JP3322949B2 - 固体塩基触媒を用いた有機ケイ素高分子の製造方法 - Google Patents
固体塩基触媒を用いた有機ケイ素高分子の製造方法Info
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を有し、耐熱・耐燃焼性および導電性ポリマーとして有
用な分子主鎖の繰り返し部分にSi−C≡C結合を有す
る有機ケイ素高分子の製造方法に関する。
物との脱水素縮合により高分子を形成する方法として
は、塩化第一銅を触媒に、アミン化合物を助触媒とし
て、フェニルシラン(PhSiH3)とm−ジエチニル
ベンゼンとを反応させ分子量数千のポリマーを得た例が
僅かに知られているにすぎなかった(カナディアン ジ
ャーナル オブ ケミストリー、Vol.68、1100〜
1105ページ、1990年)。しかしこの方法では触
媒、特にアミン化合物の完全な分離除去が難しく、アミ
ン化合物が残在する場合にはこれが触媒となって吸湿水
分とSi−H結合が反応し、シロキサン結合が形成され
るなどの問題がある。また当該論文によれば、得られた
重合物は幅広い分子量分布を示しており、その理由につ
いて当該論文の著者らは、CC三重結合部分での好まし
からぬ副反応により枝分かれや架橋が生じているためで
あるとしている。
120℃と高く、反応時間も40時間と長時間を要し
た。また前述したようにCC三重結合部分での枝分かれ
や架橋などの構造欠陥が存在し、高分子の耐熱・耐燃焼
性、溶媒溶解性および導電性に好ましからぬ影響を与え
ること等、従来技術には問題点が多かった。本発明者ら
は新規な触媒を用いることにより、より容易に目的のポ
リマーを製造する方法を提供する。
くとも2個のSi−H結合を有する有機ケイ素化合物
と、分子内に少なくとも2個のH−C≡C結合を有する
化合物とを、塩基性金属酸化物の存在下で脱水素反応さ
せることを特徴とする分子主鎖の繰り返し部分にSi−
C≡C結合を有する有機ケイ素高分子化合物の製造方法
である。
る有機ケイ素化合物とは、分子内に少なくとも2個のS
i−H結合を有するものである。例えば、構造式R1R2
SiH2またはHR3R4SiR7SiR5R6H(式中、R
1、R2、R3、R4、R5、R6は夫々独立に水素または炭
素数が1から30個のアルキル基、アルケニル基、アル
キニル基、フェニル基やナフチル基などの芳香族基属、
R7は炭素数が1から30個のアルキレン基、アルケニ
レン基、アルキニレン基、フェニレン基、ナフチレン基
であって、これらはハロゲン、水酸基、アミノ基、カル
ボキシル基などの置換基を含んでいてもよい。)で表さ
れるものが挙げられる。具体的には、SiH4、CH3S
iH3、C2H5SiH3、cyclo-C5H9SiH3、cyclo-
C6H11SiH3、n-C6H11SiH3、n-C12H25SiH
3、CClH2SiH3、CCl2HSiH3、CCl3Si
H3、CF3SiH3、CF3(CH2)2SiH3、CH3O
CH2SiH3、CH3O(CH2)3SiH3、(C2H5)
2N(CH2)3SiH3、CH2=CHSiH3、CH2=
CHCH2SiH3、構造式(1)(化1)
CSiH3(Phはフェニル基を示す)、PhSiH3、
PhCH2SiH3、Ph(CH2)2SiH3、Ph(C
H2)3SiH3、構造式(4)(化4)
2H5)SiH2、Ph(CH3)SiH2、(cyclo-C5H
9)SiH2、CH3(CH2=CH)SiH2、(CH2=
CH)2SiH2、CH3(CH2=CH)SiH2、(C
H2=CHCH2) 2SiH2、CH3(CH2=CHC
H2)SiH2、CH3(HC≡C)SiH2、(HC≡
C)2SiH2、Ph2SiH2、[Si(CH3)3]2S
iH2、構造式(7)(化7)
物とは、分子内に少なくとも2個のH−C≡C結合を有
するものである。例えば、構造式HC≡C−C≡CHま
たはHC≡CーR8ーC≡CH(式中、R8は炭素数が1
から30個のアルキレン基、アルケニレン基、アルキニ
レン基、フェニレン基、ナフチレン基であって、これら
はハロゲン、水酸基、アミノ基、カルボキシル基などの
置換基を含んでいてもよい。ただし有機ケイ素化合物が
フェニルシランの場合には、R8はmーフェニレンでは
ない。)で表されるものが挙げられる。具体的には、H
C≡CH、HC≡C−C≡CH、HC≡C−CH2−C
≡CH、HC≡C−CH2CH2−C≡CH、HC≡C−
CH2CH2CH2ーC≡CH、HC≡C−CH=CH−
C≡CH、HC≡C−C≡C−C≡C−C≡CH、構造
