JPH0782378A - Siloxane copolymer and method for synthesizing the same - Google Patents

Siloxane copolymer and method for synthesizing the same

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JPH0782378A
JPH0782378A JP5225893A JP22589393A JPH0782378A JP H0782378 A JPH0782378 A JP H0782378A JP 5225893 A JP5225893 A JP 5225893A JP 22589393 A JP22589393 A JP 22589393A JP H0782378 A JPH0782378 A JP H0782378A
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JP
Japan
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siloxane copolymer
molecular weight
phenyl group
solvent
siloxane
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JP5225893A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Sato
弘次 佐藤
Shoichi Hayashida
尚一 林田
Shungo Sugawara
駿吾 菅原
Saburo Imamura
三郎 今村
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a high-purity siloxane copolymer having a high mol.wt. and a low degree of dispersion and usable as an optical waveguide material by heating a specific siloxane prepolymer in a high-boiling solvent under reflux, removing the solvent from the resulting soln., and heating the resulting siloxane copolymer. CONSTITUTION:A siloxane prepolymer having a wt.-average mol.wt. of 20,000 or lower and contg. repeating structural units of formulas I and II [wherein R1 and R2 are each a group of formula III (wherein Y is H, heavy hydrogen, or halogen; and n>=5)] is refluxed in a high-boiling solvent for a specified time while removing water generated to give a siloxane copolymer soln., which is heated to remove the solvent and then heated at 200-300 deg.C for a specified time, thus giving the objective siloxane copolymer contg. repeating structural units of formulas I and II.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はシロキサン共重合体およ
びその合成方法に関し、特に高分子光導波路材料として
使用できる、高純度,高分子量,低分散度のシロキサン
共重合体およびその合成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a siloxane copolymer and a method for synthesizing the same, and more particularly to a siloxane copolymer having a high purity, a high molecular weight and a low dispersity which can be used as a polymer optical waveguide material and a method for synthesizing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン系ポリマの一種であるポリシロ
キサンはSi−O結合を繰り返し構造単位とするポリマ
であり、一般に、皮膜性,耐熱性に優れている。このた
め、電子デバイスの保護膜等への応用が検討されてき
た。また最近ではその優れた光透過性を利用して、高分
子光導波路を作製することが検討されている(特開平4
−157402号明細書)。高分子でできた光合/分波
器等の光回路部品はガラスを素材としたものに比較して
経済的に作製できるため、光通信システム、とりわけ加
入者系の通信システムの経済化を可能とすることが期待
されている。高分子光導波路に適用できるシロキサン系
ポリマとして、下記一般式(I)および(II)で表され
る化学構造単位を繰り返し単位として有するシロキサン
共重合体が提案されている。
2. Description of the Related Art Polysiloxane, which is a type of silicon-based polymer, is a polymer having a repeating structural unit of Si--O bond and is generally excellent in film formability and heat resistance. Therefore, application to a protective film for electronic devices has been studied. In addition, recently, it has been studied to produce a polymer optical waveguide by utilizing its excellent light transmission property (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4 (1999) -54242).
-157402). Optical circuit parts such as optical multiplexers / demultiplexers made of polymer can be economically manufactured compared to those made of glass, which enables economicization of optical communication systems, especially subscriber communication systems. Is expected to do. As a siloxane-based polymer applicable to a polymer optical waveguide, a siloxane copolymer having a chemical structural unit represented by the following general formulas (I) and (II) as a repeating unit has been proposed.

【0003】[0003]

【化3】 [Chemical 3]

【0004】(ただし、R1 およびR2 はそれぞれCn
2n+1(Yは水素,重水素あるいはハロゲン原子を表わ
し、nは5以上の正の整数である)で表されるアルキル
基あるいはハロゲン化アルキル基またはC65 で表さ
れるフェニル基,重水素置換フェニル基またはハロゲン
化フェニル基である。)高分子光導波路は一般に図2で
示される断面構造を有し、基板1上に設けた下層クラッ
ド2の上にコア部3を設け、さらにコア部の上に上層ク
ラッド4を設けた構造である。ここでコア部の屈折率が
クラッド層よりも大きいため、光はコア部に閉じ込めら
れ、光導波路として機能することができる。
(However, R 1 and R 2 are each C n
Y 2n + 1 (Y represents hydrogen, deuterium or a halogen atom, n is a positive integer of 5 or more), a halogenated alkyl group or a phenyl group represented by C 6 Y 5. , A deuterium-substituted phenyl group or a halogenated phenyl group. The polymer optical waveguide generally has a cross-sectional structure shown in FIG. 2, and has a structure in which a core portion 3 is provided on a lower clad 2 provided on a substrate 1 and an upper clad 4 is provided on the core portion. is there. Here, since the refractive index of the core portion is larger than that of the cladding layer, light can be confined in the core portion and function as an optical waveguide.

