DE102017010165A1 - Self-healing polymers and their use - Google Patents

Self-healing polymers and their use Download PDF

Info

Publication number
DE102017010165A1
DE102017010165A1 DE102017010165.5A DE102017010165A DE102017010165A1 DE 102017010165 A1 DE102017010165 A1 DE 102017010165A1 DE 102017010165 A DE102017010165 A DE 102017010165A DE 102017010165 A1 DE102017010165 A1 DE 102017010165A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sulfonic acid
radical
polymers
formula
carboxyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017010165.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Natascha Kuhl
Stefan Zechel
Marcus Abend
Martin Hager
Ulrich Sigmar Schubert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Original Assignee
Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU filed Critical Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Priority to DE102017010165.5A priority Critical patent/DE102017010165A1/en
Priority to PCT/EP2018/000495 priority patent/WO2019086140A1/en
Publication of DE102017010165A1 publication Critical patent/DE102017010165A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3203Polyhydroxy compounds
    • C08G18/3215Polyhydroxy compounds containing aromatic groups or benzoquinone groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • C08G18/7671Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups containing only one alkylene bisphenyl group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/81Unsaturated isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/8108Unsaturated isocyanates or isothiocyanates having only one isocyanate or isothiocyanate group
    • C08G18/8116Unsaturated isocyanates or isothiocyanates having only one isocyanate or isothiocyanate group esters of acrylic or alkylacrylic acid having only one isocyanate or isothiocyanate group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04Polyurethanes
    • C09D175/14Polyurethanes having carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C09D175/16Polyurethanes having carbon-to-carbon unsaturated bonds having terminal carbon-to-carbon unsaturated bonds

Abstract

Beschrieben werden Polymere enthaltend funktionelle Gruppen der Formel IworinX ein zweiwertiger Rest der Formel -O-, -S- oder -NR- ist,Rund Runabhängig voneinander Wasserstoff, C-C-Alkyl oder Aryl sind,Arein n+1-wertiger carbocyclisch-aromatischer Rest ist oder ein n+1-wertiger RestAr-(CH), worin a ein ganze Zahl von 1 bis 4 ist, und b eine ganze Zahl von 1 bisn ist, Arein n+1-wertiger carbocyclisch-aromatischer Rest ist und wobei die ResteArund Armindestens einen Substituenten tragen, der ausgewählt wird aus der Gruppe Haloalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl, oder Aein n+1-wertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist oder ein n+1-wertiger Rest Ar-(CH)worin a ein ganze Zahl von 1 bis 4 ist, und b eine ganze Zahl von 1 bis n ist, Arein n+1-wertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist und wobei die Reste Arund Argegebenenfalls ein oder mehrere Substituenten tragen, die vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe Haloalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl, undn eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist.Die Polymeren weisen selbstheilende Eigenschaften auf und in der Form von Polymernetzwerken vorliegend auch vitrimeres Verhalten. Sie lassen sich insbesondere zur Herstellung von Beschichtungen einsetzen.Described are polymers containing functional groups of the formula IworinX is a bivalent radical of the formula -O-, -S- or -NR-, Rund Runabhängig each other are hydrogen, CC-alkyl or aryl, Arein n + 1-valent carbocyclic-aromatic radical or an n + 1-valent radical -Ar- (CH) wherein a is an integer of 1 to 4, and b is an integer of 1 to n, Arein n + 1-valent carbocyclic-aromatic radical and wherein the radicalsArund are at least arm a substituent selected from the group haloalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl, or A is n + 1-valent heterocyclic-aromatic radical or an n + 1-valent radical Ar- (CH) wherein a is an integer from 1 to 4, and b is an integer from 1 to n, Arein n + 1-valent heterocyclic-aromatic radical and wherein the radicals Arund Ar may optionally bear one or more substituents , which are preferably selected from the group haloalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl, andn is an integer from 1 to 4.The polymers have self-healing Properties on and in the form of polymer networks present also vitrimeres behavior. They can be used in particular for the production of coatings.

Description

Die Erfindung betrifft selbstheilende Polymere, die durch mindestens eine reversible Urethanbindung vernetzt sind, deren Herstellung und Verwendung, beispielsweise als Konstruktionswerkstoffe oder als Beschichtungsmaterialien.The invention relates to self-healing polymers which are crosslinked by at least one reversible urethane bond, their preparation and use, for example as construction materials or as coating materials.

Selbstheilende Polymere sind bereits bekannt. Diese Materialien sind in der Lage, einen mechanischen Schaden teilweise bzw. vollständig zu heilen und somit die ursprünglichen Materialeigenschaften zumindest teilweise zu regenerieren. Sie eignen sich daher besonders als Beschichtungsmaterial, um eine auftretende Korrosion zu verhindern oder sie zu erschweren. Weiterhin sind auch Anwendungen als Konstruktionswerkstoff möglich.Self-healing polymers are already known. These materials are able to partially or completely heal mechanical damage and thus at least partially regenerate the original material properties. They are therefore particularly suitable as a coating material to prevent corrosion occurring or make it difficult. Furthermore, applications as a construction material are possible.

Aus wirtschaftlicher Sicht ist es entscheidend, dass selbstheilende Polymere synthetisch leicht zugänglich sind und dass es möglich ist, unter relativ einfachen Bedingungen eine Schadensbehebung (Heilung) vorzunehmen.From an economic point of view it is crucial that self-healing polymers are synthetically readily accessible and that it is possible to repair damage (healing) under relatively simple conditions.

Vitrimerartige Polymere, auch Vitrimere genannt, sind Polymere, welche sich bei Raumtemperatur wie ein Duroplast verhalten, also ein stark vernetztes Polymer ausbilden. Durch Temperaturerhöhung werden im Polymer vorhandene reversible Gruppen aufgespalten, wodurch eine teilweise Auflösung des Polymernetzwerkes stattfindet und das Material dabei erweicht. Dies ermöglicht eine Vielzahl von Eigenschaften, wie zum Beispiel eine leichte thermische Verarbeitbarkeit oder auch die Möglichkeit des Recyclings, was mit gewöhnlichen Duroplasten nicht möglich ist. Vitrimerartige polymers, also called vitrimers, are polymers which behave like a thermoset at room temperature, so form a highly crosslinked polymer. By increasing the temperature, reversible groups present in the polymer are split, as a result of which a partial dissolution of the polymer network takes place, thereby softening the material. This allows a variety of properties, such as a slight thermal processability or the possibility of recycling, which is not possible with ordinary thermosets.

Bekannte selbstheilende Polymere lassen sich grundsätzlich in zwei Arten unterteilen. Einerseits existieren extrinsische und andererseits intrinsische selbstheilende Polymere. Im Fall der extrinsischen Heilung wird ein Heilungsmittel benötigt, welches in einem Reservoir in der Polymermatrix vorhanden sein muss. Diese Einbettung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen.Known self-healing polymers can basically be subdivided into two types. On the one hand there are extrinsic and on the other hand intrinsic self-healing polymers. In the case of extrinsic healing, a cure is needed which must be present in a reservoir in the polymer matrix. This embedding can be done in different ways.

Zum Einen ist hierbei die Nutzung von (Nano)kapseln möglich ( S. R. White, N. R. Sottos, P. H. Geubelle, J. S. Moore, M. R. Kessler, S. R. Sriram, E. N. Brown, S. Viswanathan: „Autonomic healing of polymer composites“, Nature, 409, 2001, 794-797 ) oder andererseits sind vaskulare Netzwerke möglich ( K. S. Toohey, N. R. Sottos, J. A. Lewis, J. S. Moore, S. R. White: „Self-healing materials with microvascular networks“, Nat. Mater., 6, 2007, 581-585 und K. S. Toohey, N. R. Sottos, J. A. Lewis, J. S. Moore, S. R. White: „Self-healing materials with microfluidic networks“ , WO 2009029319 A2 ). Hierbei kommen verschiedene Polymermatrizes zum Einsatz, wie z.B. Epoxidharze ( S. R. White, N. R. Sottos, P. H. Geubelle, J. S. Moore, M. R. Kessler, S. R. Sriram, E. N. Brown, S. Viswanathan: „Autonomic healing of polymer composites“, Nature, 409, 2001, 794-797 ), Polyurethane ( J. F. Patrick, N. R. Sottos, S. R. White: „Microvascular based self-healing polymeric foam“, Polymer, 53, 2012, 4231-4240 ) oder Polysiloxane ( M. W. Keller, S. R. White, N. R. Sottos: „A self-healing poly(dimethylsiloxane) Elastomer“, Adv. Funct. Mater. 17, 2007, 2399-2404 ). Als Heilungsmittel werden hauptsächlich Derivate verwendet, die sich für eine Ringöffnungspolymerization eignen ( S. R. White, N. R. Sottos, P. H. Geubelle, J. S. Moore, M. R. Kessler, S. R. Sriram, E. N. Brown, S. Viswanathan: „Autonomie healing of polymer composites“, Nature, 409, 2001, 794-797 ). Dabei ist zusätzlich ein Katalysator notwendig, der nach Aufbruch der Kapsel die Vernetzung induziert und somit die Heilung ermöglicht ( P. V. Braun, S. H. Cho, S. R. White, N. R. Sottos, H. M. Andersson: „Self-healing polymers“ , WO2006/121609 A1 ).On the one hand, the use of (nano) capsules is possible ( SR White, NR Sottos, PH Geubelle, JS Moore, MR Kessler, SR Sriram, EN Brown, S. Viswanathan: "Autonomic Healing of Polymer Composites", Nature, 409, 2001, 794-797 ) or on the other hand, vascular networks are possible ( KS Toohey, NR Sottos, JA Lewis, JS Moore, SR White: "Self-healing materials with microvascular networks", Nat. Mater., 6, 2007, 581-585 and KS Toohey, NR Sottos, JA Lewis, JS Moore, SR White: "Self-healing materials with microfluidic networks" . WO 2009029319 A2 ). Various polymer matrices are used, such as epoxy resins ( SR White, NR Sottos, PH Geubelle, JS Moore, MR Kessler, SR Sriram, EN Brown, S. Viswanathan: "Autonomic Healing of Polymer Composites", Nature, 409, 2001, 794-797 ), Polyurethanes ( JF Patrick, NR Sottos, SR White: "Microvascular based self-healing polymeric foam", Polymer, 53, 2012, 4231-4240 ) or polysiloxanes ( MW Keller, SR White, NR Sottos: "A self-healing poly (dimethylsiloxane) elastomer", Adv. Funct. Mater. 17, 2007, 2399-2404 ). Healing agents used are mainly derivatives which are suitable for a ring-opening polymerization ( SR White, NR Sottos, PH Geubelle, JS Moore, MR Kessler, SR Sriram, EN Brown, S. Viswanathan: "Autonomy healing of polymer composites", Nature, 409, 2001, 794-797 ). In addition, a catalyst is necessary, which induces cross-linking after the capsule has opened, thus enabling healing ( PV Brown, SH Cho, SR White, NR Sottos, HM Andersson: "Self-healing polymers" . WO2006 / 121609 A1 ).

Beispiele für weitere Vernetzungsreaktion sind Michael-Additionen, aber auch die Reaktion von Isocyanaten mit Alkoholen (Bildung von Urethanen) ( J. Yang, M. W. Keller, J. S. Moore, S. R. Wwhite, N. R. Sottos: „Microencapsulation of isocyanates for self-healing polymers“, Macromolecules 41, 2008, 9650-9655 ) oder Thiolen (Bildung von Thiourethanen) ( X. K. D. Hillewaere, R. F. A. Teixeira, L. T. T. Nguyen, J. A. Ramos, H. Rahier, F. E. Du Prez: „Autonomous self-healing of epoxy thermosets with thiol-isocyanate chemistry“, Adv. Funct. Mater., 24, 2014, 5575-5583 ). Die Kapseln bestehen zumeist aus Polyharnstoffen, Polyurethanen oder Gemischen dieser beiden.Examples of further crosslinking reaction are Michael additions, but also the reaction of isocyanates with alcohols (formation of urethanes) ( J. Yang, MW Keller, JS Moore, SR Wwhite, NR Sottos: "Microencapsulation of isocyanates for self-healing polymers", Macromolecules 41, 2008, 9650-9655 ) or thiols (formation of thiourethanes) ( XKD Hillewaere, RFA Teixeira, LTT Nguyen, JA Ramos, H. Rahier, FE Du Prez: "Autonomous self-healing of epoxy thermosets with thiol-isocyanate chemistry", Adv. Funct. Mater., 24, 2014, 5575-5583 ). The capsules are usually made of polyureas, polyurethanes or mixtures of these two.

Das Konzept der intrinsischen Selbstheilung basiert auf der Fähigkeit eines Materials, ohne zusätzliches eingekapseltes Heilungsmittel Risse zu schließen. Hierfür sind allerdings reversible chemische Prozesse notwendig, die eine Heilung ermöglichen.The concept of intrinsic self-healing is based on the ability of a material to crack without additional encapsulated healing agent. For this, however, reversible chemical processes are necessary to enable a cure.

Dies können einerseits supramolekulare Wechselwirkungen sein, wie beispielsweise Metall-Ligand-Bindungen ( M. Burnworth, L. Tang, J. R. Kumpfer, A. J. Duncan, F. L. Beyer, G. L. Fiore, S. J. Rowan, C. Weder: „Optically healable supramolecular polymers“, Nature, 472, 2011, 334-337 ) oder ionische Wechselwirkungen ( S. J. Kalista Jr., J R. Pflug, R. J. Varley: „Effect of ionic content on ballistic self-healing in EMAA copolymers and ionomers“, Polym. Chem, 4, 2013, 4910-4926 ). Zusätzlich können auch π-π-Wechselwirkungen genutzt werden ( S. Burattini, B. W. Greenland, D. H. Merino, W. Weng, J, Seppala, H. W. Colquhoun, W. Hayes, M. E. Mackay, I. W. Hamley, S. J. Rowan: „A healable supramolecular polymer blend based on aromatic π-π stacking and hydrogen-bonding interactions“, J. Am. Chem. Soc., 132, 2010, 12051-12058 ).These may be on the one hand supramolecular interactions, such as metal-ligand bonds ( M. Burnworth, L. Tang, JR Kumpfer, AJ Duncan, FL Beyer, GL Fiore, SJ Rowan, C. Neither: "Optically Healable Supramolecular Polymers", Nature, 472, 2011, 334-337 ) or ionic interactions ( SJ Kalista Jr., JR Pflug, RJ Varley: "Effect of ionic content on ballistic self-healing in EMAA copolymer and ionomers", Polym. Chem, 4, 2013, 4910-4926 ). In addition, π-π interactions can also be used ( S. Burattini, BW Greenland, DH Merino, W. Weng, J, Seppala, HW Colquhoun, W. Hayes, ME Mackay, IW Hamley, SJ Rowan: "A Healable Supramolecular Polymer Blend Based on Aromatic π-π Stacking and Hydrogen bonding interactions ", J. Am. Chem. Soc., 132, 2010, 12051-12058 ).

Ein weiteres wichtiges, supramolekulares, dynamisches System stellen Wasserstoffbrücken dar. Dieses können verschiedene molekulare Strukturen aufweisen, um die notwendige Reversibilität der Wechselwirkung zu generieren, beispielsweise Ureidopyrimidin ( A. Faghihnejad, K. E. Feldmann, J. Yu, M. V. Tirrell, J N. Israelachvili, C. J. Hawker, E. J. Kramer, H. Zeng: „Adhesion and surface interactions of a self-healing polymer with multiple hydrogen-bonding groups“, Adv. Funct. Mater., 24, 2014, 2322-2333 ), Thymin ( D. Döhler, H. Peterlik, W. H. Binder: „A dual crosslinked self-healing system: Supramolecular and covalent network formation of four-arm star polymers“, Polymer, 69, 2015, 264-273 ) oder Amide ( Y. Chen, Z. Guan: „Self-healing thermoplastic elastomer brush copolymers having a glassy polymethylmethacrylate backbone and rubbery polyacrylate-amide brushes“, Polymer, 69, 2015, 249-254 ).Another important supramolecular dynamic system is hydrogen bonding. These can have different molecular structures to generate the necessary reversibility of the interaction, such as ureidopyrimidine ( A. Faghihnejad, KE Feldman, J. Yu, MV Tirrell, JN Israelachvili, CJ Hawker, EJ Kramer, H. Zeng: "Adhesion and surface interactions of a self-healing polymer having multiple hydrogen-bonding groups", Adv. Funct. Mater., 24, 2014, 2322-2333 ), Thymine ( D. Döhler, H. Peterlik, WH Binder: "A dual crosslinked self-healing system: supramolecular and covalent network formation of four-arm star polymers", Polymer, 69, 2015, 264-273 ) or amides ( Y. Chen, Z. Guan: "Self-healing thermoplastic elastomeric elastomer with a glassy polymethylmethacrylate backbone and rubbery polyacrylate-amide brushes", Polymer, 69, 2015, 249-254 ).

Zusätzlich können auch die Wasserstoffbindungen zwischen Harnstoffen ( P. Cordier, F. Tournilhac, C. Soulie-Ziakovic, L. Leibler: „Self-healing and thermoreversible rubber from supramolecular assembly“, Nature, 451, 2007, 977-980 ) und Urethanen (C.-T. Ho: „Reactive two-part polyurethane compositions and optionally self-healable and scratch-resistant coatings prepared therefrom“, WO 1996/10595 A1 und J. P. Harmon, R. Bass: „Self-healing polycarbonate containing polyurethane nanotube composite“, US 8,846,801 B1 ) genutzt werden, wobei es sich zumeist um Polymere mit niedrigem Glaspunkt handelt, um eine Selbstheilung zu ermöglichen.In addition, the hydrogen bonds between ureas ( P. Cordier, F. Tournilhac, C. Soulie-Ziakovic, L. Leibler: "Self-healing and thermoreversible rubber from supramolecular assembly", Nature, 451, 2007, 977-980 ) and urethanes (C.T. Ho: "Reactive two-part polyurethane compositions and optionally self-releasable and scratch-resistant coatings prepared therefrom", WO 1996/10595 A1 and JP Harmon, R. Bass: "Self-healing polycarbonate containing polyurethane nanotube composite", US 8,846,801 B1 ), most of which are low glass point polymers to allow self-healing.

Neben diesen supramolekularen Wechselwirkungen ist es auch möglich, reversible kovalente Systeme zu verwenden. Dafür wurde bisher meistens die Diels-Alder-Reaktion genutzt ( X. Chen, M. A. Dam, K. Ono, H. Shen, S. R. Nutt, K. Sheran, F. Wudl: „A thermally remendable cross-linked polyrneric material“, Science, 295, 2002, 1698-1702 ), aber auch dynamische Imin-Reaktionen ( H. Li, J. Bai, Z. Shi, Yin: „Environmental friendly polymers based on schiff-base reaction with self-healing, remolding and degradable ability“, Polymer, 85, 2016, 106-113 ). Des Weiteren können Acylhydrazonbindungen ( N. Kuhl, S. Bode, R. K. Bose, J Vitz, A. Seifert, S. Hoeppener, S. J. Garcia, S. Spange, S. van der Zwaag, M. D. Hager, U. S. Schubert: „Acylhydrazones as reversible covalent crosslinkers for self-healing polymers“, Adv. Funct. Mater., 25, 2015, 3295-3301 ) für selbstheilende Polymere verwendet werden. Schließlich ist es auch möglich, reversible Harnstoffbindungen zu verwenden (U. Burckhardt: „Polyurethane polymer for reversible adhesive bonds“, US 2010/0273008 A1 ), wobei allerdings sterisch gehinderte Amine genutzt werden müssen, um eine Öffnung durch Erhöhung der Temperatur (J. Cheng, H. Ying: „Dynamic urea bonds for reversible and self-healing polymers“, WO2014/144539 A2 und J. Cheng, H. Ying, Y. Zhang: Dynamic urea bonds for polymers“, WO 2016/- 069582 A1 ) oder durch Wasserzugabe (M. W. Urban, Y. Yang: „Self-repairing polyurethane networks“, WO 2015/073075 A1 ) zu bewirken.In addition to these supramolecular interactions, it is also possible to use reversible covalent systems. For this, mostly the Diels-Alder reaction has been used ( X. Chen, MA Dam, K. Ono, H. Shen, SR Nutt, K. Sheran, F. Wudl: "A thermally remanent cross-linked polymeric material", Science, 295, 2002, 1698-1702 ), but also dynamic imine reactions ( H. Li, J. Bai, Z. Shi, Yin: "Environmental friendly polymer based on ship-base reaction with self-healing, remolding and degradable ability", Polymer, 85, 2016, 106-113 ). Furthermore, acylhydrazone bonds ( Kuhl, S. Bode, RK Bose, J Vitz, A. Seifert, S. Hoeppener, SJ Garcia, S. Spange, S. van der Zwaag, MD Hager, US Schubert: "Acylhydrazones as reversible covalent crosslinkers for self- healing polymers ", Adv. Funct. Mater., 25, 2015, 3295-3301 ) are used for self-healing polymers. Finally, it is also possible to use reversible urea bonds (U. Burckhardt: "Polyurethane polymer for reversible adhesive bonds", US 2010/0273008 A1 However, sterically hindered amines must be used to provide an opening by increasing the temperature (Cheng J., Ying: "Dynamic urea bonds for reversible and self-healing polymers"). WO2014 / 144539 A2 and J. Cheng, H. Ying, Y. Zhang: Dynamic urea bonds for polymers. WO 2016 / - 069582 A1 or by addition of water (MW Urban, Y. Yang: "Self-repairing polyurethane networks", WO 2015/073075 A1 ) to effect.

