JPH07149905A - オルガノポリシロキサンおよびその製造方法 - Google Patents

オルガノポリシロキサンおよびその製造方法

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JPH07149905A
JPH07149905A JP32113593A JP32113593A JPH07149905A JP H07149905 A JPH07149905 A JP H07149905A JP 32113593 A JP32113593 A JP 32113593A JP 32113593 A JP32113593 A JP 32113593A JP H07149905 A JPH07149905 A JP H07149905A
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JP
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organopolysiloxane
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mol
acryloyl
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JP32113593A
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English (en)
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Makoto Yoshitake
誠 吉武
Toshio Saruyama
俊夫 猿山
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DuPont Toray Specialty Materials KK
Original Assignee
Dow Corning Toray Silicone Co Ltd
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    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04Polysiloxanes
    • C09D183/06Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光重合開始剤の存在下に紫外線や電子線等の
高エネルギ−線を照射すると速やかに硬化して、硬化後
は耐熱性に優れた硬化物になり得るという新規なオルガ
ノポリシロキサンを提供する。 【構成】 平均単位式:(R1SiO3/2)a(R23
iO2/2)b(SiO4/2)c(式中、R1,R2およびR
3は一価炭化水素基,特定のアクリロイル基もしくはメ
タクリロイル基含有有機基,エポキシ基含有有機基から
選択される有機基であり、その内、5〜30モル%がア
クリロイル基もしくはメタクリロイル基含有有機基であ
り、かつ、5〜90モル%がフェニル基である。)で示
されるオルガノポリシロキサンおよびその製造方法。

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
およびその製造方法に関し、詳しくは、光重合開始剤の
存在下に紫外線や電子線等の高エネルギ−線を照射する
と速やかに硬化して、硬化後は耐熱性に優れた硬化物に
なり得るという特徴を有するオルガノポリシロキサンと
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】3官能性シロキサン単位を含有するオル
ガノポリシロキサンは、耐熱性および成膜形成性が優れ
ることから、電気絶縁材料,耐熱塗料,保護コ−テイン
グ材,有機樹脂モノマ−との共重合用原料,硬化性有機
樹脂の物理特性改質剤等として使用されている。特に、
フェニル基を含有する分枝状オルガノポリシロキサンは
耐熱性に優れていることから、一般の有機樹脂では使用
不可能な高温度環境下に晒されている絶縁材料や塗料と
して有用である。一方、紫外線や電子線等の高エネルギ
−線の照射により硬化可能なオルガノポリシロキサンと
しては、アクリロイル基もしくはメタクリロイル基含有
オルガノポリシロキサンが知られており、これらのオル
ガノポリシロキサンを得る方法も知られている。例え
ば、特開昭56−86922号公報にはエポキシ基含有
オルガノポリシロキサンとアクリル酸もしくはメタクリ
ル酸を反応させて得られるアクリロイル基もしくはメタ
クリロイル基含有オルガノポリシロキサンが開示されて
いる。また、特開昭63−135426号公報にはエポ
キシ基含有オルガノポリシロキサンにアクリル酸もしく
はメタクリル酸と、アクリル酸クロライドもしくはメタ
クリル酸クロライドを順次反応させて、高エネルギ−線
で硬化可能なオルガノポリシロキサンを得る方法が開示
されており、さらに、特開昭63−196629号公報
には、エポキシ官能性オルガノポリシロキサンにメタク
リル酸とメタクリル酸無水物の混合物を反応させる方法
が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
で得られたアクリロイル基もしくはメタクリロイル基含
有オルガノポリシロキサンは、硬化性に劣り、また、そ
の硬化物は耐熱性に劣る等の欠点があり、用途によって
は使用できないという問題点があった。本発明者らはか
かる問題点を解消するために鋭意研究した結果、本発明
に到達した。すなわち、本発明の目的は、3官能性シロ
キサン単位から構成される新規なオルガノポリシロキサ
ンおよびその製造方法を提供することにあり、特に、光
重合開始剤の存在下に紫外線や電子線等の高エネルギ−
線を照射すると速やかに硬化して、硬化後は耐熱性に優
れた硬化物になり得るという特徴を有するオルガノポリ
シロキサンおよびその製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段およびその作用】まず、本
発明のオルガノポリシロキサンは、 平均単位式:(R1SiO3/2)a(R23SiO2/2
b(SiO4/2)c[式中、R1,R2およびR3は一価炭
化水素基,一般式:
【化3】 (式中、R4は二価有機基であり、R5は同種もしくは異
種の一価有機基または水素原子であり、R6 はアクリロ
イル基もしくはメタクリロイル基または水素原子であ
り、その内、少なくとも1個がアクリロイル基もしくは
メタクリロイル基である。)で示されるアクリロイル基
もしくはメタクリロイル基含有有機基,一般式:
【化4】 (式中、R4、R6は前記と同じである。)で示されるア
クリロイル基もしくはメタクリロイル基含有有機基およ
びエポキシ基含有有機基からなる群から選択される有機
基であり、その内、5〜30モル%がアクリロイル基も
しくはメタクリロイル基含有有機基であり、かつ、5〜
90モル%がフェニル基である。aは正数であり、bは
0または正数であり、cは0または正数であり、かつ、
b/aは0〜2であり、c/(a+b+c)は0〜0.
