JPS6115887A - 有機珪素化合物、その製造方法及び使用方法 - Google Patents

有機珪素化合物、その製造方法及び使用方法

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JPS6115887A
JPS6115887A JP60096574A JP9657485A JPS6115887A JP S6115887 A JPS6115887 A JP S6115887A JP 60096574 A JP60096574 A JP 60096574A JP 9657485 A JP9657485 A JP 9657485A JP S6115887 A JPS6115887 A JP S6115887A
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    • C09C3/12Treatment with organosilicon compounds
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、弗素原子または弗素化炭化水素基を有する環
状炭化水素基を持つ新規のシランまたはシロキサン並び
にその製造方法およびそれを固体の表面、特に微細な珪
酸の表面の変性に用いる方法に関する。
弗素原子または弗素化炭化水素基を有するシランまたは
シロキサンは、これらが塗布されている基材に防水性、
防油性および場合によっては防汚性を与える。それ故に
これらの化合物は無機−または有機材料の変性に効果的
に用いられる。か\る材料の例には、石膏、セメント、
モルタルの如き建築材料または、粘土またはその他の多
孔質材料より成るレンガ、石膏板、コンクリート製建材
の如き成形建材がある。
弗素含有シランまたは一シロキサンの別の用途には、変
性された状態で種々の有機系媒体との改善された相容性
を示す顔料およびフィラーの変性がある。これは例えは
ビヒクル中に顔料を混入することを容易にすることおよ
び顔料が分離したり沈降したりする傾向を減少させるこ
とに現われる。
微細な特別の熱処理で得られる珪酸を変性した場合には
、これらが顔料の改善された浮遊状態、チクソトロピー
の変更および亜鉛末顔料のガス発生の低下を実現する。
別の可能な用途は製紙工業にある。この場合には、これ
らの化合物を紙製造の際のパルプに加えたり、既に固体
化さhた未だ湿めっている巻取紙または完成紙に塗布し
てもよい。更に、弗素化珪素有機化合物は、フィラメン
トまたは糸の状態、織られた、編まれたまたは塗布され
た状態またはフリースの状態にある繊維材料の処理に適
している。
しかしながらこれらの化合物の製造には困難ががある。
弗素化炭化水素基を有するシロキサンの製造には、従来
技術によるとこれらの弗素化炭化水素基を有するシラン
から出発するのが有利である。その理由は、シランの5
iH−基へのフルオロアルキル−オレフィンの付加が同
じ81一原子に結合するハロゲン原子の存在によって容
易にされることにある。しかしながら、弗素化炭化水素
基な有するシランを加水分解および縮合する際に環状シ
ロキサンが特に形成されるので、これらのシランから前
述の構造のシロキサンを製造することに同様に困難があ
る。
しかしオレフィン二重結合を持つ弗素化炭化水素を水素
化シロキサンの8iH−基に付加しようとする場合には
、この付加反応が他の炭化水素基またはシロキシ基で8
1一原子が置換されることによって著しく困難に成るこ
とが判っている。
従って、シロキサンの構造によっておよび弗素化炭化水
素基の特別な性質によって性質を用途に合わせることの
できる化合物を製造する為に、前述の構造のシロキサン
中に弗素化炭化水素基を簡単に導入するという課題は、
従来技術によっては未だ満足に解決できない。
驚ろくべきことに本発明者は、弗素原子または弗素化炭
化水素基が導入されているノルボルネン誘導体またはそ
の7−オキサ誘導体を5iH−基含有の有機珪素化合物
と反応させた場合に、弗素含有炭化水素基を簡単に有機
珪素化合物中に導入し得ることを見出した。
本発明の新規のこの有機珪素化合物は、次式を有する。
)t% 式■は置換基H1−R8に関して特定の空間的構造に制
限されていない。このものは、あらゆる立体異性体形式
を包含する。
この式において、記号は次の意味を有する:Rは炭素原
子数1〜乙の炭化水素基である。この炭化水素基は脂肪
族系炭化水素基、例えばメチル−、エチル−、プロピル
−、フチルーマタハヘキシル基であり得る。しかし基R
はフェニル基であってもよい。基Rは殊にメチル−また
はフェニル基を意味するのが好ましく、特にメチル基を
意味するのが有利である。複数の基Rが珪素原子に結合
している場合には、この基の意味は互に相違していても
よい。基Rは置換されていてもよい。
