JP6487740B2 - Polysiloxane compound, method for producing the same, and conductive carbon material-containing composition comprising polysiloxane compound and conductive carbon material - Google Patents

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Description

本発明は、ポリシロキサン化合物、その製造方法、及び、ポリシロキサン化合物と導電性炭素材料とを含む導電性炭素材料含有組成物に関する。より詳しくは、実装用途、光学用途、表示デバイス用途、電気・電子部品材料等の各種用途に好適に用いることができるポリシロキサン化合物、ポリシロキサン化合物の製造方法、及び、ポリシロキサン化合物と導電性炭素材料とを含む導電性炭素材料含有組成物に関する。 The present invention relates to a polysiloxane compound, a method for producing the same, and a conductive carbon material-containing composition containing a polysiloxane compound and a conductive carbon material. More specifically, a polysiloxane compound, a method for producing a polysiloxane compound, and a polysiloxane compound and conductive carbon that can be suitably used for various applications such as mounting applications, optical applications, display device applications, and electrical / electronic component materials. The present invention relates to a composition containing a conductive carbon material.

ポリシロキサン化合物とは、Si−O結合(シロキサン結合)を有する化合物であり、従来から、各種工業製品の原料として広く使用されている。そして昨今では、シロキサン結合に起因する耐熱性等の特性から、様々な用途へ適用されている。このようなシロキサン化合物を用いた組成物の例として、耐熱性に優れる硬化物を与え得る硬化性樹脂組成物として、シロキサン結合を形成するケイ素原子にイミド結合を有する有機骨格が結合してなる構成単位を有するシラン化合物と、有機樹脂とを含む樹脂組成物が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 A polysiloxane compound is a compound having a Si—O bond (siloxane bond) and has been widely used as a raw material for various industrial products. And nowadays, it has been applied to various uses due to characteristics such as heat resistance caused by siloxane bonds. As an example of a composition using such a siloxane compound, a composition in which an organic skeleton having an imide bond is bonded to a silicon atom forming a siloxane bond as a curable resin composition capable of giving a cured product having excellent heat resistance A resin composition containing a silane compound having a unit and an organic resin is disclosed (for example, see Patent Document 1).

ところで、カーボンナノチューブ(以下、CNTともいう。)は、優れた導電性や力学強度を持つ炭素のみで構成された円筒状の化合物であり、様々な応用が期待されている材料である。しかし、CNTは高いファンデルワールス相互作用による強い凝集力のために、分散化が困難であり、機能材料への応用は限られている。
このようなCNTの利用形態の1つとして、CNTを用いた導電性薄膜が検討されている。CNTを用いた導電性薄膜は、CNTを溶媒に分散したインク組成物を各種印刷工法、コーティング工法で塗布することで作製される。このとき、CNT分散剤として親水性高分子、各種界面活性剤が用いられるが、これら界面活性剤が熱に暴露された際の空気接触による劣化を受けて薄膜の電気的特性を変えるなどの問題があった。
これに対して、CNT分散体の耐熱性を上げる試みとして、ポリシロキサン化合物を用いたCNT分散が検討されている(例えば、非特許文献1参照。)。
Incidentally, carbon nanotubes (hereinafter also referred to as CNT) are cylindrical compounds composed only of carbon having excellent electrical conductivity and mechanical strength, and are expected to be used in various applications. However, CNTs are difficult to disperse due to strong cohesion due to high van der Waals interactions, and their application to functional materials is limited.
As one of the utilization forms of such CNTs, a conductive thin film using CNTs has been studied. A conductive thin film using CNTs is produced by applying an ink composition in which CNTs are dispersed in a solvent by various printing methods and coating methods. At this time, hydrophilic polymers and various surfactants are used as CNT dispersants, but problems such as changing the electrical properties of the thin film due to deterioration due to air contact when these surfactants are exposed to heat. was there.
On the other hand, CNT dispersion using a polysiloxane compound has been studied as an attempt to increase the heat resistance of the CNT dispersion (see, for example, Non-Patent Document 1).

特許第5193217号公報Japanese Patent No. 5193217

T アラケ(T ARAKE)他5名「ポリマー(Polymer)」、(オランダ)2013年、第54巻、p5643−5647T ARAKE and five others "Polymer", (Netherlands) 2013, Vol. 54, p5643-5647 Y カネコ(Y KANEKO)他5名「ケミストリー オブ マテリアルズ(Chemistry of Materials)」、(米国)2004年、第16巻、p3417−3423Y Kaneko and five others "Chemistry of Materials" (USA) 2004, Vol. 16, p3417-3423

上記のようにポリシロキサン化合物として種々のものが各種工業製品の原料として広く使用されているが、ポリシロキサン化合物に要求される特性は用途によって異なるため、更にポリシロキサン化合物の構造のバリエーションを増やすことは、用途に応じた最適な特性のポリシロキサン化合物の選択の幅を広げる点から好ましい。
また、上記のようなポリシロキサン化合物をCNTの分散剤として用いた組成物は、ポリシロキサン化合物の新たな用途であるが、上記非特許文献1に記載の組成物では、耐熱性や、組成物から作製される塗膜の性状や成膜性の点でまだ充分とはいえず、カーボンナノチューブ等の導電性炭素材料の分散剤として好適なポリシロキサン化合物を開発する余地があった。
As described above, various types of polysiloxane compounds are widely used as raw materials for various industrial products, but the properties required for polysiloxane compounds vary depending on the application, so the number of variations in the structure of polysiloxane compounds should be further increased. Is preferable from the viewpoint of expanding the range of selection of the polysiloxane compound having the optimum characteristics according to the application.
In addition, the composition using the polysiloxane compound as described above as a CNT dispersant is a new use of the polysiloxane compound. However, in the composition described in Non-Patent Document 1, the heat resistance and the composition From the viewpoint of the properties and film-forming properties of the coating film produced from the above, there is room for developing a polysiloxane compound suitable as a dispersant for conductive carbon materials such as carbon nanotubes.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、これまでにない新しい構造のポリシロキサン化合物を開発するとともに、カーボンナノチューブ等の導電性炭素材料の分散剤として好適なポリシロキサン化合物を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described present situation, and develops a polysiloxane compound having a new structure that has not been provided so far, and provides a polysiloxane compound suitable as a dispersant for conductive carbon materials such as carbon nanotubes. For the purpose.

本発明者は、ポリシロキサン化合物について種々検討したところ、ラダー状構造のポリシロキサン骨格を有し、かつ、側鎖にイミド構造を有し、かつ、特定の数平均分子量を有する新たなポリシロキサン化合物の合成に成功し、そのような新たなポリシロキサン化合物の好適な合成方法を見出した。更に本発明者は、ラダー状構造のポリシロキサン骨格を有し、かつ、側鎖にイミド構造等の非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物が、カーボンナノチューブ等の導電性炭素材料の分散剤に好適であることも見出し、本発明に到達したものである。 As a result of various studies on the polysiloxane compound, the present inventor has found a new polysiloxane compound having a ladder-like polysiloxane skeleton, an imide structure in the side chain, and a specific number average molecular weight. Was successfully synthesized and a suitable synthesis method for such a new polysiloxane compound was found. Furthermore, the inventor of the present invention uses a polysiloxane compound having a ladder-like polysiloxane skeleton and having a nonionic substituent such as an imide structure in the side chain as a dispersant for conductive carbon materials such as carbon nanotubes. It has also been found that it is suitable, and the present invention has been achieved.

すなわち本発明は、ラダー状構造のポリシロキサン骨格を有し、かつ、側鎖にイミド構造を有し、数平均分子量が3,000以上であるポリシロキサン化合物である。 That is, the present invention is a polysiloxane compound having a ladder-like polysiloxane skeleton, an imide structure in the side chain, and a number average molecular weight of 3,000 or more.

本発明はまた、ポリシロキサン化合物を製造する方法であって、上記製造方法は、アミノ基を有するラダー状構造のアルコキシシランの加水分解縮合体の酸塩と、酸無水物とを反応させる工程を含むポリシロキサン化合物の製造方法でもある。 The present invention is also a method for producing a polysiloxane compound, which comprises a step of reacting an acid anhydride with an acid salt of a hydrolysis-condensation product of an alkoxysilane having a ladder structure having an amino group. It is also a method for producing a polysiloxane compound.

本発明は更に、ラダー状構造のポリシロキサン骨格を有し、かつ、側鎖に非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物と導電性炭素材料とを含むことを特徴とする導電性炭素材料含有組成物でもある。
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
The present invention further includes a conductive carbon material-containing composition comprising a polysiloxane compound having a polysiloxane skeleton having a ladder-like structure and having a nonionic substituent in a side chain and a conductive carbon material. It is also a thing.
The present invention is described in detail below.
A combination of two or more preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.

本発明のポリシロキサン化合物は、ラダー状構造のポリシロキサン骨格を有するものである。ラダー状構造のポリシロキサン骨格とは、シロキサン結合からなる直鎖状のシロキサン鎖を2つ有し、一の直鎖状のシロキサン鎖を構成するケイ素原子と他の直鎖状のシロキサン鎖を構成するケイ素原子とが1つの酸素原子を介して結合することにより、上記2つの直鎖状のシロキサン鎖が、平行に位置している骨格を意味する。
上記ポリシロキサン化合物のポリシロキサン骨格がラダー状構造をとることにより、本発明のポリシロキサン化合物は耐熱性に優れたものとなる。
上記ポリシロキサン化合物は、下記式(1):
The polysiloxane compound of the present invention has a ladder-like polysiloxane skeleton. Ladder-shaped polysiloxane skeleton has two linear siloxane chains composed of siloxane bonds, and constitutes one linear siloxane chain and another linear siloxane chain. This means a skeleton in which the two linear siloxane chains are located in parallel by bonding to the silicon atom through one oxygen atom.
When the polysiloxane skeleton of the polysiloxane compound has a ladder-like structure, the polysiloxane compound of the present invention has excellent heat resistance.
The polysiloxane compound has the following formula (1):

Figure 0006487740
Figure 0006487740

(式中、Rは、同一又は異なって、1価の有機基、水酸基、ハロゲン原子又は水素原子を表し、Rのうち少なくとも1つがイミド結合を有する有機骨格である。Rは、同一又は異なって、1価の有機基、水酸基、ハロゲン原子、水素原子又はOR基を表す。Rは、炭素数1〜20のアルキル基、アシル基、アリール基及び不飽和脂肪族残基のいずれかの基を表し、アルキル基、ハロゲン原子及び芳香族基等の置換基があってもよい。nは、重合度を表す。)で表すことができる。
上記nは、10〜1,000であることが好ましい。より好ましくは15〜800であり、更に好ましくは20〜500である。重合度が上記好ましい範囲であれば、本発明のポリシロキサン化合物は耐熱性により優れたものとなる。
(Wherein R 1 is the same or different and represents a monovalent organic group, hydroxyl group, halogen atom or hydrogen atom, and at least one of R 1 is an organic skeleton having an imide bond. R 2 is the same. Or differently, it represents a monovalent organic group, a hydroxyl group, a halogen atom, a hydrogen atom or an OR 3 group, wherein R 3 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an acyl group, an aryl group and an unsaturated aliphatic residue. It represents any group, and may have a substituent such as an alkyl group, a halogen atom and an aromatic group, and n represents the degree of polymerization.
The n is preferably 10 to 1,000. More preferably, it is 15-800, More preferably, it is 20-500. If the degree of polymerization is in the above preferred range, the polysiloxane compound of the present invention will be more excellent in heat resistance.

上記ポリシロキサン化合物において、上記ポリシロキサン骨格の占める割合としては、ポリシロキサン化合物100質量%中、80〜10質量%であることが好ましい。より好ましくは70〜15質量%であり、更に好ましくは50〜20質量%である。 In the polysiloxane compound, the proportion of the polysiloxane skeleton is preferably 80 to 10% by mass in 100% by mass of the polysiloxane compound. More preferably, it is 70-15 mass%, More preferably, it is 50-20 mass%.