【0005】光導波路として使用できるシロキサン共重
合体は以下の条件を満たす必要がある。
A siloxane copolymer that can be used as an optical waveguide must satisfy the following conditions.

【0006】 分子量が大きいこと:良好な皮膜性を
示すため、より大きな分子量が必要である。GPC(ゲ
ルパーミエーションクロマトグラフィ)で測定される標
準ポリスチレン換算重量平均分子量(以下MW と略記す
る)で10万程度以上が必要とされることを本発明者ら
は明らかにした。すなわち、分子量が10万未満である
と、コア層の皮膜中に微少なクラックが入り、光透過性
を悪化させた。またコア層の上に上層クラッド層を設け
る場合に界面の一部が融合してしまう現象(インターミ
キシング)が起こりやすい問題があり、同じく光透過性
が悪化した。具体的には分子量9.9万、分散度4.5
のポリマでコア層を作製した場合には、透過損失は最前
の場合でも1dB/cmであった。
High molecular weight: A higher molecular weight is required for good film formation. GPC that standard polystyrene equivalent weight average molecular weight measured by (gel permeation chromatography) (hereinafter abbreviated as M W) at least about 100,000 is needed inventors revealed. That is, when the molecular weight was less than 100,000, minute cracks were formed in the coating of the core layer and the light transmittance was deteriorated. Further, when the upper clad layer is provided on the core layer, there is a problem that a part of the interface is fused (intermixing), and the light transmittance is also deteriorated. Specifically, the molecular weight is 99,000 and the dispersity is 4.5.
In the case where the core layer was made of the polymer (1), the transmission loss was 1 dB / cm even in the former case.

【0007】 分子量分布が狭いこと:重ね合わせ塗
布に伴う、クラッド/コア部の界面の不明瞭化を防ぐた
めには分子量分布ができるだけ狭いことが必要とされて
いる。GPCで測定される、MwとMn(Mn;標準ポ
リスチレン加算数平均分子量)の比Mw/Mnで示され
る分子量分布の程度を表す分散度で5以下が必要とされ
ることを本発明者らは明らかにした。すなわち、分散度
が5万未満であると、上記インターミキシングが生じ易
く、透過損失が悪化した。例えば分子量10万、分散度
5.1の共重合体をコア層にした導波路の透過損失は最
善の場合でも1dB/cmであった。
Narrow molecular weight distribution: It is necessary that the molecular weight distribution is as narrow as possible in order to prevent obscuring of the interface between the clad / core portion due to overcoating. The present inventors have found that a dispersion degree of 5 or less, which is a degree of molecular weight distribution represented by a ratio Mw / Mn of Mw and Mn (Mn; standard polystyrene addition number average molecular weight) measured by GPC, is required. Revealed. That is, when the dispersity is less than 50,000, the above intermixing is likely to occur and the transmission loss is deteriorated. For example, the transmission loss of a waveguide having a core layer of a copolymer having a molecular weight of 100,000 and a dispersity of 5.1 was 1 dB / cm even in the best case.

【0008】 高純度であること:光透過性を阻害す
る可能性のある、有機性,無機性、およびその他の不純
物を含まないことが必要である。
High purity: Need to be free of organic, inorganic, and other impurities that can interfere with light transmission.

【0009】 ゲル分の含有量が少ないこと:ポリマ
中に含まれるミクロゲルも光透過性を阻害する要因であ
る。こうしたミクロゲルを除去するため、シロキサンポ
リマ溶液は使用前に1μm以下のフィルタを用いて濾別
する必要がある。合成したポリマ中に多くのミクロゲル
が生成すると濾別操作に多大な労力が必要となる。この
ため合成後のポリマ中にゲル分生成が極めて少ないこと
が要求される。
Low gel content: The microgel contained in the polymer is also a factor that impairs light transmission. To remove such microgels, the siloxane polymer solution needs to be filtered off with a filter of 1 μm or less before use. If many microgels are formed in the synthesized polymer, a great deal of labor is required for the filtering operation. Therefore, it is required that the gel content in the polymer after synthesis is extremely small.

