JPH11106513A - Silicon-base polymer containing carborane, its production and cured silicon-base resin containing carborane - Google Patents

Silicon-base polymer containing carborane, its production and cured silicon-base resin containing carborane

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JPH11106513A
JPH11106513A JP27303697A JP27303697A JPH11106513A JP H11106513 A JPH11106513 A JP H11106513A JP 27303697 A JP27303697 A JP 27303697A JP 27303697 A JP27303697 A JP 27303697A JP H11106513 A JPH11106513 A JP H11106513A
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JP
Japan
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carborane
silicon
carbon atoms
embedded image
formula
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Application number
JP27303697A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuharu Yonezawa
光治 米澤
Toshiya Sugimoto
俊哉 杉本
Motokuni Ichitani
基邦 一谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a new carborane-containing silicon-base polymer which has constituent units with a specified constitution in the structure, has a specified weight-average molecular weight, and is excellent in heat resistance and flame retardancy. SOLUTION: The constituent units have a constitution represented by formula I [wherein R<1> is H, a 1-20C alkyl, or a 6-30C aryl; CBp Hp 'C is a carborane comprising a divalent cage boron compound; p and p' are each 3 to 16; n and m are each an integer; U is repeating units of a silicon-base polymer comprising constituents of formula II and formula III (wherein R<1> to R<5> are each II, a 1-20C alkyl, or a 6-30C aryl); and V is repeating units of a silicon-base polymer comprising constituents of formula III and formula IV (wherein the symbols are as defined above)]. The weight-average molecular weight of this polymer is at least 500. This polymer is produced by reacting a silylated carborane derivative with the terminal triple bonds of the principal chain of a silicon-base polymer. A catalyst comprising, e.g. chloroplatinic acid is used. The molar ratio of the silicon-base polymer to the carborane derivative is preferably 1:(0.01 to 2).

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】本発明は耐熱性に優れた機能
性材料として有用な新規カルボラン含有ケイ素系重合体
及びその製造方法ならびにカルボラン含有ケイ素系樹脂
硬化物に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel carborane-containing silicon-based polymer useful as a functional material having excellent heat resistance, a method for producing the same, and a carborane-containing silicon-based resin cured product.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、耐熱性、難燃性に優れたケイ
素系重合体が開発されている。また、高分子反応により
重合体を架橋させる方法で高分子量化、機械強度の向上
が試みられている〔Organometallics, 15, 75(1996) 〕
が、耐熱性、難燃性は必ずしも十分なものではなかっ
た。一方、カルボラン含有ケイ素系重合体についてはい
くつか知られており、例えば、J. Macromol. Sci. -Re
v. Macromol. Chem., C17(2), 173-208 (1979) には、
ポリ(ドデカカルボラン−シロキサン)について報告さ
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, silicon polymers having excellent heat resistance and flame retardancy have been developed. Further, attempts have been made to increase the molecular weight and improve the mechanical strength by a method of crosslinking a polymer by a polymer reaction [Organometallics, 15, 75 (1996)].
However, heat resistance and flame retardancy were not always sufficient. On the other hand, some carborane-containing silicon-based polymers are known, for example, J. Macromol. Sci. -Re
v. Macromol. Chem., C17 (2), 173-208 (1979)
It has been reported for poly (dodecacarborane-siloxane).

【0003】また、特表平8−505649号公報に
は、有機ホウ素ポリマーが開示されており、カルボラン
を導入することによりシロキサンポリマーの熱安定性が
向上することが報告されている。しかしながら、上記有
機ホウ素ポリマーはアセチレン基含有ジリチオ塩と両末
端クロロ基含有カルボランシロキサンとの反応から得ら
れるものであり、モノマーからカルボラン含有ケイ素系
化合物を合成するのに数段階を要するため、簡便な方法
ではなかった。
Further, Japanese Patent Publication No. Hei 8-505649 discloses an organic boron polymer, and reports that the thermal stability of a siloxane polymer is improved by introducing carborane. However, the above-mentioned organoboron polymer is obtained from the reaction between an acetylene group-containing dilithio salt and a chloro group-containing carborane siloxane at both ends, and requires several steps to synthesize a carborane-containing silicon-based compound from a monomer. It was not the way.

【0004】また、上記従来の有機ホウ素ポリマー以外
に、カルボラン含有ケイ素系重合体は殆ど知られておら
ず、耐熱性に優れた新規なカルボラン含有ケイ素系重合
体の開発が期待されている。
[0004] In addition to the above-mentioned conventional organic boron polymers, carborane-containing silicon-based polymers are scarcely known, and development of new carborane-containing silicon-based polymers having excellent heat resistance is expected.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐熱
性及び難燃性に優れた新規なカルボラン含有ケイ素系重
合体及びその製造方法ならびにカルボラン含有ケイ素系
樹脂硬化物を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a novel carborane-containing silicon-based polymer having excellent heat resistance and flame retardancy, a method for producing the same, and a cured product of the carborane-containing silicon-based resin. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明では、反応性エチ
ニル基を主鎖末端に有するケイ素系重合体とシリル置換
カルボラン誘導体とを複合化させることを試みた。エチ
ニル基とシリル基との反応は非常に効率がよく、カルボ
ランが重合体中に簡便に導入されることができ、重合体
の耐熱性及び難燃性の一層の向上が期待できる。
In the present invention, an attempt was made to form a complex between a silicon-based polymer having a reactive ethynyl group at the main chain terminal and a silyl-substituted carborane derivative. The reaction between the ethynyl group and the silyl group is very efficient, carborane can be easily introduced into the polymer, and further improvement in the heat resistance and flame retardancy of the polymer can be expected.