本発明のポリシロキサン化合物は、側鎖にイミド構造を有するものであるが、イミド構造とは、イミド結合を必須とする構造(イミド結合を有する有機骨格)を意味し、構造中にイミド結合部位を含むものであれば、その他の部位の構造は特に制限されない。イミド結合部位は、下記式(2): The polysiloxane compound of the present invention has an imide structure in the side chain, and the imide structure means a structure (an organic skeleton having an imide bond) in which an imide bond is essential, and an imide bond site in the structure. If it contains, the structure of another site | part will not be restrict | limited in particular. The imide bond site is represented by the following formula (2):

Figure 0006487740
Figure 0006487740

(式中、R、Rは、同一又は異なって、水素原子又は1価又は2価の有機基を表す。RとRとは、結合して環構造を形成していてもよい。)で表される構造であることが好ましい。
上記有機基が1価の有機基である場合、1価の有機基としては、炭素数1〜10の炭化水素基等が好ましい。
上記有機基が2価の有機基である場合、すなわち、RとRとが結合して−C−N−C−の部位とともに環構造を形成している場合、イミド結合部位の構造としては、マレイミド構造や、後述する式(3)中のイミド結合部位の構造が好ましい。
(Wherein R 4 and R 5 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a monovalent or divalent organic group. R 4 and R 5 may combine to form a ring structure. .) Is preferable.
When the organic group is a monovalent organic group, the monovalent organic group is preferably a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
When the organic group is a divalent organic group, that is, when R 4 and R 5 are bonded to form a ring structure with the —C—N—C— moiety, Is preferably a maleimide structure or an imide bond site structure in the formula (3) described later.

イミド結合を有する有機骨格としては、イミド結合部位が芳香族化合物の環構造(芳香環)、複素環式化合物の環構造(複素環)及び脂環式化合物の環構造(脂環)からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を有するものであることが好ましい。
また、イミド結合を有する有機骨格としては、(1)炭素数1〜6のアルキレン基を有する構造、(2)2級アミノ基を有する構造、(3)3級アミノ基を有する構造のいずれかの構造の末端にイミド結合部位を有するものが好ましい。中でも、熱的安定性が高いポリシロキサン化合物になる点で(1)炭素数1〜6のアルキレン基の末端にイミド結合部位を有する構造がより好ましい。
As an organic skeleton having an imide bond, a group in which an imide bond site is composed of a ring structure of an aromatic compound (aromatic ring), a ring structure of a heterocyclic compound (heterocycle), and a ring structure of an alicyclic compound (alicyclic ring) It is preferable to have at least one structure selected from the above.
The organic skeleton having an imide bond is any one of (1) a structure having an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, (2) a structure having a secondary amino group, and (3) a structure having a tertiary amino group. Those having an imide bond site at the end of the structure are preferred. Among these, (1) a structure having an imide bond site at the terminal of an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable in that it becomes a polysiloxane compound having high thermal stability.

上記イミド結合を有する有機骨格は、イミド結合を含む有機基である限り特に限定されないが、下記式(3)で表される基であることが好ましい。 The organic skeleton having an imide bond is not particularly limited as long as it is an organic group containing an imide bond, but is preferably a group represented by the following formula (3).

Figure 0006487740
Figure 0006487740

(式中、Rは、芳香族、複素環、及び脂環からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。x及びzは、同一若しくは異なって、0以上5以下の整数であり、yは、0又は1である。)
芳香族、複素環及び脂環からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造とは、Rが芳香族化合物の環構造(芳香環)を有する基、複素環式化合物の環構造(複素環)を有する基及び脂環式化合物の環構造(脂環)を有する基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基であることを表す。
上記芳香族化合物としては、例えば、ベンゼン、ビフェニレン、ターフェニレン、ナフタレン、アントラセン、ペリレン等が挙げられる。上記複素環式化合物としては、例えば、ピロリジン、ピロール、ピペリジン、イミダゾール、ピラゾール、チアゾール、イミダゾリン、インドール、プリン、キノリン等が挙げられる。上記脂環式化合物の飽和脂肪族環状炭化水素としては、例えば、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン、ノルボルナン、デカヒドロナフタレン等が挙げられ、上記脂環式化合物の不飽和脂肪族環状炭化水素としては、例えば、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロオクテン、ノルボルネン等が挙げられる。Rとしては、フェニレン基、ナフチリデン基、ノルボルネンの2価基、(アルキル)シクロヘキシレン基、シクロヘキセニル基等が好ましい。なお、Rがフェニレン基である場合、上記イミド結合を有する有機骨格が下記式(3−1)で表される基となり、Rが(アルキル)シクロヘキシレン基である場合、上記イミド結合を有する有機骨格が下記式(3−2)で表されるポリシロキサン化合物となり、Rがナフチリデン基である場合、上記イミド結合を有する有機骨格が下記式(3−3)又は(3−4)で表されるポリシロキサン化合物となり、Rがノルボルネンの2価基である場合、上記イミド結合を有する有機骨格が下記式(3−5)で表されるポリシロキサン化合物となり、Rがシクロヘキセニル基である場合、上記イミド結合を有する有機骨格が下記式(3−6)で表されるポリシロキサン化合物となる。
(Wherein R 6 represents at least one structure selected from the group consisting of aromatic, heterocyclic and alicyclic rings. X and z are the same or different and are integers of 0 or more and 5 or less, y is 0 or 1.)
At least one structure selected from the group consisting of aromatic, heterocyclic and alicyclic rings is a group in which R 6 has a ring structure (aromatic ring) of an aromatic compound, or a ring structure (heterocycle) of a heterocyclic compound. And at least one group selected from the group consisting of a group having a ring structure and an alicyclic compound ring structure (alicyclic ring).
Examples of the aromatic compound include benzene, biphenylene, terphenylene, naphthalene, anthracene, and perylene. Examples of the heterocyclic compound include pyrrolidine, pyrrole, piperidine, imidazole, pyrazole, thiazole, imidazoline, indole, purine, quinoline and the like. Examples of the saturated aliphatic cyclic hydrocarbon of the alicyclic compound include cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cyclooctane, norbornane, decahydronaphthalene and the like, and the unsaturated aliphatic cyclic hydrocarbon of the alicyclic compound. Examples thereof include cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, cyclooctene, and norbornene. R 6 is preferably a phenylene group, a naphthylidene group, a norbornene divalent group, an (alkyl) cyclohexylene group, a cyclohexenyl group, or the like. When R 6 is a phenylene group, the organic skeleton having the imide bond is a group represented by the following formula (3-1). When R 6 is an (alkyl) cyclohexylene group, the imide bond is When the organic skeleton having the polysiloxane compound represented by the following formula (3-2) and R 6 is a naphthylidene group, the organic skeleton having the imide bond is represented by the following formula (3-3) or (3-4) When R 6 is a norbornene divalent group, the organic skeleton having the imide bond is a polysiloxane compound represented by the following formula (3-5), and R 6 is cyclohexenyl. When it is a group, the organic skeleton having the imide bond is a polysiloxane compound represented by the following formula (3-6).

上記式(3)において、x及びzは、同一若しくは異なって、0以上5以下の整数である。
なお、x+zとしては、0以上10以下の整数であればよいが3〜7であることが好ましく、より好ましくは、3〜5であり、特に好ましくは、3である。上記yとしては、0又は1であり、0であることが好ましい。
In the above formula (3), x and z are the same or different and are integers of 0 or more and 5 or less.
X + z may be an integer of 0 or more and 10 or less, preferably 3 to 7, more preferably 3 to 5, and particularly preferably 3. The y is 0 or 1, and is preferably 0.

Figure 0006487740
Figure 0006487740

上記式(3−1)〜(3−6)中、x、y及びzは、各々上記式(2)中のx、y及びzと同様である。
上記式(3−1)中、R〜R10は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子及び芳香族からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。上記R〜R10としては、全てが水素原子である形態が好ましい。
上記式(3−2)中、R11〜R14及びR11´〜R14´は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子及び芳香族からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。上記R11〜R14及びR11´〜R14´としては、R12若しくはR13がメチル基で残りの全てが水素原子である形態、又は、R11〜R14及びR11´〜R14´全てが水素原子である形態、又は、R11〜R14及びR11´〜R14´全てがフッ素原子である形態が好ましい。より好ましくは、R12又はR13がメチル基で残りの全てが水素原子である形態である。
In the above formulas (3-1) to (3-6), x, y and z are the same as x, y and z in the above formula (2), respectively.
In the above formula (3-1), R 7 to R 10 are the same or different and represent at least one structure selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom and an aromatic. As said R < 7 > -R < 10 >, the form whose all are hydrogen atoms is preferable.
In the formula (3-2), R 11 to R 14 and R 11 to R 14 ′ are the same or different and are at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom and an aromatic. Represents the structure. As the R 11 to R 14 and R 11' to R 14', forms all R 12 or R 13 are the remaining methyl group is a hydrogen atom, or, R 11 to R 14 and R 11' to R 14 'all are hydrogen atom form or embodiment R 11 to R 14 and R 11' to R 14' all are a fluorine atom is preferable. More preferably, R 12 or R 13 is a methyl group and the rest are all hydrogen atoms.

上記式(3−3)中、R15〜R20は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子及び芳香族からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。上記R15〜R20としては、全てが水素原子である形態、又は、全てがフッ素原子である形態が好ましい。より好ましくは、全てが水素原子である形態である。
上記式(3−4)中、R21〜R26は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子及び芳香族からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。上記R21〜R26としては、全てが水素原子である形態、又は、全てがフッ素原子である形態が好ましい。より好ましくは、全てが水素原子である形態である。
上記式(3−5)中、R27〜R32は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子及び芳香族からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。上記R27〜R32としては、全てが水素原子である形態、全てがフッ素原子である形態、又は、全てが塩素原子である形態のいずれかの形態が好ましい。より好ましくは、全てが水素原子である形態である。
上記式(3−6)中、R33〜R36、R33´及びR36´は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子及び芳香族からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。上記R33〜R36、R33´及びR36´としては、全てが水素原子である形態、全てがフッ素原子である形態、又は、全てが塩素原子である形態のいずれかの形態が好ましい。より好ましくは、全てが水素原子である形態である。
In the above formula (3-3), R 15 to R 20 are the same or different and represent at least one structure selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom and an aromatic. As said R < 15 > -R < 20 >, the form whose all are hydrogen atoms or the form whose all are fluorine atoms is preferable. More preferred is a form in which all are hydrogen atoms.
In the above formula (3-4), R 21 to R 26 are the same or different and represent at least one structure selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom and an aromatic. As said R < 21 > -R < 26 >, the form in which all are hydrogen atoms, or the form in which all are fluorine atoms is preferable. More preferred is a form in which all are hydrogen atoms.
In said formula (3-5), R < 27 > -R < 32 > is the same or different and represents at least 1 type of structure chosen from the group which consists of a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, and an aromatic. As said R < 27 > -R < 32 >, the form in which all are hydrogen atoms, the form that all are fluorine atoms, or the form in which all are chlorine atoms is preferable. More preferred is a form in which all are hydrogen atoms.
In the above formula (3-6), R 33 ~R 36 , R 33' and R 36 'are the same or different, a hydrogen atom, an alkyl group, at least one selected from the group consisting of halogen atoms and the aromatic Represents the structure. As said R < 33 > -R < 36 > , R < 33 ' > and R < 36 ' > , the form in which all are hydrogen atoms, the form in which all are fluorine atoms, or the form in which all are chlorine atoms is preferable. More preferred is a form in which all are hydrogen atoms.

上記式(3)で表される構成単位の中でも、下記式(3−7): Among the structural units represented by the above formula (3), the following formula (3-7):

Figure 0006487740
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(式中、R37は、芳香族、複素環及び脂環からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。)で表される構成単位であることが好適である。すなわち、本発明のイミド構造を有するポリシロキサン化合物は、上記イミド結合を有する有機骨格が上記式(3−7)で表される構成単位である、ポリシロキサン化合物を含むことが好適である。なお、上記式(3−7)中のR37は、上記式(3)において説明したRと同様であることが好ましい。 (Wherein R 37 represents a structural unit represented by at least one structure selected from the group consisting of aromatic, heterocyclic and alicyclic rings). That is, the polysiloxane compound having an imide structure of the present invention preferably includes a polysiloxane compound in which the organic skeleton having the imide bond is a structural unit represented by the above formula (3-7). R 37 in the above formula (3-7) is preferably the same as R 6 described in the above formula (3).

