TW506980B - Novel fluoroalkylsubstituted cyclotrisiloxanes and preparation of new polymers thereof - Google Patents
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Description
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506980 A7 ______B7__ 五、發明說明(1 ) 本發明係關於新穎氟烷基取代之環三矽氧烷,自該等 環三矽氧烷所衍生之新穎同元聚合物和嵌段共聚物及其 製備法。 發明背景 為了說明本發明之背景本文中所使用之公告案和其他 材料,特別提供關於應用之另外细節的實例併入本文K 供參考。 唯一商業上可供應之氟烷基矽氧烷為聚(三氟丙基甲 基矽氧烷)。它絛經由環三(三氟丙基甲基矽氧烷)的陰 離子或陽離子開環聚合而製備。结晶之氟烷基甲基聚矽 氧烷係自純順式-異構物之單體而獲得。環三(三氟丙基 甲基矽氧烷的I 2先質是三氟丙基甲基二氯矽烷,通常 係由甲基二氯矽烷與3,3,3-三氯丙烯藉由鉑(1^[>1:(:18) 觸媒之氫化矽化反應予Μ製備。使用二氯矽烷代替甲基 二氯矽烷,亦可應用3該反應Μ製備雙(三氟丙基)二氯 矽烷。與產生60至79¾4間之良好產量之非氟化烯烴(乙 烯、丙烯)不同,製備雙取代之矽時,3 , 3 , 3 -三氟丙烯 僅產生低產量26….36%。5雙(111, 1H, 2H-全氟己基) 二氯矽氧烷經由兩步驟方法K 421總產量而獲得,其中, 使用C 〇 2 ( C 0) 8和銷環乙烯基甲基矽氧烷錯合物,於二 氯矽烷與1 Η , 1 Η , 2 Η -全氟己烷間之氫化甲矽烷基化反 應中,經由UV光觸媒之自由基反應7,8,9獲得高產量。e 3-(五氟苯基)乙基甲基二氯矽烷,係自甲基二氯矽烷 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -IT,—t裝------— —訂- ------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 506980 A7 B7_ 五、發明說明(2 ) 和五氟苯乙烯予Μ製備(產量·· 70%)。具有二甲基矽氧 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 基和3-(五氟苯基)乙基甲基矽氧烷單位之環狀物1^經由 Matsui 11等人,藉五氟苯乙烯與含有二甲基矽氧基和甲 基矽氧基單位之環狀物間之氫化矽化反應予K製備。此 等環狀物之聚合由催化氫氧化四甲銨聚合物Mw/Mn = 38,0 0 0/ 2 1,00 0克/莫耳。見第1圖。
Matsui亦經由在醚中之共水解作用,來製備二甲基二 氯矽烷與3,3 , 3 -三氟丙基甲基二氯矽烷或1 Η , 1H,2H,2H-全氟癸基-甲基二氯矽烷的雜環狀物。聚合作用如先前 實例中進行。 道康甯公司12之歐洲專利公告案Ε ρ 〇 5 6 3 9 0 2中記述, 自具有1[],111,211,21^全氟烷基甲基矽氧烷基圑,及/或 乙烯基甲基矽氧烷基團之D3和〇3型環狀單體製備嵌段 共聚物之方法。見第2圖。 美國專利案4 , 8 1 4 , 4 1 8 g中記述相似步驟,但代替連 續添加單體,彼等係同時添加各單體而產生一種非嵌段 共聚物。該專利案涵蓋使用具有或沒有D X ( X = 3 ... 6 )及 / 或 D X (χ = 3···6, Vi =烯基基團)之 ([F(CF2 )a C2 H4 ] (CH 3 ) S i 0} 3 { [H (CF 2 ) a C 2 H 4 ] 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (C H 3 ) S i 0 ) 3 ( a = 1 · . · 1 6 )的環狀三聚物。該專利案亦申 請專利:經由使用相轉移觸媒/啟發劑聯合體代替單獨 啟發劑而製造較高分子量聚合物。相轉移觸媒是第四銨 或辚鹽,而可由式R4N+ X—或R4P+ X-代表其中R是 烷基,環烷基或苯基基團,X-是Cl_或。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 506980 A7 B7 五、發明說明(4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
