JP2019501265A - 硬化可能なポリファルネセンベース組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年1月6日に出願された「ポリウレタンのための、ファルネセンに由来するポリオール」という名称のアメリカ合衆国(非仮)出願第14/989,140号に関するものであり、同出願の優先権の恩恵を主張する。なおその内容の全体が、あらゆる目的で、参照により本開示に組み込まれている。
一例では、硬化可能な組成物ポリマーは、最初に、少なくとも1つのポリオールがポリファルネセン系ポリオールである1つ以上のポリオールを、第三級アミン触媒の存在下で、アルカンスルホニルクロリド、アレーンスルホニルクロリド、アルカンスルホニルフルオリド、アレーンスルホニルフルオリドのいずれかと反応させて、アルカンスルホネート末端またはアレーンスルホネート末端ポリマーを形成することによって提供できる。次に、そのアルカンスルホネート末端またはアレーンスルホネート末端ポリマーを第一級アミンまたはアンモニアと反応させ、アミン末端ポリファルネセンを含む硬化可能なポリマーを提供する。
硬化可能なポリファルネセンを提供する別の方法は、最初に、ポリファルネセン系ポリオールを含有する1つ以上のポリオールをモノエポキシ化合物と反応させた後、アルカリ金属水酸化物と反応させてグリシジル末端ポリファルネセンを提供することを含んでいる。
本開示で開示した硬化可能なポリファルネセンは、カルボン酸末端ポリファルネセンの形態でも提供することができ、それはさまざまな方法で得ることができる。
(メタ)アクリレート末端ポリファルネセンは多彩な方法によって得ることができる。例えば、ポリファルネセン系ポリオールのヒドロキシル末端を、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸クロリドのいずれかと反応させることによって直接アクリル化を実現することができる。あるいはポリファルネセン系ポリオールを、2以上のイソシアネート基官能価を持つイソシアネート含有化合物およびヒドロキシ-アルキルアクリレート(例えばヒドロキシエチルアクリレート)と同時に、または順番に反応させることができる。さらに別の一例では、上記のカルボン酸末端ポリファルネセンをグリシジル(メタ)アクリレートのエポキシ基と反応させてエステル化し、(メタ)アクリレート末端にすることができる。
硬化可能なファルネセン系ポリマーは、シリル化を通じて提供することもできる。シリル化ポリファルネセンは多彩な方法によって得ることができる。
CH2=CH-R"-Y (1)
〔式中、Yは、塩素、臭素、ヨウ素から選択されたハロゲン原子であり;R"は、-CH2-、
の有機ハロゲン化合物と反応させることにより、オレフィンエーテル基に変換することができる。有機ハロゲン化合物の非限定的な例に含まれるのは、アリルクロリド、アリルブロミド、ビニル- (クロロメチル)-ベンゼン、アリル-(クロロメチル)-ベンゼン、アリル-(ブロモメチル)-ベンゼン、アリル-(クロロメチル)-エーテル、アリル-(クロロメトキシ)-ベンゼン、l-ブテニル(クロロメチル)-エーテル、1-へセニル(クロロメトキシ)-ベンゼンである。
X3-a-SiH-Ra (2)
(式中、Xは、ハロゲン基、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシマト基、アミノ基、アミド基、アミノキシ基、メルカプチド基からなる群から選択され、Rは一価の炭化水素基であり、aは、0、1、2のいずれかである。)
の水素化ケイ素と付加反応させると、末端シリルエーテル基を有するポリファルネセン系ポリマーが提供される。
硬化可能なファルネセン系ポリマーは、ファルネセン系ポリマー及び、ファルネセン系ポリマーと他のポリオールの混合物からアセトアセチル官能化ポリマーを得ることによっても提供できる。ポリオールの末端ヒドロキシル基を化学量論的量のジケテンまたはジケテン-アセトン付加物(例えば2,2,6-トリメチル-4H-1,3-ジオキシン-4-オン)と反応させることができる。ヒドロキシル基とジケテンまたはジケテン-アセトン付加物の間の反応は、硬化に用いるアミノ官能性を有する架橋剤の添加前に行うことができる。
を持つポリアミドも適切な架橋剤として用いることができる。