上記イミド構造を有するポリシロキサン化合物の特に好ましい形態としては、R37がフェニレン基であるポリ(γ−フタロイミドプロピルシルセスキオキサン);R37がメチルシクロヘキシレン基であるポリ{γ−(へキサヒドロ−4−メチルフタルイミド)プロピルシルセスキオキサン};R37がナフチリデン基であるポリ{γ−(1,8−ナフタルイミド)プロピルシルセスキオキサン};R37がナフチリデン基であるポリ{γ−(2,3−ナフタルイミド)プロピルシルセスキオキサン};R37がノルボルネンの2価基であるポリ{γ−(5−ノルボルネン−2,3−イミド)プロピルシルセスキオキサン};R37がシクロヘキセニル基であるポリ〔(cis−4−シクロヘキセン−1,2−イミド)プロピルシルセスキオキサン〕である。より好ましくはポリ(γ−フタロイミドプロピルシルセスキオキサン)、ポリ{γ−(1,8−ナフタルイミド)プロピルシルセスキオキサン}、ポリ{γ−(2,3−ナフタルイミド)プロピルシルセスキオキサン}である。これらの化合物の構造は、H−NMR、13C−NMR、MALDI−TOF−MSを測定して同定することができる。 As the particularly preferred form of the polysiloxane compound having the imide structure, poly (γ-phthalimidopropylsilsesquioxane) in which R 37 is a phenylene group; poly {γ- (he) in which R 37 is a methylcyclohexylene group. Kisahidoro -4-methyl phthalimide) propyl silsesquioxane}; R 37 is naphthylidene group poly {.gamma. (1,8-naphthalimide) propyl silsesquioxane}; R 37 is naphthylidene group poly {gamma -(2,3-naphthalimido) propylsilsesquioxane}; poly {γ- (5-norbornene-2,3-imido) propylsilsesquioxane} in which R 37 is a divalent group of norbornene; R 37 Is a cyclohexenyl group, poly [(cis-4-cyclohexene-1,2-imido) propylsilsesqui Oxane]. More preferably, poly (γ-phthalimidopropylsilsesquioxane), poly {γ- (1,8-naphthalimide) propylsilsesquioxane}, poly {γ- (2,3-naphthalimide) propylsilsesquioxane. Oxan}. The structures of these compounds can be identified by measuring 1 H-NMR, 13 C-NMR, and MALDI-TOF-MS.

上記イミド構造を有するポリシロキサン化合物において、上記イミド結合を有する有機骨格が占める割合としては、イミド構造を有するポリシロキサン化合物に含まれるケイ素原子100モルに対して、20〜100モルであることが好ましい。より好ましくは、50〜100モルであり、更に好ましくは、70〜100モルであり、特に好ましくは、80〜100モルであり、最も好ましくは100モルである。これによれば、耐熱性、耐加水分解性等を向上させることができるとともに、イミド構造を有するポリシロキサン化合物と有機樹脂とを含む樹脂組成物とした場合、有機樹脂への溶解性を向上させることができる。 In the polysiloxane compound having the imide structure, the proportion of the organic skeleton having the imide bond is preferably 20 to 100 mol with respect to 100 mol of silicon atoms contained in the polysiloxane compound having the imide structure. . More preferably, it is 50-100 mol, More preferably, it is 70-100 mol, Most preferably, it is 80-100 mol, Most preferably, it is 100 mol. According to this, heat resistance, hydrolysis resistance and the like can be improved, and when a resin composition containing a polysiloxane compound having an imide structure and an organic resin is used, the solubility in the organic resin is improved. be able to.

上記イミド構造を有するポリシロキサン化合物は、下記計算式(α)で求められるシラノール基量が、0.1以下であることが好ましい。
[Si−OH結合モル数]/[Si−O結合モル数] (α)
これによれば、上記イミド構造を有するポリシロキサン化合物を含む組成物が著しく低粘度化し、また、該組成物やその硬化物が耐吸湿性に極めて優れたものとすることができる。上記計算式(α)で求められるシラノール基量として、より好ましくは、0.05以下であり、更に好ましくは、0.01以下である。特に好ましくは、上記ポリシロキサン化合物が、残存シラノール基を有さないものである。ここで、[Si−OH結合モル数]とは、SiとOHとの結合数をモル数で表すものである。例えば、1モルのSi原子のそれぞれに2つのOH基が結合している場合には、[Si−OH結合モル数]は2モルとなる。Si−O結合モル数についても同様に数えるものとする。
The polysiloxane compound having the imide structure preferably has a silanol group amount of 0.1 or less determined by the following calculation formula (α).
[Si—OH bond moles] / [Si—O bond moles] (α)
According to this, the composition containing the polysiloxane compound having the imide structure is remarkably reduced in viscosity, and the composition and its cured product can be extremely excellent in moisture absorption resistance. More preferably, it is 0.05 or less as a silanol group amount calculated | required by the said Formula ((alpha)), More preferably, it is 0.01 or less. Particularly preferably, the polysiloxane compound does not have a residual silanol group. Here, [Si—OH bond mole number] represents the bond number between Si and OH in moles. For example, when two OH groups are bonded to each 1 mol of Si atoms, the [number of moles of Si—OH bond] is 2 mol. The number of moles of Si—O bonds is counted similarly.

上記イミド構造を有するポリシロキサン化合物は、後述するように、アルコキシシリル基を有する化合物を原料として用い、アルコキシシリル基の加水分解・縮合反応により製造することが好ましい。
上記イミド構造を有するポリシロキサン化合物は、ポリシロキサン化合物を構成するケイ素原子のうち、アルコキシシリル基を1つ有するケイ素原子の数をT、アルコキシシリル基を有さないケイ素原子の数をTとすると、T/(T+T)の値が0.15以下であることが好ましい。T/(T+T)の値が0.15以下であると、ポリシロキサン化合物中のラダー状構造のポリシロキサン骨格の割合が高いといえ、カーボンナノチューブ等の導電性炭素材料の分散剤としてより好適なものとなる。T/(T+T)の値は、より好ましくは、0.14以下であり、更に好ましくは、0.13以下であり、特に好ましくは、0.12以下である。また、下限は特に制限されないが、通常、0.01以上である。
ポリシロキサン化合物を構成するケイ素原子のうち、アルコキシシリル基を1つ有するケイ素原子の数(T)、アルコキシシリル基を有さないケイ素原子の数(T)は、Si−NMR測定により確認することができる。
As described later, the polysiloxane compound having an imide structure is preferably produced by a hydrolysis / condensation reaction of an alkoxysilyl group using a compound having an alkoxysilyl group as a raw material.
In the polysiloxane compound having the imide structure, the number of silicon atoms having one alkoxysilyl group among the silicon atoms constituting the polysiloxane compound is T 2 , and the number of silicon atoms having no alkoxysilyl group is T 3. When, it is preferable the value of T 2 / (T 2 + T 3) it is 0.15 or less. When the value of T 2 / (T 2 + T 3 ) is 0.15 or less, it can be said that the ratio of the polysiloxane skeleton with a ladder structure in the polysiloxane compound is high, and the dispersant for conductive carbon materials such as carbon nanotubes It becomes more suitable as. The value of T 2 / (T 2 + T 3 ) is more preferably 0.14 or less, still more preferably 0.13 or less, and particularly preferably 0.12 or less. Moreover, although a minimum in particular is not restrict | limited, Usually, it is 0.01 or more.
Among the silicon atoms constituting the polysiloxane compound, the number of silicon atoms having one alkoxysilyl group (T 2 ) and the number of silicon atoms not having an alkoxysilyl group (T 3 ) were confirmed by Si-NMR measurement. can do.

上記イミド構造を有するポリシロキサン化合物は、イミド構造以外のその他の基を側鎖に有していてもよく、その他の基としては、特に制限されないが、例えば、水素原子、水酸基、ハロゲン原子及びOR38基、アルキル基、アリール基、アラルキル基などの芳香族残基、不飽和脂肪族残基等が挙げられる。これらには、置換基があってもよい。好ましくは、置換基があってもよい、炭素数1〜8のアルキル基、又は、アリール基、アラルキル基などの芳香族残基である。上記R38は、同一若しくは異なって、アルキル基、アシル基、アリール基及び不飽和脂肪族残基である。 The polysiloxane compound having an imide structure may have other groups other than the imide structure in the side chain, and the other groups are not particularly limited. For example, a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, and an OR Aromatic residues such as 38 groups, alkyl groups, aryl groups, aralkyl groups, and unsaturated aliphatic residues. These may have a substituent. Preferably, it is an aromatic residue such as an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an aryl group or an aralkyl group, which may have a substituent. R 38 is the same or different and is an alkyl group, an acyl group, an aryl group, or an unsaturated aliphatic residue.

上記イミド構造を有するポリシロキサン化合物は、耐熱性、耐圧性、機械的・化学的安定性、熱伝導性に優れ、各種材料に優れた耐熱性等の各種特性を付与することができる。例えば、上記イミド構造を有するポリシロキサン化合物とカーボンナノチューブ等の導電性炭素材料とを含む組成物としたとき、組成物に耐熱性を付与することができ、さらに、イミド結合を有する有機骨格がイオン性の構造を含まないため、イオン性の低い組成物とすることができ、また、導電性炭素材料の溶媒への分散性を向上させることができる。また、上記イミド構造を有するポリシロキサン化合物とポリマーとを含む組成物としたとき、各種ポリマーに対して高い相溶性を示すことにより、該ポリマーに容易に耐熱性、耐圧性等を付与することができる。 The polysiloxane compound having the imide structure is excellent in heat resistance, pressure resistance, mechanical / chemical stability, and thermal conductivity, and can impart various properties such as excellent heat resistance to various materials. For example, when the composition includes a polysiloxane compound having the imide structure and a conductive carbon material such as a carbon nanotube, the composition can be provided with heat resistance, and the organic skeleton having an imide bond is an ion. Therefore, it is possible to obtain a composition with low ionicity and to improve the dispersibility of the conductive carbon material in a solvent. Moreover, when it is set as the composition containing the polysiloxane compound which has the said imide structure, and a polymer, heat resistance, pressure resistance, etc. can be easily given to this polymer by showing high compatibility with respect to various polymers. it can.

上記イミド構造を有するポリシロキサン化合物の数平均分子量は、3,000以上である。イミド構造を有するポリシロキサン化合物の数平均分子量が上記範囲であれば、導電性炭素材料を用いた薄膜の形成において、イミド構造を有するポリシロキサン化合物を分散剤として用いた場合に、塗膜乾燥時のクラックや表面が荒れることを防ぎ、成膜性を向上させることができる。これは、分子同士の絡まりあいによって薄膜の膜強度を向上させることによるものと考えられる。上記数平均分子量は、好ましくは4,000以上、より好ましくは4,500以上である。上記数平均分子量は、100,000以下であることが好ましい。また、重量平均分子量は、5,000以上であることが好ましく、更に好ましくは6,000以上である。上記重量平均分子量は、200,000以下であることが好ましい。
イミド構造を有するポリシロキサン化合物の分子量(数平均分子量及び重量平均分子量)は、後述する測定条件下、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定により求めることができる。
The number average molecular weight of the polysiloxane compound having the imide structure is 3,000 or more. When the number average molecular weight of the polysiloxane compound having an imide structure is within the above range, when the polysiloxane compound having an imide structure is used as a dispersant in forming a thin film using a conductive carbon material, the coating film is dried. It is possible to prevent the cracks and the surface from becoming rough and to improve the film forming property. This is considered to be due to the improvement of the film strength of the thin film due to the entanglement between molecules. The number average molecular weight is preferably 4,000 or more, more preferably 4,500 or more. The number average molecular weight is preferably 100,000 or less. Moreover, it is preferable that a weight average molecular weight is 5,000 or more, More preferably, it is 6,000 or more. The weight average molecular weight is preferably 200,000 or less.
The molecular weight (number average molecular weight and weight average molecular weight) of the polysiloxane compound having an imide structure can be determined by GPC (gel permeation chromatography) measurement under the measurement conditions described later.

上記イミド構造を有するポリシロキサン化合物の製造方法は特に制限されないが、例えば、後述する製造方法が好ましい。 Although the manufacturing method in particular of the polysiloxane compound which has the said imide structure is not restrict | limited, For example, the manufacturing method mentioned later is preferable.

<ポリシロキサン化合物の製造方法>
本発明はまた、ポリシロキサン化合物を製造する方法であって、上記製造方法は、アミノ基を有するラダー状構造のアルコキシシランの加水分解縮合体の酸塩と、酸無水物とを反応させる工程を含むポリシロキサン化合物の製造方法でもある。従来の製造方法では、分子量の大きいラダー状構造のポリシロキサン化合物を合成することは困難であり、側鎖の置換基の種類も限定されていたが、本発明の製造方法は、分子量の大きいラダー状構造のポリシロキサン化合物の側鎖にイミド構造を有する新たな化合物の製造を可能とする製造方法である。
<Method for producing polysiloxane compound>
The present invention is also a method for producing a polysiloxane compound, which comprises a step of reacting an acid anhydride with an acid salt of a hydrolysis-condensation product of an alkoxysilane having a ladder structure having an amino group. It is also a method for producing a polysiloxane compound. In the conventional production method, it is difficult to synthesize a polysiloxane compound having a ladder structure with a large molecular weight, and the types of substituents on the side chain are limited. However, the production method of the present invention is a ladder with a large molecular weight. It is a manufacturing method which enables manufacture of the new compound which has an imide structure in the side chain of the polysiloxane compound of a shape structure.