【0007】請求項1記載の発明(以下、本発明1とい
う)のカルボラン含有ケイ素系重合体は、一般式(1)
で表される構成単位を構造中に有し、重量平均分子量が
500以上であることを特徴とする。
The carborane-containing silicon-based polymer according to the first aspect of the present invention (hereinafter referred to as the first aspect of the present invention) has a general formula (1)
Having a structural unit represented by the formula in the structure, and having a weight average molecular weight of 500 or more.

【0008】請求項2記載の発明(以下、本発明2とい
う)のカルボラン含有ケイ素系重合体の製造方法は、本
発明1のカルボラン含有ケイ素系重合体の製造方法であ
って、一般式(5)で表されるシリル置換カルボラン誘
導体と、一般式(6)、(7)及び(8)で表されるケ
イ素系重合体の主鎖の末端三重結合とを反応させること
を特徴とする。
The method for producing a carborane-containing silicon-based polymer of the invention according to claim 2 (hereinafter referred to as the present invention 2) is a method for producing a carborane-containing silicon-based polymer of the present invention, comprising the general formula (5) ) Is reacted with the terminal triple bond of the main chain of the silicon-based polymer represented by the general formulas (6), (7) and (8).

【0009】請求項3記載の発明(以下、本発明3とい
う)のカルボラン含有ケイ素系樹脂硬化物は、本発明1
のカルボラン含有ケイ素系重合体を架橋させることによ
り得られる。
The carborane-containing silicon-based resin cured product according to the third aspect of the invention (hereinafter referred to as the third aspect of the invention) is the first aspect of the invention.
By cross-linking the carborane-containing silicon-based polymer.

【0010】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明1のカルボラン含有ケイ素系重合体は、一般式
(1)で表されるカルボラン含有構成単位を重合体中に
有する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The carborane-containing silicon-based polymer of the first invention has a carborane-containing structural unit represented by the general formula (1) in the polymer.

【0011】[0011]

【化11】 Embedded image

【0012】式(1)中、R1 は、ケイ素原子に結合し
た、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数
6〜30のアリール基を表し、それぞれ同一であっても
異なっていてもよい。CBpHp’Cは、2価のかご状
のホウ素化合物であるカルボランを表し、p,p’は3
〜16の整数を表し、n,mは整数を表す。式(1)
中、Uは、下記式(2)及び(3)を構成成分とするケ
イ素系重合体の繰り返しを表し、Vは、下記式(3)及
び(4)を構成成分とするケイ素系重合体の繰り返しを
表す〕
In the formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms bonded to a silicon atom. You may. CBpHp'C represents carborane which is a divalent cage-like boron compound, and p and p 'are 3
Represents an integer of ~ 16, and n and m represent integers. Equation (1)
In the formula, U represents a repetition of a silicon-based polymer having the following formulas (2) and (3) as components, and V represents a silicon-based polymer having the following formulas (3) and (4) as components. Represents repetition)

【化12】 Embedded image

【化13】 Embedded image

【化14】 式(2)、(3)、(4)中、R1 〜R5 は、水素原
子、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜30の
アリール基を示し、それぞれ同じであっても異なってい
てもよい。なお、エチニレン基及びR2 〜R5 のベンゼ
ン環に対する位置は任意である。
Embedded image In the formulas (2), (3), and (4), R 1 to R 5 represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. It may be different. The positions of the ethynylene group and R 2 to R 5 with respect to the benzene ring are arbitrary.

【0013】上記R1 〜R5 で表される炭化水素基の炭
素数は、脂肪族の場合多くなると結合が切れやすくな
り、耐熱性が低下するため、また、芳香族の場合多くな
ると溶媒に対する溶解性が低下するため、上記範囲にそ
れぞれ限定される。
When the number of carbon atoms in the hydrocarbon group represented by R 1 to R 5 increases, the bond is easily broken when the number of aliphatic groups increases, and the heat resistance decreases. Since the solubility is reduced, each of the above ranges is limited.

【0014】上記R1 〜R5 で表されるアルキル基とし
ては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基、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、ウンデシル基、ドデシル基、
トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキ
サデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデ
シル基、エイコシル基などが挙げられる。
The alkyl group represented by R 1 to R 5 includes, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, Undecyl group, dodecyl group,
Examples include tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl and the like.

【0015】上記R1 〜R5 で表されるアリール基とし
ては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ビ
フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
The aryl group represented by R 1 to R 5 includes, for example, a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a biphenyl group and a naphthyl group.

【0016】上記CBpHp’Cで表されるカルボラン
としては、例えば、ドデカカルボラン、デカカルボラ
ン、ヘプタカルボラン、ヘキサカルボラン、ペンタカル
ボラン等が挙げられる。
The carborane represented by CBpHp'C includes, for example, dodecacarborane, decacarborane, heptacarborane, hexacarborane, pentacarborane and the like.

