KR100838611B1 - 고리형 유기규소 화합물 및 그 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 (Ⅰ)의 고리형 유기규소 화합물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 화합물을 제조하는 방법, 및 하기 화학식 (Ⅰ)의 고리형 유기규소 화합물을 히드록실기 함유 화합물 (2), 및 경우에 따라 폴리이소시아네이트 (3)과 반응시킴으로써 공중합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 식에서, 기와 지수는 청구항 1항에 기재된 바와 같다.

Description

고리형 유기규소 화합물 및 그 용도{CYCLIC ORGANOSILICON COMPOUNDS AND THE USE THEREOF}
본 발명은 고리형 유기규소 화합물에 관한 것이고, 특히 공중합체의 제조 방법에 있어서의 그 용도에 관한 것이다.
실록산-우레아 블록 공중합체의 제조 방법은 공지되어 있다. 이에 관해서는 예를 들어, EP-A 250 248을 참조할 수 있다. 아미노알킬-작용성 실록산은 평형 반응을 통해 출발 물질로서 제조된다. 그러나, DE-A1 101 37 855에 기재된 바와 같이, 상기 실록산 제조에 있어서 EP-A　250　248에 개시된 방법에는 단점들이 있다: 상기 반응에는 긴 시간이 소요되며, 특정 촉매가 필요하고, 이들 촉매는 생성물에서 불활성화되어야 하는데, 상기 촉매는 실록산 고리를 포함하는 생성물이 사용될 때 황변을 유도한다. DE-A1　101　37　855는 특정 고리형 실라잔을 이용하는 개선된 합성 방법에 관해 기술한다. 모든 공지 방법의 단점은 원하는 블록 공중합체를 수득하기 위해서는 상기 아미노알킬-작용성 실록산을 중량을 기준으로 극소량의 디이소시아네이트와 추가로 반응시켜야 한다는 점이다. 이와 관련하여, 반응 성분들의 혼합시 고반응성 이소시아네이트기의 농도가 국소적으로 높아지는 것을 피할 수 없다. 이것은 중합체 생성물의 특성에 부정적인 효과를 미치는 뷰렛 형성과 같은 부 반응을 일으킨다.
본 발명의 대상은 하기 화학식 (Ⅰ)의 고리형 유기규소 화합물이다.
Figure 112007005248516-pct00001
상기 식에서,
A는 2가 또는 다가의 유기 라디칼을 나타내고,
상기 라디칼 A의 원자가에 해당하는 a는 2 이상의 값을 나타내고,
R1은 동일하거나 다를 수 있고, 1가 유기 라디칼을 나타내며,
R2는 동일하거나 다를 수 있고, 수소 원자 또는 임의로 치환된 1가 탄화수소 라디칼을 나타내고,
Y는 -SiR2-Z-NR3-C(=O)-NH- 라디칼 또는 -C(=O)-NH- 라디칼을 나타내고,
Z는 2가 탄화수소 라디칼을 나타내고,
R은 동일하거나 다를 수 있고, 1가 유기 라디칼을 나타내고,
R3은 수소 원자 또는 임의로 치환된 1가 탄화수소 라디칼을 나타낸다.
상기 라디칼 A는 바람직하게는 서로 인접하지 않은 메틸렌 단위가 -O-, -COO-, -OCO-, -CO-NH 또는 -OCOO- 기로 대체될 수 있는, 불소 또는 염소에 의해 임의로 치환된 2가 또는 다가 탄화수소 라디칼이고, 특히 바람직하게는 1 ~ 60개의 탄소 원자를 갖는 2가 알킬렌 라디칼이며, 특히 6 ~ 24개의 탄소 원자를 갖는 2가 알킬렌 라디칼이다.