上記製造方法におけるアミノ基を有するラダー状構造のアルコキシシランの加水分解縮合体の酸塩(以下、加水分解縮合体の酸塩ともいう。)の製造方法は、特に限定されず、アミノ基を有するラダー状構造のアルコキシシランを形成した後に、アミノ基と酸とを反応させ、酸塩を形成する方法であってもよいが、アミノ基を有するアルコキシシラン化合物のアミノ基と酸とを反応させ、酸塩とした後に、アルコキシシリル基の加水分解・縮合反応によりラダー状構造のポリシロキサン骨格を形成して得る方法が好ましい。 The production method of the hydrolysis-condensation salt of an alkoxysilane having a ladder-like structure having an amino group in the production method (hereinafter also referred to as the hydrolysis-condensation salt) is not particularly limited, and has an amino group. After forming the ladder-like structure alkoxysilane, it may be a method of reacting an amino group and an acid to form an acid salt, but reacting an amino group of an alkoxysilane compound having an amino group with an acid, A method obtained by forming a polysiloxane skeleton having a ladder structure by hydrolysis / condensation reaction of an alkoxysilyl group after forming an acid salt is preferable.

上記アミノ基を有するアルコキシシラン化合物としては、アミノ基及びアルコキシシリル基を有する限り特に限定されないが、ケイ素原子に(1)炭素数1〜6のアルキレン基を有する構造、(2)2級アミノ基を有する構造、(3)3級アミノ基を有する構造のいずれかの構造が結合し、該構造の、ケイ素原子とは反対側の末端にアミノ基が結合した構造を有するものが好ましい。上記(1)〜(3)の中でも、(1)炭素数1〜6のアルキレン基を有する構造がより好ましい。
上記アミノ基を有するアルコキシシラン化合物としては、下記式(4):
The alkoxysilane compound having an amino group is not particularly limited as long as it has an amino group and an alkoxysilyl group. (1) A structure having an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms on a silicon atom, (2) a secondary amino group (3) A structure in which any structure of a structure having a tertiary amino group is bonded and an amino group is bonded to the terminal of the structure opposite to the silicon atom is preferable. Among the above (1) to (3), (1) a structure having an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable.
Examples of the alkoxysilane compound having an amino group include the following formula (4):

Figure 0006487740
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(式中、R39は、同一若しくは異なって、炭素数1〜20のアルキル基、アシル基、アリール基及び不飽和脂肪族残基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を表し、置換基があってもよい。x及びzは、同一若しくは異なって、0以上5以下の整数であり、yは、0又は1である。)で表される化合物であることが好ましい。上記式(4)において、yは、0であることがより好ましく、x及びzの合計は、3であることが更に好ましい。 (In the formula, R 39 is the same or different and represents at least one group selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an acyl group, an aryl group and an unsaturated aliphatic residue; X and z are the same or different and are an integer of 0 or more and 5 or less, and y is 0 or 1. In the above formula (4), y is more preferably 0, and the total of x and z is more preferably 3.

上記式(4)におけるR39としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、更に好ましくは炭素数1〜6のアルキル基である。 R 39 in the above formula (4) is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

上記アミノ基を有するアルコキシシラン化合物として好ましくは、3−アミノプロピル−トリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピル―トリプロポキシシラン、3−アミノプロピルトリ(イソプロポキシ)シラン、3−アミノプロピルトリブトキシシランである。 As the alkoxysilane compound having an amino group, 3-aminopropyl-trimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyl-tripropoxysilane, 3-aminopropyltri (isopropoxy) silane, 3 -Aminopropyltributoxysilane.

上記製造方法における酸としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン化水素、オキソ酸等が挙げられ、好ましくは塩化水素、フッ化水素、臭化水素、ヨウ化水素、硝酸、硫酸、メチルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸であり、更に好ましくは塩化水素、ヨウ化水素、p−トルエンスルホン酸である。 The acid in the above production method is not particularly limited, and examples thereof include hydrogen halide, oxo acid, etc., preferably hydrogen chloride, hydrogen fluoride, hydrogen bromide, hydrogen iodide, nitric acid, sulfuric acid, methylsulfonic acid Benzenesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid, more preferably hydrogen chloride, hydrogen iodide and p-toluenesulfonic acid.

上記アミノ基を有するアルコキシシラン化合物と酸との反応は、通常用いられる方法により行うことができる。 The reaction between the alkoxysilane compound having an amino group and the acid can be performed by a commonly used method.

上記アルコキシシリル基の加水分解・縮合反応における加水分解反応を以下に示す。
SiOR39 +3HO(加水分解)→Si(OH)+3R39OH
(式中、R39は、上述のとおりである。)
上記加水分解反応により得られたシラノール基(Si(OH))の縮合反応により、下記式(5):
The hydrolysis reaction in the hydrolysis / condensation reaction of the alkoxysilyl group is shown below.
SiOR 39 3 + 3H 2 O (hydrolysis) → Si (OH) 3 + 3R 39 OH
(Wherein R 39 is as described above.)
By the condensation reaction of the silanol group (Si (OH) 3 ) obtained by the hydrolysis reaction, the following formula (5):

Figure 0006487740
Figure 0006487740

(式中、R40は、同一又は異なって、アミノ基を有する有機骨格、アミノ基と酸とを反応させて形成する塩の構造を有する有機骨格又は後述するその他の基を表す。nは、重合度を表す。)で表される加水分解縮合体を得ることができる。上記nの好ましい範囲は、上述のイミド構造を有するポリシロキサン化合物と同様である。
このようにアルコキシシリル基を加水分解・縮合することにより、ポリシロキサン骨格の重合度が高い加水分解縮合体を得ることができることとなる。ポリシロキサン骨格の重合度が高い加水分解縮合体の酸塩と後述する酸無水物との反応により、従来よりも重合度の高く、分子量の大きいポリシロキサン化合物を合成することができる。
(In the formula, R 40 is the same or different and represents an organic skeleton having an amino group, an organic skeleton having a salt structure formed by reacting an amino group and an acid, or other groups described later. The degree of polymerization can be obtained. The preferable range of n is the same as that of the polysiloxane compound having the imide structure.
By hydrolyzing and condensing the alkoxysilyl group in this way, a hydrolyzed condensate having a high degree of polymerization of the polysiloxane skeleton can be obtained. A polysiloxane compound having a higher degree of polymerization and a higher molecular weight than before can be synthesized by a reaction between an acid salt of a hydrolysis condensate having a high degree of polymerization of the polysiloxane skeleton and an acid anhydride described later.

上記加水分解縮合体の酸塩は、アミノ基と酸とを反応させて形成する塩の構造(以下、アミノ基の酸塩構造ともいう。)を有する有機骨格を少なくとも1つ側鎖に有していればよいが、アミノ基の酸塩構造を有する有機骨格が占める割合としては、上記加水分解縮合体の酸塩に含まれるケイ素原子100モルに対して、20〜100モルであることが好ましい。より好ましくは、50〜100モルであり、更に好ましくは、70〜100モルであり、特に好ましくは、80〜100モルであり、最も好ましくは100モルである。 The acid salt of the hydrolysis-condensation product has at least one organic skeleton in the side chain having a salt structure formed by reacting an amino group and an acid (hereinafter also referred to as an amino acid salt structure). However, the proportion of the organic skeleton having an amino acid salt structure is preferably 20 to 100 moles with respect to 100 moles of silicon atoms contained in the acid salt of the hydrolysis condensate. . More preferably, it is 50-100 mol, More preferably, it is 70-100 mol, Most preferably, it is 80-100 mol, Most preferably, it is 100 mol.

上記加水分解縮合体の酸塩は、アミノ基又はアミノ基の酸塩構造以外のその他の基を側鎖に有していてもよく、上記その他の基としては、特に制限されないが、例えば、水素原子、水酸基、ハロゲン原子及びOR41基、アルキル基、アリール基、アラルキル基などの芳香族残基、不飽和脂肪族残基等が挙げられる。これらには、置換基があってもよい。好ましくは、置換基があってもよい、炭素数1〜8のアルキル基、又は、アリール基、アラルキル基などの芳香族残基である。上記R41は、同一若しくは異なって、アルキル基、アシル基、アリール基及び不飽和脂肪族残基である。 The acid salt of the hydrolysis condensate may have an amino group or other group other than the acid salt structure of the amino group in the side chain, and the other group is not particularly limited. Aromatic residues such as atoms, hydroxyl groups, halogen atoms and OR 41 groups, alkyl groups, aryl groups and aralkyl groups, unsaturated aliphatic residues, and the like. These may have a substituent. Preferably, it is an aromatic residue such as an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an aryl group or an aralkyl group, which may have a substituent. R 41 is the same or different and is an alkyl group, an acyl group, an aryl group, or an unsaturated aliphatic residue.

上記加水分解・縮合反応においては、水を用いることになり、上記アルコキシシラン化合物の酸塩100質量%に対して、10〜2000質量%の水を添加して反応させることが好適である。より好ましくは、10〜500質量%であり、更に好ましくは、20〜400質量%である。
上記反応に用いる水は、イオン交換水、pH調整水等のいずれを用いてもよいが、pH7前後の水を用いることが好ましい。このような水を用いることにより、組成物中のイオン性不純物量を低減させることが可能となり、低吸湿性又は高絶縁性の樹脂組成物とすることが可能となる。なお、水の純度としては、pH7である方が好ましいが、塩化水素、シュウ酸、又は、ピリジン、トリエチルアミンなどは高温で反応系外へ揮散するので微量添加してpHを2〜12の範囲で調整してもよい。
上記水の使用形態としては、上記アルコキシシラン化合物の酸塩に滴下する形態でもよいし、一括投入する形態でもよい。
In the hydrolysis / condensation reaction, water is used, and it is preferable that 10 to 2000% by mass of water is added to react with 100% by mass of the acid salt of the alkoxysilane compound. More preferably, it is 10-500 mass%, More preferably, it is 20-400 mass%.
As the water used for the above reaction, any of ion-exchanged water, pH-adjusted water and the like may be used, but water having a pH of around 7 is preferably used. By using such water, the amount of ionic impurities in the composition can be reduced, and a resin composition having low hygroscopicity or high insulation can be obtained. The purity of water is preferably pH 7, but hydrogen chloride, oxalic acid, pyridine, triethylamine, etc. are volatilized out of the reaction system at high temperature, so a small amount is added and the pH is in the range of 2-12. You may adjust.
The form of water used may be a form in which it is dropped into the acid salt of the alkoxysilane compound or a form in which it is added all at once.

上記アルコキシシリル基の加水分解・重縮合反応における反応温度としては、室温〜200℃であることが好ましい。より好ましくは、室温〜100℃であり、最も好ましくは、副生物としてアルコールが生じるのでアルコール、水、溶媒の共沸還流下で保持することである。上記反応における圧力としては、常圧であっても加圧下であっても減圧下であってもよいが、副生アルコールを効率よく反応系外へ留去することで反応が進行しやすいので、常圧以下である方が好ましい。
また反応時間としては、反応温度、反応組成によって変わるが、2〜48時間であることが好適である。
The reaction temperature in the hydrolysis / polycondensation reaction of the alkoxysilyl group is preferably room temperature to 200 ° C. More preferably, the temperature is from room temperature to 100 ° C., and most preferably, it is maintained under azeotropic reflux of alcohol, water and solvent since alcohol is produced as a by-product. The pressure in the above reaction may be normal pressure, under pressure, or under reduced pressure, but the reaction easily proceeds by efficiently distilling the by-product alcohol out of the reaction system. It is preferable that the pressure is not higher than normal pressure.
The reaction time varies depending on the reaction temperature and reaction composition, but is preferably 2 to 48 hours.

上記製造方法は、上記加水分解縮合体の酸塩と酸無水物とを反応させる工程を含むものである。
酸無水物としては、オキソ酸2分子が脱水縮合した化合物であれば特に限定されないが、好ましくはカルボン酸無水物である。
The production method includes a step of reacting the acid salt of the hydrolysis condensate with an acid anhydride.
The acid anhydride is not particularly limited as long as it is a compound obtained by dehydration condensation of two molecules of oxo acid, but is preferably a carboxylic acid anhydride.

