JPH05247212A - シリコーン樹脂の製造方法 - Google Patents
シリコーン樹脂の製造方法Info
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Abstract
可能である、二官能性シロキサン単位(D単位)と三官
能性シロキサン単位(T単位)からなるシリコーン樹脂
の製造方法を提供する。 【構成】 オルガノトリハロシランとジオルガノジハロ
シランを水溶液中で共加水分解し、得られた加水分解生
成物を縮合反応させた後、反応系中の固形分濃度を調節
して、かつ水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカ
リ金属触媒により再平衡化反応させることを特徴とする
シリコーン樹脂の製造方法。
Description
方法に関し、詳しくは、得られたシリコーン樹脂の分子
量分散度が小さく、かつ分子量の制御が可能である、二
官能性シロキサン単位(D単位)と三官能性シロキサン
単位(T単位)からなるシリコーン樹脂の製造方法に関
する。
有するシリコーン樹脂は、電気絶縁用ワニス、耐熱性コ
ーティング材、半導体素子封止材等に使用されている。
このようなシリコーン樹脂は、シロキサン単位の組合せ
により種々のシリコーン樹脂に分類される。例えば、二
官能性シロキサン単位(D単位)と三官能性シロキサン
単位(T単位)からなるシリコーン樹脂(通称、DTレ
ジン)、一官能性シロキサン単位(M単位)と四官能性
シロキサン単位(Q単位)からなるシリコーン樹脂(通
称、MQレジン)、および二官能性シロキサン単位(D
単位)と三官能性シロキサン単位(T単位)と四官能性
シロキサン単位(Q単位)からなるシリコーン樹脂(通
称、DTQレジン)等が例示される。これらのシリコー
ン樹脂の中、二官能性シロキサン単位(D単位)と三官
能性シロキサン単位(T単位)からなるシリコーン樹脂
(DTレジン)は、これを架橋することにより硬化皮膜
が形成しやすく、しかも硬化皮膜の機械的特性が優れて
いるという特徴を有する。
ルガノトリハロシランとジオルガノジハロシランまたは
オルガノトリアルコキシシランとジオルガノジアルコキ
シシランを水中で共加水分解し、得られた加水分解生成
物を縮合反応することによって製造される(特開昭50
−77500号公報および特開昭57−40526号公
報参照)。
縮合反応がシリコーン樹脂の分子量を増大させる反応で
あるため、シリコーン樹脂の分子量を制御することは不
可能であり、また二官能性シロキサン単位(D単位)と
三官能性シロキサン単位(T単位)からなるシリコーン
樹脂中のD−D間結合、D−T間結合、T−T間結合の
反応性に差があるため、同じ分子量を有するシリコーン
樹脂を再現性良く製造できないという問題があった。さ
らに、上記製造方法で得られたシリコーン樹脂は、その
分子量分散度が大きいため、ガラス転移点および軟化点
の幅が広く、該シリコーン樹脂の利用分野が限定される
という問題があった。
題を解決するため鋭意努力した結果、本発明に到達し
た。
コーン樹脂の分子量分散度が小さく、かつ分子量の制御
が可能である、二官能性シロキサン単位(D単位)と三
官能性シロキサン単位(T単位)からなるシリコーン樹
脂の製造方法を提供することにある。
は、一般式: RSiX3 (式中、Rは置換または非置換の一価炭化水素基であ
り、Xはハロゲン原子である。)で示されるオルガノト
リハロシランと一般式: R2SiX2 (式中、Rは置換または非置換の一価炭化水素基であ
り、Xはハロゲン原子である。)で示されるジオルガノ
ジハロシランを水中で共加水分解し、得られた加水分解
生成物を縮合反応させた後、反応系中の固形分濃度を調
節し、かつアルカリ金属系触媒により再平衡化反応させ
ることを特徴とするシリコーン樹脂の製造方法に関す
る。
る。
は、一般式: RSiX3 で示される。上式中、Rは置換または非置換の一価炭化
水素基であり、具体的には、メチル基,エチル基,プロ
ピル基,ブチル基等のアルキル基;ビニル基,アリル
基,ブテニル基,ヘキセニル基等のアルケニル基;フェ
ニル基,トリル基,キシリル基等のアリール基;ベンジ
ル基,フェネチル基等のアラルキル基;クロロメチル
