JPH0564962B2 - - Google Patents

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JPH0564962B2
JPH0564962B2 JP63045783A JP4578388A JPH0564962B2 JP H0564962 B2 JPH0564962 B2 JP H0564962B2 JP 63045783 A JP63045783 A JP 63045783A JP 4578388 A JP4578388 A JP 4578388A JP H0564962 B2 JPH0564962 B2 JP H0564962B2
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JP
Japan
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silicon
group
polymer
present
compound
Prior art date
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JP63045783A
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Japanese (ja)
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JPH01221406A (en
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Masayoshi Ito
Kazuo Wakimura
Akira Takeuchi
Kenji Iwata
Mineo Kobayashi
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
Application filed by Mitsui Toatsu Chemicals Inc filed Critical Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Priority to DE3853199T priority patent/DE3853199T2/en
Priority to EP93117122A priority patent/EP0585967B1/en
Priority to DE3855259T priority patent/DE3855259T2/en
Priority to EP88311902A priority patent/EP0321259B1/en
Publication of JPH01221406A publication Critical patent/JPH01221406A/en
Publication of JPH0564962B2 publication Critical patent/JPH0564962B2/ja
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  • Polymerization Catalysts (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は含ケイ素ポリマーの製造方法に関す
る。 〔従来の技術〕 Siを含むポリマーの産業上の利用は、現在、シ
リコーン(オルガノポリシロキサン)が大半であ
る。これに用いる原料は、金属ケイ素とハロゲン
化炭化水素との反応、いわゆる直接法によつて製
造されるアルキルクロロシラン類、特にはジメチ
ルジクロロシランである。シリコーンを除くと含
ケイ素ポリマーの実用例は少なく、例えば、 が知られている。()は、下式に示すように、
キシレン等の溶媒中にて製造される。 ()も同様である。()は不溶不融である
が、()は溶媒に可溶かつ熱可塑性である。
()は()を高温高圧下で熱分解することに
よつて得られ、溶媒に可溶で熱可塑性である。
()、()及び()はセラミツクスバインダ
ー用として用いられ、また()および()は
セラミツクス(SiC)の前駆体、特にセラミツク
ス(SiC)繊維用として使用されている(日本カ
ーボン社、商品名“ニカロン”)。()はビニル
シランの重合体であり、エチレンとの共重合体は
水架橋性ポリエチレンとして電線被覆用に大量に
使用されている。 本発明にかかわる の重合体は、殆どその例がなく、わずかにTiCl4
もしくはTiCl3とアルキルアルミニウムとを触媒
に用いたアリルシラン(CH2=CH−CH2
SiH3)の重合およびアリルシランとエチレンま
たはプロピレンとの共重合例が見られるに過ぎな
い(ジヤーナル オブ ポリマー サイエンス
(Journal of Polymer Science)、Vol31、No.
122、181(1958)、イタリア特許606018)。しかる
にこれらの触媒系では、一般にシリル基類(−
SinH2o+1)の影響で含ケイ素モノマーの重合性
が悪くポリマー収率が低い。またα−オレフイン
との共重合操作が困難である。またシリル基類
(−SinH2o+1)と触媒との相互作用のため重合ま
たは後処理過程で分子鎖間の架橋が起こり易いな
どの問題がある。 一方、本発明者らは、本発明にかかわるケイ素
化合物の上述の触媒系による重合体を高温焼成し
た場合にセラミツクス(SiC)へ変換収率が高
く、セラミツクス用プレポリマーとして非常に有
望であることを既に提唱している(例えば、特願
昭62−015929(特開平1−239010)、同62−031514
(特開平1−239011))。この多該ポリマー中のシ
リル基類は反応性に優れ、 C=C、C=0、NH、O−H、
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing a silicon-containing polymer. [Prior Art] Silicone (organopolysiloxane) is currently the most commonly used industrially for polymers containing Si. The raw materials used for this are alkylchlorosilanes, in particular dimethyldichlorosilane, which are produced by the reaction of metallic silicon with halogenated hydrocarbons, the so-called direct method. There are few practical examples of silicon-containing polymers other than silicone, for example, It has been known. () is, as shown in the formula below,
Manufactured in a solvent such as xylene. The same applies to (). () is insoluble and infusible, while () is soluble in solvents and thermoplastic.
() is obtained by thermally decomposing () under high temperature and pressure, and is soluble in solvents and thermoplastic.
(), () and () are used as ceramic binders, and () and () are used as precursors of ceramics (SiC), especially ceramic (SiC) fibers (Nippon Carbon Co., Ltd., trade name “Nicalon”). () is a polymer of vinyl silane, and its copolymer with ethylene is used in large quantities as water-crosslinkable polyethylene for covering electric wires. Related to the present invention There are almost no examples of polymers such as TiCl 4
Or allylsilane ( CH2 =CH- CH2-
There are only examples of polymerization of SiH 3 ) and copolymerization of allylsilane with ethylene or propylene (Journal of Polymer Science, Vol. 31, No.
122, 181 (1958), Italian Patent 606018). However, in these catalyst systems, silyl groups (-
Due to the influence of SinH 2o+1 ), the polymerization of silicon-containing monomers is poor and the polymer yield is low. Furthermore, copolymerization with α-olefin is difficult. Further, there is a problem that crosslinking between molecular chains is likely to occur during the polymerization or post-treatment process due to the interaction between the silyl groups (-SinH 2o+1 ) and the catalyst. On the other hand, the present inventors have found that when the polymer of the silicon compound according to the present invention using the above-mentioned catalyst system is fired at high temperature, the conversion yield to ceramics (SiC) is high, and it is very promising as a prepolymer for ceramics. have already proposed (for example, Japanese Patent Application No. 62-015929 (Japanese Patent Publication No. 1-239010), Patent Application No. 62-031514).
