ポリブタジエン、水添ポリ
ブタジエン、ポリイソプレン、水添ポリイソプレン等が
挙げられるが、これらに限定されるものではない。また
炭化水素系重合体は、線状でも、枝分かれ状でも良い。
As examples of hydrocarbon polymers, polyisobutylene, ethylene-propylene copolymer, 1,2
-Polybutadiene, 1,4-polybutadiene, hydrogenated polybutadiene, polyisoprene, hydrogenated polyisoprene, etc. may be mentioned, but not limited thereto. The hydrocarbon-based polymer may be linear or branched.

【0018】アクリル酸エステル系重合体としては、該
重合体を構成する単量体成分としては、メチルアクリレ
ート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレー
ト、i−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレー
ト、i−ブチルアクリレート、sec.−ブチルアクリレー
ト、t−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアク
リレート、ラウリルアクリレート、トリデシルアクリレ
ート、ステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリ
レート、ベンジルアクリレート、テトラヒドロフルフリ
ルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、
2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−メトキシエ
チルアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、
2−ブトキシエチルアクリレート、2−フェノキシエチ
ルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、ア
リルアクリレート、グリシジルアクリレート、ジメチル
アミノエチルアクリレート、アクリル酸、アクリル酸ソ
ーダ、トリメチロールプロパントリアクリレート、1,
4−ブタンジオ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、ネオペンチルグリコールジア
クリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等
のアクリル酸及びアクリル酸エステルモノマー、メチル
メタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタク
リレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチルメタ
クリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ラウ
リルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、ステ
アリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレー
ト、プロピルメタクリレート、ベンジルメタクリレー
ト、イソプロピルメタクリレート、sec.−ブチルメタク
リレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−
ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエ
チルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレ
ート、グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフ
リルメタクリレート、アリルメタクリレート、エチレン
グリコールメタクリレート、トリエチレングリコールメ
タクリレート、テトラエチレングリコールメタクリレー
ト、1,3−ブチレングリコールメタクリレート、トリ
メチロールプロパンメタクリレート、2−エトキシエチ
ルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレー
ト、ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩メタクリ
レート、メタクリル酸、メタクリル酸ソーダ等のメタク
リル酸及びメタクリル酸エステルモノマーを挙げること
ができる。更に該(メタ)アクリル酸エステル系モノマ
ーに加えて、アクリルアミド、アクリロニトリル、酢酸
ビニル、スチレン、エチレン、プロピレン、イソブチレ
ン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等のビニル
モノマーを共重合体成分として用いることができる。
As the acrylic acid ester-based polymer, the monomer components constituting the polymer include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, i-propyl acrylate, n-butyl acrylate and i-butyl acrylate. , Sec.-butyl acrylate, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl acrylate, tridecyl acrylate, stearyl acrylate, cyclohexyl acrylate, benzyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate,
2-hydroxypropyl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, 2-ethoxyethyl acrylate,
2-butoxyethyl acrylate, 2-phenoxyethyl acrylate, ethylcarbitol acrylate, allyl acrylate, glycidyl acrylate, dimethylaminoethyl acrylate, acrylic acid, sodium acrylate, trimethylolpropane triacrylate, 1,
Acrylic acid and acrylic acid ester monomers such as 4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate and pentaerythritol triacrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t- Butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate, stearyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, propyl methacrylate, benzyl methacrylate, isopropyl methacrylate, sec.-butyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-
Hydroxypropyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, glycidyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, allyl methacrylate, ethylene glycol methacrylate, triethylene glycol methacrylate, tetraethylene glycol methacrylate, 1,3-butylene glycol methacrylate, trimethylolpropane methacrylate , 2-ethoxyethyl methacrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, dimethylaminoethyl methyl chloride salt methacrylate, methacrylic acid and methacrylic acid ester monomers such as methacrylic acid and sodium methacrylic acid. Further, in addition to the (meth) acrylic acid ester-based monomer, vinyl monomers such as acrylamide, acrylonitrile, vinyl acetate, styrene, ethylene, propylene, isobutylene, butadiene, isoprene and chloroprene can be used as a copolymer component.

【0019】上記単量体成分を1種又は2種以上併用し
てラジカル重合法、イオン重合法、Du Pont 社より提案
されているGTP法(GroupTransfer Polymerization
)等の方法により、種々のアクリル酸エステル系重合
体を得ることができる。該重合体は線状でも枝分かれ状
でもよい。
A radical polymerization method, an ionic polymerization method, and a GTP method (Group Transfer Polymerization) proposed by Du Pont Co. are used by combining one or more of the above-mentioned monomer components.
Various acrylic acid ester-based polymers can be obtained by the method described in (4). The polymer may be linear or branched.

