JPH08165295A - 含フッ素有機ケイ素化合物 - Google Patents

含フッ素有機ケイ素化合物

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JPH08165295A
JPH08165295A JP6333471A JP33347194A JPH08165295A JP H08165295 A JPH08165295 A JP H08165295A JP 6333471 A JP6333471 A JP 6333471A JP 33347194 A JP33347194 A JP 33347194A JP H08165295 A JPH08165295 A JP H08165295A
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Takashi Matsuda
高至 松田
Shinichi Sato
伸一 佐藤
Masatoshi Arai
正俊 荒井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フッ素含有率が高く、表面エネルギーが低い
上、室温で硬化し得るエラストマーとなり得る新規な含
フッ素有機ケイ素化合物を得る。 【構成】 下記一般式(1)で示される含フッ素有機ケ
イ素化合物。 【化1】 〔但し、式中R1及びR2はそれぞれ置換又は非置換の一
価炭化水素基、R3は置換又は非置換の二価炭化水素
基、Qは下記一般式(2)又は下記一般式(3)で示さ
れる基 【化2】 (但し、式中R2は前記と同様の意味を示し、R4は結合
途中に酸素原子、窒素原子及びケイ素原子の1種又は2
種以上を介在させてもよい置換又は非置換の二価炭化水
素基を示す。) 【化3】 (但し、式中R5及びR6は置換又は非置換の二価炭化水
素基を示す。)、Rf は二価のパーフルオロアルキレン
基又は二価のパーフルオロポリエーテル基であり、Xは
加水分解性基である。aは0以上の整数であり、bは1
〜3の整数である。〕

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐溶剤性、耐薬品性を
有するゴム材料用素材及び離型剤用素材等の原料として
有効に利用することができる新規な室温硬化性含フッ素
有機ケイ素化合物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、有機フッ素化合物は、各種分野で使用されており、
例えば有機フッ素化合物のポリマーを架橋剤を用いて1
50℃以上の高温下で架橋することによりエラストマー
を得、これをゴム材料及び離型剤として利用している。
【0003】しかし、従来の有機フッ素化合物より得ら
れるエラストマーでは、その耐溶剤性、耐薬品性が十分
でない場合があり、より耐溶剤性、耐薬品性に優れるエ
ラストマーが望まれる。
【0004】また、シーラント、成形部品等として使用
されるエラストマーは、更に離型性、撥水性に優れるも
のがよく、更には室温下で硬化することがより望まし
い。
【0005】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
耐溶剤性、耐薬品性に優れ、また、離型性、撥水性に優
れた室温硬化性エラストマーを与える新規含フッ素有機
ケイ素化合物を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、例えば下記
一般式(4)で示される両末端にヒドロシリル化が可能
な不飽和結合基を有する有機ケイ素化合物と、下記一般
式(5)で示される化合物とを付加反応触媒の存在下で
反応させることにより、下記一般式(1)で示される新
規な有機フッ素化合物が得られること、更に、この有機
フッ素化合物が、フッ素含有率が高く、表面エネルギー
が低い上、室温で硬化し得るエラストマーとなり得るこ
とを知見し、本発明をなすに至った。
【0007】
【化4】
【0008】従って、本発明は、上記式(1)で示され
る含フッ素有機ケイ素化合物を提供する。
【0009】以下、本発明につき更に詳述すると、本発
明の含フッ素有機ケイ素化合物は、下記一般式(1)で
示されるものである。
【0010】
【化5】
【0011】ここで、上記式(1)中のR1 及びR2
しては、炭素数1〜10、特に脂肪族不飽和結合を除
く、炭素数1〜8の置換又は非置換の一価炭化水素基が
好適であり、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、
イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−
ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、
ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアル
キル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロ
ヘプチル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル
基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イ
ソブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等の
アルケニル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナ
フチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル
基、フェニルプロピル基等のアラルキル基あるいはこれ
らの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、塩素、臭素
等のハロゲン原子等で置換したクロロメチル基、ブロモ
エチル基、クロロプロピル基、トリフルオロプロピル基
などが挙げられる。また、R3としては、置換又は非置
換の二価炭化水素基であれば特に限定されないが、炭素
数1〜20、特に2〜10の炭化水素基が好適であり、
具体的にはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、メ
チルエチレン基、ブチレン基、ヘキサメチレン基等のア
ルキレン基、シクロヘキシレン基等のシクロアルキレン
基、フェニレン基、トリレン基、キシリレン基、ナフチ
レン基、ビフェニレン基等のアリーレン基、あるいはこ
れらの基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子等で
置換した基、あるいはこれらの置換又は非置換のアルキ
レン基、アリーレン基の組み合わせなどが例示される
が、合成の容易さ、化合物の安定性などの点からエチレ
ン基、プロピレン基が好ましい。
【0012】上記式(1)においてQは下記一般式
(2)又は一般式(3)で示される基である。
【0013】
【化6】
【0014】上記式(2)中のR2 は前記と同様であ
り、R4 としては、置換又は非置換の二価炭化水素基で
あれば特に限定されず、上記R3 と同様の基を挙げるこ
とができるが、更に、R4 は結合の途中に酸素原子、窒
素原子、ケイ素原子の1種又は2種以上を介在させても
良い。
【0015】この場合、酸素原子は−O−,窒素原子は
−NR' −(R' は水素原子又は炭素数1〜8、特に1
〜6のアルキル基又はアリール基である)として介在す
ることができ、またケイ素原子は、例えば下記の基のよ
うに直鎖状又は環状のオルガノシロキサンを含有する基
あるいはオルガノシリレン基として介在することができ
る。
【0016】
【化7】
【0017】このような基としては、下記の基を例示す
ることができる。
【0018】
【化8】
【0019】更に、上記式(3)中のR5 及びR6 とし
ては、炭素数1〜10、特に2〜6の置換又は非置換の
二価炭化水素基が好適であり、具体的にはメチレン基、
エチレン基、プロピレン基、メチルエチレン基、ブチレ
ン基、ヘキサメチレン基等のアルキレン基、シクロヘキ
シレン基等のシクロアルキレン基、あるいはこれらの基
の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子等で置換した
基などが例示される。
【0020】上記式(2)又は式(3)により示される
式(1)中のQとして具体的には下記の基が例示され
る。なお、以下の化学式において、Meはメチル基、P
hはフェニル基を示す。
【0021】
【化9】
【0022】また、式(1)においてRfは二価パーフ
ルオロアルキレン基又は二価パーフルオロポリエーテル
基であり、特に二価パーフルオロアルキレン基としては −Cm 2m− (但し、m=1〜10、好ましくは1〜6である。)で
示される直鎖状又は分岐状のものが好ましく、二価パー
フルオロポリエーテル基としては下記式で示されるもの
が好ましい。
【0023】
【化10】
【0024】Rfとして具体的には、下記のものが例示
される。
【0025】
【化11】
【0026】更に、上記式(1)においてXは加水分解
性基であり、具体的にはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等
のハロゲン原子や下記一般式で示される基が例示され
る。
【0027】
【化12】
【0028】なお、上記式(1)においてbはそれぞれ
独立に1,2又は3であり、従って、加水分解性基のX
を1〜3個含むものである。
【0029】なおまた、上記式(1)においてaは0以
上の整数であり、従って、式(1)の有機フッ素化合物
は1分子中に二価パーフルオロアルキレン基又は二価パ
ーフルオロポリエーテル基を1個以上含むものである
が、aは好ましくは0〜10、特に0,1,2,3,
4,5,6が例示される。