【0010】 屈折率制御性が良いこと:シロキサン
ポリマの屈折率はポリマ中に含まれるフェニル基の数に
よって変化し、フェニル基含有量が多いほど屈折率は増
加する。従って、例えば一般式(I),(II)におい
て、R1 =R2 =C65 (フェニル基)の場合共重合
体中に前記一般式(I)の成分が多いほど屈折率は増加
する。ここで屈折率を制御するためには原料の仕込比と
ポリマ中の共重合組成比が常に一定の関係であることが
望ましい。
Good refractive index controllability: The refractive index of a siloxane polymer changes depending on the number of phenyl groups contained in the polymer, and the higher the phenyl group content, the higher the refractive index. Therefore, for example, in the general formulas (I) and (II), when R 1 = R 2 = C 6 H 5 (phenyl group), the more the component of the general formula (I) in the copolymer, the higher the refractive index. To do. Here, in order to control the refractive index, it is desirable that the charging ratio of the raw materials and the copolymer composition ratio in the polymer always have a constant relationship.

【0011】従来、共重合体ではないポリシロキサン
(ポリシロキサンと称する)の合成方法に関しては例え
ば、公知の文献;J.F.Brownら、ジャーナル・
オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイアティ、82巻6
194−6195ページ(1960)、または特公昭4
0−15989号明細書に記載されている。すなわち、
原料であるフェニルトリクロロシラン(C65 SiC
3 )を加水分解して得られる加水分解物を、触媒であ
る水酸化カリウム(KOH)とともに、高沸点溶媒中で
長時間加熱することにより分子量の高いポリマが得られ
るとされている。しかしながら、この方法を用いてシロ
キサン共重合体の合成を行うと、Mwとしてたかだか3
〜5万程度のポリマしか得られない問題があった。また
高融点溶媒として例えばビフェニル等の室温で固体のも
のを使用すると、反応終了後の後処理によってもポリマ
中に溶媒成分が残ってしまう問題があった。さらに得ら
れたポリマの屈折率が、原料の仕込比と良い相関を与え
ない問題もあった。この屈折率と仕込比の相関の問題
は、ポリマ中の置換基の一部が脱離していることによる
と思われる。
Conventionally, as for a method for synthesizing a polysiloxane which is not a copolymer (referred to as polysiloxane), for example, a known document; J. F. Brown et al., Journal
Of American Chemical Society, Vol. 6, 6
Pages 194-6195 (1960) or Japanese Patent Publication No. 4
No. 0-15989. That is,
It is a starting material phenyltrichlorosilane (C 6 H 5 SiC
It is said that a polymer having a high molecular weight can be obtained by heating a hydrolyzate obtained by hydrolyzing l 3 ) together with potassium hydroxide (KOH) as a catalyst in a high boiling point solvent for a long time. However, when a siloxane copolymer is synthesized using this method, Mw is at most 3
There was a problem that only about 50,000 polymers could be obtained. Further, when a high melting point solvent such as biphenyl which is solid at room temperature is used, there is a problem that the solvent component remains in the polymer even after the post-treatment after the reaction. Further, there is a problem that the refractive index of the obtained polymer does not have a good correlation with the charging ratio of the raw materials. The problem of the correlation between the refractive index and the charging ratio seems to be due to elimination of some of the substituents in the polymer.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高分
子光導波路材料として使用できる、高分子量,低分散
度,高純度、かつ屈折率制御性の良いシロキサン共重合
体およびその合成方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a siloxane copolymer which can be used as a polymer optical waveguide material and has a high molecular weight, a low dispersion degree, a high purity and a good refractive index controllability, and a method for synthesizing the same. Is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
欠点に鑑みてなされたものであり、第1の発明は、下記
一般式(I)および(II)
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art. The first invention is the following general formulas (I) and (II).

【0014】[0014]

【化4】 [Chemical 4]

【0015】(ただし、R1 およびR2 はそれぞれCn
2n+1(Yは水素,重水素あるいはハロゲン原子を表わ
し、nは5以上の正の整数である)で表されるアルキル
基あるいはハロゲン化アルキル基またはC65 で表さ
れるフェニル基,重水素置換フェニル基またはハロゲン
化フェニル基である。)で表される化学構造単位を繰り
返し単位として有するシロキサン共重合体において、重
量平均分子量が10万以上でかつ重量平均分子量と数平
均分子量の比が5以下であることを特徴とする。
(However, R 1 and R 2 are each C n
Y 2n + 1 (Y represents hydrogen, deuterium or a halogen atom, n is a positive integer of 5 or more), a halogenated alkyl group or a phenyl group represented by C 6 Y 5. , A deuterium-substituted phenyl group or a halogenated phenyl group. In the siloxane copolymer having a chemical structural unit represented by the formula (1) as a repeating unit, the weight average molecular weight is 100,000 or more and the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight is 5 or less.

【0016】第2の発明は、下記一般式(I)および
(II)
The second invention is the following general formulas (I) and (II).

