JPH059295A - オルガノポリシロキサンの製造方法 - Google Patents

オルガノポリシロキサンの製造方法

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JPH059295A
JPH059295A JP3189219A JP18921991A JPH059295A JP H059295 A JPH059295 A JP H059295A JP 3189219 A JP3189219 A JP 3189219A JP 18921991 A JP18921991 A JP 18921991A JP H059295 A JPH059295 A JP H059295A
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潔 白砂
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寛 津村
Kenichi Isobe
憲一 磯部
Kazuji Sato
和司 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】オルガノアルコキシシランまたはその部分加水
分解物の単独あるいは混合物を原料とするオルガノポリ
シロキサンの製造方法であって、制御が容易でゲル化を
起こすことがなくかつ排水処理が容易な新規な方法を提
供する。 【構成】オルガノアルコキシシランまたはその部分加水
分解物の単独あるいは混合物を有機溶剤と酸触媒の存在
下で加水分解反応させるに当たり、 a.加水分解水をアルコキシ基に対しモル比で25〜4
5%添加して加水分解した後、 b.系内の副生アルコールを減圧下または常圧下で留去
し、 c.加水分解水の添加量の合計がアルコキシ基に対して
モル比で60〜180%となるように残りの水を添加し
て加水分解反応を完結させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オルガノポリシロキサ
ンの製造方法、さらに詳しくは、アルコキシシランまた
はその部分加水分解物の単独あるいは混合物を原料と
し、加水分解反応を制御することによってゲル化させる
ことなく副生するアルコールを系外に出すようにした、
排水処理が容易なオルガノポリシロキサンの製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】オルガノクロロシランを加水分解してオ
ルガノポリシロキサンを製造する方法はシリコーン業界
において広く用いられてきた。しかし、この方法では加
水分解反応が速く制御が難しいために、オルガノポリシ
ロキサンの分子量分布の調整が難しくゲルを発生したり
する。そこで、反応系を安定化させ制御しやすいように
しようとすれば多量のアルコールを添加する必要がある
が、添加される多量のアルコールは後の水洗工程で発生
する排水中に排出されるため、この排水の浄化処理が大
がかりとなるという不利がある。さらに、この方法では
塩酸が副生するためにその処理が必要になる。この塩酸
は刺激臭が強く人体に有害なものであるし、製造装置、
配管およびその他の付帯機器を著しく腐食するものであ
るために、装置を高価な耐腐食性の材質のものとしたり
補修等に多くの人手と費用が必要になるという問題点も
ある。
【0003】また、オルガノポリシロキサンの製造方法
としては、アルコキシシランを加水分解して製造する方
法が知られている。例えば、アルコキシシランを塩基性
触媒の存在下で共加水分解する方法(特開昭56−15
1731号、特開昭59−66422号公報参照)や酸
触媒の存在下で加水分解する方法(特開昭59−683
77号公報参照)が知られている。これらの方法はクロ
ロシランからの加水分解に比べると加水分解反応が制御
しやすく塩酸が副生しないという利点がある。しかし、
反応系中に多量のアルコールが発生し、触媒を取り除く
ための水洗工程において排水中に含まれて排出されるた
め、排水処理設備への負荷が大きくなるという不利があ
る。このほか、アルコキシシランを量論的に過剰な水で
固体酸触媒の存在下に加水分解した後、副生したアルコ
ールをストリップする方法(特開昭58−108227
号公報参照)が知られているが、原料中に3官能性シラ
ンが多量に含まれている場合には、加水分解水を量論的
に過剰に加えて加水分解し触媒の存在下でアルコールを
留去すると、縮合反応が制御できずゲル化してしまうと
