JP2015512909A - 重合性のアルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オンおよびその使用 - Google Patents

重合性のアルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オンおよびその使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、一般式(I)の重合性のアルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オンモノマー、その製造およびポリマーを製造するためのその使用に関する。本発明は、一般式(I)のアルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オンモノマーのホモ重合または共重合により得られるホモポリマーおよびコポリマー、ならびに二成分結合剤組成物中の成分としてのその使用にも関する。一般式(I)では、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、A、X、ZおよびYの基は、互いに独立して、以下の1つまたは複数またはすべての意味を有する:R1およびR2は、互いに独立して、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C4アルコキシ−C1〜C4アルキル、C5〜C6シクロアルキル、フェニルまたはフェニル−C1〜C4アルキルであり;R3は、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C4アルコキシ−C1〜C4アルキル、C5〜C6シクロアルキル、フェニルまたはフェニル−C1〜C4アルキルであり;R4は、水素、C1〜C4アルキル、CH2COOR8、フェニルまたはフェニル−C1〜C4アルキルであり;R5およびR6は、互いに独立して、水素もしくはC1〜C4アルキルであるか、またはR5もしくはR6の基の1つが、COOR8もしくはCH2COOR8であり;Aは、化学結合またはC1〜C4アルカンジイルであり、Aは、特にC1〜C4アルカンジイルでありAは、化学結合またはC1〜C4アルカンジイルであり;Xは、OまたはNR7であり;Zは、化学結合、PO2、SO2またはC=Oであり;Yは、化学結合、CH2またはCHCH3であり;R7は、存在する場合、C1〜C6アルキルであり、R8は、存在する場合、水素またはC1〜C6アルキルである。

Description

本発明は、重合性のアルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オンモノマー、その製造およびポリマーを製造するためのその使用に関する。本発明は、アルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オンモノマーのホモ重合または共重合により得られるホモポリマーおよびコポリマー、ならびに二成分結合剤組成物中の成分としてのその使用にも関する。
ポリウレタン(PUR)は、数多くの分野、例えば、泡、塗料、コーティングおよび接着剤の製造分野で使用されている。ここで、すべてのポリウレタンに共通していることは、ポリウレタンが、ポリアミンまたはポリオールと多価イソシアネートの重付加により製造されることである。ここで、ポリアミン成分もしくはポリオール成分の好適な選択により、得られるポリウレタンの特性プロファイルを適切に制御することができる。
泡の製造に利用されるが、その他の適用、例えば、コーティングには不所望の高い湿度感受性をもたらす多価イソシアネートの高い反応性は、好ましくないことが明らかである。多価イソシアネートは、確かに無水条件下に長期にわたって貯蔵可能であるが、硬化する場合に水との反応が起こるため、きわめて乾燥した状態で作業する必要である。湿度感受性の他に、特に芳香族イソシアネート(MDI、TDI)は、変色の傾向がある。いくつかのジイソシアネートの健康への危険性も問題である。例えば、ジイソシアネートが、皮膚接触または吸入時にアレルギーを引き起こすことがあることは公知である。このような理由から、比較的揮発性が低いために取り扱いやすいジイソシアネートのオリゴマーが開発された。それでもなお、根本的に、先行技術から公知のポリイソシアネートの代替物が必要である。
以下においてexo−ビニレンカーボネートとも表されるアルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オンは、種々の文献、例えば、DE1098953、DE3433403、EP837062、JP2006137733、JP2008222619、J.Org.Chem.2007,72,647〜649、Angew.Chem.2009,121,4258〜4261、Eur.J.Org.Chem.2007,2604〜2607、Eur.J.Org.Chem.2008,2309〜2312、Org.Lett.2006,8,515〜518に記載されている。アルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オンは、そこでは、作用物質および有効物質を製造するための合成構成要素として提案されている。
WO2011/157671は、アミン系硬化剤と合わせたアルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オンの、エポキシ樹脂組成物中の添加剤としての使用を記載している。
WO96/26224は、4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オンとエチレン性不飽和コモノマーとの共重合を記載している。ここで得られるポリマーは、1,3−ジオキソラン−2−オン基を有しており、アミノ官能性架橋剤と共に、コーティングの製造に使用される。
US2003/100687から、アルキルオキシカルボニル単位によって結合した1,3−ジオキソラン−2−オン基を有する、エチレン性不飽和コモノマーと重合してコポリマーになる4−(メタ)アクリロキシアルキル−1,3−ジオキソラン−2−オンが公知である。このポリマーが、アミン化合物と反応して、ウレタン基およびヒドロキシル基を有するグラフトポリマーが得られる。このグラフトポリマーは、コーティング剤中で使用される。
しかし、先行技術から公知のポリマーと1,3−ジオキソラン−2−オン基との反応性は、特にアミンとの反応では、満足すべきものではない。さらに、1,3−ジオキソラン−2−オンと例えば、アミンまたはアルコールとの反応では、種々の適用で不向きであることが明白でありうるヒドロキシル基が形成される。
ここで、驚くべきことに、アルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オン基およびさらなるエチレン性不飽和二重結合を有する、以下に詳しく記載される一般式Iの化合物が、ラジカル重合してアルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オン基を得ることができることが判明した。これは、驚くべきことである、それというのは、メチレン−1,3−ジオキソラン−2−オンのメチレン基が、ラジカル条件下に重合することがたびたび文献に記載されるからである(例えば、Journal of Network Polymer,Japan 2005,26,132〜137,Makromol.Chem.,Rapid Commun.1989,10,453〜456参照)。
したがって、本発明の第一の実施態様は、以下に定義される一般式I
Figure 2015512909
[式中、
1およびR2は、互いに独立して、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C4アルコキシ−C1〜C4アルキル、C5〜C6シクロアルキル、フェニルまたはフェニル−C1〜C4−アルキルであり;
3は、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C4アルコキシ−C1〜C4アルキル、C5〜C6シクロアルキル、フェニルまたはフェニル−C1〜C4アルキルであり、R3は、特に水素であり;
4は、水素、C1〜C4アルキル、CH2COOR8、フェニルまたはフェニル−C1〜C4アルキルであり;
5およびR6は、互いに独立して、水素もしくはC1〜C4アルキルであるか、またはR5もしくはR6の基の1つが、COOR8もしくはCH2COOR8であり;
Aは、化学結合またはC1〜C4アルカンジイルであり、Aは、特にC1〜C4アルカンジイルであり;
Xは、OまたはNR7であり;
Zは、化学結合、PO2、SO2、またはC=Oであり、Zは、特にC=Oであり;
Yは、化学結合、CH2またはCHCH3であり、Yは、特に化学結合であり;
7は、存在する場合、C1〜C6アルキルであり;
8は、存在する場合、水素またはC1〜C6アルキルである]
の化合物に関する。
一般式Iの化合物のホモ重合または共重合で得られるホモポリマーまたはコポリマーは、一般に、炭素原子から形成されるポリマー主鎖に結合している、一般式I’の複数の官能基を有している。
Figure 2015512909
一般式I’では、♯は、前記ポリマー主鎖の結合であり、R1、R2、R3、A、X、ZおよびYは、ここおよび以下に記載される意味を有するものである。このようなポリマーは、脂肪族ヒドロキシル基、第一級アミノ基および第二級アミノ基、ホスフィン基、ホスホネート基およびメルカプタン基の群からの官能基Fを有している化合物と比べて、イソシアネートに伴う欠点を有することなく高い反応性を示す。したがって、前記ポリマーは、特別な方法で、多数の適用における特に二成分結合剤のためのポリ官能性イソシアネートの代替物として好適である。したがって、前記ポリマーも、本発明の対象である。
ここおよび以下において、置換基および化学化合物の定義に使用される接頭辞「Cn−Cm−」は、置換基もしくは化合物の考えられる炭素原子の数を示している。
他に記載がない限り、本発明の範囲では、置換基との関連において使用される概念には、以下の一般的な定義が適用される。
「アルキル」は、例えば1〜4個(C1〜C4アルキル)、1〜6個(C1〜C6アルキル)または1〜20個の炭素原子(C1〜C20アルキル)を有する直鎖または分岐鎖のアルキル基である。C1〜C4アルキルの例は、メチル、エチル、n−プロピル、iso−プロピル、n−ブチル、2−ブチル、iso−ブチル、tert−ブチル(2−メチルプロパン−2−イル)である。C1〜C6アルキルの例は、C1〜C4アルキルに関して記載された意味の他に、さらにn−ペンチル、1−メチルブチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、1,1−ジメチルプロピル、1,2−ジメチルプロピル、2,2−ジメチルプロピル、1−エチルプロピル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、4−メチルペンチル、1,1−ジメチルブチル、1,2−ジメチルブチル、1,3−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、2,3−ジメチルブチル、3,3−ジメチルブチル、1−エチルブチル、2−エチルブチル、1,1,2−トリメチルプロピル、1,2,2−トリメチルプロピル、1−エチル−1−メチルプロピルおよび1−エチル−2−メチルプロピルである。C1〜C20アルキルの例は、C1〜C6アルキルに関して記載された意味の他に、さらにヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシル、およびそれらの構造異性体である。
「C1〜C4アルコキシ−C1〜C4アルキル」は、酸素原子を介して結合した、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基、例えば、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、1−メチルエトキシ(イソプロポキシ)、n−ブトキシ、1−メチルプロポキシ(sec−ブトキシ)、2−メチルプロポキシ(イソブトキシ)または1,1−ジメチルエトキシ(tert−ブトキシ)であり、エーテル結合の形態で、酸素を介して、前記定義されたC1〜C4アルキル基に結合しているものである。例えば、メトキシメチル、2−メトキシエチル、エトキシメチル、3−メトキシプロピル、3−エトキシプロピルである。
「C5〜C6シクロアルキル」は、5〜6個の炭素原子を有する環状アルキル基である。例えば、シクロペンチルおよびシクロヘキシルである。
「フェニル−C1〜C4アルキル」は、前記定義されたC1〜C4アルキル基に結合しているフェニル基である。例えば、ベンジル、フェニルエチル、フェニルプロピル、フェニルブチルである。
「C1〜C4アルカンジイル」は、1〜4個の炭素原子を有するアルカンジイルである。例えば、メタンジイル、1,1−エタンジイル、1,2−エタンジイル、1−メチル−1,1−エタンジイル、1−メチル−1,2−エタンジイル、1,3−プロパンジイル、1,4−ブタンジイル、1,1−ジメチル−1,2−エタンジイル、および1,2−ジメチル−1,2−エタンジイルである。
「C1〜C8アルコキシ」は、酸素原子を介して結合した、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基である。例えば、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、1−メチルエトキシ(イソプロポキシ)、n−ブトキシ、1−メチルプロポキシ(sec−ブトキシ)、2−メチルプロポキシ(イソブトキシ)、1,1−ジメチルエトキシ(tert−ブトキシ)、n−ペントキシ、1−メチルブトキシ、2−メチルブトキシ、3−メチルブトキシ、1,1−ジメチルプロポキシ、1,2−ジメチルプロポキシ、2,2−ジメチルプロポキシ、1−エチルプロポキシ、2−エチルプロポキシ、n−ヘキソキシ、1―メチルペントキシ、2−メチルペントキシ、3−メチルペントキシ、4−メチルペントキシ、1−エチルブトキシ、2−エチルブトキシ、3−エチルブトキシ、1,2−ジメチルブトキシ、1,3−ジメチルブトキシ、2,3−ジメチルブトキシ、1−エチル−2−メチルプロポキシ、および1−イソプロピルプロポキシである。
「C1〜C4アルキルカルボニル」は、定義された通り、カルボニル基を介して結合したC1〜C4アルキル基、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル、ピバロイルなどである。
本発明の好ましい実施態様に関して、一般式Iの化合物中の基R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、A、X、ZおよびY、ならびに一般式I’の基は、互いに独立して、以下の意味の1つまたは複数またはすべてを有しているのが好ましい:
1は、水素またはC1〜C6アルキル、特に水素またはC1〜C4アルキル、殊にメチルまたはエチルである;
2は、水素またはC1〜C6アルキル、特にC1〜C4アルキル、殊にメチルまたはエチルである;
3は、水素である;
Aは、C1〜C4アルカンジイル、特にメタンジイル、1,2−エタンジイルまたは1,3−プロパンジイルである;
Xは、Oである;
Zは、C=Oである;
Yは、化学結合である;
4は、水素またはC1〜C4アルキル、特に水素またはメチルである;
5は、水素である;
6は、水素である;
7は、存在する場合、C1〜C4アルキルである;
8は、存在する場合、C1〜C4アルキルである。
一般式Iの化合物は、一般に、以下に詳しく説明される方法により製造することができ、この方法も本発明の対象である。この方法では、一般式IIの化合物と一般式IIIの化合物とを反応させる:
Figure 2015512909
Figure 2015512909
一般式IIでは、L’は、水素またはヒドロキシル保護基またはアミノ保護基、例えば、C1〜C4アルキルカルボニル基である。変数A、X、R1、R2およびR3は、上述の意味、特に好ましいと記載された意味を有している。
一般式IIIでは、Lは、求核置換脱離基、例えば、ハロゲン、OHまたはC1〜C8アルコキシである。変数Y、Z、R4、R5およびR6は、上述の意味、特に好ましいと記載された意味を有している。
一般式IIの化合物と一般式IIIの化合物との反応は、求核置換の公知の方法と同様に実施されてよい。L’が、ヒドロキシル保護基またはアミノ保護基である場合、一般に、この保護基は、化合物IIと化合物IIIとの反応の前に除去されるか、またはこの保護基が脱離される反応条件が選択されるため、実際の反応物は、一般式II(式中、L’は、水素である)の化合物である。
本発明の好ましい実施態様によれば、一般式IIIでは、変数Zは、C=Oであり、LはOHまたはC1〜C8アルコキシである。この場合、化合物IIIと化合物IIとの反応は、場合により、ヒドロキシル保護基またはアミノ保護基の除去後に、アミド化またはエステル化もしくはエステル交換反応の範囲において成功する。
特に、前記エステル化もしくはエステル交換は、一般式I(式中、ZはC=Oであり、XはOであり、AはC1〜C4アルカンジイルであり、R4は、水素またはC1〜C4アルキル、特に水素またはメチルを表し、R5およびR6は、水素である)の化合物の製造に好適である。この場合、一般式IIIの好ましい反応物は、アクリル酸およびメタクリル酸のC1〜C8アルキルエステル、以下において(メタ)アクリル酸−C1〜C8アルキルエステル、例えば、(メタ)アクリル酸メチルエステル、(メタ)アクリル酸エチルエステル、(メタ)アクリル酸−n−ブチルエステル、および(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシルエステル、殊に好ましくは(メタ)アクリル酸−C1〜C4アルキルエステル、例えば、(メタ)アクリル酸メチルエステル、(メタ)アクリル酸エチルエステル、および(メタ)アクリル酸−n−ブチルエステルから選択される。
本発明の特に好ましい実施態様によれば、一般式IIIでは、変数Lは、OHまたはC1〜C8アルコキシであり、ZはC=Oであり、一般式IIでは、XはOであり、化合物IIと化合物IIIとの反応は、エステル化またはエステル交換の条件下に実施される。前記実施態様の特別な形態では、一般式IIのL’は、水素またはC1〜C4アルキルカルボニル基、特にアセチル基である。
本発明による方法の好ましい実施態様では、一般式Iの化合物の製造は、エステル化もしくはエステル交換により酵素触媒下に行われる。
酵素触媒作用によるエステル化もしくはエステル交換は、Biotechnol.Lett.1990,12,825〜830、Biotechnol.Lett.1994,16,241〜246、US5240835、WO2004/05088またはDE102009003035に記載された手法と同様に実施されてよく、これらすべてを参照する。
前記酵素触媒作用によるエステル化もしくはエステル化交換に使用可能な酵素(E)は、例えば、遊離形態または担体に化学的もしくは物理的に固定された形態の、加水分解酵素、エステラーゼ(E.C.3.1.−.−)、リパーゼ(E.C.3.1.1.3)、グリコシラーゼ(E.C.3.2.−.−)およびプロテアーゼ(E.C.3.4.−.−)から選択され、リパーゼ、エステラーゼまたはプロテアーゼが好ましい。Novozymes社のNovozym(登録商標)435(カンジダ・アンタークティカ由来リパーゼB)、またはアスペルギルス属、アスペルギルスニガー属、ケカビ属、ペニシリウム・シクロピウム属、ゲオトリクム・カンジドゥム属、リゾープス・ジャバニクス、ブルクホルデリア属、カンジダ属、シュードモナス属、または豚膵臓由来のリパーゼが特に好ましく、カンジダ・アンタークティカ由来リパーゼBまたはブルクホルデリア属由来リパーゼが殊に好ましい。
反応溶媒中の酵素含有量は、一般に、一般式IIおよび一般式IIIの使用される反応物の合計に対して約0.1〜10質量%の範囲にある。
一般式Iの化合物の製造は、慣用のエステル化またはエステル交換により、この場合に通常の、酸触媒作用によるエステル化または酸もしくは塩基触媒作用によるエステル交換の反応条件下に行われてもよい。
酸触媒作用によるエステル化のための酸触媒として、とりわけプロトン酸、例えば、硫酸、硫酸水素ナトリウム、塩酸、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、ピロリン酸、亜リン酸、次亜リン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ならびにそれらの混合物が好適である。ルイス酸、例えば、Ti化合物およびSn化合物も好適である。さらに、酸性イオン交換樹脂、例えば、それぞれ酸性の形態でのスルホン化またはカルボキシル化イオン交換樹脂が好適である。
エステル化交換のための塩基触媒として、金属水酸化物および/または金属アルコキシド、特に周期表の第1族、第2族および第13族の金属の金属水酸化物および/または金属アルコキシド、例えば、アルカリ金属水酸化物、例えば、NaOHまたはKOH、ならびにアルカリ金属アルコキシドおよびアルカリ土類金属アルコキシド、特に相応のメトキシドまたはエトキシド、例えばナトリウムメトキシドまたはカリウムメトキシドまたはナトリウムエトキシドまたはカリウムエトキシドが好適である。さらに、イオン交換樹脂が好適である。
前記酸触媒または塩基触媒は、一般に、前記反応混合物全体に対して0.0001質量%〜20質量%、好ましくは0.001質量%〜10質量%の濃度で使用される。
一般式IIと一般式IIIとのエステル化反応もしくはエステル交換反応は、例えば、バッチ法として実施されてよい。ここで、一般に一般式IIおよび一般式IIIの化合物は、反応容器に入れられて、前記触媒もしくは酵素が添加されて反応する。代替的に、エステル化反応もしくはエステル交換反応は、セミバッチ法として実施されてよい。そのためには、例えば、反応物の1つ、例えば化合物IIまたは化合物III、ならびに前記触媒もしくは前記酵素が装入されて、別な反応物に反応の過程で供給されてよい。さらに、一般式Iの化合物は、化合物IIと化合物IIIとの連続的な反応により製造されてよい。そのためには、例えば、化合物IIおよび化合物IIIは、触媒を含む反応区域に連続的に供給されて、一般式Iの化合物は、場合により、前記反応で形成される副生成物、例えば、アルコールまたはエステルと一緒に、前記反応区域から連続的に取り出される。場合により、前記触媒もしくは前記酵素は、前記反応区域にも供給される。前記セミバッチ反応でも、前記連続的な反応でも、反応物、つまり、一般式IIおよび一般式IIIの化合物は、好ましくは液相中で、前記触媒もしくは前記酵素を固定相として含む反応区域を通されてよい。
反応時間は、とりわけ、温度、酸触媒、塩基触媒もしくは酵素触媒の使用量および活性、および所要変換率、ならびに化合物IIの構造による。反応時間は、化合物IIの変換率が、少なくとも70%、好ましくは少なくとも80%、特に好ましくは少なくとも90%、殊に好ましくは少なくとも95%、特に少なくとも97%であるように適合されるのが好ましい。そのためには、一般に1〜48時間、好ましくは1〜12時間、特に好ましくは1〜6時間が充分である。
酵素触媒作用による、または慣用の触媒作用によるエステル化もしくはエステル交換は、一般に、0〜100℃、好ましくは20〜80℃、特に好ましくは20〜70℃の範囲の温度で行われる。
化合物IIの化合物IIIに対するモル比は、幅広い範囲で変化してよい。化合物IIIは、反応の化学量論に対して過剰量で使用されるのが好ましい。一般に、化合物IIの化合物IIIに対するモル比は、1:100〜1:1の範囲、好ましくは1:50〜1:1の範囲、特に好ましくは1:20〜1:1の範囲にある。一般式IIIの化合物が、過剰量で存在するのが好ましいため、この化合物は、遊離する副生成物、一般にアルコールまたはエステル交換で形成されるエステル副生成物と一緒に(一般式IIのX−L’がアルキルカルボニルオキシであり、一般式IIIのY−Lがアルコキシカルボニルである場合)、減圧下に、例えば共沸混合物として留去することができる。さらに、または代替的に、前記遊離水もしくはアルコールもしくはエステルは、例えば、分子ふるいを用いて結合されてよい。このようにして、反応平衡は一般式Iの化合物に有利になるように移動する。
酵素触媒作用による、ならびに慣用の触媒作用によるエステル化もしくはエステル交換は、有機溶媒もしくはその混合物中で、または溶媒を添加せずに実施されてよい。このバッチは、一般に、ほぼ無水である(つまり、含水量は10体積%未満、好ましくは5体積%未満、特に好ましくは1体積%未満)。
有機溶媒中の反応混合物の割合は、例えば、0.1〜50質量であってよく、1種の溶媒が使用される場合、好ましくは0.5〜30質量%の範囲、または1〜10質量%の範囲にある。有機溶媒が、酵素触媒作用による、または慣用の触媒作用によるエステル化もしくはエステル交換に全く添加されないか、または1質量%未満添加されるのが好ましい。
化合物Iの製造は、少なくとも1種の重合抑制剤の存在下で実施されてよい。重合抑制剤として、例えば4−メトキシフェノール(MeHQ)、ヒドロキノン、2,5−ジ−tert−ブチルヒドロキノン、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、ニトロソ化合物、例えば、イソアクリルニトレート、ニトロソジフェニルアミン、N−ニトロソシクロヘキシルヒドロキシルアミン、メチレンブルー、フェノチアジン、またはジフェニルアミンが使用されてよい。重合抑制剤として4−メトキシフェノール(MeHQ)が使用されるのが好ましい。
前記重合抑制剤は、一般に、一般式IIIの化合物の量に対して、1〜10000ppm、好ましくは10〜5000ppm、特に好ましくは30〜2500ppm、特に50〜1500ppmで使用される。
一般式IIIの化合物は、公知であり、一般に市販されている。
一般式IIの化合物の製造は、例えば、冒頭に引用された先行技術に記載の通り、アルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オンを製造するための公知の方法と同様に行われてよい。一般式II(式中、R3は、水素である)の好ましい化合物は、例えば、一般式IVの化合物とCO2との反応により、好ましくは、触媒を使用して製造することができる(図1参照):
Figure 2015512909
図1において、R1、R2、AおよびXは、前述の意味を有している。L’’は、アルコール保護基またはアミノ保護基であり、特にC1〜C4アルキルカルボニル、殊にアセチルである。Xは、特に酸素である。Aは、特にC1〜C4アルカンジイルである。
触媒として、根本的に、活性金属として、例えば、銀、銅、金、パラジウムまたはプラチナを含む遷移金属触媒、例えば、銀塩、例えば、酢酸銀、炭酸銀、銅(II)塩、例えば、酢酸銅またはハロゲン化銅(I)、例えば、Cul、CuBr、CuCl、さらにパラジウム(0)触媒が考慮され、前述の遷移金属化合物は、場合により、有機アミン、例えば、トリ−C1〜C6アルキルアミン、例えば、トリエチルアミンまたはアミジン塩基、例えば1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン(DBN)または1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン(DBU)との組み合わせ、または有機ホスフィン、例えば、トリアルキルホスフィンもしくはトリアリールホスフィン、例えば、トリブチルホスフィンおよびトリフェニルホスフィンとの組み合わせ、または前述のホスフィンの1つとアンモニウム塩、例えば、トリ−C1〜C6アルキルハロゲン化アンモニウムまたはテトラ−C1〜C6アルキルハロゲン化アンモニウムとからの混合物との組合せとして使用されてよい。触媒として、さらに有機ホスフィン、例えば、トリアルキルホスフィンまたはトリアリールホスフィン、例えば、トリブチルホスフィンもしくはトリフェニルホスフィンのホスフィン、ならびに立体障害カルベン、例えば、1,3−置換2,3−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン化合物、例えば、1,3−ジイソプロピル−2,3−ジヒドロ−4,5−イミダゾール−2−イリデン、またはそれらのCO2付加物、ならびにそれらと前述のホスフィンとの組合せが考慮に入れられる。前記反応は、圧力なしか、または好ましくは高められた圧力下、例えば、50〜500bar、または超臨界CO2で実施されてよい。反応条件に関しては、前述の文献を参照されたい。
CO2の代わりに、カルボン酸無水物、例えば、ビス(tert−ブチル)二炭酸無水物(Boc2O)が使用されてもよい。この場合、前記反応は、通常、2段階で行われ、第一段階では、化合物IVと二炭酸無水物のエステル、例えば、Boc2Oとが、塩基、例えば、水素化ナトリウムの存在下に反応して、ここで得られたエステルを、遷移金属触媒、例えば、金を含む触媒の存在下に環化させる。このような方法は、例えば、Org.Lett.2006,8,515〜518に記載されており、これを参照する。
本発明の対象は、少なくとも1つの一般式Iの化合物を重合導入された形態で含んでいるポリマーでもある。このようなポリマーは、一般的に、エチレン性不飽和モノマーMのホモ重合または共重合により得られ、このエチレン性不飽和モノマーMは、少なくとも1つの一般式Iのモノマー(モノマーa)および場合により、1つまたは複数のエチレン性不飽和コモノマーを含んでいる。このようなポリマーは、炭素原子から形成されるポリマー主鎖を有しており、この主鎖に、一般に、少なくとも2つの一般式I’の基、例えば、2〜1000つの一般式I’の基が結合されている。それに応じて、前記ポリマーは、少なくとも2つの一般式I’’の繰り返し単位を有している:
Figure 2015512909
一般式Iの化合物の割合は、重合されるモノマーMの総量に対して、好ましくは少なくとも10質量%、特に少なくとも15質量%、殊に少なくとも20質量%であり、100質量%まであってよい。それに応じて、一般式I’’の繰り返し単位の割合は、ポリマー中に含まれる繰り返し単位の総量に対して、好ましくは少なくとも10質量%、特に少なくとも15質量%、殊に少なくとも20質量%であり、100質量%まであってよい。
本発明の第一の実施態様は、一般式Iの化合物のホモポリマー、つまり、その末端基を除いて、一般式I’’の一定の繰り返し単位からのみ形成されるポリマーに関する。
本発明の第二の実施態様は、少なくとも2つの互いに異なる一般式Iの化合物のコポリマー、つまり、その末端基を除いて、2つまたはそれ以上の互いに異なる一般式I’’の繰り返し単位からのみ形成されるポリマーに関する。
本発明の第三の実施態様は、例えば、1つ、2つまたは3つの、異なるエチレン性不飽和コモノマーの少なくとも1つのコモノマーを有する、少なくとも1つの一般式Iの化合物、つまり、一般式I’の基を有していない化合物から形成されているコポリマーに関する。このような本発明によるコポリマーは、一般式I’’の繰り返し単位の他に、重合されたコモノマーに由来する繰り返し単位も有している。
好適なコモノマーは、とりわけ、モノエチレン性不飽和コモノマーであるが、共役ジエチレン性不飽和化合物も好適なコモノマーである。これらは、以下においてコモノマーbとも表される。コモノマーbに数えられるのは例えば以下の通りである:
b1 モノエチレン性不飽和C3〜C8モノカルボン酸およびモノエチレン性不飽和C4〜C8ジカルボン酸、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、酢酸ビニル、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸およびイタコン酸;
b2 モノエチレン性不飽和C3〜C8モノカルボン酸およびモノエチレン性不飽和C4〜C8ジカルボン酸のアミド、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、フマル酸アミドおよびマレイミド;
b3 モノエチレン性不飽和C4〜C8ジカルボン酸の無水物、例えば、無水マレイン酸;
b4 モノエチレン性不飽和C3〜C8モノカルボン酸およびモノエチレン性不飽和C4〜C8ジカルボン酸のヒドロキシ−C2〜C4アルキルエステル、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート;
b5 モノエチレン性不飽和スルホン酸およびその塩、例えば、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−アクリルアミドエタンスルホン酸、2−メタクリルアミドエタンスルホン酸、2−アクリロキシエタンスルホン酸、2−メタクリロキシエタンスルホン酸、3−アクリロキシプロパンスルホン酸、および2−メタクリロキシプロパンスルホン酸;
b6 3〜5個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和ニトリル、例えば、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリル
b7 N−ビニル複素環式化合物、例えば、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルイミダゾール;
b8 少なくとも1つのポリ−C2〜C4アルキレンオキシド基を有するモノエチレン性不飽和化合物、例えば、ポリ−C2〜C4アルキレングリコールまたはC1〜C10−アルキル−ポリ−C2〜C4アルキレングリコールのビニルエーテルおよびアリルエーテル、ポリ−C2〜C4アルキレングリコールまたはC1〜C10−アルキル−ポリ−C2〜C4アルキレングリコールを有する、3〜8個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和モノカルボン酸およびモノエチレン性不飽和ジカルボン酸のエステル;
b9 ビニル芳香族炭化水素、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、およびビニルトルエン異性体:
b10 C1〜C20アルカノール、C5〜C8シクロアルカノール、フェニル−C1〜C4アルカノールまたはフェノキシ−C1〜C4アルカノールを有するモノエチレン性不飽和C3〜C8モノカルボン酸のエステル、例えば、C1〜C20アルカノールを有するアクリル酸のエステル、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、デシルアクリエート、ラクリルアクリレートおよびステアリルアクリレート、C5〜C10シクロアルカノールを有するアクリル酸のエステル、例えば、シクロヘキシルアクリレート、フェニル−C1〜C4アルカノールを有するアクリル酸のエステル、例えば、ベンジルアクリレート、2−フェニルエチルアクリレート、および1−フェニルエチルアクリレート、フェノキシ−C1〜C4アルカノールを有するアクリル酸のエステル、例えば、2−フェノキシエチルアクリレート、C1〜C20アルカノールを有するメタクリル酸のエステル、好ましくはC1〜C10アルカノール、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、2−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレートおよびステアリルメタクリレート、C5〜C10シクロアルカノールを有するメタクリル酸のエステル、例えば、シクロヘキシルメタクリレート、フェニル−C1〜C4アルカノールを有するメタクリル酸のエステル、例えば、ベンジルメタクリレート、2−フェニルエチルメタクリレート、および1−フェニルエチルメタクリレート、およびフェノキシ−C1〜C4アルカノールを有するメタクリル酸のエステル、例えば、2−フェノキシエチルメタクリレート;
b11 C1〜C20アルカノール、C5〜C8シクロアルカノール、フェニル−C1〜C4アルカノールまたはフェノキシ−C1〜C4アルカノールを有するモノエチレン性不飽和C4〜C8ジカルボン酸のジエステル;
b12 モノエチレン性不飽和C3〜C8モノカルボン酸のC1〜C20アルキルアミドおよびジ−C1〜C20アルキルアミド、特に、アクリル酸およびメタクリル酸のC1〜C20アルキルアミドおよびジ−C1〜C20アルキルアミド、例えば、エチルアクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、n−プロピルアクリルアミド、n−ブチルアクリルアミド、ラウリルアクリルアミド、ステアリルアクリルアミド、エチルメタクリルアミド、ジメチルメタクリルアミド、ジエチルメタクリルアミド、n−プロピルメタクリルアミド、n−ブチルメタクリルアミド、ラウリルメタクリルアミド、ステアリルメタクリルアミド;
b13 1〜20個の炭素原子を有する脂肪族カルボン酸のビニルエステル、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ヘキサン酸ビニル、ラウリン酸ビニルおよびステアリン酸ビニル;
b14 共役ジエチレン性不飽和C4〜C10オレフィン、例えば、ブタジエンおよびイソプレン:
b15 C2〜C20オレフィン、例えば、エチレン、プロペン、1−ブテン、2−ブテン、イソブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、ジイソブテンおよび1−デセン;
b16 ハロゲン置換C2〜C20オレフィン、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フルオロエテン、1,1−ジフルオロエテンおよびテトラフルオロエテン;
b17 1つまたは2つのエポキシド基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、例えば、モノエチレン性不飽和モノカルボン酸またはモノエチレン性不飽和ジカルボン酸のモノエステルおよびジエステル、特にC3〜C10エポキシアルカノールのモノエステルおよびジエステル、例えば、モノエチレン性不飽和C3〜C8モノカルボン酸またはモノエチレン性不飽和C4〜C8ジカルボン酸のモノグリシジルエステルまたはジグリシジルエステル、例えば、グリシジルアクリレートおよびグリシジルメタクリレート、またはC3〜C10エポキシアルカノールのモノエチレン性不飽和エーテル、特にアリルエーテルまたはメタリルエーテル、例えば、アリルグリシジルエーテルおよびメタリルグリシジルエーテル;
b18 少なくとも1つのカーボネート基、特に環状カーボネート基、例えば、1,3−ジオキソラン−2−オン基または4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、例えば、プロピレンカーボネートアクリレート([1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イル]メチルアクリレート)またはプロピレンカーボネートメタクリレート([1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イル]メチルメタクリレート);
b19 C8〜C24アルケノールまたはC8〜C24アルカンジエノールを有するモノエチレン性不飽和C3〜C8モノカルボン酸またはモノエチレン性不飽和C4〜C8ジカルボン酸のエステル、特に、アクリル酸またはメタクリル酸のエステル、例えば、オレイルアクリレート、オレイルメタクリレート、リノレイルアクリレートまたはリノレイルメタクリレート。
好ましいコモノマーbは、b1、b2、b4、b5、b6、b8、b9、b10、b12およびb13の群のモノマー、特に、b9の群のモノマー、例えば、好ましくはビニル芳香族炭化水素、殊にスチレン、およびb10、好ましくはC1〜C20アルコールを有するアクリル酸またはメタクリル酸のエステル、ならびにモノマーb1、b2、b4、b5、b6、b8、b9、b10、b12およびb13、特にb9および/またはb10と、b17、b18またはb19の群の1つもしくは複数のモノマーとの組み合わせである。
一般式Iのモノマーが共重合される場合、コモノマーは、b9およびb10の群のモノマー、例えば、好ましくはビニル芳香族炭化水素、殊にスチレン、およびC1〜C20アルコールを有するアクリル酸またはメタクリル酸のエステル、例えば、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、メチルアクリレートおよびメチルメタクリレートから選択される1つまたは複数のコモノマーが好ましい。
本発明によるポリマーが、少なくとも1つのコモノマーb、好ましくはb9およびb10の群のコモノマーを重合導入して含む場合、重合されるモノマーMは、一般に、少なくとも1つの一般式Iの化合物1〜99質量%、特に5〜95質量%、殊に10〜90質量%と、少なくとも1つの好ましくはモノエチレン性不飽和コモノマーb 1〜99質量%、特に5〜95質量%、殊に10〜90質量%とを含んでおり、ここで、質量%の数値は、モノマーMの総量に対するものである。それに応じて、すべての繰り返し単位の総質量に対して、一般式I’’の繰り返し単位は、1〜99質量%、特に5〜95質量%、殊に10〜90質量%、およびコモノマーbに由来する繰り返し単位は、1〜99質量%、特に5〜95質量%、殊に10〜90質量%になる。
一般式Iのモノマーが、b9の群のコモノマー、例えば、ビニル芳香族炭化水素、例えば、スチレン、およびb10の群のコモノマー、例えば、C1〜C20アルコールを有するアクリル酸またはメタクリル酸のエステル、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、n−ブチルアクリレートまたは2−エチルヘキシルアクリレートと共重合される場合、b9の群の重合されるモノマーは、一般に、10〜80質量%、特に20〜60質量%の量で、およびb10の群の重合されるモノマーは、10〜80質量%、特に20〜60質量%の量で使用され、ここで、質量%の数値は、モノマーMの総量に対するものである。一般式Iのモノマーは、その場合、モノマーMの総量に対して、好ましくは10〜80質量%、特に20〜60質量%になる。特に、その場合、b9およびb10の群のコモノマーは、b9の群のコモノマーの、b10の群のコモノマーに対する比が10:1〜1:10、特に5:1〜1:5で使用される。
一般式Iのモノマーが、b10の群のコモノマー、例えば、C1〜C20アルコールを有するアクリル酸またはメタクリル酸のエステル、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、n−ブチルアクリレートまたは2−エチルヘキシルアクリレートと共重合される場合、b10の群の重合されるモノマーは、一般に、モノマーMの総量に対して10〜95質量%、好ましくは20〜90質量%の量で、および一般式Iのモノマーは、5〜90質量%、好ましくは10〜80質量%の量で使用される。
好ましい実施態様では、コモノマーbは、25℃で80g/L以下の水溶性を有する少なくとも1つの疎水性モノマーを、コモノマーbの総量に対して少なくとも60質量%、好ましくは少なくとも80質量%、特に少なくとも90質量%含んでいる。疎水性モノマーbの例は、b9〜b16の群のコモノマーであり、このうちのb9、b10、b12、b13およびb14の群のコモノマーであるのが好ましい。
さらなる実施態様では、コモノマーbは、25℃で80g/L以下の水溶性を有する少なくとも1つの疎水性モノマーを、コモノマーbの総量に対して60〜99.99質量%、好ましくは80〜99.95質量%、特に90〜99.9質量%、および25℃で80g/L未満の水溶性を有する少なくとも1つの親水性モノマーを、コモノマーbの総量に対して0.01〜40質量%、特に0.05〜20質量%、または0.1〜10質量%含んでいる。疎水性モノマーbの例は、b9〜b17およびb19の群のコモノマーであり、そのうちのb9、b10、b12、b13およびb14の群のコモノマーであるのが好ましい。親水性モノマーbの例は、b1〜b8およびb18の群のコモノマーであり、そのうちのb1、b2、b4、b5、b6およびb8の群のコモノマーであるのが好ましい。
さらに、モノマーMが、一般式Iのモノマーおよび場合により1つ以上のコモノマーbの他に、例えば、2つ、3つもしくは4つの非共役エチレン性不飽和二重結合を有する1つまたは複数のポリエチレン性不飽和モノマー(以下、モノマーcとも表される)を含んでいることが好適であることがある。モノマーcの例は、エチレン性不飽和カルボン酸のジエステルおよびトリエステル、特に3つもしくは複数のOH基を有するジオールまたはポリオールのビスアクリレートおよびトリスアクリレート、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコールまたはポリエチレングリコールのビスアクリレートおよびビスメタクリレートである。このようなモノマーcは、所望の場合、一般に、重合されるモノマーMの総量に対して0.01〜10質量%の量で使用される。