式(12)(化12)
物は、単一の金属元素からなる塩基性酸化物とその塩基
性酸化物を含む複合酸化物とに大別できる。塩基性酸化
物の具体例としては、アルカリ金属酸化物(Li2O、
Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O)、アルカリ土類金
属酸化物(BeO、MgO、CaO、SrO、BaO、
RaO)、ランタノイド酸化物(La2O3、CeO2、
Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、
Tb2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、
Yb2O3、Lu2O3)、酸化スカンジウム、酸化イット
リウム、酸化トリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウ
ム、酸化ハフニウム、酸化銅、酸化亜鉛、酸化カドミウ
ムなどがある。本発明に用いられる塩基性酸化物を含む
複合酸化物の具体例としては、シリカとの複合酸化物と
しては、Li2O−SiO2、Na2O−SiO2、K2O
−SiO2、Rb2O−SiO2、Cs2O−SiO2、B
eO−SiO2、MgO−SiO2、CaO−SiO2、
SrO−SiO2、BaO−SiO2、RaO−Si
O2、La2O3−SiO2、Sc2O3−SiO2、Y2O3
−SiO2、Th2O−SiO2、ZnO−SiO2などが
あり、アルミナとの複合酸化物としては、Li2O−A
l2O3、Na2O−Al2O3、K2O−Al2O3、Rb2
O−Al2O3、Cs2O−Al2O3、BeO−Al
2O3、MgO−Al2O3、CaO−Al2O3、SrO−
Al2O3、BaO−Al2O3、TiO2−Al2O3、R
aO−Al2O3、La2O3−Al2O3、Sc2O3−Al
2O3、Y2O3−Al2O3、Th2O−Al2O3、Zr2O
−Al2O3、ZnO−Al2O3などがある。
Li2O−MgO、Na2O−MgO、K2O−MgO、
Rb2O−MgO、Cs2O−MgO、BeO−MgO、
CaO−MgO、SrO−MgO、BaO−MgO、R
aO−MgO、La2O3−MgO、、Sc2O3−Mg
O、Y2O3−MgO、Th2O−MgO、TiO2−Mg
O、Zr2O−MgO、ZnO−MgOなどがあり、シ
リカ−アルミナとの複合酸化物としては、Li2O−S
iO2−Al2O3、Na2O−SiO2−Al2O3、K2O
−SiO2−Al2O3、Rb2O−SiO2−Al2O3、
Cs2O−SiO2−Al2O3、BeO−SiO2−Al2
O3、MgO−SiO2−Al2O3、CaO−SiO2−
Al2O3、SrO−SiO2−Al2O3、BaO−Si
O2−Al2O3、RaO−SiO2−Al2O3、La2O3
−SiO2−Al2O3、Sc2O3−SiO2−Al2O3、
Y2O3−SiO2−Al2O3、Th2O−SiO2−Al2
O3、Zr2O−SiO2−Al2O3、ZnO−SiO2−
Al2O3などがあり、シリカ−マグネシアとの複合酸化
物としては、Li2O−SiO2−MgO、Na2O−S
iO2−MgO、K2O−SiO2−MgO、Rb2O−S
iO2−MgO、Cs2O−SiO2−MgO、BeO−
SiO2−MgO、CaO−SiO2−MgO、SrO−
SiO2−MgO、BaO−SiO2−MgO、RaO−
SiO2−MgO、La2O3−SiO2−MgO、Sc2
O3−SiO2−MgO、Y2O3−SiO2−MgO、T
h2O−SiO2−MgO、Zr2O−SiO2−MgO、
ZnO−SiO2−MgOなどがある。
としては、Li2O−MgO−Al2O3、Na2O−Mg
O−Al2O3、K2O−MgO−Al2O3、Rb2O−M
gO−Al2O3、Cs2O−MgO−Al2O3、BeO
−MgO−Al2O3、CaO−MgO−Al2O3、Sr
O−MgO−Al2O3、BaO−MgO−Al2O3、R
aO−MgO−Al2O3、La2O3−MgO−Al
2O3、Sc2O3−MgO−Al2O3、Y2O3−MgO−
Al2O3、Th2O−MgO−Al2O3、Zr2O−Mg
O−Al2O3、ZnO−MgO−Al2O3などがある。
化処理される。例えば100〜800℃の温度範囲で、
空気中、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス中ま
たは減圧下にて、好ましくは1〜5時間熱処理後使用さ