Ähnliche Gruppen finden auch Verwendung bei der Herstellung von Vitrimeren. Auch hierbei sind dynamische Bindungen in einem Polymernetzwerk notwendig, wie beispielsweise Ester ( D. Montarnal, M. Capelot, F. Tournilhac, L. Leibler: „Silica-like malleable materials from permanent organic networks“, Science, 334, 2011, 965-968 und C. Duquenne, M. Melas, S. Beaudrais: „Composition for manufacturing vitrimer resins of epoxy/anhydride type comprising a polyol“, WO2015/162356 A2 ) sowie Imine (W. Zhang, P. Taynton: „Covalently cross-linked malleable polymers and methods for use“, US 9,453,099 B2 und A. Chao, I. Negulescu, D. Zhang: „Dynamic covalent polymer networks based on degenerative imine bond exchange: Tuning the malleability and self-healing properties by solvent“, Macromolecules, 49, 2016, 6277-6284 ).Similar groups are also used in the production of vitrimers. Again, dynamic bonds in a polymer network are necessary, such as esters ( D. Montarnal, M. Capelot, F. Tournilhac, L. Leibler: "Silica-like malleable materials from permanent organic networks", Science, 334, 2011, 965-968 and C. Duquenne, M. Melas, S. Beaudrais: "Composition for manufacturing vitrimer resins of epoxy / anhydride type comprising a polyol", WO2015 / 162356 A2 ) and imines (W. Zhang, P. Taynton: "Covalently cross-linked malleable polymers and methods for use", US 9,453,099 B2 and A. Chao, I. Negulescu, D. Zhang: "Dynamic covalent polymer networks based on degenerative imine bond exchange: tuning the malleability and self-healing properties by solvent", Macromolecules, 49, 2016, 6277-6284 ).

Auch war es möglich Polyhydroxyurethane zur Herstellung zu nutzen ( D. J. Fortman, J P. Brutman, C. J. Cramer, M. A. Hillmyer, W. R. Dichtel: „Mechanically activated, catalyst-free polyhydroxyurethane vitrimers“, J. Am. Chem. Soc., 137, 2015, 14019-14022 und G. Beniah, K. Lun, W. H. Heath, M. D. Miller, K. A. Scheidt, J. M. Torkelson: „Novel thermoplastic polyhdroxyurethane elastomers as effective damping materials over broad temperatures ranges“, Eur. Polym. J., 84, 2016, 770-783 ), wobei allerdings zusätzliche Hydroxylgruppen einen Austausch bei sehr hohen Temperaturen (über 180 °C) überhaupt erst ermöglichten. Schließlich können auch vinyloge Urethane für die Herstellung von Vitrimeren genutzt werden, wobei auch hier zusätzliche Hydroxyl- oder Aminogruppen notwendig sind, um die Eigenschaften zu generieren ( W. Denissen, G. Rivero, R. Nicolay, L. Leibler, J. M. Winne, F. E. Du Prez: „Vinylogous urethane vitrimers“, Adv. Funct. Mater., 25, 2015, 2451-2457 ).It was also possible to use polyhydroxyurethanes for the production ( DJ Fortman, J P. Brutman, CJ Cramer, MA Hillmyer, WR Dichtel: "Mechanically Activated, Catalyst-Free Polyhydroxyurethane Vitrimers", J. Am. Chem. Soc., 137, 2015, 14019-14022 and G. Beniah, K. Lun, WH Heath, MD Miller, KA Scheidt, JM Torkelson: "Novel thermoplastic polyhdroxyurethane elastomers as effective damping materials over broad-temperature ranges", Eur. Polym. J., 84, 2016, 770-783 ), although additional hydroxyl groups allowed an exchange at very high temperatures (above 180 ° C) in the first place. Finally, vinylogous urethanes can also be used for the production of vitrimers, whereby additional hydroxyl or amino groups are necessary in order to generate the properties ( W. Denissen, G. Rivero, R. Nicolay, L. Leibler, JM Winne, FE Du Prez: "Vinylogous urethane vitrimers", Adv. Funct. Mater., 25, 2015, 2451-2457 ).

Hierbei ist allerdings die eigentliche Urethanbindung nicht an der Reversibilität der Bindung beteiligt, sie erhöht lediglich die Reaktivität der Austauschreaktion. Here, however, the actual urethane bond is not involved in the reversibility of the bond, it merely increases the reactivity of the exchange reaction.

Auch Urethanbindungen an sich können unter bestimmten Umständen thermisch reversibel sein. Dieser Effekt konnte bisher aber nur dafür genutzt werden, um eine verbesserte Verarbeitung solcher Polymere bei sehr hohen Temperaturen zu ermöglichen (R. A. Markle, P. L. Brusky, G. E. Cremeans: „Thermally-reversible isocyanate polymers“, WO1991/011476 A2 und R. A. Markle, J. D. Elhard, D. M, Bigg, S. Sowell, P. L. Brusky, G. E. Cremeans: „Thermally-reversible isocyanate polymers“, US 5,387,667 A ). Allerdings wurden bisher nur sehr hohe Öffnungstemperaturen (weit über 150 °C) beschrieben (F. C. Onwumere, J. F. Pazos: „Thermally reversible polymers“, US 5,491,210 A ). Somit ist beim aktuellen Stand der Technik eine Selbstheilung bei Temperaturen von bis zu 150°C mit solchen Systemen nicht möglich.Even urethane bonds per se can be thermally reversible under certain circumstances. However, this effect has hitherto been used only to allow improved processing of such polymers at very high temperatures (RA Markle, PL Brusky, GE Cremeans: "Thermally-reversible isocyanate polymers", WO1991 / 011476 A2 and RA Markle, JD Elhard, D.M, Bigg, S. Sowell, PL Brusky, GE Cremeans: "Thermally-reversible isocyanate polymers", US 5,387,667 A ). However, only very high opening temperatures (well over 150 ° C) have been described so far (FC Onwumere, JF Pazos: "Thermally reversible polymers", US 5,491,210 A ). Thus, in the current state of the art self-healing at temperatures of up to 150 ° C is not possible with such systems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Polymere mit deutlich reduzierter Öffnungstemperatur der Urethanbindung, beispielsweise mit einer Öffnungstemperatur von 150 °C oder darunter, bereitzustellen.The invention is based on the object of providing polymers with a significantly reduced opening temperature of the urethane bond, for example with an opening temperature of 150 ° C. or below.

Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zu Grunde, selbstheilende Polymere mit vitrimeren Eigenschaften bereitzustellen.The invention is also based on the object to provide self-healing polymers with vitrimeren properties.

Die Erfindung betrifft Polymere enthaltend funktionelle Gruppen der Formel I -NR1-CO-X-Ar1-(X-CO-NR2)n- (I) worin
X ein zweiwertiger Rest der Formel -O-, -S- oder -NR2- ist,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, C1-C6-Alkyl oder Aryl sind,
Ar1 ein n+1-wertiger carbocyclisch-aromatischer Rest ist oder ein n+1-wertiger Rest Ar4-(CaH2a)b, worin a ein ganze Zahl von 1 bis 4, vorzugsweise von 1 bis 2 und besonderes bevorzugt von 1 ist, und b eine ganze Zahl von 1 bis n, vorzugsweise 1 oder 2 und insbesondere 1 ist, Ar4 ein n+1-wertiger carbocyclisch-aromatischer Rest ist und wobei die Reste Ar1 und Ar4 mindestens einen Substituenten tragen, der ausgewählt wird aus der Gruppe Haloalkyl, vorzugsweise Teil- oder Perfluor-alkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl, oder A1 ein n+1-wertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist oder ein n+1-wertiger Rest Ar5-(CaH2a)b, worin a ein ganze Zahl von 1 bis 4, vorzugsweise von 1 bis 2 und besonderes bevorzugt von 1 ist, und b eine ganze Zahl von 1 bis n, vorzugsweise 1 oder 2 und insbesondere 1 ist, Ar5 ein n+1-wertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist und wobei die Reste Ar1 und Ar5 gegebenenfalls ein oder mehrere Substituenten tragwn, die vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe Haloalkyl, vorzugsweise Teil- oder Perfluoralkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl, und
n eine ganze Zahl von 1 bis 4, und besonders bevorzugt 1 oder 2 bedeutet.
The invention relates to polymers containing functional groups of the formula I. -NR 1 -CO-X-Ar 1 - (X-CO-NR 2 ) n - (I) wherein
X is a bivalent radical of the formula -O-, -S- or -NR 2 -,
R 1 and R 2 independently of one another are hydrogen, C 1 -C 6 -alkyl or aryl,
Ar 1 is an n + 1-valent carbocyclic aromatic radical or an n + 1-valent radical Ar 4 - (C a H 2a ) b , wherein a is an integer from 1 to 4, preferably from 1 to 2, and especially preferred is 1, and b is an integer from 1 to n, preferably 1 or 2 and especially 1, Ar 4 is an n + 1-valent carbocyclic aromatic radical and wherein Ar 1 and Ar 4 bear at least one substituent, which is selected from the group haloalkyl, preferably mono- or perfluoroalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonamide, formyl or alkylcarbonyl, or A 1 is an n + 1- is a valent heterocyclic aromatic radical or an n + 1-valent radical Ar 5 - (C a H 2a ) b , wherein a is an integer from 1 to 4, preferably from 1 to 2 and more preferably from 1, and b is one is an integer from 1 to n, preferably 1 or 2 and especially 1, Ar 5 is an n + 1-valent heterocyclic-aromatic radical and wherein the radicals Ar 1 and Ar 5 optionally carry one or more substituents which are preferably selected from the group haloalkyl, preferably mono- or perfluoroalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, Sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl, and
n is an integer from 1 to 4, and particularly preferably 1 or 2.

Die erfindungsgemäßen Polymere weisen selbstheilende Eigenschaften auf und lassen sich bei vergleichsweise tiefen Temperaturen thermoplastisch verarbeiten.The polymers according to the invention have self-healing properties and can be processed thermoplastically at comparatively low temperatures.

Dieses ist überraschenderweise auch möglich, wenn die erfindungsgemäßen Polymeren in der Form eines Polymernetzwerks vorliegen. Durch den Einsatz von elektronenarmen aromatischen Verbindungen als funktionaler Baustein der Urethan-, Thiourethan- oder Harnstoffbindung gelingt es, kovalente Bindungen zu erzeugen, die sich bei vergleichsweise tiefen Temperaturen reversibel öffnen lassen.Surprisingly, this is also possible when the polymers according to the invention are in the form of a polymer network. By using electron-deficient aromatic compounds as a functional building block of urethane, thiourethane or urea bonding, it is possible to create covalent bonds that can be reversibly opened at comparatively low temperatures.

Die erfindungsgemäßen Polymernetzwerke weisen vitrimeres Verhalten auf. Diese Polymere haben also duromere Eigenschaften, können aber gleichzeitig unter Verwendung von hohen Temperaturen, die aber deutlich unter der Zersetzungstemperatur liegen, als Thermoplast verarbeitet werden.The polymer networks according to the invention exhibit vitrimeric behavior. Thus, these polymers have thermoset properties, but at the same time they can be processed as thermoplastics using high temperatures, but well below the decomposition temperature.

Um die selbstheilenden Eigenschaften und um das vitrimere Verhalten zu generieren, wird erfindungsgemäß als eine Komponente eine elektronenarme aromatische Amino- oder Hydroxyverbindung mit mindestens einer weiteren Hydroxy-, Thiol- oder Aminogruppe eingesetzt, die in Verbindung mit einer Polyisocyanatverbindung ein Polymer enthaltend funktionelle Gruppen der Formel I ausbildet.In order to generate the self-healing properties and the vitrimere behavior, according to the invention as a component an electron-poor aromatic amino or hydroxy compound having at least one further hydroxy, thiol or amino group is used, which in combination with a polyisocyanate compound, a polymer containing functional groups of the formula I trains.

Zur Erzeugung der funktionelle Gruppen der Formel I enthaltenden Polymere können Verbindungen der Formel II mit Verbindungen der Formel IIa zu Polymeren enthaltend die Struktureinheit der Formel III miteinander umgesetzt werden HX-Ar1-(XH)n (II), OCN-R3-(NCO)m (IIa), -X-Ar1-(X-CO-NH-R3-(NH-CO-)m)n- (III) worin
X, R2 und Ar1 und n die oben definierte Bedeutung besitzen,
R3 ein m+1-wertiger aliphatischer, cycloaliphatischer, carbocyclischer-aromatischer Rest, heterocyclisch-aromatischer Rest oder Aralkylrest ist, der unsubstituiert ist oder der mindestens einen Substituenten trägt, der ausgewählt wird aus der Gruppe Alkyl, Alkoxy, Haloalkyl, Cycloalkyl, Aryl, Heterocyclyl, Halogen, Amino, Hydroxy, Nitro, Nitril, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl, und
m eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet, vorzugsweise 1 oder 2.
To produce the functional groups of the formula I-containing polymers, compounds of the formula II can be reacted with compounds of the formula IIa to give polymers containing the structural unit of the formula III HX-Ar 1 - (XH) n (II), OCN-R 3 - (NCO) m (IIa), -X-Ar 1 - (X-CO-NH-R 3 - (NH-CO-) m ) n - (III) wherein
X, R 2 and Ar 1 and n have the meaning defined above,
R 3 is an m + 1-valent aliphatic, cycloaliphatic, carbocyclic-aromatic radical, heterocyclic-aromatic radical or aralkyl radical which is unsubstituted or bears at least one substituent selected from the group alkyl, alkoxy, haloalkyl, cycloalkyl, aryl , Heterocyclyl, halogen, amino, hydroxy, nitro, nitrile, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl, and
m is an integer from 1 to 4, preferably 1 or 2.

Alternativ können zur Erzeugung von funktionelle Gruppen der Formel I enthaltenden Polymeren mit Isocyanatgruppen funktionalisierte Monomere der Formel IIIa mit Verbindungen der Formel II zu Monomeren der Formel Illb umgesetzt werden, die anschließend polymerisiert werden HX-Ar1-(XH)n (II), M-BG-R3-(NCO)m (lila), M-BG-R3-((NH-CO-X-Ar1-(X-CO-NH)-R3-BG-M)n)m (IIIb), worin
X, Ar1, R3, m und n die oben definierten Bedeutungen besitzen,
M ein organischer Rest mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung ist, und
BG eine kovalente Bindung oder ein zweiwertiger organischer Rest ist.
Alternatively, functionalized monomers of formula IIIa can be reacted with compounds of formula II to form monomers of formula I containing polymers containing isocyanate functional groups of formula I to give monomers of formula IIIb, which are then polymerized HX-Ar 1 - (XH) n (II), M-BG-R 3 - (NCO) m (purple), M-BG-R 3 - ((NH-CO-X-Ar 1 - (X-CO-NH) -R 3 -BG-M) n ) m (IIIb), wherein
X, Ar 1 , R 3 , m and n have the meanings defined above,
M is an organic radical having at least one polymerizable double bond, and
BG is a covalent bond or a divalent organic radical.

In einer weiteren Ausführungsform können zur Erzeugung der von funktionelle Gruppen der Formel I enthaltenden Polymeren Polyisocyanate der Formel III mit HX-Gruppen funktionalisierte Monomere der Formel IIIc zu Monomeren der Formel IIId umgesetzt werden, die anschließend polymerisiert werden OCN-R3-(NCO)m (III), M-BG-X-Ar1(XH)n (IIIc), M-BG-X-Ar1-(X-CO-NH-R3-(NH-CO-X-Ar1-(X-BG-M)m)n)m (IIId), worin
X, Ar1, R3, BG, M, m und n die oben definierten Bedeutungen besitzen.
In a further embodiment, to produce the polymers containing functional groups of the formula I, polyisocyanates of the formula III can be reacted with monomers of the formula IIIc functionalized with HX groups to give monomers of the formula IIId, which are subsequently polymerized OCN-R 3 - (NCO) m (III), M-BG-X-Ar 1 (XH) n (IIIc), M-BG-X-Ar 1 - (X-CO-NH-R 3 - (NH-CO-X-Ar 1 - (X-BG-M) m ) n ) m (IIId) wherein
X, Ar 1 , R 3 , BG, M, m and n have the meanings defined above.

Bedeutet in dieser Beschreibung einer der Reste Alkyl, so kann die Alkylgruppe sowohl verzweigt als auch unverzweigt sein. Eine Alkylgruppe enthält typischerweise ein bis zu zwanzig Kohlenstoffatome, bevorzugt ein bis zu zehn Kohlenstoffatome. Beispiele für Alkylgruppen sind: Methyl, Ethyl, n- Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert.-Butyl, Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, 2-Ethylhexyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl, n-Undecyl, n-Dodecyl, n-Tridecyl, n-Tetradecyl, n-Pentadecyl, n-Hexadecyl, n-Heptadecyl, n-Octadecyl, n-Nonadecyl oder Eicosyl. Besonders bevorzugt sind Alkylgruppen mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen. Alkylgruppen können gegebenenfalls substituiert sein, beispielsweise mit Alkoxy, Haloalkyl, Cycloalkyl, Aryl, Heterocyclyl, Halogen, Amino, Hydroxy, Nitro, Nitril, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl.In this description, if one of the radicals is alkyl, then the alkyl group can be both branched and unbranched. An alkyl group typically contains one to twenty carbon atoms, preferably one to ten carbon atoms. Examples of alkyl groups are: methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, n-hexyl, n-heptyl, 2-ethylhexyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl, n-undecyl, n-dodecyl, n-tridecyl, n-tetradecyl, n-pentadecyl, n-hexadecyl, n-heptadecyl, n-octadecyl, n-nonadecyl or eicosyl. Particularly preferred are alkyl groups having one to six carbon atoms. Alkyl groups may be optionally substituted, for example, with alkoxy, haloalkyl, cycloalkyl, aryl, heterocyclyl, halogen, amino, hydroxy, nitro, nitrile, carboxyl, carboxyl, carboxylamide, sulfonic, sulfonic, sulfonic, formyl or alkylcarbonyl.

Bedeutet in dieser Beschreibung einer der Reste Alkoxy, so kann die Alkoxygruppe aus einer Alkyleinheit bestehen, die sowohl verzweigt als auch unverzweigt sein kann. Eine Alkoxygruppe enthält typischerweise ein bis zu zwanzig Kohlenstoffatome, bevorzugt ein bis zu zehn Kohlenstoffatome. Beispiele für Alkoxygruppen sind: Methoxy, Ethoxy, Isopropoxy, n-Butoxy, sec.-Butoxy, tert.-Butoxy, Pentyloxy, n-Hexyloxy, n-Heptyloxy, 2-Ethylhexyloxy, n-Octyloxy, n-Nonyloxy, n-Decyloxy, n-Tridecyloxy, n-Tetradecyloxy, n-Pentadecyloxy, n-Hexadecyloxy, n-Octadecyloxy oder Eicosyloxy. Besonders bevorzugt sind Alkoxygruppen mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen. In this description, if one of the radicals alkoxy, the alkoxy group may consist of an alkyl moiety, which may be both branched and unbranched. An alkoxy group typically contains one to twenty carbon atoms, preferably one to ten carbon atoms. Examples of alkoxy groups are: methoxy, ethoxy, isopropoxy, n-butoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, pentyloxy, n-hexyloxy, n-heptyloxy, 2-ethylhexyloxy, n-octyloxy, n-nonyloxy, n-decyloxy , n-Tridecyloxy, n-tetradecyloxy, n-pentadecyloxy, n-hexadecyloxy, n-octadecyloxy or eicosyloxy. Particularly preferred are alkoxy groups having one to six carbon atoms.

Bedeutet in dieser Beschreibung einer der Reste Haloalkyl, so kann die Haloalkylgruppe sowohl verzweigt als auch unverzweigt sein. Eine Haloalkylgruppe enthält typischerweise ein bis zu zwanzig Kohlenstoffatome, die wiederum unabhängig voneinander mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert sind, bevorzugt ein bis zehn Kohlenstoffatome. Beispiele für Halogenatome sind Fluor, Chlor, Brom oder Iod. Bevorzugt sind Fluor und Chlor. Beispiele für Haloalkylgruppen sind: Trifluoromethyl, Difluoromethyl, Fluoromethyl, Bromodifluoromethyl, 2-Chloroethyl, 2-Bromoethyl, 1,1-Difluoroethyl, 2,2,2-Trifluoroethyl, 1,1,2,2-Tetrafluoroethyl, 2-Chloro-1,1,2-trifluoroethyl, Pentafluoroethyl, 3-Bromopropyl, 2,2,3,3-Tetrafluoropropyl, 1,1,2,3,3,3-Hexafluoropropyl, 1,1,1,3,3,3-Hexafluoropropyl, 3-Bromo-2-methylpropyl, 4-Bromobutyl, Perfluoropentyl.In this description, if one of the radicals haloalkyl, the haloalkyl group may be both branched and unbranched. A haloalkyl group typically contains one to twenty carbon atoms, which in turn are independently substituted with one or more halogen atoms, preferably one to ten carbon atoms. Examples of halogen atoms are fluorine, chlorine, bromine or iodine. Preference is given to fluorine and chlorine. Examples of haloalkyl groups are: trifluoromethyl, difluoromethyl, fluoromethyl, bromodifluoromethyl, 2-chloroethyl, 2-bromoethyl, 1,1-difluoroethyl, 2,2,2-trifluoroethyl, 1,1,2,2-tetrafluoroethyl, 2-chloro-1 , 1,2-trifluoroethyl, pentafluoroethyl, 3-bromopropyl, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl, 1,1,2,3,3,3-hexafluoropropyl, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl , 3-bromo-2-methylpropyl, 4-bromobutyl, perfluoropentyl.

