JP2020076010A - ロタキサンモノマー、および該モノマーを含む硬化性組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
(A)環状分子と、該環状分子の環内を貫通する軸分子と、からなる複合分子構造を有し、一つの軸分子当たりに該環状分子が包接し得る最大包接数を1としたとき、該環状分子の平均の包接数が0.05以上0.20以下の範囲にあり、かつ重合性官能基を分子内に有するロタキサンモノマー(以下、単に「(A)ロタキサンモノマー」、又は「(A)成分」とする場合もある。)100質量部に対して、
(B)前記(A)ロタキサンモノマーの前記重合性官能基と重合し得る重合性官能基を有する重合性モノマー(以下、単に「重合性モノマー」とする場合もある。)を少なくとも含む重合性モノマー組成物(以下、単に「(B)重合性モノマー組成物」、又は「(B)組成物」とする場合もある。)を100〜100000質量部含む硬化性組成物である。
第二の本発明は、本発明を硬化して得られる研磨用パッドである。
(A)ロタキサンモノマーは、環状分子と、該環状分子の環内を貫通する軸分子と、からなる複合分子構造を有し、かつ重合性官能基を分子内に有するものである。そして、一つの軸分子当たりに該環状分子が包接し得る最大包接数を1としたとき、該環状分子の平均の包接数が0.05以上0.20以下の範囲にあるロタキサンモノマーを、特定量、その他の(B)重合性モノマー組成物と組み合わせて使用することを特徴とする。なお、(B)重合性モノマー組成物は、含有する重合性モノマーが(A)成分を含めて、共重合できるモノマーからなる組成物を指す。
先ず、本発明で使用する(A)ロタキサンモノマーについて説明する。
ロタキサンモノマーは公知の化合物であり、図1に示されているように、全体として“1”で示されているポリロタキサン分子は、鎖状の軸分子“2”と環状分子“3”とから形成されている複合分子構造を有している。即ち、鎖状の軸分子“2”を環状分子“3”が包接しており、環状分子“3”が有する環の内部を軸分子“2”が貫通している。
このような軸分子の鎖状構造部分を形成するポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、セルロース系樹脂(カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなど)、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルメチルエーテル、ポリアミン、ポリエチレンイミン、カゼイン、ゼラチン、でんぷん、オレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、スチレン系樹脂(ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂など)、アクリル系樹脂(ポリ(メタ)アクリレート酸、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、アクリロニトリル−メチルアクリレート共重合樹脂など)、ポリカーボネート、ポリウレタン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリビニルブチラール、ポリイソブチレン、ポリテトラヒドロフラン、ポリアニリン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリアミド(ナイロンなど)、ポリイミド、ポリジエン(ポリイソプレン、ポリブタジエンなど)、ポリシロキサン(ポリジメチルシロキサンなど)、ポリスルホン、ポリイミン、ポリ無水酢酸、ポリ尿素、ポリスルフィド、ポリフォスファゼン、ポリケトンポリフェニレン、ポリハロオレフィン等を挙げることができる。これらのポリマーは、適宜共重合されていてもよく、また変性されたものであってもよい。
本発明においては、(B)重合性モノマー組成物と組み合わせて使用するため、軸分子の末端には、環状分子のすり抜けを防止するための嵩高い基が存在しなくてもよい。しかしながら、(A)ロタキサンモノマー自体を製造する際に、環状分子のすり抜けを防止するため、および硬化性組成物を重合する際に該願状分子のすり抜けを防止するためには、軸分子の両末端には、嵩高い基を有することが好ましい。重合条件等を制御すれば、嵩高い基を有さなくても、硬化体中にポリロタキサンの複合構造は導入できるが、より操作性よく簡単に優れた硬化体を得るためには、軸分子の両末端には嵩高い基が存在することが好ましい。
また、環状分子は、上記のような軸分子を包接し得る大きさの環を有するものであればよく、このような環としては、シクロデキストリン環、クラウンエーテル環、ベンゾクラウン環、ジベンゾクラウン環及びジシクロヘキサノクラウン環を挙げることができる。特にシクロデキストリン環が好ましい。
また、本発明で使用する(A)ロタキサンモノマーにおいては、上述した環状分子が有する環は、側鎖が導入されていてもよい。この側鎖は、図1において“5”で示されている。
さらに、上述した方法で側鎖を導入した後に、側鎖の官能基を他の官能基に変性させ使用してもよい。図1に側鎖に重合性官能基“6”を導入した(A)ロタキサンモノマーを示した。中でも、重合性官能基“6”は側鎖の末端に存在することが好ましい。