【0020】本発明に用いられるカーボネート系重合体
も各種のものを例示できるが、本発明でいうポリカーボ
ネート系重合体とは、1個以上のカーボネート結合を介
してヒドロキシ化合物の分子量を増大させた構造をもつ
重合体を意味する。
Various carbonate-based polymers can be used in the present invention. The polycarbonate-based polymer in the present invention is a structure in which the molecular weight of a hydroxy compound is increased through one or more carbonate bonds. Means a polymer having

【0021】該ポリカーボネート系重合体は通常行われ
ている重合反応、即ち(1)ジヒドロキシ化合物とホス
ゲンを反応させる方法、(2)アルキレンカーボネート
とジヒドロキシ化合物とのエステル交換反応により合成
する方法、(3)ジアルキルカーボネートとジヒドロキ
シ化合物とのエステル交換により合成する方法などを用
いて製造することができる。この際に用いられるジヒド
ロキシ化合物としては、1,3−プロパンジオール、
1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、
1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオー
ル、1,8−オクタンジオール、2−エチル−1,6−
ヘキサンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオ
ール、ネオペンチルグリコール、1,3−シクロヘキサ
ンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、2,
2’−ビス−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロ
パン、p−キシレンジオール、p−テトラクロロキシレ
ンジオール、1,4−ジメチロールシクロヘキサン、3
(4),8(9)−ビス−(ヒドロキシメチル)−トリ
シクロデカンジメチロール、ビス−ヒドロキシメチルテ
トラヒドロフラン、ジ(2−ヒドロキシエチル)ジメチ
ルヒダントイン、エチレングリコール、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、プロピレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレング
リコール、
The polycarbonate-based polymer is a generally used polymerization reaction, that is, (1) a method of reacting a dihydroxy compound with phosgene, (2) a method of synthesizing by an ester exchange reaction between an alkylene carbonate and a dihydroxy compound, (3) ) It can be produced using a method of synthesizing by transesterification of a dialkyl carbonate and a dihydroxy compound. Examples of the dihydroxy compound used at this time include 1,3-propanediol,
1,4-butanediol, 1,5-pentanediol,
1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 2-ethyl-1,6-
Hexanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, 1,3-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 2,
2'-bis- (4-hydroxycyclohexyl) -propane, p-xylenediol, p-tetrachloroxylenediol, 1,4-dimethylolcyclohexane, 3
(4), 8 (9) -bis- (hydroxymethyl) -tricyclodecane dimethylol, bis-hydroxymethyl tetrahydrofuran, di (2-hydroxyethyl) dimethylhydantoin, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, Propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol,

【0022】[0022]

【化2】 [Chemical 2]

【0023】[0023]

【化3】 [Chemical 3]

【0024】などが挙げることができる。これらのジヒ
ドロキシ化合物を用いて製造されたポリカーボネート系
重合体は線状でもよく、また多官能性ヒドロキシ化合物
を重合時に併用するなどにより枝分かれ状になっていて
もかまわない。
And the like. The polycarbonate-based polymer produced by using these dihydroxy compounds may be linear or may be branched by using a polyfunctional hydroxy compound together during the polymerization.

【0025】本発明に用いられる重合体に含有されるヒ
ドロシリル基は、分子中にあっても分子末端にあっても
よい。ヒドロシリル基が分子末端にある方が得られるケ
イ素系ハイブリッド材料の有効網目鎖長が長くなり、可
とう性・成形加工性を効果的に付与できるので好まし
い。
The hydrosilyl group contained in the polymer used in the present invention may be in the molecule or at the terminal of the molecule. It is preferable that the hydrosilyl group is present at the molecular end because the effective network chain length of the obtained silicon-based hybrid material becomes longer, and flexibility and molding processability can be effectively imparted.

【0026】本発明でいうヒドロシリル基とは、一般に
Si−H 結合を有するものであれば任意のものでよく特に
制限はないが、式(1)
The hydrosilyl group as used in the present invention generally means
There is no particular limitation as long as it has a Si-H bond, and the formula (1)

【0027】[0027]

【化4】 [Chemical 4]

【0028】具体的に例示するならば、−Si(H)n
(CH3 3-n , −Si(H)n (C2 5 ) 3-n , −
Si(H)n (C6 5 ) 3-n (n=1〜3) , −Si
2 (C6 13) などのケイ素原子1個だけ含有するヒ
ドロシリル基、−Si(CH 3 ) 2 Si(CH3 )
2 H,−Si(CH3 ) 2 CH2 CH2 Si(CH3 )
2 H,−Si(CH3) 2 SiCH3 2
As a specific example, -Si (H)n
(CH3)3-n, -Si (H)n(C2HFive)3-n, −
Si (H)n(C6HFive)3-n(N = 1 to 3), -Si
H2(C6H13) Etc. containing only one silicon atom
Dorosilyl group, -Si (CH 3)2Si (CH3)
2H, -Si (CH3)2CH2CH2Si (CH3)
2H, -Si (CH3)2SiCH3H2,

【0029】[0029]

【化5】 などのケイ素原子を2個以上含むヒドロシリル基、[Chemical 5] A hydrosilyl group containing two or more silicon atoms, such as

【0030】[0030]

【化6】 [Chemical 6]

【0031】[0031]

【化7】 [Chemical 7]

【0032】[0032]

【化8】 [Chemical 8]

【0033】[0033]

【化9】 [Chemical 9]

【0034】などで示される鎖状、枝分かれ状、環状の
各種の多価ハイドロジェンシロキサンより誘導されたヒ
ドロシリル基などが挙げられる。上記の各種のヒドロシ
リル基のうち、ヒドロシリル基の反応性も考慮すれば、
下記のものが好ましい。
Examples thereof include hydrosilyl groups derived from various chain-like, branched-like, and cyclic polyvalent hydrogen siloxanes. Of the above various hydrosilyl groups, considering the reactivity of the hydrosilyl group,
The following are preferred.