本開示に開示した硬化可能なポリファルネセンは、フェノール末端ポリファルネセンの形態で提供することもできる。一例では、硬化可能なポリファルネセンは、ポリファルネセン系ポリオールとその混合物を、酸で活性化される粘土触媒(例えば活性化された粘土と硫酸の混合物)の存在下でフェノールと反応させて得ることができる。フェノールとして、置換されていないもの(例えばフェノール、ジフェノール(ビスフェノールA(2,2-ジフェノールプロパン)とp,p'-ジヒドロキシジフェニルが含まれる)、ナフトール、アントロール、レソルシノール)であってよく、フェノールは置換されていてもよく、ハロフェノール(例えばクロロフェノール)、アルキルフェノール(例えば1-ヒドロキシ-3,5-ジメチルベンゼン、クレゾール、キシレノール)、アリールフェノール(例えばp-フェニルフェノール)などでよい。
本開示では、「ポリウレタン」は、1つ以上のウレタン結合を含有するポリマーを意味するが、1つ以上の尿素結合も含むことができる。いくつかの例によれば、硬化可能なポリウレタン樹脂を製造するための組成物として、1つ以上のポリオール(その中の少なくとも1つのポリオールがポリファルネセン系ポリオールである)と、官能価が少なくとも2である1つ以上のイソシアネート基含有化合物と、場合によっては鎖延長剤(単量体ポリオール、ポリアミンと、これらの組み合わせからなる群から選択される)を含む組成物が提供される。
重合のため、ジリチオブタン開始剤/MTBE溶液を反応装置に移し、標的とする分子量にする上で望ましい量のファルネセンモノマーを反応装置に添加した。重合反応は、分子量に依存して25〜40℃でさまざまな回数実施し、過剰のプロピレンオキシド(PO/Li=5)と、加水分解のため脱ガスしたDEMI水で終了させた後、抗酸化剤としてBHTを添加した。アルカリ性でなくなるまで、最終溶液を水で洗浄した。有機相を水相から分離した後、窒素雰囲気下の蒸気ストリッピングによって溶媒を除去した。
ポリファルネセンジオールとポリブタジエンジオールを混合し、そのさまざまな混合物を、増量していくジイソシアネートと反応させる効果を評価した。比較例1〜3では、ポリブタジエンジオールだけを用いた。実施例1〜6では、ポリブタジエンジオールとポリファルネセンジオールの混合物を使用した。ポリウレタンプレポリマーの粘度を25℃で測定するとともに、60℃で3時間にかけてプレポリマーを調製している間にIRでNCO基の2265 cm-1での吸光ピークの強度を特定することでNCO基の含量をモニタした。結果を表2、表3、表4に示す。
ポリファルネセンジオール(Mw=2000)を、それ自身、またはポリブタジエンポリオールと混合して用い、評価用に硬化ポリウレタンプラークのさまざまなサンプルを用意した。ポリウレタンは、やはり鎖延長剤と、エチルヘキサンジオール(EHD)と、ジイソシアネート、2,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート(Lupranate(登録商標)MI)をさまざまな濃度で用いた混合物から調製した。
Claims (57)
- ファルネセンを含む少なくとも1つのモノマーに由来する疎水性ポリマー鎖と;
少なくとも1つの末端官能基とを含むポリマー。 - 前記少なくとも1つの末端官能基が、アミノ基、グリシジル基、カルボン酸基、(メタ)アクリレート基、シラン基、イソシアネート基、アセトアセテート基、フェノール基からなる群から選択される、請求項1に記載のポリマー。
- 前記少なくとも1つのモノマーが、ジエンとビニル芳香族からなる群から選択された少なくとも1つのコモノマーをさらに含む、請求項1に記載のポリマー。
- 前記少なくとも1つのモノマーが、ブタジエン、イソプレン、スチレンからなる群から選択された少なくとも1つのコモノマーをさらに含む、請求項1に記載のポリマー。
- ファルネセンを含む少なくとも1つのモノマーに由来する疎水性ポリマー鎖と;
前記疎水性ポリマー鎖にグラフトされたチオグリコール酸とチオグリコール酸エステルの一方または両方を含むポリマー。 - 前記少なくとも1つのモノマーが、ジエンとビニル芳香族からなる群から選択された少なくとも1つのコモノマーをさらに含む、請求項5に記載のポリマー。
- 前記少なくとも1つのモノマーが、ブタジエン、イソプレン、スチレンからなる群から選択された少なくとも1つのコモノマーをさらに含む、請求項5に記載のポリマー。
- 末端カルボン酸基をさらに含む、請求項5に記載のポリマー。
- 前記末端官能基がヒドロキシル基である、請求項1に記載のポリマー。
- 複数の末端ヒドロキシル基を含む、請求項9に記載のポリマー。
- 前記ポリマーがポリオールである、請求項9に記載のポリマー。
- 請求項11に記載のポリオールと、1つ以上のイソシアネート基含有化合物を含み、前記1つ以上のイソシアネート基含有化合物のイソシアネート基官能価が少なくとも2である、ポリウレタンを製造するための組成物。
- 前記ポリオールが、ファルネセンと少なくとも1つのコモノマーのコポリマーであり、その少なくとも1つのコモノマーが、ジエンと、ビニル芳香族と、これらの組み合わせからなる群から選択される、請求項12に記載の組成物。
