JPH06271678A - ポリシランの製造方法 - Google Patents

ポリシランの製造方法

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JPH06271678A
JPH06271678A JP8792093A JP8792093A JPH06271678A JP H06271678 A JPH06271678 A JP H06271678A JP 8792093 A JP8792093 A JP 8792093A JP 8792093 A JP8792093 A JP 8792093A JP H06271678 A JPH06271678 A JP H06271678A
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JP
Japan
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polysilane
molecular weight
organodichlorosilane
crown
poly
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JP8792093A
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English (en)
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Yoshinori Kimata
良典 木全
Shin Sato
伸 佐藤
Akira Kuriyama
晃 栗山
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Toagosei Co Ltd
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Toagosei Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光電導体、フォトレジスト、発光材料、電
荷輸送材料あるいは非線形光学材料等に有用であるポリ
シランの製造方法に関する。 【構成】 オルガノジクロロシランを、クラウンエー
テルの存在下に、支持電解質を含有する有機溶媒中で電
解することを特徴とするポリシランの製造方法。 【効果】 より高分子量で、加工性、機械的強度の優れ
たポリシランを、安全かつ効率的に製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光電導体、フォトレジ
スト、発光材料、電荷輸送材料あるいは非線形光学材料
等に有用であるポリシランの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリシランは、出発原料としてオ
ルガノジクロロシランを用い、主にナトリウム、カリウ
ム等のアルカリ金属と100℃以上の高温条件下で縮合
反応させることによって製造されていた(例えば、J.
Polym. Sci.:Polym.Chem.Ed.,VOL22,159-170(1984))。
しかし、この方法では一般に収率が低く、またアルカリ
金属を使って反応を行うために危険性が極めて大きく、
ポリシランの製造方法として適当とはいえなかった。
【0003】また、上記とは別の方法として、主として
ジメチルジクロロシランを出発原料とし、アルミニウム
またはマグネシウム電極を用いて、支持電解質を含有す
る溶媒中で電解することにより、重合度が20程度の不
溶性ポリ(ジメチルシラン)が得られることが開示され
ている(特開平3−104893号公報)。また、重量
平均分子量が数千程度のポリ(メチルフェニルシラン)
やポリ(ジ−n−ヘキシルシラン)なども、同様の電解
手法を用いて合成できることが開示されている(特開平
4−331235号公報)。
【0004】しかしながら、ポリシランを実用に供する
場合、分子量が数千程度では、製膜性などの加工性が悪
くなるのみならず、機械的強度が上がらない等の不都合
が生じ、より高分子量のポリシランが所望されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、より高
分子量で、加工性、機械的強度の優れたポリシランを、