【0035】[0035]

【化10】 [Chemical 10]

【0036】[0036]

【化11】 [Chemical 11]

【0037】また重合体の反応性(ヒドロシリル基の反
応性)が大きく他の重合体との相溶性がよいという点か
ら、環状ポリシロキサンに起因し、その中の珪素原子に
水素が結合している基が特に好ましい。
From the viewpoint that the reactivity of the polymer (reactivity of the hydrosilyl group) is large and the compatibility with other polymers is good, hydrogen is bonded to silicon atoms in the polysiloxane due to the cyclic polysiloxane. Groups are particularly preferred.

【0038】該ヒドロシリル基と有機重合体との結合様
式には、特に制限はない。炭素−ケイ素結合あるいは炭
素−ケイ素結合の炭素が、更にウレタン、エステル、エ
ーテル、カーボネート結合を介して、有機重合体の主鎖
骨格に結合しているものなどが例示される。
The binding mode of the hydrosilyl group and the organic polymer is not particularly limited. The carbon-silicon bond or carbon-silicon bond carbon is further bonded to the main chain skeleton of the organic polymer through urethane, ester, ether and carbonate bonds.

【0039】本発明で用いられるヒドロシリル基含有の
有機重合体の製造方法については特に制限はなく、任意
の方法を用いればよい。例えば、(1)分子内にSi−
Cl基をもつ有機重合体をLiAlH4 ,NaBH4
どの還元剤で処理して該重合体中のSi−Cl基をSi
−H基に還元する方法、(2)分子内にある官能基Xを
もつ有機重合体と分子内に上記官能基Xと反応する官能
基Y及びヒドロシリル基を同時にもつ化合物とを反応さ
せる方法、(3)アルケニル基を含有する有機重合体に
対して少なくとも2個のヒドロシリル基をもつポリヒド
ロシラン化合物を選択ヒドロシリル化することにより、
反応後もヒドロシリル基を重合体の分子中あるいは分子
末端に残存させる方法などが考えられる。
The method for producing the hydrosilyl group-containing organic polymer used in the present invention is not particularly limited, and any method may be used. For example, (1) Si- in the molecule
An organic polymer having a Cl group is treated with a reducing agent such as LiAlH 4 or NaBH 4 to change the Si-Cl group in the polymer to Si.
-H group, (2) a method of reacting an organic polymer having a functional group X in the molecule with a compound having a functional group Y reactive with the functional group X and a hydrosilyl group at the same time in the molecule, (3) By selectively hydrosilylating a polyhydrosilane compound having at least two hydrosilyl groups with respect to an alkenyl group-containing organic polymer,
A method is conceivable in which the hydrosilyl group is left in the molecule of the polymer or at the molecular terminal after the reaction.

【0040】本発明で用いられるアルコキシシラン類と
有機重合体との比率は、得られるケイ素系ハイブリッド
材料の特性を制御する上で非常に重要な指標である。ア
ルコキシシラン類はその種類によってケイ素含量が異な
るので、該アルコキシシラン類が完全に加水分解・縮合
したと仮定して計算したSiO2(Si各1原子が形式
的にSiO2 1ユニットに変換されると仮定した)量と
有機重合体との重量比を用いるのが簡便である。該重量
比(SiO2 /有機重合体の重量)は通常0.1〜10
0の範囲で好適に用いることができる。さらに好ましく
は0.2〜80、特に好ましくは0.5〜50の範囲で
ある。該重量比が0.1より小さいと得られるケイ素系
ハイブリッド材料の強度が充分でなく、また100より
大きいと得られるケイ素系ハイブリッド材料が脆くなっ
てしまう。
The ratio of the alkoxysilanes used in the present invention to the organic polymer is a very important index for controlling the properties of the obtained silicon-based hybrid material. Since the silicon content of the alkoxysilanes varies depending on the type, the calculation is made on the assumption that the alkoxysilanes are completely hydrolyzed and condensed. SiO 2 (Each 1 Si atom is formally converted into 1 SiO 2 unit). It is convenient to use the weight ratio of the amount to the organic polymer (assuming that). The weight ratio (weight of SiO 2 / organic polymer) is usually 0.1 to 10
It can be preferably used in the range of 0. The range is more preferably 0.2 to 80, particularly preferably 0.5 to 50. If the weight ratio is less than 0.1, the strength of the obtained silicon-based hybrid material is insufficient, and if it is more than 100, the obtained silicon-based hybrid material becomes brittle.