(A)ロタキサンモノマーが有する重合性官能基としては、特に限定されない。中でも、本発明において最も好ましい重合性官能基は、OH基(水酸基)、及び、(メタ)アクリレート基である。OH基(水酸基)の場合には、環状分子の反応性官能基を反応させた際に導入される側鎖の末端が水酸基であれば、そのまま重合性官能基とすればよい。(メタ)アクリレート基の場合には、前記方法に従い、側鎖の末端に導入することができる。
本発明においては、前記環状分子の少なくとも1つにフォトクロミック部位を含む側鎖が結合してなる、(A)ロタキサンモノマーを使用することができる。図1に側鎖にフォトクロミック部位“7”を導入した(A)ロタキサンモノマーを示した。中でも、フォトクロミック部位“7”は側鎖の末端に存在することが好ましい。
R100、及びR200は、それぞれ独立に、(A)ロタキサンモノマーの環状分子の側鎖と結合する基、アルコキシ基、置換基を有してもよいアリールチオ基であることが好ましい。R1が2つ存在する場合には、6、7位の炭素原子と共に、置換基(アルキル基等)を有してもよいヘテロ環を形成することもできる。
yは0〜4の整数であり、
xが2〜4である場合には、複数のR200は互いに同一でも異なってもよく、
yが2〜4である場合には、複数のR100は互いに同一でも異なってもよい。
(A)環状分子と、該環状分子の環内を貫通する軸分子と、からなる複合分子構造を有し、一つの軸分子当たりに該環状分子が包接し得る最大包接数を1としたとき、該環状分子の平均の包接数が0.05以上0.20以下の範囲にあり、かつ重合性官能基、及びフォトクロミック部位を有するロタキサンモノマーとなる。
本発明において、好適に使用される(A)ロタキサンモノマーは、
両端にジメトキシフェニル基、又はトリニトロフェニル基が結合しているポリエチレングリコールを軸分子とする。
本発明おいて、前記(A)ロタキサンモノマーの製造方法は、公知の方法を採用して製造することができる。例えば、特許文献1に記載の方法で製造することができる。また、環状分子にヒドロキシプロピル基を導入することで、製造時に、環状分子の凝集を抑制することにより、包接数を調整することもできる。
本発明において、(B)重合性モノマー組成物が含む重合性モノマーは、(A)ロタキサンモノマーが有する重合性官能基と反応(重合)し得る基を有する化合物である。そして、当然のことながら、(A)ロタキサンモノマー以外の化合物である。
本発明においては、(B)重合性モノマー組成物は、(A)ロタキサンモノマーと重合し得る重合性モノマーを含むものであれば、その他の成分を含むことができる。重合反応が逐次付加(例えば、重縮合・重付加)反応の場合には、(A)ロタキサンモノマーと重合し得る重合性モノマーが少なくとも含まれれば、(B)重合性モノマー組成物は、(A)ロタキサンモノマーと重合しない、その他の重合モノマーを含むことができる。逐次付加反応の場合には、(A)成分と重合し得る重合モノマーが存在すれば、(A)成分と重合しないその他の重合モノマーが存在していても、(A)成分、(A)成分と重合し得るモノマー、その他の重合性モノマーとが共重合できるからである。すなわち、逐次付加反応の場合には、(B)重合性モノマー組成物は、(A)成分と重合し得る重合モノマーだけではなく、共重合可能な重合性モノマーを含むことができる。ただし、(B)組成物は(A)成分と重合し得る重合モノマーからなることもできる。
また、(A)ロタキサンモノマーが有している重合性官能基がラジカル重合性基の場合、(B)重合性モノマー組成物は、ラジカル重合性基を有するモノマーからなる。ラジカル重合の場合には、連鎖重合であるため、逐次付加反応とは異なり、(B)重合性モノマー組成物に含まれる重合性モノマーは、全てラジカル重合性基を有するモノマーからなる。具体的には、(B)重合性モノマー組成物は、下記に詳述する(B5)成分の(メタ)アクリレート基を有する(メタ)アクリレート化合物、アリル化合物から選択することが好ましく、特に好ましくは、(メタ)アクリレート化合物から選択することが好ましい。
以上の通り、逐次付加反応と連鎖重合との場合の説明をしたが、それら両方を行える場合には、以下のようにすることもできる。
本発明において、(A)ロタキサンモノマーが、軸分子の末端に嵩高い基を有さない擬ロタキサンモノマーである場合、環状分子の他にも、軸分子末端にも重合性官能基を有することができる。これらは、もちろん環状分子に複数種類の重合性官能基が存在してもよいし、軸分子の末端で違う重合性官能基を有していてもよく、環状分子と軸分子の重合性官能基が異なっていてもよい。ただし、重合反応を容易とし、副生物を抑制するためには、他の重合性モノマーとの組み合わせにおいて、以下の通りとなることが好ましい。すなわち、擬ロタキサンモノマーが有する重合性官能基は、水酸基、チオール基、及び、アミノ基(第一級アミノ基、又は第二級アミノ基)等の重合性官能基であり、重合性モノマーが(B1)イソ(チオ)シアネート化合物であることが好ましい。また、擬ロタキサンモノマーが有している重合性官能基がラジカル重合性基の場合、重合性モノマーは、ラジカル重合性基を有するモノマーが好ましい。
<重合方法/逐次付加反応>の重合性モノマー
(B1)イソ(チア)シアネート化合物 (B1)成分