-----—一 ----·---111^ -裝--------;訂—‘------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 506980 A7 _B7 _五、發明說明(4 ) 本發明的目的及概述 本發明的目的是提供新穎氟烷基取代之環三砂氧燒及 其所造成之新穎聚合物,係經由陰離子或陽離子聚合所 造成之同元聚合物,或經由輒烷基収代之璁三砂紙婉的 陰離子聚合所造成之嵌段共聚物。 因此,根據一個觀點,本發明係關於具有式(13)與 (lb)之新穎氟烷基取代之環三矽氧烷:
R \/ \/
R F R — Si
Si - RI 0 0\r/ \ (la)
Rx/ \ /
Rf — Si S i — R ^
I
I i ·—装--------:訂 --------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 (lb) 其中R是具有1至4個碳原子之低碳烷基,而為 有式(CH2 )2 - (CR’2 )n -CR’3 ,其中所有或一些R’取 代基是F ,其餘之R’取代基是1彳,而η為0至8之一假 不同整數,但Rf在式(lb)之化合物中不能是 (CH 2 ) 2 -CF 3 〇 —6 *
Rf 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 506980 年.月避, Γ 91 8. if; . %j 〜_ 才,ηι,_真-私一'、,一— 五、發明說明() (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據另外觀點,本發明係關於製備同元聚合物之方法 ,其中使式(la)或(lb)之化合物在整體或在一種適當溶 劑中,經陰離子或陽離子聚合而產生同元聚合物。 根據另外觀點,本發明係關於製備嵌段共聚物或隨機 共聚物之方法,其中使至少兩個的式(I a ) , ( I b )化合物 和式(I I )之環三矽氧烷,環四矽氧烷或環五矽氧烷,經 陰離子或陽離子聚合而產生嵌段或隨機共聚物。 R1 R1 \丨 「(-Si-〇-)y] ^ (II) 其中y是3, 4或5,而所有或一些R1取代基是具有1 至4個碳原子之烷基,乙烯基或苯基,或其中一個R1 是如前所界定之,而其餘之R1取代基是具有1至4 個碳原子之烷基,乙烯或苯基。 本發明亦係關於新穎同元聚合物,嵌段共聚物和隨機 共聚物。 本發明之詳细說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 式I a與I b的最佳化合物是化合物中(C Η 2 ) 2 - ( C R ’ 2 ) η -C IT 3 ( R f )中之每一個R ’取代基是F 。 該聚合可M大量或在一種適當溶劑中進行。 陽離子聚合作用宜經由三氟甲烷磺酸(t r i f Η c酸)引 發。 陰離子聚合作用宜經由含鋰之鹼引發,舉例而言,二 -7- 士以£且ρ电义田士砌闽宕煙浪胡格mn X叫7公蝥) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506980 A7 _B7_ 五、發明說明(6 ) 苯基矽烷醇酸二鋰或四甲基二矽烷醇酸二鋰。 化合物I a , I b和I I可以彼此間之任何次序而聚合。在 引發聚合前,彼等亦可相互混合。 本發明將在下列非限制性實例中之實驗段中更詳細敘 述0 實驗 光譜分析 和 ^Si NMR 光譜在 Bruker AMX-500MHZ 分 光計上測得。使用丙酮-d 6中之40¾ v/v溶液而獲得光譜 。13 C和19 F N MR光譜係使用寬帶質子去偶合而獲得。使 用具有60秒延遲之反閘去偶合脉動順序而獲得29 Si NMR 光譜。使用四甲基矽烷(TMS)作為1 Η, 13 C,19 F和29 Si 等N M R光譜之內標準,和C F C 1 3作為13 F光譜之內標準, 將NaCl片板上之淨膜的IR光譜記錄在Perkin Elmer光譜 2000 FT-IR分光計上。 