本発明によるポリマーは、一般に、1000〜106g/molの範囲、特に1200〜105g/molの範囲の数平均分子量を有している。本発明によるポリマーの重量平均分子量は、多くの場合、1200〜5×106g/molの範囲、特に2000〜2×106g/molの範囲にある。
モノマーMの重合は、ラジカル重合の通常の方法によって実施されてよい。それには、溶液重合および沈殿重合、懸濁重合および乳化重合が、ミニエマルション重合も含めて数えられる。
本発明の好ましい実施態様では、重合法は、重合溶媒である非水性の溶媒または希釈剤中で行われる。言い換えれば、重合は、水を含んでいない、または水をわずかしか含んでいない、溶液重合または沈殿重合の範囲における溶媒または希釈剤中で実施される。水の量は、多くの場合、重合混合物の総量に対して2質量%以下、特に1質量%以下、殊に0.5質量%以下である。一般的に、水の量は、前記モノマーに対して10質量%以下、多くの場合、5質量%以下、特に2質量%以下、殊に1質量%以下である。
好適な溶媒または希釈剤は、特に、重合されるモノマーMが可溶である前記溶媒または希釈剤である。重合されるモノマーが不溶である有機溶媒中で重合してもよい。重合は、その場合、油中油型乳化重合または懸濁重合として行われ、モノマーと有機溶媒との量比によって、前記モノマーは、コヒーレント位相または好ましくは分散相を形成する。
好適な溶媒は、特に非プロトン性の溶媒を含んでいる。これには、脂肪族炭化水素および脂環式炭化水素ならびにハロゲン炭化水素、例えば、n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、芳香族炭化水素および芳香族ハロゲン炭化水素、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、非重合性の脂肪族カルボン酸無水物、例えば、無水酢酸、1〜4個の炭素原子を有する脂肪族モノカルボン酸のC1〜C6アルキルエステルおよびC5〜C6シクロアルキルエステル、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、ギ酸エチル、ギ酸ブチル、酢酸シクロヘキシルなど、C1〜C4アルコキシ−C2〜C4アルキルアルカノエート、例えば、1−メトキシ−2−プロピルアセテートまたは2−メトキシエチルアセテート、脂肪族C1〜C4カルボン酸のN,N−ジ−C1〜C4アルキルアミド、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−C1〜C4アルキルラクタム、例えば、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、ジ−C1〜C4アルキルスルホキシド、例えば、ジメチルスルホキシド、3〜8個の炭素原子を有する非環状および環状ケトン、例えば、メチルエチルケトン、アセトンおよびシクロヘキサノン、ジ−C1〜C4アルキルエーテルおよび脂肪族エーテル、脂環式エーテルおよび芳香族エーテル、例えば、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、モノグリムおよびアニソール、さらに、好ましくは3〜8個の炭素原子を有する環式および非環式飽和炭酸エステル、例えば、炭酸エチレン(1,3−ジオキソラン−2−オン)および炭酸プロピレン、C1〜C4炭酸ジアルキル、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジプロピル、炭酸ジブチル、ならびに前記非プロトン性溶媒の混合物が数えられる。重合に好適な溶媒は、さらにプロトン性溶媒および1つまたは複数の非プロトン性溶媒の混合物である。これには、とりわけ、脂肪族アルコール、例えば、C2〜C4アルキレングリコールモノ−C1〜C4アルキルエーテル、例えば、1−メトキシ−2−プロパノール、C1〜C4アルキル−C2〜C4アルキレングリコールモノ−C1〜C4アルキルエーテル、例えば、1−メトキシ−2−メチル−2−プロパノール、C1〜C10アルカノール、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、イソブタノール、tert−ブタノール、アミルアルコール、イソアミルアルコール、ならびに前記プロトン性溶媒の混合物が数えられる。
好ましい溶媒は、脂肪族C1〜C4モノカルボン酸のC1〜C6アルキルエステル、例えば、酢酸ブチル、C2〜C4アルキレングリコールモノ−C1〜C4アルキルエーテル、例えば、1−メトキシ−2−プロパノール、C1〜C4アルキル−C2〜C4アルキレングリコールモノ−C1〜C4アルキルエーテル、例えば、1−メトキシ−2−メチル−2−プロパノール、C1〜C4ジアルキルカーボネート、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、環式カーボネート、例えば、エチレンカーボネートおよびプロピレンカーボネート、エーテル、例えば、グリムおよびアニソールである。
沈殿重合の場合、前記コポリマーが不溶である有機溶媒または希釈剤である。溶液重合の場合、一般的に、前記コポリマーが可溶である有機溶媒である。
一般に、前記有機溶媒は、重合されるモノマーMの量が、溶媒を含めたモノマーMの総量に対して10〜65質量%の範囲、特に20〜60質量%の範囲にあるように決められる。溶液重合では、それに応じて、10〜90質量%、特に20〜80質量%の範囲の固体含有量の重合溶液が得られる。
モノマーMの重合は、ラジカルホモ重合またはラジカル共重合の通常の方法により行われてよい。一般に、そのためには、モノマーMは、ラジカルが形成される反応条件下に重合される。
ラジカルの形成は、一般に、いわゆる重合抑制剤、つまり、化学的、熱的または光化学的に起こりうる分解でラジカルを形成する化合物を使用することによって行われる。
好適な重合抑制剤には、有機アゾ化合物、有機過酸化物およびヒドロペルオキシド、無機過酸化物およびいわゆるレドックス開始剤が数えられる。有機過酸化化合物には、例えば、tert−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルペルオキシピバレート、過酸化アセチル、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、tert−ブチルペルオキシイソブチレート、過酸化カプロイルが数えられる。ヒドロキシペルオキシドには、過酸化水素の他に、有機ヒドロペルオキシド、例えば、クモルヒドロペルオキシド、tert−ブチルヒドロペルオキシド、tert−アミルヒドロペルオキシドなども数えられる。アゾ化合物には、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、1,1’−アゾビス(1―シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(N,N’−ジメチレンイソブチロアミジン)、2,2−アゾビス(N,N’−ジメチレンイソブチロアミジン)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)、N−(3−ヒドロキシ−1,1−ビスヒドロキシメチルプロピル)−2−[1−(3−ヒドロキシ−1,1−ビスヒドロキシメチルプロピルカルバモイル)−1−メチルエチルアゾ]−2−メチルプロピオンアミド、ならびにN−(1−エチル−3−ヒドロキシプロピル)−2−[1−(1−エチル−3−ヒドロキシプロピルカルバモイル)−1−メチルエチルアゾ]−2−メチルプロピオンアミドが数えられる。無機過酸化物には、ペルオキソ二硫酸、およびその塩、例えばペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウムおよびペルオキソ二硫酸カリウムが数えられる。レドックス開始剤系とは、酸化剤、例えば、ペルオキソ二硫酸、過酸化水素または有機過酸化物、例えば、tert−ブチルヒドロペルオキシドの塩、および還元剤を含んでいる開始剤系であると理解される。レドックス剤として、レドックス開始剤系は、好ましくは、特に、亜硫酸水素ナトリウム、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム、およびアセトンの亜硫酸水素付加物から選択される硫黄化合物を含んでいる。さらなる好適なレドックス剤は、リン含有化合物、例えば、リン酸、次亜リン酸およびホスフィン酸、ならびにヒドラジンもしくはヒドラジン水和物およびアスコルビン酸である。さらに、レドックス開始剤系は、少量のレドックス金属塩、例えば、鉄塩、バナジウム塩、銅塩、クロム塩またはマンガン塩の添加物を含んでいてよく、例えば、アスコルビン酸/硫酸鉄(II)/ペルオキソ二硫酸ナトリウムのレドックス開始剤系である。本発明による重合法に特に好ましい開始剤は、アゾ化合物、殊にアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)である。
モノマーMのラジカル重合のためには、前記重合開始剤は、一般に、重合されるモノマーに対して0.01〜5質量%の量、特に0.1〜3質量%の量で使用される。
重合のためには、通常の重合技術が適用されてよい。ここで、特に、重合されるモノマーMの大部分、つまり、少なくとも60質量%、特に少なくとも80質量%、および多くの場合総量が、重合容器に装入される(セミ)バッチ法、ならびに重合されるモノマーMの大部分、多くの場合、少なくとも60質量%、特に少なくとも80質量%、殊に少なくとも90質量%が、重合反応の過程で重合容器に加えられるモノマー供給法(Monomerzulaufverfahren)が挙げられる。実行可能性の理由から、比較的大量のバッチの場合、重合は、多くの場合、モノマー供給法として実施される。
前記重合開始剤は、重合容器内に装入されるか、または重合反応の過程で加えられてよい。多くの場合、前記開始剤の少なくとも一部分、好ましくは、前記重合開始剤の少なくとも50質量%、特に少なくとも80質量%が、重合反応の過程で加えられるように行われる。
特に、モノマーMのわずかの量、例えば重合されるモノマーMの総量に対して0.1〜20質量%を、場合により、重合開始剤の部分量または総量、および溶媒もしくは希釈剤の一部または総量と一緒に重合容器に装入し、重合を、例えば、重合混合物を加熱することによって開始して、次に、モノマーMの残量および、(必要な場合)重合開始剤および溶媒の残量を重合の過程で加えることが好適であると確証された。
前記重合に通常適用される重合温度は、選択される開始剤系によって、一般に、20〜180℃の範囲、特に40〜130℃の範囲、殊に50〜120℃の範囲にある。
重合圧は、あまり重要ではなく、標準圧または弱減圧(leichtem Unterdruck)、例えば、800mbar超の範囲、または過剰圧、例えば、10barまでであってよく、比較的高いまたは低い圧が適用されてもよい。
重合時間は、一般に、10時間を超過せず、多くの場合、1〜8時間の範囲にある。
本発明による重合法は、ラジカル重合に通常の反応器、例えば、撹拌槽、特に、場合により、動的および/または静的な混合エレメントを有していてよい、クリアランスの小さい(wandgaengig)撹拌機を備える、撹拌槽カスケードならびに管型反応器を含めた撹拌槽で実施されてよい。前記反応器は、一般に、出発材料の供給のための1つまたは複数の装置、および生成物を取り出すための装置、ならびに、場合により、反応熱の導入および排出のための手段、ならびに場合により、反応パラメータの圧力、温度、変換率などの制御および/または管理するための手段を有している。前記反応器は、バッチ式または連続的に稼働されてよい。
重合終了後、前記重合混合物は、通常の方法で後処理されてよい。沈殿重合の場合、ポリマーは、例えば、ろ別されてよい。揮発性成分、例えば、溶媒は、蒸留処置によりろ別することもできる。溶液重合の場合では、得られた重合体の沈殿は、例えば、この重合体が不溶である有機溶媒の添加によりもたらすこともできる。場合により、前記重合に引き続いて、例えば、ポリマーを溶液から分散液に移すために、溶媒の交換を実施してもよい。場合により、さらなる揮発性成分を除去するために、得られた重合体は、脱気に供される。
本発明によるポリマーは、二成分結合剤組成物中の成分として好適である。
二成分結合剤組成物とは、少なくとも2つのポリ官能性の結合剤成分を含んでいる結合剤であって、前記結合剤成分が互いに反応して結合を形成し、ここで、ポリマーの網目構造を形成する前記結合剤であると理解される。本発明によるポリマーは、その中に存在しているアルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オン基のゆえに、無数の求核性基と反応して結合を形成することができる。このような求核性基の例は、とりわけ、脂肪族ヒドロキシル基、脂肪族第一級アミノ基および脂肪族第二級アミノ基、ホスフィン基、特に脂肪族ホスフィン基、ホスホン酸基、特に脂肪族ホスホン酸基、ならびに類似のリン酸化合物、さらにメルカプタン基、特に脂肪族メルカプタン基である。
それに応じて、二成分結合剤組成物は、少なくとも1つの本発明によるポリマーの他に、一般に、さらに、少なくとも2つの官能基F、例えば、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、9つおよび10つの官能基Fを有する少なくとも1つの化合物を含んでおり、この官能基は、脂肪族ヒドロキシル基、脂肪族第一級アミノ基または脂肪族第二級アミノ基、脂肪族ホスフィン基、脂肪族ホスホン酸基など、および脂肪族メルカプタン基から選択されるものである。これらの化合物は、以下において、硬化剤とも表される。
一般に、硬化剤の量は、一般式I’の官能性のアルキリデン−1,3−ジオキソラン−2−オン基の、官能基Fに対するモル比が、硬化剤中で、1:10〜10:1の範囲、特に5:1〜1:5の範囲に、殊に1:2〜2:1の範囲にあるように選択される。
好ましい官能性基Fは、脂肪族ヒドロキシル基および脂肪族第一級アミノ基および脂肪族第二級アミノ基である。
前記硬化剤は、低分子の物質であってよい、つまり、その分子量は、500g/mol未満であるか、または、500g/mol超の数平均分子量を有するオリゴマー物質またはポリマー物質であってよい。
前記二成分結合剤組成物は、公知の方法で、反応性官能基Fの種類に適合される、硬化のための1つまたは複数の好適な触媒を含んでいてもよい。この触媒は、所望である場合、一般式I’の官能基を有する本発明によるポリマーおよび前記硬化剤の総量に対して0.01質量%〜約10質量%の割合で使用される。1つの実施態様では、特に、官能基としてアミノ基を有する硬化剤の場合、触媒は不要である、つまり、前記組成物中の触媒の含有量は、0.01質量%未満である。前記硬化剤が、アミノ基とは異なる反応性基Fを有している場合、特に、前記硬化剤がヒドロキシル基を有している場合、触媒が使用されるのが好ましい。
