JPH0586193A - アクリル官能性メチルフルオロアルキルシルセスキオキサン化合物 - Google Patents

アクリル官能性メチルフルオロアルキルシルセスキオキサン化合物

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JPH0586193A
JPH0586193A JP21397791A JP21397791A JPH0586193A JP H0586193 A JPH0586193 A JP H0586193A JP 21397791 A JP21397791 A JP 21397791A JP 21397791 A JP21397791 A JP 21397791A JP H0586193 A JPH0586193 A JP H0586193A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フッ素を有するアクリルモノマーやフッ素を
有するアクリルオリゴマーとの相溶性が良好であり、こ
れらと共重合が可能であって、それらの特性改質を硬
度、耐擦傷性を落すことなく行うことができるアクリル
官能性メチルフルオロアルキルシルセスキオキサン化合
物を得る。 【構成】 一般式(I)で示されるメチルシルセスキオ
キサン1分子中に、一般式(II) および(III)で示され
る単位をそれぞれ少なくとも1個導入した化合物。 【化1】 【化2】 【化3】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、合成樹脂の特性の改質
に用いる有機ケイ素化合物に関し、さらに詳しくは、フ
ッ素を存するアクリルモノマーや、フッ素を有するアク
リルオリゴマーとの相溶性が良好であり、これらのもの
と混合して共重合させ、それらの特性の改質を行うこと
ができる新規なアクリル官能性ポリメチルフルオロアル
キルシルセスキオキサン化合物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、合成樹脂の改質に用いられる有機
ケイ素化合物として、アクリル変性シリコーンが知られ
ている。このアクリル変性シリコーンとしては、例え
ば、次の一般式(IV)に示すような両末端に3−メタク
リロキシプロピル基を有するポリジメチルシロキサンが
知られており、そのメタクリル基の重合反応性を利用し
てポリアクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポ
リアクリルアミド、ポリスチレンなどの特性改質に使用
されている。
【0003】
【化4】
【0004】しかしながら、一般式(IV) で示される化
合物は、フッ素を有するアクリルモノマーや、フッ素を
有するアクリルオリゴマーとの相溶性が非常に悪く、こ
れらのものと混合して共重合反応を行うことができない
という欠点があった。この欠点を解消したアクリル変性
シリコーンとしては、例えば特開平2−304093号
公報に開示されたアクリル変性フルオロシリコーン等が
あるが、このものの硬化物は非常に柔らかく、耐擦傷性
等が要求される保護膜材料等には利用できないという欠
点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明における課題
は、したがってフッ素を有するアクリルモノマーや、フ
ッ素を有するアクリルオリゴマーとの相溶性が良好であ
り、これらと混合して共重合させることができ、それら
の特性改質を硬度、耐擦傷性を落とすことなく、行うこ
とができるアクリル官能性メチルフルオロアルキルシル
セスキオキサン化合物を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる課題は、一般式
(I)で示されるメチルシルセスキオキサン1分子中
に、
【0007】
【化5】
【0008】一般式(II)および一般式(III)で示され
る単位が、
【0009】
【化6】
【0010】
【化7】 それぞれ少なくとも1個導入されたアクリル官能性メチ
ルフルオロアルキルシルセスキオキサン化合物で解決さ
れる。
【0011】
【作用】本発明の化合物は、その分子構造中にフッ素を
有しているために、フッ素を有するアクリルモノマーや
フッ素を有するアクリルオリゴマーとの相溶性が非常に
良好でありこれらのものと混合して共重合反応させるこ
とが可能である。さらに、本発明の化合物は、その骨格
構造がはしご状のシロキサン構造をとっているため、通
常の直鎖状シリコーン樹脂に比して、硬度、耐熱性が特
に優れている。したがって本発明の化合物と共重合反応
させることによって、硬度、耐擦傷性、耐摩耗性、耐熱