實例1 製備 1,1-雙(l’H,:rH,2’H,2'H-全氟辛基)-3,3,5,5-四甲基環三矽氧烷 a)雙(11,1’11,2’1^,21-全氟辛基)二氯矽烷 將二氯矽烷(5.2毫升,63毫莫耳),1H,1H,2H -全氟-1-辛烯(27.7毫升,126毫莫耳),3滴之了評/»^011溶液中 的l(UH2PtCl6溶液,和甲苯中之100/iL Pt /二乙烯基 四甲基二矽氧烷錯合物,置入Ace壓力管中24小時。蒸 餾產生13.0克,所需之產物,沸點·· 96 °C /0.2mm;產量 ~ 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -----11—·—^一^* 裝--------^訂—、------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 506980 A7 __B7_ 五、發明說明(7)
:27·5%〇 1 H NMR δ : 1 . 6 6 ( m , 4 Η ) , 2 . 47 (m, 4Η) 〇 13 C Ν Μ R S : 11 · 0 4 , 2 5 ♦ 6 1 (t , J = 2 4 Η ζ ) , 1 0 6 - 1 2 3 ( m ) 〇 19 F NMR S : -122.55(m,4F), -119,46(br s,4F), -119.09 (br s,4F), -118.07(br s,4F), -111.89(P,4F,J=15Hz) ,-77.63 (UF,J = 10Hz)。Wi NMR S : 3 2,63eIR v : 2956,2910,2877,1444,1410,1364,1319,1296,1237,1202 ,1146,1121,1073,1019,902,812,708,649,566,533cm-1。 1>)1,1-雙(1’{1,1’1^2’11,2 1_全氟辛基)-3,3,5,5-四甲 基環三矽氧烷 將來自步驟a)之15毫升Et2 〇中之雙(lfH,:TH,2TH,2f Η -全氟辛基)二氯矽烷(20.0克,25毫莫耳),及15毫升 Et2 〇中之四甲基二矽氧烷二醇14 (4,19克,25毫莫耳) 於1小時内同時滴入ET3N(8.0毫升,57毫莫耳)和100mL Et20之溶液中。在過濾後,將溶液用水洗滌,在MgS〇4 上乾燥並將溶劑經由蒸發而移出。分餾產生11.33克 (50.7%產量),沸點:113£〇/0.21!1111,熔點:56£〇。該反 應係在室溫下進行。NMR 5:0.21(s,12H), 1.01 (m,4H), 2·29(ιη,4Η)。13。NMR 3:0·68, 5·98, 25·51 (t, J c-f =23Hz) , 106-123U), 19F NMR S:-127.05(s, 4F), -124.21(s,4F), -123.56(s,4F), -122.53(s,4F) ,-117.00(t,4F,J = l‘6Hz),-82.16(t,6F,J = 10Hz)〇 ^Si NMR δ :-13.35(lSi), -7,08(2Si)〇 IR y :2969, 2947,2913,1445,1367,1316,1260,1247,1212,1185,1145 ,1067,1020 ,808,735,691,648,605,566,52 8 c nr1 〇 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 丨,訂丨;-------線·· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506980 A7 _____B7__ 五、發明說明(8 ) 實例2 1,1-雙(11,11,21,21-全氟辛基卜3,3,5,5-四甲基 環三矽氧烷的陰離子聚合 陰離子聚合之引發劑: 二苯基矽烷醇酸二鋰經由使用THF中之正丁基鋰處理 二苯基矽烷二醇予K製備。使用笨乙烯作為指示劑。2 為了增加低溫聚合時引發劑之溶解度,可使用四甲基 二矽氧烷二醇代替二苯基矽烷二醇。 