라디칼 A의 예는 메틸렌, 에틸렌, n-프로필렌, 이소프로필렌, n-부틸렌, 이소부틸렌, tert-부틸렌, n-펜틸렌, 이소펜틸렌, 네오펜틸렌 또는 tert-펜틸렌 라디칼과 같은 알킬렌 라디칼; n-헥실렌 라디칼과 같은 헥실렌 라디칼; n-헵틸렌 라디칼과 같은 헵틸렌 라디칼; n-옥틸렌 라디칼과 같은 옥틸렌 라디칼; 및 2,2,4-트리메틸-펜틸렌 라디칼과 같은 이소옥틸렌 라디칼; n-노닐렌 라디칼과 같은 노닐렌 라디칼; n-데실렌 라디칼과 같은 데실렌 라디칼; 또는 n-도데실렌 라디칼과 같은 도데실렌 라디칼; 비닐렌 라디칼 및 알릴렌 라디칼과 같은 알케닐렌 라디칼; 이소포로닐렌, 4,4'-디시클로헥실메틸렌, 시클로펜틸렌, 시클로-헥실렌 또는 시클로헵틸렌 라디칼 및 메틸시클로-헥실렌 라디칼과 같은 시클로알킬렌 라디칼; 페닐렌 라디칼 및 나프틸렌 라디칼과 같은 아릴렌 라디칼; o-, m- 또는 p-톨릴렌 라디칼, 4,4'-디페닐메틸렌 라디칼, 크실릴렌 라디칼 및 에틸페닐렌 라디칼과 같은 알카릴렌 라디칼; 벤질렌 라디칼, α-페닐에틸렌 라디칼 및 β-페닐에틸렌 라디칼과 같은 아랄킬렌 라디칼; 및 폴리에테르 라디칼 및 폴리우레탄 라디칼과 같은 2가 중합체 라디칼이다.
화학식 (Ⅰ)의 화합물에서 아자 고리의 수, a의 바람직한 값은 2이다.
상기 라디칼 R1은, 서로 독립적으로, 바람직하게는 이종 원자가 개재할 수 있고 및/또는 이종 원자를 통해 규소 원자에 결합될 수 있는 임의로 치환된 탄화수소 라디칼이다.
라디칼 R1의 예는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, 1-n-부틸, 2-n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸 또는 tert-펜틸 라디칼과 같은 알킬 라디칼; n-헥실 라디칼과 같은 헥실 라디칼; n-헵틸 라디칼과 같은 헵틸 라디칼; n-옥틸 라디칼과 같은 옥틸 라디칼 및 2,2,4-트리메틸펜틸 라디칼과 같은 이소옥틸 라디칼; n-노닐 라디칼과 같은 노닐 라디칼; n-데실 라디칼과 같은 데실 라디칼; n-도데실 라디칼과 같은 도데실 라디칼; n-옥타데실 라디칼과 같은 옥타데실 라디칼; 시클로펜틸, 시클로헥실 또는 시클로헵틸 라디칼 및 메틸시클로헥실 라디칼과 같은 시클로알킬 라디칼; 비닐, 1-프로페닐 및 2-프로페닐 라디칼과 같은 알케닐 라디칼; 페닐, 나프틸, 안트릴 및 페난트릴 라디칼과 같은 아릴 라디칼; o-, m- 또는 p-톨릴 라디칼, 크실릴 라디칼 및 에틸페닐 라디칼과 같은 알카릴 라디칼; 및 벤질 라디칼, α-페닐에틸 라디칼 및 β-페닐에틸 라디칼과 같은 아랄킬 라디칼과 같은 SiC-결합 탄화수소 라디칼,
예를 들어, 3,3,3-트리플루오로-n-프로필 라디칼, 2,2,2,2',2',2'-헥사플루오로이소프로필 라디칼 또는 헵타플루오로이소프로필 라디칼과 같은 할로알킬 라디칼; o-, m- 및 p-클로로페닐 라디칼과 같은 할로아릴 라디칼; 또는 아미노메틸 라디칼 및 3-아미노프로필 라디칼과 같은 아미노알킬 라디칼과 같은 SiC-결합 치환 탄화수소 라디칼,
메톡시, 에톡시 및 메톡시에톡시 라디칼과 같은 알콕시 라디칼; 아세톡시 라디칼과 같은 아실옥시 라디칼; 메틸 에틸 케톡심 라디칼과 같은 옥심 라디칼; 및 시클로헥실아미노 라디칼과 같은 알킬아미노 라디칼과 같은, 이종 원자를 통해 규소 원자에 결합된 임의로 치환된 탄화수소 라디칼이다.
라디칼 R1은 특히 바람직하게는 SiC-결합 탄화수소 라디칼 및 SiOC-결합 알콕시 라디칼, 더 특히 바람직하게는 메틸, 에틸, 페닐, 에톡시 및 메톡시 라디칼, 특히 메틸 및 메톡시 라디칼이다.
