JPH10324749A - Epoxy group-bearing organopolysilsesquioxane and its production - Google Patents

Epoxy group-bearing organopolysilsesquioxane and its production

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JPH10324749A
JPH10324749A JP13719197A JP13719197A JPH10324749A JP H10324749 A JPH10324749 A JP H10324749A JP 13719197 A JP13719197 A JP 13719197A JP 13719197 A JP13719197 A JP 13719197A JP H10324749 A JPH10324749 A JP H10324749A
Authority
JP
Japan
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group
epoxy group
organopolysilsesquioxane
mercapto
acrylate
Prior art date
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Pending
Application number
JP13719197A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Matsuoka
正己 松岡
Masatoshi Murakami
正敏 村上
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epoxy group-bearing organopolysilsesquioxane of high stability and high reactivity and its production process. SOLUTION: An organopolysilsesquioxane bearing whole side-chain mercapto groups in which the main chain terminuses are substituted with end-cap groups more than 75 mol.% and the whole side chains are organic groups having a mercapto group and the number-average molecular weight is 5×10<2> -1.5×10<4> is allowed to react with an epoxy group-bearing ethylenically unsaturated compound or with a combination thereof with an alkyl (meth)acrylate in the presence of a radical initiator to prepare the objective epoxy group-containing organopolysilsesquioxane.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はエポキシ基含有オル
ガノポリシルセスキオキサンおよびその製造法に関する
ものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an organopolysilsesquioxane containing an epoxy group and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般式〔−R(R’)SiO3/2 −〕で
示される梯子状オルガノポリシロキサンは通称ラダーシ
リコーンと呼ばれ、その特異な構造と性能が古くから着
目され数多く研究されてきた。中浜らはラダーシリコー
ンの側鎖(上記一般式中のR、R’)として、それまで
のメチル基などのアルキル基やフェニル基などのアリー
ル基以外の有機基を有するラダーシリコーンの合成を試
み、側鎖にビニル基またはメタクリロキシプロピル基と
フェニル基を併せ持つラダーシリコーンの合成に成功し
たことを報告している(Polymer Preprints Japan, 29
73(1980))。
2. Description of the Related Art Ladder-shaped organopolysiloxanes represented by the general formula [-R (R ') SiO3 / 2- ] are commonly called ladder silicones, and their unique structures and performances have been noticed for a long time, and many studies have been made. Have been. Nakahama et al. Attempted to synthesize a ladder silicone having an organic group other than an alkyl group such as a methyl group and an aryl group such as a phenyl group as a side chain (R, R ′ in the above general formula) of the ladder silicone. Reported that ladder silicones having both vinyl or methacryloxypropyl groups and phenyl groups in the side chain were successfully synthesized (Polymer Preprints Japan, 29
73 (1980)).

【0003】また、側鎖としては上述のアルキル基、ア
リール基、アルケニル基の他に、アラルキル基、これら
のハロゲン置換誘導体基を有するラダーシリコーンが提
案されている(例えば、特開昭50−111198号公
報、特開平3−20331号公報)。更に、側鎖にメチ
ル基またはフェニル基を含有するラダーシリコーンのγ
−メタクリロキシアルキルトリアルコキシシラン(特開
昭57−12057号公報)やγ−メタクリロキシアル
キルジメチルクロルシランを反応させてレジストなどに
使用する光重合性を有するシリコーン化合物(特開昭5
9−213728号公報)、側鎖がメチル基とγ−メタ
クリロキシ基が5/1の割合のラダーシリコーンにω−
ジメルカプト変性ジメチルポリシロキサンを反応させた
メルカプト基含有ラダーシリコーン(特開平5−125
192号公報)、不飽和基またはメルカプト基を1分子
当たり少なくとも1個含有する直鎖状ポリシロキサンを
側鎖にグラフトして成るグラフト変性ラダーシリコーン
(特開平6−41307号公報)が提案され、該不飽和
基やメルカプト基を12.5〜20モル%含むラダーシ
リコーンの合成が報告されている。
A ladder silicone having an aralkyl group or a halogen-substituted derivative thereof in addition to the above-mentioned alkyl group, aryl group and alkenyl group as a side chain has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-111198). JP-A-3-20331). Further, γ of ladder silicone containing a methyl group or a phenyl group in a side chain
Photopolymerizable silicone compounds used for resists by reacting -methacryloxyalkyl trialkoxysilanes (JP-A-57-12057) or γ-methacryloxyalkyldimethylchlorosilane (JP-A-512057).
No. 9-217282), a ladder silicone having a side chain of a methyl group and a γ-methacryloxy group in a ratio of 5/1 has ω-
Ladder silicone containing a mercapto group reacted with dimercapto-modified dimethylpolysiloxane (JP-A-5-125)
192) and a graft-modified ladder silicone (JP-A-6-41307) in which a linear polysiloxane containing at least one unsaturated group or mercapto group per molecule is grafted to a side chain. Synthesis of a ladder silicone containing 12.5 to 20 mol% of the unsaturated group or mercapto group has been reported.

【0004】この側鎖としては不飽和基やメルカプト基
の他に炭素原子が1〜3のアルキル基、置換または非置
換フェニル基から選ばれた少なくとも1種以上の有機基
が好ましいとしており、実施例には、メチル基が70モ
ル%以上のラダーシリコーンが例示されている。しかし
ながら、この製造方法ではメチル基を有するシリコーン
モノマー(例示ではメチルトリエトキシシラン)の反応
性が非常に高いために、実際にメルカプト基が側鎖に導
入されないラダーシリコーンの生成が起こり、より均一
で高い反応性を有するラダーシリコーンを得ることは困
難である。
The side chain is preferably at least one organic group selected from an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms and a substituted or unsubstituted phenyl group in addition to an unsaturated group or a mercapto group. The example illustrates a ladder silicone having a methyl group of 70 mol% or more. However, in this production method, since the reactivity of the silicone monomer having a methyl group (methyltriethoxysilane in the example) is very high, a ladder silicone in which a mercapto group is not actually introduced into a side chain occurs, and a more uniform ladder silicone occurs. It is difficult to obtain a ladder silicone having high reactivity.

【0005】一方、ラダーシリコーンの側鎖にエポキシ
基を導入する方法としては、例えばエポキシ基を有する
トリアルコキシシランモノマーの加水分解、縮重合法が
容易に思いつくが、発明者らの検討によると、この方法
ではエポキシ基の開環が起こり目的物が容易に得られな
い。そのためか、いくつかの特許明細書中には、側鎖の
官能基の種類としてエポキシ基を列挙した特許公報が散
見されるものの、具体的な実施例としてエポキシ基を側
鎖に有するオルガノポリシルセスキオキサンの合成例は
これまで全く見当たらない。
On the other hand, as a method of introducing an epoxy group into the side chain of the ladder silicone, for example, a hydrolysis and condensation polymerization method of a trialkoxysilane monomer having an epoxy group can be easily conceived. In this method, ring opening of the epoxy group occurs and the target product cannot be easily obtained. For some reason, in some patent specifications, patent publications listing epoxy groups as types of functional groups in the side chain are scattered, but as specific examples, organopolysilyl having an epoxy group in the side chain. No synthetic examples of sesquioxane have been found so far.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は安定で
ゲル化などを起こすことなく、且つ均一で反応性の高い
エポキシ基を側鎖に含有するオルガノポリシルセスキオ
キサンを提供することである。更に本発明の他の目的
は、上記のようなオルガノポリシルセスキオキサンの効
率の良い製造法を提案することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an organopolysilsesquioxane which is stable, does not cause gelation, and has a uniform and highly reactive epoxy group in a side chain. is there. Still another object of the present invention is to propose a method for efficiently producing the above-mentioned organopolysilsesquioxane.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは安定でゲル
化などを起こすことなく、且つ均一で反応性の高いエポ
キシ基を側鎖に含有するオルガノポリシルセスキオキサ
ンを得るべく鋭意検討を重ねた結果、特定の分子量を有
し、且つ主鎖末端基がエンドキャップ基で置換され、全
側鎖に特定の官能基を有するオルガノポリシルセスキオ
キサンとエポキシ基含有化合物、またはさらにこれらと
(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物との付加反
応物により前記目的を達成し得ることを見出し本発明を
完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have intensively studied to obtain an organopolysilsesquioxane which is stable, does not cause gelation, and has a uniform and highly reactive epoxy group in the side chain. As a result, the organopolysilsesquioxane having a specific molecular weight, and the main chain terminal group is substituted with an endcap group, and having a specific functional group on all side chains, and an epoxy group-containing compound, or further, The present inventors have found that the above object can be achieved by an addition reaction product of the compound and an alkyl (meth) acrylate compound, and have completed the present invention.