【0017】本発明1のケイ素系重合体の重量平均分子
量は、小さくなると十分な耐熱性が得られなくなるた
め、500以上に限定される。重量平均分子量の上限
は、特に限定されないが、大きくなり過ぎると溶解性が
低下し、成形体を得ることが困難になるため、500万
以下が好ましい。
The weight-average molecular weight of the silicon-based polymer of the present invention 1 is limited to 500 or more because sufficient heat resistance cannot be obtained when it is too small. The upper limit of the weight average molecular weight is not particularly limited, but if it is too large, the solubility is reduced and it becomes difficult to obtain a molded product.

【0018】次に、本発明2について説明する。本発明
2のカルボラン含有ケイ素系重合体の製造方法は、本発
明1のカルボラン含有ケイ素系重合体の製造方法であっ
て、一般式(5)で表されるシリル置換カルボラン誘導
体と、一般式(6)、(7)及び(8)で表されるケイ
素系重合体の主鎖の末端三重結合とを反応させることを
特徴とする。
Next, the present invention 2 will be described. The method for producing a carborane-containing silicon-based polymer according to the second aspect of the present invention is a method for producing a carborane-containing silicon-based polymer according to the first aspect of the present invention, wherein the silyl-substituted carborane derivative represented by the general formula (5) and the general formula ( 6), characterized by reacting with the terminal triple bond of the main chain of the silicon polymer represented by (7) and (8).

【0019】[0019]

【化15】 Embedded image

【0020】[0020]

【化16】 Embedded image

【0021】[0021]

【化17】 Embedded image

【0022】[0022]

【化18】 Embedded image

【0023】式(5)中、R1 は、ケイ素原子に結合し
た水素原子、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6
〜30のアリール基を表し、それぞれ同一であっても異
なっていてもよい。CBpHp’Cは、2価のかご状の
ホウ素化合物であるカルボランを表し、p,p’は3〜
16の整数を表す。式(6)、(7)、(8)中、Xは
下記一般式(9)で示される構成単位、Yは下記一般式
(10)で示される構成単位をそれぞれ表し、mは整数を
表す。
In the formula (5), R 1 is a hydrogen atom bonded to a silicon atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a carbon atom having 6 carbon atoms.
Represents up to 30 aryl groups, which may be the same or different. CBpHp'C represents carborane which is a bivalent cage-like boron compound, and p and p 'are 3 to
Represents an integer of 16. In the formulas (6), (7) and (8), X represents a structural unit represented by the following general formula (9), Y represents a structural unit represented by the following general formula (10), and m represents an integer. .

【0024】[0024]

【化19】 Embedded image

【0025】[0025]

【化20】 Embedded image

【0026】式(9)中、R2 〜R5 は、水素原子、炭
素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜30のアリー
ル基を示し、それぞれ同一であっても異なっていてもよ
い。なお、エチニレン基及びR2 〜R5 のベンゼン環に
対する位置は任意である。式(10)中、R6 はケイ素原
子に結合した水素原子、炭素数1〜20のアルキル基又
は炭素数6〜30のアリール基を表し、それぞれ同一で
あっても異なっていてもよい。
In the formula (9), R 2 to R 5 represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, which may be the same or different. . The positions of the ethynylene group and R 2 to R 5 with respect to the benzene ring are arbitrary. In the formula (10), R 6 represents a hydrogen atom bonded to a silicon atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, which may be the same or different.

【0027】上記R1 〜R6 で表される炭化水素基の炭
素数は、脂肪族の場合多くなると結合が切れやすくなり
耐熱性が低下するため、芳香族の場合多くなると溶媒に
対する溶解性が低下するため、上記範囲に限定される。
When the number of carbon atoms of the hydrocarbon group represented by R 1 to R 6 is greater in the case of an aliphatic group, the bond is easily broken and the heat resistance is reduced. Because it decreases, it is limited to the above range.

【0028】上記R1 〜R6 で表されるアルキル基とし
ては、本発明1においてR1 〜R5で表されるアルキル
基と同様なものが挙げられる。また、上記R1 〜R6
表されるアリール基としては、本発明1においてR1
5 で表されるアリール基と同様なものが挙げられる。
Examples of the alkyl group represented by R 1 to R 6 include those similar to the alkyl group represented by R 1 to R 5 in the first embodiment. The aryl group represented by R 1 to R 6, in the present invention 1 R 1 ~
The same as the aryl group represented by R 5 can be mentioned.

【0029】また、上記CBpHp’Cで表されるカル
ボランとしては、本発明1と同様の成分が挙げられる。
The carborane represented by CBpHp'C includes the same components as those of the first invention.