(Unexamined Japanese Patent Publication No. 1-239011)). The silyl groups in this polymer have excellent reactivity, C=C, C=0, NH, O-H,

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明の目的は、上述のような有用性の高い含
ケイ素ポリマーの新規の製造方法を提供すること
にある。 〔課題を解決するための手段および作用〕 本発明者らは、上記した課題を達成するために
鋭意検討した結果、特定の触媒の存在下にケイ素
化合物とα−オレフインとを共重合させることに
より本発明の目的が達成されることを見出し本発
明を完成させるに至つた。 すなわち本発明は、 ハロゲン化マグネシウムを含む組成物にチタン
化合物を担持させたもの(A)、及び一般式AIR1 o
X3-o(ただしR1は炭素数1〜12のアルキル基、X
はハロゲン原子、nは1≦n≦3を示す)で表わ
される有機アルミニウム化合物(B)から成る触媒の
存在下に、 一般式 (ただし、mは0または1乃至20の正の整数、n
は1、2または3、R2は水素、アルキル基、ア
リール基またはハロゲン、R3はアルキレン基ま
たはフエニレン基であつて、R2およびR3
COOH、NH2、CI、OHなどの官能基を含んでい
ても良い。)で表わされるケイ素化合物と、α−
オレフインとを共重合させることを特徴とする含
ケイ素ポリマーの製造方法であり、更には、 電子供与性化合物の共存下に行う前期記載の含
ケイ素ポリマーの製造方法である。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明において重合に用いられるケイ素化合物
は、 一般式 で表わされるものであつて、mは0または1乃至
20の正の整数、nは1、2または3である。R2
は水素、アルキル基、アリール基またはハロゲン
であつて、例えば、H、CH3、C2H5、i−
C3H7、Ф(Фはフエニル基を示す。以下同じ。)、
ФCH3、CH2Ф、F、Cl、Brなどが挙げられ、
炭素数の少ないもの程好ましく、水素が最も好ま
しい。R3はアルキレン基またはフエニレン基で
あつて、例えば、CH2、Ф(Фはフエニレン基を
示す。以下同じ。)、CH2Фなどである。なお、上
記R2およびR3は、COOH、NH2、Cl、OHなど
の官能基を含んでいても良い。 本発明にかかわるこれらシリル基類を含有する
モノマー、すなわちケイ素化合物は、種々の方法
で製造することができ、本発明において特に制限
するものではないが、例えば、下式に示すような
方法を採用できる。 HSiCl3+ClH2C−(CH2o−CH=CH2−HCl ――――→ 600℃ Cl3Si(CH2o+1−CH=CH2LiAlH4 ――――――――――――――――――――――→ H3Si(CH2o+1CH=CH2 HSiCl3+H3C(CH2o−CH=CH2BCl3、300℃ ――――――――――→ −H2 Cl3Si(CH2o+1CH=CH2LiAlH4 ――――――――――――――――――――――→ H3Si(CH2o+1CH=CH2 SiH4+CH2=CH(CH2oCH=CH2Pt、200℃ ――――――――――――――――――――――→ H3Si(CH2o+2CH=CH2 SiH4+CH≡CHPt、200℃ ――――――――→ H3SiCH=CH2 SiH4+ClH2C−(CH2o−CH=CH2−HCl ――――――――――――――――――――――→ H3Si(CH2o+1CH=CH2 SiH4+H3C(CH2oCH=CH2−H2 ――――――――――――――――――――――→ H3Si(CH2o+1CH=CH2 これらのうち、、、ではSiH4を原料
に用いる。特に、は遷移金属を触媒に用いる
ヒドロシリル化反応であり、容易に目的とする
SiH3基(例えば特願昭62−88871(特開平1−
238590)、同62−89888(特開平1−238591)、同62
−307492(特開平1−287090))を含有するα−オ
レフインを得ることができる。但し、SiH4は、
近年、ポリシリコンやアモルフアスシリコン用と
しての需要が拡大し、安価にかつ大量に製造され
るようになつたもので、今後一層この傾向が進む
と予想される新しいケイ素原料である。 Si2H6やSi3H8の場合も同様のことが言える。 これらのケイ素化合物は、2種以上同時に用い
ることもできる。また、本発明者らが別に提案す
るように、本発明において使用するケイ素化合物
は、ラジカル重合することも可能である。(特願
昭62−97417(特開平1−236206)、同62−98698
(特開平1−236212))。 一方本発明において、ケイ素化合物との共重合
に用いられるα−オレフインとは、一般式 (但し、R4およびR5は水素、アルキル基、ハロ
ゲン、アリール基、アルケニル基、アルコキシ
基、ニトロ基、シアノ基、カルボアルコキシ基ま
たはアセトキシ基であつて、COOH、NH2、CI、
OHなどの官能基を含んでいても良い。)で示さ
れるもので、具体例としては、エチレン、プロピ
レン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−
ペンテン−1、ブタジエン、イソプレン、スチレ
ンなどである。 次に本発明における共重合方法について説明す
る。 本発明は、触媒にハロゲン化マグネシウムを含
む組成物にチタン化合物を担持させたもの(触媒
(A)成分)を用いることに特徴を有する。 本発明におけるハロゲン化マグネシウムとは、
分子中にハロゲンとマグネシウムを含むもので、
例えば塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨ
ウ化マグネシウム、フツ化マグネシウム、オキシ
ハロゲン化マグネシウムがあげられ、これらの中
では塩化マグネシウムが最も好ましい。これらの
ハロゲン化マグネシウムの製造方法に特に制限は
なく、例えばMg(OR6)(OR7)、Mg(OR)X(但
しR6、R7はアルキル基、アリール基、またはこ
れらの誘導基、Xはハロゲン原子である)などの
マグネシウム化合物をハロゲン化する方法等も採
用することができる。 一方チタン化合物とは、3価もしくは4価のチ
タン化合物であり、代表例としては三塩化チタ
ン、四塩化チタン、四臭可チタン、四ヨウ化チタ
ン、メトキシチタントリクロライド、ジメトキシ
チタンジクロライド、トリエトキシチタンクロラ
イドなどがあげられる。中でも四塩化チタンなど
の含塩素チタン化合物が望ましい。 ハロゲン化マグネシウムにチタン化合物を担持