라디칼 R2는 바람직하게는 수소 원자 및 메틸 또는 에틸 라디칼, 특히 바람직하게는 수소 원자 또는 메틸 라디칼, 특히 수소 원자이다.
라디칼 R2의 예는 SiC-결합된 임의로 치환된 탄화수소 라디칼 중 R1에 대해 기재된 예이다.
라디칼 Z는 바람직하게는 알킬렌 라디칼, 특히 바람직하게는 메틸렌 및 프로필렌 라디칼이다.
라디칼 Z의 예는 라디칼 A에 대해 기재된 2가 탄화수소 라디칼이다.
라디칼 R은 바람직하게 알킬, 아릴 또는 알콕시 라디칼, 특히 바람직하게는 알킬 라디칼, 특히 메틸 라디칼이다.
라디칼 R의 예는 라디칼 R1에 대해 기재된 예이다.
라디칼 R3은 바람직하게는 알킬 라디칼 및 수소 원자, 특히 바람직하게는 수소 원자이다.
라디칼 R3의 예는 라디칼 R2에 대해 기재된 예이다.
Y는 바람직하게 -SiR2-Z-NR3-C(=O)-NH- 라디칼, 특히 바람직하게는 -SiR2-Z-NH-C(=O)-NH- 라디칼, 특히 -SiR2-(CH2)3-NH-C(=O)-NH-이고, 여기서 R, R3 및 Z는 상기에 기재된 의미 중 하나와 동일한 것이다.
본 발명에 따른, 화학식 (Ⅰ)의 유기규소 화합물의 예는 하기와 같다:
[시클로-(Me2Si-(CH2)3-N)-SiMe2-(CH2)3-NH-C(=O)-NH]2(C6H3)-(CH3),
[시클로-(Me2Si-(CH2)3-N)-SiMe2-(CH2)3-NH-C(=O)-NH]2(CH2)6,
[시클로-(Me2Si-(CH2)3-N)-SiMe2-(CH2)3-NH-C(=O)-NH]2(C6H7)-(CH3)2,
[시클로-(Me2Si-(CH2)3-N)-SiMe2-(CH2)3-NH-C(=O)-NH]2(C6H4)2-CH2,
[시클로-(Me2Si-(CH2)3-N)-SiMe2-(CH2)3-NH-C(=O)-NH]2(C6H10)2-CH2,
[시클로-((MeO)2Si-(CH2)3-N)-C(=O)-NH]2(C6H3)(CH3),
[시클로-((MeO)2Si-(CH2)3-N)-C(=O)-NH]2(CH2)6,
[시클로-((MeO)2Si-(CH2)3-N)-C(=O)-NH]2(C6H7)(CH3)2,
[시클로-((MeO)2Si-(CH2)3-N)-C(=O)-NH]2(C6H4)2CH2 및
[시클로-((MeO)2Si-(CH2)3-N)-C(=O)-NH]2(C6H10)2CH2.
본 발명에 따른 유기규소 화합물은 감습성 화합물이고, 주위 온도와 상압, 예컨대 900 ~ 1100 hPa 범위내에서 액체 또는 고체일 수 있으며, 바람직하게는 액체이다.
만약 본 발명의 유기규소 화합물이 액체라면, 그것의 점도는 25℃에서 20 ~ 100,000 mm2/s인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 화학식 (Ⅰ)의 유기규소 화합물은 규소 화학 분야에서 공지된 소정의 방법에 따라 제조할 수 있다. 본 발명의 상기 유기규소 화합물은 바람직하게는 폴리이소시아네이트와 아자실라시클로펜탄을 반응시켜 제조한다.
본 발명의 추가 대상은 아자실라시클로펜탄을 폴리이소시아네이트와 반응시키는 것을 특징으로 하는 화학식 (Ⅰ)의 고리형 유기규소 화합물의 제조 방법이다.
본 발명의 명세서에서 용어 "폴리"는 중합체 화합물, 올리고머 화합물 및 이량체 화합물을 포함하는 것이다.
본 발명에 따른 방법에서, 상기 아자실라시클로펜탄과 폴리이소시아네이트는 바람직하게는 물과 수분 부재하에 반응시킨다.
본 발명에 따른 방법은 0 ~ 100℃, 특히 바람직하게는 20 ~ 50℃의 온도에서, 그리고 상압, 예컨대 900 ~ 1100 hPa에서 수행된다.