安全かつ効率的に製造せんと鋭意研究した結果、本発明
を完成した。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、オルガノジク
ロロシランを支持電解質を含有する有機溶媒中で電解す
ることによりポリシランを製造するに際し、クラウンエ
ーテルを存在させることを特徴とするポリシランの製造
方法である。
【0007】本発明におけるオルガノジクロロシランは
特に限定されるものではないが、例えば式(1)で示さ
れる有機基を有するジクロロシランが挙げられ、好適な
オルガノジクロロシランとしては、式(1)におけるR
1 またはR2 が炭素数1〜10のアルキル基あるいはフ
ェニル基、更に好適には炭素数4〜8の直鎖状アルキル
基、特に好適にはn−ヘキシル基のものが挙げられる。
【0008】
【化1】
【0009】好ましい具体的なオルガノジクロロシラン
としては、ジメチルジクロロシラン、ジエチルジクロロ
シラン、ジプロピルジクロロシラン、ジブチルジクロロ
シラン、ジペンチルジクロロシラン、ジヘキシルジクロ
ロシラン、ジヘプチルジクロロシラン、ジオクチルジク
ロロシラン、ジノニルジクロロシラン、ジデシルジクロ
ロシラン、メチルプロピルジクロロシラン、メチルヘキ
シルジクロロシラン、およびメチルフェニルジクロロシ
ラン等が挙げられ、更に好適には、ジ−n−ブチルジク
ロロシラン、ジ−n−ペンチルジクロロシラン、ジ−n
−ヘキシルジクロロシラン、ジ−n−ヘプチルジクロロ
シランおよびジ−n−オクチルジクロロシランが挙げら
れ、特に好適にはジ−n−ヘキシルジクロロシランであ
る。
【0010】また、オルガノジクロロシランは単独で用
いても、あるいは異なる2種以上を用いてもよい。
【0011】本発明によって得られるポリシランは、原
料として使用するオルガノジクロロシランに対応する。
好適なポリシランとしては、下式(2)におけるR1
たはR2 が炭素数1〜10のアルキル基あるいはフェニ
ル基、更に好適には炭素数4〜8の直鎖状アルキル基、
特に好適にはn−ヘキシル基のものが挙げられる。
【0012】
【化2】
【0013】好ましい具体的なポリシランとしては、ポ
リ(ジメチルシラン)、ポリ(ジエチルシラン)、ポリ
(ジプロピルシラン)、ポリ(ジブチルシラン)、ポリ
(ジペンチルシラン)、ポリ(ジヘキシルシラン)、ポ
リ(ジヘプチルシラン)、ポリ(ジオクチルシラン)、
ポリ(ジノニルシラン)、ポリ(ジデシルシラン)、ポ
リ(メチルプロピルシラン)、ポリ(メチルヘキシルシ
ラン)およびポリ(メチルフェニルシラン)等が挙げら
れ、更に好適には、ポリ(ジ−n−ブチルシラン)、ポ
リ(ジ−n−ペンチルシラン)、ポリ(ジ−n−ヘキシ
ルシラン)、ポリ(ジ−n−ヘプチルシラン)、ポリ
(ジ−n−オクチルシラン)が挙げられ、特に好適には
ポリ(ジ−n−ヘキシルシラン)である。
【0014】本発明におけるクラウンエーテルは、置換
基を有しないかあるいは有するクラウンエーテルが挙げ
られ、具体的には、12−クラウン−4、15−クラウ
ン−5、18−クラウン−6、ジベンゾ−15−クラウ
ン−5、ジベンゾ−18−クラウン−6、ジベンゾ−2
4−クラウン−8、ジベンゾ−30−クラウン−10、
シクロヘキシル−12−クラウン−4、ジシクロヘキシ
ル−18−クラウン−6、ジシクロヘキシル−24−ク
ラウン−8等が挙げられ、特に、高分子量のポリシラン
が得られるという点から、15−クラウン−5および1
8−クラウン−6が好適である。
【0015】クラウンエーテルは、オルガノジクロロシ
ランに対してモル比で0.01〜0.5が好ましく、更
に好ましくは0.01〜0.2、特に好ましくは0.0
5〜0.1である。あまり少ないと、高分子量のポリシ
ランが得られにくく、逆に0.5を超えると生産コスト
の増加を招くばかりでなく、ポリシランの分子量分布が
広がる恐れがある。
【0016】電解液は支持電解質を含有する有機溶媒を
用いる。有機溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン
(THF)、1,2−ジメトキシエタン、アセトニトリ
ル、ジメチルホルムアミド、p−ジオキサン、塩化メチ
レン、プロピレンカーボネート、ヘキサメチルホスホロ
アミドなどが挙げられ、特にTHF、1,2−ジメトキ