【0017】[0017]

【化5】 [Chemical 5]

【0018】(ただし、R1 およびR2 はそれぞれCn
2n+1(Yは水素,重水素あるいはハロゲン原子を表わ
し、nは5以上の正の整数である)で表されるアルキル
基あるいはハロゲン化アルキル基またはC65 で表さ
れるフェニル基,重水素置換フェニル基またはハロゲン
化フェニル基である。)で表される化学構造単位を繰り
返し単位として有するシロキサン共重合体において、少
なくとも、(A)前記一般式(I)および(II)で表さ
れる化学構造単位を繰り返し単位として含む重量平均分
子量2万以下のシロキサン共重合体プレポリマを高沸点
溶媒中で、生成する水分を除去しながら、一定時間還流
する第1の工程と、(B)前記第1の工程で得られたシ
ロキサン共重合体溶液を加熱することにより、前記高沸
点溶媒を除去する第2の工程と、(C)前記第2の工程
で得られたシロキサン共重合体を200℃から300℃
の範囲の一定温度の雰囲気中で一定時間加熱する第3の
工程とを含むことを特徴とする。
(However, R 1 and R 2 are each C n
Y 2n + 1 (Y represents hydrogen, deuterium or a halogen atom, n is a positive integer of 5 or more), a halogenated alkyl group or a phenyl group represented by C 6 Y 5. , A deuterium-substituted phenyl group or a halogenated phenyl group. In a siloxane copolymer having a chemical structural unit represented by the formula (1) as a repeating unit, a weight average molecular weight of at least (A) containing the chemical structural unit represented by the general formulas (I) and (II) as a repeating unit. 10,000 or less of a siloxane copolymer prepolymer is refluxed for a certain period of time in a high-boiling-point solvent while removing generated water, and (B) the siloxane copolymer solution obtained in the first step. The second step of removing the high-boiling solvent by heating (C), and (C) the siloxane copolymer obtained in the second step, from 200 ° C to 300 ° C.
And a third step of heating for a certain period of time in an atmosphere of a constant temperature in the above range.

【0019】第3の発明は、前記第2の工程において、
高沸点溶媒を除去する速度が50ml(ミリリットル)
/時間以下であることを特徴とする。
In a third aspect of the invention, in the second step,
50 ml (milliliter) removal rate of high boiling point solvent
/ Hour or less.

【0020】第4の発明は、前記第3の工程において、
温度雰囲気の温度精度が±1℃以下であることを特徴と
する。
In a fourth aspect of the invention, in the third step,
The temperature accuracy of the temperature atmosphere is ± 1 ° C. or less.

【0021】[0021]

【作用】ここで、合成原料であるシロキサン共重合体プ
レポリマとは、例えば合成原料であるRSiCl4 (モ
ノ置換シリコン三塩化物)とR2 SiCl2 (ジ置換シ
リコン二塩化物)、あるいはRSi(OR′)3 (モノ
置換シリコン三アルコキシド)とR2 Si(OR′)2
(ジ置換シリコン二アルコキシド)を任意の比率で混合
し、これを加水分解した後、以下のような方法で分子量
の低い重合体としたものである。
Here, the siloxane copolymer prepolymer as the synthetic raw material is, for example, RSiCl 4 (mono-substituted silicon trichloride) and R 2 SiCl 2 (di-substituted silicon dichloride) or RSi ( OR ') 3 (mono-substituted silicon trialkoxide) and R 2 Si (OR') 2
(Di-substituted silicon dialkoxide) is mixed at an arbitrary ratio, this is hydrolyzed, and then a polymer having a low molecular weight is prepared by the following method.

【0022】(ア) 加水分解物をトルエンあるいはキ
シレンを溶媒として、24時間程度、発生する水分を除
去しながら還流した後、メタノール等の溶媒で再沈殿
し、濾別後乾燥する。
(A) The hydrolyzate is refluxed with toluene or xylene as a solvent for about 24 hours while removing generated water, reprecipitated with a solvent such as methanol, filtered, and dried.

【0023】(イ) 加水分解物をトルエン,キシレン
等を溶媒としてKOH等を触媒して、24〜48時間、
発生する水分を除去しながら還流した後、メタノール等
の溶媒で再沈殿し、濾別後乾燥する。
(B) The hydrolyzate is catalyzed by KOH or the like using toluene, xylene or the like as a solvent for 24 to 48 hours,
The mixture is refluxed while removing generated water, reprecipitated with a solvent such as methanol, filtered, and dried.