Bevorzugte Haloalkylgruppen sind Teil- oder Perfluoralkylgruppen mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen, insbesondere Pentafluorethyl oder Trifluormethyl.Preferred haloalkyl groups are part or perfluoroalkyl groups having one to six carbon atoms, in particular pentafluoroethyl or trifluoromethyl.

Bedeutet in dieser Beschreibung einer der Reste Cycloalkyl, so ist die Cycloalkylgruppe typischerweise eine cyclische Gruppe, enthaltend drei bis acht, vorzugsweise fünf, sechs oder sieben Ringkohlenstoffatome, die jeweils unabhängig voneinander substituiert sein können. Beispiele für Substituenten sind Alkylgruppen oder zwei Alkylgruppen, die zusammen mit den Ringkohlenstoffen, an denen sie gebunden sind, einen weiteren Ring bilden können. Beispiele für Cycloalkylgruppen sind Cyclopropyl, Cyclopentyl oder Cyclohexyl. Cycloalkylgruppen können gegebenenfalls substituiert sein, beispielsweise mit Alkyl, Alkoxy, Haloalkyl, Cycloalkyl, Aryl, Heterocyclyl, Halogen, Amino, Hydroxy, Nitro, Nitril, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl.In this specification, when one of the radicals is cycloalkyl, the cycloalkyl group is typically a cyclic group containing three to eight, preferably five, six or seven ring carbon atoms, each of which may be independently substituted. Examples of substituents are alkyl groups or two alkyl groups which can form another ring together with the ring carbons to which they are attached. Examples of cycloalkyl groups are cyclopropyl, cyclopentyl or cyclohexyl. Cycloalkyl groups may be optionally substituted, for example, with alkyl, alkoxy, haloalkyl, cycloalkyl, aryl, heterocyclyl, halogen, amino, hydroxy, nitro, nitrile, carboxyl, carboxyl, carboxylamide, sulfonic, sulfonic, sulfonic, formyl or alkylcarbonyl.

Bedeutet in dieser Beschreibung einer der Reste Aryl oder einen carbocyclisch-aromatischen Rest, so ist die Arylgruppe typischerweise eine cyclische aromatische Gruppe, enthaltend fünf bis vierzehn Ringkohlenstoffatome, die jeweils unabhängig voneinander substituiert sein können. Beispiele für Substituenten sind Alkylgruppen oder zwei Alkylgruppen, die gemeinsam mit den Ringkohlenstoffatomen, an denen sie gebunden sind, einen weiteren Ring bilden können. Beispiele für Arylgruppen sind Naphthyl, Biphenyl, Anthryl oder insbesondere Phenyl. Arylgruppen können gegebenenfalls substituiert sein, beispielsweise mit Alkyl, Alkoxy, Haloalkyl, Cycloalkyl, Aryl, Heterocyclyl, Halogen, Amino, Hydroxy, Nitro, Nitril, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl. Arylreste Ar1 weisen mindestens einen elektronenziehenden Substituenten ausgewählt aus der Gruppe Haloalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl auf.In this specification, when one of aryl or a carbocyclic aromatic group is used, the aryl group is typically a cyclic aromatic group containing five to fourteen ring carbon atoms, each of which may be independently substituted. Examples of substituents are alkyl groups or two alkyl groups which together with the ring carbon atoms to which they are attached can form a further ring. Examples of aryl groups are naphthyl, biphenyl, anthryl or especially phenyl. Aryl groups may be optionally substituted, for example, with alkyl, alkoxy, haloalkyl, cycloalkyl, aryl, heterocyclyl, halogen, amino, hydroxy, nitro, nitrile, carboxyl, carboxyl, carboxylamide, sulfonic, sulfonic, sulfonic, formyl or alkylcarbonyl. Aryl radicals Ar 1 have at least one electron-withdrawing substituent selected from the group haloalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl.

Bedeutet in dieser Beschreibung einer der Reste Heterocyclyl, so handelt es sich dabei typischerweise um eine cyclische Gruppe mit drei bis zehn Ringkohlenstoffatomen und mit mindestens einem Ringheteroatom, die jeweils unabhängig voneinander substituiert sein können. Beispiele für Substituenten sind Alkylgruppen, oder zwei Alkylgruppen die zusammen mit den Ringkohlenstoffen an denen sie gebunden sind einen weiteren Ring bilden können. Beispiele für Heteroatome sind Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Bor, Selen oder Schwefel. Beispiele für Heterocyclylgruppen sind Furyl, Thienyl, Pyrrolyl, Imidazolyl, Pyridyl oder Piperidinyl. Heterocyclylgruppen sind vorzugsweise aromatisch und werden auch als Heteroarylgruppen bezeichnet. Heterocyclylgruppen können gegebenenfalls substituiert sein, beispielsweise mit Alkyl, Alkoxy, Haloalkyl, Cycloalkyl, Aryl, Heterocyclyl, Halogen, Amino, Hydroxy, Nitro, Nitril, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl. Heteroarylreste Ar1 können unsubstituiert oder substituiert sein. Substituierte Heteroarylreste weisen vorzugsweise mindestens einen elektronenziehenden Substituenten ausgewählt aus der Gruppe Haloalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl auf. Bevorzugte Heteroarylreste sind unsubstituierte Reste mit ein bis drei Ringstickstoffatomen oder mit mindestens einem Substituenten, insbesondere mit mindestens einem elektronenziehenden Substituenten ausgewählt aus der Gruppe Haloalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl substituiete Reste mit ein bis drei Ringstickstoffatomen.In this description, if one of the radicals heterocyclyl, this is typically a cyclic group having three to ten ring carbon atoms and having at least one ring heteroatom, each of which may be substituted independently of one another. Examples of substituents are alkyl groups, or two alkyl groups which together with the ring carbons to which they are attached can form a further ring. Examples of heteroatoms are oxygen, nitrogen, phosphorus, boron, selenium or sulfur. Examples of heterocyclyl groups are furyl, thienyl, pyrrolyl, imidazolyl, pyridyl or piperidinyl. Heterocyclyl groups are preferably aromatic and are also referred to as heteroaryl groups. Heterocyclyl groups may optionally be substituted, for example with alkyl, alkoxy, haloalkyl, cycloalkyl, aryl, heterocyclyl, halogen, amino, hydroxy, nitro, nitrile, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonamide, formyl or alkylcarbonyl. Heteroaryl radicals Ar 1 can be unsubstituted or substituted. Substituted heteroaryl radicals preferably have at least one electron-withdrawing substituent selected from the group haloalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl. Preferred heteroaryl radicals are unsubstituted radicals having one to three ring nitrogen atoms or having at least one electron-withdrawing substituent selected from the group haloalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, Formyl or alkylcarbonyl substituted radicals having one to three ring nitrogen atoms.

Bedeutet in dieser Beschreibung einer der Reste einen Aralkylrest, so ist die Aralkylgruppe typischerweise eine Arylgruppe, wobei Aryl zuvor bereits definiert wurde, an die kovalent mindestens eine Alkylgruppe gebunden ist. Die Aralkylgruppe kann am aromatischen Ring beispielsweise mit Alkylgruppen oder mit Halogenatomen substituiert sein. Ein Beispiel für eine Aralkylgruppe ist Benzyl. Aralkylgruppen können gegebenenfalls substituiert sein, beispielsweise mit Alkyl, Alkoxy, Haloalkyl, Cycloalkyl, Aryl, Heterocyclyl, Halogen, Amino, Hydroxy, Nitro, Nitril, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl.In this description, if one of the radicals is an aralkyl radical, then the aralkyl group is typically an aryl group, wherein aryl has previously been defined, to which at least one alkyl group is covalently bonded. The aralkyl group may be substituted on the aromatic ring, for example with alkyl groups or with halogen atoms. An example of an aralkyl group is benzyl. Aralkyl groups may be optionally substituted, for example, with alkyl, alkoxy, haloalkyl, cycloalkyl, aryl, heterocyclyl, halogen, amino, hydroxy, nitro, nitrile, carboxyl, carboxyl, carboxylamide, sulfonic, sulfonic, sulfonic, formyl or alkylcarbonyl.

Bedeutet in dieser Beschreibung ein Rest Amino, so handelt es sich dabei um einen Rest der Formel -NR4R5, worin R4 und R5 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen organischen Rest bedeuten, vorzugsweise Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen. In this description, if a radical is amino, it is a radical of the formula -NR 4 R 5 , in which R 4 and R 5, independently of one another, denote hydrogen or an organic radical, preferably hydrogen or an alkyl group having one to six carbon atoms.

Bedeutet in dieser Beschreibung einer der Reste Halogen, so ist darunter ein kovalent gebundenes Fluor-, Chlor-, Brom- oder lodatom zu verstehen. Bevorzugt sind Fluor oder Chlor.In this description, if one of the radicals is halogen, then it is understood to mean a covalently bonded fluorine, chlorine, bromine or iodine atom. Preference is given to fluorine or chlorine.

Bedeutet in dieser Beschreibung ein Rest Carboxylester, so handelt es sich dabei um einen Rest der Formel -CO-OR6, worin R6 einen organischen Rest bedeutet, vorzugsweise eine Alkylgruppe und insbesondere eine Alkylgruppe mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen.In this description, a radical carboxyl ester, it is a radical of the formula -CO-OR 6 , wherein R 6 is an organic radical, preferably an alkyl group and in particular an alkyl group having one to six carbon atoms.

Bedeutet in dieser Beschreibung ein Rest Carboxylamid, so handelt es sich dabei um einen Rest der Formel -CO-NR4R5, worin R4 und R5 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen organischen Rest bedeuten, vorzugsweise Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen.In this description, a radical carboxamide, it is a radical of the formula -CO-NR 4 R 5 , wherein R 4 and R 5 are independently hydrogen or an organic radical, preferably hydrogen or an alkyl group having one to six carbon atoms.

Bedeutet in dieser Beschreibung ein Rest Sulfonsäureester, so handelt es sich dabei um einen Rest der Formel -SO2-OR6, worin R6 einen organischen Rest bedeutet, vorzugsweise eine Alkylgruppe und insbesondere eine Alkylgruppe mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen.In this description, a radical sulfonic acid ester, so it is a radical of the formula -SO 2 -OR 6 , wherein R 6 is an organic radical, preferably an alkyl group and especially an alkyl group having one to six carbon atoms.

Bedeutet in dieser Beschreibung ein Rest Sulfonsäureamid, so handelt es sich dabei um einen Rest der Formel -SO2-NR4R5, worin R4 und R5 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen organischen Rest bedeuten, vorzugsweise Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen.In this description, a radical sulfonic acid amide, it is a radical of the formula -SO 2 -NR 4 R 5 , wherein R 4 and R 5 are independently hydrogen or an organic radical, preferably hydrogen or an alkyl group having a six carbon atoms.

Bedeutet in dieser Beschreibung ein Rest Alkylcarbonyl, so handelt es sich dabei um einen Rest der Formel -CO-R6, worin R6 einen Alkylrest bedeutet, vorzugsweise eine Alkylgruppe mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen.In this description, a radical alkylcarbonyl, it is a radical of the formula -CO-R 6 , wherein R 6 is an alkyl radical, preferably an alkyl group having one to six carbon atoms.

Bevorzugt werden Polymere, in denen X ein zweiwertiger Rest der Formel -O- und/oder -NH- ist.Preference is given to polymers in which X is a bivalent radical of the formula -O- and / or -NH-.

Ganz besonders bevorzugt werden Polymere, in denen X -O- bedeutet.Very particular preference is given to polymers in which X is -O-.

Ebenfalls bevorzugt werden Polymere, in denen R1 und R2 Wasserstoff sind.Also preferred are polymers in which R 1 and R 2 are hydrogen.

Weitere bevorzugte Polymere enthalten Reste der Formel I, in denen Ar1 ein zwei- oder dreiwertiger carbocyclisch-aromatischer Rest, ein zwei- oder dreiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest, ein Rest -Ar4-CH2-, >Ar4-CH2-, -Ar5-CH2- oder >Ar5-CH2- ist, wobei Ar4 ein zwei- oder dreiwertiger carbocyclisch-aromatischer Rest ist und Ar5 zwei- oder dreiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist und wobei die Reste Ar1, Ar4 und Ar5 einen oder zwei Substituenten tragen, die ausge-wählt sind aus der Gruppe Haloalkyl, insbesondere Teil- oder Perfluoroalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl oder in denen Ar1 ein unsubstituierter zwei- oder dreiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest oder ein unsubstituierter Rest -Ar5-CH2- oder >Ar5-CH2- ist, wobei Ar5 ein zwei- oder dreiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist, insbesondere ein zwei- oder dreiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest mit ein bis drei, insbesondere mit ein oder zwei Ringstickstoffatomen.Further preferred polymers contain radicals of the formula I in which Ar 1 is a divalent or trivalent carbocyclic aromatic radical, a divalent or trivalent heterocyclic aromatic radical, a radical -Ar 4 -CH 2 -,> Ar 4 -CH 2 - , -Ar 5 -CH 2 - or> Ar 5 -CH 2 -, wherein Ar 4 is a divalent or trivalent carbocyclic aromatic radical and Ar 5 divalent or trivalent heterocyclic-aromatic radical and in which the radicals Ar 1, Ar 4 and Ar 5 carry one or two substituents which are selected from the group haloalkyl, in particular para or perfluoroalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl or in which Ar 1 is an unsubstituted divalent or trivalent heterocyclic aromatic radical or an unsubstituted radical -Ar 5 -CH 2 - or> Ar 5 -CH 2 -, where Ar 5 is a di- or trihydric heterocyclic-aromatic radical is, in particular a two- or trivalent heterocyclic-aromatic radical having one to three, in particular having one or two ring nitrogen atoms.

Weitere bevorzugte Polymere enthalten zwei- oder dreiwertige Reste R3, die unsubstituiert sind oder die mit einem oder zwei Resten ausgewählt aus der Gruppe Alkyl, Alkoxy, Haloalkyl, insbesondere Perfluoroalkyl, Cycloalkyl, Aryl, Heterocyclyl, Halogen, Amino, Hydroxy, Nitro, Nitril, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl substituiert sind.Further preferred polymers contain di- or trivalent radicals R 3 which are unsubstituted or which have one or two radicals selected from the group consisting of alkyl, alkoxy, haloalkyl, in particular perfluoroalkyl, cycloalkyl, aryl, heterocyclyl, halogen, amino, hydroxyl, nitro, nitrile , Carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl.

Wie oben dargelegt, enthalten die erfindungsgemäßen Polymeren Struktureinheiten der Formel I, die sich von ausgewählten elektronenarmen aromatischen Amino-, Thiol- oder Hydroxyverbindungen und von Polyisocyanaten ableiten.As stated above, the polymers of the invention contain structural units of the formula I which are derived from selected electron-poor aromatic amino, thiol or hydroxy compounds and from polyisocyanates.

Die erfindungsgemäßen Polymeren können in der Form von Polymerketten vorliegen, in denen Gruppen der Formel I enthalten sind. Beispiele für Polymere dieses Typs sind Verbindungen der Formel IV

Figure DE102017010165A1_0001
worin X, Ar1, n und m die oben definierten Bedeutungen besitzen,
R7 ein m+1-wertiger organischer Rest ist, und
o eine Zahl von größer gleich 2 ist.The polymers according to the invention can be in the form of polymer chains in which groups of the formula I are present. Examples of polymers of this type are compounds of the formula IV
Figure DE102017010165A1_0001
wherein X, Ar 1 , n and m have the meanings defined above,
R 7 is an m + 1-valent organic radical, and
o is a number greater than or equal to 2.

Bevorzugte Polymere dieses Typs sind solche der Formel IVa

Figure DE102017010165A1_0002
worin X, Ar1, n und m die oben definierten Bedeutungen besitzen,
R7 ein 2-wertiger organischer Rest ist, und
o eine Zahl von größer gleich 1, insbesondere von 10 bis 100000 ist, und ganz besonders bevorzugt von 10 bis 1000.Preferred polymers of this type are those of the formula IVa
Figure DE102017010165A1_0002
wherein X, Ar 1 , n and m have the meanings defined above,
R 7 is a divalent organic radical, and
o is a number greater than or equal to 1, in particular from 10 to 100,000, and most preferably from 10 to 1000.

Die erfindungsgemäßen Polymeren können außerdem in der Form von aus einer Hauptkette und ein oder mehreren Seitenketten bestehenden Polymerketten vorliegen, welche Gruppen der Formel I in der Hauptkette und/oder in den Seitenketten enthalten. Beispiele für Polymere dieses Typs sind Verbindungen der Formel V oder Verbindungen der Formel VI

Figure DE102017010165A1_0003
Figure DE102017010165A1_0004
worin X, Ar1, n und m die oben definierten Bedeutungen besitzen,
R7 ein n+1-wertiger organischer Rest ist,
o eine Zahl von größer gleich 1 ist,
ME eine von einem polymerisierbaren Monomer abgeleitete wiederkehrende Struktureinheit ist,
BG eine kovalente Bindung oder ein zweiwertiger organischer Rest ist, und
p eine ganze Zahl von 2 bis 10000000, vorzugsweise von 10 bis 100000, besonders bevorzugt von 20 bis 50000, und ganz besonders bevorzugt von 20 bis 1000 ist.The polymers of the present invention may also be in the form of main chain and one or more side chain polymer chains containing groups of formula I in the backbone and / or side chains. Examples of polymers of this type are compounds of the formula V or compounds of the formula VI
Figure DE102017010165A1_0003
Figure DE102017010165A1_0004
wherein X, Ar 1 , n and m have the meanings defined above,
R 7 is an n + 1-valent organic radical,
o is a number greater than or equal to 1,
ME is a repeating structural unit derived from a polymerizable monomer,
BG is a covalent bond or a divalent organic radical, and
p is an integer from 2 to 10,000,000, preferably from 10 to 100,000, more preferably from 20 to 50,000, and most preferably from 20 to 1,000.

Beispiele für zweiwertige Gruppen BG sind Alkylen-, Alkenylen- oder Arylenreste, wobei Alkylenreste ein oder mehrere nicht direkt zueinander benachbarte Sauerstoff atome oder Iminogruppen in der Alkylenkette aufweisen können.Examples of divalent groups BG are alkylene, alkenylene or arylene radicals, where alkylene radicals may have one or more oxygen atoms which are not directly adjacent to one another or imino groups in the alkylene chain.

Vorzugsweise sind Brückengruppen BG über funktionelle Gruppen an das Polymergerüst ME angebunden. Beispiele für funktionelle Gruppen sind -CO-O-, -CO-, -CO-NH-, -NH- oder -S-, vorzugsweise -O- oder -CO-O-. Funktionelle Gruppen können selbst Brückengruppen BG sein oder zusammen als Rest -BG-X-eine Anbindung des Restes Ar1 an das Polymergerüst bewirken.Preferably, bridging groups BG are attached to the polymer backbone ME via functional groups. Examples of functional groups are -CO-O-, -CO-, -CO-NH-, -NH- or -S-, preferably -O- or -CO-O-. Functional groups may themselves be bridging groups BG or, together with the remainder -BG-X, bring about a binding of the radical Ar 1 to the polymer skeleton.

Bevorzugt handelt es sich bei Brückengruppen BG um Alkylenreste mit ein bis zwanzig Kohlenstoffatomen, um Alkenylen- oder Alkinylenreste mit zwei bis zwanzig Kohlenstoffatomen und einer Doppel- oder Dreifachbindung, um Polyalkylenglykolreste mit ein bis fünfzig Alkylenoxid-Wiederholeinheiten, um Reste der Formeln -O-, -S-, -NH-, -Si(CH3)2-O-, -CO-, -CO-O-, -CO-NR21- mit R21 als Wasserstoff, Alkyl oder Aryl, -CO-, -C6H4- bei dem die beiden freien Bindungen in ortho- meta- oder para-Position zueinander stehen, oder -C6H4-CH2- bei dem die freie Bindung und die -CH2-Gruppe in ortho-, meta- oder para-Position zueinander stehen. Preferably, bridging groups BG are alkylene radicals having from one to twenty carbon atoms, alkenylene or alkynylene radicals having from two to twenty carbon atoms and a double or triple bond, polyalkylene glycol radicals having from one to fifty alkylene oxide repeating units, radicals of the formulas -O-, -S-, -NH-, -Si (CH 3 ) 2 -O-, -CO-, -CO-O-, -CO-NR 21 - with R 21 as hydrogen, alkyl or aryl, -CO-, - C 6 H 4 - in which the two free bonds are in the ortho-meta or para position, or -C 6 H 4 -CH 2 - in which the free bond and the -CH 2 - group in ortho, meta - or para-position to each other.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei Brückengruppen BG um Alkylenreste mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen, um zweiwertige um zweiwertige Polyethylenglykolreste mit ein bis zwanzig Ethylenoxid-Wiederholeinheiten, um zeiwertige Polypropylenglykolreste mit ein bis zwanzig Propylenoxid-Wiederholeinheiten, oder um ortho-, meta- oder para-Phenylenreste.Bridging groups BG are particularly preferably alkylene radicals having from one to six carbon atoms, bivalent polyethyleneglycol radicals having from one to twenty ethylene oxide repeat units, zeolitic polypropylene glycol radicals having from one to twenty propylene oxide repeat units, or ortho, meta or para radicals. phenylene.

Beispiele für besonders bevorzugte Brückengruppen BG sind solche der nachstehend aufgelisteten Formeln

Figure DE102017010165A1_0005
Figure DE102017010165A1_0006
Figure DE102017010165A1_0007
Figure DE102017010165A1_0008
Figure DE102017010165A1_0009
worin R21 Wasserstoff, Aryl oder Alkyl bedeutet, insbesondere Wasserstoff oder C1-C6-Alkyl, und ganz besonders bevorzugt Wasserstoff oder Methyl,
p eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist und
q eine Zahl von mindestens 1, vorzugsweise von 1 bis 50 und insbesonder von 1 bis 20 ist.Examples of particularly preferred bridging groups BG are those of the formulas listed below
Figure DE102017010165A1_0005
Figure DE102017010165A1_0006
Figure DE102017010165A1_0007
Figure DE102017010165A1_0008
Figure DE102017010165A1_0009
in which R 21 is hydrogen, aryl or alkyl, in particular hydrogen or C 1 -C 6 -alkyl, and very particularly preferably hydrogen or methyl,
p is an integer from 1 to 6 and
q is a number of at least 1, preferably from 1 to 50 and especially from 1 to 20.

