JPH05254818A - メタロシロキサンゾル溶液およびゲル状重合体の製造法 - Google Patents

メタロシロキサンゾル溶液およびゲル状重合体の製造法

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JPH05254818A
JPH05254818A JP5055192A JP5055192A JPH05254818A JP H05254818 A JPH05254818 A JP H05254818A JP 5055192 A JP5055192 A JP 5055192A JP 5055192 A JP5055192 A JP 5055192A JP H05254818 A JPH05254818 A JP H05254818A
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JP
Japan
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solution
metallosiloxane
metallic
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Application number
JP5055192A
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English (en)
Inventor
Yoshisaki Abe
芳首 阿部
Kashigetsu Aametsuto
カシゲツ アーメット
Takahisa Misonoo
▲たか▼久 御園生
Eiji Omori
英二 大森
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ケイ酸と金属ハロゲン化物または金属オキシ
ハロゲン化物とを有機溶媒の存在下に反応させることを
特徴とするメタロシロキサンゾル溶液の製造法およびこ
のメタロシロキサンゾルを重合するゲル状重合体の製造
法。 【効果】 均一なメタロシロキサンゾル溶液が得られ、
この溶液から非晶質の酸化物薄膜および酸化物が低温で
容易に調製できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、メタロシロキサンゾル
溶液およびゲル状重合体の製造法に関する。本発明によ
り得られる均一なメタロシロキサンゾル溶液およびゲル
状重合体は、無機コーティング材、無機接着剤、無機結
合剤などに用いられる。
【0002】
【従来の技術】メタロシロキサンゾル溶液およびゲル状
重合体はシリコンテトラアルコキシドと金属アルコキシ
ドとの共加水分解によって生成されることがジャーナル
・オブ・ノンクリスタリン・ソリッズ(Journal of Non
-Crystalline Solids)第42巻 第545〜552頁
(1980年)、第42巻 第403〜422頁(19
80年)などに記載されている。また、メタロシロキサ
ンはシリコンテトラアルコキシドの部分加水分解物と金
属アルコキシドとの反応によっても合成されることが例
えば、同誌第121巻 第163〜166頁(1990
年)に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これまでに検討されて
いるシリコンテトラアルコキシドと金属アルコキシドと
の共加水分解によるメタロシロキサンゾル溶液の調製で
は、これら金属アルコキシドの加水分解性に著しい差が
あるため、ケイ素(Si)と金属元素(M)が酸素によ
り結合されたヘテロ結合(M−O−Si)により形成さ
れるメタロシロキサン重合体だけでなく同じ金属元素
(M)が酸素により結合されたホモ結合(M−O−M)
からなるメタロシロキサン重合体のゾルが生成しやすか
った。一方、シリコンテトラアルコキシドの部分加水分
解物を用いて生成するメタロキサン重合体は、その側鎖
置換基として有機基を有し、低温あるいは場合により高
温でも酸化物前駆体からこれを完全に除去し、酸化物中
に炭素成分を残さないようにすることは困難である。本
発明は、このような問題点を解決するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、ケイ酸と金属
ハロゲン化物または金属オキシハロゲン化物とを有機溶
媒の存在下に反応させるメタロシロキサンゾル溶液の製
造法およびこのメタロシロキサンゾルを重合するゲル状
重合体の製造法に関する。本発明は、ケイ酸と金属ハロ
ゲン化物または金属オキシハロゲン化物との反応におけ
る、シラノール基とハロゲンとの異種官能基による縮合
反応に着目し、ケイ素、酸素および金属元素からなるメ
タロシロキサン結合(M−O−Si)が形成されること
を見出してなされたもので、この製法によればこの結合
からなるメタロキサン重合体で、しかも有機基を含まな
い、より均質なゾルからゲル状重合体が生成し、均質性
と無機化が容易に行なわれる。
【0005】ケイ酸の有機溶媒溶液は日本化学会誌、1
981,1152−1158頁に報告されている方法に
よって容易に得られる。例えば、水ガラス、メタケイ酸
ソーダ、ケイ酸アンモニウム等の可溶性ケイ酸塩の水溶
液を酸によって中和処理することにより、あるいは陽イ
オン交換樹脂で処理することにより、ケイ酸塩類からケ
イ酸水溶液が得られる。この溶液をテトラヒドロフラ
ン、アルコール、ケトン等で抽出することにより、これ
らのケイ酸の有機溶媒溶液を調製できる。通常は、最も
抽出率の高いテトラヒドロフランが用いられる。このケ
イ酸のテトラヒドロフラン溶液にヘキサンを加えること
により、約6mol/lの高濃度ケイ酸溶液が生成する
ので、この溶液に各種有機溶媒を加えれば、任意の濃度
のケイ酸の有機溶媒溶液が調製できる。
【0006】本発明で用いる有機溶媒は、炭素数1〜4
の一価または二価のアルコール、炭素数4〜8の鎖状ま
たは環状のエーテル、エチレングリコール、ジエチレン
グリコール等のアルキルエーテル、炭素数2〜6の鎖状
または環状ケトン、塩化メチレン、アセトニトリル、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルスルホキサイドなどが用
いられる。
【0007】原料の金属ハロゲン化物MXzとしては、
金属MがB、Al、Ga、In、Ge、Sn、P、S
b、Bi、Zn、Cdなどの典型金属元素、Y、Ti、
Zr、V、Cr、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、
Agなどの遷移金属元素等であり、一方のハロゲンXと