基,3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン
原子置換のアルキル基等が例示される。また、Xはハロ
ゲン原子であり、具体的には、フッ素原子,塩素原子,
臭素原子,ヨウ素原子が例示される。
は、一般式: R2SiX2 で示される。上式中、Rは置換または非置換の一価炭化
水素基であり、具体的には、メチル基,エチル基,プロ
ピル基,ブチル基等のアルキル基;ビニル基,アリル
基,ブテニル基,ヘキセニル基等のアルケニル基;フェ
ニル基,トリル基,キシリル基等のアリール基;ベンジ
ル基,フェネチル基等のアラルキル基;クロロメチル
基,3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン
原子置換のアルキル基等が例示される。また、Xはハロ
ゲン原子であり、具体的には、フッ素原子,塩素原子,
臭素原子,ヨウ素原子が例示される。
とジオルガノジハロシランを水中で共加水分解し、得ら
れた加水分解生成物を縮合反応させることによるシリコ
ーン樹脂の製造方法は、特開昭50−77500号公報
または特開昭57−40526号公報に記載されるよう
に周知の技術である。
ノトリハロシランとジオルガノジハロシランを水中で共
加水分解する。オルガノトリハロシランとジオルガノジ
ハロシランを必要に応じて有機溶剤に溶解させておくこ
とができ、また水中に有機溶剤をあらかじめ添加してお
くこともできる。使用できる有機溶剤としては、トルエ
ン,キシレン等の芳香族系溶媒;ヘキサン,ヘプタン等
の脂肪族系溶媒;テトラヒドロフラン,ジオキサン等の
エーテル系溶媒;メチルエチルケトン,メチルイソブチ
ルケトン等のケトン系溶媒等が例示される。また、水中
には、上記ハロシランの共加水分解を容易に進行させる
ために、メタノール,エタノール等のアルコールを溶解
しておくことが好ましい。この共加水分解は室温で行う
ことができるが、反応を完結させるためには、上記ハロ
シランを滴下終了後に、反応系を室温以上に加熱するこ
とが好ましく、通常、有機溶剤の還流温度に加熱するこ
とが好ましい。この共加水分解完了後、生成した塩化水
素を加水分解生成物から除去することが好ましく、具体
的には、共加水分解生成物を水または弱アルカリ性水溶
液で洗浄する方法が好ましい。
応させる。この方法は、通常、ボディングと呼ばれる方
法であり、加水分解生成物のシラノール基同士の脱水縮
合反応を行う方法である。この方法において縮合反応を
進行させるために酸性触媒またはアルカリ性触媒を使用
することができ、特にアルカリ性触媒を使用することが
好ましい。縮合反応の完了は、この反応により副生する
水の発生終了により確認できる。
応させた後、反応系中の固形分濃度を調節し、かつアル
カリ金属系触媒により再平衡化反応させることを特徴と
する。本発明の製造方法において、固形分濃度はシリコ
ーン樹脂が析出しない濃度に調節する必要があり、通常
0.1〜90重量%の範囲が好ましく、特に好ましくは
5〜70重量%の範囲である。これは、固形分濃度が9
0重量%を越えると、再平衡化反応が不均一となり、再
現性良くシリコーン樹脂を製造することができないため
であり、また固形分濃度が低くなれば、得られるシリコ
ーン樹脂の分子量が小さくなり、また分子量分散度が小
さくなるので好ましいが、0.1重量%未満では、得ら
れるシリコーン樹脂の収率が低下し、経済性が悪化する
ためである。このように本発明の製造方法においては、
固形分濃度を調節することにより、シリコーン樹脂の分
子量および分子量分散度を調節することができる。固形
分濃度は、上記縮合反応後の反応混合物中より有機溶剤
およびその他の揮発性成分を留去することにより測定で
きる。この反応において、固形分濃度を調節する方法と
しては、前記の有機溶剤を添加または留去することによ
り、固形分濃度を調節する方法が例示される。また、再
平衡化反応を行うためのアルカリ金属系触媒としては、
カリウム系触媒またはセシウム系触媒が好ましく、具体
的には、カリウムまたはセシウムの水酸化物、シラノレ
ート化合物またはアルコキシド化合物等が例示される。
アルカリ金属系触媒としては、特に水酸化カリウムまた
は水酸化セシウムが好ましい。また、アルカリ金属系触