【0030】上記式(5)で表されるシリル置換カルボ
ラン誘導体としては、2置換体として、例えば、m−ビ
ス(ジメチルシリル)カルボラン、m−ビス(ジエチル
シリル)カルボラン、m−ビス(ジプロピルシリル)カ
ルボラン、m−ビス(ジブチルシリル)カルボラン、m
−ビス(ジペンチルシリル)カルボラン、m−ビス(ジ
ヘキシルシリル)カルボラン、m−ビス(ジフェニルシ
リル)カルボラン、m−ビス(ジトリルシリル)カルボ
ラン、m−ビス(ジキシリルシリル)カルボラン、m−
ビス(ジビフェニルシリル)カルボラン、m−ビス(ジ
ナフチルシリル)カルボラン、m−ビス(ジアントラセ
ニルシリル)カルボラン、m−ビス(メチルフェニルシ
リル)カルボラン、m−ビス(エチルフェニルシリル)
カルボラン、m−ビス(プロピルフェニルシリル)カル
ボラン、m−ビス(ブチルフェニルシリル)カルボラ
ン、m−ビス(ペンチルフェニルシリル)カルボラン、
m−ビス(ヘキシルフェニルシリル)カルボラン、及び
これらのo−、p−異性体等が挙げられる。
As the silyl-substituted carborane derivative represented by the above formula (5), as a disubstitute, for example, m-bis (dimethylsilyl) carborane, m-bis (diethylsilyl) carborane, m-bis (dipropyl) (Silyl) carborane, m-bis (dibutylsilyl) carborane, m
-Bis (dipentylsilyl) carborane, m-bis (dihexylsilyl) carborane, m-bis (diphenylsilyl) carborane, m-bis (ditolylsilyl) carborane, m-bis (dixylsilyl) carborane, m-
Bis (dibiphenylsilyl) carborane, m-bis (dinaphthylsilyl) carborane, m-bis (dianthracenylsilyl) carborane, m-bis (methylphenylsilyl) carborane, m-bis (ethylphenylsilyl)
Carborane, m-bis (propylphenylsilyl) carborane, m-bis (butylphenylsilyl) carborane, m-bis (pentylphenylsilyl) carborane,
m-bis (hexylphenylsilyl) carborane and their o- and p-isomers.

【0031】上記Yで表されるケイ素系重合体の構成単
位としては、例えば、ジメチルジクロロシラン、ジフェ
ニルジクロロシラン、ジメトキシジクロロシラン、ジメ
トキシジフェニルシラン、ビス(ジメチルアミノ)ジメ
チルシラン、ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルシラ
ン、ビス(1−ピロジニル)ジメチルシラン、ビス(1
−ピロジニル)ジフェニルシラン、ビス(1,1−テト
ラメチレン−3−フェニルウレイド)ジメチルシラン、
ビス(1,1−テトラメチレン−3−フェニルウレイ
ド)ジフェニルシラン等が挙げられるが、これに限定さ
れるものではない。
The structural unit of the silicon-based polymer represented by Y is, for example, dimethyldichlorosilane, diphenyldichlorosilane, dimethoxydichlorosilane, dimethoxydiphenylsilane, bis (dimethylamino) dimethylsilane, bis (dimethylamino) Diphenylsilane, bis (1-pyridinyl) dimethylsilane, bis (1
-Pyridinyl) diphenylsilane, bis (1,1-tetramethylene-3-phenylureido) dimethylsilane,
Examples include, but are not limited to, bis (1,1-tetramethylene-3-phenylureido) diphenylsilane.

【0032】本発明2の製造方法において反応に使用さ
れる触媒としては、例えば、塩化白金酸、ヘキサロジウ
ムヘキサデカカルボニル等が挙げられるが、これらに限
定されるものではない。触媒の使用量は、少なすぎると
反応が十分進行せず、多すぎると合成後の重合体中に残
存しやすくなり、耐熱性が低下するため、式(6)、
(7)及び(8)で表されるケイ素系重合体の構成単位
(Y)に対して0.001〜20mol%が好ましく、
より好ましくは0.01〜10mol%である。
Examples of the catalyst used in the reaction in the production method of the present invention 2 include, but are not limited to, chloroplatinic acid and hexarhodium hexadecacarbonyl. If the amount of the catalyst used is too small, the reaction does not proceed sufficiently, and if it is too large, it tends to remain in the polymer after synthesis and the heat resistance is reduced.
0.001 to 20 mol% is preferable with respect to the structural unit (Y) of the silicon-based polymer represented by (7) and (8),
More preferably, it is 0.01 to 10 mol%.

【0033】上記反応に使用されるケイ素系重合体とシ
リル置換カルボラン誘導体のモル比は、カルボランの導
入量が少なくなると得られる重合体の耐熱性及び難燃性
があまり向上しないため、ケイ素系重合体:シリル置換
カルボラン誘導体=1:0.01〜2が好ましく、より
好ましくは1:0.1〜1.5である。
The molar ratio of the silicon-based polymer to the silyl-substituted carborane derivative used in the above reaction is such that when the amount of carborane introduced is small, the heat resistance and flame retardancy of the obtained polymer are not significantly improved. Coalescence: The silyl-substituted carborane derivative is preferably 1: 0.01 to 2, more preferably 1: 0.1 to 1.5.