(B1)イソ(チオ)シアネート化合物は、イソシアネート基、又はイソチオシアネート基を少なくとも1種類有するモノマーである。もちろん、イソシアネート基とイソ(チオ)シアネート基の二つの基を有しているモノマーも選択される。中でも、イソ(チオ)シアネート基を分子内に、2〜6個有する化合物が好ましく、2〜4個有する化合物がより好ましく、2個有する化合物がさらに好ましい。
下記に記載する(B13)分子内に2つのイソ(チオ)シアネート基を有する2官能ポリイソ(チオ)シアネート化合物(以下、単に「(B13)2官能ポリイソ(チオ)シアネート化合物」、又は「(B13)成分」とする場合もある)と
(B32)分子内に2つの活性水素含有基を有する2官能活性水素含有化合物(以下、単に「(B32)2官能活性水素含有化合物」、又は「(B32)成分」とする場合もある)と
の反応により調製される(B12)ウレタンプレポリマー(以下、単に「(B12)ウレタンプレポリマー」又は「(B12)成分」とする場合もある)であってもよい。
エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチ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、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、2,2’−ジメチルペンタンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ブテンジイソシアネート、1,3−ブタジエン−1,4−ジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,6,11−トリメチルウンデカメチレンジイソシアネート、1,3,6−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、2,5,7−トリメチル−1,8−ジイソシアネート−5−イソシアネートメチルオクタン、ビス(イソシアネートエチル)カーボネート、ビス(イソシアネートエチル)エーテル、1,4−ブチレングリコールジプロピルエーテル−ω,ω’−ジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル、2,4,4,−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の2官能イソシアネートモノマー、(下記に詳述する(B12)ウレタンプレポリマーを構成する(B13)2官能ポリイソ(チオ)シアネート化合物に該当する)。
イソホロンジイソシアネート、(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,5−ジイル)ビスメチレンジイソシアネート、(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,6−ジイル)ビスメチレンジイソシアネート、2β,5α−ビス(イソシアネート)ノルボルナン、2β,5β−ビス(イソシアネート)ノルボルナン、2β,6α−ビス(イソシアネート)ノルボルナン、2β,6β−ビス(イソシアネート)ノルボルナン、2,6−ジ(イソシアネートメチル)フラン、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、4,4−イソプロピリデンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ジシクロヘキシルジメチルメタンジイソシアネート、2,2’−ジメチルジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ビス(4−イソシアネート−n−ブチリデン)ペンタエリスリトール、ダイマー酸ジイソシアネート、2,5−ビス(イソシアネートメチル)−ビシクロ〔2,2,1〕−ヘプタン、2,6−ビス(イソシアネートメチル)−ビシクロ〔2,2,1〕−ヘプタン、3,8−ビス(イソシアネートメチル)トリシクロデカン、3,9−ビス(イソシアネートメチル)トリシクロデカン、4,8−ビス(イソシアネートメチル)トリシクロデカン、4,9−ビス(イソシアネートメチル)トリシクロデカン、1,5−ジイソシアネートデカリン、2,7−ジイソシアネートデカリン、1,4−ジイソシアネートデカリン、2,6−ジイソシアネートデカリン、ビシクロ[4.3.0]ノナン−3,7−ジイソシアネート、ビシクロ[4.3.0]ノナン−4,8−ジイソシアネート、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,5−ジイソシアネートとビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,6−ジイソシアネート、ビシクロ[2,2,2]オクタン−2,5−ジイソシアネート、ビシクロ[2,2,2]オクタン−2,6−ジイソシアネート、トリシクロ[5.2.1.02.6]デカン−3,8−ジイソシアネート、トリシクロ[5.2.1.02.6]デカン−4,9−ジイソシアネート等の2官能イソシアネートモノマー(下記に詳述する(B12)ウレタンプレポリマーを構成する(B13)2官能ポリイソ(チオ)シアネート化合物に該当する)。