れる。また目的とする金属酸化物は、相当する金属の硝
酸塩、炭酸塩、蓚酸塩または水酸化物等を上述の条件で
熱分解することによっても製造される。本発明によって
製造される有機ケイ素高分子は、上述の塩基性金属酸化
物の存在下、有機ケイ素化合物モノマーと分子内に少な
くとも2個のH−C≡C結合を有する化合物モノマーと
の脱水素反応によって製造されるもので、一般的には化
学式(33)(化33)
繰り返し部分にSi−C≡C結合を有する有機ケイ素高
分子化合物の具体例としては、構造式(35)(化3
5)
について説明する。しかしながら本発明は以下の方法に
限定されるものではない。反応様式は、モノマーの状態
によって液相、気相など種々の方法を採用できる。例え
ばモノマー、触媒、溶媒を反応容器に注入し、反応させ
る方法である。モノマーや触媒は一度に注入されるか、
または逐次一定速度で注入される。液相で反応を行う場
合には溶媒を用いることが望ましい。合成ポリマーを溶
解しうるものがよく、例えばベンゼン、トルエン、キシ
レン、ペンタン、ヘキサン、テトラヒドロフラン、ジエ
チルエーテル、ジグライム、クラウンエーテルなどを用
い得る。溶媒量は原料モノマー1gに対して1〜100
mlが適切である。溶媒は予め脱水乾燥したものを用い
るのが好ましい。また反応はガス状のモノマーを触媒層
に供給することによって気相でも行い得る。
く、また反応温度は、反応速度の大小に応じて適当に選
ぶことができるが、ー20℃〜300℃、好ましくは1
0〜150℃が適切である。反応時間は、反応様式によ
っても異なり、気相反応では1秒〜20分、液相反応で
は10分〜100時間の範囲である。原料モノマーの有
機ケイ素化合物に対する分子内に少なくとも2個のH−
C≡C結合を有する化合物の比率は、有機ケイ素化合物
1molに対して0.1〜10mol、好ましくは0.
5〜2mol、さらに好ましくは0.9〜1.1であ
る。モノマーはそれぞれ2種以上を同時に用いることも
可能である。
素化合物1molに対して0.01〜1000gが好ま
しい。より好ましくは0.1〜300gである。触媒の
形状は特に限定するものではないが、扱い易い様に粒径
を揃えておくことが好ましい。反応終了後、ポリマーが
液状または溶媒に可溶な場合には、触媒は濾過等の簡単
な方法によって分離し、除去される。本発明の製造方法
の最大の特徴は、この触媒除去が簡単であること、およ
び均一な分子構造のポリマーが製造されることにある。
を、内径8mm長さ20cmの石英ガラス製焼成管に充
填し、0.3mmHgの減圧下で400℃で2時間熱分
解して1.0gのMgOを得た。これを大気に触れない
ように窒素シール下で、50mlガラス製反応容器に移
した。続いて、反応容器に原料のフェニルシラン9.2
7mmolとp−ジエチニルベンゼン9.27mmol
および溶媒としてベンゼン10mlを仕込んだ。反応容
器を25℃で4時間攪拌しながら反応させ、続いて80
℃の油浴につけて2時間攪拌しながら反応させた。反応
中継続的に水素の気泡が発生した。反応終了後、反応容
器を油浴から外し、ガラスフィルターで反応液を濾過し
触媒を分離した。濾過した反応液を50mlなす型フラ
スコに移し溶媒、未反応モノマー等を減圧留去したとこ
ろ、重量平均分子量約1200(GPCによるポリスチ
レン換算分子量)のポリマーが1.3g得られた。収率
は58%であった。ポリマーの形状は橙色の透明な固体
であった。ポリマーの分子構造は、1H−NMR、13C
−NMR、29Si−NMR、IR、元素分析により確定
した。結果を表1に示す。
シランとp−ジエチニルベンゼン、および溶媒のベンゼ
ンのかわりにそれぞれ表1に示したものを用いて重合反
応を行った以外は、実施例1と同様に実験を行った。
結果を表1に示す。
るジヒドロシラン化合物とジエチニル化合物との脱水素
反応による新規なポリマーの製造方法を提供するもので
ある。穏やかな反応条件で製法が容易であること、得ら
れたポリマーの分子構造が均一であること、触媒が安価
で容易に製造されること、また触媒の分離、除去が容易
であること、が特徴である。
Claims (3)
- 【請求項1】 分子内に少なくとも2個のSi−H結合
を有する有機ケイ素化合物と、 分子内に少なくとも2個のH−C≡C結合を有する化合
物とを、 塩基性金属酸化物の存在下で脱水素反応させることを特
徴とする、 分子主鎖の繰り返し部分にSi−C≡C結合を有する有
機ケイ素高分子化合物の製造方法であって、 前記『分子内に少なくとも2個のSi−H結合を有する