上記カルボン酸無水物は、下記式(6) The carboxylic acid anhydride is represented by the following formula (6)

Figure 0006487740
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(式中、R42、R43は、同一又は異なって、水素原子又は1価又は2価の有機基を表す。R42とR43とは、結合して環構造を形成していてもよい。)で表される構造であることが好ましい。
上記有機基が1価の有機基である場合、1価の有機基としては、炭素数1〜10の炭化水素基等が好ましい。上記有機基が1価の有機基である場合のカルボン酸無水物として、例えば、無水酢酸、無水プロピオン酸等が挙げられる。
(Wherein R 42 and R 43 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a monovalent or divalent organic group. R 42 and R 43 may combine to form a ring structure. .) Is preferable.
When the organic group is a monovalent organic group, the monovalent organic group is preferably a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of the carboxylic acid anhydride when the organic group is a monovalent organic group include acetic anhydride and propionic anhydride.

上記有機基が2価の有機基である場合、すなわち、R42とR43とが結合して環構造を形成している場合、カルボン酸無水物としては、芳香族、複素環及び脂環からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を有するカルボン酸無水物が好ましい。
上記芳香族、複素環及び脂環からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を有するカルボン酸無水物としては、特に限定されないが、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、オクテニル無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、2,4−ジエチル無水グルタル酸、無水ハイミック酸(別名:5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物)、無水メチルナジック酸(別名:メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物)、ドデシル無水コハク酸、無水クロレンディック酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、ジフェン酸無水物等の一官能性酸無水物;無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメート)、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物(別名:5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物)、ビフェニルテトラカルボン酸無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸無水物等の二官能性酸無水物;β,γ−無水アコニット酸、無水グリコール酸、無水トリメリット酸、ポリアゼライン酸無水物等の遊離酸を有する酸無水物、1,8−ナフタル酸無水物、2,3−ナフタル酸無水物等が挙げられる。上記カルボン酸無水物として好ましくは無水フタル酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、1,8−ナフタル酸無水物、2,3−ナフタル酸無水物であり、より好ましくは無水フタル酸、1,8−ナフタル酸無水物、2,3−ナフタル酸無水物である。
When the organic group is a divalent organic group, that is, when R 42 and R 43 are bonded to form a ring structure, the carboxylic acid anhydride may be aromatic, heterocyclic or alicyclic. Carboxylic anhydrides having at least one structure selected from the group consisting of
The carboxylic acid anhydride having at least one structure selected from the group consisting of the aromatic, heterocyclic ring and alicyclic ring is not particularly limited, but for example, succinic anhydride, maleic anhydride, itaconic anhydride, octenyl anhydride Succinic acid, dodecenyl succinic anhydride, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, tetrabromophthalic anhydride, 2,4-diethyl glutaric anhydride, anhydrous Hymic acid (alias: 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride), methyl nadic acid anhydride (aka: methyl-5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride), dodecyl succinic anhydride, chlorene anhydride Dick acid, trialkyltetrahydrophthalic anhydride, diphenic anhydride Monofunctional acid anhydrides such as pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic acid anhydride, ethylene glycol bis (anhydrotrimate), methylcyclohexene tetracarboxylic acid anhydride (also known as 5- (2,5-dioxo) Tetrahydro-3-furanyl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride), biphenyltetracarboxylic anhydride, diphenylethertetracarboxylic anhydride, butanetetracarboxylic dianhydride, cyclopentanetetra Bifunctional acid anhydrides such as carboxylic acid anhydrides, benzophenone tetracarboxylic acid anhydrides, bicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic acid anhydrides; γ-aconitic anhydride, glycolic anhydride, trimellitic anhydride, polyazeline acid anhydride, etc. Anhydrides having Hanaresan, 1,8-naphthalic anhydride, 2,3-naphthalic anhydride and the like. The carboxylic acid anhydride is preferably phthalic anhydride, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, 1,8-naphthalic acid anhydride, or 2,3-naphthalic acid anhydride, more preferably phthalic anhydride. Acid, 1,8-naphthalic anhydride, and 2,3-naphthalic anhydride.

上記加水分解縮合体の酸塩と酸無水物との反応において、酸無水物の添加量は、加水分解縮合体の酸塩における塩の構造部分100モル%に対して、100〜300モル%であることが好ましい。より好ましくは100〜250モル%であり、更に好ましくは100〜150モル%である。 In the reaction between the acid salt of the hydrolysis condensate and the acid anhydride, the amount of acid anhydride added is 100 to 300 mol% with respect to 100 mol% of the salt structure in the acid salt of the hydrolysis condensate. Preferably there is. More preferably, it is 100-250 mol%, More preferably, it is 100-150 mol%.

上記加水分解縮合体の酸塩と酸無水物との反応は、酸塩と酸無水物とを反応させるものであれば特に制限されないが、酸無水物としてカルボン酸無水物を用い、上記加水分解縮合体の酸塩に酸無水物を開環付加反応させることにより、アミック酸構造を形成し、得られたアミック酸構造の脱水閉環反応によりイミド構造を形成する方法であることが好ましい。 The reaction between the acid salt and the acid anhydride of the hydrolysis condensate is not particularly limited as long as the acid salt and the acid anhydride are reacted. However, the hydrolysis is performed using a carboxylic acid anhydride as the acid anhydride. It is preferred that the acid salt of the condensate is subjected to a ring-opening addition reaction to form an amic acid structure, and an imide structure is formed by a dehydration ring-closing reaction of the obtained amic acid structure.

上記アミック酸構造を形成する反応の反応温度としては、室温〜250℃であることが好ましく、より好ましくは室温〜200℃である。
また、開環触媒は、塩化水素、トリエチルアミン等が好ましい。
溶媒は、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、N,N’−ジメチルホルマミド、N,N’−ジメチルアセタミド、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等が好ましい。
反応時間としては、反応温度、反応組成によって変わるが、5分〜24時間が好ましい。
The reaction temperature for the reaction forming the amic acid structure is preferably room temperature to 250 ° C, more preferably room temperature to 200 ° C.
The ring-opening catalyst is preferably hydrogen chloride, triethylamine or the like.
Solvents are dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, N, N′-dimethylformamide, N, N′-dimethylacetamide, γ-butyrolactone, sulfolane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, cyclohexanone , Cyclopentanone and the like are preferable.
Although reaction time changes with reaction temperature and reaction composition, 5 minutes-24 hours are preferable.

上記アミック酸構造の脱水閉環反応の反応温度としては、80〜250℃であることが好ましく、より好ましくは120〜200℃である。
また、閉環触媒は、テトラアルコキシチタン類、塩化チタン、チタンカルボン酸塩、塩化亜鉛、亜鉛カルボン酸塩、塩化スズ、スズカルボン酸塩等が好ましい。
溶媒は、N,N’−ジメチルホルマミド、N,N’−ジメチルアセタミド、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等が好ましい。
反応時間としては、反応温度、反応組成によって変わるが、2時間〜24時間時間が好ましい。
The reaction temperature for the dehydration ring closure reaction of the amic acid structure is preferably 80 to 250 ° C, more preferably 120 to 200 ° C.
The ring-closing catalyst is preferably tetraalkoxytitanium, titanium chloride, titanium carboxylate, zinc chloride, zinc carboxylate, tin chloride, tin carboxylate or the like.
The solvent is preferably N, N′-dimethylformamide, N, N′-dimethylacetamide, γ-butyrolactone, sulfolane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, cyclohexanone, cyclopentanone, or the like.
The reaction time varies depending on the reaction temperature and reaction composition, but preferably 2 hours to 24 hours.

上記加水分解縮合体の酸塩と酸無水物との反応の好ましい反応形態の一例を下記式(7)に示す。 An example of a preferable reaction form of the reaction between the acid salt of the hydrolysis condensate and the acid anhydride is shown in the following formula (7).

Figure 0006487740
Figure 0006487740

<導電性炭素材料含有組成物>
本発明はまた、ラダー状構造のポリシロキサン骨格を有し、かつ、側鎖に非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物(以下、非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物ともいう。)と導電性炭素材料とを含む導電性炭素材料含有組成物でもある。
<Conductive carbon material-containing composition>
The present invention also includes a polysiloxane compound having a ladder-like polysiloxane skeleton and having a nonionic substituent in the side chain (hereinafter also referred to as a polysiloxane compound having a nonionic substituent) and conductivity. It is also a conductive carbon material containing composition containing a conductive carbon material.

本発明の導電性炭素材料含有組成物には、ラダー状構造のポリシロキサン骨格を有し、かつ、側鎖に非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物と導電性炭素材料とが含まれるが、これらが含まれる限りその他の成分が含まれていてもよい。また、熱硬化性樹脂組成物には、非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物及び導電性炭素材料がそれぞれ1種類含まれていてもよく、2種類以上含まれていてもよい。 The conductive carbon material-containing composition of the present invention includes a polysiloxane compound having a ladder-like structure polysiloxane skeleton and having a nonionic substituent in the side chain and a conductive carbon material. As long as these are included, other components may be included. In addition, the thermosetting resin composition may contain one type of polysiloxane compound having a nonionic substituent and one type of conductive carbon material, or two or more types.

上記非イオン性置換基とは、イオンを発生させる基(イオン性の基)を有しない置換基のことである。上述した非特許文献1に記載されているように、ポリシロキサン化合物は、カーボンナノチューブ等の導電性炭素材料の分散剤として検討されているが、非特許文献1のポリシロキサン化合物はイオン性の側鎖を有しており、また、イオン性の不純物も含む。イオン性の側鎖を有する化合物及びイオン性の不純物を含む組成物を導電性炭素材料の分散剤として用いた場合、分散性が充分でない。これは、イオン性の側鎖を有する化合物及びイオン性の不純物を含む組成物と導電性炭素材料との親和性が低いことによるものと考えられる。また、このようなポリシロキサン化合物を含む導電性炭素材料含有組成物を用いて塗膜を形成すると、塗膜の性状が悪く自立膜を形成できないおそれがある。また、このようなポリシロキサン化合物で分散したカーボンナノチューブで導電性薄膜を製造した場合、イオン性不純物によるリークや短絡が発生して信頼性を損なうおそれもある。これに対し、側鎖に非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物は、分散剤として用いた場合に優れた分散性を発揮する。これは、イオン性の側鎖を有する化合物及びイオン性の不純物を含む組成物よりも、導電性炭素材料との親和性が高いことによるものと考えられる。また、側鎖に非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物を含む導電性炭素材料含有組成物を用いて塗膜を形成した場合には、均一な塗膜を形成することができる。また、このような組成物を導電性薄膜の材料として用いた場合には、リークや短絡を抑制し、導電性薄膜の材料として信頼性の高い組成物とすることができる。 The said nonionic substituent is a substituent which does not have the group (ionic group) which generates ion. As described in Non-Patent Document 1, the polysiloxane compound has been studied as a dispersant for conductive carbon materials such as carbon nanotubes. However, the polysiloxane compound of Non-Patent Document 1 has an ionic side. It has a chain and also contains ionic impurities. When a composition containing a compound having an ionic side chain and an ionic impurity is used as a dispersant for the conductive carbon material, the dispersibility is not sufficient. This is considered to be due to the low affinity between the conductive carbon material and the composition containing an ionic side chain compound and ionic impurities. Moreover, when a coating film is formed using the conductive carbon material containing composition containing such a polysiloxane compound, there exists a possibility that the property of a coating film may be bad and a self-supporting film cannot be formed. In addition, when a conductive thin film is manufactured using carbon nanotubes dispersed with such a polysiloxane compound, there is a risk that leakage or short-circuiting due to ionic impurities may occur and reliability may be impaired. On the other hand, a polysiloxane compound having a nonionic substituent in the side chain exhibits excellent dispersibility when used as a dispersant. This is considered to be due to the higher affinity with the conductive carbon material than the composition containing a compound having an ionic side chain and an ionic impurity. Further, when a coating film is formed using a conductive carbon material-containing composition containing a polysiloxane compound having a nonionic substituent in the side chain, a uniform coating film can be formed. Moreover, when such a composition is used as a material for the conductive thin film, leakage and short-circuiting can be suppressed and a highly reliable composition can be obtained as the material for the conductive thin film.