3である。]で示されるオルガノポリシロキサンに関す
る。
【0005】これを説明するに、本発明のオルガノポリ
シロキサンは、上式中、R1、R2およびR3は、メチル
基,エチル基,プロピル基等のアルキル基、ビニル基,
アリル基等のアルケニル基、フェニル基等のアリール基
で例示される一価炭化水素基、R4はメチレン基,エチ
レン基,プロピレン基,2−オキサプロピレン基,4−
オキサプロピレン基,式:
【化5】 で示される基等で示される2価有機基であり、R5はメ
チル基,エチル基,プロピル基,ビニル基,フェニル
基,ナフチル基で例示される1価有機基または水素原子
であり、R6はアクリロイル基,メタクリロイル基また
は水素原子である。かかるアクリロイル基もしくはメタ
クリロル基含有有機基の具体例としては、次のようなも
のが例示される。
【0006】
【化6】
【化7】
【化8】
【化9】
【化10】
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】
【化15】
【化16】
【化17】
【化18】
【化19】
【化20】
【化21】
【0007】エポキシ基含有有機基としては具体的に
は、2,3−エポキシプロピル基,3,4−エポキシブチ
ル基,3−グリシドキシプロピル基,4−グリシドキシ
ブチル基,2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エ
チル基,3−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロ
ピル基,3−(2−グリシドキシフェニル)プロピル基
等が例示される。
【0008】また、アクリロイル基もしくはメタクリロ
イル基含有有機基の含有量は全有機基中の5〜30モル
%の範囲内にある必要がある。これは、全有機基中のア
クリロイル基もしくはメタクリロイル基含有有機基の含
有量が5モル%未満では、本発明のオルガノポリシロキ
サンの紫外線や電子線等の高エネルギー線の照射による
硬化が不十分となるからであり、その含有量が30モル
%を越えると、耐熱性が低下するからである。また、全
有機基中の5〜90モル%がフェニル基である必要があ
る。これは、全有機基中のフェニル基の含有量が5モル
%未満では、硬化速度が遅く、また硬化物の耐熱性が低
下するからであり、またその含有量が90モル%を越え
ると、硬化後の皮膜特性が低下するからである。また、
上式中、aは3官能性シロキサン単位の含有量を示す正
数であり、bは2官能性シロキサン単位の含有量を示す
0または正数であり、cは4官能性シロキサン単位の含
有量を示す0または正数である。ここで、b/aは0〜
2の範囲内の数であり、c/(a+b+c)は0〜0.