有機ケイ素化合 物』が、 構造式 R 1 R 2 SiH 2 または HR 3 R 4 SiR 7 SiR 5 R 6 H であることを特徴とする、 分子主鎖の繰り返し部分にSi−C≡C結合を有する有
機ケイ素高分子化合物の製造方法(構造式中、R 1 、
R 2 、R 3 、R 4 、R 5 、R 6 は夫々独立に水素または炭素
数が、1から30個のアルキル基、アルケニル基、アル
キニル基、フェニル基やナフチル基などの芳香族基、R
7 は炭素数が1から30個のアルキレン基、アルケニレ
ン基、アルキニレン基、フェニレン基、ナフチレン基で
あって、これらはハロゲン、水酸基、アミノ基、カルボ
キシル基などの置換基を含んでいてもよい。但し、分子
内に少なくとも2個のH−C≡C結合を有する化合物
が、m−ジエチニルベンゼンの場合には、R 1 、R 2 、は
フェニル基ではない。)。 - 【請求項2】 『分子内に少なくとも2個のH−C≡C
結合を有する化合物』が、 構造式 H−C≡C−C≡C−H または HC≡C−R8−C≡CHであることを特徴とする、 請求項1に記載した分子主鎖の繰り返し部分にSi−C
≡C結合を有する有機ケイ素高分子化合物の製造方法
(式中、R 8 は炭素数が1から30個のアルキレン基、
アルケニレン基、アルキニレン基、フェニレン基、ナフ
チレン基であって、これらはハロゲン、水酸基、アミノ
基、カルボキシル基などの置換基を含んでいてもよい。
但し、分子内に少なくとも2個のSi−H結合を有する
有機ケイ素化合物がフェニルシランの場合には、R 8 は
m−フェニレンではない。)。 - 【請求項3】 『塩基性金属酸化物』が、 アルカリ土類金属酸化物である請求項1または2に記載
した分子主鎖の繰り返し部分にSi−C≡C結合を有す
る有機ケイ素高分子化合物の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23644593A JP3322949B2 (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 固体塩基触媒を用いた有機ケイ素高分子の製造方法 |
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JP23644593A JP3322949B2 (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 固体塩基触媒を用いた有機ケイ素高分子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0790085A JPH0790085A (ja) | 1995-04-04 |
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ID=17000860
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23644593A Expired - Lifetime JP3322949B2 (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 固体塩基触媒を用いた有機ケイ素高分子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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FR2798662B1 (fr) * | 1999-09-16 | 2002-01-18 | Commissariat Energie Atomique | Poly (ethynylene phenylene ethynylene silylenes) et leurs procedes de preparation |
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JP3918933B2 (ja) | 2002-12-06 | 2007-05-23 | Jsr株式会社 | 化学機械研磨ストッパー、その製造方法および化学機械研磨方法 |
-
1993
- 1993-09-22 JP JP23644593A patent/JP3322949B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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