させる方法は、特に本発明において限定するもの
ではなく、既に公知(Ger.2000586、
Ger.1939074、特公昭43−13050、ポリマー ジヤ
ーナル(Polymer Journal)、12、603(1980)な
ど)の方法、例えば以下のような方法が好適なも
のとして採用できる。 ハロゲン化マグネシウムとチタン化合物をポ
ールミルなどにより共粉砕する方法。 チタン化合物を含むベンゼン、トルエン、ヘ
プタン、ヘキサンなどの溶液中にハロゲン化マ
グネシウム粉末を注入し担持させる方法。 本発明において、ハロゲン化マグネシウムとチ
タン化合物は必須成分であるが、この他に下記の
ような電子供与性化合物や四塩化炭素、クロロホ
ルムなどのハロゲン化炭化水素などの第3成分を
包含させることがポリマー収率およびポリマー物
性上好ましい。、の方法によればこれらの第
3成分を系内に共存させることにより容易に目的
とする触媒が得られる。 電子供与性化合物はO、N、P、S、Siを有す
る電子供与性化合物で、例えばエステル、エーテ
ル、ケトン、アルデヒド、アミン、アミド、ニト
リル、チオエステル、チオエーテルなどがあげら
れる。 エステルとしては、有機酸エステル、および炭
酸、硫酸、燐酸、亜燐酸および珪酸などの無機酸
エステルなどがあげられる。 有機酸エステルとしては、例えばギ酸メチル、
ギ酸−n−ブチル、酢酸アリル、アクリル酸メチ
ル、クロル酢酸メチルなどの飽和もしくは不飽和
脂肪族有機酸エステル、安息香酸メチル、安息香
酸n−またはi−プロピル、安息香酸シクロヘキ
シル、p−オキシ安息香酸メチル、p−オキシ安
息香酸シクロヘキシル、アニス酸メチル、p−エ
トキシ安息香酸メチル、p−トルイル酸エチル、
p−トルイル酸エチル、p−トルイル酸フエニ
ル、p−アミノ安息香酸エチル、ジメチルテレフ
タレートなどの芳香族カルボン酸エステル、シク
ロヘキサンカルボン酸メチルなどの脂環族有機酸
エステルがあげられる。また、無機酸エステルの
代表例としては、トリメチルホスフアイト、トリ
フエニルホスフアイト、ジエチルベンジルホスホ
ネート、硫酸ジプロピル、亜硫酸イソアミル、ま
たはケイ酸エチル、ケイ酸メチルなどのアルコキ
シシランやアルキルアルコキシシランなどがあげ
られる。 エーテルとしては、ジエチルエーテル、ジブチ
ルエーテル、ジフエニルエーテルなどが、ケトン
としてはメチルエチルケトンなどが、アルデヒド
としては、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド
などが、アミンとしては、n−プロピルアミン、
アニリンなどが、ニトリルとしてはペンタンジニ
トリルなどが、アミドとしてはプロパンアミドな
どが、チオエーテルとしてはアリルベンジルサル
フアイトなどがあげられる。 これらの電子供与性化合物は1種または2種以
上併用することができ、特に芳香族基またはその
誘導基を有する有機酸エステルやエーテルが好ま
しい。 以上の触媒成分において、ハロゲン化マグネシ
ウムの含有量は50wt%以上であり、好ましくは
70wt%以上である。またTiの担持量は10wt%以
下であり、好ましくは5wt%以下、更に好ましく
は0.5〜2wt%の範囲である。 次に本発明において重合時に用いられる有機ア
ルミニウム化合物(触媒(B)成分)について説明す
る。 (B)成分に使用される有機アルミニウム化合物
は、一般式AIR1 oX3-o(ただしR1は炭素数1〜12
のアルキル基、Xはハロゲン原子、nは1≦n≦
3を示す)で示されるものであり、例えばトリメ
チルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、ト
リ−n−プロピルアルミニウム、トリ−iso−ブ
チルアルミニウム、トリ−n−ヘキシルアルミニ
ウム、ジエチルアルミニウムモノクロライド、ジ
−iso−ブチルアルミニウムモノクロライド、エ
チルアルミニウムセスキクロライド、エチルアル
ミニウムジクロライド、ジエチルアルミニウムモ
ノブロマイド、ジエチルアルミニウムモノアイオ
ダイド、ジエチルアルミニウムモノフロライドな
どを1種または2種以上混合して使用する。 この他重合に際しては、上述の(A)、(B)の両成分
の他に、触媒(A)成分で用いたような電子供与性化
合物、特には安息香酸メチル、安息香酸エチル、
p−トルイル酸メチル、p−トルイル酸エチル、
アニス酸メチル、アニス酸エチルなどの有機酸エ
ステルを用いることもできる。 (A)、(B)および電子供与性化合物の使用割合は広
範囲に変えることができる。一般に(B)成分1モル
に対して(A)成分中のチタン原子のモル数は1〜
500モルの範囲にあるのが好ましい。他方電子供
与性化合物については(B)成分として用いられる有
機アルミニウム化合物1モル当たり5モル以下、
好ましくは0.01〜1.5モルである。 重合反応は従来の技術において通常行われてい
る方法および条件が採用できる。その際の重合温
度は20〜100℃、好ましくは40〜90℃の範囲であ
り、重合圧力は通常1〜100Kg/cm2abs、好まし
くは1〜50Kg/cm2absの範囲である。重合反応は
一般に脂肪族、脂環族、芳香族の炭化水素類また
はそれらの混合物を溶媒として使用することがで
き、例えばプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサ
ン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン等およ
びそれらの混合物が用いられる。また液状モノマ
ー自身を溶媒として用いる塊状重合法および溶媒
が実質的に存在しない条件、すなわちガス状モノ
マーと触媒とを接触するいわゆる気相重合法で行
なうこともできる。 本発明の方法において生成するポリマーの分子
量は反応様式、触媒系、重合条件によつて変化す
るが、必要に応じて例えば水素、ハロゲン化アル
キル、ジアルキル亜鉛などの添加によつて制御す
ることができる。 本発明においては、特にポリマーの構造を限定
するものではなく、くり返し単位、、分子量およ
びその分布、架橋の程度などはモノマーの種類、
重合様式によつて変え得る。最も代表的なポリマ
ー構造としては、例えば、 (ただし、mは0または1乃至20の正の整数、n
は1、2または3、R2は水素、アルキル基、ア
リール基またはハロゲン、R3はアルキレン基ま
たはフエニレン基であつて、R2およびR3
COOH、NH2、CI、OHなどの官能基を含んでい
ても良い。また、R4およびR5は水素、アルキル
基、ハロゲン、アリール基、アルケニル基、アル
コキシ基、ニトロ基、シアノ基、カルボアルコキ
シ基またはアセトキシ基であつて、COOH、