【0008】即ち、本発明の第1は5×102 〜1.5
×104 の数平均分子量を有し、主鎖末端基が75モル
%以上エンドキャップ基により置換され、全側鎖がメル
カプト基であるオルガノポリシルセスキオキサンと、エ
ポキシ基含有エチレン性不飽和化合物との付加反応物か
らなることを特徴とするエポキシ基含有オルガノポリシ
ルセスキオキサンである。本発明の第2は5×102
1.5×104 の数平均分子量を有し、主鎖末端基が7
5モル%以上エンドキャップ基により置換され、全側鎖
がメルカプト基であるオルガノポリシルセスキオキサン
と、エポキシ基含有エチレン性不飽和化合物および(メ
タ)アクリル酸アルキルエステルとの付加反応物からな
ることを特徴とするエポキシ基含有オルガノポリシルセ
スキオキサンである。本発明の第3は5×102 〜1.
5×104 の数平均分子量を有し、主鎖末端基が75モ
ル%以上エンドキャップ基により置換され、全側鎖がメ
ルカプト基であるオルガノポリシルセスキオキサンに、
エポキシ基含有エチレン性不飽和化合物をラジカル開始
剤の存在下でマイケル付加反応させることを特徴とする
エポキシ基含有オルガノポリシルセスキオキサンの製造
法である。本発明の第4は5×102 〜1.5×104
の数平均分子量を有し、主鎖末端基が75モル%以上エ
ンドキャップ基により置換され、全側鎖がメルカプト基
であるオルガノポリシルセスキオキサンと、エポキシ基
含有エチレン性不飽和化合物(a)および(メタ)アク
リル酸アルキルエステル(b)から成るモル比で(a)
/(b)=99/1〜1/99の混合物をラジカル開始
剤の存在下でマイケル付加反応させることを特徴とする
エポキシ基含有オルガノポリシルセスキオキサンの製造
法である。
That is, the first of the present invention is 5 × 10 2 to 1.5.
An organopolysilsesquioxane having a number average molecular weight of × 10 4 , a main chain terminal group substituted by an end cap group of 75 mol% or more, and all side chains being a mercapto group; An epoxy group-containing organopolysilsesquioxane characterized by comprising an addition reaction product with a compound. The second aspect of the present invention is 5 × 10 2 to
It has a number average molecular weight of 1.5 × 10 4 and has a main chain terminal group of 7
An addition reaction product of an organopolysilsesquioxane substituted with 5 mol% or more of endcap groups and having all side chains being a mercapto group, an epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound, and an alkyl (meth) acrylate. It is an organopolysilsesquioxane containing an epoxy group, characterized in that: The third aspect of the present invention is 5 × 10 2 -1.
An organopolysilsesquioxane having a number average molecular weight of 5 × 10 4 , wherein the main chain terminal group is substituted by at least 75 mol% by an endcap group, and all side chains are mercapto groups,
A process for producing an epoxy group-containing organopolysilsesquioxane, comprising subjecting an epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound to a Michael addition reaction in the presence of a radical initiator. A fourth aspect of the present invention is 5 × 10 2 to 1.5 × 10 4.
An organopolysilsesquioxane having a number-average molecular weight of at least 75 mol% of the main chain terminal group substituted by an endcap group and all side chains being a mercapto group, and an epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound (a )) And alkyl (meth) acrylate (b) in a molar ratio of (a)
/ (B) = 99/1 to 1/99 in a Michael addition reaction in the presence of a radical initiator, which is a process for producing an epoxy group-containing organopolysilsesquioxane.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明において「(メタ)アクリ
ル〜」は「アクリルおよび/またはメタクリル〜」を意
味する。本発明において原料として用いる全側鎖メルカ
プト基含有オルガノポリシルセスキオキサンは、下記式
〔1〕で示すm個の「シルセスキオキサン」繰り返し構
造を有するラダーシリコーンである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, "(meth) acryl-" means "acryl and / or methacryl-". The organopolysilsesquioxane containing all side chain mercapto groups used as a raw material in the present invention is a ladder silicone having m repeating "silsesquioxanes" represented by the following formula [1].

【0010】[0010]

【化1】 (式中、R1 およびR2 はそれぞれメルカプト基を含有
する有機基、OR3 〜OR6 の75モル%以上はエンド
キャップ基で、残りは水酸基および/またはアルコキシ
基であり、mは自然数を表す)
Embedded image (Wherein, R 1 and R 2 are each an organic group containing a mercapto group, 75 mol% or more of OR 3 to OR 6 is an end cap group, the remainder is a hydroxyl group and / or an alkoxy group, and m is a natural number. Represent)

【0011】前記の式〔1〕で示されるシルセスキオキ
サン単位に於ける側鎖R1 、R2 としては、一般式HS
7 −(式中、R7 は炭素数1〜10の2価の炭化水素
基を示す)で示されるメルカプト基を含有する有機基が
挙げられる。R7 で示される2価の炭化水素基としては
エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基などが例示
される。
The side chains R 1 and R 2 in the silsesquioxane unit represented by the above formula [1] are represented by the general formula HS
R 7 - (wherein, R 7 represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms) and an organic group containing a mercapto group represented by. Examples of the divalent hydrocarbon group represented by R 7 include an ethylene group, a propylene group, and a trimethylene group.

【0012】式〔1〕で示される全側鎖メルカプト基含
有オルガノポリシルセスキオキサンは、主鎖末端基OR
3 〜OR6 の75%以上がエンドキャップ基により置換
され、残部は水酸基および/またはアルコキシ基であ
る。エンドキャップ基としてはシリルオキシ基が例示さ
れ、アルコキシ基は−OR8 (式中、R8 は炭素数1〜
6、好ましくは1〜3のアルキル基を示す)で示され
る。
The organopolysilsesquioxane containing all side chain mercapto groups represented by the formula [1] has a main chain terminal group OR
3 75% or more ~OR 6 is replaced by the end-capping group, the remainder being hydroxyl and / or alkoxy groups. The end-capping group is exemplified silyloxy group, in alkoxy group -OR 8 (wherein, R 8 is 1 to carbon atoms
6, preferably 1 to 3 alkyl groups).

【0013】シリルオキシ基を構成するシリル基は下記
の式〔2〕で示される。
The silyl group constituting the silyloxy group is represented by the following formula [2].

【化2】 (式中、R9 ,R10,R11は炭素数1〜6の置換または
非置換の炭化水素基を示し、互いに同一でも異なってい
ても良い。)
Embedded image (In the formula, R 9 , R 10 , and R 11 represent a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and may be the same or different.)

【0014】主鎖末端基がエンドキャップ基により置換
される割合は、例えば、 1H、13Cおよび29Si−NM
R測定で得られるNMR曲線の各ピーク強度から、主鎖
末端基に残存する水酸基およびアルコキシ基の総数を求
めることにより算出することができ、この値を75モル
%以上にすることにより ゲル化の発生を防ぐことがで
き優れた保存安定性を付与することができる。
The proportion of the main chain terminal group substituted by the end cap group is, for example, 1 H, 13 C and 29 Si-NM.
It can be calculated by calculating the total number of hydroxyl groups and alkoxy groups remaining in the main chain terminal groups from the peak intensities of the NMR curves obtained by the R measurement. Generation can be prevented and excellent storage stability can be imparted.