【0024】こうして得たシロキサン共重合体プレポリ
マ(Mw;1000〜20000)をキシレン(沸点;
139℃)、トルエン(Mw;110.8℃)、アニソ
ール(Mw;152℃)、フェネトール(Mw;172
℃)、テトラリン(Mw;207℃)等の高沸点溶媒中
で、生成する水分を除去しながら10〜48時間加熱還
流する(第1の工程)。還流時間が短いと最終的に得ら
れる分子量が小さくなる傾向があり、好ましくない。こ
こで、還流時の濃度はプレポリマの重量に対してほぼ同
容量の溶媒を使用することが望ましく、通常、ガラスフ
ラスコ等の容器中で反応を行う。この後、50ml/時
間程度の速度で溶媒を容器中から除去する(第2の工
程)。この工程中に分子量は4〜8万程度まで増加する
が、除去速度が早すぎると、反応の均一性が低下するた
め好ましくない。加熱源としては、還流操作と同様、マ
ントルヒータ等が使用できる。ついで、反応容器全体を
200〜300℃の範囲の一定温度に保った電気恒温槽
中に設置し、10〜72時間加熱する(第3の工程)。
ここで、加熱温度の温度精度はできるだけ良いことが望
ましく、±1℃以内に制御されることが必要である。加
熱方法として、例えば反応容器をマントルヒータを使用
して加熱する方法もあるが、こうした方法では試料の一
部が高温度に加熱され、温度の均一性が不十分である。
このため、試料の一部がゲル化したり、また、著しいと
きは熱分解を起こしてしまうことも認められる。一方、
反応容器中にアルゴンや窒素ガスを流入させることは、
水分や不純物の除去に有効である。また、分子量は時間
とともに増加するので、あまり長時間加熱すると、不必
要なゲル分の生成が顕著になるため好ましくない。従っ
て、適宜反応物の一部をサンプリングし、その分子量を
モニタし、目標とする分子量に達した時点で加熱を中止
することが好ましい。分子量の簡便な測定方法として
は、GPCによる測定が最も正確であるが、より迅速に
評価する手法としては、サンプルの濃厚溶液の粘度を測
定する方法、サンプルの溶媒への溶解速度を測定する方
法、等がある。反応終了後はテトラヒドロフラン(TH
F)等の溶媒に溶解し、メタノール等への貧溶媒に再沈
殿することにより回収し、乾燥して最終的に目標とする
重量平均分子量10万以上、Mw/Mnが5以下のシロ
キサン共重合体が得られる。
The siloxane copolymer prepolymer (Mw; 1000 to 20000) thus obtained was mixed with xylene (boiling point;
139 ° C), toluene (Mw; 110.8 ° C), anisole (Mw; 152 ° C), phenetole (Mw; 172).
C.), tetralin (Mw; 207.degree. C.) or the like in a high-boiling-point solvent, while heating to reflux for 10 to 48 hours while removing generated water (first step). When the reflux time is short, the molecular weight finally obtained tends to be small, which is not preferable. Here, it is desirable to use a solvent having substantially the same volume as the concentration of the prepolymer at the reflux, and the reaction is usually carried out in a container such as a glass flask. Then, the solvent is removed from the container at a rate of about 50 ml / hour (second step). The molecular weight increases to about 40,000 to 80,000 during this step, but if the removal rate is too fast, the uniformity of the reaction decreases, which is not preferable. As the heating source, a mantle heater or the like can be used as in the reflux operation. Then, the entire reaction vessel is placed in an electric constant temperature bath kept at a constant temperature in the range of 200 to 300 ° C. and heated for 10 to 72 hours (third step).
Here, it is desirable that the temperature accuracy of the heating temperature is as good as possible, and it is necessary to control the heating temperature within ± 1 ° C. As a heating method, for example, there is a method of heating the reaction container using a mantle heater, but in such a method, a part of the sample is heated to a high temperature and the temperature uniformity is insufficient.
For this reason, it is recognized that a part of the sample gels or, when it is significant, causes thermal decomposition. on the other hand,
Injecting argon or nitrogen gas into the reaction vessel
Effective for removing water and impurities. In addition, since the molecular weight increases with time, it is not preferable to heat for too long a time, because unnecessary gel components will be significantly generated. Therefore, it is preferable to appropriately sample a part of the reaction product, monitor the molecular weight thereof, and stop the heating when the target molecular weight is reached. GPC is the most accurate simple method for measuring the molecular weight, but more rapid evaluation methods include measuring the viscosity of a concentrated solution of the sample and measuring the dissolution rate of the sample in a solvent. , Etc. After completion of the reaction, tetrahydrofuran (TH
F) and the like are dissolved in a solvent such as methanol and reprecipitated in a poor solvent such as methanol, recovered, dried, and finally targeted to obtain a siloxane copolymer having a weight average molecular weight of 100,000 or more and Mw / Mn of 5 or less. A coalescence is obtained.

【0025】[0025]

【実施例】以下、実施例に従って本発明を詳しく説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは勿
論である。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples.