【0034】上記反応に使用される溶媒は極性、無極性
いずれでもよいが、好ましくはトルエン、テトラヒドロ
フランなどの非プロトン性溶媒である。上記溶媒の使用
量は、ケイ素系重合体の構成単位の濃度で0.01〜5
0mol/Lが好ましく、より好ましくは0.05〜5
mol/Lである。
The solvent used in the above reaction may be either polar or non-polar, but is preferably an aprotic solvent such as toluene or tetrahydrofuran. The amount of the solvent used is 0.01 to 5 in terms of the concentration of the structural unit of the silicon-based polymer.
0 mol / L is preferable, and more preferably 0.05 to 5
mol / L.

【0035】上記反応は室温から溶媒の沸点の間で行う
ことが好ましい。また、この反応は空気中または不活性
ガス雰囲気下のいずれでも可能であるが、好ましくはア
ルゴンガス又は窒素ガス雰囲気下である。
The above reaction is preferably carried out between room temperature and the boiling point of the solvent. This reaction can be carried out either in air or under an inert gas atmosphere, but preferably under an argon gas or nitrogen gas atmosphere.

【0036】上記反応の反応時間は、短かくなるとカル
ボランの導入反応が十分進行せず、得られる重合体の耐
熱性が向上せず、逆に長くなると架橋等の副反応が進行
して溶媒に溶けなくなり取り扱いが困難になり、また、
耐熱性が低下するため、1〜96時間が好ましい。反応
終了後、ケイ素系重合体の精製方法としては、再沈殿法
又はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GP
C)による分取等が挙げられる。
If the reaction time of the above reaction is short, the introduction reaction of carborane does not proceed sufficiently, and the heat resistance of the obtained polymer does not improve. Conversely, if the reaction time is long, a side reaction such as cross-linking proceeds, and It will not melt, making it difficult to handle,
Since heat resistance falls, 1 to 96 hours are preferable. After completion of the reaction, the silicon-based polymer may be purified by a reprecipitation method or gel permeation chromatography (GP).
C) and the like.

【0037】本発明3のカルボラン含有ケイ素系樹脂硬
化物は、本発明1のカルボラン含有ケイ素系重合体を架
橋させることにより得られる。上記カルボラン含有ケイ
素系重合体のアセチレン基を架橋反応させることによっ
て、より耐熱性の高い材料を得るものである。
The cured product of the carborane-containing silicon-based resin of the present invention 3 is obtained by crosslinking the carborane-containing silicon-based polymer of the present invention 1. A material having higher heat resistance is obtained by subjecting the acetylene group of the carborane-containing silicon-based polymer to a cross-linking reaction.

【0038】上記カルボラン含有ケイ素系重合体を架橋
方法は、特に限定されず、熱、光又は電子線を用いるこ
とができる。熱架橋する場合の加熱温度は、低くなると
架橋反応が十分に起こらず硬化不十分となり、高くなる
とアセチレン基含有ケイ素系重合体が架橋する前に劣化
するため、250〜600℃が好ましく、より好ましく
は300〜500℃である。
The method for crosslinking the carborane-containing silicon-based polymer is not particularly limited, and heat, light or an electron beam can be used. The heating temperature in the case of performing thermal crosslinking is preferably 250 to 600 ° C., more preferably 250 to 600 ° C., because the crosslinking reaction does not sufficiently occur and the curing becomes insufficient and the acetylene group-containing silicon-based polymer deteriorates before crosslinking. Is 300 to 500 ° C.

【0039】上記熱架橋反応は、空気、不活性ガス雰囲
気下又は減圧下のいずでも進行する。熱架橋反応の反応
時間は、短くなると架橋反応が十分に起こらず硬化不十
分となり、長くなると劣化反応が起こるため、1分〜1
0時間が好ましく、より好ましくは30分〜5時間であ
る。
The thermal crosslinking reaction proceeds in an atmosphere of air or an inert gas or under reduced pressure. When the reaction time of the thermal crosslinking reaction is short, the crosslinking reaction does not sufficiently occur and curing is insufficient, and when the reaction time is long, a deterioration reaction occurs.
0 hours is preferable, and more preferably 30 minutes to 5 hours.

【0040】上記光架橋する場合は活性光線照射が用い
られ、活性光線としては、紫外線、電子線等があげられ
る。紫外線を照射する場合、照射量が、少なくなると架
橋反応が十分に進行せず硬化が不十分となり、多くなる
と分解反応が起こるため、365nmでの積算露光量と
して50〜5000mJ/cm2 が好ましい。
In the case of the photocrosslinking, irradiation with actinic rays is used, and examples of the actinic rays include ultraviolet rays and electron beams. When irradiating with ultraviolet rays, when the irradiation amount is small, the crosslinking reaction does not proceed sufficiently and curing is insufficient, and when the irradiation amount is large, a decomposition reaction occurs. Therefore, the integrated exposure amount at 365 nm is preferably 50 to 5000 mJ / cm 2 .

【0041】紫外線の照射に用いられる光源としては、
例えば、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンラ
ンプ、窒素レーザー、He−Cdレーザー、Arレーザ
ー等が用いられる。
The light source used for irradiating ultraviolet rays includes
For example, a high-pressure mercury lamp, a halogen lamp, a xenon lamp, a nitrogen laser, a He-Cd laser, an Ar laser, or the like is used.

