JPH09208702A - ブロック状ハイドロジェン変性シリコーン及びその製造法 - Google Patents
ブロック状ハイドロジェン変性シリコーン及びその製造法Info
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- JPH09208702A JPH09208702A JP1320196A JP1320196A JPH09208702A JP H09208702 A JPH09208702 A JP H09208702A JP 1320196 A JP1320196 A JP 1320196A JP 1320196 A JP1320196 A JP 1320196A JP H09208702 A JPH09208702 A JP H09208702A
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Abstract
るようなブロック状ハイドロジェン変性シリコーン及び
その製造方法の提供。 【解決手段】 ジアルキルシロキサン連鎖(I)及びア
ルキルハイドロジェンシロキサン連鎖(II)を含む主鎖
がシロキサン連鎖のみからなる共重合体であって、ジア
ルキルシロキサン単位の数平均連鎖長(ma), アルキルハ
イドロジェンシロキサン単位の数平均連鎖長(na)がとも
に5〜3000であるブロック状ハイドロジェン変性シリコ
ーン。 【化1】 (式中、R1, R2及びR3は炭素数1〜6のアルキル基又は
フェニル基、m及びnは1以上の整数を示す。)
Description
ジェン変性シリコーン及びその製造方法に関する。詳し
くはシリコーンの変性位置をブロック状に配列させたブ
ロック状ハイドロジェン変性シリコーン及びその製造方
法に関するものである。
ーンは撥水性、潤滑性、絶縁性、耐熱性、透湿性等に優
れ、またその他多くの特徴があり、離型剤、潤滑剤、化
粧品原料等に広範囲にわたって利用されている。しか
し、シリコーンは、配合がしにくい、膜にならない等の
欠点があり、このような欠点を変性することにより補っ
ているのが現状である。
SiH ユニットをもつシリコーンにヒドロシリル化するこ
とが良く行われる。しかるに、これまでのSiH 含有シリ
コーンはその変性位置がランダムなため、これをベース
に更に変性を加えると、シリコーンの特徴を低下させる
場合があった。従って、シリコーンと変性基の両方の特
徴を十分に発揮できるような変性シリコーンが望まれて
いる。
明者らは変性位置をブロック状に配列させることで、シ
リコーン及び変性基の両者の特徴がいかんなく発揮され
るものと考え、鋭意努力した結果、本発明に至った。
素数1〜6のアルキル基又はフェニル基、mは1以上の
整数を示し、m個のR1及びm個のR2は同一でも異なって
いても良い。)で表されるジアルキルシロキサン連鎖、
及び式(II)
はフェニル基、nは1以上の整数を示し、n個のR3は同
一でも異なっていても良い。)で表されるアルキルハイ
ドロジェンシロキサン連鎖を含む主鎖がシロキサン連鎖
のみからなる共重合体であって、ジアルキルシロキサン
単位の数平均連鎖長(ma), アルキルハイドロジェンシロ
キサン単位の数平均連鎖長(na)がともに5〜3000である
ことを特徴とするブロック状ハイドロジェン変性シリコ
ーン及びその製造方法を提供するものである。
に説明する。
リコーンは、上記式(I)で表されるジアルキルシロキ
サン連鎖と式(II)で表されるアルキルハイドロジェン
シロキサン連鎖がブロック状に連なったものである。
ては式(V)又は式(VI)
し、x, y, z, u, v は正の数を示す。)で表されるもの
がある。これらは一見、ブロック共重合体のようにもと
れるが、連鎖分布のありかたを表現したものではなく、
単に両成分の共重合体であることを表しており、x, y,
u, v等はその共重合比あるいは総数を表しているに過ぎ
ないことは業界の常識である。そして連鎖分布はその共
重合体の製法にもよるが、通常はランダムである。
ン変性シリコーンは数平均連鎖長ma,na がともに少なく