【0015】本発明の全側鎖がメルカプト基含有オルガ
ノポリシルセスキオキサンの数平均分子量は5×102
〜1.5×104 であり、式〔1〕に於けるmはこの値
に対応する数値である。数平均分子量が5×102 未満
のシルセスキオキサン構造を形成することは困難であ
り、数平均分子量が1.5×104 を越えると汎用溶剤
への相溶性が不充分となる。なお、数平均分子量は一般
的な測定法として既に広く採用されているゲル・パーミ
エーションクロマトグラフィー(GPCと略)法にてポ
リスチレンを標準物質に用いて測定される。
The number average molecular weight of the organopolysilsesquioxane containing mercapto groups in all side chains of the present invention is 5 × 10 2.
1.51.5 × 10 4 , and m in equation [1] is a numerical value corresponding to this value. It is difficult to form a silsesquioxane structure having a number average molecular weight of less than 5 × 10 2 , and if the number average molecular weight exceeds 1.5 × 10 4 , the compatibility with general-purpose solvents becomes insufficient. The number average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (abbreviated as GPC), which is already widely used as a general measuring method, using polystyrene as a standard substance.

【0016】本発明のエポキシ基含有オルガノポリシル
セスキオキサンは、前記の式〔1〕で示される全側鎖メ
ルカプト基含有オルガノポリシルセスキオキサンと、エ
ポキシ基含有エチレン性不飽和化合物との付加反応物で
ある。この付加反応物は例えば、ラジカル開始剤の存在
下、側鎖の−SH基とエチレン性不飽和二重結合とのマ
イケル付加反応によって得られる。
The epoxy group-containing organopolysilsesquioxane of the present invention is obtained by reacting the all-chain mercapto group-containing organopolysilsesquioxane represented by the above formula [1] with an epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound. It is an addition reactant. This addition reactant is obtained, for example, by a Michael addition reaction between a side chain —SH group and an ethylenically unsaturated double bond in the presence of a radical initiator.

【0017】エポキシ基含有エチレン性不飽和化合物と
しては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリ
レート、3,4−エポキシシクロヘキシルアクリレー
ト、3,4−エポキシシクロヘキシルメタクリレート、
アリルグリシジルエーテルなどが例示される。
Examples of the epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, 3,4-epoxycyclohexyl acrylate, 3,4-epoxycyclohexyl methacrylate,
Allyl glycidyl ether and the like are exemplified.

【0018】本発明の第1のエポキシ基含有オルガノポ
リシルセスキオキサンは次式〔3〕で示される。
The first epoxy group-containing organopolysilsesquioxane of the present invention is represented by the following formula [3].

【化3】 (式中、OR3 〜OR6 は前記と同じであり、R12およ
びR13はそれぞれ、メルカプト基を有する有機基とエポ
キシ基含有エチレン性不飽和化合物との付加反応により
生成する有機基で、mは自然数である。)
Embedded image (Wherein OR 3 to OR 6 are the same as described above, and R 12 and R 13 are each an organic group formed by an addition reaction between an organic group having a mercapto group and an epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound, m is a natural number.)

【0019】また、本発明の第2のエポキシ基含有オル
ガノポリシルセスキオキサンは、前記の式〔1〕で示さ
れる全側鎖メルカプト基含有オルガノポリシルセスキオ
キサンと、エポキシ基含有エチレン性不飽和化合物およ
び(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの付加反応物
である。これらの付加反応物は例えば、ラジカル開始剤
の存在下、側鎖の−SH基とエチレン性不飽和二重結合
とのマイケル付加反応によって容易に得られる。エポキ
シ基含有エチレン性不飽和化合物(a)と(メタ)アク
リル酸アルキルエステル(b)の使用割合は任意で良
く、必要なエポキシ基量に合わせて(a)/(b)を決
めれば良い。
Further, the second epoxy group-containing organopolysilsesquioxane of the present invention comprises an alloside chain mercapto group-containing organopolysilsesquioxane represented by the above formula [1] and an epoxy group-containing ethylenic compound. It is an addition reaction product with an unsaturated compound and an alkyl (meth) acrylate. These addition reactants can be easily obtained by, for example, a Michael addition reaction between a side chain —SH group and an ethylenically unsaturated double bond in the presence of a radical initiator. The usage ratio of the epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound (a) and the alkyl (meth) acrylate (b) may be arbitrarily determined, and (a) / (b) may be determined according to the required amount of epoxy group.

【0020】本発明で用いられる(メタ)アクリル酸ア
ルキルエステルは次式〔4〕で示される。
The alkyl (meth) acrylate used in the present invention is represented by the following formula [4].

【化4】 (式中、R14は水素またはメチル基、R15は炭素数1〜
20のアルキル基である。)
Embedded image (Wherein, R 14 is hydrogen or a methyl group, R 15 is carbon number 1 to
20 alkyl groups. )

【0021】本発明の第2のエポキシ基含有オルガノポ
リシルセスキオキサンは、次の式〔5〕で示される。
The second epoxy group-containing organopolysilsesquioxane of the present invention is represented by the following formula [5].

【化5】 (式中、OR3 〜OR6 は前記と同じであり、R16およ
びR17はそれぞれ、メルカプト基を有する有機基とエポ
キシ基含有エチレン性不飽和化合物及び(メタ)アクリ
ル酸アルキルエステルとの付加反応により生成する有機
基で、mは自然数である。)
Embedded image (Wherein, OR 3 to OR 6 are the same as described above, and R 16 and R 17 are the addition of an organic group having a mercapto group to an epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound and an alkyl (meth) acrylate, respectively) An organic group generated by the reaction, and m is a natural number.)

【0022】本発明で用いる全側鎖メルカプト基含有オ
ルガノポリシルセスキオキサンは、原料としてメルカプ
ト基含有トリアルコキシシランまたはメルカプト基含有
トリハロシランを加水分解し、縮重合を行うことにより
製造することができる。全側鎖メルカプト基含有オルガ
ノポリシルセスキオキサンを製造する際に用いられるメ
ルカプト基含有トリアルコキシシランとしては、γ−メ
ルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプト
プロピルトリエトキシシラン、また、メルカプト基含有
トリハロシランとしてはγ−メルカプトプロピルトリク
ロロシランなどが挙げられる。全側鎖メルカプト基含有
オルガノポリシルセスキオキサンは、対応する原料モノ
マーの総モル量に対して1〜8倍モルの水と、該モノマ
ー1モルに対して0.005〜0.05倍モルの酸触媒
の存在下で加水分解、縮重合し、アルカリ中和後生成す
る塩を除去し、さらに主鎖末端をエンドキャップするこ
とにより製造することができる。
The organopolysilsesquioxane containing all side chain mercapto groups used in the present invention can be produced by hydrolyzing a mercapto group-containing trialkoxysilane or a mercapto group-containing trihalosilane as a raw material and subjecting it to condensation polymerization. it can. Examples of the mercapto group-containing trialkoxysilane used in producing the all side chain mercapto group-containing organopolysilsesquioxane include γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, and mercapto group-containing trihalo. Examples of the silane include γ-mercaptopropyltrichlorosilane. The organopolysilsesquioxane containing all side chain mercapto groups is composed of 1 to 8 moles of water and 0.005 to 0.05 mole of 1 mole of the corresponding raw material monomer. By hydrolysis and polycondensation in the presence of an acid catalyst described above, removing the salt formed after neutralization with alkali, and further end-capping the main chain terminal.