- 前記ジエンが、ブタジエンと、イソプレンと、これらの組み合わせからなる群から選択される、請求項13に記載の組成物。
- 前記ビニル芳香族が、スチレンとαメチルスチレンからなる群から選択される、請求項13に記載の組成物。
- 鎖延長剤をさらに含む、請求項12に記載の組成物。
- 前記鎖延長剤が、単量体ポリオールとポリアミンからなる群から選択される、請求項16に記載の組成物。
- 前記1つ以上のポリオールが、ポリジエンのホモポリマーまたはコポリマーのポリオールをさらに含む、請求項12に記載の組成物。
- NCO/OH比が約2:1〜1:2である、請求項12に記載の組成物。
- 前記ポリオールの数平均分子量が100,000 g/モル以下である、請求項12に記載の組成物。
- 前記ポリオールの数平均分子量が25,000 g/モル以下である、請求項12に記載の組成物。
- 前記ポリオールの粘度が25℃で100,000 cP未満である、請求項12に記載の組成物。
- 前記ポリオールの不飽和度が50%以下である、請求項12に記載の組成物。
- 前記ポリオールの不飽和度が10%以下である、請求項12に記載の組成物。
- ポリウレタンを調製する方法であって、
請求項11に記載のポリオールを、イソシアネート基官能価が少なくとも2である1つ以上のイソシアネート基含有化合物と組み合わせて、反応混合物を形成し、
その反応混合物を硬化させてポリウレタンを形成することを含む方法。 - 請求項11に記載のポリオールと1つ以上のイソシアネート基含有化合物を鎖延長剤と組み合わせることをさらに含む、請求項25に記載の方法。
- 前記鎖延長剤が、単量体ポリオールとポリアミンからなる群から選択される、請求項26に記載の方法。
- 前記鎖延長剤の選択が、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、エチレングリコール、2-エチル-l,3-ヘキサンジオール(EHD)、2-ブチル-2-エチル-l,3-プロパンジオール(BEPG)、2,2,4-トリメチル-l,3-ペンタンジオール(TMPD)、2,4-ジエチル-l,5-ペンタンジオール(PD-9)、N,N-ジイソプロパノールアニリン、ジメチロールプロピオン酸、ヒドロキノンジヒドロキシエチルエーテル(HQEE)、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセロール、ジエチルトルエンジアミン(DETDA)、4,4'-メチレンビス(2-クロロアニリン)(MBCA)、エチレンジアミン(EDA)、ジメチルチオトルエン-ジアミン(DMTTDA)、4,4'-メチレンジアニリン(MDA)、メチレンジアミンとNaCIの複合体(MDA複合体)、ジ-p-アミノ安息香酸トリメチレングリコール(TMGDAB)、4,4'-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)、N,N'-ビス(sec-ブチル)メチレン-ジアニリン(SBMDA)と、これらの混合物からなる群からなされる、請求項26に記載の方法。
- 前記ポリオールが、ファルネセンと少なくとも1つのコモノマーのコポリマーであり、その少なくとも1つのコモノマーが、ジエンと、ビニル芳香族と、これらの組み合わせからなる群から選択される、請求項25に記載の方法。
- 前記ジエンが、ブタジエンとイソプレンからなる群から選択される、請求項29に記載の方法。
- 前記ビニル芳香族が、スチレンとαメチルスチレンからなる群から選択される、請求項29に記載の方法。
- 前記1つ以上のイソシアネート基含有化合物の選択が、4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、シクロヘキサンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート(TDI)、p-キシレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4'-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,4-ビス(イソシアノメチル)-シクロヘキサン、p-テトラメチルキシレンジイソシアネート、m-テトラメチルキシレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートと、これらの混合物からなる群からなされる、請求項25に記載の方法。
- 前記ポリオールの不飽和度が50%以下である、請求項25に記載の方法。
- 前記ポリオールの不飽和度が10%以下である、請求項25に記載の方法。