【0041】本発明において、アルコキシシラン類と分
子内に少なくとも2個のSiH基を有する有機重合体と
の反応では式(2)〜(7)で示される各反応が進行
し、後処理工程を経ることによって最終的に本発明のケ
イ素系ハイブリッド材料を製造することができる。
In the present invention, in the reaction between the alkoxysilanes and the organic polymer having at least two SiH groups in the molecule, the respective reactions represented by the formulas (2) to (7) proceed, and the post-treatment step is carried out. Finally, the silicon-based hybrid material of the present invention can be manufactured by the above process.

【0042】[0042]

【化12】 [Chemical 12]

【0043】上記の反応は中性・無触媒条件下ではきわ
めて遅いが、各種触媒を用いてその反応速度を制御する
ことができる。それぞれの反応形式の違いによって、反
応を促進する触媒の種類は若干異なるが、おおむね次に
あげるような触媒を用いることができる。塩酸、硫酸、
燐酸、塩化白金酸などの無機酸類;水酸化ナトリウム、
水酸化カルシウムなどの無機塩基類;テトラブチルチタ
ネート、テトラプロピルチタネートなどのチタン酸エス
テル類;ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズマレ
エート、ジブチルスズジアセテート、オクチル酸スズ、
ナフテン酸スズなどのスズカルボン酸塩類;ジブチルス
ズオキサイドとフタル酸エステルとの反応物;ジブチル
スズジアセチルアセトナート;アルミニウムトリスアセ
チルアセトナート、アルミニウムトリスエチルアセトア
セテート、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセト
アセテートなどの有機アルミニウム化合物類;ジルコニ
ウムテトラアセチルアセトナート、チタンテトラアセチ
ルアセトナートなどのキレート化合物類;オクチル酸
鉛;ブチルアミン、オクチルアミン、ジブチルアミン、
モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタ
ノールアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテ
トラミン、オレイルアミン、シクロヘキシルアミン、ベ
ンジルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、キシリ
レンジアミン、トリエチレンジアミン、グアニジン、ジ
フェニルグアニジン、2,4,6−トリス(ジメチルア
ミノメチル)フェノール、モルホリン、N−メチルモル
ホリン、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1,8
−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DB
U)などのアミン系化合物あるいはそれらのカルボン酸
などとの塩;過剰のポリアミンと多塩基酸とから得られ
る低分子量ポリアミド樹脂;過剰のポリアミンとエポキ
シ化合物との反応生成物;アミノ基を有するシランカッ
プリング剤、たとえばγ−アミノプロピルトリメトキシ
シラン,N−(β−アミノエチル)アミノプロピルメチ
ルジメトキシシランなどの化合物を例示することができ
る。さらには他の酸性触媒、塩基性触媒などの公知のシ
ラノール縮合触媒等があげられる。これらの触媒は単独
で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
Although the above reaction is extremely slow under neutral and non-catalytic conditions, the reaction rate can be controlled by using various catalysts. The type of catalyst that promotes the reaction is slightly different depending on the difference in each reaction type, but the following catalysts can be used. Hydrochloric acid, sulfuric acid,
Inorganic acids such as phosphoric acid and chloroplatinic acid; sodium hydroxide,
Inorganic bases such as calcium hydroxide; Titanate esters such as tetrabutyl titanate and tetrapropyl titanate; Dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate, dibutyltin diacetate, tin octylate,
Tin carboxylates such as tin naphthenate; Reaction products of dibutyltin oxide and phthalates; Dibutyltin diacetylacetonate; Aluminum trisacetylacetonate, aluminum trisethylacetoacetate, diisopropoxyaluminum ethylacetoacetate and other organoaluminum compounds Chelate compounds such as zirconium tetraacetylacetonate and titanium tetraacetylacetonate; lead octylate; butylamine, octylamine, dibutylamine,
Monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, oleylamine, cyclohexylamine, benzylamine, diethylaminopropylamine, xylylenediamine, triethylenediamine, guanidine, diphenylguanidine, 2,4,6-tris (dimethylamino) Methyl) phenol, morpholine, N-methylmorpholine, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1,8
-Diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 (DB
U) or other amine compounds or salts thereof with carboxylic acids or the like; low molecular weight polyamide resins obtained from excess polyamines and polybasic acids; reaction products of excess polyamines and epoxy compounds; silanes having amino groups. Examples of the coupling agent include compounds such as γ-aminopropyltrimethoxysilane and N- (β-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane. Further, other known silanol condensation catalysts such as acidic catalysts and basic catalysts can be used. These catalysts may be used alone or in combination of two or more.