使用されるのが好ましい触媒は、塩基触媒、特に好ましくは有機アミンおよび有機ホスフィンである。前記有機アミンのうち、アミジン塩基、例えば、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン(DBU)および、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン(DBN)、モノ−C1〜C6アルキルアミン、ジ−C1〜C6アルキルアミンおよびトリC1〜C6アルキルアミン、特にトリエチルアミンおよびtert−ブチルアミンが好ましい。前記有機ホスフィンのうち、トリアルキルホスフィンおよびトリアリールホスフィンが好ましく、例えば、トリ−n−ブチルホスフィンおよびトリフェニルホスフィンが好ましい。前記触媒は、当然、混合物としても、場合により、トリ−C1〜C6アルキルハロゲン化アンモニウムと銅塩との組合せとして、例えば、トリ−C1〜C6アルキルハロゲン化アンモニウムと銅塩、例えば、塩化銅(I)、臭化銅(I)、塩化銅(II)または硫酸銅(II)との組合せとしてのトリフェニルホスフィンが使用されてもよい。
本発明による好ましい硬化剤には、アミン系硬化剤、つまり、少なくとも2つの第一級アミノ基または第二級アミノ基を有する硬化剤、およびアルコール系硬化剤、つまり、少なくとも2つのヒドロキシル基を有する化合物が数えられる。
前記アミン系硬化剤(以下同じくアミン硬化剤)には、例えば、脂肪族ポリアミンおよび脂環式ポリアミン、芳香族ポリアミン、および芳香脂肪族ポリアミン、ならびにポリマーアミン、例えば、アミノプラストおよびポリアミドアミンが数えられる。アミン硬化剤は、1,3−ジオキソラン−2−オン基を有するポリマー(以下、カーボネートポリマーとも表される)を、ポリアミンの第一級アミノ基または第二級アミノ基と、カーボネートポリマーの1,3−ジオキソラン−2−オン基との反応により架橋して、ウレタン官能基を形成する。好ましいポリアミン硬化剤は、平均して1分子当たり少なくとも2つの第一級アミノ基または第二級アミノ基、例えば、1分子あたり2つ、3つまたは4つの第一級アミノ基または第二級アミノ基を有している。これらは、さらに1つまたは複数の第四級アミノ基を含んでいてもよい。好適なポリアミンは、例えば、以下の通りである。
・脂肪族ポリアミン、例えば、エチレンジアミン、1,2−プロパンジアミンおよび1,3−プロパンジアミン、ネオペンタンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、1,10−ジアミノデカン、1,12−ジアミノドデカン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、2,2−ジメチルプロピレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、1−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロパン、1,3−ビス−(3−アミノプロピル)プロパン、4−エチル−4−メチルアミノ−1−オクチルアミンなど;
・脂環式ジアミン、例えば1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,2−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1−メチル−2,4−ジアミノシクロヘキサン、N−シクロヘキシルプロピレン−1,3−ジアミン、4−(2−アミノプロパン−2−イル)−1−メチルシクロヘキサン−1−アミン、イソホロンジアミン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン(Dicykan)、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,8−ジアミノトリシクロ[5.2.1.0]デカン、ノルボルナンジアミン、メンタンジアミン、メンテンジアミンなど;
・芳香族ジアミン、例えば、トルエンジアミン、キシリレンジアミン、特にメタキシリレンジアミン(MXDA)、ビス(4−アミノフェニル)メタン(MDAまたはメチレンジアニリン)、ビス(4−アミノフェニル)スルホン(DADS、DDSまたはDapsonとしても公知である)など;
・環状ポリアミン、例えば、ピペラジン、N−アミノエチルピペラジンなど;
・ポリエーテルアミン、特に、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリブチレンオキシド、ポリ−(1,4−ブタンジオール)、ポリ−テトラヒドロフラン(ポリTHF)またはポリペンチレンオキシドをベースとする二官能性および三官能性の第一級ポリエーテルアミン、例えば、4,7,10−トリオキサトリデカン−1,3−ジアミン、4,7,10−トリオキサトリデカン−1,13−ジアミン、1,8−ジアミノ−3,6−ジオキサオクタン(XTJ−540、Huntsman社)、1,10−ジアミノ−4,7−ジオキサデカン(XTJ−590、Huntsman社)、1,12−ジアミノ−4,9−ジオキサドデカン(BASF SE社)、1,3−ジアミノ−4,7,10−トリオキサトリデカン(BASF SE社)、平均モル質量230のポリプロピレングリコールをベースとする第一級ポリエーテルアミン、例えば、Polyetheramine D230(BASF SE社)またはJeffamine(登録商標)D230(Huntsman社)、平均モル質量400のポリプロピレングリコールをベースとする二官能性第一級ポリエーテルアミン、例えば、Polyetheramine D400(BASF SE社)またはJeffamine(登録商標)XTJ582(Huntsman社)、平均モル質量2000のポリプロピレングリコールをベースとする二官能性第一級ポリエーテルアミン、例えば、Polyetheramine D2000(BASF SE社)、Jeffamine(登録商標)D2000またはJeffamine(登録商標)XTJ578(それぞれHuntsman社)、平均モル質量4000のプロピレンオキシドをベースとする二官能性第一級ポリエーテルアミン、例えば、Polyetheramine D4000(BASF SE社)、プロピレンオキシドとトリメチロールプロパンとの反応、それに続いて末端OH基のアミノ化により製造される、平均モル質量403の三官能性第一級ポリエーテルアミン、例えば、Polyetheramine T403(BASF SE社)またはJeffamine(登録商標)T403(Huntsman社)、プロピレンオキシドとグリセリンとの反応、それに続いて末端OH基のアミノ化により製造される、平均モル質量5000の三官能性第一級ポリエーテルアミン、例えばPolyetheramine T5000(BASF SE)またはJeffamine(登録商標)T5000(Huntsman社)、プロピレンオキシドでグラフトされたポリエチレングリコールから形成された、平均モル質量600の脂肪族ポリエーテルアミン、例えば、Jeffamine(登録商標)ED−600もしくはJeffamine(登録商標)XTJ−501(それぞれHuntsman社)、プロピレンオキシドでグラフトされたポリエチレングリコールから形成された、平均モル質量900の脂肪族ポリエーテルアミン、例えば、Jeffamine(登録商標)ED−900(Huntsman社)、プロピレンオキシドでグラフトされたポリエチレングリコールから形成された、平均モル質量2000の脂肪族ポリエーテルアミン、例えば、Jeffamine(登録商標)ED−2003(Huntsman社)、プロピレンオキシドでグラフトされたジエチレングリコールのアミノ化により製造された、平均モル質量220の二官能性第一級ポリエーテルアミン、例えば、Jeffamine(登録商標)HK−511(Huntsman社)、ポリ(テトラメチレンエーテルグリコール)とポリプロピレングリコールとからのコポリマーをベースとする、平均モル質量1000の脂肪族ポリエーテルアミン、例えば、Jeffamine(登録商標)XTJ−542(Huntsman社)、ポリ(テトラメチレンエーテルグリコール)とポリプロピレングリコールとからのコポリマーをベースとする、平均モル質量1900の脂肪族ポリエーテルアミン、例えば、Jeffamine(登録商標)XTJ−548(Huntsman社)、ポリ(テトラメチレンエーテルグリコール)とポリプロピレングリコールとからのコポリマーをベースとする、平均モル質量1400の脂肪族ポリエーテルアミン、例えば、Jeffamine(登録商標)XTJ−559(Huntsman社)、ブチレンオキシドでグラフトされた少なくとも三価アルコールをベースとする、平均モル質量400のポリエーテルトリアミン、例えば、Jeffamine(登録商標)XTJ―566(Huntsman社)、ブチレンオキシドでグラフトされたアルコールのアミノ化により製造された、平均モル質量219の脂肪族ポリエーテルアミン、例えば、Jeffamine(登録商標)XTJ−568(Huntsman社)、ペンタエリトリトールおよびプロピレンオキシドをベースとする、平均モル質量600のポリエーテルアミン、例えば、Jeffamine(登録商標)XTJ−616(Huntsman社)、トリエチレングリコールをベースとする、平均モル質量148のポリエーテルアミン、例えば、Jeffamine(登録商標)EDR−148(Huntsman社)、プロピレンオキシドでグラフトされたエチレングリコールのアミン化により製造された、平均モル質量176の二官能性第一級ポリエーテルアミン、例えば、Jeffamine(登録商標)EDR−176(Huntsman社)ならびにポリテトラヒドロフラン(ポリTHF)のアミノ化により製造された、平均モル質量250のポリエーテルアミン、例えば、Poly THF−Amin350(BASF SE社)、およびこれらのアミンの混合物;
・二量体脂肪酸(例えば、二量体リノール酸)と低分子ポリアミン、例えば、ジエチレントリアミン、1−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロパンまたはトリエチレンテトラミンまたは別のジアミン、例えば、前述の脂肪族ジアミンまたは脂環式ジアミン、との反応により得られるポリアミドアミン(アミドポリアミン);
・アミン、特に、ジアミンと、不足のエポキシ樹脂もしくは反応希釈剤との反応により得られる付加物であって、エポキシ基の約5〜20%がアミン、特にジアミンと反応している付加物が使用されるのが好ましい;
・エポキシ化学から公知のフェナルカミン
・例えば、ポリアミン、好ましくは、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、イソホロンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミンもしくは2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンおよび1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンと、アルデヒド、好ましくは、ホルムアルデヒドおよび少なくとも1つのアルデヒド反応性の中心部位(Kernstelle)を有する1価フェノールまたは多価フェノール、例えば、種々のクレゾールおよびキシレノール、p−tert−ブチルフェノール、レゾルシノール、4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルー2,2−プロパン、好ましくは、しかし、フェノールとの縮合により製造される、マンニッヒ塩基;
ならびに、前記アミン硬化剤の混合物、特に、脂肪族アミン、脂環式アミンおよび芳香族アミンの群からの二官能性アミンと、前記ポリエーテルアミンとの混合物。
好ましいアミン系硬化剤は、脂肪族ポリアミン、特に、2,2−ジメチルプロピレンジアミン、芳香族ジアミン、特に、m−キシレンジアミン(MXDA)および脂環式ジアミン、特にイソホロンジアミン、N−シクロヘキシルプロピレン−1,3−ジアミンおよび4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン(Dicykan)である。ポリプロピレングリコールをベースとする二官能性または三官能性の第一級ポリエーテルアミン、例えば、Jeffamine(登録商標)D230またはJeffamine(登録商標)T403も好ましい。好ましいとして挙げられたアミンの混合物、例えば、2,2−ジメチルプロピレンアミンおよびイソホロンアミンを含む混合物も好ましい。
前記アルコール系硬化剤には、とりわけ、低分子および高分子の脂肪族アルコールおよび脂環式アルコールが数えられる。アルコール系硬化剤は、カーボネートポリマーを、第一級または第二級アルコール官能基と、カーボネートポリマーの1,3−ジオキソラン−2−オン基との反応により架橋して、炭酸のジエステルを形成する。好ましいアルコール系硬化剤は、平均して1分子当たり少なくとも2つの第一級または第二級ヒドロキシ基、例えば、1分子当たり2つ、3つまたは4つの第一級または第二級ヒドロキシ基を有している。好適な低分子アルコール系硬化剤は、例えば、1,4−ブタンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセリン、ジグリセリン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、糖アルコール、例えば、ソルビトールおよびマンニトールである。
好適なアルコール系硬化剤は、高分子ポリマーポリオール、例えば、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリアクリレートポリオール、およびポリビニルアルコールでもある。
好適なポリマーポリオール硬化剤は、一般に、少なくとも1.5モル、殊に少なくとも1.8、例えば、1.5〜10の範囲、特に1.8〜4の範囲の平均OH官能価を有している。平均OH官能価とは、ポリマー鎖1つ当たりのOH基の平均数と理解される。一般的なポリマーポリオール成分は、一般に、約250〜50000g/mol、好ましくは約500〜10000g/molの数平均分子量を有している。ポリマーポリオール成分中に含まれているヒドロキシル基の少なくとも50モル%が、第一級ヒドロキシル基であるのが好ましい。