とも5以上の値を有するものであり、従来の上記式
(V)又は式(VI)で表されるようなランダム共重合体と
は一線を画すものである。
29Si−NMRによって求めることができる。R1, R2及び
R3のすべてがメチル基の場合を例に説明すると、ジメチ
ルシロキサン(D)、メチルハイドロジェンシロキサン
(H)の共重合体に発現する3連鎖に対応するケミカル
シフト値はトリメチルシリル基準で各々以下のようにな
る。ただし、測定するNMRの分解能によって、これら
のピークは5連鎖、7連鎖に対応するように分裂して見
える。
る。
DDH はDDH連鎖の面積、AHDH はHDH連鎖の面積、A
HHHはHHH連鎖の面積、AHHDはHHD連鎖の面積、A
DHDはDHD連鎖の面積をそれぞれ示す。) なお、本発明のブロック状ハイドロジェン変性シリコー
ンのNMRには実質上、HDHおよびDHDのピークは
認められない。
の成分の共重合比率が高くなると、その成分の数平均連
鎖長は当然大きくなり、5以上となる場合もあるが、そ
のときもう一方の成分の数平均連鎖長は短くなる。従っ
て、本発明のブロック状ハイドロジェン変性シリコーン
のように両成分の数平均連鎖長が5以上となるものはこ
れまで知られておらず、きわめて新規性の高い物質であ
る。
リコーンの数平均連鎖長 ma, na は5〜3000であれば良
く、好ましくは5〜1000である。この数平均連鎖長の値
が大きくなればなるほどシリコーン部と変性部のセグメ
ント化が大きくなり、したがって対応するランダム体と
は大きく異なる性質を発現する。数平均連鎖長ma, naが
3000を越えると粘度の増大、溶解性の低下、分子間の組
成分布の増大等が著しくなり、実用上好ましくない。
リコーンはマルチブロックタイプである。ただし、特殊
な場合として、ジアルキルシロキサン単位(D)、アル
キルハイドロジェンシロキサン単位(H)が、Dm −H
n のように結合したジブロック体、あるいは、Dm −H
n −Dm 、Hn −Dm −Hn のように結合したトリブロ
ック体となることもあり得る。マルチブロックの繰り返
し数には特に制限はない。
リコーンにおいて、式(I)及び(II)中のR1、R2及び
R3としては、それぞれメチル、エチル、プロピル、ブチ
ル、ペンチル、ヘキシル等の炭素数1〜6のアルキル基
又はフェニル基を示すが、原料の入手性及びシリコーン
の特徴を考慮するとメチル基又はフェニル基が好まし
く、特にメチル基が好ましい。
リコーンのSiH 変性率(全シロキサン単位中のアルキル
ハイドロジェンシロキサン単位の割合)は1〜99%の間
で任意の値をとることができるが、好ましくは1〜50%
である。変性率が50%を越えても構わないが、シリコー
ンの特徴が失われたり、コスト的に不利になることがあ
る。1%未満では変性基の特徴が失われたり、対応する
ランダム体との差が少なくなる。
リコーンの分子量は特に制限されないが、1,000 〜1,00
0,000 が好ましい。本発明のブロック状ハイドロジェン
変性シリコーンは本発明の主旨を逸脱しない限り、式
はフェニル基を示す。)等で表される既知のシロキサン
ユニットを含んでいてもよい。
性シリコーンの製造法を説明する。本発明のブロック状
ハイドロジェン変性シリコーンは、式(III)
数個のR1及びR2は同一でも異なっていてもよい。X はハ
ロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、有機酸アシロキシ
基又はスルホキシ基を示す。ja はジアルキルシロキサ
ン単位の数平均連鎖長を示す5〜3000の数である。)で
表されるジアルキルシロキサンプレポリマーと、式
(IV)
のR3は同一でも異なっていてもよい。Yはハロゲン原
子、水酸基、アルコキシ基、有機酸アシロキシ基又はス
ルホキシ基を示す。ka はアルキルハイドロジェンシロ
キサン単位の数平均連鎖長を示す5〜3000の数であ
る。)で表されるアルキルハイドロジェンシロキサンプ
レポリマーとを別々に合成した後、両者を重縮合させる
ことにより得られる。