NH2、CI、OHなどの官能基を含んでいても良
い。)である。 ポリマーの立体規則性に制限はなく、また分子
量は特に制限はないが、通常、100〜10000000、
好ましくは200〜1000000程度のものがポリマーの
成形性および溶剤への溶解度等の点で望ましい。 モノマーの組成比は、ケイ素化合物1重量部に
対してα−オレフインが0.00001〜100000重量部、
好ましくは0.001〜1000重量部であつて、共重合
体の使用目的によつて任意に選ぶことができる。 本発明においてケイ素化合物とα−オレフイン
とは必須成分であり、これらを各々2種以上用い
ること、およびノルボルネンのような他の重合性
モノマーを同時に用いることもできる。 本発明における含ケイ素ポリマーは、前期のよ
うに安価なモノマーから容易に得られる。前記し
た従来のアルキルクロロシランを原料とする、例
えば、下記の繰り返し構造単位を有するポリマ
ー、例えば、 に比較し、本発明における含ケイ素ポリマーの製
造は非クロル系で実施するとができ、腐蝕の心配
もなく、かつ、プロセスも極めて簡単なものとな
る。以上のことから本発明にかかわるポリマー
は、従来さらに安価に製造することが可能になる
ものと思われる。 更に、本発明における含ケイ素ポリマーは、製
造が容易であるばかりでなく、その加工性(溶融
液の流れ性、溶媒溶解性)も共重合体の様式(ラ
ンダム、ブロツク、交互もしくはグラフト)、共
重合体のモノマー組成、分子量、立体規則性をコ
ントロールすることにより容易に変化させること
ができる。さらにまた、本発明の含ケイ素ポリマ
ー中に存在するSiH3基は比較的安定で、空気中
においても室温では容易に酸化されることがな
く、約100〜200℃の高温でようやく酸化されるに
すぎない。 本発明による含ケイ素ポリマーは溶媒に可溶で
かつ熱可塑性であることから産業上の有用性は大
きく、数多くの用途が期待できる。例えば、セラ
ミツクス(SiC)用プレポリマー、セラミツクス
用バインダー、表面処理剤、はつ水剤、IPN用原
料、半導体、フオトレジストなどである。これら
のポリマーの機能は、Si−H結合の高い反応性や
Si−Si結合の電導性や光分解性を利用するもので
ある。特に本発明において好適に利用される機能
は、シリル基類(−SinH2o+1)の反応性にあり、
例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブ
テン、ポリスチレンのようにポリマー中に、一部
該ケイ素化合物を共重合の形で取り入れることに
より、架橋性、発泡性、他のモノマーもしくはポ
リマーとの反応性を付与することができるなど、
従来のポリマーに興味ある機能を組み込むことが
可能である。すなわち、本発明は従来にない新し
い高機能性材料の創製において大いに貢献するも
のである。 〔実施例〕 以下本発明を実施例によつて説明する。 実施例 1 (1) 固体触媒成分の調製 直径12mmの鋼球80個の入つた内容積600mlの
粉砕用ポツトを装備した振動ミルを用意した。 このポツトに市販のMgCl2を20g、パラトル
イル酸メチルを2ml、CCl4を2ml、ケイ酸エ
チルを1ml加え、室温にて20時間粉砕した。次
に200mlのフラスコにこの粉砕物を10g、
TiCl4を50ml、n−ヘプタンを100ml加え、窒
素雰囲気下80℃にて2時間反応を行つた。更に
室温にてn−ヘプタンを100mlを用い、デカン
テーシヨンによる洗浄を8回繰り返すことによ
り固体触媒成分スラリー(本発明の(A)成分)を
得た。この一部をサンプリングし、n−ヘプタ
ンを蒸発させ分析したところ、外触媒成分は
1.5wt%のTi、および20wt%のMgを含有して
いた。 (2) 重合 500mlのオートクレーブにビニルシランを74
g、プロピレンを14g、n−ヘプタンを214ml、
触媒として上述のスラリー触媒を固体成分とし
て2.0g、トリイソブチルアルミニウムを7ml、
p−トルイル酸メチルを0.7ml加え、70℃にて
3時間反応(反応圧力は3Kg/cm2G)を行つ
た。反応終了後、未反応のビニルシランおよび
プロピレンをパージして内容物を取り出し、濾
過して白色粉末状のポリマー38gを得た。 元素分析値からポリマー中のビニルシランの
組成割合は78重量%であつた。 実施例 2 実施例1において、ビニルシラン10gとプロピ
レン102gを重合用モノマーに用いた以外は実施
例1と同様に実験を行なつた。 ポリマーの収量は85gであつた。元素分析値か
らポリマー中のビニルシランの組成割合は1.2重
量%であつた。 実施例 3 実施例1において、アリルシラン7gとプロピ
レン97gを重合用モノマーに用いた以外は実施例
1と同様に実験を行つた。 ポリマーの収量は69gであつた。元素分析値か
ら、ポリマー中のアクリルシランの組成割合は
3.1重量%であつた。 実施例 4 実施例1において、ビニルシラン13g、エチレ
ン109gを重合用モノマーに用い、かつp−トル
イル酸メチルを用いなかつた以外は実施例1と同
様に実験を行つた。 ポリマーの収量は88gで、元素分析値から、ポ
リマー中のビニルシランの組成割合は1.9重量%
であつた。 比較例 1 実施例1において、触媒にTiCl3型触媒(東邦
チタン社製)2g、トリイソブチルアルミニウム
7mlを用いた以外は実施例1と同様に実験を行つ
た。 ポリマーの収量は11gで、元素分析値から、ポ
リマー中のビニルシランの組成割合は37重量%で
あつた。 〔発明の効果〕 本発明は、産業上有用な新規な含ケイ素ポリマ
ーの製造方法を提供するものである。詳しくは、
本発明は、安価なモノマーと経済的重合法が最大
の特徴であり、また得られるポリマー、特にシリ
ル基の特異的物性、反応性から種々の機能(用
途)が期待できる。例えば、特にセラミツクス
(SiC)用プレポリマー、種々ポリマーの変性剤、
IPN用原料、表面処理剤等である。特にシリル基
の反応性を利用して、例えば、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリブタジエン、ポリスチレンの
ような従来のポリマーに架橋性、発泡性、他のモ
ノマーまたはポリマーとの反応性などの機能を付
与することができ、新しい高機能性材料の創製に
大いに貢献するものである。
