JPH11209474A - ケイ素系高分子化合物の製造方法 - Google Patents

ケイ素系高分子化合物の製造方法

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JPH11209474A
JPH11209474A JP2144998A JP2144998A JPH11209474A JP H11209474 A JPH11209474 A JP H11209474A JP 2144998 A JP2144998 A JP 2144998A JP 2144998 A JP2144998 A JP 2144998A JP H11209474 A JPH11209474 A JP H11209474A
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JP
Japan
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halogenosilane
silicon
formula
polymerization reaction
based polymer
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JP2144998A
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English (en)
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Shigeru Mori
滋 森
Eiichi Tabei
栄一 田部井
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 下記式(1) (Xn1 3-nSi)m−R2−SiR3 3-pp (1) (式中、R1及びR3は水素原子、置換もしくは非置換の
一価炭化水素基又はアルコキシ基、R2は(m+1)価
の置換もしくは非置換の炭化水素基、Xはハロゲン原子
を示し、mは0,1又は2、nは0,1,2又は3、p
は1,2又は3である。)で示されるハロゲノシランの
1種又は2種以上のハロゲノシラン混合物を金属ナトリ
ウムの存在下に重合反応させて、ケイ素系高分子化合物
を製造する方法において、X/Naのモル比が1.0よ
り大きい最終の仕込み比率条件で上記式(1)のハロゲ
ノシランの重合反応を行うことを特徴とするケイ素系高
分子化合物の製造方法。 【効果】 本発明によれば、反応生成物中に残存ナトリ
ウムがないためにアルコールを用いたクエンチを行わな
くても安全に後処理をすることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハロゲノシラン類
と金属ナトリウムを反応させるウルツカップリング法に
よるケイ素系高分子化合物の改良された製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】主鎖骨
格にケイ素−ケイ素結合を含有し、側鎖に有機基を有す
るケイ素系高分子化合物の製造方法としては、ハロゲノ
シラン類と金属ナトリウムを反応させるウルツカップリ
ング法が最も一般的な方法として知られている。通常、
この反応は金属ナトリウムを特公昭62−9612号、
特開平2−263831号、特開平8−208844号
公報に記載されているように、一般にハロゲン原子に対
して当モル又は過剰に使用し、反応終了後に残存するナ
トリウムをアルコールを用いてクエンチする。しかしな
がら、この方法は、非常に激しい反応であるため、内容
物が発熱によりオーバーフローしたり、あるいは、内容
物が粘稠である場合などは、水素ガスの発泡により系か
らオーバーフローしたりするため、着火源が付近にある
場合などは非常に危険を伴う方法である。
【0003】従って、水素の発生しない安全なケイ素系
高分子化合物の製造方法が望まれている。
【0004】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記要望に応えるため鋭意検討を行った結
果、本発明に到達した。
【0005】即ち、本発明は、下記式(1) (Xn1 3-nSi)m−R2−SiR3 3-pp (1) (式中、R1及びR3は水素原子、置換もしくは非置換の