媒の添加量は、反応系において100ppm以上である
ことが好ましい。
特に限定はないが、有機溶剤の還流温度であることが好
ましい。また、反応時間は、特に限定はないが、反応生
成物を一部分取し、ゲルパーミエーションクロマトグラ
フィー等の分析装置により反応の進行を見ながら適宜決
定すべきである。
ン樹脂は、分子量分散度が小さいので、明瞭なガラス転
移点および軟化点を有する感熱軟化性素材として有用で
ある。
は25℃において測定した値である。また、実施例中、
Meはメチル基を示し、Phはフェニル基を示し、Vi
はビニル基を示し、さらにHexはヘキセニル基を示
す。
ェニルジクロロシラン63.0g、フェニルトリクロロ
シラン190.0gおよびトルエン85.0gからなる
溶液を、水70g、メチルエチルケトン85.0gおよ
びトルエン270gからなる溶液中に滴下し、共加水分
解反応を行った。滴下終了後、この反応系を加熱して1
時間トルエン還流温度で共加水分解反応を完了させた。
その後、水層を分離し、トルエン層を水洗し、洗液が中
性になるまでこの操作を行った。得られたシリコーン樹
脂のトルエン溶液を一部分取した(これを試料Aとし
た。)。
ン溶液に水酸化カリウム0.1gを添加し、これを加熱
し、反応により生成する水が発生しなくなるまでシリコ
ーン樹脂をトルエン還流温度で縮合反応させた。得られ
たシリコーン樹脂のトルエン溶液を一部分取し、これを
中和した(これを試料Bとした。)。
固形分濃度を65重量%となるようにシリコーン樹脂の
トルエン溶液を調節して、トルエン還流温度で3時間加
熱した。冷却後、トリメチルクロロシラン0.19gを
添加し、中和した。続いて、トルエン溶液を水で洗浄し
た。その後、水をトルエンと共沸することにより除い
て、平均分子式: (Me2SiO2/2)0.17(Ph2SiO2/2)0.18(PhSiO3/2)0.65 で示されるシリコーン樹脂のトルエン溶液を調製した
(これを試料Cとした。)。
て、固形分濃度30重量%とし、これに水酸化カリウム
0.08gを加えて、トルエン還流温度で5時間反応さ
せた。得られたシリコーン樹脂のトルエン溶液を一部分
取した(これを試料Dとした。)。
5重量%に調製して、トルエン還流温度で5時間さらに
加熱した。冷却後、これにトリメチルクロロシラン0.
16gを加えて中和した。続いて、トルエン溶液を水で
洗浄し、水をトルエンと共沸することにより除いた(こ
れを試料Eとした。)。
室温で固体であるシリコーン樹脂を得た。これらのシリ
コーン樹脂をゲルパーミエーションクロマトグラフィー
により分子量を測定し、また示差熱量計によりガラス転
移点、顕微鏡観察により軟化点を測定した。これらの結
果を表1に示した。
ニルトリクロロシラン81.4gおよびトルエン85.
0gからなる溶液を、水70g、メチルエチルケトン8
5.0gおよびトルエン270gからなる溶液中に滴下
し、共加水分解反応を行った。滴下終了後、この反応系
を加熱して1時間トルエン還流温度で共加水分解反応を
完了させた。その後、水層を分離し、トルエン層を水洗
し、洗液が中性になるまでこの操作を行った。次いで、
得られたシリコーン樹脂のトルエン溶液に水酸化カリウ
ム0.1gを添加し、これを加熱し、反応により生成す
る水が発生しなくなるまでシリコーン樹脂をトルエン還
流温度で縮合反応させた。その後、固形分濃度を40、
50および60重量%となるようにシリコーン樹脂のト
ルエン溶液を調節して、トルエン還流温度で3時間加熱
した。冷却後、トリメチルクロロシラン0.19gを添
加し、中和した。続いて、トルエン溶液を水で洗浄し
た。その後、水をトルエンと共沸することにより除い
て、平均分子式: (Me2SiO2/2)0.23(PhSiO3/2)0.77 で示されるシリコーン樹脂のトルエン溶液を調製した。
得られたシリコーン樹脂のトルエン溶液からトルエンを
留去し、各々室温で固体であるシリコーン樹脂を得た。
これらのシリコーン樹脂をゲルパーミエーションクロマ
トグラフィーにより分子量を測定し、また示差熱量計に
よりガラス転移点、顕微鏡観察により軟化点を測定し
た。これらの結果を表2に示した。
トリクロロシラン57.6gおよびトルエン85.0g
からなる溶液を、水70g、メチルエチルケトン85.