An object of the present invention is to provide a novel method for producing highly useful silicon-containing polymers as described above. [Means and effects for solving the problem] As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problem, the present inventors have found that by copolymerizing a silicon compound and an α-olefin in the presence of a specific catalyst, The present inventors have found that the object of the present invention can be achieved and have completed the present invention. That is, the present invention provides a composition (A) in which a titanium compound is supported on a composition containing magnesium halide, and a composition having the general formula AIR 1 o
X 3-o (where R 1 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms,
is a halogen atom, and n is 1≦n≦3). (However, m is 0 or a positive integer from 1 to 20, n
is 1, 2 or 3, R 2 is hydrogen, an alkyl group, an aryl group or a halogen, R 3 is an alkylene group or a phenylene group, and R 2 and R 3 are
It may contain functional groups such as COOH, NH 2 , CI, and OH. ) and a silicon compound represented by α-
This is a method for producing a silicon-containing polymer, characterized by copolymerizing it with an olefin, and furthermore, it is a method for producing a silicon-containing polymer as described above, which is carried out in the presence of an electron-donating compound. The present invention will be explained in detail below. The silicon compound used for polymerization in the present invention has the general formula where m is 0 or 1 to
A positive integer of 20, n being 1, 2 or 3. R2
is hydrogen, an alkyl group, an aryl group, or a halogen, such as H, CH 3 , C 2 H 5 , i-
C 3 H 7 , Ф (Ф represents a phenyl group. The same applies hereinafter),
Examples include ФCH 3 , CH 2 Ф, F, Cl, Br, etc.
The smaller the number of carbon atoms, the more preferable it is, and hydrogen is most preferable. R 3 is an alkylene group or a phenylene group, such as CH 2 , Ф (Ф represents a phenylene group; the same applies hereinafter), CH 2 Ф, and the like. Note that R 2 and R 3 may contain a functional group such as COOH, NH 2 , Cl, or OH. These silyl group-containing monomers, i.e., silicon compounds, related to the present invention can be produced by various methods, and are not particularly limited in the present invention. can. HSiCl 3 +ClH 2 C−(CH 2 ) o −CH=CH 2 −HCl ――――→ 600℃ Cl 3 Si(CH 2 ) o+1 −CH=CH 2 LiAlH 4 ―――――――― ――――――――――――――→ H 3 Si (CH 2 ) o+1 CH=CH 2 HSiCl 3 +H 3 C (CH 2 ) o −CH=CH 2 BCl 3 , 300℃ ― ――――――――――→ −H 2 Cl 3 Si (CH 2 ) o+1 CH=CH 2 LiAlH 4 ―――――――――――――――――――― ―→ H 3 Si(CH 2 ) o+1 CH=CH 2 SiH 4 +CH 2 =CH(CH 2 ) o CH=CH 2 Pt, 200℃ ―――――――――――――― ――――――――→ H 3 Si (CH 2 ) o+2 CH=CH 2 SiH 4 +CH≡CHPt, 200℃ ――――――――→ H 3 SiCH=CH 2 SiH 4 +ClH 2 C −(CH 2 ) o −CH=CH 2 −HCl ――――――――――――――――――――→ H 3 Si(CH 2 ) o+1 CH=CH 2 SiH 4 +H 3 C (CH 2 ) o CH=CH 2 −H 2 ――――――――――――――――――――――→ H 3 Si (CH 2 ) o+1 CH=CH 2 Among these, SiH 4 is used as a raw material. In particular, is a hydrosilylation reaction that uses transition metals as catalysts, and is easily targeted.