シエタン等が好適である。
【0017】電解液における支持電解質は、上記の有機
溶媒に溶解して良好な導電性を与え、かつ有機溶媒およ
び電極反応に用いるオルガノジクロロシランと反応しな
いものであれば特に限定されるものではない。支持電解
質の具体例としては、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナト
リウム、テトラ−n−ブチルアンモニウムパークロレー
ト等の過塩素酸塩、あるいはテトラ−n−ブチルアンモ
ニウムテトラフルオロボレート、テトラ−n−ブチルア
ンモニウムクロライド等の四級アンモニウム塩が挙げら
れ、特に過塩素酸リチウム、テトラ−n−ブチルアンモ
ニウムテトラフルオロボレートの過塩素酸塩が好適であ
る。
【0018】電解液中における支持電解質の濃度は、電
解電流をより多く通じ、ポリシランの生成速度を大きく
するため、0.05モル/リットル〜2モル/リットル
が好ましく、特に好ましくは0.1モル/リットル〜1
モル/リットルが好ましい。
【0019】オルガノジクロロシランの電解液中の濃度
は、0.01モル/リットル〜5モル/リットルが好ま
しく、更に好ましくは0.05モル/リットル〜2モル
/リットル、特に好ましくは0.1モル/リットル〜1
モル/リットルである。オルガノジクロロシランの濃度
があまり高すぎると、電解液の電気抵抗が高くなり電解
時間が長くなりすぎる恐れがあり、また濃度が低すぎる
場合は、回収できるポリシランの量が少なくなり、工業
的に効率的とはいえない。
【0020】電解を行うための陽極あるいは陰極に用い
られる電極材料としては、好適にはマグネシウム、アル
ミニウム、銅等が挙げられる。これら材料の形状は特に
限定されるものではないが、板状、棒状、シート状等が
好ましい。また通電が容易となるように、あらかじめ表
面を研磨してから使用するとよい。
【0021】電解反応は、陽極および陰極を設置した密
閉可能な電解槽に、オルガノジクロロシラン、支持電解
質、クラウンエーテルおよび有機溶媒を入れ、好ましく
は、機械的に撹拌しながら、所定量の電流を通電するこ
とにより行う。
【0022】電解槽内は水分および酸素が除去された不
活性ガス雰囲気とすることが好ましく、具体的には乾燥
窒素ガス雰囲気で行うのが好ましい。
【0023】通電量はオルガノジクロロシラン1モルを
基準として、好ましくは1F/モル〜5F/モル、特に
好ましくは2F/モル〜3F/モルである。5F/モル
を超えると、生成したポリシランが分解し易くなり、低
分子量化されたり、分子量分布の二峰化が起こる可能性
がある。
【0024】反応温度は0℃から、使用する有機溶媒の
沸点以下までが好ましく、更に好ましくは10℃〜30
℃である。
【0025】本発明で使用する電解槽には、通常の電解
反応において必要とされる隔膜を用いてもよい。
【0026】電解反応終了後、反応溶液にヘキサンまた
はトルエン等を加えて、支持電解質を沈澱せしめてろ別
し、必要に応じてシリカゲルを充填したカラムクロマト
グラフィーにて更に脱塩精製を行ってから、反応液の溶
媒を留去した後、減圧乾燥することにより、目的生成物
であるポリシランを取得する。更に、得られたポリシラ
ンをテトラヒドロフラン等の溶媒に溶解した後、メタノ
ールまたはエタノール等の貧溶媒に入れ、白色粉末状ポ
リマーとして再沈澱精製することにより、より高純度な
ポリシランを得ることが出来る。
【0027】本発明において、好適に製造されるポリシ
ランの重量平均分子量は、10,000〜50,000
である。
【0028】
【実施例】以下、実施例および比較例に基づいて本発明
を更に詳細に説明する。 (実施例1)マグネシウム電極(1cm×4cm×2mm)を
2枚備えた内容積20mlの円筒形一室型電解槽(以
下、電解槽と言う)に、支持電解質として無水過塩素酸
リチウム0.22gを入れ、内部を真空ポンプで排気し
てから乾燥窒素ガスを導入して不活性雰囲気とした。
【0029】あらかじめ金属ナトリウムで脱水した後、
蒸留したテトラヒドロフラン5mlに、18−クラウン
−6を33mg(0.13mmol)溶解し、これを電
解槽の試料注入口よりシリンジで注入し、マグネチック
スターラーで撹拌して電解液を調製し、次いで、ジ−n
−ヘキシルジクロロシラン0.68g(2.5mmo
l)を電解槽に仕込んだ。