上記非イオン性置換基としては、上述の芳香族化合物の芳香環基、上述の複素環式化合物の複素環基、上述の脂環式化合物の脂環基及び炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基等の非環式脂肪族炭化水素基を有する置換基が挙げられる。
非イオン性置換基として好ましくは、芳香環、複素環、脂環からなる群より選択される少なくとも1種の構造を有する置換基であり、より好ましくは芳香環を有する置換基である。上記非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物が芳香環を有する置換基を有すると、芳香環のπ電子雲と、芳香環が連続してできた構造体であって、π共役構造をとる導電性炭素材料とが超共役相互作用による高い親和性を示すことにより、導電性炭素材料の分散性をより向上させることができると考えられる。非イオン性置換基として更に好ましくはベンゼン、ビフェニレン、ターフェニレン、ナフタレン、アントラセン、ペリレンからなる群より選択される少なくとも1種の芳香環を有する置換基である。非イオン性置換基として特に好ましくは上記イミド構造を有するポリシロキサン化合物と同様のイミド結合を有する置換基である。
上述したイミド構造を有する置換基を側鎖に有するポリシロキサン化合物は、耐熱性が高く、導電性炭素材料の溶媒への分散性にも優れるため、側鎖に非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物として、上述したイミド構造を有する置換基を側鎖に有するポリシロキサン化合物を用いると、耐熱性が高く、導電性炭素材料の分散性にも優れた組成物とすることができる。
上記イミド結合を有する置換基としては、上述のイミド結合を有する有機骨格の好ましい構造であることが好ましい。
上記イミド構造の中でもイミド環を有することにより、導電性炭素材料の分散性をより向上させることができる。これは、イミド環が電子的に一般にπ共役構造をとるため、イミド環と導電性炭素材料とが超共役相互作用による高い親和性を示すことによるものと考えられる。
Examples of the nonionic substituent include the aromatic ring group of the above aromatic compound, the heterocyclic group of the above heterocyclic compound, the alicyclic group of the above alicyclic compound, and an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, Examples thereof include a substituent having an acyclic aliphatic hydrocarbon group such as an alkenyl group and an alkynyl group.
The nonionic substituent is preferably a substituent having at least one structure selected from the group consisting of an aromatic ring, a heterocyclic ring and an alicyclic ring, and more preferably a substituent having an aromatic ring. When the polysiloxane compound having a nonionic substituent has a substituent having an aromatic ring, it is a structure in which a π electron cloud of an aromatic ring and an aromatic ring are continuously formed, and has a π-conjugated structure. It is considered that the dispersibility of the conductive carbon material can be further improved by exhibiting a high affinity with the conductive carbon material due to the superconjugated interaction. The nonionic substituent is more preferably a substituent having at least one aromatic ring selected from the group consisting of benzene, biphenylene, terphenylene, naphthalene, anthracene and perylene. The nonionic substituent is particularly preferably a substituent having the same imide bond as the polysiloxane compound having the imide structure.
The above-mentioned polysiloxane compound having a substituent having an imide structure in the side chain has high heat resistance and is excellent in dispersibility of the conductive carbon material in a solvent. Therefore, the polysiloxane having a nonionic substituent in the side chain When the polysiloxane compound having the above-described substituent having an imide structure in the side chain is used as the compound, a composition having high heat resistance and excellent dispersibility of the conductive carbon material can be obtained.
The substituent having the imide bond is preferably a preferable structure of the organic skeleton having the imide bond.
By having an imide ring among the imide structures, the dispersibility of the conductive carbon material can be further improved. This is probably because the imide ring generally has a π-conjugated structure electronically, and thus the imide ring and the conductive carbon material exhibit high affinity due to superconjugated interaction.

上記非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物は、側鎖に非イオン性置換基を少なくとも1つ有していればよいが、上記非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物において、上記非イオン性置換基が占める割合としては、非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物に含まれるケイ素原子100モル%に対して、20〜100モル%であることが好ましい。より好ましくは、50〜100モル%であり、更に好ましくは、70〜100モル%であり、特に好ましくは、80〜100モル%であり、最も好ましくは100モル%である。非イオン性置換基の割合が実質的に100モル%であれば、本発明の導電性炭素材料含有組成物がイオン性の不純物を実質的に含まないため、導電性炭素材の溶媒への分散性をより向上させ、組成物から作製される薄膜のイオン性不純物によるリークや短絡をより充分に抑制することができる。 The polysiloxane compound having a nonionic substituent only needs to have at least one nonionic substituent in the side chain. In the polysiloxane compound having a nonionic substituent, the nonionic substituent The proportion of the substituent is preferably 20 to 100 mol% with respect to 100 mol% of silicon atoms contained in the polysiloxane compound having a nonionic substituent. More preferably, it is 50-100 mol%, More preferably, it is 70-100 mol%, Especially preferably, it is 80-100 mol%, Most preferably, it is 100 mol%. If the ratio of the nonionic substituent is substantially 100 mol%, the conductive carbon material-containing composition of the present invention does not substantially contain ionic impurities, so that the conductive carbon material is dispersed in the solvent. And the leakage and short circuit due to the ionic impurities of the thin film produced from the composition can be more sufficiently suppressed.

上記非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物の数平均分子量、重量平均分子量は、特に限定されないが、数平均分子量は3,000以上であることが好ましく、より好ましくは4,000以上であり、更に好ましくは4,500以上である。非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物の数平均分子量が上記好ましい範囲であれば、導電性炭素材料含有組成物からフィルム状の薄膜を作成したときの、塗膜乾燥時のクラックや表面が荒れることを防ぎ、成膜性を向上させることができる。これは、分子同士の絡まりあいによって薄膜の膜強度を向上させることによるものと考えられる。上記数平均分子量は、100,000以下であることが好ましい。
また、重量平均分子量は、5,000以上であることが好ましく、更に好ましくは6,000以上である。上記重量平均分子量は、200,000以下であることが好ましい。
非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物の分子量(数平均分子量及び重量平均分子量)は、後述する測定条件の下、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定により求めることができる。
The number average molecular weight and weight average molecular weight of the polysiloxane compound having a nonionic substituent are not particularly limited, but the number average molecular weight is preferably 3,000 or more, more preferably 4,000 or more, More preferably, it is 4,500 or more. If the number average molecular weight of the polysiloxane compound having a nonionic substituent is within the above-mentioned preferable range, when a film-like thin film is formed from the conductive carbon material-containing composition, the cracks and the surface when the coating film is dried are roughened. This can be prevented and the film-forming property can be improved. This is considered to be due to the improvement of the film strength of the thin film due to the entanglement between molecules. The number average molecular weight is preferably 100,000 or less.
Moreover, it is preferable that a weight average molecular weight is 5,000 or more, More preferably, it is 6,000 or more. The weight average molecular weight is preferably 200,000 or less.
The molecular weight (number average molecular weight and weight average molecular weight) of the polysiloxane compound having a nonionic substituent can be determined by GPC (gel permeation chromatography) measurement under the measurement conditions described later.

上記導電性炭素材料は、導電性を有する炭素材料であれば特に制限されないが、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノバッド、グラフェン等が挙げられ、好ましくはカーボンナノチューブである。 The conductive carbon material is not particularly limited as long as it is a conductive carbon material. Examples thereof include carbon nanotubes, carbon nanohorns, carbon nanobuds, graphene, and the like, and carbon nanotubes are preferable.

上記カーボンナノチューブは、グラフェンシート(炭素によって作られる六員環ネットワーク)を円筒状に丸めた構造とる。上記カーボンナノチューブとしては、特に制限されないが、一層のグラフェンシートからなるシングルウォールカーボンナノチューブ(以下、SWCNTともいう。)であっても、多層グラフェンシートからなるマルチウォールカーボンナノチューブ(以下、MWCNTともいう。)であってもよいが、MWCNTが好ましい。 The carbon nanotube has a structure in which a graphene sheet (six-membered ring network made of carbon) is rolled into a cylindrical shape. The carbon nanotube is not particularly limited, and even a single wall carbon nanotube (hereinafter also referred to as SWCNT) made of a single graphene sheet is referred to as a multi-wall carbon nanotube (hereinafter also referred to as MWCNT) made of a multilayer graphene sheet. MWCNT is preferred.

上記カーボンナノチューブの直径は、特に限定されないが、1〜20nmであることが好ましく、更に好ましくは2〜15nmである。 Although the diameter of the said carbon nanotube is not specifically limited, It is preferable that it is 1-20 nm, More preferably, it is 2-15 nm.

上記カーボンナノチューブの長さは、特に限定されないが、0.1〜800μmであることが好ましく、更に好ましくは0.5〜500μmである。 Although the length of the said carbon nanotube is not specifically limited, It is preferable that it is 0.1-800 micrometers, More preferably, it is 0.5-500 micrometers.

上記導電性炭素材料含有組成物における非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物の含有量は、導電性炭素材料100質量%に対し、10〜1000質量%であることが好ましく、より好ましくは20〜500質量%である。非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物の含有量が上記好ましい範囲であれば、導電性炭素材料の分散剤として優れた効果を発揮させることができる。 It is preferable that content of the polysiloxane compound which has a nonionic substituent in the said conductive carbon material containing composition is 10-1000 mass% with respect to 100 mass% of conductive carbon materials, More preferably, 20- 500% by mass. If content of the polysiloxane compound which has a nonionic substituent is the said preferable range, the effect outstanding as a dispersing agent of an electroconductive carbon material can be exhibited.

上記導電性炭素材料含有組成物は、非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物及び導電性炭素材料の他に、その他の成分を含んでいてもよく、その他の成分としては、特に限定されないが、例えば、溶媒等が挙げられる。
上記溶媒として好ましくは、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、N,N’−ジメチルホルマミド等の非極性溶媒であり、より好ましくはN−メチルピロリドンである。
The conductive carbon material-containing composition may contain other components in addition to the polysiloxane compound having a nonionic substituent and the conductive carbon material, and the other components are not particularly limited, For example, a solvent etc. are mentioned.
The solvent is preferably a nonpolar solvent such as N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, N, N′-dimethylformamide, and more preferably N-methylpyrrolidone.

上記その他の成分の含有量は、導電性炭素材料含有組成物における非イオン性置換基を有するポリシロキサン化合物及び導電性炭素材料の質量の合計100質量%に対し、10〜10,000質量%であることが好ましく、10〜5,000質量%であることがより好ましく、10〜1,000質量%であることが更に好ましく、特に好ましくは20〜500質量%である。その他の成分の含有量が上記好ましい範囲であれば、導電性炭素材料の分散剤として優れた効果を発揮させることができる。 Content of the said other component is 10-10,000 mass% with respect to a total of 100 mass% of the mass of the polysiloxane compound which has a nonionic substituent in an electroconductive carbon material containing composition, and an electroconductive carbon material. It is preferably 10 to 5,000% by mass, more preferably 10 to 1,000% by mass, and particularly preferably 20 to 500% by mass. If content of another component is the said preferable range, the effect outstanding as a dispersing agent of an electroconductive carbon material can be exhibited.

本発明のポリシロキサン化合物は、有機樹脂と組み合わせて樹脂組成物としても用いることができる。
該有機樹脂としては、グリシジル基及び/又はエポキシ基を少なくとも1つ有する化合物、多価フェノール化合物、マレイミド化合物が好適であり、これら化合物は単独で用いても2種類以上を併用してもよい。有機樹脂として、上述の化合物及び上述以外のその他の有機樹脂は、特許第5193217号公報に記載のものと同様のものが好ましい。
このような樹脂組成物は、優れた耐熱性を示し、特に、耐熱性の高い実装用材料として好適に使用できる。また、高い熱安定性が必要とされる実装分野だけでなく、光学用途、オプトデバイス用途、表示デバイス用途、機械部品材料、電気・電子部品材料、自動車部品材料、土木建築材料、成形材料、塗料や接着剤の材料等に好適に用いることができる。
The polysiloxane compound of the present invention can be used as a resin composition in combination with an organic resin.
As the organic resin, a compound having at least one glycidyl group and / or an epoxy group, a polyhydric phenol compound, and a maleimide compound are suitable. These compounds may be used alone or in combination of two or more. As the organic resin, the above-described compounds and other organic resins other than those described above are preferably the same as those described in Japanese Patent No. 5193217.
Such a resin composition exhibits excellent heat resistance, and can be suitably used particularly as a mounting material having high heat resistance. In addition to mounting fields that require high thermal stability, optical applications, optical device applications, display device applications, mechanical component materials, electrical / electronic component materials, automotive component materials, civil engineering and building materials, molding materials, paints And can be suitably used as a material for adhesives.