Bevorzugte Polymere des oben genannten Typs der Formel V oder VI sind solche der Formel Va oder VIa

Figure DE102017010165A1_0010
Figure DE102017010165A1_0011
worin X, ME, BG, o und p die oben definierten Bedeutungen besitzen,
Ar2 ein zweiwertiger carbocyclisch-aromatischer Rest, ein zweiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest, ein Rest -Ar4-CH2- oder -Ar5-CH2-, wobei Ar4 ein zweiwertiger carbocyclisch-aromatischer Rest ist und Ar5 ein zweiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist und wobei die Reste Ar2, Ar4 und Ar5 mindestens einen Substituenten tragen, der ausgewählt wird aus der Gruppe Haloalkyl, insbesondere Teil- oder Perfluoroalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl,
R7 ein 2-wertiger organischer Rest ist, und
o eine Zahl von größer gleich 1, insbesondere von 10 bis 100000 ist.Preferred polymers of the above-mentioned type of the formula V or VI are those of the formula Va or VIa
Figure DE102017010165A1_0010
Figure DE102017010165A1_0011
wherein X, ME, BG, o and p have the meanings defined above,
Ar 2 is a divalent carbocyclic aromatic radical, a divalent heterocyclic aromatic radical, a radical -Ar 4 -CH 2 - or -Ar 5 -CH 2 -, wherein Ar 4 is a divalent carbocyclic aromatic radical and Ar 5 is a divalent heterocyclic -aromatic radical and wherein the radicals Ar 2 , Ar 4 and Ar 5 carry at least one substituent which is selected from the group haloalkyl, especially partial or perfluoroalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide , Sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl,
R 7 is a divalent organic radical, and
o is a number greater than or equal to 1, in particular from 10 to 100,000.

Die erfindungsgemäßen Polymeren können auch in der Form eines Polymernetzwerks vorliegen, in dem einzelne Polymerketten durch funktionelle Gruppen der Formel I miteinander kovalent verbunden sind und gegebenenfalls zusätzlich in den einzelnen Polymerketten funktionelle Gruppen der Formel I auftreten.The polymers according to the invention can also be present in the form of a polymer network in which individual polymer chains are covalently bonded to one another by functional groups of the formula I and, if appropriate, functional groups of the formula I additionally occur in the individual polymer chains.

Beispiele für Polymere dieses Typs sind Verbindungen der Formel VII oder der Formel VIII

Figure DE102017010165A1_0012
Figure DE102017010165A1_0013
worin X, Ar1, Ar2, ME, BG, R7, n und m die oben definierten Bedeutungen besitzen, und p eine ganze Zahl von 2 bis 10000000, vorzugsweise von 10 bis 100000 und ganz besonders bevorzugt von 20 bis 50000 ist.Examples of polymers of this type are compounds of the formula VII or of the formula VIII
Figure DE102017010165A1_0012
Figure DE102017010165A1_0013
wherein X, Ar 1 , Ar 2 , ME, BG, R 7 , n and m have the meanings defined above, and p is an integer from 2 to 10,000,000, preferably from 10 to 100,000 and most preferably from 20 to 50,000.

Bevorzugte Polymere dieses Typs sind solche der Formel Vlla oder der Formel VIIIa

Figure DE102017010165A1_0014
Figure DE102017010165A1_0015
worin X, Ar2, ME, BG und p die oben definierten Bedeutungen besitzen und R8 ein 2-wertiger organischer Rest ist.Preferred polymers of this type are those of the formula VIIa or of the formula VIIIa
Figure DE102017010165A1_0014
Figure DE102017010165A1_0015
wherein X, Ar 2 , ME, BG and p have the meanings defined above and R 8 is a 2-valent organic radical.

Bevorzugt liegen die erfindungsgemäßen Polymere in der Form eines Polymernetzwerks vor.The polymers according to the invention are preferably in the form of a polymer network.

Ganz besonders bevorzugt sind Polymernetzwerke enthaltend die Strukturen der Formeln Vlla oder VIIIa.Very particular preference is given to polymer networks comprising the structures of the formulas VIIa or VIIIa.

Die wiederkehrenden Einheiten ME und BG bilden das Rückgrat des Polymers der Formeln V, VI, Va, VIa, VII, VIII, Vlla oder VIIIa.The repeating units ME and BG form the backbone of the polymer of the formulas V, VI, Va, VIa, VII, VIII, VIIa or VIIIa.

Beispiele für Stoffklassen, welche das Rückgrat des Polymers bilden können, sind von ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren oder deren Estern oder Amiden abgeleitete Polymere, wie Polymethacrylat, Polyacrylat, Polymethacrylamid, Polyacrylamid oder Polymaleinat, oder von ethylenisch ungesättigten Arylverbindungen abgeleitete Polymere, wie Polystyrol, oder Polyurethane oder Polyvinylether, oder von aliphatischen Polyenen abgeleitete Polymere, wie Polybutadien oder Polyisopren.Examples of classes of compounds which can form the backbone of the polymer are polymers derived from ethylenically unsaturated carboxylic acids or their esters or amides, such as polymethacrylate, polyacrylate, polymethacrylamide, polyacrylamide or polymaleinate, or polymers derived from ethylenically unsaturated aryl compounds, such as polystyrene, or polyurethanes or Polyvinyl ethers, or polymers derived from aliphatic polyenes, such as polybutadiene or polyisoprene.

Nachfolgend sind Beispiele von Kombinationen der Struktureinheiten ME und der Brückengruppen BG für einige der oben genannten Stoffklassen aufgeführt. Dabei handelt es sich um Polymethacrylat BG = -CO- X = -O- ME =

Figure DE102017010165A1_0016
Polyacrylat BG = -CO- X = -O- ME =
Figure DE102017010165A1_0017
Polymethacrylamid BG = -CO- X = -NH- ME =
Figure DE102017010165A1_0018
Polymaleinat BG = -CO- X = -O- ME =
Figure DE102017010165A1_0019
R = C1-C6-Alkyl Polyacrylamid BG = -CO- X = -NH- ME =
Figure DE102017010165A1_0020
Poly(4-hydroxystyrol) BG = kovalente Bindung X = -O- ME =
Figure DE102017010165A1_0021
Polyvinylether BG = kovalente Bindung X = -O- ME =
Figure DE102017010165A1_0022
Polybutadien BG = kovalente X = -O- ME Bindung
Figure DE102017010165A1_0023
Polyisopren BG = kovalente X = -O- ME = Bindung
Figure DE102017010165A1_0024
The following are examples of combinations of the structural units ME and the bridging groups BG for some of the abovementioned classes of substances. It refers to polymethacrylate BG = -CO- X = -O- ME =
Figure DE102017010165A1_0016
polyacrylate BG = -CO- X = -O- ME =
Figure DE102017010165A1_0017
polymethacrylamide BG = -CO- X = -NH- ME =
Figure DE102017010165A1_0018
polymaleate BG = -CO- X = -O- ME =
Figure DE102017010165A1_0019
R = C 1 -C 6 -alkyl polyacrylamide BG = -CO- X = -NH- ME =
Figure DE102017010165A1_0020
Poly (4-hydroxystyrene) BG = covalent bond X = -O- ME =
Figure DE102017010165A1_0021
polyvinyl BG = covalent bond X = -O- ME =
Figure DE102017010165A1_0022
polybutadiene BG = covalent X = -O- ME binding
Figure DE102017010165A1_0023
polyisoprene BG = covalent X = -O- ME = binding
Figure DE102017010165A1_0024

Besonders bevorzugt eingesetzte Stoffklassen, welche das Rückgrat des Polymers bilden, sind Polymethacrylate, Polyacrylate, Polymaleinate, Poly(4-hydroxystyrol), Polyvinylether, Polybutadien und Polyisopren.Particularly preferred classes of substances which form the backbone of the polymer are polymethacrylates, polyacrylates, polymaleinates, poly (4-hydroxystyrene), polyvinyl ethers, polybutadiene and polyisoprene.

Die Struktureinheiten der Formel I sind mit dem Polymerrückgrat kovalent verbunden.The structural units of the formula I are covalently bonded to the polymer backbone.

Die Struktureinheiten der Formel I enthaltenden Polymeren können als lineare oder als dreidimensional vernetzte Polymere vorliegen oder aber es kann sich sich um Kamm- und Sternpolymere, Dendrimere, Leiterpolymere, ringförmige Polymere, Polycatenane oder Polyrotaxane handeln.The structural units of the formula I-containing polymers can be in the form of linear or three-dimensionally crosslinked polymers, or they can be comb and star polymers, dendrimers, ladder polymers, ring-shaped polymers, polycatenans or polyrotaxanes.

Die erfindungsgemäßen Polymeren können neben den oben beschriebenen Struktureinheiten weitere Struktureinheiten aufweisen, welche durch den Einsatz von weiteren Comonomeren bei der Polymerisation oder durch Funktionalisierung des (Co)polymers erhalten wurden.In addition to the above-described structural units, the polymers according to the invention may have further structural units which have been obtained by the use of further comonomers in the polymerization or by functionalization of the (co) polymer.

Beispiele für solche weiteren Struktureinheiten sind solche, die sich von Estern oder Amiden ethylenisch ungesättigter Mono- oder Dicarbonsäuren, insbesondere Estern oder Amiden der Acrylsäure, Estern oder Amiden der Methacrylsäure, Estern oder Amiden der Maleinsäure, Estern oder Amiden der Itaconsäure, von Vinylestern gesättigter aliphatischer Carbonsäuren und/oder von ethylenisch ungesättigten Mono-oder Dicarbonsäuren ableiten.Examples of such further structural units are those derived from esters or amides of ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acids, in particular esters or amides of acrylic acid, esters or amides of methacrylic acid, esters or amides of maleic acid, esters or amides of itaconic acid, derived from vinyl esters of saturated aliphatic carboxylic acids and / or of ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acids.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Polymere kann mit den üblichen Polymerisationsverfahren erfolgen. Beispiele dafür sind die Polymerisation in Substanz, die Polymerisation in Lösung oder die Emulsions- bzw. Suspensionspolymerisation. Dem Fachmann sind diese Vorgehensweisen bekannt.The preparation of the polymers of the invention can be carried out by the usual polymerization. Examples of these are the bulk polymerization, the polymerization in solution or the emulsion or suspension polymerization. The person skilled in these procedures are known.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polymeren können ausgewählte elektronenarme Phenole, Thiophenole, Amine oder Aminophenole der oben definierten Formeln II und/oder IIIc eingesetzt werden und mit Polyisocyanaten der oben definierten Formeln III und/oder IIIa umgesetzt werden.For the preparation of the polymers according to the invention, selected electron-poor phenols, thiophenols, amines or aminophenols of the formulas II and / or IIIc defined above can be used and reacted with polyisocyanates of the formulas III and / or IIIa defined above.

Bevorzugt werden elektronenarme Verbindungen der Formel II verwendet. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass mindestens eine Hydroxylgruppe, Aminogruppe oder Thiolgruppe an einen carbocyclisch-aromatischen Rest gebunden ist, der zusätzlich noch mindestens einen elektronenziehenden Rest aufweist, oder dass mindestens eine Hydroxylgruppe, Aminogruppe oder Thiolgruppe an einen heterocyclisch-aromatischen Rest gebunden ist, der gegebenenfalls ein oder mehrere Substituenten, insbesondere einen oder mehrere elektronenziehende Reste trägt.Preference is given to using electron-poor compounds of the formula II. These are characterized in that at least one hydroxyl group, amino group or thiol group is bonded to a carbocyclic-aromatic radical which additionally has at least one electron-withdrawing radical, or in that at least one hydroxyl group, amino group or thiol group is bonded to a heterocyclic-aromatic radical, which optionally carries one or more substituents, in particular one or more electron-withdrawing radicals.

Bevorzugte elektronenarme Verbindungen der Formel II sind solche der Formel IXa oder IXb oder IXc HO-Ar3-Y (IXa) HS-Ar3-Y (IXb) H2N-Ar3-Y (IXc) worin
Ar3 ein zwei- oder dreiwertiger carbocyclisch-aromatischer Rest ist, der neben den Gruppen OH und Y oder den Gruppen SH und Y oder den Gruppen NH2 und Y einen Substituenten trägt, der ausgewählt wird aus der Gruppe Haloalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl, oder Ar3 ein zwei- oder dreiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist, der neben den Gruppen OH und Y oder den Gruppen SH und Y oder den Gruppen NH2 und Y gegebenenfalls einen weiteren Substituenten trägt, der ausgewählt ist aus der Gruppe Haloalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl, und
Y eine Gruppe der Formel -OH, -SH, -NH2, -N(CH3)H, -Alkylen-OH, Phenylen-OH, Alkylen-NH2, Alkylen-N(CH3)H, Alkylen-SH, Phenylen-SH, Phenylen-N(CH3)H oder Phenylen-NH2 ist.
Preferred electron-deficient compounds of the formula II are those of the formula IXa or IXb or IXc HO-Ar 3 -Y (IXa) HS-Ar 3 -Y (IXb) H 2 N-Ar 3 -Y (IXc) wherein
Ar 3 is a divalent or trivalent carbocyclic aromatic radical which, besides the groups OH and Y or the groups SH and Y or the groups NH 2 and Y, bears a substituent which is selected from the group haloalkyl, nitro, nitrile, fluorine , Chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl, or Ar 3 is a di- or trihydric heterocyclic aromatic radical which in addition to the groups OH and Y or the groups SH and Y or den Groups NH 2 and Y optionally carries a further substituent which is selected from the group haloalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl esters, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid esters, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl, and
Y is a group of the formula -OH, -SH, -NH 2 , -N (CH 3 ) H, -alkylene-OH, phenylene-OH, alkylene-NH 2 , alkylene-N (CH 3 ) H, alkylene-SH, Phenylene-SH, phenylene-N (CH 3 ) H or phenylene-NH 2 .

Bevorzugte carbocyclisch-aromatische Verbindungen der Formel IXa sind solche der folgenden Formeln

Figure DE102017010165A1_0025
Figure DE102017010165A1_0026
worin Y die oben definierte Bedeutung hat und
R9 Haloalkyl, Nitro, Nitril-, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl bedeutet.Preferred carbocyclic aromatic compounds of the formula IXa are those of the following formulas
Figure DE102017010165A1_0025
Figure DE102017010165A1_0026
wherein Y has the meaning defined above and
R 9 is haloalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl esters, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid esters, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl.

Bevorzugte carbocyclisch-aromatische Verbindungen der Formel IXb sind solche der folgenden Formeln

Figure DE102017010165A1_0027
Figure DE102017010165A1_0028
worin Y die oben definierte Bedeutung hat und
Rg Haloalkyl, Nitro, Nitril-, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl bedeutet.Preferred carbocyclic aromatic compounds of the formula IXb are those of the following formulas
Figure DE102017010165A1_0027
Figure DE102017010165A1_0028
wherein Y has the meaning defined above and
Rg is haloalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl esters, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid esters, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl.

Bevorzugte carbocyclisch-aromatische Verbindungen der Formel IXc sind solche der folgenden Formeln

Figure DE102017010165A1_0029
Figure DE102017010165A1_0030
worin Y die oben definierte Bedeutung hat und
R9 Haloalkyl, Nitro, Nitril-, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl bedeutet.Preferred carbocyclic aromatic compounds of the formula IXc are those of the following formulas
Figure DE102017010165A1_0029
Figure DE102017010165A1_0030
wherein Y has the meaning defined above and
R 9 is haloalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl esters, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid esters, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl.

Bevorzugte heterocyclisch-aromatische Verbindungen der Formel IXa sind solche der folgenden Formeln

Figure DE102017010165A1_0031
worin Y und Rg die oben definierte Bedeutung haben oder R9 zusätzlich Wasserstoff bedeuten kann. Preferred heterocyclic aromatic compounds of the formula IXa are those of the following formulas
Figure DE102017010165A1_0031
wherein Y and Rg have the meaning defined above or R 9 can additionally denote hydrogen.

Bevorzugte heterocyclisch-aromatische Verbindungen der Formel IXb sind solche der folgenden Formeln

Figure DE102017010165A1_0032
worin Y und Rg die oben definierte Bedeutung haben oder Rg zusätzlich Wasserstoff bedeuten kann.Preferred heterocyclic aromatic compounds of the formula IXb are those of the following formulas
Figure DE102017010165A1_0032
wherein Y and Rg have the meaning defined above or Rg may additionally denote hydrogen.

Bevorzugte heterocyclisch-aromatische Verbindungen der Formel IXc sind solche der folgenden Formeln

Figure DE102017010165A1_0033
worin Y und R9 die oben definierte Bedeutung haben oder R9 zusätzlich Wasserstoff bedeuten kann.Preferred heterocyclic aromatic compounds of the formula IXc are those of the following formulas
Figure DE102017010165A1_0033
wherein Y and R 9 have the meaning defined above or R 9 can additionally be hydrogen.

Beispiele für besonders bevorzugte elektronenarme Verbindungen der Formel II sind solche der nachstehenden Formeln

Figure DE102017010165A1_0034
Figure DE102017010165A1_0035
Figure DE102017010165A1_0036
Figure DE102017010165A1_0037
Figure DE102017010165A1_0038
Figure DE102017010165A1_0039
wobei mindestens einer der Reste R10, R11, R12 und R13 Nitro, Teil- oder Perfluoralkyl, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxy, Carboxylester, Carboxyl-amid, Alkylcarbonyl oder Formyl ist und die übrigen dieser Reste und die Reste R18 und R19 unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Cycloalkyl, Aryl oder Aralkyl bedeuten.Examples of particularly preferred electron-deficient compounds of the formula II are those of the formulas below
Figure DE102017010165A1_0034
Figure DE102017010165A1_0035
Figure DE102017010165A1_0036
Figure DE102017010165A1_0037
Figure DE102017010165A1_0038
Figure DE102017010165A1_0039
wherein at least one of R 10 , R 11 , R 12 and R 13 is nitro, partial or perfluoroalkyl, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl, carboxyl amide, alkylcarbonyl or formyl and the remaining of these radicals and the Radicals R 18 and R 19 independently of one another are hydrogen, alkyl, alkoxy, cycloalkyl, aryl or aralkyl.

Auch Mischungen aus verschiedenen elektronenarmen Verbindungen der Formel II, insbesondere solcher der Formeln IXa, IXb oder IXc, sind möglich.It is also possible to use mixtures of different electron-poor compounds of the formula II, in particular those of the formulas IXa, IXb or IXc.

Diese elektronenarmen Verbindungen der Formel II, insbesondere solcher der Formeln IXa, IXb oder IXc, lassen sich zur Herstellung selbstheilender Polymere, insbesondere von Polymernetzwerken einsetzen. Hierfür ist es möglich, mit Isocyanatgruppen oder Thioisocyanatgruppen funktionalisierte Polymere, wie Polyacrylate, Polymethacrylate oder Polyacrylamide, unter Einsatz von elektronenarmen aromatischen Amino- oder Hydroxyverbindungen mittels Urethan-Thiourethan- oder Harnstoffbindungen zu vernetzen. Eine Vernetzung kann auch durch Umsetzung von mit Isocyanat- oder Thioisocyanat-gruppen funktionalisierten Monomeren oder Comonomeren, wie zum Beispiel von 2-Isocyanatoethylacrylat und/oder von 2-Isocyanatoethylmethacrylat, mit elektronen-armen aromatischen Amino- oder Hydroxyverbindungen und anschließende Polymerisation erreicht werden. Ferner kann eine Vernetzung durch Umsetzung von mit mehreren Isocyanat- oder Thioisocyanatgruppen funktionalisierten Verbindungen mit elektronenarmen aromatischen Amino- oder Hydroxyverbindungen erreicht werden.These electron-poor compounds of the formula II, in particular those of the formulas IXa, IXb or IXc, can be used for the preparation of self-healing polymers, in particular of polymer networks. For this purpose, it is possible to crosslink with isocyanate groups or thioisocyanate functionalized polymers, such as polyacrylates, polymethacrylates or polyacrylamides, using low-electron aromatic amino or hydroxy compounds by means of urethane thiourethane or urea bonds. Crosslinking can also be achieved by reacting monomers or comonomers functionalized with isocyanate or thioisocyanate groups, for example 2-isocyanatoethyl acrylate and / or 2-isocyanatoethyl methacrylate, with electron-poor aromatic amino or hydroxy compounds and subsequent polymerization. Further, cross-linking can be achieved by reacting compounds functionalized with a plurality of isocyanate or thioisocyanate groups with electron-deficient aromatic amino or hydroxy compounds.

Vorzugsweise werden diese mit Isocyanat- oder Thioisocyanatgruppen funktionalisierten Monomere und elektronenarmen aromatischen Amino-, Thiol- oder Hydroxyverbindungen mit weiteren Comonomeren umgesetzt.Preferably, these monomers functionalized with isocyanate or thioisocyanate groups and electron-deficient aromatic amino, thiol or hydroxy compounds are reacted with further comonomers.