【0044】アルコキシシラン類と分子中に少なくとも
2個SiH基を含有する有機重合体との反応を行なうに
あたり、一般に該2成分は疎水性であるために、水とは
互いに溶解せず不均一な状態になってしまう。この状態
で反応を行なうと、局所的に水濃度が高くなり部分的に
ゲル化を起こし不均質な材料しか得られない場合が多
い。したがってアルコキシシラン類、有機重合体、及び
水の3成分を均一に混合するために溶媒を用いることが
好ましい。具体的に例示すれば、メタノール、エタノー
ル、イソプロパノール、n−プロパノール、n−ブタノ
ール、エチルセロソルブなどのアルコール系溶媒、テト
ラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル系
溶媒などを好適に用いることができる。
In carrying out the reaction between the alkoxysilanes and the organic polymer containing at least two SiH groups in the molecule, since the two components are generally hydrophobic, they are insoluble in water and non-uniform. It will be in a state. When the reaction is carried out in this state, the water concentration locally rises and gelation occurs partially, and in many cases only a heterogeneous material can be obtained. Therefore, it is preferable to use a solvent in order to uniformly mix the three components of the alkoxysilanes, the organic polymer and water. Specifically, alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, n-butanol and ethyl cellosolve, and ether solvents such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane can be preferably used.

【0045】本発明のケイ素系ハイブリッド材料を得る
ための後処理工程として、アルコキシシラン類と分子内
に少なくとも2個以上のSiH基を有する有機重合体と
の反応混合物を室温から100℃程度の温度範囲で膜
状、繊維状、板状、棒状その他複雑な形状に成形する工
程、該反応混合物から揮発成分を除去する工程が含まれ
る。このうち揮発成分除去の工程では硬化収縮及び成形
体の緻密化が起こるので、該工程は得られるケイ素系ハ
イブリッド材料の性能に大きな影響を与える。一般には
成形体内部に残る歪を最小限にするために徐々に揮発成
分を除去するのが好ましい。その際温度・圧力を変化さ
せることを利用してもよい。さらに、得られるケイ素系
ハイブリッド材料の物性を向上させる目的で焼成を行な
ってもよい。
As a post-treatment step for obtaining the silicon-based hybrid material of the present invention, a reaction mixture of alkoxysilanes and an organic polymer having at least two SiH groups in the molecule is treated at a temperature from room temperature to about 100 ° C. The process includes a step of forming into a film shape, a fiber shape, a plate shape, a rod shape or other complicated shapes within a range, and a step of removing volatile components from the reaction mixture. Of these, curing shrinkage and compaction of the molded body occur in the step of removing volatile components, so that the step has a great influence on the performance of the obtained silicon-based hybrid material. Generally, it is preferable to gradually remove the volatile components in order to minimize the strain remaining inside the molded body. At that time, changing the temperature / pressure may be used. Further, firing may be performed for the purpose of improving the physical properties of the obtained silicon-based hybrid material.

【0046】本発明のケイ素系ハイブリッド材料はアル
コキシシラン類と有機重合体とを主成分として製造され
るのであるが、該基本成分の他に得られるケイ素系ハイ
ブリッド材料の特性を調整する目的で各種添加剤・補強
剤を用いることができる。該添加剤・補強剤は上記基本
成分の反応時、それらの縮合反応がある程度進行した段
階、揮発成分の除去段階などで必要に応じて添加するこ
とができる。
The silicon-based hybrid material of the present invention is produced by using alkoxysilanes and an organic polymer as main components. In addition to the basic components, various silicon-based hybrid materials can be adjusted for the purpose of adjusting the characteristics of the obtained silicon-based hybrid material. Additives and reinforcing agents can be used. The additives / reinforcing agents can be added as required at the time of the reaction of the above-mentioned basic components, at the stage where their condensation reaction has progressed to a certain extent, at the stage of removing volatile components, and the like.

【0047】本発明で用いることのできる添加剤・補強
剤を具体的に例示すれば、アルコキシシラン類以外の各
種金属アルコキシドもしくは水酸化物を併用してもよ
い。それらの化合物を具体的にあげれば、Al(OiP
r)3 ,Ti(OiPr)4 ,Ti(OnBu)4 ,B
(OEt)3 ,Zr(OPr)4 ,Ti(OSiM
3 4 ,(Me3 SiO)2 Ti(OiPr)2 ,B
(OH)3 ,などの各種金属アルコキシドあるいは、水
酸化物類、ガラス繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、ボロ
ン繊維、シリコンカーバイド繊維、シリコンナイトライ
ド繊維、チラノ繊維、などの無機繊維、アラミド繊維、
ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、ポリ
アリレート繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリ−
p−ベンズアミド、ポリアミドヒドラジド等の有機繊維
からなる、チョップ状、ヤーン状、織物状、マット状の
ものや、アスベスト、マイカ、タルク等ならびにこれら
の混合物、炭酸カルシウム、アルミナ、シリカ、クレ
ー、酸化チタン、カーボンブラック等が例示できる。
As specific examples of additives and reinforcing agents that can be used in the present invention, various metal alkoxides or hydroxides other than alkoxysilanes may be used in combination. Specific examples of these compounds are Al (OiP
r) 3 , Ti (OiPr) 4 , Ti (OnBu) 4 , B
(OEt) 3 , Zr (OPr) 4 , Ti (OSiM
e 3 ) 4 , (Me 3 SiO) 2 Ti (OiPr) 2 , B
Various metal alkoxides such as (OH) 3 , hydroxides, glass fibers, alumina fibers, carbon fibers, boron fibers, silicon carbide fibers, silicon nitride fibers, tyranno fibers, and other inorganic fibers, aramid fibers,
Nylon fiber, vinylon fiber, polyester fiber, polyarylate fiber, ultra high molecular weight polyethylene fiber, poly-
Chop-shaped, yarn-shaped, woven-shaped or mat-shaped organic fibers such as p-benzamide and polyamide hydrazide, asbestos, mica, talc and mixtures thereof, calcium carbonate, alumina, silica, clay, titanium oxide , Carbon black and the like.