화학식 (Ⅰ)의 화합물 제조를 위한 본 발명에 따른 방법에서, 아자실라시클로펜탄은, 사용되는 폴리이소시아네이트의 이소시아네이트기에 대한 화학량론적 비가 바람직하게는 0.9:1 ~ 1:0.9, 특히 바람직하게는 1:1이 되도록 사용된다.
경우에 따라, 본 발명에 따른 방법은 아세톤, 테트라히드로퓨란 또는 이소프로판올과 같은 극성 유기 용매의 존재 하에서 수행될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 극성 유기 용매가 사용되지 않는다. 만약 본 발명에 따른 방법에서 극성 용매가 사용된다면, 이것을 본 발명에 따른 화학식 (Ⅰ)의 추가 처리 전에 반드시 제거할 필요는 없다.
화학식 (Ⅰ)의 고리형 유기규소 화합물의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법은 회분식 또는 연속식으로 모두 수행될 수 있다.
본 발명에 따라 사용된 아자실라시클로펜탄은 시판품이거나 또는 예를 들어, 전술한 DE-A1　10137855에 개시된 바와 같이, 규소 화학 분야의 표준 방법에 따라 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기규소 화합물은 고리형 유기규소 화합물이 지금까지 사용될 수 있었던 모든 목적에 사용될 수 있다. 특히, 이것은 공중합체 제조에 적당하다.
본 발명의 또 다른 대상은 제1 단계에서, 화학식 (Ⅰ)의 고리형 유기규소 화합물을 히드록실기 함유 화합물 (2)와 반응시키고, 임의로, 제2 단계에서, 수득된 상기 반응 생성물을 폴리이소시아네이트 (3)과 반응시키는 것을 특징으로 하는 공중합체의 제조 방법이다.
공중합체 제조를 위한 본 발명에 따른 방법에서는, 히드록실기 함유 화합물 (2)로서 임의의 유기 및 유기규소 히드록실 화합물을 사용할 수 있다.
바람직하게는, 상기 화합물 (2)는 2개의 히드록실기를 포함한다.
본 발명에 따라 사용되는 히드록실기 함유 화합물 (2)는 바람직하게 알코올 및 유기규소 화합물, 특히 바람직하게는 유기규소 화합물이다.
만약 유기규소 화합물이 본 발명에 따라 사용되는 화합물 (2)로서 사용된다면, 유기규소 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 (Ⅱ)의 단위를 포함하고, 분자당 적어도 하나의 Si-결합 히드록실기가 존재한다.
R4 b(OH)cSiO4-b-c/2 (Ⅱ)
상기 식에서,
R4는 동일하거나 다를 수 있고, R2에 대해 기재된 의미 중 하나를 가질 수 있고,
b는 1, 2 또는 3이고,
c는 0, 1 또는 2이고,
단, b+c의 합은 4 이하이다.
본 발명에 따라 사용되는 상기 유기규소 화합물은 실란, 즉 b+c=4인 화학식 (Ⅱ)의 화합물과 실록산, 즉 b+c≤3인 화학식 (Ⅱ)의 단위로부터의 화합물 모두일 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따라 사용되는 상기 유기규소 화합물은 유기폴리실록산, 특히 화학식 (Ⅱ)의 단위로 구성되는 실질적으로 직쇄형인 유기폴리실록산이다.
라디칼 R4의 예는 SiC-결합된 임의로 치환된 탄화수소 라디칼 중 R1에 대해 제시된 예이다.
라디칼 R4는 바람직하게는 탄화수소 라디칼, 특히 바람직하게는 1 ~ 4개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 라디칼, 특히 메틸 라디칼이다.
바람직하게, b의 값은 2이다.
바람직하게, c의 값은 0 또는 1이다.
본 발명에 따라 사용되는 화합물 (2)의 예로는 예를 들어, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1-부탄올, 2-부탄올, tert-부탄올, 1,4-부탄디올, 1-펜타놀, 2-펜타놀, 3-펜타놀, 1,5-펜탄디올, 1-헥사놀, 시클로헥사놀, 1-헵타놀, 1-옥타놀, 1-데카놀, 라우릴 알코올, 미리스틸 알코올, 스테아릴 알코올, 벤질 알코올, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, α,ω-히드록시-말단 폴리에틸렌 글리콜 및 α,ω-히드록시-말단 폴리프로필렌 글리콜과 같은 1가 또는 다가 알코올, 및 또한 α,ω-실라놀-말단 폴리디오가노실록산, 바람직하게는 α,ω-실라놀-말단 폴리디메틸실록산과 같은 히드록실기 함유 유기폴리실록산, 및 디페닐실란디올과 같은 실라놀을 들 수 있다.