0gおよびトルエン270gからなる溶液中に滴下し、
共加水分解反応を行った。滴下終了後、この反応系を加
熱して1時間トルエン還流温度で共加水分解反応を完了
させた。その後、水層を分離し、トルエン層を水洗し、
洗液が中性になるまでこの操作を行った。次いで、得ら
れたシリコーン樹脂のトルエン溶液に水酸化セシウム
0.1gを添加し、これを加熱し、反応により生成する
水が発生しなくなるまでシリコーン樹脂を還流温度で縮
合反応させた。その後、固形分濃度を4重量%となるよ
うにシリコーン樹脂のトルエン溶液を調節して、トルエ
ン還流温度で3時間加熱した。冷却後、トリメチルクロ
ロシラン0.19gを添加し、中和した。続いて、トル
エン溶液を水で洗浄した。その後、水をトルエンと共沸
することにより除いて、平均分子式: (Me2SiO2/2)0.1(MeSiO3/2)0.9 で示されるシリコーン樹脂のトルエン溶液を調製した。
得られたシリコーン樹脂のトルエン溶液からトルエンを
留去し、室温で固体であるシリコーン樹脂を得た。この
シリコーン樹脂を、ゲルパーミエーションクロマトグラ
フィーにより分子量を測定し、また示差熱量計によりガ
ラス転移点、顕微鏡観察により軟化点を測定した。得ら
れたシリコーン樹脂は、重量平均分子量12,000、
分子量分散度2.2、ガラス転移点30℃、軟化点50
℃であった。
ニルトリクロロシラン250gおよびトルエン85.0
gからなる溶液を、水70g、メチルエチルケトン8
5.0gおよびトルエン270gからなる溶液中に滴下
し、共加水分解反応を行った。滴下終了後、この反応系
を加熱して1時間トルエン還流温度で共加水分解反応を
完了させた。その後、水層を分離し、トルエン層を水洗
し、洗液が中性になるまでこの操作を行った。次いで、
得られたシリコーン樹脂のトルエン溶液に水酸化カリウ
ム0.1gを添加し、これを加熱し、反応により生成す
る水が発生しなくなるまでシリコーン樹脂をトルエン還
流温度で縮合反応させた。その後、固形分濃度を9重量
%となるようにシリコーン樹脂のトルエン溶液を調節し
て、トルエン還流温度で3時間加熱した。冷却後、トリ
メチルクロロシラン0.19gを添加し、中和した。続
いて、トルエン溶液を水で洗浄した。その後、水をトル
エンと共沸することにより除いて、平均分子式: (MeViSiO2/2)0.13(PhSiO3/2)0.87 で示されるシリコーン樹脂のトルエン溶液を調製した。
得られたシリコーン樹脂のトルエン溶液からトルエンを
留去し、室温で固体であるシリコーン樹脂を得た。この
シリコーン樹脂を、ゲルパーミエーションクロマトグラ
フィーに分子量を測定し、また示差熱量計によりガラス
転移点、顕微鏡観察により軟化点を測定した。得られた
シリコーン樹脂は、重量平均分子量2600、分子量分
散度1.70、ガラス転移点65℃、軟化点95℃、ビ
ニル基含有量が3.0重量%(計算値3.1重量%)で
あった。
g、フェニルトリクロロシラン79.3gおよびトルエ
ン85.0gからなる溶液を、水70g、メチルエチル
ケトン85.0gおよびトルエン270gからなる溶液
中に滴下し、共加水分解反応を行った。滴下終了後、こ
の反応系を加熱して1時間トルエン還流温度で共加水分
解反応を完了させた。その後、水層を分離し、トルエン
層を水洗し、洗液が中性になるまでこの操作を行った。
次いで、得られたシリコーン樹脂のトルエン溶液に水酸
化カリウム0.1gを添加し、これを加熱し、反応によ
り生成する水が発生しなくなるまでシリコーン樹脂をト
ルエン還流温度で縮合反応させた。その後、固形分濃度
を50重量%となるようにシリコーン樹脂のトルエン溶
液を調節して、トルエン還流温度で3時間加熱した。冷
却後、トリメチルクロロシラン0.19gを添加し、中
和した。続いて、トルエン溶液を水で洗浄してた。その
後、水をトルエンと共沸することにより除いて、平均分
子式: (MeHexSiO2/2)0.25(PhSiO3/2)0.75 で示されるシリコーン樹脂のトルエン溶液を調製した。
得られたシリコーン樹脂のトルエン溶液からトルエンを
留去し、室温で固体であるシリコーン樹脂を得た。この
シリコーン樹脂を、ゲルパーミエーションクロマトグラ
フィーにより分子量を測定し、また示差熱量計によりガ
ラス転移点、顕微鏡観察により軟化点を測定した。得ら
れたシリコーン樹脂は、重量平均分子量2700、分子
量分散度1.79、ガラス転移点65℃、軟化点90
℃、ヘキセニル基含有量5.0重量%(計算値5.1重
量%)であった。
リクロロシランおよびフェニルトリクロロシランを表3
に示す量およびトルエン85.0gからなる溶液を、水
70g、メチルエチルケトン85.0gおよびトルエン
270gからなる溶液中に滴下し、共加水分解反応を行
った。滴下終了後、この反応系を加熱して1時間トルエ
ン還流温度で共加水分解反応を完了させた。その後、水
層を分離し、トルエン層を水洗し、洗液が中性になるま
でこの操作を行った。次いで、得られたシリコーン樹脂
のトルエン溶液に水酸化セシウム0.01gを添加し、
これを加熱し、反応により生成する水が発生しなくなる
までシリコーン樹脂を還流温度で縮合反応させた。その
後、固形分濃度を50重量%となるようにシリコーン樹
脂のトルエン溶液を調節して、トルエン還流温度で3時
間加熱した。冷却後、トリメチルクロロシラン0.19
gを添加し、中和した。続いて、トルエン溶液を水で洗
浄した。その後、水をトルエンと共沸することにより除
いて、シリコーン樹脂のトルエン溶液を調製した。得ら
れたシリコーン樹脂のトルエン溶液からトルエンを留去
し、各々室温で固体であるシリコーン樹脂を得た。これ
らのシリコーン樹脂を、ゲルパーミエーションクロマト
グラフィーにより分子量を測定し、また示差熱量計によ
りガラス転移点、顕微鏡観察により軟化点を測定した。
これらの結果を表3に示した。
分子量分散度が小さく、分子量の制御ができるので、明
瞭な軟化点およびガラス転移点を有する、二官能性シロ
キサン単位(D単位)と三官能性シロキサン単位(T単
位)からなるシリコーン樹脂を再現性よく製造できると
いう特徴を有する。
びCの分子量分布を示した。
特に限定はないが、有機溶剤の還流温度であることが好
ましい。また、反応時間は、特に限定はないが、反応生
成物を一部分取し、溶媒を揮発させてから、シリコーン
樹脂の特性を測定することにより決定することができ
る。測定する項目としては、例えば、ゲルパーミエーシ
ョンクロマトグラフィーにより分子量を測定することが
最も好ましいが、得られたシリコーン樹脂が常温で液状
であれば、その粘度を測定することが好ましく、また得
られたシリコーン樹脂が常温で固体状であれば、その軟
化点やガラス転移点を測定することが好ましい。
クロロシランおよびフェニルトリクロロシランを表3に
示す量およびトルエン85.0gからなる溶液を、水7
0g、メチルエチルケトン85.0gおよびトルエン2
70gからなる溶液中に滴下し、共加水分解反応を行っ
た。滴下終了後、この反応系を加熱して1時間トルエン
還流温度で共加水分解反応を完了させた。その後、水層
を分離し、トルエン層を水洗し、洗液が中性になるまで
この操作を行った。次いで、得られたシリコーン樹脂の
トルエン溶液に水酸化セシウム0.01gを添加し、こ
れを加熱し、反応により生成する水が発生しなくなるま
でシリコーン樹脂を還流温度で縮合反応させた。その
後、固形分濃度を50重量%となるようにシリコーン樹
脂のトルエン溶液を調節して、トルエン還流温度で3時
間加熱した。冷却後、トリメチルクロロシラン0.19
gを添加し、中和した。続いて、トルエン溶液を水で洗
浄した。その後、水をトルエンと共沸することにより除
いて、シリコーン樹脂のトルエン溶液を調製した。得ら
れたシリコーン樹脂のトルエン溶液からトルエンを留去
し、各々室温で液体であるシリコーン樹脂を得た。これ
らのシリコーン樹脂を、ゲルパーミエーションクロマト
グラフィーにより分子量を測定し、また示差熱量計によ
りガラス転移点、回転粘度計により粘度を測定した。こ
れらの結果を表3に示した。
Claims (2)
- 【請求項1】 一般式: RSiX3 (式中、Rは置換または非置換の一価炭化水素基であ
り、Xはハロゲン原子である。)で示されるオルガノト
リハロシランと一般式: R2SiX2 (式中、Rは置換または非置換の一価炭化水素基であ
り、Xはハロゲン原子である。)で示されるジオルガノ
ジハロシランを水中で共加水分解し、得られた加水分解
生成物を縮合反応させた後、反応系中の固形分濃度を調
節し、かつアルカリ金属系触媒により再平衡化反応させ
ることを特徴とするシリコーン樹脂の製造方法。 - 【請求項2】 アルカリ金属系触媒がカリウム系触媒ま
たはセシウム系触媒である、請求項1記載のシリコーン
樹脂の製造方法。
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