Typischerweise beträgt in diesen Copolymeren der Anteil der von mit Isocyanat- oder Thioisocyanatgruppen funktionalisierten Monomeren abgeleiteten Struktureinheiten zwischen 1 mol-% und 50 mol-%, insbesondere 2 bis 10 mol-%, des Copolymers.In these copolymers, the proportion of structural units derived from isocyanate or thioisocyanate functionalized monomers is typically between 1 mol% and 50 mol%, in particular 2 to 10 mol%, of the copolymer.

Als weitere Comonomere können Ester oder Amide ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren oder ethylenisch ungesättigter Sulfonsäuren eingesetzt werden.As further comonomers, esters or amides of ethylenically unsaturated carboxylic acids or ethylenically unsaturated sulfonic acids can be used.

Vorzugsweise setzt man Acrylsäure- bzw. Methacrylsäureester oder Acrylsäure- bzw. Methacrylsäureamide und entsprechende Mischungen daraus ein. Diese Verbindungen sind so auszuwählen, dass eine Selbstheilung des daraus abgeleiteten Copolymers möglich ist. Dazu sollten die aus diesen Comonomeren hergestellten Homopolymere eine niedrigere Glasübergangstemperatur besitzen als die zur Selbstheilung der Copolymere notwendige Temperatur.Preference is given to using acrylic acid or methacrylic acid esters or acrylic or methacrylic acid amides and corresponding mixtures thereof. These compounds should be selected so that self-healing of the derived copolymer is possible. For this purpose, the homopolymers prepared from these comonomers should have a lower glass transition temperature than the temperature required for self-healing of the copolymers.

Besonders bevorzugte weitere Comonomere sind Alkylester und Alkylamide der Acrylsäure sowie der Methacrylsäure. Dabei sind sowohl verzweigte als auch nichtverzweigte Alkylester bzw. -amide jedweder Kettenlänge möglich. Weiterhin können auch Polyalkylenglykole, wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol sowie längerkettige Polyethylenglykole, und deren einseitige Ether als Comonomere eingesetzt werden. Particularly preferred further comonomers are alkyl esters and alkylamides of acrylic acid and of methacrylic acid. Both branched and unbranched alkyl esters or amides of any chain length are possible. Furthermore, it is also possible to use polyalkylene glycols, such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol and relatively long-chain polyethylene glycols, and their unilateral ethers as comonomers.

Bevorzugte Beispiele für Ester-Comonomere sind:

Figure DE102017010165A1_0040
Figure DE102017010165A1_0041
Figure DE102017010165A1_0042
wobei der Rest R20 entweder Wasserstoff oder Alkyl, der Rest R21 entweder Wasserstoff, Aryl oder Alkyl bedeutet, n 0 bis 21, m 2 bis 6 und x≥1 bedeutet.Preferred examples of ester comonomers are:
Figure DE102017010165A1_0040
Figure DE102017010165A1_0041
Figure DE102017010165A1_0042
where the radical R 20 is either hydrogen or alkyl, the radical R 21 is either hydrogen, aryl or alkyl, n is 0 to 21, m is 2 to 6 and x≥1.

Bevorzugte Beispiele für Amid-Comonomere sind:

Figure DE102017010165A1_0043
Figure DE102017010165A1_0044
Figure DE102017010165A1_0045
Figure DE102017010165A1_0046
wobei der Rest R20 Wasserstoff oder Alkyl bedeutet, der Rest R21 Wasserstoff, Alkyl oder Aryl ist, n 0 bis 21, m 2 bis 6 und x eine Zahl von ≥1 ist.Preferred examples of amide comonomers are:
Figure DE102017010165A1_0043
Figure DE102017010165A1_0044
Figure DE102017010165A1_0045
Figure DE102017010165A1_0046
wherein the radical R 20 is hydrogen or alkyl, the radical R 21 is hydrogen, alkyl or aryl, n is 0 to 21, m is 2 to 6 and x is a number of ≥1.

Die Erfindung umfasst auch Polyurethane, Polythiourethane oder Polyharnstoffe, die vorzugsweise als Polymernetzwerke vorliegen können. Neben den elektronarmen aromatischen Amino- oder Hydroxyverbindungen werden hierfür noch mehrwertige Isocyanate bzw. Mischungen aus verschiedenen Isocyanaten bzw. die entsprechenden Thioisocyanate verwendet. Dabei kann die Anzahl an (Thio)isocyanateinheiten pro Molekül variieren, beträgt jedoch mindestens zwei. Auch Polyisocyanate oder Polythioisocyanate können genutzt werden. Außerdem können zusätzlich noch Polyole sowie deren Mischungen eingesetzt werden. Auch hierbei ist die Anzahl an Hydroxylgruppen variabel. Der Anteil der elektronenarmen aromatischen Amino- oder Hydroxyverbindungen in Bezug auf die zusätzlich verwendeten Polyole kann zwischen 1 und 100 mol-% variieren, und beträgt vorzugsweise 1 bis 20 mol-%. Das molare Verhältnis der Funktionalitäten (Thio)isocyanat zu Hydroxylgruppe beträgt in der Regel 1:1.The invention also includes polyurethanes, polythiourethanes or polyureas, which may preferably be present as polymer networks. In addition to the electron-poor aromatic amino or hydroxy compounds, polyvalent isocyanates or mixtures of different isocyanates or the corresponding thioisocyanates are used for this purpose. The number of (thio) isocyanate units per molecule may vary, but is at least two. Polyisocyanates or polythioisocyanates can also be used. In addition, polyols and mixtures thereof may additionally be used. Again, the number of hydroxyl groups is variable. The proportion of the electron-deficient aromatic amino or hydroxy compounds with respect to the additionally used polyols may vary between 1 and 100 mol%, and is preferably 1 to 20 mol%. The molar ratio of the functionalities (thio) isocyanate to hydroxyl group is usually 1 :1.

Bevorzugt eingesetzte Polyisocyanate sind solche der oben definierten Formel III.Preferably used polyisocyanates are those of formula III defined above.

Beispiele für besonders bevorzugt eingesetzte Polyisocyanate sind:

Figure DE102017010165A1_0047
Figure DE102017010165A1_0048
Figure DE102017010165A1_0049
Figure DE102017010165A1_0050
Figure DE102017010165A1_0051
Figure DE102017010165A1_0052
Figure DE102017010165A1_0053
wobei n ≥ 2 und m ≥ 1 ist.Examples of particularly preferably used polyisocyanates are:
Figure DE102017010165A1_0047
Figure DE102017010165A1_0048
Figure DE102017010165A1_0049
Figure DE102017010165A1_0050
Figure DE102017010165A1_0051
Figure DE102017010165A1_0052
Figure DE102017010165A1_0053
where n ≥ 2 and m ≥ 1.

Vorzugsweise kann auch Poly[methylen(polyphenyl)isocyanat] verwendet werden.Preferably, poly [methylene (polyphenyl) isocyanate] can also be used.

Weiterhin bevorzugt können auch biobasierte Polyisocyanate eingesetzt werden, wobei auch diese zwei oder mehr als zwei Isocyanateinheiten besitzen müssen.Furthermore, it is also possible to use biobased polyisocyanates, these also having to have two or more than two isocyanate units.

Beispielsweise können hier Ester von Lysin, Isosorbide sowie Dimere von Fettsäuren als Grundbausteine für diese Isocyanate genutzt werden. Als Fettsäuren sind hierbei besonders Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Myristoleinsäure, Palmitinsäure, Palmitoleinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Linolsäure, α-Linolsäure, γ-Linolsäure, Stearidonsäure, Pansensäure, β-Calendulasäure, Elaeostearinsäure, Pinolensäure, Eicosansäure, Eicosensäure, Eicosdiensäure, Eicostriensäure, Eicosatetraensäure, Eicospentensäure, Mead'sche Säure, Dihomogammalinolensäure und Arachidonsäure zu nennen.For example, esters of lysine, isosorbides and dimers of fatty acids can be used as basic building blocks for these isocyanates. Particularly preferred fatty acids are capric acid, lauric acid, myristic acid, myristoleic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, α-linoleic acid, γ-linoleic acid, stearidonic acid, rumen acid, β-calendulic acid, elaeostearic acid, pinolenic acid, eicosanoic acid, eicosenoic acid, eicosdienoic acid, eicostrienic acid Eicosatetraenoic acid, Eicospenic acid, Mead's acid, Dihomogammalinolenic acid and Arachidonic acid.

Beispiele für bevorzugte biobasierte Polyisocyanate sind:

Figure DE102017010165A1_0054
Figure DE102017010165A1_0055
wobei R22 Alkyl ist, und
R23 und R24 unabhängig voneinander Wasserstoff, Aryl, Alkoxy oder Alkyl bedeuten.Examples of preferred bio-based polyisocyanates are:
Figure DE102017010165A1_0054
Figure DE102017010165A1_0055
wherein R 22 is alkyl, and
R 23 and R 24 independently of one another are hydrogen, aryl, alkoxy or alkyl.

Darüber hinaus ist es auch möglich, geblockte multifunktionale Isocyanate oder Thioisocyanate zu nutzen, welche durch Erhitzen in Isocyanate oder Thioisocyanate überführt werden können. Als Blockungsagenzien sind hierbei insbesondere Alkohole, Phenole, Amine, Oxime, Amide, Imide, Imidazole, Pyrazole und Triazole zu nennen.In addition, it is also possible to use blocked multifunctional isocyanates or thioisocyanates, which can be converted by heating in isocyanates or thioisocyanates. Alcohols, phenols, amines, oximes, amides, imides, imidazoles, pyrazoles and triazoles may be mentioned as blocking agents.

Bevorzugt eingesetzte Polyole sind solche der Formel X HO-R10-(OH)p (X), worin R10 ein p+1-wertiger Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Aryalkyl- oder Heterocyclylrest ist, und
p 1 bis 6 bedeutet, insbesondere 1 oder 2.
Preferably used polyols are those of the formula X. HO-R 10 - (OH) p (X), wherein R 10 is a p + 1-valent alkyl, cycloalkyl, aryl, arylalkyl or heterocyclyl radical, and
p is 1 to 6, in particular 1 or 2.

Beispiele für besonders bevorzugt eingesetzte Polyole sind:

Figure DE102017010165A1_0056
Figure DE102017010165A1_0057
Figure DE102017010165A1_0058
Figure DE102017010165A1_0059
Figure DE102017010165A1_0060
Figure DE102017010165A1_0061
Figure DE102017010165A1_0062
Figure DE102017010165A1_0063
Figure DE102017010165A1_0064
Figure DE102017010165A1_0065
mit n und m zwischen 0 und 17.Examples of particularly preferably used polyols are:
Figure DE102017010165A1_0056
Figure DE102017010165A1_0057
Figure DE102017010165A1_0058
Figure DE102017010165A1_0059
Figure DE102017010165A1_0060
Figure DE102017010165A1_0061
Figure DE102017010165A1_0062
Figure DE102017010165A1_0063
Figure DE102017010165A1_0064
Figure DE102017010165A1_0065
with n and m between 0 and 17.

Vorzugsweise können auch Mono- und Disaccharide sowie deren vollständig reduzierten Formen als Polyole verwendet werden.It is also possible to use mono- and disaccharides and their completely reduced forms as polyols.

Ebenso lassen sich polymerbasierte multifunktionale Alkohole als Polyole verwenden, wobei die Alkoholgruppen vorzugsgweise die Endgruppen der Polymerketten bilden. Hierbei sind Polyethylenglykol, Polypropylglykol, Polytetrahydrofuran sowie hydroxyl-terminierte Polyester zu nennen. Beispiele hierfür sind:

Figure DE102017010165A1_0066
Figure DE102017010165A1_0067
mit m ≥ 1. Weiterhin sind auch verzweigte Polymere mit mehreren Armen, beispielsweise mit 3, 4, 6 oder 8 Armen möglich.Similarly, polymer-based multifunctional alcohols can be used as polyols, the alcohol groups preferably forming the end groups of the polymer chains. These include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetrahydrofuran and hydroxyl-terminated polyester. Examples for this are:
Figure DE102017010165A1_0066
Figure DE102017010165A1_0067
with m ≥ 1. Furthermore, branched polymers with multiple arms, for example, with 3, 4, 6 or 8 arms are possible.

Ebenso können mehrwertige aromatische Alkohole als Polyole verwendet werden. Hierbei ergeben sich die gleichen Grundstrukturen wie die der elektronenarmen aromatischen Hydroxylverbindungen, wobei aber keine elektronziehenden Reste vorhanden sein müssen. Stattdessen ist jedwedes Substitutionsmuster möglich.Likewise, polyhydric aromatic alcohols can be used as polyols. This results in the same basic structures as those of the electron-poor aromatic hydroxyl compounds, but no electron-withdrawing radicals must be present. Instead, any substitution pattern is possible.

Die so generierten Polymeren und Polymernetzwerke besitzen die Fähigkeit zur Selbstheilung. Darunter ist im Rahmen dieser Beschreibung zu verstehen, dass die Polymeren und Polymernetzwerke einerseits in der Lage sind, Risse zu schließen, und andererseits in der Lage sind, die mechanischen Eigenschaften des beschädigten Materials zu regenerieren. Dieses konnte mittels Zugversuch nachgewiesen werden. Zusätzlich zur Selbstheilung ist es außerdem möglich, diese Polymere - unabhängig davon, ob es sich um Polymerketten oder um Polymernetzwerke handelt - thermoplastisch zu verarbeiten. Die Polymernetzwerke besitzen trotz bei Raumtemperatur vorherrschenden duromeren Charakters bei höheren Temperaturen ein thermoplastisches Verhalten. Diese Polymernetzwerke können deshalb der Klasse der Vitrimere zugeordnet werden. Dies ist beispielsweise an der deutlich geringeren Viskosität erkennbar, die durch dynamisch-mechanische Thermoanalyse (DMTA) nachgewiesen werden konnte.The polymers and polymer networks generated in this way have the ability to self-heal. By this is meant in the context of this description that the polymers and polymer networks on the one hand are able to close cracks, and on the other hand are able to regenerate the mechanical properties of the damaged material. This could be proven by tensile test. In addition to self-healing, it is also possible to thermoplastically process these polymers, regardless of whether they are polymer chains or polymer networks. Despite its thermoset nature at room temperature, the polymer networks have a thermoplastic behavior at higher temperatures. These polymer networks can therefore be assigned to the class of vitrimers. This is evident, for example, from the distinctly lower viscosity that could be detected by dynamic mechanical thermal analysis (DMTA).

Die erfindungsgemäßen Polymeren lassen sich zu Formteilen beliebiger Gestalt formen. Beispiele dafür sind Fasern, Folien oder Formkörper, erhältlich aus den erfindungsgemäßen Polymeren durch beliebige Formverfahren, beispielsweise durch Spritzguß, Pressen, Schaumspritzguß, Gasinnendruck-Spritzguß, Blasformen, Foliengießen, Kalandern, Laminieren oder Beschichten von beliebigen Substraten bei höheren Temperaturen mit den erfindungsgemäßen Polymeren.The polymers of the invention can be formed into moldings of any shape. Examples of these are fibers, films or moldings obtainable from the polymers according to the invention by any desired molding processes, for example by injection molding, pressing, foam injection, internal gas pressure injection molding, blow molding, film casting, calendering, lamination or coating of any desired substrates at elevated temperatures with the polymers according to the invention.

Die erfindungsgemäßen Polymere eignen sich insbesondere zur Herstellung von Beschichtungen.The polymers according to the invention are particularly suitable for the production of coatings.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Polymere zur Herstellung von Beschichtungen oder zur Herstellung von Formkörpern.The invention also relates to the use of the polymers according to the invention for the production of coatings or for the production of moldings.

Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne diese zu begrenzen.The following examples illustrate the invention without limiting it.

Beispiel 1example 1

Als elektronenarmes Phenolderivat wurde 4-(Hydroxymethyl)-3-(trifluormethyl)-phenol verwendet. Die Synthese wurde dabei analog der Vorschrift von Allen et al. durchgeführt (D. G. Allen, D. M. Coe, A. W. J. Cooper, P. M. Gore, D. House, S. Senger, S. L. Sollis, S. Vile, C. Wilson, „N-Pyrazolyl carboxamides as crac channel inhibitors“, WO 2010122089 A1 ), wobei die Reinigung des Syntheseprodukts verändert wurde.As an electron-poor phenol derivative, 4- (hydroxymethyl) -3- (trifluoromethyl) phenol was used. The synthesis was carried out analogously to the procedure of Allen et al. DG Allen, DM Coe, AWJ Cooper, PM Gore, D. House, S. Senger, SL Sollis, S. Vile, C. Wilson, "N-pyrazolyl carboxamides as crac channel inhibitors", WO 2010122089 A1 ), whereby the purification of the synthesis product was changed.

Synthese von 4-(Hydroxymethyl)-3-(trifluormethyl)-phenol:Synthesis of 4- (hydroxymethyl) -3- (trifluoromethyl) phenol:

5,00 g 4-(Hydroxymethyl)-3-(trifluormethyl)-benzoesläure wurden in 65 mL trockenem Tetrahydrofuran unter Stickstoffatmosphäre und bei Raumtemperatur gelöst. Anschließend wurden 52 mL Boran-THF-Komplex (1 M) tropfenweise zugegeben. Danach wurde die Lösung zwei Stunden bei 80 °C erwärmt. Nachdem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Reaktion durch tropfenweise Zugabe von trockenem Methanol (43 mL) abgebrochen und schließlich nochmals für 30 Minuten auf 80 °C erwärmt. Abschließend wurde das Lösungsmittel im Vakuum entfernt und das Produkt mittels Silika-Säulenchromatographie (Chloroform/Essigester 2:1) aufgereinigt. Das Produkt wurde als farbloser Feststoff (4,51 g, 98% Ausbeute) erhalten.
1H NMR (300 MHz, DMSO d6): δ = 9.95 (s, 1H, -OH), 7.52 (d, 11-1, Ar-H), 7.01 (m, 2H, Ar-H), 5.27 (s, 1H, -OH), 4.53 (s, 2H, -CH2) ppm.
13C NMR (300 MHz, DMSO d6): δ = 156.6, 131.0, 130.9, 127.1, 126.7, 126.6, 122.9, 119.3, 112.5, 112.4, 59.3, 59.2 ppm.
5.00 g of 4- (hydroxymethyl) -3- (trifluoromethyl) benzoic acid were dissolved in 65 mL of dry tetrahydrofuran under a nitrogen atmosphere and at room temperature. Subsequently, 52 mL borane-THF complex ( 1 M) was added dropwise. Thereafter, the solution was heated at 80 ° C for two hours. After cooling to room temperature, the reaction was quenched by the dropwise addition of dry methanol (43 mL) and finally heated again to 80 ° C for 30 minutes. Finally, the solvent was removed in vacuo and the product was purified by silica column chromatography (chloroform / ethyl acetate 2: 1). The product was obtained as a colorless solid (4.51 g, 98% yield).
1 H NMR (300 MHz, DMSO d 6 ): δ = 9.95 (s, 1H, -OH), 7.52 (d, 11-1, Ar-H), 7.01 (m, 2H, Ar-H), 5.27 ( s, 1H, -OH), 4.53 (s, 2H, -CH 2 ) ppm.
13 C NMR (300 MHz, DMSO d 6 ): δ = 156.6, 131.0, 130.9, 127.1, 126.7, 126.6, 122.9, 119.3, 112.5, 112.4, 59.3, 59.2 ppm.

Elementaranalyse:Elemental analysis:

C8H7F3O2 berechnet: C 50.01 % H 3,67%
(192.14) gefunden: C 50.21% H 3.71%
Calculated C 8 H 7 F 3 O 2 : C 50.01% H 3.67%
(192.14) found: C 50.21% H 3.71%

Synthese eines Polymernetzwerks Synthesis of a polymer network

4-(Hydroxymethyl)-3-(trifluormethyl)phenol (0,5 Äq.), Butylmethacrylat (20 Äq.) und 2-Isocyanoethylmethacrylat (1 Äqu.) wurden gemischt. Anschließend wurde1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan (1 wt%) als Katalysator zugegeben und die Lösung wurde für 15 Minuten bei Raumtemperatur und weitere 15 Minuten bei 70 °C stehen gelassen.4- (Hydroxymethyl) -3- (trifluoromethyl) phenol (0.5 eq.), Butyl methacrylate (20 eq.) And 2-isocyanoethyl methacrylate (1 eq.) Were mixed. Then, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane (1 wt%) was added as a catalyst, and the solution was allowed to stand at room temperature for 15 minutes and at 70 ° C for additional 15 minutes.

Anschließend wurde Benzoinmethylether (M/I = 200) zugegeben und die Lösung mittels eines Dentacolor XS Kulzer für 30 Minuten polymerisiert. Das erhaltene Polymernetzwerk wurde schließlich noch über Nacht bei 100 °C getempert.Then benzoin methyl ether (M / I = 200) was added and the solution was polymerized by means of a Dentacolor XS Kulzer for 30 minutes. The resulting polymer network was finally annealed overnight at 100 ° C.

Elementaranalyse:Elemental analysis:

berechnet: C 66.36% H 9.53% N 0.45%
gefunden: C 66.71 % H 9.60% N 0.80%
Glasübergangstemperatur: 44 °C
Zersetzungstemperatur: 270 °C
calculated: C 66.36% H 9.53% N 0.45%
found: C 66.71% H 9.60% N 0.80%
Glass transition temperature: 44 ° C
Decomposition temperature: 270 ° C

Thermomechanische AnalyseThermomechanical analysis

Die mechanischen Eigenschaften wurden mittels Rheologie (temperaturabhängig) bestimmt. Hierbei ist ein Erweichen des Polymers oberhalb von 70 °C zu beobachten, was auf vitrimerartiges Verhalten hindeutet.The mechanical properties were determined by means of rheology (temperature-dependent). Here, a softening of the polymer is observed above 70 ° C, indicating vitrimerartiges behavior.

zeigt einige mechanische Eigenschaften des Polymeren in Abhängigkeit von der Temperatur. shows some mechanical properties of the polymer as a function of the temperature.

zeigt die Abhängigkeit der Viskosität des Polymeren in Abhängigkeit von der Temperatur. shows the dependence of the viscosity of the polymer as a function of the temperature.