만약 유기규소 화합물이 본 발명에 따라 사용되는 화합물 (2)라면, 상기 화합물은 각각 25℃에서 바람직하게는 5 ~ 500,000 mm2/s, 특히 바람직하게는 50 ~ 5,000 mm2/s의 점도를 갖는다.
본 발명에 따른 방법 중 제1 단계에서, 화학식 (Ⅰ)의 고리형 유기규소 화합물의 아자 고리에 대한 화합물 (2)내의 히드록실기의 화학량론적 비는 바람직하게는 0.9:1 ~ 1:0.9, 특히 바람직하게는 1:1이다.
공중합체 제조를 위한 본 발명에 따른 방법 중 제1 단계에서는, 본 발명에 따른 화학식 (Ⅰ)의 화합물과 화합물 (2)를 바람직하게는 물과 수분 부재하에 반응시킨다.
공중합체 제조를 위한 본 발명에 따른 방법 중 제1 단계는 바람직하게는 0 ~ 200℃, 특히 바람직하게는 20 ~ 150℃의 온도, 그리고 약 900 ~ 1100 hPa과 같은 상압에서 수행된다.
경우에 따라, 공중합체 제조를 위한 본 발명에 따른 방법의 제1 단계는 아세톤, 테트라히드로퓨란 또는 이소프로판올과 같은 극성 유기 용매의 존재 하에서 수행될 수 있다. 바람직하게는 극성 유기 용매가 사용되지 않는다; 이 때, 반응물은 그 점도가 10,000 Pa.s를 넘지 않는 온도로 유지하는 것이 바람직하다. 만약 극성 용매가 사용된다면, 상기 용매를 본 발명에 따른 방법의 제2 단계가 임의로 수행되기 전에 반드시 제거할 필요는 없다.
임의로 수행되는 본 발명에 따른 방법의 제2 단계에서 사용되는 폴리이소시아네이트 (3)의 예로는 헥실렌 디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌디시클로헥실렌 디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌디페닐렌 디이소시아네이트, 1,3-디아제티딘-2,4-디온 비스[(4,4'-메틸렌디시클로헥실) 디이소시아네이트], 1,3-디아제티딘-2,4-디온 비스-[(4,4'-메틸렌디페닐) 디이소시아네이트], 트리스(이소시아네이토헥실) 이소시아누레이트, 테트라메틸크실릴렌 디이소시아네이트 및 이소포론 디이소시아네이트가 있다.
본 발명에 따라 사용되는 폴리이소시아네이트 (3)는 바람직하게는 헥실렌 디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌디시클로헥실렌 디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌디페닐렌 디이소시아네이트, 1,3-디아제티딘-2,4-디온 비스[(4,4'-메틸렌디시클로헥실) 디이소시아네이트], 1,3-디아제티딘-2,4-디온 비스-[(4,4'-메틸렌디페닐) 디이소시아네이트], 테트라메틸크실릴렌 디이소시아네이트 및 이소포론 디이소시아네이트, 특히 바람직하게는 헥실렌 디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌디시클로헥실렌 디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌디페닐렌 디이소시아네이트, 테트라메틸크실릴렌 디이소시아네이트 및 이소포론 디이소시아네이트, 특히 헥실렌 디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌디시클로헥실렌 디이소시아네이트 및 이소포론 디이소시아네이트와 같은 디이소시아네이트이다.
만약 본 발명에 따른 방법 중 제2 단계가 수행된다면, 화합물 (3)은 이것의 이소시아네이트기 대 본 발명에 따른 방법 중 제1 단계에서 수득된 반응 생성물의 아미노기의 화학량론적 비가 바람직하게는 0.9:1 ~ 1:0.9, 특히 바람직하게는 1:1이 되도록 사용된다.
경우에 따라, 공중합체 제조를 위한 본 발명에 따른 방법 중 임의로 수행되는 제2 단계에서 폴리우레탄 화학 분야의 당업자에게 공지된 "사슬 연장제"를 사용할 수 있다. 그러나, 이것은 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 방법 중 제2 단계에서 사용될 수 있는 사슬 연장제의 예로는 예를 들어, 디올 및 디아민과 같은 이작용성 유기 화합물을 들 수 있다.