【0042】上記電子線を照射する場合、照射量が、少
なくなると架橋反応が十分に進行せず硬化が不十分とな
り、多くなると分解反応が起こるため、0.01〜10
0Mradが好ましい。
When irradiating the above-mentioned electron beam, if the irradiation amount is small, the crosslinking reaction does not proceed sufficiently and curing is insufficient, and if the irradiation amount is large, a decomposition reaction occurs.
0 Mrad is preferred.

【0043】上記光架橋反応は、空気、不活性ガス雰囲
気下又は減圧下のいずでも進行する。
The photocrosslinking reaction proceeds regardless of the atmosphere in an air or an inert gas or under reduced pressure.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0045】(実施例1)アルゴン置換した還流管付1
00mlの2つ口フラスコに末端エチニル化したポリ
(1,4−ジエチニルベンゼン・メチルフェニルシラ
ン)3.25g(2.0mmol)を入れ、トルエン3
0mlに溶解した後55℃に昇温し、触媒(H 2 PtC
6 ・6H2 O)0.012g(0.02mmol)の
イソプロパノール溶液1mlを入れ、10分間撹拌し
た。次いで、1,7−ビス(ジメチルシリル)ドデカカ
ルボラン0.53g(2.0mmol)のトルエン溶液
15mlを滴下後、オイルバスの温度を120℃に昇温
し、10時間加熱還流した。次に、反応溶液を減圧留去
した後メタノール500ml中に投入した。得られた沈
殿物を濾別し、黄白色の粉末(重合体)3.2gを得
た。
Example 1 Argon-substituted reflux tube 1
Ethynylated poly in a 00 ml two-necked flask
(1,4-diethynylbenzene / methylphenylsila
3.25 g (2.0 mmol) of toluene
After dissolving in 0 ml, the temperature was raised to 55 ° C. and the catalyst (H TwoPtC
l6・ 6HTwoO) 0.012 g (0.02 mmol)
Add 1 ml of isopropanol solution and stir for 10 minutes.
Was. Then, 1,7-bis (dimethylsilyl) dodecaca
A solution of 0.53 g (2.0 mmol) of ruborane in toluene
After dropping 15ml, raise the temperature of the oil bath to 120 ° C
And heated to reflux for 10 hours. Next, the reaction solution is distilled off under reduced pressure.
After that, it was charged into 500 ml of methanol. The obtained sunk
The precipitate was filtered off to obtain 3.2 g of a yellow-white powder (polymer).
Was.

【0046】上記で得られた黄白色の粉末について測定
された、 1H−NMRスペクトル(ブルカー社製「DR
X300」で測定)を図1に、IRスペクトル(バイオ
ラッド製「FTS135システム」で測定)を図2にそ
れぞれ示した。図1では、0.7〜4ppmにかけてカ
ルボランに基づくプロトンのピークがみられる。また、
0.09〜0.6ppmにケイ素原子に結合したメチル
基、メチレン基のプロトンのピークが、7〜8ppmに
はフェニル基のプロトンのピークがそれぞれ確認され
た。また、図2では、2594cm-1にカルボランに起
因する吸収がみられ、これらのことから実施例1で得ら
れた重合体は、カルボランが導入されたケイ素系重合体
であることを確認した。また、この重合体の重量平均分
子量はポリスチレン換算で10,300であった。上記
ケイ素系重合体を、330℃で2時間加熱することによ
り架橋反応を行わせた後室温まで冷却して、ケイ素系樹
脂硬化物からなる成形体を得た。
The 1 H-NMR spectrum ("DR" manufactured by Bruker) measured on the yellowish white powder obtained above
X300 ") is shown in FIG. 1, and the IR spectrum (measured by Biorad" FTS135 System ") is shown in FIG. In FIG. 1, a peak of a proton based on carborane is observed from 0.7 to 4 ppm. Also,
A peak of a proton of a methyl group and a methylene group bonded to a silicon atom was confirmed at 0.09 to 0.6 ppm, and a peak of a proton of a phenyl group was confirmed at 7 to 8 ppm. Further, in FIG. 2, absorption due to carborane was observed at 2594 cm −1, and it was confirmed from these facts that the polymer obtained in Example 1 was a silicon-based polymer into which carborane was introduced. The weight average molecular weight of this polymer was 10,300 in terms of polystyrene. The silicon-based polymer was heated at 330 ° C. for 2 hours to cause a cross-linking reaction, and then cooled to room temperature to obtain a molded product made of a cured silicon-based resin.

【0047】上記実施例1の成形体のIRスペクトルを
図3に示した。図3から分かるように、熱架橋前後で2
160cm-1の内部アセチレン基に基づく吸収と328
0cm-1付近の末端エチニル基に基づく吸収が減少して
いることが分かる。また、溶媒に可溶であった重合体が
熱架橋後に不溶化している。これらのことから、内部ア
セチレン基及び末端エチニル基が架橋反応を起こし、ネ
ットワーク構造となっていることが示唆される。
FIG. 3 shows the IR spectrum of the molded article of Example 1 above. As can be seen from FIG.
Absorption based on internal acetylene group of 160 cm -1 and 328
It can be seen that the absorption based on the terminal ethynyl group near 0 cm -1 is reduced. Further, the polymer that was soluble in the solvent is insolubilized after thermal crosslinking. These facts suggest that the internal acetylene group and the terminal ethynyl group undergo a crosslinking reaction to form a network structure.