3の範囲内の数である。これはこれらの範囲外になると
紫外線や電子線等の高エネルギー線の照射による硬化特
性が低下するからである。
【0009】次に、本発明のオルガノポリシロキサンの
製造方法は、 (A)一般式:(R7SiO3/2)d(R89SiO2/2
e(SiO4/2)f [式中、R7、R8およびR9は一価炭化水素基およびエ
ポキシ基含有有機基からなる群から選択される有機基で
あり、その内、5〜30モル%がエポキシ基含有有機基
であり、かつ、5〜90モル%がフェニル基である。d
は正数であり、eは0または正数であり、fは0または
正数であり、かつ、e/dは0〜2であり、f/(d+
e+f)は0〜0.3である。]で示されるエポキシ基
含有オルガノポリシロキサンに、(B)アクリル酸もしく
はメタクリル酸[本成分の添加量は(A)成分中のエポキ
シ基1モルに対して0. 3〜1. 0 モルとなるような
量]と、(C)アクリル酸もしくはメタクリル酸の無水物
または酸ハロゲン化物[本成分の配合量は(A)成分中の
エポキシ基に対して0〜1.0モルとなるような量]を
反応させることを特徴とするオルガノポリシロキサンの
製造方法に関する。
【0010】本発明の製造方法に使用される(A)成分は
上式中、R7、R8およびR9は一価炭化水素基およびエ
ポキシ基含有有機基からなる群から選択される有機基で
ある。ここで、一価炭化水素基としては前記R1,R2
3と同様なものが例示され、エポキシ基含有有機基も
前記オルガノポリシロキサンのエポキシ基含有有機基と
同じものが例示される。エポキシ基含有有機基の含有量
は全有機基中の5〜30モル%の範囲内である必要があ
る。また、全有機基中の5〜90モル%がフェニル基で
ある必要がある。また、上式中、dは3官能性シロキサ
ン単位の含有量を示す正数であり、eは2官能性シロキ
サン単位の含有量を示す0または正数であり、fは4官
能性シロキサン単位の含有量を示す0または正数であ
る。ここで、e/dは0〜2の範囲内の数であり、f/
(d+e+f)は0〜0.3の範囲内の数である必要が
ある。
【0011】本発明の製造方法においては、上記のよう
な(A)成分のエポキシ基含有オルガノポリシロキサンと
(B)成分のアクリル酸もしくはメタクリル酸を反応させ
るのであるが、この(B)成分の添加量は(A)成分中のエ
ポキシ基1モルに対して0.3〜1.0モルの範囲内であ
る。これは、0.3モル未満ではオルガノポリシロキサ
ンに導入されるアクリロイル基もしくはメタクリロイル
基の量が少なすぎて硬化性に劣るからであり、また本反
応は化学量論的にエポキシ基1モルに対して最高1モル
のカルボン酸しか反応しないので、1.0モル%を越え
た反応は実際上ありえないからである。
【0012】(C)成分のアクリル酸もしくはメタクリル
酸の無水物または酸ハロゲン化物は必要に応じて反応さ
せる成分であり、その添加量は(A)成分中のエポキシ基
1モルに対して0〜1.0モルの範囲内であり、好まし
くは0〜0.5モルの範囲内である。この反応は(A)成
分中のエポキシ基と(B)成分のアクリル酸もしくはメタ
クリル酸の反応の結果生成するアルコ−ル性水酸基をエ
ステル化することであり、すでに1個のアクリル基もし
くはメタクリル基が結合した有機基に2個目のアクリル
基もしくはメタクリル基を結合させる場合に行なわれ
る。(C)成分を反応させる場合には、上記のように(A)
成分と(B)成分の反応がまず起こり、その反応生成物と
(C)成分の反応が続いて起きて、段階的進行する。
【0013】かかる反応は、通常、25〜130℃の温
度範囲内で行なわれ、好ましくは60〜100℃の温度
範囲内で行なわれる。また、かかる反応は触媒を使用し
なくても進行するが、触媒を使用して反応を加速させる
ことができる。このような触媒としては、p−トルエン
スルホン酸,メタンスルホン酸,トリフロロ酢酸等の酸
類や、トリエチルアミン,ベンジルジメチルアミン,
1,4−ジアザビシクロ(2.2.2)オクタン,テトラ
メチルグアニジン等のアミン類などが好適に使用され
る。(A)成分と(B)成分の反応、あるいは(A)成分、
(B)成分および(C)成分の反応は、これらの成分を均一
に混合できれば有機溶剤の非存在下に行うことができる
が、一般には有機溶剤の存在下で行なうのが好ましい。
ここで使用可能な有機溶剤としては、トルエン,キシレ
ンなどの芳香族炭化水素系有機溶剤;ヘキサン,ヘプタ
ン,オクタンなどの脂肪族炭化水素系有機溶剤が例示さ
れる。
【0014】本発明のオルガノポリシロキサンは光重合
開始剤の存在下に紫外線や電子線などの高エネルギ−線
の照射により速やかに硬化して、その硬化物は優れた耐
熱性を有するので、このような特徴を生かして、電気絶
縁材料,耐熱塗料,保護コ−テイング材等の成分もしく
は物理特性改質剤として有用である。
【0015】