性、耐汚染性、耐薬品性、耐候性などの特性を付与する
ことができる。
【0012】以下、本発明を詳しく説明する。本発明に
おける一般式(I)で示されるポリメチルシルセスキオ
キサンにおいて、mは2以上の整数であるが、好ましく
は5〜10000の整数である。また上記一般式(II)
及び(III)で表わされる構造単位中R1 は水素原子又は
メチル基であり、R2 ,R3 は、炭素数1〜12の非置
換又は置換二価炭化水素基である。R2 ,R3 の非置換
炭化水素基の例としては、メチレン、エチレン、トリメ
チレン、などのアルキレン基があげられ、またR2 ,R
3 の置換基の例としては、アルキル基、アルケニル基、
アリール基、シクロアルキル基又は、これらの基の炭素
原子に結合した水素原子の一部をハロゲン原子、シアノ
基などで置換した基などがあげられる。nは0〜10の
整数であるが、好ましくは、0〜7の整数である。
【0013】次に、本発明のアクリル官能性メチルフル
オロアルキルシルセスキオキサン化合物の製法の一例を
以下に説明する。本発明のアクリル官能性メチルフルオ
ロアルキルシルセスキオキサン化合物は、一般式(V)
で表わされるメチルトリアルコキシシランと、
【0014】
【化8】
【0015】一般式(VI)で表わされるトリアルコキシ
シランと、
【0016】
【化9】
【0017】一般式(VII)で表わされるトリアルコキシ
シランとを、
【0018】
【化10】
【0019】これらシランの総モル量に対して1.5倍
モル量以上の水と、酸または塩基の共存下に共縮合させ
たのち、共存する水、副生成物のアルコール、水等を除
去することにより合成することができる。一般式(V)
で表わされるメチルトリアルコキシシランの具体例とし
ては、以下のものが挙げられる。
【0020】
【化11】
【0021】また、一般式(VI)で表わされるトリアル
コキシシランの具体的なものとしては、以下のものなど
が例示される。
【0022】
【化12】
【0023】さらに、一般式(VII)で表わされるトリア
ルコキシシランの具体的な化合物としては、以下のもの
などが例示される。
【0024】
【化13】
【0025】一般式(V)で表わされるメチルトリアル
コキシシランと、一般式(VI)で表わされるトリアルコ
キシシランと、一般式(VII)で表わされるトリアルコキ
シシランの使用量は、(V):(VI):(VII)のモル比
が10〜90:5〜80:5〜85の範囲から選ばれる
割合であり、(V)+(VI)+(VII)=100である。
水の使用量は、一般式(V)で表わされるメチルトリア
ルコキシシランと、一般式(VI)で表わされるトリアル
コキシシランと一般式(VII)で表わされるトリアルコキ
シシランの総モル量に対して、1.5倍モル量以上、好
ましくは、1.8〜5倍モルである。酸または塩基の使
用量は、一般式(V)で表わされるメチルトリアルコキ
シシランと一般式(VI)で表わされるトリアルコキシシ
ランと一般式(VII)で表わされるトリアルコキシシラン
の総モル量に対して、0.05倍モル量以下である。
【0026】本発明において、使用される酸の例として
は、塩酸、硫酸、酢酸、蟻酸等があげられ、また、塩基
としては、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、p−
ジメチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、エチレンジアミン、ジエチルアミン等があげ
られる。これらの酸及び塩基は併用してもよい。
【0027】反応は、無溶媒でも進行するが、反応が進
行するにつれ、粘度が高くなり、攪拌効率が悪くなるた
め、有機溶媒中で行ってもよい。反応温度は、通常20
℃〜120℃であり反応時間は、1〜24時間である。
重合反応の停止は、反応溶液を中和することにより行
い、その際に生じる塩は、濾過あるいは、水洗等により
除去する。次に、共存している水、アルコール等低沸点
留分を減圧留去し、必要である場合には、更にカラムク
ロマトグラフィ、抽出等の後処理操作を行い、反応物の
精製を行い、本発明の化合物であるアクリル官能性メチ
ルフルオロシルセスキオキサン化合物が得られる。
【0028】
【実施例】以下において、実施例をあげ本発明をさらに
詳しく説明する。なお本発明の範囲は以下の実施例のみ
に限定されるものではない。
【0029】(実施例1)攪拌機、温度計、滴下濾斗及
び還流冷却器を備えた内容量1lのフラスコに、3,
3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン4