3 SiH units (for example, Japanese Patent Application No. 1988-88871
238590), 62-89888 (JP-A-1-238591), 62
-307492 (JP-A-1-287090)) can be obtained. However, SiH 4 is
In recent years, demand for polysilicon and amorphous silicon has expanded, and silicon has become manufactured cheaply and in large quantities, and it is a new silicon raw material that is expected to continue to grow in this trend. The same can be said for Si 2 H 6 and Si 3 H 8 . Two or more of these silicon compounds can also be used simultaneously. Further, as separately proposed by the present inventors, the silicon compound used in the present invention can also be radically polymerized. (Patent application No. 62-97417 (Unexamined Japanese Patent Publication No. 1997-236206), No. 62-98698
(Unexamined Japanese Patent Publication No. 1-236212)). On the other hand, in the present invention, the α-olefin used for copolymerization with a silicon compound has the general formula (However, R 4 and R 5 are hydrogen, alkyl group, halogen, aryl group, alkenyl group, alkoxy group, nitro group, cyano group, carboalkoxy group, or acetoxy group, and COOH, NH 2 , CI,
It may contain a functional group such as OH. ), and specific examples include ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-
These include pentene-1, butadiene, isoprene, and styrene. Next, the copolymerization method in the present invention will be explained. The present invention is a catalyst in which a titanium compound is supported on a composition containing magnesium halide as a catalyst (catalyst
It is characterized by the use of component (A). Magnesium halide in the present invention is
Contains halogen and magnesium in the molecule.
Examples include magnesium chloride, magnesium bromide, magnesium iodide, magnesium fluoride, and magnesium oxyhalide, and among these, magnesium chloride is most preferred. There are no particular limitations on the method for producing these magnesium halides, such as Mg(OR 6 ) (OR 7 ), Mg(OR)X (where R 6 and R 7 are an alkyl group, an aryl group, or a derivative thereof, A method of halogenating a magnesium compound such as (X is a halogen atom) can also be adopted. On the other hand, a titanium compound is a trivalent or tetravalent titanium compound, and typical examples include titanium trichloride, titanium tetrachloride, titanium tetraodoride, titanium tetraiodide, methoxytitanium trichloride, dimethoxytitanium dichloride, and triethoxytitanium. Examples include titanium chloride. Among them, chlorine-containing titanium compounds such as titanium tetrachloride are preferred. The method of supporting a titanium compound on magnesium halide is not particularly limited in the present invention, and is already known (Ger. 2000586,
Ger. 1939074, Japanese Patent Publication No. 43-13050, Polymer Journal, 12 , 603 (1980), etc.), for example, the following method can be suitably employed. A method of co-pulverizing magnesium halide and titanium compound using a pole mill, etc. A method of injecting and supporting magnesium halide powder into a solution of benzene, toluene, heptane, hexane, etc. containing a titanium compound. In the present invention, the magnesium halide and titanium compound are essential components, but it is also possible to include a third component such as the following electron-donating compounds and halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride and chloroform. It is preferable in terms of polymer yield and polymer physical properties. According to the method, the desired catalyst can be easily obtained by allowing these third components to coexist in the system. The electron-donating compound is an electron-donating compound having O, N, P, S, or Si, and includes, for example, ester, ether, ketone, aldehyde, amine, amide, nitrile, thioester, and thioether. Examples of esters include organic acid esters and inorganic acid esters such as carbonic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, phosphorous acid, and silicic acid. Examples of organic acid esters include methyl formate,
Saturated or unsaturated aliphatic organic acid esters such as n-butyl formate, allyl acetate, methyl acrylate, methyl chloroacetate, methyl benzoate, n- or i-propyl benzoate, cyclohexyl benzoate, p-oxybenzoic acid Methyl, cyclohexyl p-oxybenzoate, methyl anisate, methyl p-ethoxybenzoate, ethyl p-toluate,
Examples include aromatic carboxylic acid esters such as ethyl p-toluate, phenyl p-toluate, ethyl p-aminobenzoate, and dimethyl terephthalate, and alicyclic organic acid esters such as methyl cyclohexanecarboxylate. Typical examples of inorganic acid esters include trimethylphosphite, triphenylphosphite, diethylbenzylphosphonate, dipropyl sulfate, isoamyl sulfite, and alkoxysilanes and alkylalkoxysilanes such as ethyl silicate and methyl silicate. . Ethers include diethyl ether, dibutyl ether, diphenyl ether, etc., ketones include methyl ethyl ketone, aldehydes include acetaldehyde, benzaldehyde, etc., and amines include n-propylamine,
Examples of the nitrile include aniline, pentanedinitrile and the like, amides such as propanamide, and thioethers such as allylbenzyl sulfite. These electron-donating compounds can be used alone or in combination of two or more, and organic acid esters and ethers having an aromatic group or a group derived therefrom are particularly preferred. In the above catalyst components, the content of magnesium halide is 50wt% or more, preferably
It is 70wt% or more. Further, the amount of Ti supported is 10 wt% or less, preferably 5 wt% or less, and more preferably in the range of 0.5 to 2 wt%. Next, the organoaluminum compound (catalyst (B) component) used during polymerization in the present invention will be explained. The organoaluminum compound used as component (B) has the general formula AIR 1 o X 3-o (where R 1 is a carbon number of 1 to 12
an alkyl group, X is a halogen atom, n is 1≦n≦
3), such as trimethylaluminum, triethylaluminum, tri-n-propylaluminum, tri-iso-butylaluminum, tri-n-hexylaluminum, diethylaluminum monochloride, di-iso-butylaluminum Monochloride, ethylaluminum sesquichloride, ethylaluminum dichloride, diethylaluminium monobromide, diethylaluminum monoiodide, diethylaluminum monofluoride, etc. are used singly or in combination of two or more. In addition to the above-mentioned components (A) and (B), electron-donating compounds such as those used in the catalyst (A) component, especially methyl benzoate, ethyl benzoate,
Methyl p-toluate, ethyl p-toluate,
Organic acid esters such as methyl anisate and ethyl anisate can also be used. The proportions used of (A), (B) and electron-donating compounds can vary within a wide range. Generally, the number of moles of titanium atoms in component (A) is 1 to 1 mole of component (B).