在RT時容許單體(1,1-雙(1’11,1’11,2’1^21-全氟辛基) -3,3 ,5,5-四甲基環三矽氧烷)(2.0克,2.3毫莫耳),引 發劑(159/i L, 40/i莫耳)在0.6毫升THF中起反應2.5小 時,將聚合物用三甲基氯矽烷末端封閉,及使用己烷/ 丙酮溶液自CFC1 3中沉澱三次。在真空下乾燥後,獲得 1·95 克(98¾ 產量)。Tg = -64°C。1 H NMR δ :0·19(ιη,12Η) ,0,94(m,4H),2.23(m,4H) 〇 13 C NMR S :1.10, 6.02, 25.67(t,J = 23Hz),102-125U)。1SF NMR S :126.45(4F) ,-123,34(4F), -122.99(4F), -121.96UF), -116.29 (4F), -81,47(6F)。^Si NMR δ :-26.35,-26.2 1,-25·85 ,-25,80,-25·76,-20·84,-20·337,-20·25,-20·02,-19.97 ,-19·77,-19,62,-19·60,-19.54,-19.45,-19.21,-18·84〇 IR ν :2966,2912,1444,1423,1420,1363,1352,1317,1296 ,1264, 1240, 1210, 1197, 1167, 1146,1119,1104, 1073, 1018 ,950,905 ,844,807,747, 738 ,707 ,651,566, 532c ία·1 。 實例3 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公釐) ----1 Ll·--Γ.--1111^-裝 i — — ! I 訂 i — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 着· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 〜----_ B7_____ 五、發明說明(9 ) 1,卜雙(11,1’11,21,2’卜全氟辛基)-3,3,5,5-四甲基 環三矽氧烷之陽離子聚合 將單體(1,1-雙(lfH, 11,2*H, 2’H-全氟辛基)-3,3, 5,5 —四甲基環三矽氧烷)(2·0克,2,3毫莫耳)和CFC13 (1毫 升)密封入配有磁性攪拌棒和橡膠隔膜之1 0毫升試管中 。將系統冷卻至-9 C並注射人由2毫升甲苯中之5 0 M L Ξ氣甲烷磺酸所組成之2 // L溶液。容許將聚合進行1小 時,在此Μ後,如上述將聚合物沉澱產生1 . 7克(8 5 8!)。 聚合物性質如上述。 實例4 六(1,11,1,11,2’1^,2,11-全氟辛基)環三矽氧烷 將雙(1,1,2, 2 -四氫全氟辛基)二氯矽烷(10.6克,13.4 毫莫耳)和25毫升,乾CHC13的溶液置入配有1〇毫升滴 液漏斗之50毫升rb燒瓶中。在rt下於30分鐘內將6毫升 CHC13中之DMS0(2.10克,26.9毫莫耳)滴人溶液中,並 容許反應進行5小時。然後將燒瓶冷卻至〇 °C並將上層 傾析出。15,犯採下層使用30毫升CHC1 3洗滌一次。四Si NMR顯示:粗製反應產物由81%03和19%〇4型單體組成 。將它通過短程蒸餾裝置而蒸餾。收集六(l’H,l’H,2*H ,21-全氟辛基)-環三矽氧烷(6,00克,產量:61%),沸 點:200 Ί〇/0·01ιηιη。1 H NMR 3 :1.19(m,8H), 2·37(ιη, 8Η) 〇 a c NMR δ :6.51, 25.84(t,Jc-F =24Ηζ), 107.61 -122.55(m)〇 19F NMR δ :-126.16(s,8F),_123.02(s, 8F), -122,64(s,8F), -121.61(s,8F), -115.95(t,8H, -1 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注杳?