3.6g(0.2モル)、γ−メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン44.6g(0.18モル)、メチ
ルトリエトキシシラン110.6g(0.62モル)、
p−メトキシフェノール0.01g、塩酸0.018g
(0.0005モル)、水54g(3モル)及びエタノ
ール200gを仕込み、フラスコ内の温度を60℃まで
昇温し、攪拌しながら1時間保持した。続いて75℃に
昇温し、1時間反応させた後、n−ブチルアミン0.1
g(0.0014モル)を滴下し、さらに2時間反応さ
せた後、酢酸0.09g(0.0015モル)を滴下
し、70℃で0.5時間保持した。水洗後、エバポレー
タを用いて脱溶媒したところ、蒸留残液として、粘調な
透明液状の反応物104gが得られた。このものの分子
量をGPCにより求めたところ、Mn=4100、Mw
=4700であり、一般のシリコーン化合物に比して狭
いものであった。また得られた反応物の赤外線吸収スペ
クトルにおいて、ポリシルセスキオキサン構造のSi−
O−Siの伸縮振動が1040cm-1と、1110cm-1
確認された。この反応物のX線粉末回折図は、4.5Å
に明瞭な回折ピークを有しており、Brownらがフェ
ニルシルセスキオキサンに対して測定した値(5.0±
0.5Å)に一致した。
【0030】更に上述した製造法と全く同様な条件で製
造する過程において、反応途中の溶液を採取して、副生
成物のアルコールを除去し、GPCにて数平均分子量M
nを測定した。Mnを求めた試料について、メチルエチ
ルケトン溶液中の粘度を種々の濃度に対して、測定し、
還元粘度と濃度の関係から固有粘度〔η〕を測定した。
同様にして反応終了までMnと〔η〕とを数点測定し、
logMnとlog〔η〕の関係を調べたところ、勾配
は0.8であり、分子量の増加に対してシロキサンポリ
マーが線状に成長していることが分った。また、C13
MRスペクトルの積分値より、メチル基と、γ−メタク
リロキシプロピル基と、3,3,3−トリフルオロプロ
ピル基の比率を求めたところ61:20:19であり、
仕込量とほぼ一致していた。
【0031】以上の結果とSi29NMRスペクトル分析
により、得られた反応物は、下記式で示される構造単位
(XI)、(XII) 、(XIII)、(XIV) 、(XV)お
よび(XVI) を有し、各構造単位(XI):(XII) :
(XIII):(XIV) :(XV):(XVI) のモル比が3
8.2:22.5:3.1:25.1:7.3:3.8
であるアクリル官能性メチルフルオロアルキルシルセス
キオキサンであることがわかった。
【0032】
【化14】
【0033】
【化15】
【0034】
【化16】
【0035】
【化17】
【0036】
【化18】
【0037】
【化19】
【0038】(応用例)上記実施例で得られたアクリル
官能性メチルフルオロアルキルシルセスキオキサン30
重量部に、フッ素を有するアクリルモノマーとしてのメ
タアクリル酸−2,2,2−トリフルオロエチル70重
量部、ベンゾフェノン3重量部、P−ジメチルアミノ安
息香酸エチル3重量部を混合した。この液状混合物をガ
ラス基板上に厚さ10μmにコーティングしたのち、4
kwの高圧水銀灯を用い、距離10cmで5秒間照射さ
れるよう照射ゾーンを通過させたところ、透明で均質な
硬化被膜が得られた。この硬化被膜の鉛筆硬度は2Hで
あった。上記フッ素を有するアクリルモノマーであるメ
タアクリル酸−2,2,2−トリフルオロエチル単独で
光重合させた被膜の鉛筆硬度は4Bであり、本発明化合
物と共重合させることによって重合物の硬度が向上する
ことが示された。
【0039】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の化合物は、フッ素を有するアクリルモノマーやフッ素
を有するアクリルオリゴマーとの相溶性が非常に良好で
あり、これらのものと混合して共重合反応させることが
可能である。こうして得られた共重合体は、本発明の化
合物の存在によって、硬度、耐擦傷性、耐摩耗性、耐熱
性、耐汚染性、耐薬品性、耐候性などの特性が付与さ
れ、金属、セラミックス、ガラス、プラスチック等のコ
ーティング用材料として有用である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I)で示されるメチルシルセス
    キオキサン1分子中に、 【化1】 一般式(II)および一般式(III)で示される単位が、 【化2】 【化3】 それぞれ少なくとも一個導入されてなるアクリル官能性
    メチルフルオロアルキルシルセスキオキサン化合物。
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