【0048】このようにして得られる本発明のケイ素系
ハイブリッド材料は、各種の用途に用いることができ
る。具体的に例示すれば、人工衛星・スペースシャトル
・スペースコロニー・航空機やロケットの機体・エンジ
ン周辺部分などに用いる航空宇宙用構造材料、自動車の
外板・シリンダーヘッド・ホイールキャップ、プロペラ
シャフト、エンジン周辺部材・内装用部材・自転車のタ
イヤフレーム・リニヤモーターカー用材料その他自動車
・オートバイ・自転車・三輪車・鉄道・船舶などの各種
輸送機器に用いられる構造用材料、トラクターなどの農
業機器用材料、住宅・ビル・橋梁・歩道橋・はしご・超
高層ビル・大深度地下構造物・海中構造物などに用いる
構造用材料、ボート・ヨット・スキー・スノーモビル・
グライダー機体・テニスラケット・ゴルフシャフト・釣
竿・テント用支柱などのスポーツ用品、電子レンジ・冷
蔵庫・洗濯機・パーソナルコンピューターなどの家電
品、人工骨・人工歯・人工歯根などの医療用材料、化粧
品用材料、シーリング材、接着剤、粘着剤、粘接着剤、
塗料、改質剤、可塑剤、マスキング材、離型材、消泡
材、繊維処理材、電気絶縁材料、半導体封止材料、セラ
ミックス繊維及び成形体用前駆体、RIM・LIM・射
出・押出し・ブロー・圧縮などの成形材料、形状記憶材
料、光ファイバー・レーザーディスク光メモリー膜・フ
ォトクロミックガラス・光スイッチ・屈折率分布ガラス
・熱線遮断ガラス・反射鏡・反射防止ガラス・光ディス
ク基板などの光関連用機能性ガラス、テレビ撮像管素子
・固体電池・遅延線ガラス・ディスプレイなどの電磁気
関連用機能性ガラス、耐熱材料・フォトマスク基板・付
着・接着などの熱関連用機能性ガラス、高温分離精製・
酵素固定・放射性廃棄物の固化などの化学関連用機能性
ガラスなどをあげることができるがこれらに限定される
ものではない。
The silicon-based hybrid material of the present invention thus obtained can be used for various purposes. Concrete examples are aerospace structural materials used for satellites, space shuttles, space colonies, aircraft and rocket fuselage, engine peripheral parts, automobile outer plates, cylinder heads, wheel caps, propeller shafts, engine surroundings. Materials / Interior materials / Bicycle tire frames / Linear motor car materials / Other structural materials used in various transportation equipment such as automobiles, motorcycles, bicycles, tricycles, railroads, ships, agricultural equipment such as tractors, housing, etc. Structural materials used for buildings, bridges, pedestrian bridges, ladders, skyscrapers, deep underground structures, undersea structures, boats, yachts, skis, snowmobiles, etc.
Sports equipment such as glider aircraft, tennis rackets, golf shafts, fishing rods, and tent posts, household appliances such as microwave ovens, refrigerators, washing machines, personal computers, medical materials such as artificial bones, artificial teeth and artificial roots, and cosmetics Materials, sealing materials, adhesives, adhesives, adhesives,
Paints, modifiers, plasticizers, masking materials, mold release materials, defoaming materials, fiber treatment materials, electrical insulation materials, semiconductor encapsulation materials, ceramic fibers and precursors for molded products, RIM / LIM / injection / extrusion / blowing・ Molding material for compression, shape memory material, optical fiber, laser disk optical memory film, photochromic glass, optical switch, refractive index distribution glass, heat ray blocking glass, reflector, antireflection glass, optical-related functionality such as optical disk substrate Functional glass for electromagnetic fields such as glass, TV image pickup tube devices, solid state batteries, delay line glass, displays, etc., heat-resistant materials, photomask substrates, functional glass for heat-related applications such as adhesion and adhesion, high temperature separation and purification,
Examples thereof include functional glass for chemicals such as enzyme immobilization and solidification of radioactive waste, but are not limited to these.