基R1、R2、R3およびR4は互に同じでも異なって
いてもよく、水素原子またはメチル基である。
基R5、R6、R7、R8は互に同じでも異なっていて
もよく、水素原子、弗素原子または炭素原子数1〜8の
炭化水素基、特に、大きい炭素原子数の場合に直鎖状ま
たは分校状であってもよい炭素原子数1〜8の脂肪族基
並びに弗素化炭化水素を意味し、但し基R5、R6、R
7、R8の少なくとも1つは弗素原子または弗素化炭化
水素であるべきである。弗素化炭化水素としては、炭素
原子数11〜ス20、特に1〜12の過弗化アルキル基
が特に適する。
Yは、珪素原子に直接に結合している加水分解性の基、
水酸基またはオルガノシロキサニル基である。この種の
加水分解性の基は当業者に知られている。これらの中で
はノ10rン基および炭化水素オキシ基、特にアルコキ
シ基が適している。しかしYは炭化水素カルボキシ基、
例えばアセトキシ基または場合によってはアルキル化さ
れたアミン基であってもよい。オルガノシロキサニル基
は線状であっても分岐していてもよい。シロキサニル基
が式■の別の基、例えば I を持つことも可能である。
Aは二価の炭化水素基または酸素原子である。
二価の炭化水素基としては〉aR:が特に適し、但しR
9は互に同じでも異なっていてもよく水素原子またはメ
チル基を意味する。従ってこの橋渡し基は、CHCH3
を意味し得る。
aは整数であり、0.1.2または3を意味する。
置換基が以下の意味を有する式夏の有機珪素化合物が特
に有利である二Rはメチル基であり;R1、R2、R3
、R4は水素原子および/またはメチル基であり;R5
、R6、R7、R8は水素原子、弗素原子または炭素原
子数1〜6の炭化水素基、特に脂肪族炭化水素基、また
は炭素原子数1〜200弗素化−1特に過弗素化−アル
キル基であり、但し基R5、R6、R7、R8の少なく
とも1つは弗素原子または弗素化アルキル基であるべき
である。
Aはメチレン基または:;C(CHs)2を意味する。
指数aは0.1または2の値をとる。
Rがメチル基で、Hl 、 R2、R3、R4が水素原
子でそしてR5、H6、R7、R8が水素原子か基−C
yIH2n+xである式lの有機珪素化合物が特に有利
である。
本発明の変性有機珪素化合物の代表例には以下のものが
ある: 6F13 FF 本発明の別の対象は、これらの新規の有機珪素化合物の
製法にある。この本発明の方法は、一般式 %式% で表わされる有機珪素化合物とを、オレフィン二重結合
に一3iHを付加する為の自体公知の触媒の存在下に場
合によっては高温および/または高圧のもとで反応させ
ることを特徴とする。
式■の化合物は、ディールス・アルダ−反応によってシ
クロペンタジェンあるいはフランとF−置換オレフィン
、とから公知の様に得られる。
本発明の方法は溶剤を用いずに実施できる。しかし反応
性8iH−基を持つ有機珪素化合物がその分子量および
その構造の為に高粘性である場合には、不活性溶剤、側
受ばトルエンを用いることを推奨する。反応は60℃以
上、特に70〜120°Cの温度のもとで満足できる速
度で進行する。高圧を用いることは必要ない、しかし反
応は圧力を高めることによって助成され得る。
触媒としては、オレフィン二重結合と8iH−基との結
合の為の従来公知の付加触媒を用いることができる。こ
の種の触媒は白金触媒、例えばヘキサクロロ白金側酸の
如き塩素置換白金化合物が好ましい。
本発明の化合物は、容易に製造できるという長所を有し
ているだけでなく、固体、特に微細な珪酸の表面を変性
する際に特別の性質を示す。変性された珪酸と有機媒体
との改善された相容性ある(・は水との非相容性の為の
目安としては、メタノール価が有効である。このメタノ
ール価は、珪素原子の所に過弗素化アルキル基を直接的
に有しているポリシロキサンに比較して、本発明のノル
ボルニル誘導体を用いた場合には著しく高められる。
それ故に、本発明の化合物で変性された珪酸は、特に有
機溶剤中に加えるのに並びに水性系の消泡剤を製造する
のに適している。
更に本発明の化合物は、レンガ、石膏およびコンクリー
ト製建材の如き建材の表面処理に優れて適している。
また本発明の化合物は、繊維材料の防水性−1防油性−
および防汚性含浸処理に特に適している。
以下の実施例において、本化合物の製法および用途を更
に詳細に記す。
実施例1 メチルジクロロシリル−ペルフルオロへキシルノルざル
ナンの製造: Ca(V2−乾燥用管状物の入った還流冷却器、温度計
、マグネットースタラーおよび加熱浴を備えた四つ首フ
ラスコ中に、3[1,9gの5−ペルフルオロへキシル
ノルボルネン−(21(75m mol )、1.51
のグリコールジメチルエーテル、および25ttilの
トルエンに61ngノH2PtCl6・6H20を溶解
した溶液を最初に導入し、70℃に加熱しそして13.