記の意味を示すが、具体例としては-Cl 、-Br 、-I、-O
H 、CH3O- 、C2H5O-、CH3COO- 、ClCH2COO- 、Cl2CHCOO
- 、CCl3COO-、CF3COO- 、CH3SO3- 、CF3SO3- 等が挙げ
られる。これらの官能基は直接または加水分解を経由し
て互いに縮合し、本発明のブロック状ハイドロジェン変
性シリコーンを形成することができる。
製造法として、末端にカルボキシル基、アミノ基、水酸
基等を有するプレポリマーを合成後、これらを適当な縮
合剤によって連結させる方法が知られている。しかしな
がら、この方法では反応性の高いSiH 基を損なわずに低
濃度の官能基を反応させる必要があるため、反応率を上
げることが一般に困難であり、また連結部に極性官能基
があるため、シリコーン本来の特徴を減ずる場合があ
る。
ポリマーを用いる方法によれば反応率が容易に上げら
れ、また、主鎖はシロキサン連鎖のみからなるのでシリ
コーンの特性を損なうことなく目的の変性を行うことが
できる。
リマーは、ジクロロシラン、ジアルコキシシラン等の加
水分解/縮合法あるいは環状オリゴマーの平衡化重合法
等により合成することができる。加水分解/縮合法にお
いては、原料として用いたシランの官能基、すなわちク
ロル、アルコキシあるいはシラノール等を末端に持つプ
レポリマーが得られる。反応条件は公知の方法でよく、
適当な縮合体の重合度が得られたところで触媒を除く
か、または水との接触を断てばよい。加水分解/縮合法
においては多くの環状物を生成する場合があるので、反
応条件を注意深く選ぶ必要がある。
るが、一般には用いた酸がシリルエステルとして末端に
結合したプレポリマーが得られる。あるいは活性白土等
の固体酸触媒を用い、末端基としてジアシロキシジアル
キルシラン、ジアルコキシジアルキルシラン等を所定量
加えて反応を行っても良い。さらに、固体酸触媒とアル
コールまたは酸を加えて平衡化重合を行うことでも、式
(III) 又は(IV)で表されるプレポリマーが得られる。
平衡化重合法においては、かならず全系に対し10〜20%
の環状物を生成するので、所望の重合度を得るためには
末端基とシロキサンユニットの比を適宜補正する必要が
ある。
ーの数平均連鎖長は5〜3000である。この時の連鎖長は
最終的に得られる本発明のブロック状ハイドロジェン変
性シリコーンの連鎖分布を決めるが、同ユニット同志の
縮合反応も生じ得るため、必ずしも一致するわけではな
い。
るプレポリマーと、式(IV)で表されるプレポリマーと
を混合し、重縮合させることで目的とする本発明のブロ
ック状ハイドロジェン変性シリコーンが得られる。重縮
合の条件はプレポリマーの分子量、末端基の種類によっ
て大きく異なる。プレポリマーの分子量が大きい場合
は、プレポリマー同志が非相溶となるため溶剤を用いる
必要がある。溶剤としてはヘキサン、ヘプタン、シクロ
ヘキサン等の脂肪族又は脂環式炭化水素、ベンゼン、ト
ルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、クロロホルム、
塩化メチレン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン等
のハロゲン系溶剤等が好適に用いられる。
リコーンの繰り返し数を制御するために、トリアルキル
シラノール、トリアルキルクロロシラン等を添加しても
よい。添加はプレポリマー混合と同時あるいはある程度
重縮合が進んでからが良い。
が、強い酸を用いると再平衡化を生じ、連鎖長が短くな
る場合がある。縮合時の脱離基として酸が生成する場合
はとくにマイルドな条件が必要である。
トキシ基である式(III) で表されるプレポリマーと、Y
がメトキシ基である式(IV)で表されるプレポリマーと
を重縮合させる方法、X がトリフルオロアセトキシ基で
ある式(III) で表されるプレポリマーと、Y がトリフル
オロアセトキシ基である式(IV)で表されるプレポリマ
ーとを重縮合させる方法、X が水酸基である式(III) で
表されるプレポリマーと、Y がトリフルオロアセトキシ