いう問題がある。
【0004】前述のように、アルコキシシランを加水分
解する方法はクロロシランからの加水分解に比べ利点は
あるが、これとても従来公知の方法では排水中のアルコ
ールを処理するために排水処理設備に多大の負担がかか
るとか、触媒存在下つまり水洗工程前に副生アルコール
を留去しようとするとゲル化するといった問題点があ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記のような状況に鑑
み、本発明は、アルコキシシランまたはその部分加水分
解物の単独あるいは混合物を原料とするオルガノポリシ
ロキサンの製造方法であって、制御が容易でゲル化を起
こすことがなくかつ排水処理が容易な新規な方法を提供
しようとしてなされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を解
決したものであり、一般式 Ra Si(OR)4-a(ここ
に、Rは同一または異種の一価炭化水素基、aは0,
1,2または3)で示されるオルガノアルコキシシラン
またはその部分加水分解物の単独あるいは混合物を有機
溶剤と酸触媒の存在下で加水分解反応させるに当たり、 a.加水分解水をアルコキシ基に対しモル比で25〜4
5%添加して加水分解した後、 b.系内の副生成アルコールを減圧下または常圧下で留
去し、 c.加水分解水の添加量の合計がアルコキシ基に対して
モル比で60〜180%となるように残りの水を添加し
て加水分解反応を完結させる、 ことを特徴とするオルガノポリシロキサンの製造方法、
を要旨とするものである。すなわち、本発明者らは前記
の課題を解決するため鋭意検討の結果、上記の条件下に
オルガノポリシロキサンをゲル化させることなく副生ア
ルコールを留去でき所望の製品が得られること、そして
これにより排水中のアルコール量を飛躍的に減少でき排
水処理が容易になることを見いだして本発明に至った。
【0007】以下に本発明について詳しく説明する。本
発明の方法で使用されるオルガノアルコキシシランまた
はその部分加水分解物は、一般式 Ra Si(OR)
4-a(aは0,1,2または3)で示されるオルガノア
ルコキシシランまたはその部分加水分解物である。式中
のRは同一あるいは異種のものでもよく、メチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、シク
ロヘキシル基などのシクロアルキル基、ビニル基、アリ
ル基などのアルケニル基、フェニル基などのアリール基
などから選択される一価炭化水素基を表す。そして、そ
の部分加水分解物は上記アルコキシシランのシロキサン
オリゴマーであり、主として2〜15量体の単独または
混合物である。
【0008】本発明の方法で用いられる酸触媒は、酸で
あれば特に限定されない。例えば、塩酸、硫酸、スルホ
ン酸、硝酸、酢酸などがあげられる。本発明の方法で用
いられる有機溶媒としては、原料であるアルコキシシラ
ン類を溶解し反応に悪影響を及ぼさなければ特に限定さ
れないが、メチルエチルケトン、ジメチルケトン等のケ
トン、トルエン、キシレンなどが例示される。
【0009】本発明の方法では、まず反応容器にオルガ
ノアルコキシシランまたはその部分加水分解物の単独あ
るいは混合物を有機溶剤および酸触媒と共に仕込み、攪
拌下に水を徐々に添加して加水分解反応させる。水の添
加量は前記のとおりアルコキシ基に対しモル比で25〜
45%とする。25%未満でもゲル化させることなく工
程を進めることが可能であるが、アルコール留去工程に
おいて留去量が理論量の50%未満となり大きな効果が
望めず、排水の浄化処理設備の負担が重くなり、45%
を超えると、アルコール留去工程で高分子化が進行し、
後工程でゲルが発生しやすくなる。有機溶剤の使用量は
シランやその部分加水分解物の合計量100重量部に対
し40〜60重量部とすればよく、酸触媒の使用量は同
じく0.1〜1.0重量部とすればよい。反応温度は通
常15〜60℃程度でよい。
【0010】上記の加水分解反応が終了すれば、副生し
たアルコールを常法により減圧下または常圧下で留去す
る。留去の際に有機溶剤が同伴されて留出し減少する場
合、必要ならば留去中もしくは留去後に有機溶剤を加え
てもよい。ついで、残りの水を添加量の合計がアルコキ
シ基に対しモル比で60〜180%となるように加えて
加水分解反応と重合反応をさせる。水の量が60%未満
ではシロキサン中のケイ素原子に結合している未反応ア