Preferably it is in the range of 500 moles. On the other hand, for the electron-donating compound, 5 mol or less per 1 mol of the organoaluminum compound used as component (B),
Preferably it is 0.01 to 1.5 mol. For the polymerization reaction, methods and conditions commonly used in conventional techniques can be employed. The polymerization temperature at that time is in the range of 20 to 100°C, preferably 40 to 90°C, and the polymerization pressure is usually in the range of 1 to 100 kg/cm 2 abs, preferably 1 to 50 kg/cm 2 abs. In general, aliphatic, alicyclic, aromatic hydrocarbons or mixtures thereof can be used as a solvent in the polymerization reaction, such as propane, butane, pentane, hexane, heptane, cyclohexane, benzene, etc., and mixtures thereof. used. The polymerization can also be carried out by a bulk polymerization method using the liquid monomer itself as a solvent or by a so-called gas phase polymerization method in which a gaseous monomer and a catalyst are brought into contact with each other under substantially no solvent. The molecular weight of the polymer produced in the method of the present invention varies depending on the reaction mode, catalyst system, and polymerization conditions, but can be controlled by adding hydrogen, alkyl halides, dialkyl zinc, etc. as necessary. . In the present invention, the structure of the polymer is not particularly limited, and the repeating units, molecular weight and its distribution, degree of crosslinking, etc. are determined by the type of monomer,
It can vary depending on the polymerization mode. The most typical polymer structures include, for example, (However, m is 0 or a positive integer from 1 to 20, n
is 1, 2 or 3, R 2 is hydrogen, an alkyl group, an aryl group or a halogen, R 3 is an alkylene group or a phenylene group, and R 2 and R 3 are
It may contain functional groups such as COOH, NH 2 , CI, and OH. Furthermore, R 4 and R 5 are hydrogen, an alkyl group, a halogen, an aryl group, an alkenyl group, an alkoxy group, a nitro group, a cyano group, a carbalkoxy group, or an acetoxy group, and COOH,
It may contain functional groups such as NH 2 , CI, and OH. ). There is no limit to the stereoregularity of the polymer, and there is no particular limit to the molecular weight, but it is usually 100 to 1,000,000,
Preferably, it is about 200 to 1,000,000 in terms of moldability of the polymer and solubility in solvents. The composition ratio of the monomers is 0.00001 to 100000 parts by weight of α-olefin to 1 part by weight of the silicon compound;
The amount is preferably 0.001 to 1000 parts by weight, and can be arbitrarily selected depending on the intended use of the copolymer. In the present invention, silicon compounds and α-olefins are essential components, and two or more of each of these can be used, and other polymerizable monomers such as norbornene can also be used simultaneously. The silicon-containing polymer in the present invention can be easily obtained from inexpensive monomers as described above. For example, polymers made from the conventional alkylchlorosilane described above and having the following repeating structural units, for example, In comparison, the production of the silicon-containing polymer in the present invention can be carried out in a non-chlorine system, there is no fear of corrosion, and the process is extremely simple. From the above, it is believed that the polymer according to the present invention can be produced at a lower cost than before. Furthermore, the silicon-containing polymer of the present invention is not only easy to manufacture, but also has good processability (melt flowability, solvent solubility), copolymer type (random, block, alternating, or graft), and copolymer type (random, block, alternating, or graft). It can be easily changed by controlling the monomer composition, molecular weight, and stereoregularity of the polymer. Furthermore, the SiH 3 groups present in the silicon-containing polymer of the present invention are relatively stable and are not easily oxidized even in air at room temperature, and are only oxidized at high temperatures of about 100 to 200°C. Only. Since the silicon-containing polymer according to the present invention is soluble in solvents and thermoplastic, it has great industrial utility and can be expected to have many uses. Examples include prepolymers for ceramics (SiC), binders for ceramics, surface treatment agents, water repellents, raw materials for IPN, semiconductors, and photoresists. The functions of these polymers are the high reactivity of Si-H bonds and
This utilizes the electrical conductivity and photodegradability of Si-Si bonds. In particular, the function suitably utilized in the present invention lies in the reactivity of silyl groups (-SinH 2o+1 ),
For example, by incorporating some of the silicon compounds in the form of copolymerization into polymers such as polyethylene, polypropylene, polybutene, and polystyrene, it can impart crosslinking properties, foaming properties, and reactivity with other monomers or polymers. such as being able to
It is possible to incorporate interesting functionality into conventional polymers. In other words, the present invention greatly contributes to the creation of novel, highly functional materials that have never existed before. [Example] The present invention will be explained below using Examples. Example 1 (1) Preparation of solid catalyst component A vibratory mill equipped with a crushing pot having an internal volume of 600 ml and containing 80 steel balls with a diameter of 12 mm was prepared. To this pot were added 20 g of commercially available MgCl 2 , 2 ml of methyl paratoluate, 2 ml of CCl 4 and 1 ml of ethyl silicate, and the mixture was ground at room temperature for 20 hours. Next, add 10g of this crushed material to a 200ml flask.