事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506980 A7 __ B7_ 10 五、發明說明() J = 1 3 H z ) , - 8 1 · 3 1 (t,1 2 F , J = 11 Η z ) 〇 29 S i N M R δ : - 1 0 ♦ 2 7 (s,3Si)。IR ν :2 9 8 1,2 9 5 0,29 1 3,287 1,1 443,1 42 2,1 3 5 3 ,1318, 1298, 1238,1192,1 144,1074,1012,952,909,897, 811,777,747,727,708 ,651,566,528c πΤ1。 實例5 聚[雙(11,1’11,21,21-全氟辛基)矽氧烷-共-二甲基 矽氧烷] 將六(1’1^,1’11,2’1^2’11-全氟辛基)環三矽氧烷(〇.78 克,0.35毫莫耳),八甲基環四矽氧烷(1,05克,3 ·6毫 莫耳)和三氟甲烷磺酸(40// L, 0.24毫莫耳)置入配有經 Teflon覆蓋之磁性攪拌棒和橡膠隔膜之試管中。將該糸 統加熱至10010並容許反應7小時。將試管及其内含物 冷卻至RT,添加六甲基二矽胺烷(100 uL, 0.47毫莫耳) 來中和酸。粗製聚合物溶液呈混濁,將它用丙酮,全氟 己烷,甲苯和甲醇洗滌兩次,並在真空中乾燥歷6小時 。以此種方式獲得透明,無色物料,Mw/Mn =20, 010/ 13,190, Tg = -123 0C, 0,50 克(27%)〇 1 H NMR S :0.11
(s,24H), 1.01(m,1.33H), 2·25(ιη,1·33Η)〇 13C NMR
δ :1·35, 5·96, 25·41(ιη), 106·78-121,76(ιη)。19F NMR δ :-126.37(2F), -123.17(2F), -122.98(2F),
-1 2 1 · 9 6 ( 2 F) , - 11 6 · 1 2 ( 2 F ) , - 8 1 , 2 9 ( 3 F )。29 S i Ν Μ R δ 66(6.5Si), -24.82(4.5Si), -2 4.18(10-0Si) ,-23.52(5.4Si), -21.99(100,〇Si), -21.74(7,9Si), -21.56(8.3Si), -21]4(7.7Si),,20.67(2.6Si), -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) ----111.--- ^裝--------‘訂 -------. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506980 A7 _B7_ 五、發明說明(U ) _20.38(6.4Si), -20.18(9.2Si), -19.31(3.4Si),
-18.71(7.4Si), -18.30(1.4Si), -4.76(1.9Si)〇IR V :2964,2908, 1262, 12 4 0, 1210, 1146,1096, 1020,865, 802,746,707。TGA(在N2中):聚合物穩定至250 °C,在 345 °C下留下90¾,在430 °C下,留下50¾之物料。高於 500 °C, 32¾殘留物殘留。 應了解:可^本發明的方法併合入各種具體實施例的 (:: 形式中,本文中僅揭示其少數。該領域中之專家顯然可 見:有其他具體實施例存在且並不脫離本發明之要旨。因 此,所敘述之具體實施例係舉例說明而不應解釋為限制。 參考資料 1. Kuo, C.-M.; Saam, J,C.; Taylor, R.b.,聚合物資訊 ( 1 9 9 4) , 3 3 , 1 8 7。 2. Battjes, K · P. ; Kuo, C.-H·, Miller, R·L. ; S a a m, J ♦ C ·,巨分芊(1995)28, 790 〇 3. Tarrant, P.T.; Dyckes, G · W. ; Dunmire, R . ; Butler, G · B ·,差國彳h璺協會期刊(1 9 57 ) 7 9 , 6 5 36 〇 4 . P e t r ο v , A.D·; Ponomarenko , V·A· > Odabashyan , G.V· , Izv.Akad·,蘇俄 Nauk(1959) ,443。 