ルコキシ基が多量に残存し、180%を超えると今度は
触媒濃度が低くなり、新たに触媒を加えないと未反応ア
ルコキシ基が残存してしまい、製品に影響を与える。反
応温度は通常30〜60℃程度でよい。反応を完結させ
るために攪拌を行なってもよい。
【0011】所定の加水分解反応と重合反応が終了すれ
ば水洗などの方法により触媒を除去する。水洗の際、水
層と有機溶剤・シロキサン層との分離を良くするため
に、水洗水に硫酸ナトリウムを溶解しておいてもよい。
その後、必要に応じて有機溶剤の留去とか脱水、濾過、
濃度調整等を行なえばよい。留去して分離されたアルコ
ールは焼却等の処理を行なうか、必要ならば再生し再利
用することができる。
【0012】上述のように、本発明によれば副生したア
ルコールは留去して分離されるので水洗水中へ移行する
量が著しく減少し、したがって排水処理が極めて容易に
なる。しかもオルガノポリシロキサンのゲルを生じるこ
とがない。本発明の方法により製造されたオルガノポリ
シロキサンは耐熱性、電気特性にすぐれ、電気・電子工
業分野の絶縁処理、保護封止、防湿表面処理、マイカ成
形品等に好適に使用することができる。また、耐候性に
もすぐれているので各種塗料用としても使用できる。
【0013】
【実施例】つぎに本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。 実施例1 温度計、攪拌装置、凝縮冷却器、滴下ロートを備えた1
リットルの四口フラスコ中にメチルトリメトキシシラン
339.2g、トルエン315g、2−プロパノール4
5.8g、メタンスルホン酸4.6gを入れて混合した
後、水55.0g(対メトキシ基39.9モル%)を常
温で攪拌下に20分で滴下し加水分解させた。そして槽
内を昇温させて約4時間かけて温度が78℃になるまで
揮発分を留去した。その際の留去成分はメタノール18
6.5g、トルエン88.3g、2−プロパノール1
4.8gであり、理論副生メタノール量の78%を留去
させることができた。次に、トルエン145.0gを追
加して、再び水55.0g(対メトキシ基39.9モル
%、合計量79.8モル%)を常温で攪拌下に20分で
滴下し、槽内温度を50℃にして90分間重合させた。
そして触媒を取り除いて重合を停止するために、洗液が
中性になるまで水洗を行なった。さらに脱水・濾過した
後、シロキサン濃度を50重量%に調整した。この一連
の工程ではゲルの発生はなかった。得られた溶液中のオ
ルガノポリシロキサンの分子量はポリスチレン換算数平
均分子量で2950であった。
【0014】実施例2 温度計、攪拌装置、凝縮冷却器、滴下ロートを備えた1
リットルの四口フラスコ中に平均式(CH3)SiO0.592(OC
H3)1.82 で示されるメチルトリメトキシシランの部分加
水分解物300g、トルエン350g、2−プロパノー
ル45.1g、70%メタンスルホン酸水溶液6.87
gを入れて混合した後、水36.1g(対メトキシ基4
0.0モル%)を常温で攪拌下に11分で滴下し加水分
解させた。そして槽内を昇温させて約70分かけて温度
が80℃になるまで揮発分を留去した。その際の留去成
分はメタノール105.8g、トルエン106.5g、
2−プロパノール24.7gであり、理論副生メタノー
ル量の66%を留去させることができた。次に、トルエ
ン250.0gを追加して、再び水54.1g(対メト
キシ基60.0モル%、合計量100モル%)を常温で
攪拌下に11分で滴下し、槽内温度を50℃にして90
分間重合させた。そして触媒を取り除いて重合を停止す
るために、洗液が中性になるまで水洗を行なった。さら
に脱水・濾過した後、溶剤をすべて留去した。この一連
の工程ではゲルの発生はなかった。得られたオルガノポ
リシロキサンの分子量はポリスチレン換算数平均分子量
で10400であり、軟化点は61.6℃であった。
【0015】比較例1 温度計、攪拌装置、凝縮冷却器、滴下ロートを備えた1
リットルの四口フラスコ中に平均式(CH3)1.09SiO0.54(O
CH3)1.93で示されるメトキシシランの部分加水分解物2
48gに35%塩酸水溶液13.8gを常温で攪拌下に
10分間で滴下し反応させた。その後20分間攪拌し、
水82.7gとトルエン124gを入れた。次に槽内温
度を40℃にして60分間重合した後、10%硫酸ナト
リウム水溶液99gを入れて重合を停止した。塩酸を取
り除くために10%硫酸ナトリウム水溶液で洗液が中性