【0030】本発明において、上記含フッ素有機ケイ素
化合物は、粘度(25℃、以下同様)が数十csの低粘
度ポリマーから固形の生ゴム状のポリマーまでを包含す
るが、取り扱いやすさの点からは、例えば熱加硫ゴム用
としては生ゴム状のポリマーが、また、液状ゴム用には
粘度が100〜100000cs程度のポリマーが好適
に使用される。低粘度すぎると得られる硬化物がエラス
トマーとしての伸びが小さくなり、バランスのとれた物
性が得られない場合が生じる。
【0031】本発明の含フッ素有機ケイ素化合物は、例
えば下記一般式(4)で示される両末端にヒドロシリル
化が可能な不飽和結合基を有する化合物と、下記一般式
(5)で示される化合物とを付加反応触媒の存在下で反
応させることにより合成することができる。
【0032】
【化13】
【0033】上記式(4)中のR3 ' としては、例えば
ビニル基、アリル基、プロぺニル基、イソプロペニル
基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等
の炭素数2〜8、特に2〜6のアルケニル基が挙げられ
る。
【0034】上記反応において、式(4)の化合物と式
(5)の化合物との混合割合は、モル換算で式(4)の
化合物に対して式(5)の化合物を2〜10倍、特に2
〜5倍程度とすることが好ましい。なお、反応終了後に
残存する式(5)の化合物の過剰量は、減圧ストリップ
により除去することができる。
【0035】この場合、上記触媒としては周期表第VI
II族元素又はその化合物、例えば塩化白金酸、アルコ
ール変性塩化白金酸(米国特許第3220972号参
照)、塩化白金酸とオレフィンとの錯体(米国特許第3
159601号、同第3159662号、同第3775
452号参照)、白金黒又はパラジウム等をアルミナ、
シリカ、カーボン等の担体に担持させたもの、ロジウム
−オレフィン錯体、クロロトリス(トリフェニルホスフ
ィン)ロジウム(ウィルキンソン触媒)等を使用し得、
その添加量は触媒量とすることができる。上記の錯体は
アルコール系、ケトン系、エーテル系、炭化水素系の溶
剤に溶解して使用することが好ましい。
【0036】また、上記反応の条件は、50〜150
℃、好ましくは80〜120℃で2〜4時間反応させる
ことが好ましい。
【0037】上記式(4)の有機フッ素化合物は、下記
の方法により得ることができる。即ち、上記式(4)に
おいてaが0である有機フッ素化合物は、例えば下記一
般式(6)で示される両末端に酸フロライド基を有する
化合物と下記一般式(7)で示される二級アミン化合物
とをトリメチルアミン等の受酸剤の存在下で反応させる
ことにより合成することができる。
【0038】
【化14】
【0039】更に、上記式(4)においてaが1以上の
整数となる有機フッ素化合物は、例えば上記式(6)に
示される両末端に酸フロライド基を有する化合物と下記
一般式(8) H−Q−H …(8) (Qは上記と同様の意味を示す。)で示される化合物と
を受酸剤の存在下で反応させ、更に上記式(7)で示さ
れる二級アミン化合物を反応させることにより合成する
ことができる。
【0040】この場合、式(6)の両末端に酸フロライ
ド基を有する化合物と式(7)の二級アミン化合物との
仕込量の比率は、特に限定されるものではないが、モル
換算で式(6)の化合物の仕込量(a)と式(7)の化
合物の仕込量(b)との比率(a)/(b)を0.5〜
0.2mol/molとすると好適である。
【0041】また、上記式(6)の化合物の仕込量
(a)と式(8)の化合物の仕込量(c)とは、モル換
算で(a)を(c)より少なくしない限り、特に限定さ
れるものではない。式(1)中の繰り返し単位aは、
(a)/(c)を調整することにより目的に応じた適宜
な値にすることができ、(a)/(c)を大きくすれば
比較的分子量の小さなポリマーを合成することができ、
(a)/(c)の値を1に近づければ分子量の大きなポ
リマーを合成することができる。
【0042】上記反応の条件は、特に制限されないが、
20〜100℃で1〜8時間、好ましくは20〜50℃
で2〜4時間反応させることが好ましい。
【0043】なお、式(4)の有機フッ素化合物におい
て、Qがケイ素原子を介在するものである有機フッ素化
合物は、式(7)の二級アミン化合物のR3 がアリル基
の場合、下記一般式(9)で示される両末端にアリル基
を有する化合物が合成され、これと例えば下記一般式
(10)で示される化合物とを前記と同様の付加反応触
媒の存在下で反応させることにより合成することができ
る。
【0044】
【化15】
【0045】この反応で上記式(9)で示される両末端
にアリル基を有する化合物と式(10)の化合物との仕
込量との比率は、モル換算で式(9)の化合物の仕込量
(d)を式(10)の化合物の仕込量(e)より多くし
なくてはならないが、その比率(d)/(e)は最大で
2である。即ち、1<(d)/(e)≦2である。
【0046】なお、(d)/(e)を大きくすれば比較