【0023】加水分解、縮重合に際して、使用する水の
量が1倍モル未満では加水分解が充分に進行せず、目的
とする分子量のものが得にくく、また、8倍モルを越え
ると急激な発熱反応が起こり反応制御が困難になるばか
りか、生成物のゲル化が起こり易くなり好ましくない。
加水分解、縮重合に際して使用する酸触媒の量は、原料
モノマー1モルに対して0.005〜0.05倍モルで
ある。該酸触媒の量が0.005倍モル未満では、加水
分解、縮重合速度が極めて緩慢となり効率的でなく、目
的とする分子量のものが得にくく、また、0.05倍モ
ルを越えると、急激な反応が起こり反応制御が困難にな
るばかりか、不規則な三次元的縮重合が起こり本発明の
目的とする規則性の高いラダー構造物が得られないばか
りでなく、生成物のゲル化が起こり易くなる。使用され
る酸触媒の例としては、塩酸、硫酸、硝酸などの無機
酸、蟻酸、酢酸蓚酸などの有機酸が挙げられる。
In the hydrolysis and polycondensation, if the amount of water used is less than 1 mol, the hydrolysis does not proceed sufficiently and it is difficult to obtain the desired molecular weight. An exothermic reaction occurs, which makes the control of the reaction difficult and undesirably causes the product to easily gel.
The amount of the acid catalyst used in the hydrolysis and polycondensation is 0.005 to 0.05 times mol per mol of the raw material monomer. When the amount of the acid catalyst is less than 0.005 mol, the rate of hydrolysis and condensation polymerization becomes extremely slow and inefficient, and it is difficult to obtain the target molecular weight. Not only does a rapid reaction occur, which makes reaction control difficult, and irregular three-dimensional polycondensation occurs, so that not only the highly ordered ladder structure aimed at by the present invention cannot be obtained, but also gelation of the product. Is more likely to occur. Examples of the acid catalyst to be used include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid, and organic acids such as formic acid and oxalic acid.

【0024】反応条件については特に限定しないが、一
般的に反応温度は通常0〜100℃であり、反応時間は
1〜24時間程度である。反応をより効率良く且つ、ラ
ダー構造の規則性を高めるためには、最初の加水分解反
応を0〜20℃の如き比較的低温で0.5〜1時間程度
行い、引き続いて40〜100℃、好ましくは60〜8
0℃で1〜10時間反応を行うことが望ましい。
The reaction conditions are not particularly limited, but generally the reaction temperature is usually 0 to 100 ° C., and the reaction time is about 1 to 24 hours. In order to carry out the reaction more efficiently and to increase the regularity of the ladder structure, the first hydrolysis reaction is carried out at a relatively low temperature such as 0 to 20 ° C. for about 0.5 to 1 hour, and subsequently at 40 to 100 ° C. Preferably 60-8
It is desirable to carry out the reaction at 0 ° C. for 1 to 10 hours.

【0025】縮重合反応の停止は反応溶液をアルカリを
用いて中和することにより行わしめ、その際生じる塩
は、濾過または水洗、あるいは両方の併用により除去す
る。必要によっては該脱塩操作に先立ち、共存する水を
充分に除去する場合は、該水と共沸性を有する溶媒、例
えば、エチルアルコールなどのアルコール類、酢酸エチ
ルや酢酸ブチルなどのエステル類、キシレンやトルエン
などの芳香族炭化水素類などを添加して蒸留操作を施し
ても良い。本発明に於いて使用されるアルカリの例とし
ては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの金属の
水酸化物、n−ブチルアミン、トリエチルアミンなどの
有機アミン化合物である。
The polycondensation reaction is stopped by neutralizing the reaction solution with an alkali, and the resulting salt is removed by filtration or washing with water or a combination of both. If necessary, prior to the desalting operation, if the coexisting water is sufficiently removed, a solvent having an azeotropic property with the water, for example, alcohols such as ethyl alcohol, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, A distillation operation may be performed by adding an aromatic hydrocarbon such as xylene or toluene. Examples of the alkali used in the present invention include metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and organic amine compounds such as n-butylamine and triethylamine.

【0026】引き続き、上記の方法で得られた全側鎖メ
ルカプト基含有オルガノポリシルセスキオキサンの主鎖
末端の水酸基及び/またはアルコキシ基を1官能性シリ
ル化剤を用いてシリル化反応を行うことにより、主鎖末
端の少なくとも平均75モル%以上をエンドキャップ基
に置換する。
Subsequently, the hydroxyl group and / or the alkoxy group at the terminal of the main chain of the organopolysilsesquioxane containing all side chain mercapto groups obtained by the above method are subjected to a silylation reaction using a monofunctional silylating agent. Thereby, at least 75 mol% or more of the main chain terminal is substituted with an end cap group.

【0027】主鎖末端のエンドキャップ基への置換が平
均75モル%未満になると、全側鎖メルカプト基含有オ
ルガノポリシルセスキオキサンの安定性が低く、ゲル化
を生じ易くなり、さらに、エポキシ基含有エチレン性不
飽和化合物などとの付加反応時でのゲル化が起こり易く
なり好ましくない。
When the substitution of the end of the main chain with an end cap group is less than 75 mol% on average, the stability of the organopolysilsesquioxane containing all side chain mercapto groups is low, gelation is liable to occur, and furthermore, epoxy resin It is not preferable because gelation easily occurs at the time of addition reaction with a group-containing ethylenically unsaturated compound or the like.

【0028】該シリル化反応は、全側鎖メルカプト基含
有オルガノポリシルセスキオキサン溶液に以下に示すシ
リル化剤を添加することによって行われる。該シリル化
剤としては、ハロシランを含まず、且つ加水分解に用い
た過剰の水の影響を受けにくいもの、あるいはそれ自体
が酸性雰囲気下で加水分解されてシリル化剤になるもの
でも良い。
The silylation reaction is carried out by adding the following silylating agent to an organopolysilsesquioxane solution containing all side chain mercapto groups. The silylating agent may be one containing no halosilane and hardly affected by excess water used for hydrolysis, or one itself hydrolyzed in an acidic atmosphere to become a silylating agent.

【0029】該シリル化剤としては、トリメチルシラノ
ール、トリエチルシラノール、トリプロピルシラノー
ル、トリブチルシラノール、トリフェニルシラノール、
ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサ
ン、アセチルトリフェニルシラン、エトキシトリフェニ
ルシラン、トリメチルメトキシシラン、トリエチルメト
キシシラン、トリエチルエトキシシランなどの化合物が
例示される。
As the silylating agent, trimethylsilanol, triethylsilanol, tripropylsilanol, tributylsilanol, triphenylsilanol,
Compounds such as hexamethyldisiloxane, hexaethyldisiloxane, acetyltriphenylsilane, ethoxytriphenylsilane, trimethylmethoxysilane, triethylmethoxysilane, and triethylethoxysilane are exemplified.

【0030】本発明の好ましい態様において、トリメチ
ルシリル化は原料である全側鎖メルカプト基含有オルガ
ノポリシルセスキオキサンにトリメチルシラノールを反
応させることによって行うことができる。また、該オル
ガノポリシルセスキオキサンにヘキサメチルジシロキサ
ンをシリル化剤として酸性下で反応させることも効果的
である。この場合の反応条件としては、ヘキサメチルジ
シロキサンを所定量よりやや過剰量を用い、溶媒として
は例えばエチルアルコールを少量使用し、50〜100
℃の温度で1〜8時間が選ばれるが、これらの反応条件
に必ずしも限定される訳ではない。
In a preferred embodiment of the present invention, trimethylsilylation can be carried out by reacting trimethylsilanol with all the side chain mercapto group-containing organopolysilsesquioxane as a raw material. It is also effective to react the organopolysilsesquioxane under acidic conditions with hexamethyldisiloxane as a silylating agent. As reaction conditions in this case, hexamethyldisiloxane is used in a slightly excessive amount from a predetermined amount, and as a solvent, for example, a small amount of ethyl alcohol is used, and 50 to 100
The temperature is selected from 1 to 8 hours at a temperature of ° C, but is not necessarily limited to these reaction conditions.