一価炭化水素基又はアルコキシ基、R2は(m+1)価
の置換もしくは非置換の炭化水素基、Xはハロゲン原子
を示し、mは0,1又は2、nは0,1,2又は3、p
は1,2又は3である。)で示されるハロゲノシランの
1種又は2種以上のハロゲノシラン混合物を金属ナトリ
ウムの存在下に重合反応させて、ケイ素系高分子化合物
を製造する方法において、X/Naのモル比が1.0よ
り大きい最終の仕込み比率条件で上記式(1)のハロゲ
ノシランの重合反応を行うことを特徴とするケイ素系高
分子化合物の製造方法、及び、(B)X/Naのモル比
が1.0以下の条件で式(1)のハロゲノシランの重合
反応を行った後、X/Naのモル比が1.0より大きく
なるように式(1)のハロゲノシランを追加して再度重
合反応を行うことを特徴とする(A)記載のケイ素系高
分子化合物の製造方法を提供する。
【0006】本発明においては、最終的に過剰量のクロ
ロシラン類をナトリウムと反応させることにより、金属
ナトリウムを完全に消失させることができる。また、ア
ルコール等で処理した場合でも水素ガスがほとんど発生
しないため安全に後処理を行うことができる。更にこの
方法によれば、過剰のクロロシランは回収し、原料とし
て利用することが可能である。
【0007】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のケイ素系高分子化合物の製造方法において、出
発原料としては、下記式(1) (Xn1 3-nSi)m−R2−SiR3 3-pp (1) で示されるハロゲノシランを使用する。
【0008】ここで、R1,R3は水素原子、一価炭化水
素基、アルコキシ基である。一価炭化水素基としては、
炭素数1〜18、特に1〜12のものが好ましく、非置
換でも置換炭化水素基でもよく、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、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアル
キル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル
基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等の
アラルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブ
テニル基等のアルケニル基や、これらの基の水素原子の
一部又は全部をアルコキシ基、アミノ基、シリル基など
で置換した基を挙げることができる。
【0009】R2は(m+1)価の炭化水素基である。
この場合、mは0,1又は2であり、従ってm=0の場
合は一価炭化水素基、m=1の場合は二価炭化水素基、
m=2の場合は三価炭化水素基である。
【0010】即ち、式(1)は、mの数に応じ、下記の
ように表すことができる。
【0011】
【化1】 (式中、R4は一価炭化水素基、R5は二価炭化水素基、
6は三価炭化水素基である。)
【0012】ここで、R4,R5,R6において、その炭
素数は1〜12、特に1〜6であることが好ましく、一
価炭化水素基の場合はR1,R3と同様の基が挙げられ
る。二価炭化水素基の例としてはC24等のアルキレン
基、C64等のアリーレン基、チエニレン基等の複素環
基、これらの結合した基などが挙げられ、その水素原子
の一部又は全部は上記と同様の置換基で置換されていて
もよい。三価炭化水素基の例としては、Cx2x-1,C6
3等の基が挙げられ、これはその水素原子の一部又は
全部が上記と同様の置換基で置換されていてもよい。
【0013】Xはハロゲン原子であり、典型的には塩素
原子、臭素原子である。また、nは0,1,2又は3、
pは1,2又は3である。
【0014】本発明においては、上記式(1)のハロゲ
ノシラン類を金属ナトリウムの存在下に重合反応させる
が、この場合、ナトリウム金属を不活性溶剤中(トルエ
ン、キシレン、オクタン、デカン、ドデカン等)、ナト
リウム融点以上の温度において激しく撹拌することによ
りナトリウムディスパージョンを調製し、−150℃〜
250℃の反応温度条件下これに上記式(1)のハロゲ
ノシラン類を滴下して反応を行うことが好ましい。
【0015】本発明では、この重合反応を上記式(1)
で示されるハロゲノシラン類をX/Naのモル比が1.