的分子量の小さなポリマーを合成することができ、
(d)/(e)の値を1に近づければ分子量の大きなポ
リマーを合成することができる。
【0047】また、上記反応条件は、50〜150℃、
好ましくは80〜120℃で2〜4時間とすることが好
ましい。
【0048】本発明の含フッ素有機ケイ素化合物は、末
端に加水分解性シリル基を有するため空気中の湿気(水
分)と反応することにより架橋し、エラストマーとなり
得る。このエラストマーはフッ素含有率が高いため耐溶
剤性、耐薬品性に優れ、また、低表面エネルギーを有す
るため離型性、撥水性に優れており、シーラント、成形
部品、押出部品、被覆材料、離型剤等として有効に使用
することができる。
【0049】
【発明の効果】本発明の有機フッ素化合物は、フッ素含
有率が高く、表面エネルギーが低い上、室温で硬化し得
るエラストマーとなり得るもので、耐溶剤性、耐薬品性
のゴム材料用素材、離型剤用素材などとして有効であ
る。
【0050】
【実施例】以下、参考例及び実施例を示して本発明を具
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。
【0051】〔参考例〕下記式(11)で示される両末
端に酸フロライド基を有する化合物189.2g(粘
度:430cs;25℃)を攪拌棒、温度計、ジムロー
ト、滴下ロートを付した300ml四つ口フラスコ内に
仕込み、攪拌しながら滴下ロートよりアリルアニリン
9.6gとトリエチルアミン6.1gとの混合物を20
℃にて滴下した。
【0052】
【化16】
【0053】滴下後に、60℃にて反応を2時間行い、
反応混合物を加圧濾過して得られた濾液を120℃/3
mmHgで減圧ストリップしたところ、淡黄色透明な液
状化合物190.1gが得られた。
【0054】これにメタキシレンヘキサフロライド5
0.0gを仕込み、攪拌しながら100℃に加熱して塩
化白金酸のイソプロピルアルコール2%溶液0.2gを
添加した。その後、滴下ロートにて下記式(12)で示
されるシクロテトラシロキサン6.96gを滴下し、反
応を行った。
【0055】
【化17】
【0056】滴下後、熟成させながらガスクロマトグラ
フでシクロテトラシロキサンの消失を確認した後、室温
まで冷却し、活性炭1.5gを投入して2時間攪拌し
た。反応混合物を加圧濾過して得られた濾液を120℃
/3mmHgで減圧ストリップしたところ、透明な液状
化合物193.5gが得られた。
【0057】得られた化合物は、粘度30700cs
(25℃)、屈折率1.329であった。この化合物を
IR測定した結果、以下に示す吸収が認められた。
【0058】 1100〜1300cm-1 νC-F 1690cm-1 νC=0 1600,1500cm-1 arom. また、この化合物のアリル基量を定量したところ、0.
007モル/100gであり、得られた化合物は、下記
構造式(13)で示される有機フッ素化合物のポリマー
であることが確認された。
【0059】
【化18】
【0060】〔実施例1〕下記式(14)で示される両
末端にアリル基を有する化合物274.8g及びメタキ
シレンヘキサフロライド55gを攪拌棒、温度計、ジム
ロート、滴下ロートを付した500ml四つ口フラスコ
内に仕込み、攪拌しながら内温が70℃になるようにオ
イルバスにて加熱した。その後塩化白金酸のイソプロピ
ルアルコール2%溶液0.3gを添加し、次いで滴下ロ
ートにて下記式(15)で示されるシラン化合物4.9
gを滴下し、反応を行なった。
【0061】
【化19】
【0062】滴下後、熟成させながら 1H−NMRにて
アリル基(−CH=CH2 :δ=4.9〜5.3pp
m)の消失を確認した後、100℃で10mmHgにて
減圧ストリッピングを行ない、未反応のシラン成分を除
去したところ、淡かっ色透明な液状化合物277.1g
が得られた。
【0063】得られた化合物は、粘度32500cs
(25℃)、屈折率1.335であった。この化合物を
1H−NMR測定した結果、以下に示す吸収が認められ
た。
【0064】1H−NMR(TMS標準) δ=3.56(s,Si−OCH 3 ,18H) δ=3.6〜4.0(m,N−CH 2 −,16H) δ=7.0〜7.5(m,N−Ph,40H) IR(図1参照) 1100〜1300cm-1 νC-F 1690cm-1 νC=0 1600,1500cm-1 arom. また、この化合物を加水分解し、脱離したメタノール量
を定量したところ、0.014mol/100gであ
り、下記構造式(16)で示される含フッ素有機ケイ素
化合物であることが確認された。
【0065】
【化20】
【0066】〔実施例2〕実施例1と同様の装置に上記
式(14)で示される両末端にアリル基を有する化合物
274.8g及びメタキシレンヘキサフロライド55g
を仕込み、内温80℃に昇温後、塩化白金酸のイソプロ
ピルアルコール2%溶液0.3gを添加し、次いで滴下
ロートにて下記式(17)で示されるシラン化合物6.