공중합체 제조를 위한 본 발명에 따른 방법 중 임의로 수행되는 제2 단계에서는, 제1 단계에서 수득된 반응 생성물을 바람직하게는 물과 수분 부재하에 폴리이소시아네이트 (3)과 반응시킨다.
공중합체 제조를 위한 본 발명에 따른 방법 중 제2 단계는 바람직하게는 0 ~ 200℃, 특히 바람직하게는 20 ~ 150℃의 온도, 그리고 약 900 ~ 1100 hPa과 같은 상압에서 수행된다.
경우에 따라, 공중합체 제조를 위한 본 발명에 따른 방법 중 제2 단계는 아세톤, 테트라히드로퓨란 또는 이소프로판올과 같은 극성 유기 용매의 존재 하에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 극성 유기 용매가 사용되지 않는다; 이 때, 반응물은 바람직하게는 그 점도가 10,000 Pa.s를 넘지 않는 온도로 유지하는 것이 바람직하다.
특히 Y가 -SiR2-Z-NR3-C(=O)-NH-인 화학식 (Ⅰ)의 유기규소 화합물이 화학식 (Ⅰ)의 유기규소 화합물로서 사용된다면, 본 발명에 따른 방법 중 제2 단계를 추가로 수행한다.
공중합체 제조를 위한 본 발명에 따른 방법은 회분식 또는 연속식으로 모두 수행될 수 있다. 경우에 따라, 화학식 (Ⅰ)의 고리형 유기규소 화합물의 본 발명에 따른 제조는 원-포트(one-pot) 공정, 예를 들어 압출 성형 공정의 최초 단계로서 직접적으로 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 제조되는 공중합체는 예를 들어, 임의로 사용되는 용매의 분자 증류에 의한 제거와 같은, 공지된 방법에 따라 단리할 수 있다.
본 발명에 따라 제조되는 공중합체는 바람직하게는 열가소성 엘라스토머이고, 수 평균 분자량 Mn은 > 100,000, 바람직하게는 > 500,000이다.
본 발명에 따라 제조되는 공중합체는 역시 우레아 공중합체가 지금까지 사용되었던 모든 목적으로 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 공중합체는 플라스틱 가공 (예를 들어, 압출 성형, 사출 성형, 파이버 스피닝)에서의 첨가제로서, 다른 플라스틱류의 기능성 첨가제로서, 압출 성형, 공압출 성형 및 사출 성형에 의해 처리되어 프로파일, 필름 및 부품을 제공할 수 있는 열가소성 물질로서, 플라스틱, 금속, 목재 또는 직물과 같은 모든 종류의 표면 코팅을 위한 용액 또는 분산액에 사용하기에 적당하다.
본 발명에 따른 화학식 (Ⅰ)의 고리형 유기규소 화합물은 그것이 부산물을 생성시키지 않고 빠른 반응으로 히드록실기와 반응한다는 이점을 갖는다. 게다가, 본 화합물은 제조 방법이 간단하다.
화학식 (Ⅰ)의 유기규소 화합물 제조를 위한 본 발명에 따른 방법은 간단하고, 일반적으로 용매를 사용하지 않고, 촉매를 사용하지 않으며, 무엇보다도 빠르고, 연속식 방법을 가능케 한다는 이점을 갖는다.
공중합체 제조를 위한 본 발명에 따른 방법은 시간과 공정 측면에서 비용이 많이 드는 베이스 중합체의 어떤 유도체화도 필요로 하지 않는다는 이점을 갖는다.
하기 실시예에서, 달리 명시하지 않는 한, 분율부와 퍼센트는 모두 중량을 기준으로 기재한 것이다. 달리 명시하지 않는 한, 하기 실시예는 상압, 예컨대 약 1000 hPa의 압력에서, 상온, 예컨대 약 20℃ 온도, 또는 추가적인 가열 또는 냉각없이 주위 온도에서 반응물을 혼합할 수 있는 온도에서 수행된다. 실시예에 인용된 모든 점도는 25℃에서의 점도이다.
쇼어(Shore) A 경도는 DIN (독일 공업 표준) 53505 (2000년 8월 판)에 따라 측정하였다.