基である式(IV)で表されるプレポリマーとを重縮合さ
せる方法が特に好ましい。
ドロジェン変性シリコーンは水洗、脱溶媒等によって精
製することもできる。副生する環状物は減圧ストリッピ
ングあるいはエタノール等の極性溶剤による洗浄により
取り除くことができる。
リコーンは、例えば、オレフィンとのヒドロシリル化反
応等によって所望の変性シリコーンへ誘導することもで
きる。得られる変性シリコーンはシリコーン部と変性部
が大きくセグメント化されるため、従来のランダム変性
体と比較してシリコーンと変性基の両者の性質を強く保
持している。さらに大きなセグメント化の効果として、
界面活性能、溶剤ゲル化能、被膜形成等の性能を発現す
ることができる。
ン変性シリコーンは化粧品、離型剤、潤滑剤等の原料の
合成中間体等として非常に有用である。
する。
ロテトラシロキサン45g 、トリフルオロ酢酸8.55g を加
え、60℃にて6時間平衡化重合を行った。GLC分析
(装置:Shimadzu GC-4AG 、充填剤:SE-30(30%)、カ
ラム:2.6 mmφ×2m、温度:60℃→ 250℃(8℃/mi
n)、注入口 250℃、検出機:FID)にて、もはや環状
物濃度が変化しなくなったことを確認した後、反応液を
室温に冷却し、そこへ市販の両末端シラノール変性シリ
コーン(チッ素社製、PS341)55gを塩化メチレン 200ml
に溶解した溶液を投入した。そのまま30分間室温で反応
させた後、トリメチルシラノール1.8gを投入し、さらに
30分間反応させた。その後、反応液を洗液が中性になる
まで水洗し、Na2SO4を加えて乾燥し、溶媒及び低分子量
物を減圧留去し、透明な粘稠オイル85gを得た。GPC
分析(THF系、PSスタンダード)より、このものの
分子量分布は単峰性であり、重量平均分子量は49,000で
あることがわかった。
クトル(JEOL−270MHz、50%inCDCl3、10mmφ管)を示
す。ヘテロ連鎖とホモ連鎖の面積比よりD、H各ブロッ
クの数平均連鎖長、 ma, na はいずれも100 程度である
ことがわかった。
Dホモ、Hホモ連鎖からなり、しかも光学的に均一な外
観を有することからハイドロジェンがブロック状に変性
されていると結論される。
−テトラメチルシクロテトラシロキサン45g、ヘキサメ
チルジシロキサン0.49g、トリフルオロ酢酸8.6 gを混
合し60℃で48時間平衡化重合を行った。反応後、実施例
1と同様な後処理を行い、透明な粘稠オイル89gを得
た。このものの重量平均分子量は99,000であった。
クトルを示す。数平均連鎖長ma, naはともに2であり、
この値はランダム1:1共重合体に予想される値と一致
する。
イドロジェンシロキサン(重量平均分子量50,000) を
1:1で混合した。液は白濁し、均一に相溶させること
ができなかった。
g、トリフルオロ酢酸を10.3g、市販の両末端シラノー
ル変性シリコーン(チッ素社製、PS341)を77.7g、塩化
メチレンを 100mlとした以外は実施例1と同様の操作を
行い、透明粘稠オイル79gを得た。このものの分子量分
布は単峰性であり、重量平均分子量は82,000であった。
得られた生成物の29Si−NMRスペクトルを図3に示
す。図3より、このものは少なくとも 100以上の数平均
連鎖長からなるDブロックと、少なくとも50以上の数平
均連鎖長のHブロックからなるブロック状ハイドロジェ
ン変性シリコーンであることがわかった。
オロ酢酸38.5gを60℃で24時間平衡化させてプレポリマ
ー1とした。また、1,3,5,7 −テトラメチルシクロテト
ラシロキサン 9.0g、トリフルオロ酢酸2.9 gを60℃で
12時間平衡化させてプレポリマー2とした。プレポリマ
ー1を室温にて 100mlの塩化メチレンで希釈し、プレポ
リマー2へ投入した。系が均一となることを確認した
後、水50mlを加え、激しく攪拌しながら室温で30分間反
応させた。その後反応液にトリメチルシラノール 4.5g
を加えさらに30分間室温にて攪拌した。反応後、実施例