になるまで水洗を行なった。さらに脱水・濾過した後、
シロキサン濃度を50重量%に調整した。得られた溶液
中のオルガノポリシロキサンの分子量はポリスチレン換
算数平均分子量で3020であった。反応の際副生する
メタノールのほとんどは水洗工程における排水中に含ま
れて捨てられた。
【0016】比較例2 温度計、攪拌装置、凝縮冷却器、滴下ロートを備えた1
リットルの四口フラスコ中に平均式(CH3)SiO0.665(OC
H3)1.67 で示されるメチルトリメトキシシランの部分加
水分解物300g、トルエン300g、2−プロパノー
ル14.7g、メタンスルホン酸2.4gを入れて混合
した後、水52.8g(対メトキシ基61.7モル%)
を常温で攪拌下に20分間で滴下し反応させた。その
後、槽内温度30℃、圧力120mmHgにおいて95
分間でトルエン92.7g、メタノール81.7gを留
去した。そして、トルエン100gを添加した後、触媒
を取り除いて重合を停止するために水洗を行なったがゲ
ルが発生した。
【0017】
【発明の効果】本発明の新規な方法によれば、アルコキ
シシランまたはその部分加水分解物の単独あるいは混合
物を原料とし、ゲルを発生することなくしかも排水中に
出るアルコールを少なくして所望のオルガノポリシロキ
サンを製造することができる。したがって本発明の効果
は大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯部 憲一 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 (72)発明者 佐藤 和司 東京都千代田区大手町二丁目6番1号 信 越化学工業株式会社本社内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 一般式 Ra Si(OR)4-a(ここに、R
    は同一または異種の一価炭化水素基、aは0,1,2ま
    たは3)で示されるオルガノアルコキシシランまたはそ
    の部分加水分解物の単独あるいは混合物を有機溶剤と酸
    触媒の存在下で加水分解反応させるに当たり、 a.加水分解水をアルコキシ基に対しモル比で25〜4
    5%添加して加水分解した後、 b.系内の副生成アルコールを減圧下または常圧下で留
    去し、 c.加水分解水の添加量の合計がアルコキシ基に対して
    モル比で60〜180%となるように残りの水を添加し
    て加水分解反応を完結させる、 ことを特徴とするオルガノポリシロキサンの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6080816A (en) * 1997-11-10 2000-06-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Coatings that contain reactive silicon oligomers
US6329489B1 (en) 1999-12-20 2001-12-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for producing reactive silane oligomers
KR20040018710A (ko) * 2002-08-26 2004-03-04 주식회사 엘지화학 유기실리케이트 중합체의 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6080816A (en) * 1997-11-10 2000-06-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Coatings that contain reactive silicon oligomers
US6329489B1 (en) 1999-12-20 2001-12-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for producing reactive silane oligomers
KR20040018710A (ko) * 2002-08-26 2004-03-04 주식회사 엘지화학 유기실리케이트 중합체의 제조방법

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