【0031】また、本発明の好ましい態様としては、前
記の主鎖末端基をエンドキャップ基に置換する工程(シ
リル化反応)の溶媒としてメルカプト基含有トリアルコ
キシシランを加水分解、縮重合する際に副生するアルコ
ール類(好ましくはメチルアルコール、エチルアルコー
ルまたはこれらの混合物)を使用することができる。
In a preferred embodiment of the present invention, when a mercapto group-containing trialkoxysilane is hydrolyzed and polycondensed as a solvent in the step of replacing the main chain terminal group with an endcap group (silylation reaction), By-product alcohols (preferably methyl alcohol, ethyl alcohol or a mixture thereof) can be used.

【0032】さて全側鎖メルカプト基含有オルガノポリ
シルセスキオキサンと付加反応させるエポキシ基含有エ
チレン性不飽和化合物は先に例示した通りであるが、
(メタ)アクリル酸アルキルエステル(b)としては、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−
ブチル、アクリル酸iso−ブチル、アクリル酸2−エ
チルヘキシル、アクリル酸iso−デシル、アクリル酸
ラウリル、アクリル酸tri−デシル、アクリル酸ステ
アリル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸iso
−ボロニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸iso−ブ
チル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸
iso−デシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸
tri−デシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル
酸シクロヘキシル、メタクリル酸iso−ボロニルなど
が例示され、これらは単独でも2種以上を用いても良
い。なかでも、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、
アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリ
ル酸n−ブチルが好ましい。
The epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound to be subjected to the addition reaction with the all-chain mercapto group-containing organopolysilsesquioxane is as described above.
As the alkyl (meth) acrylate (b),
Methyl acrylate, ethyl acrylate, acrylic acid n-
Butyl, iso-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, iso-decyl acrylate, lauryl acrylate, tri-decyl acrylate, stearyl acrylate, cyclohexyl acrylate, iso acrylate
-Boronyl, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, iso-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, iso-decyl methacrylate, lauryl methacrylate, tri-decyl methacrylate, stearyl methacrylate, methacrylic Examples thereof include cyclohexyl acid and iso-boronyl methacrylate. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, methyl acrylate, ethyl acrylate,
Preferred are n-butyl acrylate, methyl methacrylate, and n-butyl methacrylate.

【0033】本発明の第1のエポキシ基含有オルガノポ
リシルセスキオキサンは、上述の全側鎖メルカプト基含
有オルガノポリシルセスキオキサンとエポキシ基含有エ
チレン性不飽和化合物とをラジカル開始剤の存在下に反
応させることにより製造することができる。また第2の
エポキシ基含有オルガノポリシルセスキオキサンは、該
全側鎖メルカプト基含有オルガノポリシルセスキオキサ
ンとエポキシ基含有エチレン性不飽和化合物(a)およ
び(メタ)アクリル酸アルキルエステル(b)から成る
モル比で(a)/(b)=99/1〜1/99の混合物
とをラジカル開始剤の存在下に反応させることにより製
造することができる。上記において全側鎖メルカプト基
含有オルガノポリシルセスキオキサンと上記の(a)ま
たは(a)と(b)の混合物の使用割合は、両者の反応
における当量を基準にプラスマイナス30%位の範囲と
すれば良い。
The first epoxy group-containing organopolysilsesquioxane of the present invention comprises the above-mentioned all-chain mercapto group-containing organopolysilsesquioxane and the epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound in the presence of a radical initiator. It can be produced by reacting the following. The second epoxy group-containing organopolysilsesquioxane is composed of the all-side-chain mercapto group-containing organopolysilsesquioxane and the epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound (a) and the alkyl (meth) acrylate (b) ) In a molar ratio of (a) / (b) = 99/1 to 1/99 in the presence of a radical initiator. In the above, the proportion of the organopolysilsesquioxane containing all side chain mercapto groups and the mixture of the above (a) or (a) and (b) is in the range of about ± 30% based on the equivalent weight in the reaction of both. It is good.

【0034】ラジカル開始剤としては、ベンゾイルパー
オキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、キュ
メンヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキ
サイドなどの有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリ
ル、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオ
ネート)などのアゾ化合物などが用いられる。該付加反
応は有機溶媒中で行うことが好ましく、その有機溶媒と
しては例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、
2−プロパノールなどのアルコール類、酢酸エチル、酢
酸n−ブチルなどの酸エステル類、トルエン、キシレン
などの芳香族炭化水素類、メチルエチルケトンなどのケ
トン類及び4−メチル−2−ペンタノンなどが挙げられ
る。該ラジカル開始剤の使用量は、全側鎖メルカプト基
含有オルガノポリシルセスキオキサンと反応させるエポ
キシ基含有エチレン性不飽和化合物またはエポキシ基含
有エチレン性不飽和化合物と(メタ)アクリル酸アルキ
ルエステルの混合物に対して0.0001〜0.5倍モ
ル、好ましくは0.01〜0.1倍モルである。
Examples of the radical initiator include organic peroxides such as benzoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, azobisisobutyronitrile, dimethyl 2,2'-azobis ( An azo compound such as 2-methylpropionate) is used. The addition reaction is preferably performed in an organic solvent, such as methyl alcohol, ethyl alcohol,
Examples include alcohols such as 2-propanol, acid esters such as ethyl acetate and n-butyl acetate, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, ketones such as methyl ethyl ketone, and 4-methyl-2-pentanone. The amount of the radical initiator used is the amount of the epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound or the epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound to be reacted with all the side chain mercapto group-containing organopolysilsesquioxane and the alkyl (meth) acrylate. It is 0.0001 to 0.5 times mol, preferably 0.01 to 0.1 times mol for the mixture.

【0035】該付加反応は、先ず全側鎖メルカプト基含
有オルガノポリシルセスキオキサンを有機溶媒に溶解さ
せ、撹拌を行いながらこれに反応させるエポキシ基含有
エチレン性不飽和化合物、またはエポキシ基含有エチレ
ン性不飽和化合物と(メタ)アクリル酸アルキルエステ
ルの混合物、並びにラジカル開始剤を少量づつ滴下する
方法が好ましい。この場合の反応条件としては、概ね5
0〜100℃の反応温度で1〜8時間の反応が選択され
るが、使用する該不飽和化合物、反応溶剤、開始剤の種
類などにより適宜選択される。
In the addition reaction, first, an organopolysilsesquioxane containing all side-chain mercapto groups is dissolved in an organic solvent, and an epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound or an epoxy group-containing ethylene The method of dropping a mixture of the unsaturated compound and the alkyl (meth) acrylate and the radical initiator little by little is preferable. The reaction conditions in this case are generally 5
The reaction is carried out at a reaction temperature of 0 to 100 ° C. for 1 to 8 hours. The reaction is appropriately selected depending on the type of the unsaturated compound used, the reaction solvent, the initiator and the like.

【0036】本発明の第1および第2のエポキシ基含有
オルガノポリシルセスキオキサンは主鎖末端が75モル
%以上エンドキャップ基で置換されているため非常に安
定であり、また、側鎖にエポキシ基を有するため多価カ
ルボン酸含有化合物、例えばマレイン酸、フマル酸、イ
タコン酸などとの反応性が良好であり、このことを応用
して種々の被覆材として有用である。
The first and second epoxy group-containing organopolysilsesquioxanes of the present invention are very stable because the end of the main chain is substituted by at least 75 mol% of an end cap group. Since it has an epoxy group, it has good reactivity with polyvalent carboxylic acid-containing compounds, for example, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, and the like, and is useful as various coating materials by applying this fact.