1と同様の処理を行ない、透明粘稠オイル77gを得た。
量平均分子量は22,000であった。NMRによる連鎖分析
の結果、このものは少なくとも 100以上の数平均連鎖長
のDブロックと、少なくとも20以上の数平均連鎖長のH
ブロックからなるブロック状ハイドロジェン変性シリコ
ーンであることがわかった。
ラシロキサンを27g 、トリフルオロ酢酸8.55g の代わり
にジクロロ酢酸11.7g、市販の両末端シラノール変性シ
リコーン(チッ素社製、PS341)55gの代わりに同社の両
末端シラノール変性シリコーン(PS343) 77.7gを用いた
以外は実施例1と同様の操作を行い、透明粘稠オイル82
gを得た。
量平均分子量は268,000 であった。NMRによる連鎖分
析の結果、このものは少なくとも 350以上の数平均連鎖
長のDブロックと、少なくとも 150以上の数平均連鎖長
のHブロックからなるブロック状ハイドロジェン変性シ
リコーンであることがわかった。
オロ酢酸38.5gを60℃で24時間平衡化させてプレポリマ
ー1とした。また、1,3,5,7 −テトラメチルシクロテト
ラシロキサン50g、メチルジメトキシシラン1.8 gを1
重量%の活性白土存在下に50℃で2時間平衡化させた
後、濾過してプレポリマー2を得た。プレポリマー2の
9gを室温にて50mlの塩化メチレンで希釈し、プレポリ
マー1へ投入した。激しく攪拌しながら室温で30分間反
応させた。その後反応液にトリメチルシラノール 1.0g
を加えさらに30分間室温にて攪拌した。反応後、実施例
1と同様の処理を行ない、透明粘稠オイル74gを得た。
量平均分子量は73,000であった。NMRによる連鎖分析
の結果、このものは少なくとも 400以上の数平均連鎖長
のDブロックと、少なくとも30以上の数平均連鎖長のH
ブロックからなるブロック状ハイドロジェン変性シリコ
ーンであることがわかった。
酢酸 1.7gを3重量%の活性白土存在下に60℃で5時間
平衡化させてプレポリマー1とした。また、1,3,5,7−
テトラメチルシクロテトラシロキサン50g、メチルジメ
トキシシラン4.4gを1重量%の活性白土存在下に50℃
で2時間平衡化させた後、濾過してプレポリマー2を得
た。プレポリマー2の9gを室温にて50mlのn−ヘキサ
ンで希釈し、未濾過のプレポリマー1へ投入した。活性
白土残存下に激しく攪拌しながら室温で30分間反応させ
た。その後反応液にトリメチルシラノール 1.0gを加え
さらに30分間室温にて攪拌した。反応後、濾過した後に
実施例1と同様の処理を行ない、透明粘稠オイル72gを
得た。
量平均分子量は55,000であった。NMRによる連鎖分析
の結果、このものは少なくとも 400以上の数平均連鎖長
のDブロックと、少なくとも20以上の数平均連鎖長のH
ブロックからなるブロック状ハイドロジェン変性シリコ
ーンであることがわかった。
トリフルオロ酢酸1.7gを60℃で6時間平衡化させてプ
レポリマー1とした。また、オクタメチルシクロテトラ
シロキサン 200g、ジメチルジメトキシシラン 3.3gを
3重量%の活性白土存在下に60℃で6時間平衡化させた
後、濾過してプレポリマー2を得た。プレポリマー2の
100gを室温にて 100mlのn−ヘキサンで希釈し、プレ
ポリマー1へ投入した。激しく攪拌しながら室温で30分
間反応させた後、反応液にトリメチルシラノール 1.0g
を加えさらに30分間室温にて攪拌した。反応後、実施例
1と同様の処理を行ない、透明粘稠オイル77gを得た。
量平均分子量は64,000であった。NMRによる連鎖分析
の結果、このものは少なくとも 400以上の数平均連鎖長
のDブロックと、少なくとも20以上の数平均連鎖長のH
ブロックからなるブロック状ハイドロジェン変性シリコ
ーンであることがわかった。
ペクトルである。
ペクトルである。
ペクトルである。
Claims (6)
- 【請求項1】 式(I) 【化1】 (式中、R1及びR2は同一又は異なって、炭素数1〜6の
アルキル基又はフェニル基、mは1以上の整数を示し、
m個のR1及びm個のR2は同一でも異なっていても良