【0026】(実施例1) シロキサン共重合体プレポリマの合成:以下の手順によ
りモノフェニルシロキサン単位:ジフェニルシロキサン
単位=95/5のシロキサン共重合体プレポリマを合成
した。
Example 1 Synthesis of Siloxane Copolymer Prepolymer: A siloxane copolymer prepolymer having a monophenylsiloxane unit: diphenylsiloxane unit = 95/5 was synthesized by the following procedure.

【0027】1リットルの反応容器にジオキサン500
ml(ミリリットル)を入れ、フェニルトリクロロシラ
ン60.9mlとジフェニルジクロロシラン4.2ml
を溶解する。撹拌下、水200mlを3時間にわたって
滴下し、加水分解反応を行う。反応物を分液ロートに移
し、トルエン1リットルと混合し、トルエン層に加水分
解物を溶解させる。トルエン層を蒸留水800mlで3
回洗浄し、残存する塩化水素を除去する。トルエン溶液
をロータリエバポレータで濃縮乾固して、加水分解物
(60g)を得る。反応容器中(500mlナス型フラ
スコ)にトルエン80mlとKOHの10%メタノール
溶液6mlを加え、水分定量器(容量30ml)付きの
反応器で還流を開始する。重縮合反応の進行に伴い、除
去された水分が定量器中に除去される。こうした状態で
40時間還流を継続する。反応終了後、THF80ml
を加えて溶解させ、不溶物を濾別した後、酢酸0.6m
lを加えてKOHを中和する。2リットルのメタノール
中に再沈殿して、濾別,洗浄後乾燥して最終的にシロキ
サン共重合体プレポリマ45gを得た(Mw=830
0、Mw/Mn=3.1;分子量はGPCで測定し
た)。
Dioxane 500 in a 1 liter reaction vessel
Add ml (milliliter) and add 60.9 ml of phenyltrichlorosilane and 4.2 ml of diphenyldichlorosilane.
Dissolve. With stirring, 200 ml of water is added dropwise over 3 hours to carry out the hydrolysis reaction. The reaction product is transferred to a separating funnel and mixed with 1 liter of toluene to dissolve the hydrolyzate in the toluene layer. 3 times the toluene layer with 800 ml of distilled water
Wash twice to remove residual hydrogen chloride. The toluene solution is concentrated to dryness with a rotary evaporator to obtain a hydrolyzate (60 g). To a reaction vessel (500 ml eggplant-shaped flask), 80 ml of toluene and 6 ml of 10% methanol solution of KOH are added, and reflux is started in a reactor equipped with a moisture meter (volume: 30 ml). With the progress of the polycondensation reaction, the removed water is removed in the meter. Reflux is continued for 40 hours in this state. After the reaction is completed, THF 80 ml
Was added to dissolve it, and the insoluble matter was filtered off.
Add 1 to neutralize KOH. It was reprecipitated in 2 liters of methanol, filtered, washed and dried to finally obtain 45 g of a siloxane copolymer prepolymer (Mw = 830).
0, Mw / Mn = 3.1; molecular weight was measured by GPC).

【0028】高分子量共重合体の合成:前述で合成した
シロキサン共重合体プレポリマ40gを70mlのキシ
レンに溶解し、10%のKOHメタノール溶液0.6m
lを加え、水分定量器付き反応容器中で還流する。30
mlは水分定量器側に移行するため、実質の溶媒量は4
0mlであった。マントルヒータを加熱源として、24
時間還流を継続した後、水分定量器のコックを解放して
溶媒の除去を開始する。1時間経過後水分定量器自体を
除去して溶媒の除去を継続する。3時間後、反応容器中
から溶媒はほぼ除去され、溶媒臭は消える。この後容器
自体を、250℃(±0.2℃)に保温した電気恒温槽
中に設置して、加熱を継続する。この時、アルゴンガス
を50ml/分の流速で反応容器中に流入させた。24
時間経過後、加熱を停止し、室温に戻った後、THF4
00mlを加えて溶解させた。溶液の不溶物を除去後、
メタノール4リットルで再沈殿し、80℃で10時間乾
燥して最終的にシロキサン共重合体を得た。こうして得
た共重合体のGPC曲線を図1に示す。これから共重合
体のMw=11万、Mw/Mn=3.9であり、分子
量,分子量分布とも優れた特性であった。共重合体の3
0%モノクロロベンゼン溶液からスピンコート(100
0rpm)で作製した薄膜の膜厚は8μmであり、また
薄膜の屈折率は1.539(測定波長;1.3μm)で
あった。
Synthesis of high molecular weight copolymer: 40 g of the siloxane copolymer prepolymer synthesized above was dissolved in 70 ml of xylene and a 10% KOH methanol solution of 0.6 m was prepared.
1 is added and the mixture is refluxed in a reaction vessel equipped with a water content meter. Thirty
The actual amount of solvent is 4 because ml moves to the moisture meter side.
It was 0 ml. Using the mantle heater as a heating source, 24
After continuing the reflux for a period of time, the cock of the moisture meter is released to start the removal of the solvent. After the lapse of 1 hour, the water content meter itself is removed to continue the removal of the solvent. After 3 hours, the solvent is almost removed from the reaction vessel and the solvent odor disappears. After that, the container itself is placed in an electric constant temperature bath kept at 250 ° C. (± 0.2 ° C.) to continue heating. At this time, argon gas was introduced into the reaction vessel at a flow rate of 50 ml / min. 24
After the lapse of time, heating was stopped, and after returning to room temperature, THF4
00 ml was added and dissolved. After removing the insoluble matter of the solution,
It was reprecipitated with 4 liters of methanol and dried at 80 ° C. for 10 hours to finally obtain a siloxane copolymer. The GPC curve of the copolymer thus obtained is shown in FIG. From this, the copolymer had Mw = 110,000 and Mw / Mn = 3.9, which were excellent properties in both molecular weight and molecular weight distribution. Copolymer 3
Spin coating from 100% monochlorobenzene solution (100
The film thickness of the thin film produced at 0 rpm) was 8 μm, and the refractive index of the thin film was 1.539 (measurement wavelength; 1.3 μm).