0F9 ノCH3H81C/2 (113,2m mo
l )を還流が最小限である様に滴加する(期間ニア分
)。次に更に3時間還流下に攪拌する。この場合、温度
が83℃から104℃に上昇する。過剰のCH3H81
CJl12およびトルエンを留去し、3 B、[] 9
の残渣を減圧下に分留する。
第1留分 126〜b 第■留分 144〜148°C/ 8 Torr : 
28.0.!i’第1留分 148〜b 残渣       :1.6.!i’ 第■留分のガスクロマトグラフ分析: 純度99.9%。
CJ:1 3.40% cl 関して算出) : 13.47 1HNMR(CDCJs中):δ= 0.78 (a1
3H) ;δ−1,23(t、IH) ; δ= 1.35−2.31 (m、6H);δ−2,4
0−2,96(m、3H) 実施例2 ビス−1,3(ペルフルオロへキシルノルがルニル)−
1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンの製造: 還流冷却器、マグネット・スタラーおよび加熱浴を備え
た501フラスコ中に8.29のペルフルオロへキシル
ノルボルネン−(21および1.59のH2PtCAt
6・6H20を最初に導入し、65℃に加熱する。その
後に1.349の1.1 、り、3−テトラメチルージ
シロキサンを加える。この反応混合物を75℃で2時間
攪拌する。この反応混合物のガスクロマトグラフ分析に
て91.6%のビス−1゜3−(ペルフルオロへキシル
ノルボルニル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロ
キサンが確認される。減圧下で揮発性成分を除いた生成
物の収率は8.4 g(理論値の88.4%)である。
実施例3 式 を有するポリ(ペルフルオロへキシルノルボルニル)メ
チルシロキサンの製造: 実施例1に記載の装置中で58.19のペルフルオロへ
キシルノルボルネン−+21(99,2%濃度、140
mmo1)、および61のグリコールジメチルエーテル
に4■のH2PtCA、・6H20を溶解した溶液11
1LI!を最初に導入し、70℃に加熱しそして攪拌下
に6.09のポリメチル水素化シロキサン(CH3) 
3sio−(aH3sio−)4 (181(CH3,
) 3を35分間、温度が110℃を超えない様に滴加
する。シロキサンを約半分添加した後およびそれの添加
終了後に追加的に各1WLlの上記触媒溶液を添加しそ
してとの反応混合物を100℃のもとで3時間攪拌する
その後に15 Torrおよび120℃のフラスコ温度
のもとで揮発性成分を除く。収量:未だ僅かに8iH基
を含有している4 3.7 gのシロキサン。
Si : 6.9重量%; F’ : 50.9重量%
実施例4 実施例3を繰り返えす、但し溶剤としての469のペン
シトリフルオライド中で実施する。反応の終了後にペン
シトリフルオライドおよび他の揮発性成分をi 5 T
orrの減圧下に125℃のフラスコ温度までに留去す
る。収量:6.8重量%の81および51.0重量−〇
Fを含有するシロキサン46.5II。
実施例5 下記式のポリ(ペルフルオロドデシルノルボルニル)メ
チルシロキサンの製造: 実施例1に記載の装置中で99.8 gのペルフルオロ
ドデシルノルボルネン−(2を溶融し、31のジエチレ
ングリコールジメチルエーテルに4mgのH2PtCA
!、・6H20を溶解した溶液11を攪拌下に添加しそ
して100℃のもとで6.4IC100yxValの8
1H)のポリメチル水素化シロキサン(CH3) 3S
iO−[CH35iO−:I 43Si (CHr3)
 、を40分に亘つて滴加する。シロキサンを約半分添
加した後および添加終了後に追加的に各1 yxlの上
記触媒溶液を添加し、次に反応混合物を110〜115
℃のもとで4時間攪拌する。反応生成物を1009の1
.2.2−トリフルオロエタンに溶解し、攪拌下に25
0gのアセトン中に注ぎ込み、沈殿する生成物を分離し
そ17て100℃/ 1Torrのもとで乾燥させる。
収量:4.3重量−の81臓よび59.9重量%のFを
含有するポリシロキサン67.3実施例6 以下の平均的式を有するポリジメチル−(ペルフルオロ
へキシルノルギルニル−メチル)シロキサンの製造: 実施例1に記載の装置中に20.5 、fのペルフルオ
ロへキシルノルがルネンーt21 (50m mob 
)、および1.5111のグリコールジメチルエーテル
Ic 3mp・丙のH2PtC/、・6H20を溶解し
た溶液を最初に準備し、攪拌下に60°OK加温しそし
て60分の間に下記平均式のシロキサン23.2 、!