【0037】[0037]

【実施例】以下、製造例、実施例、比較例および応用例
を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら
に限定されるものではない。なお、例中の各物性値は次
の方法に従って測定した。 (1)数平均分子量:GPC法 (2)密着性:JIS K5400法に準拠した碁盤目
法(枡目数;100)
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Production Examples, Examples, Comparative Examples, and Application Examples, but the present invention is not limited to these. In addition, each physical property value in an example was measured according to the following method. (1) Number average molecular weight: GPC method (2) Adhesion: Cross-cut method based on JIS K5400 method (mesh number: 100)

【0038】製造例1 全側鎖メルカプト基含有オルガノポリシルセスキオキサ
ンの製造 温度計、撹拌機、還流冷却器および原料・試薬・窒素の
導入管を取り付けた500mlのガラス製フラスコに窒
素気流下でγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
を196.34g(1,000ミリmol)、精製水5
4.06g(3,000ミリmol)を仕込み、混合物
を5℃まで冷却した。次いで、3.6%の塩酸水溶液1
0.13g(10ミリmol)を30分間で混合物に滴
下した後、該混合物を10℃にて60分保持した。つづ
いて該混合物を温水浴で加温して70℃とし、加水分解
および縮合反応を窒素気流下にて3時間行い、次にヘキ
サメチルジシロキサン65g(400ミリmol)を添
加してシリル化反応(主鎖末端のエンドキャプ化)を3
時間行い、得られた反応液を40℃までに冷却した。次
いで、該反応液を水酸化カリウム水溶液で中和後、室温
にて12時間静置した。さらに2層に分離した下層を抜
き出し、酢酸n−ブチルを添加した後、これを200m
mHgの真空下、40℃で蒸留して240gの溶媒を除
去し、再びこれに200gの酢酸n−ブチルを添加し、
1時間撹拌した。得られた反応溶液を0.8μmのフィ
ルターで濾過し、無色透明の全側鎖メルカプト基含有オ
ルガノポリシルセスキオキサンの酢酸n−ブチル溶液9
00gを得た。GPC法で求めた該ポリマーの数平均分
子量は1,200であり、 1H、13Cおよび29Si−N
MR測定から求めた主鎖末端の水酸基および/またはア
ルコキシ基の総数は主鎖末端基の20モル%であり、常
温に於ける安定性に優れ、2週間の経時でもゲル化は観
察されなかった。
Production Example 1 Production of Organopolysilsesquioxane Containing All Side-Chain Mercapto Groups A nitrogen gas was introduced into a 500 ml glass flask equipped with a thermometer, stirrer, reflux condenser and tubes for introducing raw materials, reagents and nitrogen. 196.34 g (1,000 mmol) of γ-mercaptopropyltrimethoxysilane in purified water 5
4.06 g (3,000 mmol) were charged and the mixture was cooled to 5 ° C. Then, 3.6% hydrochloric acid aqueous solution 1
After 0.13 g (10 mmol) was added dropwise to the mixture over 30 minutes, the mixture was kept at 10 ° C. for 60 minutes. Subsequently, the mixture was heated in a warm water bath to 70 ° C., and the hydrolysis and condensation reaction was carried out for 3 hours under a nitrogen stream, and then 65 g (400 mmol) of hexamethyldisiloxane was added to carry out the silylation reaction. (Endcapping of main chain terminal)
After a period of time, the obtained reaction solution was cooled to 40 ° C. Next, the reaction solution was neutralized with an aqueous solution of potassium hydroxide and allowed to stand at room temperature for 12 hours. Further, the lower layer separated into two layers was extracted, and n-butyl acetate was added.
Distillation at 40 ° C. under a vacuum of mHg to remove 240 g of solvent, again adding 200 g of n-butyl acetate,
Stir for 1 hour. The obtained reaction solution was filtered through a 0.8 μm filter, and a colorless and transparent n-butyl acetate solution of an organopolysilsesquioxane containing all side-chain mercapto groups 9
00 g were obtained. The number average molecular weight of the polymer determined by the GPC method was 1,200, and 1 H, 13 C and 29 Si—N
The total number of hydroxyl groups and / or alkoxy groups at the terminal of the main chain determined by MR measurement was 20 mol% of the terminal groups of the main chain, and the stability at room temperature was excellent, and no gelation was observed even after 2 weeks of aging. .

【0039】かくして得られた全側鎖メルカプト基含有
オルガノポリシルセスキオキサンは前記の式〔1〕にお
けるR1 、R2 がγ−メルカプトプロピル基、OR3
OR6 の20モル%がメトキシ基、残りはトリメチルシ
リルオキシ基、m=3.6のラダーシリコーンであるこ
とが確認された。
In the thus obtained organopolysilsesquioxane containing all side chain mercapto groups, R 1 and R 2 in the above formula [1] are γ-mercaptopropyl groups, OR 3 to
It was confirmed that 20 mol% of OR 6 was a ladder silicone having a methoxy group, the rest being a trimethylsilyloxy group, and m = 3.6.

【0040】実施例1 製造例1で製造した全側鎖メルカプト基含有オルガノポ
リシルセスキオキサンを用いて、これとエポキシ基含有
エチレン性不飽和化合物との付加反応物から得られるエ
ポキシ基含有オルガノポリシルセスキオキサンは次に示
す方法にて製造した。温度計、撹拌機、還流冷却器およ
び原料・試薬・窒素の導入管を取り付けた500mlの
ガラス製フラスコに窒素気流下で製造例1で製造した全
側鎖メルカプト基含有オルガノポリシルセスキオキサン
50.0g(41.5ミリmol)、エチルアルコール
170を仕込んで撹拌しながら該混合物を70℃までに
加温した。次いで、グリシジルメタクリレート40.4
g(284.2ミリmol)、ジメチル2,2’−アゾ
ビル(2−メチルプロピオネート)2.65g(11.
47ミリmol)およびエチルアルコール40gを予め
混合し、これを上記混合物の溶液に60分間かけて滴下
した後、70℃で3時間の付加反応を行った。得られた
反応液を40℃まで冷却し、その後、該反応液を200
mmHg、40℃で蒸留して200gの溶媒を除去し、
無色透明の液体84.7gを得た。
Example 1 Using the organopolysilsesquioxane containing all side chain mercapto groups produced in Production Example 1, an epoxy group-containing organopolysiloxane obtained from an addition reaction product of this with an epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound. Polysilsesquioxane was produced by the following method. Organopolysilsesquioxane 50 containing all side chain mercapto groups produced in Production Example 1 under a nitrogen stream in a 500 ml glass flask equipped with a thermometer, a stirrer, a reflux condenser and an inlet tube for raw materials, reagents and nitrogen. 0.0 g (41.5 mmol) and ethyl alcohol 170 were charged, and the mixture was heated to 70 ° C. while stirring. Then, glycidyl methacrylate 40.4
g (284.2 mmol), 2.65 g of dimethyl 2,2'-azovir (2-methylpropionate) (11.
47 mmol) and 40 g of ethyl alcohol were preliminarily mixed, added dropwise to a solution of the above mixture over 60 minutes, and then subjected to an addition reaction at 70 ° C. for 3 hours. The obtained reaction solution was cooled to 40 ° C., and then the reaction solution was cooled to 200 ° C.
distilled at 40 mm C. to remove 200 g of solvent,
84.7 g of a colorless and transparent liquid was obtained.

【0041】得られたエポキシ基含有オルガノポリシル
セスキオキサンの数平均分子量は2100であり、ま
た、メルカプト基はグリシジルメタクリレートと定量的
に反応し、 1H−NMR解析によると未反応のメルカプ
ト基は全側鎖の5%未満であった。また、該エポキシ基
含有オルガノポリシルセスキオキサンは前式〔5〕にお
けるOR3 〜OR6 は20モル%がメトキシ基、残りが
トリメチルシリルオキシ基であり、R16およびR17は下
記の式〔6〕で示される基で、m=3.6である。
The obtained epoxy group-containing organopolysilsesquioxane has a number average molecular weight of 2100, and the mercapto group reacts quantitatively with glycidyl methacrylate. According to 1 H-NMR analysis, the unreacted mercapto group Was less than 5% of all side chains. In the epoxy group-containing organopolysilsesquioxane, OR 3 to OR 6 in the above formula [5] are 20 mol% of a methoxy group and the remainder is a trimethylsilyloxy group, and R 16 and R 17 are represented by the following formulas [ 6], and m = 3.6.