【0049】[0049]

【実施例】以下実施例をあげて本発明を具体的に説明す
るが、本発明の内容はこれらに限定されるものではな
い。 製造例1 特開平3−200807号公報の実施例1の記述に準じ
てSiH基含有ポリプロピレンオキシドの合成を行なっ
た。モーター付き攪拌棒、500ml均圧管付き滴下ロ
ート、温度計、窒素導入管、冷却管を備え付けた1リッ
トル4口フラスコに1,3,5,7−テトラメチルテト
ラシクロシロキサンLS−8600を26.3g(10
9mmol)仕込んだ。フラスコを約75℃のオイルバ
スにつけた。次に数平均分子量9900(GPCによる
測定)のアリルエーテル末端ポリプロピレンオキシド2
00g(アリル基含量:43.8mmol)および塩化
白金酸触媒溶液45μl(8.7×10-3mmol,2
×10-4mol vs アリル基)を乾燥トルエン22
5mlに溶解した溶液を滴下ロートより1分間に約2.
5mlの割合で約2.5時間かけて滴下した。滴下終了
直後、のアリル基はほとんど消費されていることが反
応溶液のIRスペクトルによって確認できた。その後反
応を完結させるためにバス温度を80℃に上げさらに1
時間反応させた。反応系中のトルエン及び過剰の1,
3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサンを8
0℃で1時間減圧除去することにより、淡黄色・粘稠な
Si−H基含有ポリプロピレンオキシド208gが得ら
れた。 分子量(GPC)=16800(Mn),47000
(Mw),粘度=160ポイズ(40℃),Si−H価
=0.0491mol/100g(アルカリ分解法)
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the contents of the present invention are not limited thereto. Production Example 1 A SiH group-containing polypropylene oxide was synthesized according to the description in Example 1 of JP-A-3-200807. 26.3 g of 1,3,5,7-tetramethyltetracyclosiloxane LS-8600 was placed in a 1 liter 4-neck flask equipped with a stirring rod with a motor, a dropping funnel with a 500 ml pressure equalizing pipe, a thermometer, a nitrogen introducing pipe, and a cooling pipe. (10
9 mmol) was charged. The flask was placed in an oil bath at about 75 ° C. Next, allyl ether terminated polypropylene oxide 2 having a number average molecular weight of 9900 (measured by GPC)
00 g (allyl group content: 43.8 mmol) and 45 μl of chloroplatinic acid catalyst solution (8.7 × 10 −3 mmol, 2)
X10 -4 mol vs allyl group) with dry toluene 22
A solution dissolved in 5 ml was added to the dropping funnel for about 2 minutes per minute.
The mixture was added dropwise at a rate of 5 ml for about 2.5 hours. Immediately after the completion of the dropping, it was confirmed by the IR spectrum of the reaction solution that the allyl group of 1 was almost consumed. Then raise the bath temperature to 80 ° C to complete the reaction and
Reacted for hours. Toluene and excess 1, in the reaction system
8,3,5,7-tetramethyltetracyclosiloxane
By removing under reduced pressure at 0 ° C. for 1 hour, 208 g of a pale yellow viscous Si—H group-containing polypropylene oxide was obtained. Molecular weight (GPC) = 16800 (Mn), 47000
(Mw), viscosity = 160 poise (40 ° C.), Si—H value = 0.0491 mol / 100 g (alkali decomposition method)

【0050】製造例2 特開平3−200807号公報の実施例3の記述に準じ
てSiH基含有ポリプロピレンオキシドの合成を行なっ
た。モーター付き攪拌棒、100ml均圧管付き滴下ロ
ート、3方コック付き冷却管を備え付けた300ml−
4口フラスコを用意した。1,3,5,7−テトラメチ
ルテトラシクロシロキサンLS−8600を21.2g
(0.088mol)をフラスコ内に仕込んだ。数平均
分子量4400(GPCによる測定)のアリルカーボネ
ート末端非晶性ポリカプロラクトン40g、酸触媒溶液
36μl(6.9×10-3mmol,2×10-4mol
vs アリル基)をトルエン50mlに溶解した溶液
を70℃で約2時間かけて滴下した。滴下終了後、70
℃で1時間攪拌した時点で、反応溶液中の残存アリル基
をIRスペクトルでチェックしたところ1645cm-1
のνc=c に由来する吸収が消失していることが確認され
た。トルエン及び過剰の1,3,5,7−テトラメチル
テトラシクロシロキサンを80℃で1時間減圧除去する
ことによりSi−H基含有非晶性ポリカプロラクトン4
2gを無色透明・粘稠な液体として得た。 分子量(GPC)=8750(Mn),17800(M
w),Si−H価=0.218mol/100g(アル
カリ分解法)
Production Example 2 A SiH group-containing polypropylene oxide was synthesized according to the description of Example 3 in JP-A-3-200807. 300ml- equipped with a stirring rod with a motor, a dropping funnel with a 100ml pressure equalizing pipe, and a cooling pipe with a three-way cock
A 4-necked flask was prepared. 21.2 g of 1,3,5,7-tetramethyltetracyclosiloxane LS-8600
(0.088 mol) was charged into the flask. 40 g of allyl carbonate-terminated amorphous polycaprolactone having a number average molecular weight of 4,400 (measured by GPC), 36 μl of an acid catalyst solution (6.9 × 10 −3 mmol, 2 × 10 −4 mol)
(vs allyl group) dissolved in 50 ml of toluene was added dropwise at 70 ° C. over about 2 hours. 70 after the dropping
After stirring at ℃ for 1 hour, the residual allyl group in the reaction solution was checked by IR spectrum to be 1645 cm -1.
It was confirmed that the absorption derived from ν c = c disappeared. Toluene and excess 1,3,5,7-tetramethyltetracyclosiloxane were removed under reduced pressure at 80 ° C. for 1 hour to remove Si—H group-containing amorphous polycaprolactone 4
2 g was obtained as a colorless transparent viscous liquid. Molecular weight (GPC) = 8750 (Mn), 17800 (M
w), Si-H value = 0.218 mol / 100 g (alkali decomposition method)