- 請求項25に記載の方法に従って調製したポリウレタン。
- 請求項35に記載のポリウレタンを含むエラストマー製品。
- シーラント、コーティング、コーキング材、電気ポッティング化合物、膜、スポンジ、フォーム、接着剤、推進薬用バインダの形態である、請求項36に記載のエラストマー製品。
- 少なくとも1つの極性ポリオールと鎖延長剤を、請求項11に記載のポリオールおよび前記1つ以上のイソシアネート含有化合物と組み合わせて、安定な反応生成物を形成し、
前記極性ポリオール、前記鎖延長剤、請求項11に記載のポリオール、前記1つ以上のイソシアネート含有化合物のうちの少なくとも1つの追加量を前記安定な反応生成物に添加して反応混合物を形成することをさらに含み、
前記反応混合物のNCO/OH比が約0.9〜1.1であり、請求項11に記載のポリオールの含量が固体ベースで35〜80重量%であり、前記少なくとも1つの極性ポリオール及び鎖延長剤の含量が固体ベースで2〜17重量%である、請求項25に記載の方法。 - 前記安定な反応生成物のNCO/OH比が約0.4〜0.7である、請求項38に記載の方法。
- 前記安定な反応生成物のOH/NCO比が約0.25〜0.55である、請求項38に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの極性ポリオールの選択が、ポリ(オキシプロピレン)グリコール、ポリ(オキシエチレン)グリコール、ポリ(オキシプロピレン-オキシエチレン)グリコール、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、ポリ(オキシブチレン)グリコール、ポリ(カプロラクトン)グリコール、ポリ(エチレンアジペート)グリコール、ポリ(ブチレンアジペート)グリコール、芳香族ポリエステルグリコール、ポリブタジエンポリオール、水素化ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、水素化ポリイソプレンポリオールと、これらの混合物からなる群からなされる、請求項38に記載の方法。
- 請求項25に記載の方法において、
前記1つ以上のイソシアネート基含有化合物が、ブロック化されたイソシアネート基含有化合物を含み、この方法がさらに、
少なくとも1つの極性ポリオールと鎖延長剤を、請求項11に記載のポリオールおよび前記1つ以上のイソシアネート基含有化合物と組み合わせて、安定な反応混合物を形成する工程と、
硬化の前に、前記ブロック化されたイソシアネート基含有化合物を脱ブロック化する工程を含み、
前記反応混合物のNCO/OH比が約0.9〜1.1であり、請求項11に記載のポリオールの含量が固体ベースで35〜80重量%であり、前記少なくとも1つの極性ポリオール及び鎖延長剤の含量が固体ベースで2〜17重量%である方法。 - アミン末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
第三級アミン触媒の存在下で、ポリファルネセンポリオールを含む1つ以上のポリオールを、アルカンスルホニルクロリド、アルカンスルホニルフルオリド、アレーンスルホニルクロリド、アレーンスルホニルフルオリドのうちの1つ以上と反応させて、アルカンスルホネート末端ポリマーとアレーンスルホネート末端ポリマーの少なくとも一方を形成し;
そのアルカンスルホネート末端ポリマーまたはアレーンスルホネート末端ポリマーを第一級アミンまたはアンモニアと反応させてアミン末端ポリファルネセンを提供することを含む方法。 - アミン末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
ファルネセンを含む1つ以上のモノマーをアニオン重合によって重合させて、少なくとも1つのリビング末端を有するポリマー鎖を提供し;
前記少なくとも1つのリビング末端を、アルキル基がC1〜C20アルキル基であるアルキレンオキシドを用いてクエンチして、第二級アルコールを提供し;
前記第二級アルコールを水素の存在下でアンモニアと反応させてアミン末端ポリファルネセンを提供することを含む方法。 - アミン末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
ポリファルネセンポリオールを含む1つ以上のポリオールを塩基と組合せて混合物を形成し;
前記混合物にアクリロニトリルを添加してシアノアルキル化ポリマーを形成し;
前記シアノアルキル化ポリマーを無水アンモニアの存在下で水素化してアミン末端ポリファルネセンを形成することを含む方法。 - グリシジル末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