5.Petrov, A.D.; Ponomarenko, V, A· ; Odabashyan , G,V. , Izv.Akad.,蘇俄 Nauk(1962) ,174。 6.Out, G.J.J·, K 1 o k , H · - A . , Schvegler,L.,Frey, H . , Mo 1 1 er , M .巨分孑化學物理」(1 9 9 5 ) 1 9 6 . 1 8 5。 7.G e y e r , A.M.; Haszeldine, Κ·Ν·; Leedham, K.; -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) -111·.--裝------— I-訂--------- (請先閱讀背面之注咅3事項再填寫本頁) 506980 A7 ____B7__ 五、發明說明(12 )
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Claims (1)
- 506980 _ 公告各 ,.:本' ______________认—— 一-- i ' :「 ; _> 六、申請專利範圍 … 第89121108號「新穎經氟烷基取代之環三矽氧烷及其新 穎聚合物之製備」專利案 (9 1年8月修正) τ\申請專利範圍: 1· 一種具有下列式(I a )和(I b )之經氟烷基取代之環三 矽氧烷: R 0 Rf \/ \/ R - S i S i -I I 0 0 (la) /\ R R R ^ 0 R \/ \/ R f ~ S ί Si-I I 0 0 \ / Si 其中R爲具有1至4個碳原子之低碳烷基,Rf具 有式(CH2)2 - (CR ' 2)n-CR’ 3,其中所有或一些R’取代 基爲F,其餘之R’取代基爲Η,η是0至8之 一個不同整數,但Rf在式(lb)之化合物中不能是 (CH2)2-CF3 。 2·如申請專利範圍第1項之經氟烷基取代之環三矽氧 烷,其中每一個『取代基是F 。 3.如申請專利範圍第1項之經氟烷基取代之環三矽氧 (lb) 506980 六、申請專利範圍 烷,其中每一個R '取代基是F, R是甲基且 η 是 4. 一種用以製備同元聚合物之方法 ,其係將式(I a)或 (I b )之化合物: R 0 Rf \/ \/ R— Si Si - R I 1 1 1 0 0 \ / Si /\ R R (la) R R f 0 \/ \/ p 一 Si Si_R I I -F 1 1 0 0 \ / Si /\ R f · R -ρ (lb) 其中R爲具有1 至4個碳原子之低碳烷基, Rf具 有式(ch2)2-(cit2) n-CR’3,其中所有或一些ΙΓ 取代 基是F,其餘之『取代基是Η, η是0至8 之一 個不同整數,但 Rf在式(lb)之化合物中不能是 (CH2)2-CF3, 在整體或在一種適當溶劑中經陰離子或陽離子聚 合產生同元聚合物 0 5.如申請專利範圍第 4項之方法, 其中聚合爲經由二 氟甲烷磺酸(t r i Π i c酸)所引發之陽離子聚合。 -2- 506980 ——---—- 六、申請專利範圍 卜β 請専利翁·擱第 烷I酸__<-_ t r i f 6·如申請專利範圍# f項之方法,其中聚合爲經由一 種含鋰之鹼所引發之陰離子聚合。 7·如申請專利範圍第6項之方法,其中含鋰之鹼是二 苯基矽烷醇酸二鋰或四甲基二矽烷醇酸二鋰。 8·—種製造嵌段共聚物或隨機共聚物之方法,其中至 少兩個式(la),(lb)化合物和式(II)之環三矽氧 烷,環四矽氧烷或環五矽氧烷, R1 R1\1 「(- Si - Ο -)v 其中y是3,4或5,所有或一些R1取代基爲具 有1至4個碳原子之烷基,乙烯基或苯基,或其中 一個R1是如前所界定之Rf,其餘之R1取代基爲具有 1至4個碳原子之烷基,乙烯或苯基,經陰離子或 陽離子聚合產生嵌段或隨機共聚物。 9.如申請專利範圍第8項之方法,其中該陰離子聚合 係由一種含有鋰之鹼所引發。 1〇·如申請專利範圍第9項之方法,其中含有鋰之鹼爲 二苯基矽烷醇酸二鋰或四甲基二矽烷醇酸二鋰。
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