【0029】(実施例2)実施例1においてフェニルト
リクロロシランの代わりにD置換型フェニルトリクロロ
シランを59.0ml、ジフェニルジクロロシランの代
わりにD置換型ジフェニルジクロロシランを8.6ml
用いる他は同様にしてD置換型シロキサン90/10共
重合体を合成した。得られたポリマのMw=12万、M
w/Mn=4.3であった。また薄膜の屈折率は1.5
43(波長;1.3μm)であった。
Example 2 In Example 1, 59.0 ml of D-substituted phenyltrichlorosilane was used instead of phenyltrichlorosilane, and 8.6 ml of D-substituted diphenyldichlorosilane was used instead of diphenyldichlorosilane.
A D-substituted siloxane 90/10 copolymer was synthesized in the same manner except that it was used. Obtained polymer Mw = 120,000, M
It was w / Mn = 4.3. The refractive index of the thin film is 1.5
It was 43 (wavelength; 1.3 μm).

【0030】(比較例1〜3)実施例1において各工程
を表1に示す条件で行った他は同様にして、シロキサン
共重合体の合成を行った。表中に得られた共重合体の特
性を示すが、いずれも不十分な特性であった。
(Comparative Examples 1 to 3) A siloxane copolymer was synthesized in the same manner as in Example 1 except that each step was performed under the conditions shown in Table 1. The properties of the obtained copolymers are shown in the table, but all were inadequate.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】(応用例)実施例1,2で得られた共重合
体をコア材とする高分子光導波路を作製した。クラッド
材として分子量15万のD置換型のフェニルポリシロキ
サン(非共重合体)を用いた(屈折率は1.533であ
った)。下層クラッド膜厚;20μm、コア形状;8×
8μm2 、上層クラッド膜厚;15μmとした。光透過
性を評価したところ、実施例1のポリマを使用したとき
は0.5dB/cm(1.3μm)、実施例2のポリマ
を使用したときは0.15dB/cmであり、導波損失
の小さい高分子光導波路を作製することができた。
(Application Example) Polymer optical waveguides having the copolymers obtained in Examples 1 and 2 as core materials were prepared. As the clad material, D-substituted phenylpolysiloxane (non-copolymer) having a molecular weight of 150,000 was used (refractive index was 1.533). Lower clad film thickness: 20 μm, core shape: 8 ×
8 μm 2 , upper clad film thickness; 15 μm. When the light transmittance was evaluated, it was 0.5 dB / cm (1.3 μm) when the polymer of Example 1 was used, and 0.15 dB / cm when the polymer of Example 2 was used. It was possible to fabricate a polymer optical waveguide with a small value.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
分子光導波路に使用できる、以下の特徴を持つ高品質な
シロキサン共重合体が得られる。
As described above, according to the present invention, a high quality siloxane copolymer having the following characteristics, which can be used in a polymer optical waveguide, can be obtained.

【0034】 分子量が10万以上と大きい。The molecular weight is as large as 100,000 or more.

【0035】 分散度が5以下と分子量分布が狭い。When the polydispersity is 5 or less, the molecular weight distribution is narrow.

【0036】 不純物やゲル分が少ない。There are few impurities and gel contents.