Selbstheilung des PolymernetzwerksSelf-healing of the polymer network

Die hergestellten Probenkörper wurden mittels eines Skalpells in zwei Teile zerschnitten. Anschließend wurden die Teile des Probenkörpers wieder in Kontakt gebracht und für zwei Tage auf 100 °C bzw. 150 °C erhitzt. Dadurch konnten die mechanischen Eigenschaften größtenteils wieder hergestellt werden (siehe Tabelle 1 und ) Tabelle 1: Übersicht der mechanischen Kennwerte für Beispiel 1. Die ermittelten Werte stellen Durchschnittswerte mehrerer Messungen dar. Probe σmax [MPa] E-modul [GPa] Heilungseffizienz [%] Originalmaterial 10,4 0,25 - Getempert bei 100°C für 48 Stunden 14,3 0,32 - Geheilt bei 100°C für 48 Stunden 1,7 0,49 16a bzw. 12b Getempert bei 150°C für 48 Stunden 24,7 0,51 Geheilt bei 150°C für 48 Stunden 7,0 0,51 67a bzw. 28b a: Heilungseffizienz bezogen auf die Originalwerte b: Heilungseffizienz bezogen auf die getemperten Werte bei der jeweiligen Temperatur The prepared specimens were cut into two parts by means of a scalpel. Subsequently, the parts of the sample body were brought back into contact and heated to 100 ° C and 150 ° C for two days. As a result, most of the mechanical properties could be restored (see Tables 1 and ) Table 1: Overview of mechanical characteristics for example 1. The values obtained represent average values of several measurements. sample σmax [MPa] E-module [GPa] Healing efficiency [%] original material 10.4 0.25 - Annealed at 100 ° C for 48 hours 14.3 0.32 - Cured at 100 ° C for 48 hours 1.7 0.49 16 a and 12 b Annealed at 150 ° C for 48 hours 24.7 0.51 Healed at 150 ° C for 48 hours 7.0 0.51 67 a and 28 b a: Healing efficiency relative to the original values b: Healing efficiency based on the tempered values at the respective temperature

Beispiel 2Example 2

Als elektronenarmes Phenolderivat wurde 4-Nitrocatechol verwendet.The electron-deficient phenol derivative used was 4-nitrocatechol.

Synthese eines Polymernetzwerks Synthesis of a polymer network

Unter Schutzgasatmosphäre wurden 153,68 mg 4-Nitrocatechol (0,99 mmol) in 5,80 g Polyethylenglykol (Mn=400 g/mol; 13,87 mmol) gelöst. Anschließend wurden 5,40 g Hexamethylendiisocyanat-Trimer (10,70 mmol) zugegeben und die Mischung wurde in die entsprechende Probenform gefüllt. Danach wurde die Reaktion für mindestens vier Tage unter inerten Bedingungen stehengelassen. Das erhaltene Polymernetzwerk wurde schließlich noch bei 100 °C über Nacht getempert.Under an inert gas atmosphere, 153.68 mg of 4-nitrocatechol (0.99 mmol) were dissolved in 5.80 g of polyethylene glycol (M n = 400 g / mol, 13.87 mmol). Then, 5.40 g of hexamethylene diisocyanate trimer (10.70 mmol) was added and the mixture was filled into the appropriate sample mold. Thereafter, the reaction was allowed to stand under inert conditions for at least four days. The resulting polymer network was finally annealed at 100 ° C overnight.

Elementaranalyse:Elemental analysis:

berechnet: C 54,41 % H 8.44% N 6.45%
gefunden: C 54.91 % H 8.52% N 8.60%
Glasübergangstemperatur: -18 °C
Zersetzungstemperatur: 302 °C
Thermomechanische Analyse
calculated: C 54.41% H 8.44% N 6.45%
found: C 54.91% H 8.52% N 8.60%
Glass transition temperature: -18 ° C
Decomposition temperature: 302 ° C
Thermomechanical analysis

Die mechanischen Eigenschaften wurden mittels Rheologie (temperaturabhängig) bestimmt. Hierbei ist ein Erweichen des Polyimers oberhalb von 0°C zu beobachten, was auf vitrimerartiges Verhalten hindeutet.The mechanical properties were determined by means of rheology (temperature-dependent). Here, a softening of the polyimers is observed above 0 ° C, indicating vitrimerartiges behavior.

zeigt einige mechanische Eigenschaften des Polymeren in Abhängigkeit von der Temperatur. shows some mechanical properties of the polymer as a function of the temperature.

zeigt die Abhängigkeit der Viskosität des Polymeren in Abhängigkeit von der Temperatur. shows the dependence of the viscosity of the polymer as a function of the temperature.

Selbstheilung des PolymernetzwerksSelf-healing of the polymer network

Die hergestellten Probenkörper wurden mittels eines Skalpells in zwei Teile zerschnitten. Anschließend wurden die Teile des Probenkörpers wieder in Kontakt gebracht und für zwei Tage auf 150 °C erhitzt. Dadurch konnten die mechanischen Eigenschaften größtenteils wieder hergestellt werden (siehe Tabelle 2): Tabelle 2: Übersicht der mechanischen Kennwerte für Beispiel 2. Die ermittelten Werte stellen Durchschnittswerte mehrerer Messungen dar. Probe σmax [MPa] E-modul [GPa] Heilungseffizienz [%] Original material 0,9 4,6 - Getempert bei 150°C für 48 Stunden 7,8 22,1 - Geheilt bei 150°C für 48 Stunden 3,2 23,6 356a bzw. 41b a: Heilungseffizienz bezogen auf die Originalwerte b: Heilungseffizienz bezogen auf die getemperten Werte bei 150 °C The prepared specimens were cut into two parts by means of a scalpel. Subsequently, the parts of the sample body were brought back into contact and heated to 150 ° C for two days. As a result, most of the mechanical properties could be restored (see Table 2): Table 2: Overview of the mechanical characteristics for Example 2. The values obtained represent average values of several measurements. sample σmax [MPa] E-module [GPa] Healing efficiency [%] Original material 0.9 4.6 - Annealed at 150 ° C for 48 hours 7.8 22.1 - Healed at 150 ° C for 48 hours 3.2 23.6 356 a or 41 b a: Healing efficiency relative to the original values b: Healing efficiency based on the annealed values at 150 ° C

Beispiel 3Example 3

Als elektronenarmes Phenolderivat wurde 4-Nitrocatechol verwendet.The electron-deficient phenol derivative used was 4-nitrocatechol.

Synthese eines PolymernetzwerksSynthesis of a polymer network

Unter Schutzgasatmosphäre wurden 76,84 mg 4-Nitrocatechol (0,50 mmol) in 6,01 g Polyethylenglykol (Mn = 400 g/mol; 14,37 mmol) gelöst. Anschließend wurden 5,40 g Hexamethylendiisocyanat-Trimer (10,70 zugegeben und die Mischung wurde in die entsprechende Probenform gefüllt. Danach wurde die Reaktion für mindestens vier Tage unter inerten Bedingungen stehen gelassen. Das erhaltene Polymernetzwerk wurde schließlich noch bei 100 °C über Nacht getempert.Under a protective gas atmosphere, 76.84 mg of 4-nitrocatechol (0.50 mmol) were dissolved in 6.01 g of polyethylene glycol (M n = 400 g / mol, 14.37 mmol). Then, 5.40 g of hexamethylene diisocyanate trimer (10.70 was added and the mixture was filled into the appropriate sample mold, after which the reaction was allowed to stand under inert conditions for at least four days, and the resulting polymer network finally became 100 ° C overnight annealed.

Elementaranalyse:Elemental analysis:

berechnet: C 53.70% H 8.40% N 6.37%
gefunden: C 54.19% H 8.65% N 7.07%
Glasübergangstemperatur: -19 °C
Zersetzungstemperatur: 303°C
calculated: C 53.70% H 8.40% N 6.37%
found: C 54.19% H 8.65% N 7.07%
Glass transition temperature: -19 ° C
Decomposition temperature: 303 ° C

Thermomechanische AnalyseThermomechanical analysis

Die mechanischen Eigenschaften wurden mittels Rheologie (temperaturabhängig) bestimmt. Hierbei ist ein Erweichen des Polymers oberhalb von 0 °C zu beobachten, was auf vitrimerartiges Verhalten hindeutetThe mechanical properties were determined by means of rheology (temperature-dependent). Here, a softening of the polymer is observed above 0 ° C, indicating vitrimerartiges behavior

zeigt einige mechanische Eigenschaften des Polymeren in Abhängigkeit von der Temperatur. shows some mechanical properties of the polymer as a function of the temperature.

zeigt die Abhängigkeit der Viskosität des Polymeren in Abhängigkeit von der Temperatur. shows the dependence of the viscosity of the polymer as a function of the temperature.

Selbstheilung des PolymernetzwerksSelf-healing of the polymer network

Die hergestellten Probenkörper wurden mittels eines Skalpells in zwei Teile zerschnitten. Anschließend wurden die Teile des Probenkörpers wieder in Kontakt gebracht und für zwei Tage auf 150 °C erhitzt. Dadurch konnten die mechanischen Eigenschaften größtenteils wieder hergestellt werden (siehe Tabelle 3): Tabelle 3: Übersicht der mechanischen Kennwerte für Beispiel 3. Die ermittelten Werte stellen Durchschnittswerte mehrerer Messungen dar. Probe σmax [MPa] E-modul [GPa] Heilungseffizienz [%] Original material 1,0 4,3 - Getempert bei 150°C für 48 Stunden 5,3 16,5 - Geheilt bei 150°C für 48 Stunden 2,7 14,9 270a bzw. 51b a: Heilungseffizienz bezogen auf die Originalwerte b: Heilungseffizienz bezogen auf die getemperten Werte bei 150 °C The prepared specimens were cut into two parts by means of a scalpel. Subsequently, the parts of the sample body were brought back into contact and heated to 150 ° C for two days. As a result, the mechanical properties could largely be restored (see Table 3): Table 3: Overview of the mechanical characteristics for example 3. The values determined represent average values of several measurements. sample σmax [MPa] E-module [GPa] Healing efficiency [%] Original material 1.0 4.3 - Annealed at 150 ° C for 48 hours 5.3 16.5 - Healed at 150 ° C for 48 hours 2.7 14.9 270 a and 51 b , respectively a: Healing efficiency relative to the original values b: Healing efficiency based on the annealed values at 150 ° C

Beispiel 4Example 4

Als elektronenarmes Phenolderivat wurde 2,2'-Dinitro-4,4'-biphenol verwendet. Die Synthese wurde von der Vorschrift von Liang et al. (Y. Liang, S. Gao, H. Wan, J. Wang, H. Chen, Z. Zheng, X. Hu: „Syntheses and resolutions of new chiral biphenyl backbones: 2-amino-2'-hydroxy-6,6'-dimethy1-1, 1'-biphenyl and 2-amino- 2'-hydroxy-4,4',6,6' -tetramethyl-1,1'-biphenyl“, Tetrahedron: Asymmetry 14, 2003, 1267-1273 ) sowie von Kulkarni et al. (P. P. Kulkarni, A. Kadam, R. B. Mane, U. V. Desai, P. P. Wadgaonkar: „Demethylation of methyl aryl ethers using pyridine hydrochloride in solvent-free conditions under microwave irradiation“, J. Chem. Res., 1999, 394-395 ) adaptiert.The electron-deficient phenol derivative used was 2,2'-dinitro-4,4'-biphenol. The synthesis was from the regulation of Liang et al. (Y. Liang, S. Gao, H. Wan, J. Wang, H. Chen, Z. Zheng, X. Hu: "Syntheses and resolutions of new chiral biphenyl backbones: 2-amino-2'-hydroxy-6, 6'-dimethy1-1, 1'-biphenyl and 2-amino-2'-hydroxy-4,4 ', 6,6'-tetramethyl-1,1'-biphenyl ", Tetrahedron: Asymmetry 14, 2003, 1267 1273 ) as well as from Kulkarni et al. (PP Kulkarni, A. Kadam, RB Mane, UV Desai, PP Wadgaonkar: "Demethylation of methyl aryl ethers using pyridine hydrochloride in solvent-free conditions under microwave irradiation", J. Chem. Res., 1999, 394-395 ) adapted.

Synthese von 4,4'-Dimethoxy-2,2'-dinitro-1,1'-biphenylSynthesis of 4,4'-dimethoxy-2,2'-dinitro-1,1'-biphenyl

5,00 g 4-lod-3-nitroanisol (17,92 mmol) wurden in 10 mL trockenem DMF gelöst. Die braune Lösung wurde auf 100 °C erhitzt. Anschließend wurden 4,68 g Kupferpulver (73,63 mmol) zugegeben und die Reaktionsmischung für sechs Stunden unter Rückfluss erhitzt. Danach wurde das Kupferpulver abfiltriert und mit DMF gewaschen. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt und 20 mL destilliertes Wasser wurden zugegeben. Dabei bildet sich ein gelb-brauner Feststoff, welcher abfiltriert wurde und aus Ethanol umkristallisiert worden ist. Schließlich wurde das Produkt mittels Silika-Säulenchromatographie (Chloroform) gereinigt.
1H NMR (300 MHz, CD2Cl2): δ = 7.69 (s, 2H, Ar-H), 7.24 (s, 4H, Ar-H),, 3.95 (s, 6H, - CH3) ppm
13C NMR (300 MHZ, CD2Cl2): δ= 159.7, 148.3, 132.3, 125.6, 119.5, 109.5, 56.1 ppm.
5.00 g of 4-iodo-3-nitroanisole (17.92 mmol) were dissolved in 10 mL of dry DMF. The brown solution was heated to 100 ° C. Subsequently, 4.68 g of copper powder (73.63 mmol) was added and the reaction mixture was refluxed for six hours. Thereafter, the copper powder was filtered off and washed with DMF. The solvent was removed in vacuo and 20 mL of distilled water was added. This forms a yellow-brown solid, which was filtered off and recrystallized from ethanol. Finally, the product was purified by silica column chromatography (chloroform).
1 H NMR (300 MHz, CD 2 Cl 2 ): δ = 7.69 (s, 2H, Ar-H), 7.24 (s, 4H, Ar-H), 3.95 (s, 6H, -CH 3 ) ppm
13 C NMR (300 MHz, CD 2 Cl 2 ): δ = 159.7, 148.3, 132.3, 125.6, 119.5, 109.5, 56.1 ppm.

ElementaranalyseElemental analysis

C14H12N2O6 berechnet: C 55.27% H 3.98% N 9.21%
(304.26) gefunden: C 55.48% H 3.88% N 9.41%
Synthese von 2,2'-Dinitro-4,4'-biphenol
Calculated C 14 H 12 N 2 O 6 : C 55.27% H 3.98% N 9.21%
(304.26) found: C 55.48% H 3.88% N 9.41%
Synthesis of 2,2'-dinitro-4,4'-biphenol

In einem 20 mL Mikrowellengefäß wurden 4,30 g 4,4'-Dimethoxy-2,2'-dinitro-1,1'-biphenyl (14,13 mmol) und 8.17 g Pyridin-Hydrochlorid (70,66 mmol) gemischt und auf 160 °C in einem Ölbad erhitzt. Die Reaktionsmischung wurde bei dieser Temperatur für 21 Stunden gerührt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Der erhaltene Feststoff wurde in Chloroform gelöst und in 300 mL Eiswasser gegeben. Die Phasen wurde voneinander getrennt und das Produkt mit Chloroform (3 x 100 mL) und Diethylether (3 x 50 mL) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Anschließend wurde das Lösungsmittel im Vakuum entfernt und das Rohprodukt wurde mittels Silika-Säulenchromatographie (Chloroform/Essigester 3:1) gereinigt.
1H NMR (300 MHZ, DMSO d6): δ = 10.58 (s, 2H, -OH), 7.46 (s, 2H, Ar-H), 7.13-7.22 (m, 4H, Ar-H) ppm.
13C NMR (300 MHz, DMSO d6): δ = 158.1, 148.5, 133,3, 123.4, 121.2, 111.1ppm.
In a 20 mL microwave vessel, 4.30 g of 4,4'-dimethoxy-2,2'-dinitro-1,1'-biphenyl (14.13 mmol) and 8.17 g of pyridine hydrochloride (70.66 mmol) were mixed and heated to 160 ° C in an oil bath. The The reaction mixture was stirred at this temperature for 21 hours and then cooled to room temperature. The resulting solid was dissolved in chloroform and placed in 300 mL of ice-water. The phases were separated and the product extracted with chloroform (3 x 100 mL) and diethyl ether (3 x 50 mL). The combined organic phases were washed with water and dried over sodium sulfate. Subsequently, the solvent was removed in vacuo and the crude product was purified by silica column chromatography (chloroform / ethyl acetate 3: 1).
1 H NMR (300 MHz, DMSO d 6 ): δ = 10.58 (s, 2H, -OH), 7.46 (s, 2H, Ar-H), 7.13-7.22 (m, 4H, Ar-H) ppm.
13 C NMR (300 MHz, DMSO d 6 ): δ = 158.1, 148.5, 133.3, 123.4, 121.2, 111.1 ppm.

Elementaranalyse:Elemental analysis:

C12H8N2O6 berechnet: C 52.18% H 2.92% N 10.14%
(276.20) gefunden: C 52.39%. H 2.87% N 10.18%
Calculated C 12 H 8 N 2 O 6 : C 52.18% H 2.92% N 10.14%
(276.20) found: C 52.39%. H 2.87% N 10.18%

Synthese eines PolymernetzwerksSynthesis of a polymer network

Unter Schutzgasatmosphäre wurden 136,84 mg 2,2'-Dinitro-4,4'-biphenol (0,50 mmol) in 6,01 g Polyethylenglykol (Mn =400 g/mol; 14,37 mmol) gelöst. Anschließend wurden 5,40 g Hexamethylendiisocyanat-Trimer (10,70 mmol) zugegeben und die Mischung wurde in die entsprechende Probenform umgefüllt. Danach wurde die Reaktion für mindestens vier Tage unter inerten Bedingungen stehengelassen. Das erhaltene Polymernetzwerk wurde schließlich noch bei 100 °C über Nacht getempert.Under a protective gas atmosphere, 136.84 mg of 2,2'-dinitro-4,4'-biphenol (0.50 mmol) were dissolved in 6.01 g of polyethylene glycol (M n = 400 g / mol, 14.37 mmol). Then, 5.40 g of hexamethylene diisocyanate trimer (10.70 mmol) was added and the mixture was transferred to the appropriate sample form. Thereafter, the reaction was allowed to stand under inert conditions for at least four days. The resulting polymer network was finally annealed at 100 ° C overnight.

Elementaranalyse:Elemental analysis:

berechnet: C 54.04% H 8.16% N 7.56%
gefunden: C 53.70% H 8.63% N 8.20%
Glasübergangstemperatur: -18 °C
Zersetzungstemperatur: 360 °C
calculated: C 54.04% H 8.16% N 7.56%
found: C 53.70% H 8.63% N 8.20%
Glass transition temperature: -18 ° C
Decomposition temperature: 360 ° C

Thermomechanische AnalyseThermomechanical analysis

Die mechanischen Eigenschaften mittels Rheologie (temperaturabhängig) bestimmt. Hierbei ist ein Erweichen des Polymers oberhalb von 0 °C zu beobachten, was auf vitrimerartiges Verhalten hindeutet.The mechanical properties determined by rheology (temperature dependent). Here, a softening of the polymer is observed above 0 ° C, indicating vitrimerartiges behavior.

zeigt einige mechanische Eigenschaften des Polymeren in Abhängigkeit von der Temperatur. shows some mechanical properties of the polymer as a function of the temperature.

zeigt die Abhängigkeit der Viskosität des Polymeren in Abhängigkeit von der Temperatur. shows the dependence of the viscosity of the polymer as a function of the temperature.