【実施例】次に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。なお、実施例中、MnとMwはそれぞれオルガノポ
リシロキサンのゲル透過クロマトグラフィ−分析によっ
て求められたポリスチレン換算での数平均分子量と重量
平均分子量であり、Meはメチル基、Phはフェニル
基、Epは3−グリシドキシプロピル基を表す。
【0016】
【実施例1】反応容器に、平均組成式:(PhSiO
3/20.7(Me2SiO2/20.1(EpMeSiO2/2
0.2で示されるエポキシ基含有オルガノポリシロキサン
(Mn=2510、Mw=5490)199.2gとト
ルエン199.2gを加えて、室温で混合して均一な溶
液にした。そこに、テトラメチルグアニジン1.1gと
アクリル酸21.6gを加えて均一に混合した。この混
合物を撹拌しながら、90℃で16時間加熱した。冷却
後、反応液を減圧下、加熱してトルエンと未反応のアク
リル酸を除去したところ、218.4gの黄色透明の粘
ちょうな液体が得られた。この生成物はMnがは233
0であり、Mwが5020であった。また、この生成物
29Si−核磁気共鳴スペクトル分析および13C−核磁
気共鳴スペクトル分析により、平均組成式:(PhSi
3/20.7(Me2SiO2/20.1(EpMeSi
2/20.02(XMeSiO2/20.18(式中、Xは式、
【化22】 で示される基を表す。)で示されるオルガノポリシロキ
サンであることが確認された。次いで、このオルガノポ
リシロキサン10gに光重合開始剤として2−ヒドロキ
シ−2−メチルプロピオフェノン(メルク社製,商品
名,ダロキュア−1173)0.4gおよびトルエン1
0gを加えて均一に混合した。得られた溶液を乾燥後の
膜厚が4〜6μmになるように、スピンコ−タ−でアル
ミ板上に塗布して試験体を作成した。この試験体を50
℃の熱風循環式オ−ブン中に入れてトルエンを揮発させ
た。次いでこれをコンベア−式紫外線照射装置[ウシオ
電機(株)製,コンベアー式紫外線照射装置UVC−25
33]に入れ、ランプ強度70mW/cm、ランプ高10
0mm、コンベア−速度4m/minの条件下で紫外線を照
射した。その後、塗膜表面をトルエンを浸した布でこす
って、塗膜のはがれと溶出を調べた。塗膜のはがれある
いは溶出が観察された場合は再度試験体をコンベアー式
紫外線照射装置に入れて、紫外線を照射した。そして、
塗膜のはがれや溶出が起こらなくなるまでに要したパス
回数を測定した。また、試験体を加熱して、硬化塗膜の
重量減少率を測定した。この測定は試験体を熱天秤に入
れ、窒素気流下に昇温速度15℃/分の条件下で加熱し
て、硬化塗膜の重量が10重量%減少した時の温度を測
定した。このときの温度を10重量%減少温度として示
した。これらの測定結果は後記する表1に示す通りであ
った。
【0017】
【実施例2】反応容器に、平均組成式:(PhSiO
3/20.5(Me2SiO2/20.3(EpSiO3/20.2
で示されるエポキシ基含有オルガノポリシロキサン(M
n=2780、Mw=6830)180.4gとトルエ
ン180.4gを加えて、室温で混合して均一な溶液に
した。そこに、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オ
クタン0.6gとメタクリル酸25.8gを加えて均一に
混合した。この混合物を撹拌しながら、90℃で24時
間加熱した。冷却後、反応液を減圧下、加熱してトルエ
ンと未反応のメタクリル酸を除去したところ、201.
7gの黄色透明の粘ちょうな液体が得られた。この生成
物はMnが2700であり、Mwが6510であった。
また、この生成物は29Si−核磁気共鳴スペクトル分析
および13C−核磁気共鳴スペクトル分析により、平均組
成式:(PhSiO3/20.5(Me2SiO2 /2
0.3(EpSiO3/20.04(YSiO3/20.16(式
中、Yは式、
【化23】 で示される基を表す。)で示されるオルガノポリシロキ
サンであることが確認された。次いで、このオルガノポ
リシロキサンの特性を実施例1と同様にして測定した。
これらの測定結果は後記する表1に示す通りであった。
【0018】
【実施例3】反応容器に、平均組成式:(PhSiO
3/20.68(Me2SiO2/20.14(SiO4/2
0.09(ZSiO3/20.09(式中、Zは2−(3,4−エ
ポキシシクロヘキシル)エチル基を表す。)で示される
エポキシ基含有オルガノポリシロキサン(Mn=385
0、Mw=7420)132.9gとトルエン66.4g
を加えて、室温で混合して均一な溶液にした。そこに、
メタクリル酸7.73gとメタクリル酸無水物17.0g
を加えて均一に混合した。この混合物を撹拌しながら、
100℃で24時間加熱した。冷却後、反応液を減圧
下、加熱してトルエンおよび未反応のメタクリル酸およ