しては、Clが最も適当であるが、Br、Iなどでもよ
く、また、MOXZ-2型のオキシハロゲン化物が用いら
れる。ここでzは金属の価数を示す。
【0008】次にメタロシロキサンの生成について塩化
物を用いた場合を例にして説明する。本発明で用いられ
るケイ酸は、例えば一般式(1)で示されるn=3〜6
程度の低分子量ケイ酸である。このシラノール基は反応
性が高く上述の化合物と反応する。一般式(1)で示す
ように、ここでは塩素との間で縮合反応が起こり、側鎖
がシラノール基と塩素で主鎖がSi−O−M結合からな
るメタロシロキサンが生成する。このメタロシロキサン
は有機溶媒に溶解しゾル溶液となる。反応温度には特に
制限はなく、室温下でも行なうことができる。ケイ酸と
金属ハロゲン化物または金属オキシハロゲン化物との割
合は、金属原子1モルに対してシリコン原子が0.5〜
200モルの範囲とすることが好ましい。
【0009】この溶液にガラス、シリコンウエハー基
板、アルミナ、ジルコニアなどのセラミック基板等をデ
イップコーティングするか、あるいはこの溶液をスピン
コーティングでこれらの基板上にコートした後、150
〜500℃で加熱することにより、ゲル状重合体を経由
して容易にSiO2−MxOy(x,yは正の整数)で
示される酸化物薄膜が調製できる。また、一般式(1)
のメタロシロキサンのゾル溶液を例えば60℃で加熱し
ながら溶媒を蒸発させて重合すれば、一般式(2)にし
たがって重合がさらに進み、均質なゲル状重合体が調製
できる。
【0010】本発明の特長は、一般式(1)に示す異種
官能基の縮合によりメタシロキサンが生成し、これがケ
イ素と金属元素が酸素を介するヘテロ結合により構成さ
れており、金属アルコキシドを用いる場合のように有機
基が結合していないこと、さらにはこのような構造でゾ
ル溶液として安定性があることである。ゾル溶液を溶媒
により安定化している状態から、好ましくは溶媒を除去
しながらさらに加熱することにより、一般式(2)のゲ
ル状重合体になる。このゲル状重合体は、メタロシロキ
サンゾルの化学結合を保持しているので、単なる酸化物
SiO2とMxOyの混合物ではなく、全く新しい組成
の酸化物で、均質性とアモルファス性が高く有機質を含
まない酸化物の前駆体である。このようなメタロシロキ
サンは本発明により初めて得られたものである。
【0011】
【化1】 (n、x、yおよびzは整数である)
【0012】本発明の実施例を説明する。
【実施例】
実施例1 SiO2として0.85mol/lのケイ酸のテトラヒ
ドロフラン溶液(A)(以下溶液(A)とする)15m
lにSi/Tiのモル比が2となるように四塩化チタン
の5重量%メタノール溶液を加え、溶媒の還流下で1時
間反応させることにより均一なメタロシロキサンゾル溶
液を得た。この溶液にスライドガラスを浸し、これを1
20mm/min速度で引き上げた後、熱風循環式乾燥
器で150または500℃で0.5時間加熱することに
より酸化物薄膜を調製した。一方、ゾル溶液を60℃で
加熱することによりゲル状重合体を得た。
【0013】実施例2 溶液(A)と四塩化スズの5重量%メタノール溶液をS
i/Snのモル比が4となるように混合し、溶媒の還流
下で1時間反応させることにより均一な溶液を得た。こ
の溶液を用いて実施例1と同様な方法で酸化物薄膜とゲ
ル状重合体を製造したところ、均一な酸化物薄膜と均質
なゲル状重合体が得られた。
【0014】実施例3 溶液(A)と三塩化アンチモンの5重量%テトラヒドロ
フラン溶液からSi/Sbのモル比が4となるように、
実施例1の方法で、溶媒の還流下で1時間反応させるこ
とにより均一な溶液が得られた。この溶液を用いて実施
例1と同様な方法で均一な酸化物薄膜と均質なゲル状重
合体が得られた。
【0015】実施例4 溶液(A)とオキシ塩化バナジウムの5重量%テトラヒ
ドロフラン溶液をSi/Vのモル比が10となるように
混合し、還流下で1時間反応させることにより均一な溶
液を得た。この溶液を用いて実施例1と同様な方法で均
一な酸化物薄膜と均質なゲル状重合体が得られた。
【0016】以上のメタロシロキサンゾル溶液から得ら
れた酸化物薄膜の組成と物性測定の結果を表1に示し
た。表面抵抗は東京電子社製TR−3型抵抗計を用いて
測定した。透過率は、(株)日立製作所製U−2000
型UV分光光度計により150℃で熱処理してスライド
ガラスの両面に形成されたゲルについて測定した。
【0017】
【表1】
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、均一なメタロシロキサ
ンゾル溶液が得られ、この溶液から非晶質の酸化物薄膜
および酸化物が低温で容易に調製できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 英二 茨城県日立市東町四丁目13番1号 日立化 成工業株式会社山崎工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケイ酸と金属ハロゲン化物または金属オ
    キシハロゲン化物とを、有機溶媒の存在下に反応させる
    ことを特徴とするメタロシロキサンゾル溶液の製造法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のメタロシロキサンゾルを
    重合するゲル状重合体の製造法。
JP5055192A 1992-03-09 1992-03-09 メタロシロキサンゾル溶液およびゲル状重合体の製造法 Pending JPH05254818A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008523230A (ja) * 2004-12-14 2008-07-03 ヒェメタル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 無水の金属酸化物コロイドおよび金属酸化物ポリマー、それらの製造法および使用
RU2649392C2 (ru) * 2014-04-11 2018-04-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова Российской академии наук (ИСПМ РАН) Функциональные металлосилоксаны, продукты их частичного гидролиза и их применение

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