い。)で表されるジアルキルシロキサン連鎖、及び式
(II) 【化2】 (式中、R3は炭素数1〜6のアルキル基又はフェニル
基、nは1以上の整数を示し、n個のR3は同一でも異な
っていても良い。)で表されるアルキルハイドロジェン
シロキサン連鎖を含む主鎖がシロキサン連鎖のみからな
る共重合体であって、ジアルキルシロキサン単位の数平
均連鎖長(ma), アルキルハイドロジェンシロキサン単位
の数平均連鎖長(na)がともに5〜3000であることを特徴
とするブロック状ハイドロジェン変性シリコーン。 - 【請求項2】 R1、R2及びR3が全てメチル基である請求
項1記載のブロック状ハイドロジェン変性シリコーン。 - 【請求項3】 式(III) 【化3】 (式中、R1及びR2は前記の意味を示し、複数個のR1及び
R2は同一でも異なっていてもよい。X はハロゲン原子、
水酸基、アルコキシ基、有機酸アシロキシ基又はスルホ
キシ基を示す。ja はジアルキルシロキサン単位の数平
均連鎖長を示す5〜3000の数である。)で表されるジア
ルキルシロキサンプレポリマーと、式 (IV) 【化4】 (式中、R3は前記の意味を示し、複数個のR3は同一でも
異なっていてもよい。Yはハロゲン原子、水酸基、アル
コキシ基、有機酸アシロキシ基又はスルホキシ基を示
す。ka はアルキルハイドロジェンシロキサン単位の数
平均連鎖長を示す5〜3000の数である。)で表されるア
ルキルハイドロジェンシロキサンプレポリマーとを別々
に合成した後、両者を重縮合させることを特徴とする請
求項1又は2記載のブロック状ハイドロジェン変性シリ
コーンの製造法。 - 【請求項4】 X がジクロロアセトキシ基、Y がメトキ
シ基である請求項3記載の製造法。 - 【請求項5】 X 及びY がともにトリフルオロアセトキ
シ基である請求項3記載の製造法。 - 【請求項6】 X が水酸基、Y がトリフルオロアセトキ
シ基である請求項3記載の製造法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01320196A JP3408370B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | ブロック状ハイドロジェン変性シリコーン及びその製造法 |
EP97100378A EP0786488A3 (en) | 1996-01-29 | 1997-01-10 | Block hydrogen-modified silicone and process for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01320196A JP3408370B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | ブロック状ハイドロジェン変性シリコーン及びその製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09208702A true JPH09208702A (ja) | 1997-08-12 |
JP3408370B2 JP3408370B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=11826554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01320196A Expired - Lifetime JP3408370B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | ブロック状ハイドロジェン変性シリコーン及びその製造法 |
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EP (1) | EP0786488A3 (ja) |
JP (1) | JP3408370B2 (ja) |
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