Selbstheilung des PolymernetzwerksSelf-healing of the polymer network

Die hergestellten Probenkörper wurden mittels eines Skalpells in zwei Teile zerschnitten. Anschließend wurden die Teile des Probenkörpers wieder in Kontakt gebracht und für zwei Tage auf 150 °C erhitzt. Dadurch konnten die mechanischen Eigenschaften größtenteils wieder hergestellt werden (siehe Tabelle 4). Tabelle 4: Übersicht der mechanischen Kennwerte für Beispiel 4. Die ermittelten Werte stellen Durchschnittswerte mehrerer Messungen dar. Probe σmax [MPa] E-modul [GPa] Heilungseffizienz [%] Original material 1,3 4,7 - Getempert bei 150°C für 48 Stunden 1,4 3,6 - Geheilt bei 150°C für 48 Stunden 0,6 3,6 46a bzw. 43b a: Heilungseffizienz bezogen auf die Originalwerte b: Heilungseffizienz bezogen auf die getemperten Werte bei 150 °C The prepared specimens were cut into two parts by means of a scalpel. Subsequently, the parts of the sample body were brought back into contact and heated to 150 ° C for two days. As a result, most of the mechanical properties were restored (see Table 4). Table 4: Overview of the mechanical characteristics for Example 4. The values obtained represent average values of several measurements. sample σmax [MPa] E-module [GPa] Healing efficiency [%] Original material 1.3 4.7 - Annealed at 150 ° C for 48 hours 1.4 3.6 - Healed at 150 ° C for 48 hours 0.6 3.6 46 a and 43 b a: Healing efficiency relative to the original values b: Healing efficiency based on the annealed values at 150 ° C

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2009029319 A2 [0006]WO 2009029319 A2 [0006]
  • WO 2006/121609 A1 [0006]WO 2006/121609 A1 [0006]
  • WO 1996/10595 A1 [0011]WO 1996/10595 A1 [0011]
  • US 8846801 B1 [0011]US 8846801 B1 [0011]
  • US 2010/0273008 A1 [0012]US 2010/0273008 A1 [0012]
  • WO 2014/144539 A2 [0012]WO 2014/144539 A2 [0012]
  • WO 2016/069582 A1 [0012]WO 2016/069582 A1 [0012]
  • WO 2015/073075 A1 [0012]WO 2015/073075 A1 [0012]
  • WO 2015/162356 A2 [0013]WO 2015/162356 A2 [0013]
  • US 9453099 B2 [0013]US 9453099 B2 [0013]
  • WO 1991/011476 A2 [0016]WO 1991/011476 A2 [0016]
  • US 5387667 A [0016]US 5387667 A
  • US 5491210 A [0016]US 5491210 A
  • WO 2010122089 A1 [0108]WO 2010122089 A1 [0108]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • S. R. White, N. R. Sottos, P. H. Geubelle, J. S. Moore, M. R. Kessler, S. R. Sriram, E. N. Brown, S. Viswanathan: „Autonomic healing of polymer composites“, Nature, 409, 2001, 794-797 [0006]S.R. White, N.R. Sottos, P.H. Geubelle, J.S. Moore, M.R. Kessler, S.R. Sriram, E.N. Brown, S. Viswanathan: "Autonomic Healing of Polymer Composites", Nature, 409, 2001, 794-797 [0006]
  • K. S. Toohey, N. R. Sottos, J. A. Lewis, J. S. Moore, S. R. White: „Self-healing materials with microvascular networks“, Nat. Mater., 6, 2007, 581-585 [0006]K.S. Toohey, N.R. Sottos, J.A. Lewis, J.S. Moore, S.R. White: "Self-healing materials with microvascular networks", Nat. Mater., 6, 2007, 581-585 [0006]
  • K. S. Toohey, N. R. Sottos, J. A. Lewis, J. S. Moore, S. R. White: „Self-healing materials with microfluidic networks“ [0006]K. S. Toohey, N.R. Sottos, J.A. Lewis, J.S. Moore, S.R. White: "Self-healing materials with microfluidic networks" [0006]
  • J. F. Patrick, N. R. Sottos, S. R. White: „Microvascular based self-healing polymeric foam“, Polymer, 53, 2012, 4231-4240 [0006]J.F. Patrick, N.R. Sottos, S.R. White: "Microvascular based self-healing polymeric foam", Polymer, 53, 2012, 4231-4240 [0006]
  • M. W. Keller, S. R. White, N. R. Sottos: „A self-healing poly(dimethylsiloxane) Elastomer“, Adv. Funct. Mater. 17, 2007, 2399-2404 [0006]M.W. Keller, S.R. White, N.R. Sottos: "A self-healing poly (dimethylsiloxane) elastomer", Adv. Funct. Mater. 17, 2007, 2399-2404 [0006]
  • S. R. White, N. R. Sottos, P. H. Geubelle, J. S. Moore, M. R. Kessler, S. R. Sriram, E. N. Brown, S. Viswanathan: „Autonomie healing of polymer composites“, Nature, 409, 2001, 794-797 [0006]S.R. White, N.R. Sottos, P.H. Geubelle, J.S. Moore, M.R. Kessler, S.R. Sriram, E.N. Brown, S.Vivwanathan: "Autonomy Healing of Polymer Composites", Nature, 409, 2001, 794-797 [0006]
  • P. V. Braun, S. H. Cho, S. R. White, N. R. Sottos, H. M. Andersson: „Self-healing polymers“ [0006]P.V. Braun, S.H. Cho, S.R. White, N.R. Sottos, H.M. Andersson: "Self-Healing Polymers" [0006]
  • J. Yang, M. W. Keller, J. S. Moore, S. R. Wwhite, N. R. Sottos: „Microencapsulation of isocyanates for self-healing polymers“, Macromolecules 41, 2008, 9650-9655 [0007]J. Yang, M.W. Keller, J.S. Moore, S.W. Wwhite, N.R. Sottos: "Microencapsulation of isocyanates for Self-Healing Polymers", Macromolecules 41, 2008, 9650-9655 [0007]
  • X. K. D. Hillewaere, R. F. A. Teixeira, L. T. T. Nguyen, J. A. Ramos, H. Rahier, F. E. Du Prez: „Autonomous self-healing of epoxy thermosets with thiol-isocyanate chemistry“, Adv. Funct. Mater., 24, 2014, 5575-5583 [0007]X. K.D. Hillewaere, R.F.A. Teixeira, L.T.T. Nguyen, J.A. Ramos, H. Rahier, F.E. Du Prez: "Autonomous Self-Healing of Epoxy Thermosets with Thiol-Isocyanate Chemistry", Adv. Funct. Mater., 24, 2014, 5575-5583 [0007]
  • M. Burnworth, L. Tang, J. R. Kumpfer, A. J. Duncan, F. L. Beyer, G. L. Fiore, S. J. Rowan, C. Weder: „Optically healable supramolecular polymers“, Nature, 472, 2011, 334-337 [0009]M. Burnworth, L. Tang, J.R. Kumpfer, A.J. Duncan, F.L. Beyer, G.L. Fiore, S.J. Rowan, C.Weder: "Optically Healable Supramolecular Polymers," Nature, 472, 2011, 334-337 [0009]
  • S. J. Kalista Jr., J R. Pflug, R. J. Varley: „Effect of ionic content on ballistic self-healing in EMAA copolymers and ionomers“, Polym. Chem, 4, 2013, 4910-4926 [0009]S.J. Kalista Jr., JR. Pflug, R.J. Varley: "Effect of ionic content on ballistic self-healing in EMAA copolymer and ionomers", Polym. Chem, 4, 2013, 4910-4926 [0009]
  • S. Burattini, B. W. Greenland, D. H. Merino, W. Weng, J, Seppala, H. W. Colquhoun, W. Hayes, M. E. Mackay, I. W. Hamley, S. J. Rowan: „A healable supramolecular polymer blend based on aromatic π-π stacking and hydrogen-bonding interactions“, J. Am. Chem. Soc., 132, 2010, 12051-12058 [0009]S. Burattini, BW Greenland, DH Merino, W. Weng, J, Seppala, HW Colquhoun, W. Hayes, ME Mackay, IW Hamley, SJ Rowan: "A Healable Supramolecular Polymer Blend Based on Aromatic π-π Stacking and Hydrogen bonding interactions ", J. Am. Chem. Soc., 132, 2010, 12051-12058 [0009]
  • A. Faghihnejad, K. E. Feldmann, J. Yu, M. V. Tirrell, J N. Israelachvili, C. J. Hawker, E. J. Kramer, H. Zeng: „Adhesion and surface interactions of a self-healing polymer with multiple hydrogen-bonding groups“, Adv. Funct. Mater., 24, 2014, 2322-2333 [0010]A. Faghihnejad, KE Feldman, J. Yu, MV Tirrell, JN Israelachvili, CJ Hawker, EJ Kramer, H. Zeng: "Adhesion and surface interactions of a self-healing polymer having multiple hydrogen-bonding groups", Adv. Funct. Mater., 24, 2014, 2322-2333 [0010]
  • D. Döhler, H. Peterlik, W. H. Binder: „A dual crosslinked self-healing system: Supramolecular and covalent network formation of four-arm star polymers“, Polymer, 69, 2015, 264-273 [0010]D. Döhler, H. Peterlik, W.H. Binder: "A dual-crosslinked self-healing system: supramolecular and covalent network formation of four-arm star polymers", Polymer, 69, 2015, 264-273 [0010]
  • Y. Chen, Z. Guan: „Self-healing thermoplastic elastomer brush copolymers having a glassy polymethylmethacrylate backbone and rubbery polyacrylate-amide brushes“, Polymer, 69, 2015, 249-254 [0010]Y. Chen, Z. Guan: "Self-healing thermoplastic elastomeric elastomeric copolymer having a glassy polymethylmethacrylate backbone and rubbery polyacrylate-amide brushes", Polymer, 69, 2015, 249-254 [0010]
  • P. Cordier, F. Tournilhac, C. Soulie-Ziakovic, L. Leibler: „Self-healing and thermoreversible rubber from supramolecular assembly“, Nature, 451, 2007, 977-980 [0011]P. Cordier, F. Tournilhac, C. Soulie-Ziakovic, L. Leibler: "Self-healing and thermoreversible rubber from supramolecular assembly", Nature, 451, 2007, 977-980 [0011]
  • X. Chen, M. A. Dam, K. Ono, H. Shen, S. R. Nutt, K. Sheran, F. Wudl: „A thermally remendable cross-linked polyrneric material“, Science, 295, 2002, 1698-1702 [0012]X. Chen, M.A. Dam, K. Ono, H. Shen, S.R. Nutt, K. Sheran, F. Wudl: "A Thermally Remanent Cross-linked Polyrneric Material", Science, 295, 2002, 1698-1702 [0012]
  • H. Li, J. Bai, Z. Shi, Yin: „Environmental friendly polymers based on schiff-base reaction with self-healing, remolding and degradable ability“, Polymer, 85, 2016, 106-113 [0012]H. Li, J. Bai, Z. Shi, Yin: "Environmental friendly polymer based on ship-base reaction with self-healing, remolding and degradable ability", Polymer, 85, 2016, 106-113 [0012]
  • N. Kuhl, S. Bode, R. K. Bose, J Vitz, A. Seifert, S. Hoeppener, S. J. Garcia, S. Spange, S. van der Zwaag, M. D. Hager, U. S. Schubert: „Acylhydrazones as reversible covalent crosslinkers for self-healing polymers“, Adv. Funct. Mater., 25, 2015, 3295-3301 [0012]N. Kuhl, S. Bode, RK Bose, J Vitz, A. Seifert, S. Hoeppener, SJ Garcia, S. Spange, S. van der Zwaag, MD Hager, US Schubert: "Acylhydrazones as reversible covalent crosslinkers for self-healing polymers ", Adv. Funct. Mater., 25, 2015, 3295-3301 [0012]
  • D. Montarnal, M. Capelot, F. Tournilhac, L. Leibler: „Silica-like malleable materials from permanent organic networks“, Science, 334, 2011, 965-968 [0013]D. Montarnal, M. Capelot, F. Tournilhac, L. Leibler: "Silica-like malleable materials from permanent organic networks", Science, 334, 2011, 965-968 [0013]
  • A. Chao, I. Negulescu, D. Zhang: „Dynamic covalent polymer networks based on degenerative imine bond exchange: Tuning the malleability and self-healing properties by solvent“, Macromolecules, 49, 2016, 6277-6284 [0013]A. Chao, I. Negulescu, D. Zhang: "Dynamic covalent polymer networks based on degenerative imine bond exchange: tuning the malleability and self-healing properties by solvent", Macromolecules, 49, 2016, 6277-6284 [0013]
  • D. J. Fortman, J P. Brutman, C. J. Cramer, M. A. Hillmyer, W. R. Dichtel: „Mechanically activated, catalyst-free polyhydroxyurethane vitrimers“, J. Am. Chem. Soc., 137, 2015, 14019-14022 [0014]D. J. Fortman, J P. Brutman, C.J. Cramer, M.A. Hillmyer, W.R. Dichtel: "Mechanically Activated, Catalyst-Free Polyhydroxyurethane Vitrimers," J. Am. Chem. Soc., 137, 2015, 14019-14022 [0014]
  • G. Beniah, K. Lun, W. H. Heath, M. D. Miller, K. A. Scheidt, J. M. Torkelson: „Novel thermoplastic polyhdroxyurethane elastomers as effective damping materials over broad temperatures ranges“, Eur. Polym. J., 84, 2016, 770-783 [0014]G. Beniah, K. Lun, W.H. Heath, M.D. Miller, K.A. Scheidt, J.M. Torkelson: "Novel thermoplastic polyhy- droxyurethane elastomers as effective damping materials over broad-temperature ranges", Eur. Polym. J., 84, 2016, 770-783 [0014]
  • W. Denissen, G. Rivero, R. Nicolay, L. Leibler, J. M. Winne, F. E. Du Prez: „Vinylogous urethane vitrimers“, Adv. Funct. Mater., 25, 2015, 2451-2457 [0014]W. Denissen, G. Rivero, R. Nicolay, L. Leibler, J.M. Winne, F.E. Du Prez: "Vinylogous urethane vitrimers", Adv. Funct. Mater., 25, 2015, 2451-2457 [0014]
  • Liang et al. (Y. Liang, S. Gao, H. Wan, J. Wang, H. Chen, Z. Zheng, X. Hu: „Syntheses and resolutions of new chiral biphenyl backbones: 2-amino-2'-hydroxy-6,6'-dimethy1-1, 1'-biphenyl and 2-amino- 2'-hydroxy-4,4',6,6' -tetramethyl-1,1'-biphenyl“, Tetrahedron: Asymmetry 14, 2003, 1267-1273 [0132]Liang et al. (Y. Liang, S. Gao, H. Wan, J. Wang, H. Chen, Z. Zheng, X. Hu: "Syntheses and resolutions of new chiral biphenyl backbones: 2-amino-2'-hydroxy-6, 6'-dimethy1-1, 1'-biphenyl and 2-amino-2'-hydroxy-4,4 ', 6,6'-tetramethyl-1,1'-biphenyl ", Tetrahedron: Asymmetry 14, 2003, 1267 1273 [0132]
  • Kulkarni et al. (P. P. Kulkarni, A. Kadam, R. B. Mane, U. V. Desai, P. P. Wadgaonkar: „Demethylation of methyl aryl ethers using pyridine hydrochloride in solvent-free conditions under microwave irradiation“, J. Chem. Res., 1999, 394-395 [0132]Kulkarni et al. (PP Kulkarni, A. Kadam, RB Mane, UV Desai, PP Wadgaonkar: "Demethylation of methyl aryl ethers using pyridine hydrochloride in solvent-free conditions under microwave irradiation", J. Chem. Res., 1999, 394-395 [0132 ]

Claims (18)