인장 강도, 파단 연신율 및 모듈러스 (100% 연신율에서의 장력)는 S2 폼의 시험 검체에 대해 DIN 53504 (1994년 5월 판)에 따라 측정하였다.
하기에서, 약어 Me는 메틸 라디칼로 사용된다.
실시예 1
이하에 기술하는 반응은 동시 회전하는 W&P 트윈-스크류 압출기에서 수행하였다 (스크류 직경 = 25　mm, L/D = 40):
2,2-디메톡시-1-아자-2-실라시클로펜탄 2 몰당량을 1,6-디이소시아네이토헥산 1 몰당량과 압출기의 제1 영역 (길이 L/D=4)에서 50℃로 혼합하였다. 상기 압출기의 제2 영역에서, 분자량 Mw이 3000인 α,ω-히드록시-말단 폴리디메틸실록산 1 몰당량을 계량 투입하였다. 수분 교차결합성의 투명한 열가소성 실록산-우레아 공중합체를 수득하였으며, 이것을 압출 성형하여 두께가 2 mm인 필름을 얻었다. 상기 수득된 필름을
a) 무수 상태로 25℃에서 7일동안 저장 (건조 저장)하거나 또는
b) 수중 25℃에서 7일동안 저장 (수중 저장)
하고, 기계적 매개변수를 측정하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
[표 1]
경도 [쇼어 A] 인장 강도 [MPa] 파단 연신율 [%] 100% 인장 모듈러스 [MPa]
건조 저장 47 0.96 383 0.87
수중 저장 58 1.99 441 1.66
실시예 2
실라자 고리 H2N-(CH2)3-SiMe2-시클로-(N-(CH2)3-SiMe2) 2 몰당량을, N=C=O 기의 특징적인 띠가 IR 스펙트럼에서 더 이상 탐지될 수 없을 때까지 60℃에서 용매 없이, 충분히 교반하면서 4,4'-메틸렌-비스(시클로헥실 이소시아네이트)와 반응시켰다. 화학식 [시클로-(Me2Si-(CH2)3-N)-SiMe2-(CH2)3-NH-C(=O)-NH]2(C6H10)2-CH2의 유기규소 화합물을 수득하였다.
수득된 우레아 1 몰당량을 분자량 Mw가 3000인 α,ω-히드록시-말단 폴리디메틸실록산 2 몰당량과, 가열식 IKA 실험실용 혼련기(kneader)에서 23℃에서 혼련하였다. 온도를 150℃까지 증가시켰고, 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실 이소시아네이 트) 1 몰당량을 첨가하였다. 균질화를 위해 혼련을 15분 더 수행하였다. 무색 투명한 열가소성 실록산-우레아 공중합체를 수득하였으며, 이것을 압출 성형하여 두께가 2 mm인 필름을 얻었다. 기계적 매개변수를 측정하였다. 그 결과는 표 2에 나타내었다.
[표 2]
경도 [쇼어 A] 인장 강도 [MPa] 파단 연신율 [%] 100% 인장 모듈러스 [MPa]
실시예 2 45 4.1 350 0.9
실시예 3
실라자 고리 H2N-(CH2)3-SiMe2-시클로-(N-(CH2)3-SiMe2) 2 몰당량을 실시예 2에 기재된 바와 같은 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실 이소시아네이트)와 용매 없이 반응시켜서 점성 무색 우레아를 수득하였다. 상기 우레아 1 몰당량을 분자량 Mw가 3000인 α,ω-히드록시-말단 폴리디메틸실록산 2 몰당량과 가열식 IKA 실험실용 혼련기에서 23℃에서 혼합하였다. 1,2-디아미노에탄 0.25 몰당량을 추가적인 사슬 연장 디아민으로서 첨가하였다. 온도를 110℃까지 증가시켰고, 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실 이소시아네이트) 1.25 몰당량을 적가하였다; 상기 공정에서 온도를 160℃까지 증가시켰다. 균질화를 위해 혼련을 15분 더 수행하였다. 무색 투명한 열가소성 실록산-우레아 공중합체를 수득하였으며, 이것을 압출 성형하여 두께가 2 mm인 필름을 얻었다. 기계적 매개변수를 측정하였다. 그 결과는 표 3에 나타내었다.