本発明のポリシロキサン化合物、及び、導電性炭素材料含有組成物は、上述の構成よりなり、優れた耐熱性を有し、溶媒への分散性及び薄膜の成膜性に優れるため、分散剤用途等に好適に用いることができる。 The polysiloxane compound and the conductive carbon material-containing composition of the present invention have the above-described configuration, have excellent heat resistance, and are excellent in dispersibility in a solvent and film formability. It can use suitably for etc.

実施例1で合成したラダー状ポリ(3−フタルイミドプロピル)シルセスキオキサン(化合物B)のSi−NMR測定結果を示した図である。2 is a diagram showing the results of Si-NMR measurement of ladder-like poly (3-phthalimidopropyl) silsesquioxane (Compound B) synthesized in Example 1. FIG. 比較例3で合成した籠状{γ−(5−ノルボルネン−2,3−イミド)プロピルシルセスキオキサン}(化合物G)のSi−NMR測定結果を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing the results of Si-NMR measurement of cage-like {γ- (5-norbornene-2,3-imido) propylsilsesquioxane} (Compound G) synthesized in Comparative Example 3.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “mass%”.

<GPC測定条件>
計測機器:東ソー社製「HLC−8220GPC」
カラム:東ソー社製「TSK−GEL SUPER HZM−N 6.0*150」×4本
溶離液:1mol%臭化リチウム N,N’−ジメチルホルマミド溶液
流速:0.6mL/分
温度:40℃
検量線:ポリスチレン標準サンプル(東ソー社製)を用いて作成。
<GPC measurement conditions>
Measuring instrument: “HLC-8220GPC” manufactured by Tosoh Corporation
Column: “TSK-GEL SUPER HZM-N 6.0 * 150” x 4 manufactured by Tosoh Corporation Eluent: 1 mol% lithium bromide N, N′-dimethylformamide solution Flow rate: 0.6 mL / min Temperature: 40 ° C.
Calibration curve: Prepared using polystyrene standard sample (manufactured by Tosoh Corporation).

<TG−DTA測定条件>
測定機器:TG−DTA2000SA(Bruker AXS 社製)
測定条件:室温〜500℃、昇温速度10℃/分、窒素ガス流通(流量:100mL/分)
<TG-DTA measurement conditions>
Measuring instrument: TG-DTA2000SA (manufactured by Bruker AXS)
Measurement conditions: room temperature to 500 ° C., temperature rising rate 10 ° C./min, nitrogen gas flow (flow rate: 100 mL / min)

<NMR測定条件>
測定機器:600MHz NMR(バリアン社製)
核:29Si
積算回数:500〜2300
溶媒:DMSO−d6
温度:常温
<NMR measurement conditions>
Measuring instrument: 600 MHz NMR (manufactured by Varian)
Nucleus: 29Si
Integration count: 500-2300
Solvent: DMSO-d6
Temperature: normal temperature

<比較例1>
ラダー状ポリ(3−アミノプロピル)シルセスキオキサン塩酸塩(化合物A)の合成
300mLのビーカー中に3−アミノプロピルトリメトキシシラン8.695gと0.5mol/L塩酸150mLを加えて、マグネティック・スターラーで2時間室温で撹拌した。その後、容量50mLのディスポトレー5枚の上で60℃で加熱し、続いて100℃のオーブンで10時間加熱して完全に残存塩化水素と水と副生メタノールを蒸発させた。得られた板状固形分を300mLのビーカー中で精製水50mLに溶解し、100mLのアセトンを撹拌しながら投入してデカンテーションにより沈殿物を回収、さらに回収物にメタノール100mLを加えて洗浄する工程を5回実施し、最後にアセトン100mLで回収物を洗浄したものを減圧乾燥することで化合物A3.667gを得た。化合物AはFT−IR、NMR、XRDによる分析結果から非特許文献2の同定結果と一致しており、ラダー状ポリ(3−アミノプロピル)シルセスキオキサン塩酸塩であることを確認した。GPCにより分子量測定を行ったところ、数平均分子量Mnは3,200、重量平均分子量Mwは5,760、分子量分布Mw/Mnは1.80であった。
<Comparative Example 1>
Synthesis of ladder-like poly (3-aminopropyl) silsesquioxane hydrochloride (Compound A) Into a 300 mL beaker, 8.695 g of 3-aminopropyltrimethoxysilane and 150 mL of 0.5 mol / L hydrochloric acid were added. Stir with a stirrer for 2 hours at room temperature. Thereafter, heating was performed at 60 ° C. on 5 sheets of 50 mL disposable trays, followed by heating in an oven at 100 ° C. for 10 hours to completely evaporate residual hydrogen chloride, water, and by-product methanol. Step of dissolving the obtained plate-like solid content in 50 mL of purified water in a 300 mL beaker, adding 100 mL of acetone while stirring, collecting the precipitate by decantation, and further adding 100 mL of methanol to the recovered product and washing Was carried out 5 times, and finally, the recovered product was washed with 100 mL of acetone and dried under reduced pressure to obtain 3.667 g of Compound A. Compound A was found to be a ladder-like poly (3-aminopropyl) silsesquioxane hydrochloride from the results of analysis by FT-IR, NMR, and XRD, consistent with the identification results of Non-Patent Document 2. When the molecular weight was measured by GPC, the number average molecular weight Mn was 3,200, the weight average molecular weight Mw was 5,760, and the molecular weight distribution Mw / Mn was 1.80.

<実施例1>
ラダー状ポリ(3−フタルイミドプロピル)シルセスキオキサン(化合物B)の合成
10mLのガラスバイアル中に上記化合物A0.145gを精製水1.0mLに完全に溶解したのち、ジメチルスルホキシド4.0mLおよびトリエチルアミン0.456gを投入した。ここに無水フタル酸0.453gを投入し、マグネティック・スターラーで10分間室温で撹拌し続けた。バイアル内容液は当初白濁していたが、撹拌を続けることで淡黄色透明の溶液となった。ここに1.0mol/L塩酸 5.0mLを加えて白濁させ、吸引ろ過で沈殿物を回収し、さらにアセトン100mL洗浄して減圧乾燥して白色粉末0.219gを得た。
次に20mLの窒素導入管付の2つ口フラスコ中にN,N’−ジメチルホルマミド15mL及び上記白色粉末0.219gを計量し、160℃に保持したオイルバスにつけたままマグネティック・スターラーで8時間撹拌した。撹拌後反応液を室温まで冷却して100mLビーカーに計量した50mLメタノール中に滴下投入して沈殿物をろ過回収し、メタノールでの洗浄を3回繰り返し、減圧乾燥することで化合物B0.201gを得た。化合物BはFT−IR、NMRによる分析結果からラダー状ポリ(3−フタルイミドプロピル)シルセスキオキサンであることを確認した。GPCにより分子量測定を行ったところ、数平均分子量Mnは9,070、重量平均分子量Mwは28,980、分子量分布Mw/Mnは3.19であった。また、上述したT/(T+T)の値は、0.10であった。
<Example 1>
Synthesis of Ladder-like Poly (3-phthalimidopropyl) silsesquioxane (Compound B) 0.145 g of the above compound A was completely dissolved in 1.0 mL of purified water in a 10 mL glass vial, and then 4.0 mL of dimethyl sulfoxide and triethylamine 0.456 g was charged. 0.453 g of phthalic anhydride was added thereto, and stirring was continued at room temperature for 10 minutes with a magnetic stirrer. The vial contents were initially cloudy, but became a pale yellow clear solution by continuing stirring. To this, 5.0 mL of 1.0 mol / L hydrochloric acid was added to make it cloudy, the precipitate was collected by suction filtration, washed with 100 mL of acetone, and dried under reduced pressure to obtain 0.219 g of a white powder.
Next, 15 mL of N, N′-dimethylformamide and 0.219 g of the above white powder were weighed into a 20 mL two-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, and placed in an oil bath maintained at 160 ° C. with a magnetic stirrer. Stir for hours. After stirring, the reaction solution was cooled to room temperature, dropped into 50 mL methanol weighed in a 100 mL beaker, and the precipitate was collected by filtration, washed with methanol three times, and dried under reduced pressure to obtain 0.201 g of compound B. It was. Compound B was confirmed to be ladder-like poly (3-phthalimidopropyl) silsesquioxane from the results of analysis by FT-IR and NMR. When the molecular weight was measured by GPC, the number average molecular weight Mn was 9,070, the weight average molecular weight Mw was 28,980, and the molecular weight distribution Mw / Mn was 3.19. The value of T 2 / (T 2 + T 3 ) described above was 0.10.

<実施例2>
ラダー状ポリ(1,8−ナフタルイミドプロピル)シルセスキオキサン(化合物C)の合成
実施例1の無水フタル酸0.453gのかわりに1,8−ナフタル酸無水物0.607gを用いて化合物C0.243gを得た。化合物CはFT−IR、NMRによる分析結果からラダー状ポリ(1,8−ナフタルイミドプロピル)シルセスキオキサンであることを確認した。GPCにより分子量測定を行ったところ、数平均分子量Mnは4,740、重量平均分子量Mwは6,840、分子量分布Mw/Mnは1.44であった。
<Example 2>
Synthesis of Ladder-like Poly (1,8-Naphthalimidopropyl) silsesquioxane (Compound C) A compound using 0.607 g of 1,8-naphthalic anhydride instead of 0.453 g of phthalic anhydride of Example 1 0.243 g of C was obtained. Compound C was confirmed to be ladder-like poly (1,8-naphthalimidopropyl) silsesquioxane from analysis results by FT-IR and NMR. When the molecular weight was measured by GPC, the number average molecular weight Mn was 4,740, the weight average molecular weight Mw was 6,840, and the molecular weight distribution Mw / Mn was 1.44.

<実施例3>
ラダー状ポリ(2,3−ナフタルイミドプロピル)シルセスキオキサン(化合物D)の合成
実施例1の無水フタル酸0.453gのかわりに2,3−ナフタル酸無水物0.607gを用いて化合物D0.240gを得た。化合物DはFT−IR、NMRによる分析結果からラダー状ポリ(2,3−ナフタルイミドプロピル)シルセスキオキサンであることを確認した。GPCにより分子量測定を行ったところ、数平均分子量Mnは15,700、重量平均分子量Mwは38,900、分子量分布Mw/Mnは2.47であった。
<Example 3>
Synthesis of Ladder-like Poly (2,3-Naphthalimidopropyl) silsesquioxane (Compound D) In place of 0.453 g of phthalic anhydride of Example 1, compound using 0.607 g of 2,3-naphthalic anhydride D0.240 g was obtained. Compound D was confirmed to be ladder-like poly (2,3-naphthalimidopropyl) silsesquioxane from the results of analysis by FT-IR and NMR. When the molecular weight was measured by GPC, the number average molecular weight Mn was 15,700, the weight average molecular weight Mw was 38,900, and the molecular weight distribution Mw / Mn was 2.47.

<実施例4>
ラダー状ポリ(γ−(5−ノルボルネン−2,3−イミド)プロピル)シルセスキオキサン(化合物E)の合成
実施例1の無水フタル酸0.453gのかわりに5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物0.502gを用いて化合物E0.215gを得た。化合物EはFT−IR、NMRによる分析結果からラダー状ポリ(γ−(5−ノルボルネン−2,3−イミド)プロピル)シルセスキオキサンであることを確認した。GPCにより分子量測定を行ったところ、数平均分子量Mnは6,960、重量平均分子量Mwは12,900、分子量分布Mw/Mnは1.86であった。
<Example 4>
Synthesis of Ladder-like Poly (γ- (5-norbornene-2,3-imido) propyl) silsesquioxane (Compound E) Instead of 0.453 g of phthalic anhydride in Example 1, 5-norbornene-2,3- Using 0.202 g of dicarboxylic acid anhydride, 0.215 g of compound E was obtained. Compound E was confirmed to be ladder-like poly (γ- (5-norbornene-2,3-imido) propyl) silsesquioxane from analysis results by FT-IR and NMR. When the molecular weight was measured by GPC, the number average molecular weight Mn was 6,960, the weight average molecular weight Mw was 12,900, and the molecular weight distribution Mw / Mn was 1.86.