びメタクリル酸無水物を除去したところ、145.0g
の黄褐色透明の粘ちょうな液体が得られた。この生成物
のMnは3710であり、Mwは6940であった。ま
たこの生成物は29Si−核磁気共鳴スペクトル分析およ
13C−核磁気共鳴スペクトル分析により、平均組成
式:(PhSiO3/20 .68(Me2SiO2/2
0.14(SiO4/20.09(ZSiO3/20.0 2(Z'Si
3/20.07(式中、Z'は式、
【化24】 で示される基を表す。)で示されるオルガノポリシロキ
サンであることが確認された。次いで、このオルガノポ
リシロキサンの特性を実施例1と同様にして測定した。
これらの測定結果は後記する表1に示す通りであった。
【0019】
【比較例1】反応容器に、平均組成式:Me3SiO
(MeEpSiO)3(Me2SiO)7SiMe3で示さ
れるエポキシ基含有オルガノポリシロキサン83.8g
とトルエン99.7gを加え、室温で混合して均一な溶
液にした。そこに、アクリル酸15.9gとテトラメチ
ルグアニジン0.50gを加えて均一に混合した。この
混合物を撹拌しながら、90℃で24時間加熱した。冷
却後、反応液を減圧下、加熱してトルエンおよび未反応
のアクリル酸を除去したところ、95.1gの黄褐色透
明の粘ちょうな液体が得られた。また、この生成物は29
Si−核磁気共鳴スペクトル分析および1H−核磁気共
鳴スペクトル分析により、平均組成式:Me3SiO
(MeEpSiO)0.75(MeXSiO)2.25(Me2
SiO)7SiMe3(式中、Xは前記と同じである。)
で示されるオルガノポリシロキサンであることが確認さ
れた。次いで、このオルガノポリシロキサンの特性を実
施例1と同様にして測定した。これらの測定結果は後記
する表1に示す通りであった。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明のオルガノポリシロキサンは新規
な化合物であり、光重合開始剤の存在下に紫外線や電子
線等の高エネルギー線を照射すると、速やかに硬化し
て、硬化後は耐熱性に優れた硬化物になるという特徴を
有する。また、本発明の製造方法はかかるオルガノポリ
シロキサンを効率よく製造できるという特徴を有する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平均単位式:(R1SiO3/2)a(R23
    SiO2/2)b(SiO4/2)c[式中、R1,R2および
    3は一価炭化水素基,一般式: 【化1】 (式中、R4は二価有機基であり、R5は同種もしくは異
    種の一価有機基または水素原子であり、R6 はアクリロ
    イル基もしくはメタクリロイル基または水素原子であ
    り、その内、少なくとも1個がアクリロイル基もしくは
    メタクリロイル基である。)で示されるアクリロイル基
    もしくはメタクリロイル基含有有機基,一般式: 【化2】 (式中、R4、R6は前記と同じである。)で示されるア
    クリロイル基もしくはメタクリロイル基含有有機基およ
    びエポキシ基含有有機基からなる群から選択される有機
    基であり、その内、5〜30モル%がアクリロイル基も
    しくはメタクリロイル基含有有機基であり、かつ、5〜
    90モル%がフェニル基である。aは正数であり、bは
    0または正数であり、cは0または正数であり、かつ、
    b/aは0〜2であり、c/(a+b+c)は0〜0.
    3である。]で示されるオルガノポリシロキサン。
  2. 【請求項2】 (A)一般式:(R7SiO3/2)d(R8
    9SiO2/2)e(SiO4/2)f[式中、R7、R8
    よびR9は一価炭化水素基およびエポキシ基含有有機基
    からなる群から選択される有機基であり、その内、5〜
    30モル%がエポキシ基含有有機基であり、かつ、5〜
    90モル%がフェニル基である。dは正数であり、eは
    0または正数であり、fは0または正数であり、かつ、
    e/dは0〜2であり、f/(d+e+f)は0〜0.
    3である。]で示されるエポキシ基含有オルガノポリシ
    ロキサンに、(B)アクリル酸もしくはメタクリル酸[本
    成分の添加量は(A)成分中のエポキシ基1モルに対して
    0. 3〜1. 0 モルとなるような量]と、(C)アクリ
    ル酸もしくはメタクリル酸の無水物または酸ハロゲン化
    物[本成分の配合量は(A)成分中のエポキシ基に対して
    0〜1.0モルとなるような量]を反応させることを特
    徴とする請求項1記載のオルガノポリシロキサンの製造
    方法。
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