一般に、ポリエステルポリオールは、ポリマー鎖の端部に遊離ヒドロキシル基を有するポリマー主鎖中のエステル基を有する直鎖または分岐鎖のポリマー化合物である。一般に、これは、二価アルコールと二価カルボン酸との重縮合により、場合により、多価アルコール(例えば、三価アルコール、四価アルコール、五価アルコールまたは六価アルコール)および/または多価ポリカルボン酸の存在下に得られるポリエステルである。遊離ジカルボン酸もしくは遊離ポリカルボン酸の代わりに、相応のジカルボン酸無水物もしくはポリカルボン酸無水物、または低級アルコールの相応のジカルボン酸エステルもしくはポリカルボン酸エステル、またはそれらの混合物を、ポリエステルポリオールの製造のために使用してもよい。前記ジカルボン酸もしくはポリカルボン酸は、脂肪族、脂環式、芳香脂肪族、芳香族または複素環式であってよく、一般に、2〜50個、特に4〜20個の炭素原子を有しており、場合により、例えば、ハロゲン原子で置換されていてよい、および/または不飽和されていてよい。その例として、スベリン酸、アゼライン酸、フタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、無水グルタル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸および二量体脂肪酸が挙げられる。前記ポリエステルポリオールを製造する場合、ジオールとして、特に、一般に2〜40個、特に2〜20個の炭素原子を有する脂肪族ジオールおよび脂環式ジオール、例えば、エチレングリコール、プロパン−1,2−ジオール、プロパン−1,3−ジオール、ブタン−1,3−ジオール、ブタン−1,4−ジオール、ブテン−1,4−ジオール、ブチン−1,4−ジオール、ペンタン−1,5−ジオール、ネオペンチルグリコール、ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、例えば、1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、2−メチルプロパン−1,3−ジオール、メチルペンタンジオール、さらにジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジブチレングリコールおよびポリブチレングリコールが考慮に入れられる。一般式HO−(CH2x−OH(式中、xは、2〜20の数であり、好ましくは2〜12の偶数である)のアルコールが好ましい。その例は、エチレングリコール、ブタン−1,4−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール、オクタン−1,8−ジオールおよびドデカン−1,12−ジオールである。ネオペンチルグリコールおよびペンタン−1,5−ジオールがさらに好ましい。
アルコール系硬化剤として、ラクトン系ポリエステルポリオールも好適であり、これは、ラクトンのホモポリマーまたは混合ポリマー、好ましくは、好適な二官能性開始剤分子上の、末端にヒドロキシル基を有するラクトンの付加生成物である。ラクトンとして、一般式HO−(CH2z−COOH(式中、zは1〜20の数であり,メチレン単位の水素原子は、C1〜C4アルキル基で置換されていてもよい)の化合物に由来するラクトンが考慮に入れられるのが好ましい。ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトンおよび/またはメチル−ε−カプロラクトンならびにそれらの混合物が好ましい。好適な開始剤分子は、例えば、前述のポリエステルポリオールの構成成分として挙げられた低分子の二価アルコールである。ε−カプロラクトンの相応の重合体が特に好ましい。低級ポリエステルジオールまたはポリエーテルジオールも、ラクトン重合体の製造のための開始剤として使用されてよい。ラクトンの重合体の代わりに、ラクトンに相応するヒドロキシカルボン酸の、相応の化学的当量の重縮合体が使用されてもよい。
好適なポリエステルポリオールの例は、例えば、Ullmanns Enzyklopaedie der Technischen Chemie,4th Edition,Volume19,62〜65ページから公知のポリエステルポリオールである。
さらに、例えば、ホスゲンとポリエステルポリオールの構成成分として挙げられた、過剰の低分子アルコールとの反応により得ることができるポリカーボネートポリオールも考慮に入れられる。
前記ポリエーテルポリオールは、特に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、テトラヒドロフラン、スチレンオキシドまたはエピクロロヒドリンとそれ自体との、例えば、BF3の存在下での重合により、または、これらの化合物を、場合により、混合物として、または順番に、反応性の水素原子を有する二官能性または多官能性の開始成分、例えば、ポリオールまたは多官能性アミン、例えば、水、エチレングリコール、プロパン−1,2−ジオール、プロパン−1,3−ジオール、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ソルビトール、エタノールアミンまたはエチレンジアミンに付加することにより製造することができるポリエーテルポリオールである。スクロースポリエーテル(DE1176358およびDE1064938参照)ならびにホルミット(Formit)またはホルモース(Formose)で開始されたポリエーテル(DE2639083およびDE2737951参照)も考慮に入れられる。
同じくポリヒドロキシオレフィンが好適であり、末端に2つのヒドロキシル基を有するポリヒドロキシオレフィン、例えば、α−ω−ジヒドロキシポリブタジエンが好ましい。
同じくポリヒドロキシポリアクリレートが好適であり、ヒドロキシル基は、側鎖または末端に配置されていてよい。その例は、アクリル酸および/またはメタクリル酸のアルキルエステルの、OH基を含む調節剤、例えば、メルカプトエタノールまたはメルカプトプロパノールの存在下のホモ重合または共重合により、および引き続き、低分子ポリオール、例えば、アルキレングリコール、例えば、ブタンジオールとのエステル交換により得られるα,ω−ジヒドロキシポリ(メタ)アクリルエステルである。このようなポリマーは、例えば、EP−A622378から公知である。その例は、さらに、アクリル酸および/またはメタクリル酸のアルキルエステルと、エチレン性不飽和カルボン酸のヒドロキシアルキルエステル、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレートまたはヒドロキシブチルメタクリレートとの共重合により得られるポリマーである。
一般に、ポリビニルエステル、特に酢酸ポリビニルの完全または部分的な鹸化により得ることができるポリビニルアルコールも好適である。ポリビニルエステル、好ましくは酢酸ポリビニルが、部分鹸化して存在している場合、エステル基の最大50〜95%が鹸化してヒドロキシル基として存在しているのが好ましい。ポリビニルエステル、好ましくは、酢酸ポリビニルが、完全に鹸化して存在している場合、一般に、エステル基の95%超〜100%が鹸化してヒドロキシル基として存在している。
高分子ポリマーポリオールのうち好ましいアルコール系硬化剤は、特にポリアクリレートポリオールであり、例えば、BASF SE社から商標名Joncryl(登録商標)、例えば、Joncryl(登録商標)945で市販されている。
好適な硬化剤は、アミノ酸、例えば、リシン、アルギニン、グルタミンおよびアスパラギンおよびそれらの立体異性体およびそれらの混合物でもある。
もちろん、種々の硬化剤の混合物、例えば、1つもしくは複数のアミン系硬化剤と1つもしくは複数のアルコール系硬化剤との混合物、1つもしくは複数のアミン系硬化剤と1つもしくは複数のアミノ酸との混合物、または1つもしくは複数のアルコール系硬化剤と1つもしくは複数のアミノ酸との混合物が使用されてもよい。
本発明による結合剤組成物中では、硬化剤の総量は、一般に、使用される硬化剤を含めたカーボネートポリマーの総量に対して0.1質量%〜50質量%、多くの場合、0.5〜40質量%、特に1〜30質量%である。
前記結合剤組成物の硬化は、本発明によるポリマーと硬化剤とからの混合物を、混合温度を上回る温度に加熱して熱により行われてよい。硬化は、比較的低い温度でも行うことができる。一般的に、本発明による結合剤組成物の硬化は、0〜200℃の範囲、好ましくは5〜180℃の範囲、特に10〜150℃の範囲の温度で行われる。どの温度が好適であるかは、それぞれの硬化剤および所望の硬化速度により異なり、個々の場合、当業者によって、例えば、簡単な予備実験を用いて求めることができる。多くの場合に一般的な周囲温度に相応する、下部の温度範囲(5〜約35℃)では、本発明によるポリマーと硬化剤とを混合することで当然充分である。代替的に、硬化は、マイクロ波誘起により行われるのが好ましい。
前述の成分の他に、前記二成分結合剤組成物は、そのために通常の充填剤および/または添加剤を含んでいてよい。
好適な充填剤は、例えば、無機または有機の粒子状材料、例えば、炭酸カルシウムおよびケイ酸塩ならびに無機繊維材料、例えば、ガラス繊維である。有機充填剤、例えば、炭素繊維、および有機充填剤と無機充填剤とからの混合物、例えば、ガラス繊維と炭素繊維とからの混合物、または炭素繊維と無機充填剤とからの混合物も適用されてよい。前記充填剤は、前記組成物の総質量に対して1〜75質量%の量で添加されてよい。
好適な慣用の添加剤には、例えば、酸化防止剤、UV吸収剤/光安定剤、金属不活性化剤、静電気防止剤、強化剤(Verstaerkungsstoffe)、充填剤、防曇剤、発泡剤、バイオサイド、可塑剤、潤滑剤、乳化剤、色素、顔料、レオロジー剤、耐衝撃性改質剤、触媒、接着調整剤、光学的光沢剤、防火剤、防滴剤(Antitropfmittel)、核形成剤、溶媒および反応性希釈剤ならびにそれらの混合物が含まれる。
場合により使用される光安定剤/UV吸収剤、酸化防止剤および金属不活性化剤は、好ましくは高い移行抵抗性および耐温度性を有している。これらは、例えば、a)〜t)の群から選択される。a)〜g)およびi)の群の化合物は、光安定剤/UV吸収剤である一方、化合物j)〜t)は安定剤として作用するものである。
a)4,4−ジアリールブタジエン、
b)ケイ皮酸エステル、
c)ベンゾトリアゾール、
d)ヒドロキシベンゾフェノン、
e)ジフェニルシアノアクリレート、
f)オキサミド、
g)2−フェニル−1,3,5−トリアジン、
h)酸化防止剤、
i)ニッケル化合物、
j)立体障害アミン、
k)金属不活性化剤、
l)ホスファイトおよびホスホナイト、
m)ヒドロキシルアミン、
n)ニトロン、
o)アミンオキシド、
p)ベンゾフラノンおよびインドリノン、
q)チオ相乗剤(Thiosynergisten)、
r)過酸化物分解化合物、
s)ポリアミド安定剤、および
t)塩基性共安定剤。
本発明による組成物に好適な慣用の添加剤の選択は、前記二成分結合剤組成物のそれぞれの使用目的により異なり、個々の場合、当業者によって決められてよい。
本発明による二成分結合剤組成物は、特に被覆の製造に好適である。
前記結合剤組成物の、塗装層を製造する目的のための塗布は、あらゆる通常の塗布法、例えば、吹付、ドクターブレード、塗りつけ、流し込み、浸漬またはロール塗布により行われてよい。吹付塗布法、例えば、圧縮空気吹付、エアレス吹付、高速回転、静電噴霧(ESTA)、場合により、ホットスプレー塗布、例えば、ホットエアスプレー吹付を伴う塗布法が適用されるのが好ましい。前記塗布は、最大70〜80℃の温度で実施することができるため、短時間に影響を及ぼす熱負荷の場合、被覆剤および場合により再処理される被覆剤のスプレーしぶきを変化または損傷させることなく、好適な塗布粘度が達成される。例えば、ホットスプレー法は、被覆剤が、スプレーノズル内できわめて短時間だけ加熱されるか、またはスプレーノズルの前で短時間加熱されるように実施される。
前記塗布に使用されるスプレーボックスは、例えば、場合により温度調節可能な循環によって動かすことができ、この循環は、スプレーしぶきに好適な吸収材(Absorptionsmedium)、例えば、被覆剤それ自体によって動かされるものである。
前記結合剤組成物の塗布は、前記成分を、塗布の直前にスプレーノズルの前にある混合チャンバー内で混合するように実施されてもよく、この塗布の種類は、特に、ポットライフが短い二成分組成物に好適である。
当然、前述の塗布法は、多層構造の製造の範囲において、さらなる塗装層またはベース塗装層の製造で適用されてもよい。ここで、種々の層を形成するためにそれぞれ異なる被覆材が適用されてよい。ベース塗装層への塗布が好ましい。
基材として、組み合わせられた硬化で得られる塗装表面すべてが、下塗りされているものも、下塗りされていないものも考慮に入れられ、例えば:金属、プラスチック、木材、セラミック、石、テキスタイル、繊維複合物、革、ガラス、ガラス繊維、ガラスウールおよびロックウール、鉱物結合建材および樹脂結合建材、例えば、石こう板およびセメント板または屋根板である。
本発明による二成分結合剤組成物は、特に接着剤にも好適である。
接着剤として、特に二成分構造接着剤について述べたい。構造接着剤は、成形部材を互いに持続的に結合するために用いられる。成形部材は、任意の材料からのものでよく、プラスチック、金属、木材、革、セラミックなどからの材料が考慮に入れられる。床接着剤であってもよい。前記組成物は、集積回路(電子回路)の製造のための接着剤にも、特に、SMT法(表面実装技術)による接着剤にも好適である。
以下の例を、本発明を説明するために用いる。
製造例:
製造例1:5−メチル−3−ヘキシン−1,5−ジオール。
合成は、Bull.Acad.Sci.USSR 1965,683と同様に行った。
3段階2枚ブレードの入替式せん断型回転翼撹拌機およびサーモスタットを備える反応器8Lにおいて、20℃で、N2雰囲気下に、3−ブチン−1−オール(純度97.0%、Acros社)100.0g(1.384モル)をトルエン3.92L(純度99.9%、BASF SE社)に溶解させて、撹拌しながらKOH(純度85.0%、BASF SE社)320.0g(4.848モル)を加えた。20分以内に、アセトン441.0mL(6.00モル)とトルエン320.9mLとの混合物を加えた。固形物を完全に溶解させるために、前記反応バッチに完全脱塩水3Lをゆっくりと加えた。複数の相に分離して、水相をそれぞれ酢酸エチル2Lで2回抽出した。前記合した有機相の溶媒を、真空(50℃、約5mbar)で取り除いた。生成物183.5gが得られた。
表題化合物を有する生成物の識別(Identitaet)は、ガスクロマトグラフィーにより調べた(GC法:ESMA6F、30m RTX−5−Amin 1μm.32mm/80−0−R:15℃/min−250)。
製造例2:酢酸−5−ヒドロキシ−5−メチル−3−ヘキシニルエステル