<比較例2>
ラダー状ポリ(3−アミノプロピル)シルセスキオキサン三ヨウ化物塩(化合物F)の合成
陰イオン交換樹脂(製品名「アンバーライトIRA−900」、オルガノ社製)を直径2cm、長さ40cmのカラムに充填し、1.0mol/Lのヨウ化カリウム水溶液50mLを通し、その後150mLの精製水で洗浄することで陰イオン交換樹脂の陰イオン種をヨウ化物イオンに置換した。次に化合物A0.733gを精製水30mLに溶解し、このカラム中に投入、三角フラスコで回収した。回収液を再びカラム処理することを5回繰り返し、凍結乾燥することで化合物F0.9010gを得た。化合物Fのイオンクロマトグラフィによる元素分析結果から塩化物イオンは全く確認されず、代わりに同じモル量のヨウ化物イオンが検出されており、化合物Fはラダー状ポリ(3−アミノプロピル)シルセスキオキサンヨウ化物塩であると確認した。GPCにより分子量測定を行ったところ、数平均分子量Mnは3,040、重量平均分子量Mwは5,290、分子量分布Mw/Mnは1.74であった。
<Comparative example 2>
Ladder-like poly (3-aminopropyl) silsesquioxane triiodide salt (Compound F) synthetic anion exchange resin (product name “Amberlite IRA-900”, manufactured by Organo Corporation) having a diameter of 2 cm and a length of 40 cm The column was filled and 50 mL of a 1.0 mol / L potassium iodide aqueous solution was passed through, followed by washing with 150 mL of purified water to replace the anion species of the anion exchange resin with iodide ions. Next, 0.733 g of compound A was dissolved in 30 mL of purified water, charged into this column, and collected in an Erlenmeyer flask. The recovered liquid was subjected to column treatment again 5 times and freeze-dried to obtain 0.9010 g of Compound F. From the results of elemental analysis of compound F by ion chromatography, no chloride ion was confirmed, and instead the same molar amount of iodide ion was detected. Compound F was a ladder-like poly (3-aminopropyl) silsesquioxane iodide. It was confirmed to be a chloride salt. When the molecular weight was measured by GPC, the number average molecular weight Mn was 3,040, the weight average molecular weight Mw was 5,290, and the molecular weight distribution Mw / Mn was 1.74.

<比較例3>
籠状{γ−(5−ノルボルネン−2,3−イミド)プロピルシルセスキオキサン}(化合物G)の合成
攪拌装置、温度センサー、冷却管を備え付けた500mL4つ口フラスコに、予めモレキュラーシーブで乾燥したジグライム87.9gと、3−アミノプロピルトリメトキシシラン142.5gを投入し、攪拌しながら乾燥窒素流通下で100℃に昇温して系内の水分を除去した。次に100℃のまま反応液温度を維持しながら5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物131.8gを30分かけて4分割投入した。投入終了後9時間で5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物が完全に消費されているのを高速液体クロマトグラフィで確認した。
続いて脱イオン水42.9gを一括投入し冷却管で副生メタノールの還流が掛かるように昇温し、95℃で10時間保持したのち、冷却管をパーシャルコンデンサーに付け替えて再び昇温を開始し、副生メタノール及び縮合水を回収しながら3時間かけて反応液温度を120℃に到達させた。120℃到達時に炭酸セシウム0.65gを投入してそのまま昇温を開始し、縮合水を回収しながら3時間かけて160℃に到達、同温度で2時間保持して室温まで冷却、メタノール中に投入することで析出物を回収し乾燥させて化合物Gを得た。化合物GはFT−IR、NMRによる分析結果から籠状{γ−(5−ノルボルネン−2,3−イミド)プロピルシルセスキオキサン}であることを確認した。GPCにより分子量測定を行ったところ、数平均分子量Mnは2,340、重量平均分子量Mwは2,570、分子量分布Mw/Mnは1.10であった。また、上述したT/(T+T)の値は、0.28であった。
<Comparative Example 3>
Synthesis of cage-like {γ- (5-norbornene-2,3-imido) propylsilsesquioxane} (Compound G) A 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a temperature sensor, and a condenser tube was previously dried with a molecular sieve. 87.9 g of the diglyme and 142.5 g of 3-aminopropyltrimethoxysilane were added, and the temperature was raised to 100 ° C. under a flow of dry nitrogen while stirring to remove moisture in the system. Next, 131.8 g of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride was added in four portions over 30 minutes while maintaining the reaction solution temperature at 100 ° C. It was confirmed by high performance liquid chromatography that 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride was completely consumed in 9 hours after the completion of the addition.
Subsequently, 42.9 g of deionized water was added all at once, and the temperature was raised so that by-product methanol was refluxed in the cooling pipe. After holding at 95 ° C. for 10 hours, the temperature was raised again by replacing the cooling pipe with a partial condenser. The reaction liquid temperature was allowed to reach 120 ° C. over 3 hours while collecting by-product methanol and condensed water. When reaching 120 ° C., 0.65 g of cesium carbonate was added and the temperature was raised as it was, reaching 160 ° C. over 3 hours while collecting condensed water, holding at that temperature for 2 hours, and cooling to room temperature. The precipitate was collected by charging and dried to obtain Compound G. Compound G was confirmed to be cage-like {γ- (5-norbornene-2,3-imido) propylsilsesquioxane} from the results of analysis by FT-IR and NMR. When the molecular weight was measured by GPC, the number average molecular weight Mn was 2,340, the weight average molecular weight Mw was 2,570, and the molecular weight distribution Mw / Mn was 1.10. Moreover, the value of T 2 / (T 2 + T 3 ) described above was 0.28.

<耐熱性評価>
上記化合物A〜Gの耐熱性評価をTG−DTAを用いて行った。各サンプルを10mg程度秤量し100mL/minの窒素流通下、10℃/minの昇温速度で500℃まで加熱し、重量減少率5%となる温度(Td5%)の温度を求めた。Td5%の温度を表1に示した。
<Heat resistance evaluation>
The heat resistance evaluation of the compounds A to G was performed using TG-DTA. About 10 mg of each sample was weighed and heated to 500 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min under a nitrogen flow of 100 mL / min, and the temperature at which the weight loss rate was 5% (Td 5%) was determined. A temperature of Td 5% is shown in Table 1.

Figure 0006487740
Figure 0006487740

<CNT分散性評価>
上記化合物A〜GのCNT分散性評価を以下の通り行った。
50mLガラスバイアルに化合物A〜G0.1g、MWCNT(東京化成工業社製、直径10nm、全長1〜2μm)0.1gをそれぞれ計量し、さらにN−メチルピロリドン10mLを加えて、超音波ホモジナイザーを用いて分散処理を行った。ホモジナイザー分散条件は出力150W、処理液温度40℃以下、処理時間1時間とした。
得られた分散液の分散安定性は室温で24時間放置し、MWCNTの分散状態の変化を目視で確認することにより評価した。分散状態の判定は以下の通りとした。
◎:分散液は分離なく均一で沈殿物なし
○:沈殿物が少しあるが分散液は分離なく均一
×:分散液は黒色部と透明部の2層に分かれており、底部に沈殿物あり
<CNT dispersibility evaluation>
The CNT dispersibility evaluation of the compounds A to G was performed as follows.
Compound A to G 0.1 g and MWCNT (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., diameter 10 nm, total length 1 to 2 μm) 0.1 g are weighed into a 50 mL glass vial, and 10 mL of N-methylpyrrolidone is further added, and an ultrasonic homogenizer is used. Distributed processing. The homogenizer dispersion conditions were an output of 150 W, a treatment liquid temperature of 40 ° C. or less, and a treatment time of 1 hour.
The dispersion stability of the obtained dispersion was allowed to stand at room temperature for 24 hours and evaluated by visually confirming the change in the dispersion state of MWCNT. The determination of the dispersion state was as follows.
◎: Dispersion is uniform without separation and there is no precipitate ○: Dispersion is uniform with little separation, but dispersion is uniform ×: Dispersion is divided into two layers, black and transparent, with sediment at the bottom

<塗布性能評価>
さらに分散液の塗布性能は、テトロンフィルム上にアプリケーターを用いて乾燥膜厚1μmとなるように分散液を塗布し、150℃に保持したオーブン中で4分間乾燥させ、塗膜外観を比較することにより行った。外観判定は以下の通りとした。
◎:均一な塗膜
○:塗膜は形成できたが場所によっては濃淡がある
×:塗布できたが膜状にならなかった
上記分散性能及び塗布性能評価の結果を表2に示した。
<Application performance evaluation>
Furthermore, as for the coating performance of the dispersion liquid, the dispersion liquid is applied on a Tetron film using an applicator so that the dry film thickness is 1 μm, dried in an oven maintained at 150 ° C. for 4 minutes, and the appearance of the coating film is compared. It went by. Appearance judgment was as follows.
A: Uniform coating film B: Coating film was formed, but there were shades depending on the location. X: The dispersion performance and coating performance evaluation results that could be applied but did not become a film were shown in Table 2.

Figure 0006487740
Figure 0006487740

比較例1、2で用いられる化合物A、Fは化合物B、C、D、Eの前駆体となっている化合物であり、数平均分子量は3,000以上と充分大きい。しかしながらTd5%が300℃以下で耐熱性が低く、MWCNT分散性もそれほど高いものではない。非特許文献1に記載されているようにIなどを分散助剤として添加する必要があると推察される。さらに、化合物A、Fは乾燥塗膜の性状は悪く自立膜を作製できなかった。また、比較例3で用いられる化合物Gは籠状構造を有するものであり、Td5%が350℃を超える非常に耐熱性の高い化合物であった。しかしながら分子量が低くMWCNT分散性は確認できるが乾燥塗膜の性状は悪く自立膜を作製できなかった。側鎖のイミド骨格に起因してCNT分散性を向上させる効果はあるものの、分子量が低いために成膜性に劣ると推察される。
これに対して実施例で用いた化合物B、C、D、Eは分子量が高いうえに主骨格のシルセスキオキサン型無機構造と側鎖のイミド骨格に起因してTd5%が350℃を超え、耐熱性がいずれも非常に高かった。また分子量も高くMWCNT分散液の分散性に優れ、かつそれらを用いて作製した乾燥塗膜中でもMWCNTが均一に分布しており塗膜性状も良好であった。
The compounds A and F used in Comparative Examples 1 and 2 are compounds that are precursors of the compounds B, C, D, and E, and the number average molecular weight is sufficiently large as 3,000 or more. However, when Td5% is 300 ° C. or lower, the heat resistance is low, and the MWCNT dispersibility is not so high. As described in Non-Patent Document 1, it is presumed that I 2 or the like needs to be added as a dispersion aid. Furthermore, the properties of the dried coating films of Compounds A and F were poor and a self-supporting film could not be produced. In addition, Compound G used in Comparative Example 3 has a cage structure, and is a very high heat-resistant compound with a Td of 5% exceeding 350 ° C. However, although the molecular weight was low and MWCNT dispersibility could be confirmed, the properties of the dried coating film were poor and a self-supporting film could not be produced. Although it has the effect of improving the CNT dispersibility due to the imide skeleton of the side chain, it is presumed that the film formability is inferior due to the low molecular weight.
In contrast, the compounds B, C, D and E used in the examples have a high molecular weight, and the Td5% exceeds 350 ° C. due to the silsesquioxane type inorganic structure of the main skeleton and the imide skeleton of the side chain. The heat resistance was very high. Moreover, the molecular weight was high, the dispersibility of the MWCNT dispersion was excellent, and the MWCNT was evenly distributed in the dry coating film prepared using them, and the coating film properties were also good.

Claims (3)

ラダー状構造のポリシロキサン骨格を有し、かつ、側鎖にイミド構造を有し、数平均分子量が4,500以上であることを特徴とするポリシロキサン化合物。 A polysiloxane compound having a ladder-like polysiloxane skeleton, an imide structure in a side chain, and a number average molecular weight of 4,500 or more. ポリシロキサン化合物を製造する方法であって、
該製造方法は、アミノ基を有するラダー状構造のアルコキシシランの加水分解縮合体の酸塩と、酸無水物とを反応させる工程を含むことを特徴とするポリシロキサン化合物の製造方法。
A method for producing a polysiloxane compound, comprising:
The method for producing a polysiloxane compound includes a step of reacting an acid anhydride of a hydrolytic condensate of an alkoxysilane having a ladder-like structure having an amino group with an acid anhydride.
ラダー状構造のポリシロキサン骨格を有し、かつ、側鎖に非イオン性置換基を有し、数平均分子量が3,000以上であるポリシロキサン化合物と導電性炭素材料とを含むことを特徴とする導電性炭素材料含有組成物。 It has a polysiloxane skeleton of the ladder-like structure, and have a non-ionic substituent in the side chain, and wherein the number average molecular weight and a polysiloxane compound and a conductive carbon material is 3,000 or more A conductive carbon material-containing composition.
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