3gを滴下し、実施例1と同様に反応、後処理を行なっ
たところ、淡かっ色透明な液状化合物277.2gが得
られた。
【0067】
【化21】
【0068】得られた化合物は、粘度32700cs
(25℃)、屈折率1.336(25℃)であり、 1
−NMR,IR測定した結果、以下に示す吸収が認めら
れた。
【0069】1H−NMR(TMS標準) δ=3.6〜4.0(m,N−CH2 −,16H) δ=4.1〜4.2(m,OC=CH2 ,2H) δ=7.0〜7.5(m,N−Ph,40H) IR(図2参照) 1100〜1300cm-1 νC-F 1690cm-1 νC=0 1600,1500cm-1 arom. 1645cm-1 νC=C また、この化合物を加水分解し、脱離したアセトン量を
定量したところ、0.021mol/100gであり、
下記構造式(18)で示される含フッ素有機ケイ素化合
物であることが確認された。
【0070】
【化22】
【0071】〔実施例3〕実施例2において式(17)
のシラン化合物の代わりに下記式(19)で示されるシ
ラン化合物6.5gを使用する以外は実施例2と同様に
して反応、後処理を行なったところ、淡かっ色透明な液
状化合物277.5gが得られた。
【0072】
【化23】
【0073】得られた化合物は、粘度33700cs
(25℃)、屈折率1.338(25℃)であり、 1
−NMR,IR測定した結果、以下に示す吸収が認めら
れた。
【0074】1H−NMR(TMS標準) δ=1.97(s,Si−OCCH3 ,12H) δ=3.6〜4.0(m,N−CH2 −,16H) δ=7.0〜7.5(m,N−Ph,40H) IR(図3参照) 1100〜1300cm-1 νC-F 1690cm-1 νC=0 (N−C=O) 1720cm-1 νC=0 (SiOC=O) 1600,1500cm-1 arom. また、この化合物を加水分解し、脱離した酢酸量を定量
したところ、0.014mol/100gであり、下記
構造式(20)で示される含フッ素有機ケイ素化合物で
あることが確認された。
【0075】
【化24】
【0076】〔実施例4〕下記式(21)で示される両
末端にアリル基を有する化合物324.1gとメタキシ
レンヘキサフロライド64.8gとを実施例1と同様の
装置に仕込み、攪拌しながら内温70℃に昇温し、塩化
白金酸のイソプロピルアルコール2%溶液0.3gを添
加し、次いで滴下ロートにて上記式(15)のシラン化
合物4.9gを滴下し、反応を行なった。
【0077】
【化25】
【0078】その後、実施例1と同様に反応、後処理を
行ったところ、淡黄色透明な液状化合物325.8gが
得られた。
【0079】得られた化合物は、粘度63600cs
(25℃)、屈折率1.316(25℃)であり、 1
−NMR,IR測定した結果、以下に示す吸収が認めら
れた。
【0080】1H−NMR(TMS標準) δ=1.1〜1.5(m,CH−CH3 ,24H) δ=3.21 (d,N−CH3 ,6H) δ=3.54 (s,SiO−CH3 ,18H) IR(図4参照) 1100〜1300cm-1 νC-F 1690cm-1 νC=0 また、この化合物を加水分解し、脱離したメタノール量
を定量したところ、0.018mol/100gであ
り、下記構造式(22)で示される含フッ素有機ケイ素
化合物であることが確認された。
【0081】
【化26】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の有機フッ素化合物のIRスペクトル
を示すチャートである。
【図2】実施例2の有機フッ素化合物のIRスペクトル
を示すチャートである。
【図3】実施例3の有機フッ素化合物のIRスペクトル
を示すチャートである。
【図4】実施例4の有機フッ素化合物のIRスペクトル
を示すチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C10N 40:36 (72)発明者 荒井 正俊 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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で示される含フッ素有
    機ケイ素化合物。 【化1】 【化2】 【化3】
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008088412A (ja) * 2006-09-08 2008-04-17 Shin Etsu Chem Co Ltd パーフルオロポリエーテル−ポリオルガノシロキサン共重合体及びそれを含む表面処理剤
JP2009132826A (ja) * 2007-11-30 2009-06-18 Shin Etsu Chem Co Ltd パーフルオロポリエーテル−ポリオルガノシロキサンブロック共重合体及びそれを含む表面処理剤

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