Polymere enthaltend funktionelle Gruppen der Formel I -NR1-CO-X-Ar1(X-CO-NR2)n- (I) worin X ein zweiwertiger Rest der Formel -O-, -S- oder -NR2- ist, R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, C1-C6-Alkyl oder Aryl sind, Ar1 ein n+1-wertiger carbocyclisch-aromatischer Rest ist oder ein n+1-wertiger Rest Ar4-(CaH2a)b, worin a ein ganze Zahl von 1 bis 4 ist, und b eine ganze Zahl von 1 bis n ist, Ar4 ein n+1-wertiger carbocyclisch-aromatischer Rest ist und wobei die Reste Ar1 und Ar4 mindestens einen Substituenten tragen, der ausgewählt wird aus der Gruppe Haloalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl, oder A1 ein n+1-wertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist oder ein n+1-wertiger Rest Ar5-(CaH2a)b, worin a ein ganze Zahl von 1 bis 4 ist, und b eine ganze Zahl von 1 bis n ist, Ar5 ein n+1-wertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist und wobei die Reste Ar1 und Ar5 gegebenenfalls ein oder mehrere Substituenten tragen, die vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe Haloalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl, und n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, vorzugsweise 1 oder 2.Polymers containing functional groups of the formula I. -NR 1 -CO-X-Ar 1 (X-CO-NR 2 ) n - (I) wherein X is a bivalent radical of the formula -O-, -S- or -NR 2 -, R 1 and R 2 are independently hydrogen, C 1 -C 6 alkyl or aryl, Ar 1 is an n + 1-valent carbocyclic -aromatic radical or an n + 1-valent radical Ar 4 - (C a H 2a ) b , wherein a is an integer from 1 to 4, and b is an integer from 1 to n, Ar 4 is an n + Is a monovalent carbocyclic aromatic radical and in which the radicals Ar 1 and Ar 4 carry at least one substituent which is selected from the group haloalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, Sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl, or A 1 is an n + 1-valent heterocyclic-aromatic radical or an n + 1-valent radical Ar 5 - (C a H 2a ) b , wherein a is an integer from 1 to 4, and b is an integer of 1 to n, Ar 5 is an n + 1-valent heterocyclic aromatic radical and wherein Ar 1 and Ar 5 optionally carry one or more substituents n, which are preferably selected from the group haloalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl, and n is an integer from 1 to 4, preferably 1 or 2. Polymere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass X ein zweiwertiger Rest der Formel -O- und/oder -NH- ist.Polymers after Claim 1 , characterized in that X is a bivalent radical of the formula -O- and / or -NH-. Polymere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass X -O- bedeutet.Polymers after Claim 1 , characterized in that X is -O-. Polymere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass R1 und R2 Wasserstoff sind.Polymers according to at least one of Claims 1 to 3 , characterized in that R 1 and R 2 are hydrogen. Polymere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Ar1 ein zwei- oder dreiwertiger carbocyclisch-aromatischer Rest, ein zwei- oder dreiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest, ein Rest -Ar4-CH2-, >Ar4-CH2-, -Ar5-CH2- oder >Ar5-CH2- ist, wobei Ar4 ein zwei- oder dreiwertiger carbocyclisch-aromatischer Rest ist und Ar5 zwei- oder dreiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist und wobei die Reste Ar1, Ar4 und Ar5 einen oder zwei Substituenten tragen ausgewählt aus der Gruppe Haloalkyl, insbesondere Teil- oder Perfluoroalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl oder dass Ar1 ein unsubstituierter zwei- oder dreiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest oder ein unsubstituierter Rest - Ar5-CH2- oder >Ar5-CH2- ist, wobei Ar5 ein zwei- oder dreiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist, insbesondere ein zwei- oder dreiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest mit ein bis drei, insbesondere mit ein oder zwei Ringstickstoffatomen.Polymers according to at least one of Claims 1 to 4 , characterized in that Ar 1 is a divalent or trivalent carbocyclic aromatic radical, a divalent or trivalent heterocyclic aromatic radical, a radical -Ar 4 -CH 2 -,> Ar 4 -CH 2 -, -Ar 5 -CH 2 - or> Ar 5 -CH 2 -, wherein Ar 4 is a di- or trihydric carbocyclic-aromatic radical and Ar 5 is a di- or trihydric heterocyclic-aromatic radical and wherein the radicals Ar 1 , Ar 4 and Ar 5 is a or two substituents selected from the group haloalkyl, in particular partial or perfluoroalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl esters, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid esters, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl or that Ar 1 is an unsubstituted two- or trivalent heterocyclic aromatic radical or an unsubstituted radical - Ar 5 is -CH 2 - or> Ar 5 -CH 2 -, wherein Ar 5 is a di- or trihydric heterocyclic-aromatic radical, in particular a di- or trihydric heterocyclic-aromatic radical with one to three, in particular with one or two ring nitrogen atoms. Polymere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese die Struktureinheit der Formel III enthalten -X-Ar1-(X-CO-NH-R3-(NH-CO-)m)n- (III) worin X, R2 und Ar1 und n die in Anspruch 1 definierte Bedeutung besitzen, R3 ein m+1-wertiger aliphatischer,cycloaliphatischer, carbocyclischer-aromatischer Rest, heterocyclisch-aromatischer Rest oder Aralkylrest ist, der unsubstituiert ist oder der mindestens einen Substituenten trägt, der ausgewählt wird aus der Gruppe Alkyl, Alkoxy, Haloalkyl, Cycloalkyl, Aryl, Heterocyclyl, Halogen, Amino, Hydroxy, Nitro, Nitril, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl, und m eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet.Polymers according to at least one of Claims 1 to 5 , characterized in that they contain the structural unit of the formula III -X-Ar 1 - (X-CO-NH-R 3 - (NH-CO-) m ) n - (III) wherein X, R 2 and Ar 1 and n are the in Claim 1 have defined meaning, R 3 is an m + 1-valent aliphatic, cycloaliphatic, carbocyclic-aromatic radical, heterocyclic-aromatic radical or aralkyl radical which is unsubstituted or carries at least one substituent selected from the group alkyl, alkoxy, haloalkyl , Cycloalkyl, aryl, heterocyclyl, halogen, amino, hydroxy, nitro, nitrile, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl, and m is an integer from 1 to 4. Polymere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass R3 ein zwei- oder dreiwertiger Rest ist, der unsubstituiert ist oder der mit einem oder zwei Resten ausgewählt aus der Gruppe Alkyl, Alkoxy, Haloalkyl, Cycloalkyl, Aryl, Heterocyclyl, Halogen, Amino, Hydroxy, Nitro, Nitril, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl substituiert ist.Polymers after Claim 6 , characterized in that R 3 is a divalent or trivalent radical which is unsubstituted or one or two radicals selected from the group alkyl, alkoxy, haloalkyl, cycloalkyl, aryl, heterocyclyl, halogen, amino, hydroxy, nitro, nitrile , Carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl. Polymere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese in der Form von Polymerketten vorliegen, in denen Gruppen der Formel I enthalten sind Polymers according to at least one of Claims 1 to 7 , characterized in that they are in the form of polymer chains in which groups of the formula I are contained Polymere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese Verbindungen der Formel IV sind
Figure DE102017010165A1_0068
worin X, Ar1 und n die in Anspruch 1 definierten Bedeutungen besitzen, m eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet, R7 ein m+1-wertiger organischer Rest ist, und o eine Zahl von größer gleich 2 ist.
Polymers after Claim 8 , characterized in that these compounds of the formula IV
Figure DE102017010165A1_0068
wherein X, Ar 1 and n are those in Claim 1 have defined meanings, m is an integer from 1 to 4, R 7 is an m + 1-valent organic radical, and o is a number greater than or equal to 2.
Polymere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese Verbindungen der Formel IVa sind
Figure DE102017010165A1_0069
worin X, Ar1 und n die in Anspruch 1 definierten Bedeutungen besitzen, R7 ein 2-wertiger organischer Rest ist, und o eine Zahl von größer gleich 1 ist.
Polymers after Claim 9 , characterized in that these compounds of formula IVa
Figure DE102017010165A1_0069
wherein X, Ar 1 and n are those in Claim 1 have defined meanings, R 7 is a 2-valent organic radical, and o is a number greater than or equal to 1.
Polymere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese Struktureinheiten der Formel V oder der Formel VI enthalten
Figure DE102017010165A1_0070
Figure DE102017010165A1_0071
worin X, Ar1, n die in Anspruch 1 definierten Bedeutungen besitzen, m eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, o eine Zahl von größer gleich 1 ist, R7 ein n+1-wertiger organischer Rest ist, ME eine von einem polymerisierbaren Monomer abgeleitete wiederkehrende Struktureinheit ist, BG eine kovalente Bindung oder ein zweiwertiger organischer Rest ist, und p eine ganze Zahl von 2 bis 10000000 ist.
Polymers according to at least one of Claims 1 to 7 , characterized in that these structural units of the formula V or the formula VI
Figure DE102017010165A1_0070
Figure DE102017010165A1_0071
where X, Ar 1 , n are those in Claim 1 have defined meanings, m is an integer from 1 to 4, o is a number greater than or equal to 1, R 7 is an n + 1-valent organic radical, ME is a repeating structural unit derived from a polymerizable monomer, BG is a covalent bond or a divalent organic radical, and p is an integer from 2 to 10,000,000.
Polymere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese Struktureinheiten der Formel Va oder der Formel VIa enthalten
Figure DE102017010165A1_0072
Figure DE102017010165A1_0073
worin X, ME, BG, o und p die in Anspruch 11 definierten Bedeutungen besitzen, Ar2 ein zweiwertiger carbocyclisch-aromatischer Rest, ein zweiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest, ein Rest -Ar4-CH2- oder -Ar5-CH2-, wobei Ar4 ein zweiwertiger carbocyclisch-aromatischer Rest ist und Ar5 ein zweiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist und wobei die Reste Ar2, Ar4 und Ar5 mindestens einen Substituenten tragen, der ausgewählt wird aus der Gruppe Haloalkyl, insbesondere Teil- oder Perfluoroalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfon-säure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl, und R7 ein 2-wertiger organischer Rest ist.
Polymers after Claim 11 , characterized in that these structural units of the formula Va or of the formula VIa
Figure DE102017010165A1_0072
Figure DE102017010165A1_0073
where X, ME, BG, o and p are those in Claim 11 Ar 2 is a divalent carbocyclic aromatic radical, a divalent heterocyclic aromatic radical, a radical -Ar 4 -CH 2 - or -Ar 5 -CH 2 -, wherein Ar 4 is a divalent carbocyclic-aromatic radical and Ar 5 is a divalent heterocyclic aromatic radical and wherein the radicals Ar 2 , Ar 4 and Ar 5 carry at least one substituent selected from the group haloalkyl, in particular partial or perfluoroalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl , Carboxyl ester, carboxylamide, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl, and R 7 is a divalent organic radical.
Polymere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese in der Form eines Polymernetzwerks vorliegen.Polymers according to at least one of Claims 1 to 7 , characterized in that they are in the form of a polymer network. Polymere nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese Struktureinheiten der Formel VII oder der Formel VIII enthalten
Figure DE102017010165A1_0074
Figure DE102017010165A1_0075
worin X, Ar1 und n die in Anspruch 1 definierten Bedeutungen besitzen, Ar2 ein zweiwertiger carbocyclisch-aromatischer Rest oder ein zweiwertiger heterocyclisch-aromatischer Rest ist, der mindestens einen Substituenten trägt, der ausgewählt wird aus der Gruppe Haloalkyl, Nitro, Nitril, Fluor, Chlor, Brom, Carboxyl, Carboxylester, Carboxylamid, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, Sulfonsäureamid, Formyl oder Alkylcarbonyl, R7 ein m+1-wertiger organischer Rest ist ME eine von einem polymerisierbaren Monomer abgeleitete wiederkehrende Struktureinheit ist, BG eine kovalente Bindung oder ein zweiwertiger organischer Rest ist, m eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, und p eine ganze Zahl von 2 bis 10000000 ist.
Polymers after Claim 13 , characterized in that these structural units of the formula VII or the formula VIII
Figure DE102017010165A1_0074
Figure DE102017010165A1_0075
wherein X, Ar 1 and n are those in Claim 1 Ar 2 is a divalent carbocyclic aromatic radical or a divalent heterocyclic aromatic radical bearing at least one substituent selected from the group haloalkyl, nitro, nitrile, fluorine, chlorine, bromine, carboxyl, carboxyl ester, carboxylamide , Sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, formyl or alkylcarbonyl, R 7 is an m + 1-valent organic radical ME is a repeating structural unit derived from a polymerizable monomer, BG is a covalent bond or a divalent organic radical, m is an integer of 1 to 4, and p is an integer of 2 to 10,000,000.
Polymere nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese Struktureinheiten der Formel Vlla oder der Formel VIIIa enthalten
Figure DE102017010165A1_0076
Figure DE102017010165A1_0077
worin X, Ar2, ME, BG und p die in Anspruch 14 definierten Bedeutungen besitzen und R8 ein 2-wertiger organischer Rest ist.
Polymers after Claim 14 , characterized in that these structural units of formula VIIa or of formula VIIIa
Figure DE102017010165A1_0076
Figure DE102017010165A1_0077
wherein X, Ar 2 , ME, BG and p are those in Claim 14 have defined meanings and R 8 is a divalent organic radical.
Polymere nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ME und BG abgeleitet sind von ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren oder deren Estern oder Amiden, insbesondere ein Polymerrückgrad bilden ausgewählt aus der Gruppe Polymethacrylat, Polyacrylat, Polymethacrylamid, Polyacrylamid oder Polymaleinat, oder von ethylenisch ungesättigten Arylverbindungen abgeleiteten Polymeren, inbesondere Polystyrol, Polyurethane oder Polyvinylether, oder von aliphatischen Polyenen abgeleiteten Polymeren, insbesondere Polybutadien oder Polyisopren.Polymers according to at least one of Claims 11 to 15 , characterized in that ME and BG are derived from ethylenically unsaturated carboxylic acids or their esters or amides, in particular a polymer backbone selected from the group consisting of polymethacrylate, polyacrylate, polymethacrylamide, polyacrylamide or polymaladate, or derived from ethylenically unsaturated aryl compounds polymers, in particular polystyrene, polyurethanes or polyvinyl ethers, or polymers derived from aliphatic polyenes, in particular polybutadiene or polyisoprene. Polymere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass diese neben den Struktureinheiten der Formel I weitere Struktureinheiten aufweisen, welche sich ableiten von Estern oder Amiden ethylenisch ungesättigter Mono- oder Dicarbonsäuren, insbesondere Estern oder Amiden der Acrylsäure, Estern oder Amiden der Methacrylsäure, Estern oder Amiden der Maleinsäure, Estern oder Amiden der Itaconsäure, von Vinylestern gesättigter aliphatischer Carbonsäuren und/oder von ethylenisch ungesättigten Mono-oder Dicarbonsäuren.Polymers according to at least one of Claims 1 to 16 , which in addition to the structural units of the formula I have further structural units which are derived from esters or amides of ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acids, in particular esters or amides of acrylic acid, esters or amides of methacrylic acid, esters or amides of maleic acid, esters or amides of itaconic acid, of vinyl esters of saturated aliphatic carboxylic acids and / or of ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acids. Verwendung der Polymeren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Herstellung von Beschichtungen oder zur Herstellung von Formkörpern.Use of the polymers according to at least one of Claims 1 to 17 for the production of coatings or for the production of moldings.
DE102017010165.5A 2017-11-02 2017-11-02 Self-healing polymers and their use Pending DE102017010165A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017010165.5A DE102017010165A1 (en) 2017-11-02 2017-11-02 Self-healing polymers and their use
PCT/EP2018/000495 WO2019086140A1 (en) 2017-11-02 2018-10-31 Self-healing polymers and their use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017010165.5A DE102017010165A1 (en) 2017-11-02 2017-11-02 Self-healing polymers and their use

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017010165A1 true DE102017010165A1 (en) 2019-05-02

Family

ID=64316470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017010165.5A Pending DE102017010165A1 (en) 2017-11-02 2017-11-02 Self-healing polymers and their use

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017010165A1 (en)
WO (1) WO2019086140A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113185371A (en) * 2021-04-30 2021-07-30 中国工程物理研究院化工材料研究所 Damage color development type epoxy glass polymer and fiber or explosive composite material thereof
US11851399B1 (en) 2022-12-09 2023-12-26 King Faisal University Diselenide-based organic protective films

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991011476A2 (en) 1990-02-05 1991-08-08 Battelle Memorial Institute Thermally-reversible isocyanate polymers
US5387667A (en) 1990-02-05 1995-02-07 Battelle Memorial Institute Thermally-reversible isocyanate-based polymers
US5491210A (en) 1989-04-21 1996-02-13 Kimberly-Clark Corporation Thermally reversible polymers
WO1996010595A1 (en) 1994-10-04 1996-04-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Reactive two-part polyurethane compositions and optionally self-healable and scratch-resistant coatings prepared therefrom
WO2006121609A1 (en) 2005-05-06 2006-11-16 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Self-healing polymers
WO2009029319A2 (en) 2007-06-08 2009-03-05 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Self-healing materials with microfluidic networks
US20100273008A1 (en) 2007-11-21 2010-10-28 Sika Technology Ag Polyurethane polymer for reversible adhesive bonds
WO2010122089A1 (en) 2009-04-24 2010-10-28 Glaxo Group Limited N-pyrazolyl carboxamides as crac channel inhibitors
WO2014144539A2 (en) 2013-03-15 2014-09-18 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Dynamic urea bonds for reversible and self-healing polymers
US8846801B1 (en) 2010-02-17 2014-09-30 University Of South Florida Self-healing polycarbonate containing polyurethane nanotube composite
WO2015073075A1 (en) 2013-11-18 2015-05-21 Clemson University Research Foundation Self-repairing polyurethane networks
WO2015162356A2 (en) 2014-04-24 2015-10-29 Arkema France Composition for manufacturing vitrimer resins of epoxy/anhydride type comprising a polyol
WO2016069582A1 (en) 2014-10-28 2016-05-06 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Dynamic urea bonds for polymers
US9453099B2 (en) 2014-03-12 2016-09-27 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Covalently cross-linked malleable polymers and methods of use
CN106632942A (en) * 2016-09-30 2017-05-10 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 Self-repairing thermosetting polyurethane and preparation method thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10260269A1 (en) * 2002-12-20 2004-07-01 Bayer Ag New dual cure systems
US20050037194A1 (en) * 2003-08-15 2005-02-17 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Thermoplastic polymers with thermally reversible and non-reversible linkages, and articles using same

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5491210A (en) 1989-04-21 1996-02-13 Kimberly-Clark Corporation Thermally reversible polymers
WO1991011476A2 (en) 1990-02-05 1991-08-08 Battelle Memorial Institute Thermally-reversible isocyanate polymers
US5387667A (en) 1990-02-05 1995-02-07 Battelle Memorial Institute Thermally-reversible isocyanate-based polymers
WO1996010595A1 (en) 1994-10-04 1996-04-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Reactive two-part polyurethane compositions and optionally self-healable and scratch-resistant coatings prepared therefrom
WO2006121609A1 (en) 2005-05-06 2006-11-16 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Self-healing polymers
WO2009029319A2 (en) 2007-06-08 2009-03-05 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Self-healing materials with microfluidic networks
US20100273008A1 (en) 2007-11-21 2010-10-28 Sika Technology Ag Polyurethane polymer for reversible adhesive bonds
WO2010122089A1 (en) 2009-04-24 2010-10-28 Glaxo Group Limited N-pyrazolyl carboxamides as crac channel inhibitors
US8846801B1 (en) 2010-02-17 2014-09-30 University Of South Florida Self-healing polycarbonate containing polyurethane nanotube composite
WO2014144539A2 (en) 2013-03-15 2014-09-18 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Dynamic urea bonds for reversible and self-healing polymers
WO2015073075A1 (en) 2013-11-18 2015-05-21 Clemson University Research Foundation Self-repairing polyurethane networks
US9453099B2 (en) 2014-03-12 2016-09-27 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Covalently cross-linked malleable polymers and methods of use
WO2015162356A2 (en) 2014-04-24 2015-10-29 Arkema France Composition for manufacturing vitrimer resins of epoxy/anhydride type comprising a polyol
WO2016069582A1 (en) 2014-10-28 2016-05-06 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Dynamic urea bonds for polymers
CN106632942A (en) * 2016-09-30 2017-05-10 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 Self-repairing thermosetting polyurethane and preparation method thereof

Non-Patent Citations (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. Chao, I. Negulescu, D. Zhang: „Dynamic covalent polymer networks based on degenerative imine bond exchange: Tuning the malleability and self-healing properties by solvent", Macromolecules, 49, 2016, 6277-6284
A. Faghihnejad, K. E. Feldmann, J. Yu, M. V. Tirrell, J N. Israelachvili, C. J. Hawker, E. J. Kramer, H. Zeng: „Adhesion and surface interactions of a self-healing polymer with multiple hydrogen-bonding groups", Adv. Funct. Mater., 24, 2014, 2322-2333
D. Döhler, H. Peterlik, W. H. Binder: „A dual crosslinked self-healing system: Supramolecular and covalent network formation of four-arm star polymers", Polymer, 69, 2015, 264-273
D. J. Fortman, J P. Brutman, C. J. Cramer, M. A. Hillmyer, W. R. Dichtel: „Mechanically activated, catalyst-free polyhydroxyurethane vitrimers", J. Am. Chem. Soc., 137, 2015, 14019-14022
D. Montarnal, M. Capelot, F. Tournilhac, L. Leibler: „Silica-like malleable materials from permanent organic networks", Science, 334, 2011, 965-968
G. Beniah, K. Lun, W. H. Heath, M. D. Miller, K. A. Scheidt, J. M. Torkelson: „Novel thermoplastic polyhdroxyurethane elastomers as effective damping materials over broad temperatures ranges", Eur. Polym. J., 84, 2016, 770-783
H. Li, J. Bai, Z. Shi, Yin: „Environmental friendly polymers based on schiff-base reaction with self-healing, remolding and degradable ability", Polymer, 85, 2016, 106-113
J. F. Patrick, N. R. Sottos, S. R. White: „Microvascular based self-healing polymeric foam", Polymer, 53, 2012, 4231-4240
J. Yang, M. W. Keller, J. S. Moore, S. R. Wwhite, N. R. Sottos: „Microencapsulation of isocyanates for self-healing polymers", Macromolecules 41, 2008, 9650-9655
K. S. Toohey, N. R. Sottos, J. A. Lewis, J. S. Moore, S. R. White: „Self-healing materials with microfluidic networks"
K. S. Toohey, N. R. Sottos, J. A. Lewis, J. S. Moore, S. R. White: „Self-healing materials with microvascular networks", Nat. Mater., 6, 2007, 581-585
Kulkarni et al. (P. P. Kulkarni, A. Kadam, R. B. Mane, U. V. Desai, P. P. Wadgaonkar: „Demethylation of methyl aryl ethers using pyridine hydrochloride in solvent-free conditions under microwave irradiation", J. Chem. Res., 1999, 394-395
Liang et al. (Y. Liang, S. Gao, H. Wan, J. Wang, H. Chen, Z. Zheng, X. Hu: „Syntheses and resolutions of new chiral biphenyl backbones: 2-amino-2'-hydroxy-6,6'-dimethy1-1, 1'-biphenyl and 2-amino- 2'-hydroxy-4,4',6,6' -tetramethyl-1,1'-biphenyl", Tetrahedron: Asymmetry 14, 2003, 1267-1273
M. Burnworth, L. Tang, J. R. Kumpfer, A. J. Duncan, F. L. Beyer, G. L. Fiore, S. J. Rowan, C. Weder: „Optically healable supramolecular polymers", Nature, 472, 2011, 334-337
M. W. Keller, S. R. White, N. R. Sottos: „A self-healing poly(dimethylsiloxane) Elastomer", Adv. Funct. Mater. 17, 2007, 2399-2404
N. Kuhl, S. Bode, R. K. Bose, J Vitz, A. Seifert, S. Hoeppener, S. J. Garcia, S. Spange, S. van der Zwaag, M. D. Hager, U. S. Schubert: „Acylhydrazones as reversible covalent crosslinkers for self-healing polymers", Adv. Funct. Mater., 25, 2015, 3295-3301
P. Cordier, F. Tournilhac, C. Soulie-Ziakovic, L. Leibler: „Self-healing and thermoreversible rubber from supramolecular assembly", Nature, 451, 2007, 977-980
P. V. Braun, S. H. Cho, S. R. White, N. R. Sottos, H. M. Andersson: „Self-healing polymers"
S. Burattini, B. W. Greenland, D. H. Merino, W. Weng, J, Seppala, H. W. Colquhoun, W. Hayes, M. E. Mackay, I. W. Hamley, S. J. Rowan: „A healable supramolecular polymer blend based on aromatic π-π stacking and hydrogen-bonding interactions", J. Am. Chem. Soc., 132, 2010, 12051-12058
S. J. Kalista Jr., J R. Pflug, R. J. Varley: „Effect of ionic content on ballistic self-healing in EMAA copolymers and ionomers", Polym. Chem, 4, 2013, 4910-4926
S. R. White, N. R. Sottos, P. H. Geubelle, J. S. Moore, M. R. Kessler, S. R. Sriram, E. N. Brown, S. Viswanathan: „Autonomic healing of polymer composites", Nature, 409, 2001, 794-797
S. R. White, N. R. Sottos, P. H. Geubelle, J. S. Moore, M. R. Kessler, S. R. Sriram, E. N. Brown, S. Viswanathan: „Autonomie healing of polymer composites", Nature, 409, 2001, 794-797
W. Denissen, G. Rivero, R. Nicolay, L. Leibler, J. M. Winne, F. E. Du Prez: „Vinylogous urethane vitrimers", Adv. Funct. Mater., 25, 2015, 2451-2457
X. Chen, M. A. Dam, K. Ono, H. Shen, S. R. Nutt, K. Sheran, F. Wudl: „A thermally remendable cross-linked polyrneric material", Science, 295, 2002, 1698-1702
X. K. D. Hillewaere, R. F. A. Teixeira, L. T. T. Nguyen, J. A. Ramos, H. Rahier, F. E. Du Prez: „Autonomous self-healing of epoxy thermosets with thiol-isocyanate chemistry", Adv. Funct. Mater., 24, 2014, 5575-5583
Y. Chen, Z. Guan: „Self-healing thermoplastic elastomer brush copolymers having a glassy polymethylmethacrylate backbone and rubbery polyacrylate-amide brushes", Polymer, 69, 2015, 249-254

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019086140A1 (en) 2019-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0259722B1 (en) Process for the preparation of solid polyurethane products by a casting process
EP0268559B1 (en) Adhesion agent
DE2421038A1 (en) THERMAL CURABLE PREPARATIONS AND PROCESSES FOR THEIR CURING
EP3024901B1 (en) Coating materials containing a compound having at least two cyclic carbonate groups and a siloxane group
DE102005005862A1 (en) Amino derivatives of dibenz [c, e] [1,2] oxaphosphorine-6-oxides, process for their preparation and use
DE3828535A1 (en) BENZIMIDAZOLE-2-CARBON-ACIDANILIDE, THEIR USE AS ANTI-LIGHTING AGENT FOR ORGANIC MATERIAL AND ORGANIC MATERIAL STABILIZED THEREOF
DE1956456A1 (en) Process for the production of crystalline polyurethane plastic products based on diisocyanates and linear polyesters
KR101696302B1 (en) Alcohol compound comprising furane, polyurethane compound and thermoreversibly-crosslinked polymer compound
EP0284828A1 (en) Polymers stabilized against the action of light, and imidazole-2-carboxanilides
DE102017010165A1 (en) Self-healing polymers and their use
DE2919823A1 (en) N-AZIDOSULFONYLARYL MALEINIMIDES AND THEIR USE
DE102012222381A1 (en) Catalyst combination for the production of polyurethane foam moldings
DE2922176A1 (en) WATER-curable POLYISOCYANATE OR POLYEPOXIDE MIXTURES
EP2718399A1 (en) Production of hardened epoxy resins having flame-retarding phosphonates
DE102018211720A1 (en) Functionalized polymers
DE1174790B (en) Process for polymerizing mono- and / or polyvalent isocyanates
EP2289962A2 (en) Polyurea compositions and compounds for the preparation thereof
EP0489688B1 (en) Coupling agent
EP0336184B1 (en) Monoformylated 3,3'-diaminopropyl amine, process for its preparation and its use
DE1912564A1 (en) Process for the production of polyurethane cement and adhesives
DE2807787A1 (en) UREA COMPOUND WITH A CARBOXYLATE RESIDUE AND THE PROCESS FOR THEIR PRODUCTION
DE2624102A1 (en) TRIOLES INCLUDING HYDANTOIN RINGS
DE2043645A1 (en) Epoxide resin precursors - by reacting bisphenol with diisocyanate and epoxy-alcohol
DE2310893A1 (en) POLYAMIDES CONTAINING HYDANTOIN OR DIHYDROURACIL GROUPS
DE2607663A1 (en) HARDABLE EPOXY RESIN BLEND

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication