NEDO(日本新能源产业技术综合开发机构)、学校法人北里研究所和公立大学法人大阪共同开发了一种实用性优异的铁络合物催化剂,以提高有机硅材料的性能并降低成本。铁络合物催化剂使用廉价的金属资源铁作为材料,对空气具有高稳定性,且即使少量也具有高活性。因此,铁络合物催化剂有望用作在包括连接有机材料和无机材料的硅烷偶联剂在内的各种有机硅材料生产中不可或缺的合成催化剂。
此外,由于该铁络合物催化剂可以替代使用昂贵稀有金属的传统铂催化剂,因此在有机硅材料的生产过程中可以大幅节省能源并降低成本。今后,将进行有机硅材料生产所需的氢化硅烷化反应的规模扩大实验,为提供更高性能且更便宜的有机硅材料做出贡献。
1、概要
与通用的碳基聚合物材料相比,硅烷偶联剂※1和有机硅※2等有机硅材料在耐热性、耐寒性、耐光性、电气绝缘性、脱模性和防水性方面都很出色。因此,有机硅材料不仅可用于洗发水、化妆品、厨房用具、隐形眼镜、低燃耗轮胎和LED灯泡等生活用品,还可以用于绝缘油脂、脱模剂、密封剂和涂层剂等工业产品。在该有机硅材料的生产中,通常使用铂催化剂,但是铂是昂贵的稀有金属,供给不稳定,并且残留的铂会导致材料的性能下降,因此其应用受限。
基于此,在日本国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的“有机硅功能性化学品制造工艺技术开发”※3项目中,学校法人北里研究所(北里大学)和公立大学法人大阪(大阪市立大学)自2017年以来,一直致力于开发一种创新型催化技术,以提高有机硅材料的性能并降低其成本。在本研究中,成功开发出用于生产高性能有机硅材料的铁络合物催化剂。
本次开发的铁络合物催化剂对空气具有高稳定性,且即使少量也具有高活性。因此,铁络合物催化剂作为生产各种类型的硅烷偶联剂(例如用于汽车的低燃耗轮胎用添加剂等)不可缺少的合成催化剂,具有很高的实用性。此外,通过代替传统的铂催化剂,可以大幅节省能源并降低成本。
2、研究成果
(1)铁络合物催化剂的开发
本次开发的铁络合物催化剂是具有PNN钳形配体※4的铁络合物(图1)。本研究阐明,所开发的铁络合物在烯烃的氢化硅烷化※5反应中表现出极高的催化活性,可以在空气中使用,而且可以在不使用已被用作反应引发剂的NaHBEt