【0030】電解槽にガルバノスタットを接続し、20
mAの定電流条件で、原料シラン基準で2F/mol 通電
されるように、約7時間電解を行った。
【0031】電解終了後、反応溶液にn−ヘキサン20
mlを加え、支持電解質を沈澱させて濾別し、濾液をロ
ータリーエバポレータで濃縮してからシリカゲルカラム
クロマトグラフィーで脱塩精製を行い、続いてトルエン
溶媒で溶出した後、減圧下で溶媒を除去して、目的生成
物であるポリ(ジ−n−ヘキシルシラン)を収率54%
で取得した。
【0032】この生成物の分子量をゲルパーミエーショ
ンクロマトグラフィー(GPC法)で測定したところ、
重量平均分子量2.2×104 、分散度(Mw/Mn)
2.4の単峰性分子量分布を示し、分子量は20万〜
1,000にわたっていた。
【0033】(実施例2)原料シランに対する通電量を
4F/molとしたこと以外は実施例1と同様にして電
解反応を行った。通電時間は約13時間であり、収率は
48%であった。
【0034】得られた生成物の分子量をゲルパーミエー
ションクロマトグラフィー(GPC法)で測定したとこ
ろ、重量平均分子量1.7×104 、分散度(Mw/M
n)3.1であり、分子量は15万〜1,000にわた
っていた。
【0035】(実施例3)18−クラウン−6の添加量
を0.13g(0.5mmol)(原料シランに対する
モル比は0.2)としたこと以外は実施例1と同様にし
て電解反応を行った。収率は58%であった。
【0036】得られた生成物の分子量をゲルパーミエー
ションクロマトグラフィー(GPC法)で測定したとこ
ろ、重量平均分子量1.3×104 、分散度(Mw/M
n)2.6であり、分子量は15万〜1,000にわた
っていた。
【0037】(比較例1)クラウンエーテルを添加しな
かったこと以外は実施例1と同様にして電解反応を行っ
た。収率は60%であった。
【0038】得られた生成物の分子量をゲルパーミエー
ションクロマトグラフィー(GPC法)で測定したとこ
ろ、重量平均分子量は4.2×103 と低く、分散度
(Mw/Mn)2.0であり、分子量は3万〜1,00
0にわたっていた。
【0039】(比較例2)クラウンエーテルを添加しな
かったこと以外は実施例2と同様にして電解反応を行っ
た。収率は56%であった。
【0040】得られた生成物の分子量をゲルパーミエー
ションクロマトグラフィー(GPC法)で測定したとこ
ろ、重量平均分子量は4.0×103 と低く、分散度
(Mw/Mn)1.8であり、分子量は3万〜1,00
0にわたっていた。
【0041】
【発明の効果】本発明によれば、クラウンエーテルの存
在下に、オルガノジクロロシランを電解することによ
り、高分子量のポリシランを安全かつ効率的に製造する
ことができ、工業的にきわめて有用なポリシランの製造
方法を提供することが出来る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オルガノジクロロシランを支持電解質を
    含有する有機溶媒中で電解することによりポリシランを
    製造するに際し、クラウンエーテルを存在させることを
    特徴とするポリシランの製造方法。
JP8792093A 1993-03-23 1993-03-23 ポリシランの製造方法 Pending JPH06271678A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108884228A (zh) * 2016-04-11 2018-11-23 日本曹达株式会社 有机聚硅烷的制造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108884228A (zh) * 2016-04-11 2018-11-23 日本曹达株式会社 有机聚硅烷的制造方法
US10844178B2 (en) 2016-04-11 2020-11-24 Nippon Soda Co., Ltd. Method for producing organic polysilane
CN108884228B (zh) * 2016-04-11 2021-06-29 日本曹达株式会社 有机聚硅烷的制造方法

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