【0048】(比較例1)アルゴン置換した還流管付1
00mlの2つ口フラスコにポリ(1,4−ジエチニル
ベンゼン・メチルフェニルシラン)3.25g(2.0
mmol)を入れ、トルエン30mlに溶解した後、反
応液を60℃に昇温し、触媒(H2 PtCl6 ・6H2
O)0.011g(0.02mmol)のイソプロパノ
ール溶液1mlを入れ、10分間撹拌した。次いで、
1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン0.39g
(2.0mmol)のトルエン溶液15mlを滴下後、
オイルバスの温度を75℃に昇温し、10時間加熱還流
した。次に、反応溶液を室温まで冷却し、メタノール5
00ml中に投入した。得られた沈殿物を濾別し、黄白
色の粉末(重合体)3.1gを得た。この重合体の重量
平均分子量はポリスチレン換算で9,400であった。
(Comparative Example 1) 1 with a reflux tube replaced with argon
In a 00 ml two-necked flask, 3.25 g of poly (1,4-diethynylbenzene / methylphenylsilane) (2.0
mmol), was dissolved in toluene 30 ml, and the reaction mixture was heated to 60 ° C., the catalyst (H 2 PtCl 6 · 6H 2
O) 1 ml of a solution of 0.011 g (0.02 mmol) in isopropanol was added, and the mixture was stirred for 10 minutes. Then
0.39 g of 1,4-bis (dimethylsilyl) benzene
After dropping 15 ml of a toluene solution of (2.0 mmol),
The temperature of the oil bath was raised to 75 ° C., and the mixture was heated under reflux for 10 hours. Next, the reaction solution was cooled to room temperature, and methanol 5 was added.
Poured into 00 ml. The resulting precipitate was separated by filtration to obtain 3.1 g of a yellow-white powder (polymer). The weight average molecular weight of this polymer was 9,400 in terms of polystyrene.

【0049】上記実施例1及び比較例1で得られた重合
体をアルミニウム製の型に入れ、240℃で2時間加
熱、溶融成形し成形体を得た。この成形体の耐熱性をセ
イコー電子社製「SSC5200システム」を使用して
測定し、測定結果を図3に示した。さらに、成形体の空
気雰囲気下での5重量%分解温度(Td5)、及び800
℃での重量残存率(W800)を表1に示した。
The polymers obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were placed in an aluminum mold, heated at 240 ° C. for 2 hours, and melt-molded to obtain a molded body. The heat resistance of this molded product was measured using “SSC5200 system” manufactured by Seiko Denshi Co., Ltd., and the measurement results are shown in FIG. Further, 5 wt% decomposition temperature in air atmosphere of the molded body (Td 5), and 800
Table 1 shows the residual weight ratio (W 800 ) at ° C.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】表1から実施例1のカルボラン含有ケイ素
系重合体は800℃までは5重量%まで分解せず、耐熱
性に非常に優れた材料であることがわかる。
From Table 1, it can be seen that the carborane-containing silicon-based polymer of Example 1 did not decompose up to 5% by weight up to 800 ° C. and was a material having extremely excellent heat resistance.

【0052】さらに、上記実施例1で得られたケイ素系
重合体の成形体と、実施例1のケイ素系重合体を熱架橋
させたケイ素系樹脂硬化物の成形体について耐熱性の評
価を行った。測定は、セイコー電子社製「SSC120
システム」を用い、厚さ10mmの成形体試料に250
gの荷重をかけた状態で、室温から400℃まで10℃
/分の昇温速度で昇温した際の試料厚の変化を評価し
た。図5に示した測定結果から、熱架橋反応を行わせる
ことにより、耐熱性が向上していることが確認できる。
Further, the heat resistance of the molded article of the silicon-based polymer obtained in Example 1 and the molded article of the cured silicon-based resin obtained by thermally crosslinking the silicon-based polymer of Example 1 were evaluated. Was. The measurement was performed using “SSC120 manufactured by Seiko Instruments Inc.
250 mm for a 10 mm thick molded body sample
10 ° C from room temperature to 400 ° C under a load of g
The change in sample thickness when the temperature was raised at a rate of temperature rise of 1 / min was evaluated. From the measurement results shown in FIG. 5, it can be confirmed that the heat resistance is improved by performing the thermal crosslinking reaction.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明のケイ素系重合体は、上述の通り
であり、耐熱性に優れており、宇宙・航空材料、建築材
料などに好適に用いられる。
As described above, the silicon-based polymer of the present invention is excellent in heat resistance and is suitably used for space / aviation materials, building materials and the like.

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

【図1】実施例1のケイ素系重合体の 1H−NMRスペ
クトルである。
FIG. 1 is a 1 H-NMR spectrum of a silicon-based polymer of Example 1.

【図2】実施例1のケイ素系重合体のIRスペクトルで
ある。
FIG. 2 is an IR spectrum of the silicon-based polymer of Example 1.