9を滴加する:この反応混合物を75℃のもとで更に3
時間攪拌し、その際に1時間40分後に元は不均一な反
応混合物が均一に成る。この反応混合物から減圧(13
0℃のフラスコ温度、20 Torr )下に揮発性成
分を除く。収率:39.2.i9(理論値の 89.7
チ)。
実施例7 下記の平均式を有するポリ−(ドデシルメチル)−(ペ
ルフルオロオクチルノルボルニル−メチル)一シロキサ
ンの製造: 実施例1に記載の装置中に20.611のペルフルオロ
オクチルノルボルネン−121(50m l+101 
)、および1.51のグリコールジメチルエーテルに3
9へのa2ptcz、、・6H20を溶解した溶液を最
初に導入し、攪拌下に60℃に加熱しそして下記の平均
式0式% を滴加し1. 65℃のもとで20分間攪拌し、次に26.9 gのド
デセン−1l1(160mmol )を滴加する。揮発
性成分を減圧下に留去する。収ik=上記式のポリシロ
キサン56.19 (理論値の97.1%)。
比較例(本発明によらない) 1、  ペルフルオロヘキシルエチレンと1,1,3゜
6−テトラメチルジシロキサンとの反応の実験;還流冷
却器、マグネット・スタラー、温度計および加熱浴を備
えた50m1フラスコ中で7.0Iのペルフルオロヘキ
シルエチレン(20mmo1)、および1.51のグリ
コールジメチルエーテルに1.59のH2PtC/ 、
・6H20を溶解した溶液を最初に導入し、60℃に加
温し、次に1.34.901,1゜6.3−テトラメチ
ルジシロキサンを加えそして70〜75℃のもとで26
時間攪拌する。ガスクロマトグラフ分析にて、未同定の
種々の生成物の中に、用いたペルフルオロヘキシルエチ
レンの92%が未反応のま\存在していることが確認さ
れる。
L ペルフルオロヘキシルエチレンと下記の平均式を有
するポリメチル水素化シロキサンとの反応の実験: 実施例1に記載の装置中に、37.7.9のペルフルオ
ロヘキシルエチレン、34w1gの蒸留したテトラヒド
ロフラン、および5 dのテトラヒドロ7ランに5〜の
H2PtC/6・6H20を溶解した溶液の半分より成
る溶液の半分を最初に導入し、7℃で30分攪拌する。
次いで、111蒸留したテトラヒドロフランに6.0g
の上記のポリメチル水素化シロキサンを溶解した溶液を
23℃のもとで滴加する。
ポリメチル水素化シロキサンの半分の童を添加した後V
C,2番目の半分の量のペルフルオロヘキシルエチレン
溶液および2番目の半分の量の触媒溶液を加える(期間
:2時間)。温度を35℃に高め、この温度のもとで更
に4時間攪拌する。次にこの反応混合物を1gの活性炭
と一諸に攪拌しそして濾過する。
活性炭を添加する前に既に、個別的なrル粒子が観察さ
れ得る。反応混合物を濾過する際に、濾過を完全に妨害
するゲルの発生がある。
実施例8(本発明の化合物の使用例) 混合装置中に、200m2/gの固有表面積を有する高
分散珪酸1000gを最初に導入し、2400gへの適
当な溶剤中に試験すべき化合物100gを溶解した溶液
と激しく混合する。1時間の混合時間の後に溶剤を、1
40〜160℃の温度、大気圧のもとで2時間の間に除
く。次に、今は溶剤を含ます且つ有効物質で被覆された
この高分散珪酸を、その表面に処理剤を固着させる為に
更に2時間、180℃に加熱する。冷却後に、珪酸の疎
水性を次の方法で測定する: 振盪用フラスコ中に50mgのH2Oおよび肌2gの処
理済み珪酸を最初に導入し、水不含のメタノールにて、
全ての珪酸が水性メタノール相中に分散するまで滴定す
る。滴定の終点は、表面に10個より少ない可視珪酸粒
子が浮かんでいる時に達せられる。メタノール価は、 501118 H2O+ 1111; CH30Hに従
って算出される。メタノール価は、疎水性の度合の目安
であり、臨界湿潤張力(kritiacheBen13
1ung88pannung )と関連している。臨界
湿潤張力より上では、処理済み基材の湿潤がもはや不可
能である。
次の表に結果を総括掲載する。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Rは炭素原子数1〜6の炭化水素基であり、 R^1、R^2、R^3、R^4は互に同じでも異なっ
    ていてもよく、水素原子またはメチル基であり、R^5
    、R^6、R^7、R^8は互に同じでも異なっていて
    もよく、水素原子、弗素原子または炭素原子数1〜8の
    炭化水素基または弗素化炭化水素基であり、但し基R^
    5、R^6、R^7、R^8の少なくとも1つは弗素原