ポリファルネセンポリオールを含む1つ以上のポリオールをモノエポキシ化合物と反応させて混合物を形成し;
前記混合物にアルカリ金属水酸化物を添加してグリシジル末端ポリファルネセンを提供することを含む方法。 - カルボン酸末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
ファルネセンを含む1つ以上のモノマーをアニオン重合によって重合させて、少なくとも1つのリビング末端を有するポリマー鎖を提供し;
前記少なくとも1つのリビング末端を二酸化炭素と反応させ;
前記少なくとも1つのリビング末端を酸でクエンチしてカルボン酸末端ポリファルネセンを提供することを含む方法。 - カルボン酸末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
ポリファルネセンポリオールを含む1つ以上のポリオールを環状無水物と反応させることを含む方法。 - カルボン酸官能化ポリファルネセンを調製する方法であって、
不飽和ポリファルネセン化合物をチオグリコール酸含有化合物と反応させることを含む方法。 - (メタ)アクリレート末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
ポリファルネセンポリオールを含む1つ以上のポリオールを、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸クロリドのうちの少なくとも1つと反応させて(メタ)アクリレート末端ポリファルネセンを形成することを含む方法。 - アルキルアクリレート末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
ポリファルネセンポリオールを含む1つ以上のポリオールを、イソシアネート官能価が2以上であるイソシアネート含有化合物と反応させてポリイソシアネートプレポリマーを形成し;
前記ポリイソシアネートプレポリマーをヒドロキシ-アルキルアクリレートと反応させてアルキルアクリレート末端ポリファルネセンを形成することを含む方法。 - (メタ)アクリレート末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
カルボン酸末端ポリファルネセンを(メタ)アクリル酸グリシジルと反応させることを含む方法。 - シラン末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
ポリファルネセンポリオールを含む1つ以上のポリオールを、少なくとも1つのイソシアネート基を含有するアルコキシシランと反応させることを含む方法。 - シラン末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
ポリファルネセンポリオールを含む1つ以上のポリオールを、アルキル金属及びアルキル金属含有化合物の少なくとも一方と反応させて、金属アルコキシド基含有化合物を提供し;
前記金属アルコキシド基含有化合物を、式(1):
CH2=CH-R"-Y (1)
〔式中、Yは、塩素、臭素、ヨウ素から選択されたハロゲン原子であり;R"は、-CH2-、
の有機ハロゲン化合物と反応させて、オレフィンエーテル基を有する化合物を提供し、
前記オレフィンエーテル基を、式(2):
X3-a-SiH-Ra (2)
(式中、Xは、ハロゲン、アルコキシ、アシルオキシ、ケトキシマト、アミノ、アミド、アミノキシ、メルカプチドからなる群から選択され、Rは一価の炭化水素基であり、aは、0、1、2のいずれかである。)
の水素化ケイ素と反応させることを含む方法。 - シラン末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
ポリファルネセンポリオールを含む1つ以上のポリオールを、イソシアネート官能価が2以上であるイソシアネート含有化合物と反応させてポリイソシアネートプレポリマーを形成し;
前記ポリイソシアネートプレポリマーを、少なくとも1つのアミノ基を含有するアルコキシシランと反応させることを含む方法。 - アセトアセテート末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
ポリファルネセンポリオールを含む1つ以上のポリオールを、ジケテンまたはジケテン-アセトン付加物と反応させることを含む方法。 - フェノール末端ポリファルネセンを調製する方法であって、
ポリファルネセンポリオールを含む1つ以上のポリオールを、酸で活性化される粘土触媒の存在下で、フェノール及びフェノール含有化合物の少なくとも一方と反応させることを含む方法。
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