キシリレンジイソシアネート(o−、m−,p−)、テトラクロロ−m−キシリレンジイソシアネート、メチレンジフェニル−4,4’−ジイソシアネート、4−クロル−m−キシリレンジイソシアネート、4,5−ジクロル−m−キシリレンジイソシアネート、2,3,5,6−テトラブロム−p−キシリレンジイソシアネート、4−メチル−m−キシリレンジイソシアネート、4−エチル−m−キシリレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートエチル)ベンゼン、ビス(イソシアネートプロピル)ベンゼン、1,3−ビス(α,α−ジメチルイソシアネートメチル)ベンゼン、1,4−ビス(α,α−ジメチルイソシアネートメチル)ベンゼン、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートブチル)ベンゼン、ビス(イソシアネートメチル)ナフタリン、ビス(イソシアネートメチル)ジフェニルエーテル、ビス(イソシアネートエチル)フタレート、2,6−ジ(イソシアネートメチル)フラン、フェニレンジイソシアネート(o−,m−,p−)、トリレンジイソシアネート、エチルフェニレンジイソシアネート、イソプロピルフェニレンジイソシアネート、ジメチルフェニレンジイソシアネート、ジエチルフェニレンジイソシアネート、ジイソプロピルフェニレンジイソシアネート、トリメチルベンゼントリイソシアネート、ベンゼントリイソシアネート、1,3,5−トリイソシアネートメチルベンゼン、1,5−ナフタレンジイソシアネート、メチルナフタレンジイソシアネート、ビフェニルジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ビベンジル−4,4’−ジイソシアネート、ビス(イソシアネートフェニル)エチレン、3,3’−ジメトキシビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、フェニルイソシアネートメチルイソシアネート、フェニルイソシアネートエチルイソシアネート、テトラヒドロナフチレンジイソシアネート、ヘキサヒドロベンゼンジイソシアネート、ヘキサヒドロジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、エチレングリコ−ルジフェニルエーテルジイソシアネート、1,3−プロピレングリコールジフェニルエーテルジイソシアネート、ベンゾフェノンジイソシアネート、ジエチレングリコ−ルジフェニルエーテルジイソシアネート、ジベンゾフランジイソシアネート、カルバゾールジイソシアネート、エチルカルバゾールジイソシアネート、ジクロロカルバゾールジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート等の2官能イソシアネートモノマー(下記に詳述する(B12)ウレタンプレポリマーを構成する(B13)2官能ポリイソ(チオ)シアネート化合物に該当する)。
p−フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン−1,4−ジイソチオシアネート、及びエチリジンジイソチオシアネート等の2官能イソ(チオ)シアネート基含有モノマー(下記に詳述する(B12)ウレタンプレポリマーを構成する(B13)2官能ポリイソ(チオ)シアネート化合物に該当する)。
本発明においては、前記(B13)2官能ポリイソ(チオ)シアネート化合物と後述する(B32)分子内に2つの活性水素含有基を有する2官能活性水素含有化合物との反応により調製される、(B12)ウレタンプレポリマーを、(B1)イソ(チオ)シアネート化合物として使用することもできる。
エポキシ基含有モノマーは、重合性基として、分子内にエポキシ基を有するものであり、特に、(A)ポリロタキサンモノマーの重合性官能基として、水酸基、NH2基、NCO基が導入されている場合に好適である。
(チ)オール化合物は、OH基、及びSH基からなる群から選択される基を1分子中に1個以上有しているモノマーである。もちろん、OH基とSH基の二つの基を有しているモノマーも選択される。
エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、1,5−ジヒドロキシペンタン、1,6−ジヒドロキシヘキサン、1,7−ジヒドロキシヘプタン、1,8−ジヒドロキシオクタン、1,9−ジヒドロキシノナン、1,10−ジヒドロキシデカン、1,11−ジヒドロキシウンデカン、1,12−ジヒドロキシドデカン、ネオペンチルグリコール、モノオレイン酸グリセリル、モノエライジン、ポリエチレングリコール、3−メチル−1,5−ジヒドロキシペンタン、ジヒドロキシネオペンチル、2−エチル−1,2−ジヒドロキシヘキサン、2−メチル−1,3−ジヒドロキシプロパン等の2官能ポリオールモノマー(前記ウレタンプレポリマー(B12)を構成する(B32)2官能活性水素含有化合物に該当する)。
水添ビスフェノールA、シクロブタンジオール、シクロペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘプタンジオール、シクロオクタンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ヒドロキシプロピルシクロヘキサノール、トリシクロ〔5,2,1,02,6〕デカン−ジメタノール、ビシクロ〔4,3,0〕−ノナンジオール、ジシクロヘキサンジオール、トリシクロ〔5,3,1,13,9〕ドデカンジオール、ビシクロ〔4,3,0〕ノナンジメタノール、トリシクロ〔5,3,1,13,9〕ドデカン−ジエタノール、ヒドロキシプロピルトリシクロ〔5,3,1,13,9〕ドデカノール、スピロ〔3,4〕オクタンジオール、ブチルシクロヘキサンジオール、1,1’−ビシクロヘキシリデンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、及びo−ジヒドロキシキシリレン等の2官能ポリオールモノマー(前記(B12)ウレタンプレポリマーを構成する(B32)2官能活性水素含有化合物に該当する)。
ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシベンゼン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、キシリレングリコール、テトラブロムビスフェノールA、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−ナフチルメタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(3−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−メチルブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルペンタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)トリデカン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−エチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−n−プロピル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−イソプロピル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−sec−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−アリル−4'−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−メトキシ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(2,3,5,6−テトラメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)シアノメタン、1−シアノ−3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘプタン、1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(3,5−ジクロロ−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス (4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ノルボルナン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)アダマンタン、4,4'− ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4'− ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルエーテル、エチレングリコールビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル、4,4'− ジヒドロキシジフェニルスルフィド、3,3'−ジメチル−4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、3,3'−ジシクロヘキシル−4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、3,3'−ジフェニル−4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、3,3'−ジメチル−4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルホン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)ケトン、7,7'−ジヒドロキシ−3,3',4,4'−テトラヒドロ−4,4,4',4'−テトラメチル−2,2'−スピロビ(2H−1−ベンゾピラン)、トランス−2,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2−ブテン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2−ブタノン、1,6−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,6−ヘキサンジオン、4,4'−ジヒドロキシビフェニル、m−ジヒドロキシキシリレン、p−ジヒドロキシキシリレン、1,4−ビス(2−ヒドロキシエチル)ベンゼン、1,4−ビス(3−ヒドロキシプロピル)ベンゼン、1,4−ビス(4−ヒドロキシブチル)ベンゼン、1,4−ビス(5−ヒドロキシペンチル)ベンゼン、1,4−ビス(6−ヒドロキシヘキシル)ベンゼン、2,2−ビス〔4−(2”−ヒドロキシエチルオキシ)フェニル〕プロパン、及びハイドロキノン、レゾールシン等の2官能ポリオールモノマー(前記(B12)ウレタンプレポリマーを構成する(B32)2官能活性水素含有化合物に該当する)。