0より大きくなるように滴下し、十分なる時間反応させ
てケイ素系高分子化合物を製造するか、あるいは、X/
Naのモル比が1.0以下の条件下で十分なる時間反応
させた後、X/Naのモル比が1.0より大きくなるよ
うに式(1)のハロゲノシラン類を追加して再度反応さ
せ、ケイ素系高分子化合物を製造する。これにより、ハ
ロゲノシラン類と金属ナトリウムとの反応によりポリシ
ランを製造する方法において、従来法ではアルコール類
を用いて未反応のナトリウムをクエンチしており、この
方法では水素が発生し、危険を伴うものであるが、最終
的に過剰量のクロロシラン類を反応させることで、金属
ナトリウムを完全に消失させることができ、アルコール
等で処理をした場合でも水素ガスがほとんど発生しない
ため安全に後処理を行うことができるものである。
【0016】なお、重合反応後はヘキサン等のアルカン
類、アセトン等のケトン類、メタノール等のアルコール
類等のケイ素系高分子化合物に対し溶解性の乏しい有機
溶剤を添加し、ポリマーを沈殿させ、ポリマーを取り出
すことが好ましい。特にヘキサン等のアルカン類でポリ
マー取り出す方法は、原料シラン及びオリゴシランを回
収するのに好適である。
【0017】一方、ポリマーを取り除いた溶液は回収
し、次の重合において原料シランの一部として用いるこ
とができる。即ち、回収物は、未反応物及び一部反応物
(ハロゲノシラン類、ハロゲノオリゴシラン類)を含有
しており、再利用することによって収率が向上する。
【0018】本発明は、上述したように、式(1) (Xn1 3-nSi)m−R2−SiR3 3-pp (1) のハロゲノシランの1種又は2種以上を金属ナトリウム
の存在下に重合反応させてなるケイ素系高分子化合物を
製造するものであるが、この場合、式(1)においてm
=0の場合、即ちハロゲノシランが SiR43 3-pp (1a) の場合、得られるケイ素系高分子化合物としては最も単
純な系として下記のものが例示される。
【0019】
【化2】 (式中、R13,R14はR3,R4で定義したと同様の一価
炭化水素基である。また、z及びx+yはケイ素系高分
子化合物を所用の重量平均分子量とする数であるが、こ
の場合、ケイ素系高分子化合物の重量平均分子量は10
0〜10,000,000の範囲にあることが好まし
い。)
【0020】また、式(1)においてm=1の場合、即
ち Xn1 3-nSi−R5−SiR3 3-pp (1b) を用いる場合、以下のケイ素系高分子化合物を得ること
ができる。
【0021】
【化3】 (式中、R11,R13はR1,R3で定義したと同様の一価
炭化水素基、R15はR5で定義したと同様の二価炭化水
素基である。)
【0022】なお、m=0のハロゲノシランとm=1の
ハロゲノシランを併用した場合、下記のケイ素系高分子
化合物を得ることができる。
【0023】
【化4】
【0024】更に、m=3の場合、例えば下記のケイ素
系高分子化合物を得ることができる。
【0025】
【化5】
【0026】
【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。
【0027】〔実施例1〕窒素気流下、四つ口フラスコ
に金属ナトリウム2.53g(110mmol)、キシ
レン30gを収め、140℃で加熱・撹拌して微細なナ
トリウムディスパージョンを形成させた後、フェニルメ
チルジクロロシラン11.5g(60mmol)を10
分で滴下したところ、反応は発熱的に進行し、溶液が紫
色に呈色した。滴下終了後、2時間還流・撹拌を行っ
た。反応終了後、濾過を行い、塩類を除去した。濾液に
ヘキサン100mlを用いてポリマーを沈殿させ、濾別
をすることにより、メチルフェニルポリシラン(Mn:
7,300、Mw:20,400)を白色固体として
2.4g得た。除去した塩類にアルコールを添加して
も、水素ガスは全く発生せずに安全に後処理することが
できた。
【0028】〔実施例2〕窒素気流下、四つ口フラスコ
に金属ナトリウム2.53g(110mmol)、キシ
レン30gを収め、140℃で加熱・撹拌して微細なナ
トリウムディスパージョンを形成させた後、フェニルメ
チルジクロロシラン9.6g(50mmol)を10分
で滴下したところ、反応は発熱的に進行し、溶液が紫色
に呈色した。滴下終了後、2時間還流・撹絆を行った。
更にフェニルメチルジクロロシラン1.9g(10mm
ol)を2分で滴下し、30分反応させた。反応終了
後、濾過を行い、塩類を除去した。濾液にヘキサン10
0mlを用いてポリマーを沈殿させ、濾別をすることに
より、メチルフェニルポリシラン(Mn:10,20
0、Mw:31,420)を白色固体として2.5g得
た。除去した塩類にアルコールを添加しても、水素ガス
は全く発生せずに安全に後処理することができた。
【0029】〔実施例3〕実施例2において、ポリマー
を除いた濾液を濃縮し、クロロシラン類を回収した。こ