[표 3]
경도 [쇼어 A] 인장 강도 [MPa] 파단 연신율 [%] 100% 인장 모듈러스 [MPa]
실시예 3 51 4.5 320 1.1
발명의 효과
본 발명에 따른 화학식 (Ⅰ)의 고리형 유기규소 화합물은 그것이 부산물을 생성시키지 않고 빠른 반응으로 히드록실기와 반응한다는 이점을 갖는다. 화학식 (Ⅰ)의 유기규소 화합물 제조를 위한 본 발명에 따른 방법은 간단하고, 일반적으로 용매를 사용하지 않고, 촉매를 사용하지 않으며, 무엇보다도 빠르고, 연속식 방법을 가능케 한다는 이점을 갖는다. 공중합체 제조를 위한 본 발명에 따른 방법은 시간과 공정 측면에서 비용이 많이 드는 베이스 중합체의 어떤 유도체화도 필요로 하지 않는다는 이점을 갖는다.

Claims (8)

  1. 하기 화학식 (Ⅰ)의 고리형 유기규소 화합물:
    Figure 112007005248516-pct00002
    상기 식에서,
    A는 2가 또는 다가의 유기 라디칼을 나타내고,
    상기 라디칼 A의 원자가에 해당하는 a는 2 이상의 값을 나타내고,
    R1은 동일하거나 다를 수 있고, 1가 유기 라디칼을 나타내며,
    R2는 동일하거나 다를 수 있고, 수소 원자 또는 임의로 치환된 1가 탄화수소 라디칼을 나타내고,
    Y는 -SiR2-Z-NR3-C(=O)-NH- 라디칼 또는 -C(=O)-NH- 라디칼을 나타내고,
    Z는 2가 탄화수소 라디칼을 나타내고,
    R은 동일하거나 다를 수 있고, 1가 유기 라디칼을 나타내고,
    R3은 수소 원자 또는 임의로 치환된 1가 탄화수소 라디칼을 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, a 값이 2인 것을 특징으로 하는 유기규소 화합물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, Y는 -SiR2-Z-NR3-C(=O)-NH- 라디칼이고, 여기서 R, R3 및 Z는 상기에 기재된 의미 중 하나와 동일한 것을 특징으로 하는 유기규소 화합물.
  4. 아자실라시클로펜탄을 폴리이소시아네이트와 반응시키는 것을 특징으로 하는 제1항 또한 제2항에 기재된 고리형 유기규소 화합물의 제조 방법.
  5. 제1 단계에서, 하기 화학식(Ⅰ)의 고리형 유기규소 화합물을 히드록실기 함유 화합물(2)와 반응시키고, 임의로, 제2 단계에서, 수득된 상기 반응 생성물을 폴리이소시아네이트(3)과 반응시키는 것을 특징으로 하는 공중합체의 제조 방법.
    Figure 112008009509791-pct00004
    상기 식에서,
    A는 2가 또는 다가의 유기 라디칼을 나타내고,
    상기 라디칼 A의 원자가에 해당하는 a는 2 이상의 값을 나타내고,
    R1은 동일하거나 다를 수 있고, 1가 유기 라디칼을 나타내며,
    R2는 동일하거나 다를 수 있고, 수소 원자 또는 임의로 치환된 1가 탄화수소 라디칼을 나타내고,
    Y는 -SiR2-Z-NR3-C(=O)-NH- 라디칼 또는 -C(=O)-NH- 라디칼을 나타내고,
    Z는 2가 탄화수소 라디칼을 나타내고,
    R은 동일하거나 다를 수 있고, 1가 유기 라디칼을 나타내고,
    R3은 수소 원자 또는 임의로 치환된 1가 탄화수소 라디칼을 나타낸다.
  6. 제5항에 있어서, 화합물(2)가 알코올인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 화합물(2)는 하기 화학식(Ⅱ)의 단위를 포함하는 유기규소 화합물이고, 분자당 적어도 하나의 Si-결합 히드록실기가 존재하는 것을 특징으로 하는 방법:
    R4 b(OH)cSiO4-b-c/2 (Ⅱ)
    상기 식에서,
    R4는 동일하거나 다를 수 있고, 수소 원자 또는 임의로 치환된 1가 탄화수소 라디칼을 나타내고,
    b는 1, 2 또는 3이고,
    c는 0, 1 또는 2이고,
    단, b+c의 합은 4 이하이다.
  8. 삭제
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