5−メチル−3−ヘキシン−1,5−ジオール100g(0.78mol)を、ジクロロメタン800mL中に溶解させて、0℃に冷却した。無水酢酸113mL(1.11mol)を少量ずつ加えた。トリエチルアミン127mL(1.25mol)を0〜2℃に冷却して、20分以内に加えた。この反応混合物を0℃で2時間撹拌した。冷却装置を取り外して、前記反応バッチを20℃で16時間撹拌した。この混合物を0℃に冷却して、5%塩酸溶液1200mLを加え、前記反応混合物の温度を5℃未満に保った。前記バッチを、それぞれtert−ブチルメチルエーテル(MTBE)150mLで3回抽出して、合した有機相を、4回、それぞれ約1時間、5%炭酸水素ナトリウム水溶液それぞれ400mLで気泡の発生が観察されなくなるまでそれぞれ撹拌した。前記有機相を、完全脱塩水1Lで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させて、前記溶媒を除去した。澄明で暗黄色の液体122.21g(収率92%)が得られた。純度は、ガスクロマトグラフィーにより99.5%で測定した。
Figure 2015512909
製造例3:4,4−ジメチル−5−(3−アセトキシプロピリデン)−1,3−ジオキソラン−2−オン(exo−VC−OAc)
オートクレーブ300mL内に、トルエン74mL中の酢酸−5−ヒドロキシ−5−メチル−3−ヘキシニルエステル50gを装入した。これに、酢酸銀0.9gおよび1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン(DBU)7.8gを加えた。この反応バッチを70℃に加熱して、CO2圧50barを設定した。40時間後、標準圧に緩めて、前記反応バッチを2回それぞれ水100mL、および5%塩酸溶液100mLで洗浄した。この合した水相をトルエン100mLで抽出して、この合した有機相を炭酸ナトリウムで乾燥させた。前記溶媒を除去して、得られた残留物をシクロヘキサン200gから再結晶化させた。表題化合物の生成物35gが得られた(純度99%超)。表題化合物の識別は、ガスクロマトグラフィーにより調べた(GC法:30m FFAP ID=0.32mm、FD=0.25μm;80℃(6K/min)〜250℃の温度を維持;保持時間:20.6min)
Figure 2015512909
例1:[(3Z)−3−(5,5−ジメチル−2−oxo−1,3−ジオキソラン−4−イリデン)プロピル]アクリレート(exo−VCA)
酢酸[(3Z)−3−(5,5−ジメチル−2−oxo−1,3−ジオキソラン−4−イリデン)プロピル](exo−VC−OAc)280g(1.31モル)、酢酸エチル1307g(13.1mol)、4−メトキシフェノール(MeHQ)0.28gおよびNovozymes社のNovozym(登録商標)435 84g(30質量%)を混合した。このバッチを40℃で24時間撹拌した。このバッチをろ別して、アセトンで後洗浄して、この溶媒を40℃にてロータリーエバポレーターで除去した。純度92.4%の表題化合物の生成物276.7gが得られた(GC−分析)。
Figure 2015512909
重合例:
例2:1−メトキシ−2−プロパノール中のexo−VCAのホモ重合
撹拌機を備えるフラスコ250mL中に、1−メトキシ−2−プロパノール106.5gおよびexo−VCA30.0gを装入した(固体含有量:20%)。この混合物を窒素流中で、撹拌しながら120℃に加熱した。これに、3時間以内に、1−メトキシ−2−プロパノール14.7g中のtert−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート(Akzo Nobel社)0.3gの溶液を加えた。この反応バッチを、120℃で1時間撹拌した。
20℃に冷却した後、前記ポリマーを事前に単離することなく、溶媒のテトラヒドロフランによるゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて分析した(Waters社GPC分析器、流量速度:1mLTHF/min、Waters社UV検出器Lambda−Max 481、254nm;4個の直列接続されたPLゲルカラム、カラム材料:架橋ポリスチレン−ジビニルベンゼンマトリックス、粒度5μm、孔径:2×500Å、1×1000Å、1×10000Å)。この分析によって、Mn=2940g/molおよびMw=6680g/molのポリマーであることが明らかになり、これは、分散度約2.3に相当する。
前記ポリマーの1H−NMRスペクトル(CDCl3、400MHz)は、とりわけ、1,3−ジオキソラン−2−オン環に対してα位の不飽和CH基の水素原子に割り当てることができる、化学シフト4.7ppmの信号、ならびにアクリレート基に対するα位のCH2基に割り当てることができる、約4.1ppmでの化学シフトの信号を有している(標準:テトラメチルシラン)。前記両方の信号の強度比は、0.99:2.00である。したがって、1H−NMRスペクトルは、1,3−ジオキソラン−2−オン環の5位の環外二重結合が引き続き保たれていることを証明している。13C−NMRスペクトル(CDCl3、100MHz)は、約151ppmにある1,3−ジオキソラン−2−オン環のカルボニル基の炭素原子の信号、約153ppmにあるオレフィン性環内炭素原子の信号、および約96ppmにある1,3−ジオキソラン−2−オン環に対してα位にあるCH基の炭素原子の信号を示している。
例3:炭酸ジメチル中のexo−VCAのホモ重合
撹拌機を備えるフラスコ250mL中に、炭酸ジメチル35.0gおよびexo−VCA10.0gを装入した(固体含有量:17%)。この混合物を窒素流中で、撹拌しながら85℃に加熱した。これに、3時間以内に、炭酸ジメチル14.9g中のtert−ブチルペルオキシピバレート溶液(0.3g、炭化水素中75%、Pergan社)を加えた。この反応バッチを、85℃で1時間撹拌した。
前記ポリマーを、事前に単離することなくGPC(溶媒テトラヒドロフラン)を用いて分析した。この分析によって、Mn=1153g/molおよびMw=36769g/molのポリマーであることが明らかになり、これは、分散度約31.9に相当する。1H−NMRスペクトルは、例2のスペクトルと同等の信号および相対強度を示している。
例4:グリム中のexo−VCAのホモ重合
この製造は、例3と同じように行い、溶媒はグリムであり、固体含有量は、30%であった。
20℃に冷却した後、前記ポリマーを事前に単離することなく、溶媒のテトラヒドロフランによるゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて分析した。この分析によって、Mn=1123g/molおよびMw=35004g/molのポリマーであることが明らかになり、これは、分散度約31.2に相当する。
例5:アニソール中のexo−VCAのホモ重合
この製造は、例3と同じように行われ、溶媒はアニソールであり、固体含有量は30%であった。
20℃に冷却した後、前記ポリマーを、事前に単離することなく、溶媒のテトラヒドロフランによるゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて分析した。この分析によって、Mn=711g/molおよびMw=120710g/molのポリマーであることが明らかになり、これは、分散度約169.8に相当する。
例6:exo−VCAとn−ブチルアクリレートとの共重合(20:80質量%)
撹拌機を備えるフラスコ250mL内に、炭酸ジメチル54.0g、n−ブチルアクリレート2.4gおよびexo−VCA6.0gを装入した(固体含有量:25%)。この混合物を窒素流中で、撹拌しながら85℃に加熱した。これに、3.5時間以内に、炭酸ジメチル15.0g中のtert−ブチルペルオキシピバレート(Pergan社、炭化水素中75%)0.4gの溶液を加えた。添加開始から15分後に、炭酸ジメチル21.6g中のn−ブチルアクリレート21.6gの溶液を3時間かけて加えた。前記両方の溶液を完全に加えた後、この反応バッチを85℃で1時間撹拌した。
前記ポリマーの1H−NMRスペクトル(CDCl3、400MHz)は、とりわけ、1,3−ジオキソラン−2−オン環に対してα位の不飽和CH基の水素原子に割り当てることができる、化学シフト4.7ppmの信号、ならびにアクリレート基に対するα位のCH2基およびn−ブチルアクリレートのCH2−O基に割り当てることができる(標準:テトラメチルシラン)、化学シフト約4.1ppmの信号を有している。前記カーボネート環の不飽和結合のCHプロトンの信号と、CH2−O基の部分的に一致する信号との強度比は、exo−VCAとn−ブチルアクリレートとの比20:80質量%で期待される通り、1:10である。
例7:exo−VCA、スチレンと2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)との共重合、35:35:30質量%
酢酸ブチル56.4gをフラスコ250mLに加えて、窒素流中で、撹拌しながら120℃に加熱した。これに、2時間以内に、tert−ブチルペルオクトエート4.8gと酢酸ブチル24.0gとからの混合物、およびスチレン42.0g、2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)36.0gとexo−VCA42.0gとからの混合物を同時に加えた。前記両方の混合物を加えた後、15分以内に、tert−ブチルペルオクトエート0.6gと酢酸ブチル3.0gとからの混合物を加えて、この反応バッチを、その後120℃で2時間撹拌した。
固体含有量は、38%であった。テトラヒドロフランによるGPC分析によって、Mn=2009g/molおよびMw=8775g/molのポリマーであることが明らかになり、これは、分散度約4.3に相当する。
例8:exo−VCA、スチレンと2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)との共重合、35:35:30質量%
この製造は、例7と同じように行い、特に酢酸ブチルの装入量を変化させた。
固体含有量は、60.1%であった。テトラヒドロフランによるGPC分析によって、Mn=2887g/molおよびMw=17818g/molのポリマーであることが明らかになり、これは、分散度約6.2に相当する。
例9:exo−VCA、スチレンと2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)との共重合、35:35:30質量%
この製造は、例7と同じように行い、特に、酢酸ブチルの装入量を変化させた。
固体含有量は、72.5%であった。テトラヒドロフランによるGPC分析によって、Mn=3285g/molおよびMw=26100g/molのポリマーであることが明らかになり、これは、分散度8.0に相当する。
例10:exo−VCA、スチレンと2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)との共重合、35:35:30質量%
この製造は、例7と同じように行い、特に、酢酸ブチルの装入量を変化させた。
固体含有量は、80.2%であった。テトラヒドロフランによるGPC分析によって、Mn=4565g/molおよびMw=58671g/molのポリマーであることが明らかになり、これは、分散度約12.9に相当する。
例11:exo−VCA、スチレンと2―エチルヘキシルアクリレート(EHA)との共重合、35:35:30質量%
1−メトキシ−2−メチル−2−プロパノール47.0gをフラスコ250mLに加えて、窒素流中で、撹拌しながら120℃で加熱した。これに、2時間以内に、tert−ブチルペルオクトエート8.0gと1−メトキシ−2−メチル−2−プロパノール40.0gとからの混合物、およびスチレン42.0g、2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)36.0gとexo−VCA42.0gとからの混合物を同時に加えた。前記両方の混合物を加えた後、15分以内に、tert−ブチルペルオクトエート0.5gと1−メトキシ−2−メチル−2−プロパノール2.5gとからの混合物を加えて、この反応バッチを、その後120℃で2時間撹拌した。
固体含有量は、61.0%であった。テトラヒドロフランによるGPC分析によって、Mn=3249g/molおよびMw=15192g/molのポリマーであることが明らかになり、これは、分散度約4.7に相当する。
例12:exo−VCA、スチレンと2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)との共重合、35:35:30質量%
酢酸ブチル94.0g、スチレン7.0gおよびexo−VCA7.0gを、フラスコ250mLに加えて、窒素流中で、撹拌しながら120℃に加熱した。これに、2時間以内に、tert−ブチルペルオクトエート13.6gと酢酸ブチル68.0gとからの混合物、およびスチレン63.0g、2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)69.0gとexo−VCA72.4gとからの混合物を同時に加えた。前記両方の混合物を加えた後、15分以内に、tert−ブチルペルオクトエート1.0gと酢酸ブチル5.0gとからの混合物を加えて、この反応バッチを、その後120℃で2時間撹拌した。
固体含有量は、60.3%であった。テトラヒドロフランによるGPC分析によって、Mn=2546g/molおよびMw=15298g/molのポリマーであることが明らかになり、これは、分散度6.0に相当する。
例13:exo−VCAと2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)との共重合、50:50質量%
酢酸ブチル72.0g、2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)3.6gおよびexo−VCA18.0gを、フラスコ250mLに加えて、窒素流中で、撹拌しながら85℃に加熱した。これに、3.5時間以内に、tert−ブチルペルオキシピバレート0.48g(Pergan社、炭化水素中75%)と酢酸ブチル18.0gとからの混合物を加えた。添加開始の15分後、2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)14.4gと酢酸ブチル14.4gとからの混合物を3時間かけて加えた。前記両方の混合物を加えた後、この反応バッチを85℃で1時間撹拌した。その後、15分以内に、tert−ブチルペルオキシピバレート0.48g(Pergan社、炭化水素中75%)と酢酸ブチル18.0gとからの混合物を5分以内に加えて、その後、この反応バッチを85℃で1時間撹拌した。
固体含有量は、22.9%であった。テトラヒドロフランによるGPC分析によって、Mn=4591g/molおよびMw=42040g/molのポリマーであることが明らかになり、これは、分散度約9.2に相当する。
例14:exo−VCAと2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)との共重合、50:50質量%