【化6】 Embedded image

【0042】実施例2 製造例1で製造した全側鎖メルカプト基含有オルガノポ
リシルセスキオキサンを用いて、これとエポキシ基含有
エチレン性不飽和化合物および(メタ)アクリル酸アル
キルエステルからなる混合物との付加反応物から得られ
るエポキシ基含有オルガノポリシルセスキオキサンは次
に示す方法にて製造した。温度計、撹拌機、還流冷却器
および原料・試薬・窒素の導入管を取り付けた500m
lのガラス製フラスコに窒素気流下で製造例1で製造し
た全側鎖メルカプト基含有オルガノポリシルセスキオキ
サン50.0g(41.5ミリmol)、エチルアルコ
ール162gを仕込んで撹拌しながら該混合物を70℃
までに加温した。次いで、グリシジルメタクリレート1
2.1g(85.1ミリmol)、メタクリル酸メチル
20.0g(199.8ミリmol)、ジメチル2,
2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)2.65
g(11.47ミリmol)およびエチルアルコール3
4gを予め混合し、これを上記混合物の溶液に60分間
かけて滴下した後、70℃で3時間の付加反応を行っ
た。得られた反応液を40℃まで冷却した後、該反応液
を200mmHg、40℃で蒸留して210gの溶媒を
除去し、無色透明の液体81.5gを得た。
Example 2 Using the organopolysilsesquioxane containing all side chain mercapto groups produced in Production Example 1, a mixture comprising an ethylenically unsaturated compound containing an epoxy group and an alkyl (meth) acrylate was used. The organopolysilsesquioxane containing an epoxy group obtained from the addition reaction product of was prepared by the following method. 500m equipped with a thermometer, stirrer, reflux condenser and feed pipes for raw materials, reagents and nitrogen
10.0 g (41.5 mmol) of the organopolysilsesquioxane containing all side chain mercapto groups produced in Production Example 1 and 162 g of ethyl alcohol in a 1 l glass flask under a nitrogen stream, and the mixture was stirred with stirring. At 70 ° C
Warmed up. Then, glycidyl methacrylate 1
2.1 g (85.1 mmol), methyl methacrylate 20.0 g (199.8 mmol), dimethyl 2,
2'-azobis (2-methylpropionate) 2.65
g (11.47 mmol) and ethyl alcohol 3
4 g was mixed in advance, and the mixture was added dropwise to a solution of the above mixture over 60 minutes, followed by addition reaction at 70 ° C. for 3 hours. After cooling the obtained reaction liquid to 40 ° C., the reaction liquid was distilled at 200 mmHg and 40 ° C. to remove 210 g of the solvent to obtain 81.5 g of a colorless and transparent liquid.

【0043】該エポキシ基含有オルガノポリシルセスキ
オキサンの数平均分子量は2000であり、また、メル
カプト基はグリシジルメタクリレートおよびメタクリル
酸メチルと定量的に反応し、 1H−NMR解析によると
未反応のメルカプト基は全側鎖の5%未満であった。さ
らに、該エポキシ基含有オルガノポリシルセスキオキサ
ンは前式〔5〕におけるOR3 〜OR6 は20モル%が
メトキシ基、残りがトリメチルシリルオキシ基であり、
16およびR17は前式〔6〕で示される基および下記の
式〔7〕で示される基で、その割合は〔6〕/〔7〕=
29/71(モル比)であり、m=3.6である。
[0043] The number average molecular weight of the epoxy group-containing organopolysilsesquioxane is 2000, also, a mercapto group reacts quantitatively with glycidyl methacrylate and methyl methacrylate, the unreacted According to 1 H-NMR analysis Mercapto groups accounted for less than 5% of all side chains. Further, the epoxy group-containing organopolysilsesquioxane is such that OR 3 to OR 6 in the above formula [5] are such that 20 mol% is a methoxy group and the rest is a trimethylsilyloxy group;
R 16 and R 17 are a group represented by the above formula [6] and a group represented by the following formula [7], and their ratio is [6] / [7] =
29/71 (molar ratio), and m = 3.6.

【0044】[0044]

【化7】 Embedded image

【0045】実施例3 グリシジルメタクリレートとメタクリル酸メチルの仕込
み比を5/5(モル比)に変えた他は、実施例2と同様
にして反応させ、数平均分子量が1800のエポキシ基
含有オルガノポリシルセスキオキサンを得た。メルカプ
ト基はグリシジルメタクリレートおよびメタクリル酸メ
チルと定量的に反応し、 1H−NMR解析によると未反
応のメルカプト基は全側鎖の5%未満であった。さら
に、該エポキシ基含有オルガノポリシルセスキオキサン
は前式〔5〕におけるOR3 〜OR6 は20モル%がメ
トキシ基、残りがトリメチルシリルオキシ基であり、R
16およびR17は前式〔6〕および〔7〕で示される基
で、その割合は〔6〕/〔7〕=49/51(モル比)
であり、m=3.6である。
Example 3 The reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that the charge ratio of glycidyl methacrylate to methyl methacrylate was changed to 5/5 (molar ratio), and an epoxy group-containing organopolysiloxane having a number average molecular weight of 1800 was used. Rusesquioxane was obtained. The mercapto group reacted quantitatively with glycidyl methacrylate and methyl methacrylate. According to 1 H-NMR analysis, the unreacted mercapto group was less than 5% of all side chains. Further, in the epoxy group-containing organopolysilsesquioxane, OR 3 to OR 6 in the above formula [5] are such that 20 mol% is a methoxy group and the rest is a trimethylsilyloxy group;
16 and R 17 are groups represented by the above formulas [6] and [7], the ratio of which is [6] / [7] = 49/51 (molar ratio)
And m = 3.6.

【0046】実施例4 グリシジルメタクリレートとメタクリル酸メチルの仕込
み比を3/7(モル比)に変えた他は、実施例2と同様
にして反応させ、数平均分子量が1600のエポキシ基
含有オルガノポリシルセスキオキサンを得た。メルカプ
ト基はグリシジルメタクリレートおよびメタクリル酸メ
チルと定量的に反応し、 1H−NMR解析によると未反
応のメルカプト基は全側鎖の5%未満であった。さら
に、該エポキシ基含有オルガノポリシルセスキオキサン
は前式〔5〕におけるOR3 〜OR6 は20モル%がメ
トキシ基、残りがトリメチルシリルオキシ基であり、R
16およびR17は前式〔6〕および〔7〕で示される基
で、その割合は〔6〕/〔7〕=28/72(モル比)
であり、m=3.6である。上記エポキシ基含有オルガ
ノポリシルセスキオキサンの 1H−NMR分析結果を表
3に示す。
Example 4 A reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that the charge ratio of glycidyl methacrylate to methyl methacrylate was changed to 3/7 (molar ratio), and an epoxy group-containing organopolysiloxane having a number average molecular weight of 1600 was used. Rusesquioxane was obtained. The mercapto group reacted quantitatively with glycidyl methacrylate and methyl methacrylate. According to 1 H-NMR analysis, the unreacted mercapto group was less than 5% of all side chains. Further, in the epoxy group-containing organopolysilsesquioxane, OR 3 to OR 6 in the above formula [5] are such that 20 mol% is a methoxy group and the rest is a trimethylsilyloxy group;
16 and R 17 are groups represented by the above formulas [6] and [7], and their ratio is [6] / [7] = 28/72 (molar ratio)
And m = 3.6. Table 3 shows the 1 H-NMR analysis results of the epoxy group-containing organopolysilsesquioxane.