ポリオールと多塩基酸との縮合反応により得られる化合物が挙げられる。中でも、数平均分子量が400〜2000であることが好ましく、500〜1500より好ましく、600〜1200が最も好ましい。分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するものは、前記(B12)ウレタンプレポリマーを構成する(B32)2官能活性水素含有化合物に該当する。
アルキレンオキシドの開環重合、または、分子中に活性水素含有基を2個以上有する化合物とアルキレンオキサイドとの反応により得られる化合物およびその変性体が挙げられる。中でも、数平均分子量が400〜2000であることが好ましく、500〜1500より好ましく、600〜1200が最も好ましい。分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するものは、前記(B12)ウレタンプレポリマーを構成する(B32)2官能活性水素含有化合物に該当する。
ε−カプロラクトンの開環重合により得られる化合物が挙げられる。中でも、数平均分子量が400〜2000であることが好ましく、500〜1500より好ましく、600〜1200が最も好ましい。分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するものは、前記(B12)ウレタンプレポリマーを構成する(B32)2官能活性水素含有化合物に該当する。
低分子ポリオールの1種類以上をホスゲン化して得られる化合物あるいはエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート等を用いてエステル交換して得られる化合物が挙げられる。中でも、数平均分子量が400〜2000であることが好ましく、500〜1500より好ましく、600〜1200が最も好ましい。分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するものは、前記(B12)ウレタンプレポリマーを構成する(B32)2官能活性水素含有化合物に該当する。
(メタ)アクリレート酸エステルやビニルモノマーを重合させて得られるポリオール化合物が挙げられる。分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するものは、前記(B12)ウレタンプレポリマーを構成する(B32)2官能活性水素含有化合物に該当する。
チオールの好適な具体例としては、国際公開第WO2015/068798号パンフレットに記載されているものを用いることが出来る。その中でも、特に好適なものを例示すれば以下のものが挙げられる。
2−メルカプトエタノール、1−ヒドロキシ−4−メルカプトシクロヘキサン、2−メルカプトハイドロキノン、4−メルカプトフェノール、1−ヒドロキシエチルチオ−3−メルカプトエチルチオベンゼン、4−ヒドロキシ−4’−メルカプトジフェニルスルホン、2−(2−メルカプトエチルチオ)エタノール、ジヒドロキシエチルスルフィドモノ(3−メルカプトプロピオネート)、ジメルカプトエタンモノ(サルチレート)(前記(B12)ウレタンプレポリマーを構成する(B32)2官能活性水素含有化合物に該当する)。
3−メルカプト−1,2−プロパンジオール、グルセリンジ(メルカプトアセテート)、2,4−ジメルカプトフェノール、1,3−ジメルカプト−2−プロパノール、2,3−ジメルカプト−1−プロパノール、1,2−ジメルカプト−1,3−ブタンジオール、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールモノ(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールビス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールトリス(チオグリコレート)、ペンタエリスリトールペンタキス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシメチル−トリス(メルカプトエチルチオメチル)メタン、ヒドロキシエチルチオメチルートリス(メルカプトエチルチオ)メタン等のポリ(チ)オールモノマー。
(B4)アミノ基含有モノマーは、一分子中に1級、または2級のアミノ基を1つ以上有しているモノマーであり、その中でも大きく分けて、脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミンに分類され、その具体例としては、以下のモノマーを挙げることができる。
エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、ウンデカンメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、メタキシレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、プトレシン、ジエチレントリアミン等のポリアミン。