酢酸ブチル105.0gをフラスコ250mLに加えて、窒素流中で、撹拌しながら120℃に加熱した。これに、2時間以内に、tert−ブチルペルオクトエート2.8gと酢酸ブチル28.0gとからの混合物、および2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)35.0g、exo−VCA35.0gと酢酸ブチル35.0gとからの混合物を同時に加えた。前記両方の混合物を加えた後、15分以内に、tert−ブチルペルオクトエート0.35gと酢酸ブチル3.5gとからの混合物を加えて、この反応バッチを、その後120℃で2時間撹拌した。
固体含有量は、30.1であった。テトラヒドロフランによるGPC分析によって、Mn=894g/molおよびMw=2743g/molのポリマーであることが明らかになり、これは、分散度約3.1に相当する。
例15:exo−VCAとメチルアクリレートとの共重合、70:30質量%
1−メトキシ−2−メチル−2−プロパノール250.0gをガラス反応器1Lに加えて、窒素流中で、撹拌しながら120℃に加熱した。これに、2時間以内に、tert−ブチルペルオクトエート22.4gと1−メトキシ−2−メチル−2−プロパノール89.6gとからの混合物、およびメチルアクリレート126.0g、exo−VCA294.0gと1−メトキシ−2−メチル−2−プロパノール100.8gとからの混合物を同時に加えた。前記両方の混合物を加えた後、15分以内に、tert−ブチルペルオクトエート2.0gと1−メトキシ−2−メチル−2−プロパノール8.0gとからの混合物を加えて、この反応バッチを、その後120℃で2時間撹拌した。室温に冷却した後、下部のポリマー富化相(656.7g、55.2%)をロータリーエバポレーターで443.5g(81.7%)に濃縮した。その後、この反応バッチを炭酸ジメチル74.2gで希釈し、ここで、この反応混合物は再び澄明になり、粘度は、わずかに低下した。
固体含有量は、50%であった。テトラヒドロフランによるGPC分析によって、Mn=1299g/molおよびMw=9983g/molのポリマーであることが明らかになり、これは、分散度約7.7に相当する。
適用例:
a)例2のホモポリマーの架橋およびポリマー被膜の機械的特性ならびに耐溶媒性の試験。
例16:室温での架橋、固体含有量約20%
固体含有量約20%の、1−メトキシ−2−プロパノール中の例2のホモポリマーの溶液2mLに、純粋なm−キシレンジアミン(MXDA)0.12gを硬化剤として加えて、この混合物を室温で数分以内に、リン酸塩皮膜処理した薄鋼板に塗布した。20分後、被膜が乾燥した。24時間後、この被膜の機械的特性ならびに耐溶媒性を試験した(第1表参照)。
例17:100℃での架橋、固体含有量約20%
固体含有量約20%の、1−メトキシ−2−プロパノール中の例2のホモポリマーの溶液2mLに、純粋なm−キシレンジアミン(MXDA)0.12gを硬化剤として加えて、10分間、100℃で硬化させて、この混合物を、リン酸塩皮膜処理した薄鋼板に塗布した。20分後、被膜が乾燥した。24時間後、この被膜の機械的特性ならびに耐溶媒性を試験した(第1表参照)。
例18:室温での架橋、固体含有量約80%
例2のホモポリマーを、前記溶液の固体含有量が約80%である量で使用した。硬化剤のMXDAを、例16および例17と同一の化学量論比で加えて、このポリマーを室温で数分以内に、リン酸塩皮膜処理された薄鋼板に塗布した。24時間後に、この被膜の機械的特性ならびに耐溶媒性を試験した(第1表参照)。
振り子減衰(Pendeldaempfung)(振幅数)の測定を、DIN EN ISO 1522に記載のケーニッヒ法に準拠して行った。
エリクセン深さの測定を、ISO 1520に準拠して行った。
耐溶媒性の測定を、DIN 68861−1に準拠して行った。
クロスカットは、リン酸塩処理した薄板(Bonderblech)上でDIN ISO 2409に準拠して行った。
Figure 2015512909
b)本発明によるポリマーの架橋(場合により、異なる量の異なる触媒の使用下)、およびポリマー被膜の機械的特性ならびに耐溶媒性の試験。
ポリオール硬化剤による架橋(一般的な試験指示):
例7と同じように製造されたコポリマー1.86g(酢酸ブチル中の58.6質量%)、Joncryl(登録商標)945 3.9g(BASF SE社;ポリアクリレートポリオール、OH価=180、ガラス転移温度Tg=17℃、固体含有量 酢酸ブチル中の76質量%)および前記それぞれの触媒を混合した。前記出発材料を、均一な混合物が生じるまで混合した。この混合物を、迅速に四面式フィルムアプリケーター(Kastenrakel)で基材それぞれに塗布した。被膜硬度を測定するため、前記混合物を200μm−四面式フィルムアプリケーターでガラスに塗布し、ならびに弾性および耐溶媒性を測定するため、前記混合物を150μm−四面式フィルムアプリケーターで、リン酸塩処理された薄板(Gardobond(登録商標))に塗布した。塗布された被膜を、10分、室温でフラッシュオフして、その後、100℃または150℃で120分間乾燥炉で硬化させた(硬化)。硬化した被膜の試験は、1日間の貯蔵後、空調室内で20℃および空気湿分42%で行った。
Figure 2015512909
Figure 2015512909
アミン硬化剤による架橋(一般的な試験指示):
提示された量の前記コポリマーおよびアミンそれぞれを混合した。触媒の添加は、不要であった。前記出発材料を、均一な混合物が生じるまで混合した。この混合物を迅速に四面式フィルムアプリケーターで基材それぞれに塗布した。被膜硬度の測定のため、前記混合物を200μm−四面式フィルムアプリケーターでガラスに塗布し、ならびに弾性および耐溶媒性を測定するため、前記混合物を150μm−四面式フィルムアプリケーターで、リン酸塩処理された薄板(Gardobond(登録商標))に塗布した。塗布された被覆を、10分、室温でフラッシュオフして、その後、50℃、60℃、100℃または150℃で30分間乾燥炉で硬化させるか、または24時間室温で硬化させた(硬化)。硬化した被膜の試験は、1日間の貯蔵後、空調室内で20℃および空気湿分42%で行った。
ポットライフの測定は、例7で製造されたコポリマーで行った(酢酸ブチル中の38質量%)。
Figure 2015512909
Figure 2015512909
Figure 2015512909
例42では、硬化剤として、アミン硬化剤とポリオール硬化剤とからの混合物を使用した。触媒の添加は不要であった。
Figure 2015512909
Jeffamine(登録商標)D230は、Huntsman社から市販されている、ポリプロピレングリコール繰り返し単位約2.5をベースとする、分子量Mw約230の第一級ポリエーテルジアミンである。Jeffamine(登録商標)T403は、Huntsman社から市販されている、ポリプロピレングリコール繰り返し単位約5〜6をベースとする、分子量Mw約440の第一級ポリエーテルトリアミンである。
c)例15のコポリマー(exo−VCAおよびメチルアクリレート、70:30質量%)と様々な量の様々なアミンとの架橋
提示された量の1−メトキシ−2−メチル−2−プロパノール60質量%溶液中の例15で製造されたコポリマーとアミンそれぞれとを混合した。触媒の添加は、不要であった。前記出発材料を、均一な混合物が生じるまで混合した。前記混合物を迅速に四面式フィルムアプリケーターで基材それぞれに塗布した。被膜硬度の測定のため、前記混合物を200μm−四面式フィルムアプリケーターでガラスに塗布し、ならびに弾性および耐溶媒性を測定するため、前記混合物を150μm−四面式フィルムアプリケーターで、リン酸塩処理された薄板(Gardobond(登録商標))に塗布した。塗布された被覆を、10分、室温でフラッシュオフして、その後130℃で15分間、乾燥炉内で硬化させるか、または提示された時間、室温で硬化させる(硬化)。複数日間貯蔵した後の硬化した被覆の試験と記載されている場合、貯蔵は、空調室内で20℃および空気湿分42%で行った。
Figure 2015512909
Figure 2015512909

Claims (18)

  1. 一般式I
    Figure 2015512909
    [式中、
    1およびR2は、互いに独立して、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C4アルコキシ−C1〜C4アルキル、C5〜C6シクロアルキル、フェニルまたはフェニル−C1〜C4−アルキルであり;
    3は、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C4アルコキシ−C1〜C4アルキル、C5〜C6シクロアルキル、フェニルまたはフェニル−C1〜C4アルキルであり;
    4は、水素、C1〜C4アルキル、CH2COOR8、フェニルまたはフェニル−C1〜C4アルキルであり;
    5およびR6は、互いに独立して、水素もしくはC1〜C4アルキルであるか、またはR5もしくはR6の基の1つが、COOR8もしくはCH2COOR8であり;
    Aは、化学結合またはC1〜C4アルカンジイルであり;
    Xは、OまたはNR7であり;
    Zは、化学結合、PO2、SO2、またはC=Oであり;
    Yは、化学結合、CH2またはCHCH3であり、
    7は、存在する場合、C1〜C6アルキルであり;
    8は、存在する場合、水素またはC1〜C6アルキルである]
    の化合物。
  2. 1およびR2が、それぞれ水素またはC1〜C6アルキル、特にメチルである一般式Iの化合物。
  3. 3が水素である、請求項1または2に記載の化合物。
  4. Aがエタンジイルである、請求項1から3までのいずれか1項に記載の化合物。
  5. XがOである、請求項1から4までのいずれか1項に記載の化合物。
  6. ZがC=Oである、請求項1から5までのいずれか1項に記載の化合物。
  7. Yが化学結合である、請求項1から6までのいずれか1項に記載の化合物。
  8. 一般式Iの化合物の製造方法において、一般式II
    Figure 2015512909
    の化合物と、一般式III
    Figure 2015512909
    の化合物
    [前記式中、
    Lは、求核置換脱離基であり;
    L’は、水素またはC1〜C4アルキルカルボニル基であり、
    ならびにA、X、Y、Z、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は、請求項1から7までにいずれか1項に記載の意味を有する]
    とを反応させる前記方法。
  9. LがOHまたはC1〜C8アルコキシであり、ZがC=Oであり、XがOであり、かつ前記反応がエステル化またはエステル交換の条件下に実施される、請求項8に記載の方法。
  10. 炭素原子から形成されるポリマー主鎖を有しており、該主鎖に一般式I’
    Figure 2015512909
    [式中、♯はポリマー主鎖の結合であり、R1、R2、R3、A、X、ZおよびYは、請求項1から9までのいずれか1項に記載の意味を有する]の官能基が結合している前記ポリマー。
  11. 重合されるエチレン性不飽和化合物Mから形成されるポリマーにおいて、該化合物Mが、の少なくとも1つの一般式Iの化合物を、前記ポリマーを形成するエチレン性不飽和化合物の総量に対して少なくとも1質量%含む、前記ポリマー。
  12. 一般式Iの化合物のホモポリマーの形態の、請求項10または11に記載のポリマー。
  13. 少なくとも1つの一般式Iの化合物1〜99質量%と、少なくとも1つのモノエチレン性不飽和コモノマーおよび/または共役ジエチレン性不飽和コモノマーb 1〜99質量%とを重合導入して含む、請求項10または11に記載のポリマー。
  14. 前記コモノマーbが、
    ・モノエチレン性不飽和C3〜C8モノカルボン酸およびモノエチレン性不飽和C4〜C8ジカルボン酸、
    ・モノエチレン性不飽和C3〜C8モノカルボン酸またはモノエチレン性不飽和C4〜C8ジカルボン酸のアミド
    ・モノエチレン性不飽和C4〜C8ジカルボン酸の無水物、
    ・モノエチレン性不飽和C3〜C8モノカルボン酸またはモノエチレン性不飽和C4〜C8ジカルボン酸のヒドロキシ−C2〜C4アルキルエステル
    ・モノエチレン性不飽和スルホン酸およびその塩、
    ・3〜5個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和ニトリル、
    ・N−ビニル複素環式化合物
    ・少なくとも1つのポリ−C2〜C4アルキレンオキシド基を有するモノエチレン性不飽和化合物、
    ・ビニル芳香族炭化水素、
    ・C1〜C20アルカノール、C5〜C8シクロアルカノール、フェニル−C1〜C4アルカノールまたはフェノキシ−C1〜C4アルカノールを有するモノエチレン性不飽和C3〜C8モノカルボン酸のエステル、
    ・C1〜C20アルカノール、C5〜C8シクロアルカノール、フェニル−C1〜C4アルカノールまたはフェノキシ−C1〜C4アルカノールを有するモノエチレン性不飽和C4〜C8ジカルボン酸のジエステル、
    ・モノエチレン性不飽和C3〜C8モノカルボン酸のC1〜C20アルキルアミドおよびジ−C1〜C20アルキルアミド、
    ・1〜20個の炭素原子を有する脂肪族カルボン酸のビニルエステル、
    ・共役ジエチレン性不飽和C4〜C10オレフィン、
    ・C2〜C20オレフィン、
    ・ハロゲン置換C2〜C20オレフィン、
    ・1つまたは2つのエポキシド基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、
    ・少なくとも1つのカーボネート基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、
    ・C8〜C24アルケノールまたはC8〜C24アルカンジエノールを有するモノエチレン性不飽和C3〜C8モノカルボン酸のエステル、およびC8〜C24アルケノールまたはC8〜C24アルカンジエノールを有するモノエチレン性不飽和ジカルボン酸のエステル
    から選択される請求項13に記載のポリマー。
  15. 2つ、3つ、または4つの非共役エチレン性不飽和二重結合を有する少なくとも1つのコモノマーcを重合導入してさらに含む、請求項13または14に記載のポリマー。
  16. 請求項10から15までのいずれか1項に記載のポリマーの、二成分結合剤組成物中の成分としての使用。
  17. 前記結合剤組成物が、脂肪族ヒドロキシル基、脂肪族第一級アミノ基および脂肪族第二級アミノ基、脂肪族ホスフィン基、脂肪族ホスホネート基ならびに脂肪族メルカプタン基から選択される少なくとも2つの官能基Fを有する少なくとも1つの化合物を含む、請求項16に記載の使用。
  18. 一般式I’の官能基の、官能基Fに対するモル比が、1:10〜10:1の範囲にある、請求項17に記載の使用。
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