【0037】 屈折率の厳密な制御が可能である。Strict control of the refractive index is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1で得られたシロキサン共重合体のGP
C曲線を示す線図である。
1 is a GP of the siloxane copolymer obtained in Example 1.
It is a diagram showing a C curve.

【図2】高分子光導波路の構造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a polymer optical waveguide.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 下層クラッド 3 コア 4 上層クラッド 1 substrate 2 lower clad 3 core 4 upper clad

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今村 三郎 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Saburo Imamura 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(I)および(II) 【化1】 (ただし、R1 およびR2 はそれぞれCn2n+1(Yは
水素,重水素あるいはハロゲン原子を表わし、nは5以
上の正の整数である)で表されるアルキル基あるいはハ
ロゲン化アルキル基またはC65 で表されるフェニル
基,重水素置換フェニル基またはハロゲン化フェニル基
である。)で表される化学構造単位を繰り返し単位とし
て有するシロキサン共重合体において、 重量平均分子量が10万以上でかつ重量平均分子量と数
平均分子量の比が5以下であることを特徴とするシロキ
サン共重合体。
1. The following general formulas (I) and (II): (However, R 1 and R 2 are each a C n Y 2n + 1 (Y represents hydrogen, deuterium or a halogen atom, and n is a positive integer of 5 or more) or a halogenated alkyl. Group or a phenyl group represented by C 6 Y 5 , a deuterium-substituted phenyl group or a halogenated phenyl group), the siloxane copolymer having a chemical structural unit represented by the repeating unit has a weight average molecular weight of 10 A siloxane copolymer having a weight average molecular weight and a number average molecular weight of not less than 5 and not more than 5.
【請求項2】 下記一般式(I)および(II) 【化2】 (ただし、R1 およびR2 はそれぞれCn2n+1(Yは
水素,重水素あるいはハロゲン原子を表わし、nは5以
上の正の整数である)で表されるアルキル基あるいはハ
ロゲン化アルキル基またはC65 で表されるフェニル
基,重水素置換フェニル基またはハロゲン化フェニル基
である。)で表される化学構造単位を繰り返し単位とし
て有するシロキサン共重合体において、 少なくとも、 (A)前記一般式(I)および(II)で表される化学構
造単位を繰り返し単位として含む重量平均分子量2万以
下のシロキサン共重合体プレポリマを高沸点溶媒中で、
生成する水分を除去しながら、一定時間還流する第1の
工程と、 (B)前記第1の工程で得られたシロキサン共重合体溶
液を加熱することにより、前記高沸点溶媒を除去する第
2の工程と、 (C)前記第2の工程で得られたシロキサン共重合体を
200℃から300℃の範囲の一定温度の雰囲気中で一
定時間加熱する第3の工程とを含むことを特徴とするシ
ロキサン共重合体の合成方法。
2. The following general formulas (I) and (II): (However, R 1 and R 2 are each a C n Y 2n + 1 (Y represents hydrogen, deuterium or a halogen atom, and n is a positive integer of 5 or more) or a halogenated alkyl. Group or a phenyl group represented by C 6 Y 5 , a deuterium-substituted phenyl group or a halogenated phenyl group), the siloxane copolymer having a chemical structural unit represented by the following formula: at least (A) A siloxane copolymer prepolymer having a weight average molecular weight of 20,000 or less containing the chemical structural units represented by the general formulas (I) and (II) as a repeating unit in a high-boiling solvent,
A first step of refluxing for a certain period of time while removing generated water, and (B) a second step of removing the high boiling point solvent by heating the siloxane copolymer solution obtained in the first step And (C) a third step of heating the siloxane copolymer obtained in the second step in an atmosphere of a constant temperature in the range of 200 ° C. to 300 ° C. for a fixed time. Method for synthesizing siloxane copolymer.
【請求項3】 前記第2の工程において、高沸点溶媒を
除去する速度が50ml/時間以下であることを特徴と
する請求項2に記載のシロキサン共重合体の合成方法。
3. The method for synthesizing a siloxane copolymer according to claim 2, wherein the removal rate of the high boiling point solvent in the second step is 50 ml / hour or less.
【請求項4】 前記第3の工程において、温度雰囲気の
温度精度が±1℃以下であることを特徴とする請求項2
に記載のシロキサン共重合体の合成方法。
4. The temperature accuracy of the temperature atmosphere in the third step is ± 1 ° C. or less.
The method for synthesizing the siloxane copolymer according to 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003011944A3 (en) * 2001-07-28 2003-05-08 Dow Corning High refractive index polysiloxanes and their preparation
JP2009215343A (en) * 2008-03-07 2009-09-24 Adeka Corp Thermosetting resin

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