【図3】実施例1のケイ素系重合体及びこれを熱架橋さ
せたケイ素系樹脂硬化物のIRスペクトルである。
FIG. 3 is an IR spectrum of the silicon-based polymer of Example 1 and a cured silicon-based resin obtained by thermally crosslinking the same.

【図4】実施例1のケイ素系重合体及び比較例1の重合
体の熱分解曲線である。
FIG. 4 is a thermal decomposition curve of the silicon-based polymer of Example 1 and the polymer of Comparative Example 1.

【図5】実施例1のケイ素系重合体及びこれを熱架橋さ
せたケイ素系樹脂硬化物の熱分解曲線である。
FIG. 5 is a thermal decomposition curve of the silicon-based polymer of Example 1 and a silicon-based resin cured product obtained by thermally crosslinking the same.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式(1)で表される構成単位を構造
中に有し、重量平均分子量が500以上であることを特
徴とするカルボラン含有ケイ素系重合体。 【化1】 〔式(1)中、R1 はケイ素原子に結合した水素原子、
炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜30のアリ
ール基を表し、それぞれ同一であっても異なっていても
よい。CBpHp’Cは、2価のかご状のホウ素化合物
であるカルボランを表し、p,p’は3〜16の整数を
表し、n,mは整数を表す。式(1)中、Uは、下記式
(2)及び(3)を構成成分とするケイ素系重合体の繰
り返しを表し、Vは、下記式(3)及び(4)を構成成
分とするケイ素系重合体の繰り返しを表す〕 【化2】 【化3】 【化4】 〔式(2)、(3)、(4)中、R1 〜R5 は、水素原
子、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜30の
アリール基を表し、それぞれ同一であっても異なってい
てもよい。なお、エチニレン基及びR2 〜R5 のベンゼ
ン環に対する位置は任意である〕
1. A carborane-containing silicon-based polymer having a structural unit represented by the general formula (1) in its structure and having a weight average molecular weight of 500 or more. Embedded image [In the formula (1), R 1 is a hydrogen atom bonded to a silicon atom,
Represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, which may be the same or different. CBpHp'C represents carborane which is a divalent cage-like boron compound, p and p 'represent integers of 3 to 16, and n and m represent integers. In the formula (1), U represents a repetition of a silicon-based polymer having the following formulas (2) and (3) as components, and V represents a silicon having the following formulas (3) and (4) as components. Represents the repetition of a series polymer] Embedded image Embedded image [In the formulas (2), (3) and (4), R 1 to R 5 represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and May also be different. The positions of the ethynylene group and R 2 to R 5 with respect to the benzene ring are arbitrary.
【請求項2】 一般式(5)で表されるシリル置換カル
ボラン誘導体と、一般式(6)、(7)及び(8)で表
されるケイ素系重合体の主鎖の末端三重結合とを反応さ
せることを特徴とする請求項1記載のカルボラン含有ケ
イ素系重合体の製造方法。 【化5】 【化6】 【化7】 【化8】 〔式(5)中、R1 はケイ素原子に結合した水素原子、
炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜30のアリ
ール基を表し、それぞれ同一であっても異なっていても
よい。CBpHp’Cは、2価のかご状のホウ素化合物
であるカルボランを表し、p,p’は3〜16の整数を
表す。式(6)、(7)、(8)中、Xは下記一般式
(9)で示される構成単位、Yは下記一般式(10)で示
される構成単位をそれぞれ表し、mは整数を表す〕 【化9】 【化10】 〔式(9)中、R2 〜R5 は、水素原子、炭素数1〜2
0のアルキル基又は炭素数6〜30のアリール基を示
し、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。な
お、エチニレン基及びR2 〜R5 のベンゼン環に対する
位置は任意である。式(10)中、R6 はケイ素原子に結
合した水素原子、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素
数6〜30のアリール基を表し、それぞれ同一であって
も異なっていてもよい〕
2. A silyl-substituted carborane derivative represented by the general formula (5) and a terminal triple bond of a main chain of a silicon-based polymer represented by the general formulas (6), (7) and (8). The method for producing a carborane-containing silicon-based polymer according to claim 1, wherein the reaction is carried out. Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image [In the formula (5), R 1 is a hydrogen atom bonded to a silicon atom,
Represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, which may be the same or different. CBpHp'C represents carborane which is a divalent cage-like boron compound, and p and p 'represent integers of 3 to 16. In the formulas (6), (7) and (8), X represents a structural unit represented by the following general formula (9), Y represents a structural unit represented by the following general formula (10), and m represents an integer. Embedded image Embedded image [In the formula (9), R 2 to R 5 represent a hydrogen atom and a carbon number of 1 to 2;
0 represents an alkyl group or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, which may be the same or different. The positions of the ethynylene group and R 2 to R 5 with respect to the benzene ring are arbitrary. In the formula (10), R 6 represents a hydrogen atom bonded to a silicon atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, which may be the same or different.
【請求項3】 請求項1記載のカルボラン含有ケイ素系
重合体を架橋させてなるカルボラン含有ケイ素系樹脂硬
化物。
3. A carborane-containing silicon-based resin cured product obtained by crosslinking the carborane-containing silicon-based polymer according to claim 1.
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