【0051】実施例1 エチルシリケート40(コルコート(株)製、次式に示
されるようなテトラエトキシシランの縮合体の混合物
で、鎖状以外に分岐状または環状などの複雑な構造を有
する縮合体と考えられている。)
Example 1 Ethylsilicate 40 (manufactured by Colcoat Co., Ltd., a mixture of condensates of tetraethoxysilane as shown by the following formula, which has a complex structure such as branched or cyclic other than chain It is believed that.)

【0052】[0052]

【化13】 [Chemical 13]

【0053】50gをイソプロパノール150mlに溶
解した溶液に、製造例1で合成したSiH基を有するポ
リプロピレンオキシドTHF30wt%溶液20gを室
温で加え、ほぼ均一になるまでよく攪拌した。該混合溶
液に0.3NのHCl水溶液6mlを激しく攪拌しなが
ら室温で加えた。水素の発生及びおだやかな発熱が観察
された。室温で合計1時間反応させた後、あらかじめテ
フロンシートを敷いた100×25×25mmの型枠に
該反応溶液を20mmの深さまで流し込んだ。これを室
温で1週間、50℃で3日間乾燥することにより厚さ約
3mmの無色透明ガラス状のケイ素系ハイブリッド材料
を得た。この材料は通常のガラスと同程度の強度を有し
かつ脆性破壊しなかった。
To a solution of 50 g dissolved in 150 ml of isopropanol, 20 g of a 30 wt% polypropylene oxide THF solution having a SiH group synthesized in Preparation Example 1 was added at room temperature, and the mixture was stirred well until it became substantially uniform. 6 ml of 0.3 N HCl aqueous solution was added to the mixed solution at room temperature with vigorous stirring. Evolution of hydrogen and a mild exotherm were observed. After reacting at room temperature for a total of 1 hour, the reaction solution was poured to a depth of 20 mm in a 100 × 25 × 25 mm mold frame preliminarily covered with a Teflon sheet. This was dried at room temperature for 1 week and at 50 ° C. for 3 days to obtain a colorless transparent glassy silicon-based hybrid material having a thickness of about 3 mm. This material was as strong as ordinary glass and did not undergo brittle fracture.

【0054】実施例2 製造例2で製造したSi基含有非晶性ポリカプロラクト
ンのTHF30wt%溶液15gを用いた以外は、実施
例1と全く同じようにして無色透明ガラス状のケイ素系
ハイブリッド材料を得た。この材料はガラスと同程度の
強度を有しかつ脆性破壊しなかった。
Example 2 A colorless transparent glassy silicon-based hybrid material was prepared in exactly the same manner as in Example 1 except that 15 g of a 30 wt% THF solution containing the amorphous Si-containing polycaprolactone prepared in Preparation Example 2 was used. Obtained. This material was as strong as glass and did not undergo brittle fracture.

【0055】比較例1 分子内に少なくとも2個のSiH基を有する有機重合体
を用いなかった以外は実施例1と全く同じようにしてガ
ラス状の成形体を得た。この成形体はガラスと同程度の
強度を有していたが脆性破壊した。
Comparative Example 1 A glass-like molding was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the organic polymer having at least two SiH groups in the molecule was not used. This molded body had a strength similar to that of glass, but was brittle.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明により、耐熱性、耐燃焼性、耐環
境性に優れ、軽量高靭性で高い機械的強度と良好な成形
加工性を有するケイ素系ハイブリッド材料を提供するこ
とができる。
According to the present invention, it is possible to provide a silicon-based hybrid material which is excellent in heat resistance, combustion resistance and environment resistance, is lightweight and has high toughness, high mechanical strength and good moldability.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルコキシシラン類と分子内に少なくと
も2個のSiH基を有する有機重合体とを反応させて得
られるケイ素系ハイブリッド材料。
1. A silicon-based hybrid material obtained by reacting an alkoxysilane with an organic polymer having at least two SiH groups in the molecule.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003292805A (en) * 2002-04-01 2003-10-15 Nippon Shokubai Co Ltd Composition having low refractive index and anti- reflection coating
JP2005509298A (en) * 2001-11-05 2005-04-07 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Organic thin film transistor with polymer interface

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