50 ml of TiCl 4 and 100 ml of n-heptane were added, and the reaction was carried out at 80° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. Further, washing by decantation was repeated eight times using 100 ml of n-heptane at room temperature to obtain a solid catalyst component slurry (component (A) of the present invention). When we sampled a portion of this and evaporated n-heptane and analyzed it, we found that the external catalyst component was
It contained 1.5wt% Ti and 20wt% Mg. (2) Polymerization 74ml of vinylsilane in a 500ml autoclave
g, 14 g of propylene, 214 ml of n-heptane,
As a catalyst, 2.0 g of the above slurry catalyst as a solid component, 7 ml of triisobutylaluminum,
0.7 ml of methyl p-toluate was added, and reaction was carried out at 70°C for 3 hours (reaction pressure: 3 kg/cm 2 G). After the reaction was completed, unreacted vinylsilane and propylene were purged, the contents were taken out, and filtered to obtain 38 g of a white powdery polymer. From elemental analysis values, the composition ratio of vinylsilane in the polymer was 78% by weight. Example 2 An experiment was conducted in the same manner as in Example 1, except that 10 g of vinylsilane and 102 g of propylene were used as monomers for polymerization. The yield of polymer was 85g. From the elemental analysis values, the composition ratio of vinylsilane in the polymer was 1.2% by weight. Example 3 An experiment was carried out in the same manner as in Example 1, except that 7 g of allylsilane and 97 g of propylene were used as monomers for polymerization. The yield of polymer was 69g. From the elemental analysis values, the composition ratio of acrylic silane in the polymer is
It was 3.1% by weight. Example 4 An experiment was carried out in the same manner as in Example 1, except that 13 g of vinylsilane and 109 g of ethylene were used as monomers for polymerization, and methyl p-toluate was not used. The yield of the polymer was 88g, and the composition ratio of vinylsilane in the polymer was 1.9% by weight based on elemental analysis.
It was hot. Comparative Example 1 An experiment was carried out in the same manner as in Example 1, except that 2 g of TiCl 3 type catalyst (manufactured by Toho Titanium Co., Ltd.) and 7 ml of triisobutylaluminum were used as catalysts. The yield of the polymer was 11 g, and elemental analysis showed that the composition ratio of vinylsilane in the polymer was 37% by weight. [Effects of the Invention] The present invention provides a novel method for producing an industrially useful silicon-containing polymer. For more information,
The main features of the present invention are inexpensive monomers and an economical polymerization method, and various functions (applications) can be expected from the specific physical properties and reactivity of the obtained polymer, especially the silyl group. For example, prepolymers especially for ceramics (SiC), modifiers for various polymers,
Raw materials for IPN, surface treatment agents, etc. In particular, the reactivity of silyl groups can be used to impart functions such as crosslinkability, foamability, and reactivity with other monomers or polymers to conventional polymers such as polyethylene, polypropylene, polybutadiene, and polystyrene. This will greatly contribute to the creation of new highly functional materials.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ハロゲン化マグネシウムを含む組成物にチタ
ン化合物を担持させたもの(A)、及び一般式AIR1 o
X3-o(ただしR1炭素数1〜12のアルキル基、Xは
ハロゲン原子、nは1≦n≦3を示す)で表わさ
れる有機アルミニウム化合物(B)からなる触媒の存
在下に、 一般式 (ただし、mは0または1乃至20の正の整数、n
は1、2または3、R2は水素、アルキル基、ア
リール基またはハロゲン、R3はアルキレン基ま
たはフエニレン基であつて、R2およびR3
COOH、NH2、CI、OHなどの官能基を含んでい
ても良い。)で表わされるケイ素化合物と、α−
オレフインとを共重合させることを特徴とする含
ケイ素ポリマーの製造方法。 2 電子供与性化合物の共存下に行う請求項1に
記載の方法。
[Claims] 1. A composition containing a magnesium halide supporting a titanium compound (A), and a composition having the general formula AIR 1 o
In the presence of a catalyst consisting of an organoaluminum compound (B) represented by formula (However, m is 0 or a positive integer from 1 to 20, n
is 1, 2 or 3, R 2 is hydrogen, an alkyl group, an aryl group or a halogen, R 3 is an alkylene group or a phenylene group, and R 2 and R 3 are
It may contain functional groups such as COOH, NH 2 , CI, and OH. ) and a silicon compound represented by α-
A method for producing a silicon-containing polymer, which comprises copolymerizing a silicon-containing polymer with an olefin. 2. The method according to claim 1, which is carried out in the presence of an electron-donating compound.
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