【0047】応用例1〜4 上記実施例1〜4で得たエポキシ基含有オルガノポリシ
ルセスキオキサン樹脂と下記の表1に示す配合割合で均
一に混合した組成物を調製し、該組成物を1.0mm厚
のアルミニウム製基板(JIS A1050P)に乾燥
塗膜厚みで20μmになるように塗装した後、160℃
で20分間焼き付けを行った。得られた塗膜についてJ
IS K5400 8.5項の付着性試験法に従って、
碁盤目試験法による密着性評価を行った。その結果を表
2に示す。
APPLICATION EXAMPLES 1 to 4 A composition was prepared by uniformly mixing the epoxy group-containing organopolysilsesquioxane resin obtained in Examples 1 to 4 at the mixing ratio shown in Table 1 below. Was applied to a 1.0 mm thick aluminum substrate (JIS A1050P) so as to have a dry coating thickness of 20 μm,
For 20 minutes. About the obtained coating film
According to the adhesion test method of IS K5400 Section 8.5,
The adhesion was evaluated by a grid test. Table 2 shows the results.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】[0049]

【表2】 * 外観観察 ; 良好 :濁りが殆どなく透明性良好 非常に良好:濁りが見られず透明性が極めて良好 ** 100/100;枡目100個中で剥離個数=0個(密着性良好)[Table 2] * Appearance observation; good: almost no turbidity, good transparency very good: no turbidity, very good transparency ** 100/100; number of peeled pieces = 0 out of 100 squares (good adhesion)

【0050】[0050]

【表3】 [Table 3]

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の第1のエポキシ基含有オルガノ
ポリシルセスキオキサンは、主鎖末端が75モル%以上
エンドキャップ基に置換されている上に、側鎖にエポキ
シ基を有するために安定でゲル化を起こしにくく、しか
も高い反応性を有し多価カルボン酸などの化合物と反応
させることができる。
According to the first organopolysilsesquioxane containing an epoxy group of the present invention, the end of the main chain is substituted by at least 75 mol% with an end cap group, and the epoxy group is present on the side chain. It is stable, hardly causes gelation, and has high reactivity, and can be reacted with a compound such as a polyvalent carboxylic acid.

【0052】本発明の第2のエポキシ基含有オルガノポ
リシルセスキオキサンは、主鎖末端が75モル%以上エ
ンドキャップ基に置換されている上に、側鎖にエポキシ
基とエポキシ基を有しない化合物が付加されているため
に安定性に優れ、高い反応性を有すると共に、エポキシ
基の含有量を調製することができ、他の樹脂や溶剤など
との相溶性を上げることができる。
In the second organopolysilsesquioxane containing an epoxy group of the present invention, the terminal of the main chain is substituted by an end cap group of 75 mol% or more, and the epoxy group and the epoxy group are not present in the side chain. Since the compound is added, the compound is excellent in stability and has high reactivity, can adjust the content of the epoxy group, and can increase compatibility with other resins and solvents.

【0053】本発明のエポキシ基含有オルガノポリシル
セスキオキサンの製造法は、全側鎖メルカプト基含有オ
ルガノポリシルセスキオキサンとエポキシ基含有エチレ
ン性不飽和化合物、またはエポキシ基含有エチレン性不
飽和化合物と(メタ)アクリル酸アルキルエステルを反
応させることで、上記のような第1および第2のエポキ
シ基含有オルガノポリシルセスキオキサンを比較的容易
に且つ効率良く製造することができる。
The method for producing the epoxy group-containing organopolysilsesquioxane of the present invention comprises the steps of preparing an organopolysilsesquioxane containing all side chain mercapto groups and an ethylenically unsaturated compound containing an epoxy group, or an ethylenically unsaturated compound containing an epoxy group. By reacting the compound with the alkyl (meth) acrylate, the first and second epoxy group-containing organopolysilsesquioxanes as described above can be produced relatively easily and efficiently.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 5×102 〜1.5×104 の数平均分
子量を有し、主鎖末端基が75モル%以上エンドキャッ
プ基により置換され、全側鎖がメルカプト基であるオル
ガノポリシルセスキオキサンと、エポキシ基含有エチレ
ン性不飽和化合物との付加反応物からなることを特徴と
するエポキシ基含有オルガノポリシルセスキオキサン。
1. A 5 × has 10 2 to 1.5 × 10 number-average molecular weight of 4, the main chain terminal groups is replaced by an end-capping group or 75 mol%, organopolysilane total side chain is mercapto group An epoxy group-containing organopolysilsesquioxane comprising an addition reaction product of rusesquioxane and an epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound.
【請求項2】 5×102 〜1.5×104 の数平均分
子量を有し、主鎖末端基が75モル%以上エンドキャッ
プ基により置換され、全側鎖がメルカプト基であるオル
ガノポリシルセスキオキサンと、エポキシ基含有エチレ
ン性不飽和化合物および(メタ)アクリル酸アルキルエ
ステルとの付加反応物からなることを特徴とするエポキ
シ基含有オルガノポリシルセスキオキサン。
2. A 5 × has 10 2 to 1.5 × 10 number-average molecular weight of 4, the main chain terminal groups is replaced by an end-capping group or 75 mol%, organopolysilane total side chain is mercapto group An epoxy group-containing organopolysilsesquioxane comprising an addition reaction product of rusesquioxane, an epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound and an alkyl (meth) acrylate.
【請求項3】 エポキシ基含有エチレン性不飽和化合物
がグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレー
ト、3,4−エポキシシクロヘキシルアクリレート、
3,4−エポキシメタクリレート、アリルグリシジルエ
ーテルである請求項1又は請求項2記載のエポキシ基含
有オルガノポリシルセスキオキサン。
3. An epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound is glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, 3,4-epoxycyclohexyl acrylate,
The epoxy group-containing organopolysilsesquioxane according to claim 1 or 2, which is 3,4-epoxy methacrylate or allyl glycidyl ether.
【請求項4】 5×102 〜1.5×104 の数平均分
子量を有し、主鎖末端基が75モル%以上エンドキャッ
プ基により置換され、全側鎖がメルカプト基であるオル
ガノポリシルセスキオキサンに、エポキシ基含有エチレ
ン性不飽和化合物をラジカル開始剤の存在下でマイケル
付加反応させることを特徴とするエポキシ基含有オルガ
ノポリシルセスキオキサンの製造法。
4. An organopolysiloxane having a number average molecular weight of 5 × 10 2 to 1.5 × 10 4 , wherein the main chain terminal group is substituted by at least 75 mol% by an endcap group, and all side chains are mercapto groups. A process for producing an epoxy group-containing organopolysilsesquioxane, which comprises subjecting Rusesquioxane to a Michael addition reaction with an epoxy group-containing ethylenically unsaturated compound in the presence of a radical initiator.
【請求項5】 5×102 〜1.5×104 の数平均分
子量を有し、主鎖末端基が75モル%以上エンドキャッ
プ基により置換され、全側鎖がメルカプト基であるオル
ガノポリシルセスキオキサンと、エポキシ基含有エチレ
ン性不飽和化合物(a)および(メタ)アクリル酸アル
キルエステル(b)から成るモル比で(a)/(b)=
99/1〜1/99の混合物をラジカル開始剤の存在下
でマイケル付加反応させることを特徴とするエポキシ基
含有オルガノポリシルセスキオキサンの製造法。
5. A having a number average molecular weight of 5 × 10 2 ~1.5 × 10 4 , the main chain terminal groups is replaced by an end-capping group or 75 mol%, organopolysilane total side chain is mercapto group (A) / (b) = molar ratio of sesquioxane, ethylenically unsaturated compound containing epoxy group (a) and alkyl (meth) acrylate (b) =
A process for producing an epoxy group-containing organopolysilsesquioxane, comprising subjecting a mixture of 99/1 to 1/99 to a Michael addition reaction in the presence of a radical initiator.
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