れをフェニルメチルジクロロシラン9.6g(50mm
ol)と混合し反応を実施例2と同様に行った結果、メ
チルフェニルポリシラン(Mn:11,500、Mw:
33,200)を白色固体として3.5g得た。
【0030】〔実施例4〕窒素気流下、四つ口フラスコ
に金属ナトリウム2.53g(110mmol)、キシ
レン30gを収め、140℃で加熱・撹拌して微細なナ
トリウムディスパージョンを形成させた後、フェニルメ
チルジクロロシラン9.6g(50mmol)、ビス
(ジメチルクロロシリル)ベンゼン2.6g(10mm
ol)を10分で滴下したところ、反応は発熱的に進行
し、溶液が紫色に呈色した。滴下終了後、2時間還流・
撹拌を行った。反応終了後、濾過を行い、塩類を除去し
た。濾液にヘキサン100mlを用いてポリマーを沈殿
させ、濾別をすることにより、[(MePhSi)
5(Me2Si−C64−SiMe21n(Mn:1
1,000、Mw:46,000)を白色固体として
3.2g得た。除去した塩類にアルコールを添加して
も、水素ガスは全く発生せずに安全に後処理することが
できた。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、反応生成物中に残存ナ
トリウムがないためにアルコールを用いたクエンチを行
わなくても安全に後処理をすることが可能である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年4月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】
【化2】 (式中、R13,R14はR3,R4で定義したと同様の一価
炭化水素基である。また、z及びx+yはケイ素系高分
子化合物を所用の重量平均分子量とする数であるが、こ
の場合、ケイ素系高分子化合物の重量平均分子量は10
0〜10,000,000の範囲にあることが好まし
い。)
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】更に、m=2の場合、例えば下記のケイ素
系高分子化合物を得ることができる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(1) (Xn1 3-nSi)m−R2−SiR3 3-pp (1) (式中、R1及びR3は水素原子、置換もしくは非置換の
    一価炭化水素基又はアルコキシ基、R2は(m+1)価
    の置換もしくは非置換の炭化水素基、Xはハロゲン原子
    を示し、mは0,1又は2、nは0,1,2又は3、p
    は1,2又は3である。)で示されるハロゲノシランの
    1種又は2種以上のハロゲノシラン混合物を金属ナトリ
    ウムの存在下に重合反応させて、ケイ素系高分子化合物
    を製造する方法において、X/Naのモル比が1.0よ
    り大きい最終の仕込み比率条件で上記式(1)のハロゲ
    ノシランの重合反応を行うことを特徴とするケイ素系高
    分子化合物の製造方法。
  2. 【請求項2】 X/Naのモル比が1.0以下の条件で
    式(1)のハロゲノシランの重合反応を行った後、X/
    Naのモル比が1.0より大きくなるように式(1)の
    ハロゲノシランを追加して再度重合反応を行うことを特
    徴とする請求項1記載のケイ素系高分子化合物の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 有機溶剤と金属ナトリウムの微粒子の存
    在する反応容器に式(1)のハロゲノシランを滴下し
    て、重合反応を行う請求項1又は2記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 重合反応終了後、ケイ素系高分子化合物
    に対し溶解性の乏しい有機溶剤を添加し、ポリマーを沈
    殿させて取り出す請求項1、2又は3記載の製造方法。
  5. 【請求項5】 ポリマーを取り除いた有機溶剤中の未反
    応物及び一部反応物を次の重合において原料ハロゲノシ
    ランとして、あるいはその一部として用いる請求項4記
    載の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002167438A (ja) * 2000-11-29 2002-06-11 Jsr Corp ケイ素ポリマー、膜形成用組成物および絶縁膜形成用材料
JP2007106894A (ja) * 2005-10-13 2007-04-26 Nippon Soda Co Ltd ポリシランの製造方法
CN100455619C (zh) * 2003-09-01 2009-01-28 三星电子株式会社 新颖的硅氧烷基树脂和使用该树脂形成的层间绝缘膜

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