    子または弗素化炭化水素基であるべきであり、 Yは加水分解性基、水酸基またはオルガノシロキサニル
    基であり、 Aは>CR^9_2または>Oであり、R^9は同じで
    も異なっていてもよく水素原子またはメチル基であり、 aは0、1、2または6である。〕 で表わされる有機珪素化合物。
  2. (2)Rはメチル基を意味し、 R^1、R^2、R^3、R^4は互に同じでも異なっ
    ていてもよく、水素原子またはメチル基を意味し、R^
    5、R^6、R^7、R^8は互に同じでも異なってい
    てもよく、水素原子、弗素原子または炭素原子数1〜6
    の炭化水素基または炭素原子数1〜20の弗素化−、特
    に過弗素化−アルキル基を意味し、但し基R^5、R^
    6、R^7、R^8の少なくとも1つは弗素原子または
    弗素化アルキル基であるべきであり、 Aは>CH_2、>C(CH_3)_2を意味し、aは
    0、1または1を意味する 特許請求の範囲第1項記載の有機珪素化合物。
  3. (3)Rはメチル基を意味し、 R^1、R^2、R^3、R^4は水素原子を意味し、
    R^5、R^6、R^7、R^8は互に同じでも異なっ
    ていてもよく、水素原子またはC_nF_2_n_+_
    1−基を意味し、但し基R^5、R^6、R^7、R^
    8の少なくとも1つは過弗化アルキル基である 特許請求の範囲第1項記載の有機珪素化合物。
  4. (4)式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Rは炭素原子数1〜6の炭化水素基であり、 R^1、R^2、R^3、R^4は互に同じでも異なっ
    ていてもよく、水素原子またはメチル基であり、R^5
    、R^6、R^7、R^8は互に同じでも異なっていて
    もよく、水素原子、弗素原子または炭素原子数1〜8の
    炭化水素基または弗素化炭化水素基であり、但し基R^
    5、R^6、R^7、R^8の少なくとも1つは弗素原
    子または弗素化炭化水素であるべきであり、 Yは加水分解性基、水酸基またはオルガノシロキサニル
    基であり、 Aは>CR^9_2または>Oであり、R^9は同じで
    も異なっていてもよく水素原子またはメチル基であり、 aは0、1、2または3である。〕 で表わされる有機珪素化合物を製造するに当って、一般
    式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R^1、R^2、R^3、R^4、R^6、R
    ^6、R^7、R^8及びAは上述の通りである) で表わされる2−ノルボルネン誘導体と式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Y、R_a、aは上述の通りである)で表わさ
    れる有機珪素化合物とを、オレフィン二重結合に−Si
    Hを付加する為の自体公知の触媒の存在下に場合によっ
    ては高温および/または高圧のもとで反応させることを
    特徴とする、上記有機珪素化合物の製造方法。
  5. (5)触媒として、塩素化白金化合物、特にH_2Pt
    Cl_6を用いる特許請求の範囲第4項記載の方法。
  6. (6)反応を70〜120℃の温度のもとで実施する特
    許請求の範囲第4項記載の方法。
  7. (7)式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Rは炭素原子数1〜6の炭化水素基であり、 R^1、R^2、R^3、R^4は互に同じでも異なっ
    ていてもよく、水素原子またはメチル基であり、R^5
    、R^6、R^7、R^8は互に同じでも異なっていて
    もよく、水素原子、弗素原子または炭素原子数1〜8の
    炭化水素基または弗素化炭化水素基であり、但し基R^
    5、R^6、R^7、R^8の少なくとも1つは弗素原
    子または弗素化炭化水素基であるべきであり、 Yは加水分解性基、水酸基またはオルガノシロキサニル
    基であり、 Aは>CR^9_2または>Oであり、R^9は同じで
    も異なっていてもよく水素原子またはメチル基であり、 aは0、1、2または3である。〕 で表わされる有機珪素化合物を固体の表面の変性に用い
    る方法。
  8. (8)固体が微細な珪酸である特許請求の範囲第7項記
    載の方法。
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