イソホロンジアミン、シクロヘキシルジアミン等のポリアミン。
4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)(MOCA)、2,6−ジクロロ−p−フェニレンジアミン、4,4’−メチレンビス(2,3−ジクロロアニリン)、4,4’−メチレンビス(2−エチル−6−メチルアニリン)、3,5−ビス(メチルチオ)−2,4−トルエンジアミン、3,5−ビス(メチルチオ)−2,6−トルエンジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,4−ジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,6−ジアミン、トリメチレングリコール−ジ−p−アミノベンゾエート、ポリテトラメチレングリコール−ジ−p−アミノベンゾエート、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラエチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジイソプロピル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトライソプロピルジフェニルメタン、1,2−ビス(2−アミノフェニルチオ)エタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、N,N’−ジ−sec−ブチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、m−キシリレンジアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−キシリレンジアミン、p−フェニレンジアミン、3,3’−メチレンビス(メチル−6−アミノベンゾエート)、2,4−ジアミノ−4−クロロ安息香酸−2−メチルプロピル、2,4−ジアミノ−4−クロロ安息香酸−イソプロピル、2,4−ジアミノ−4−クロロフェニル酢酸−イソプロピル、テレフタル酸−ジ−(2−アミノフェニル)チオエチル、ジフェニルメタンジアミン、トリレンジアミン、ピペラジン、1,3,5−ベンゼントリアミン、メラミン等のポリアミン。
(B1)成分、(B2)成分、(B3)成分、および(B4)成分を含む重合性モノマー組成物
本発明において、(B1)成分、(B2)成分、(B3)成分、および(B4)成分を含む硬化性組成物の場合は、以下の配合となることが好ましい。すなわち、(A)ロタキサンモノマーにおける重合性官能基がラジカル重合性基ではなく、逐次付加反応(重縮合・重付加反応)により重合硬化して硬化体を製造する場合には、以下の配合割合とすることが好ましい。(A)成分の重合性官能基が活性水素含有基である場合には、(B1)成分が必須となる。
<重合方法/連鎖重合(ラジカル重合)反応>の重合性モノマー
<(B5)ラジカル重合性モノマー>
(B5)ラジカル重合性モノマー(以下、単に(B5)成分とする場合もある。)とは、ラジカル重合性基を有するものであれば、特に制限されるものではない。この場合、前記(A)ロタキサンモノマーに含まれる重合性官能基は、ラジカル重合性基である。そして、(B)重合性モノマー組成物は、ラジカル重合性基を有する重合性モノマーを含む。
(B51)(メタ)アクリレート化合物(以下、単に「(B51)成分」とする場合もある。)は、例えば、下記式(1)〜(4)に示される化合物が挙げられる。
トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート等が挙げられる。
トリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラプロピレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。
ビスフェノールAジメタクリレート、2,2−ビス(4−メタクリロイルオキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパン(f+g=2.6)、2,2−ビス[4−メタクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパン(a+b=10)、2,2−ビス[4−メタクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパン(a+b=17)、2,2−ビス[4−メタクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパン(a+b=30)2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−メタクリロイルオキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−メタクリロイルオキシジプロポキシフェニル)プロパン、ビスフェノールAジアクリレート、2,2−ビス[4−アクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパン(a+b=10)、2,2−ビス[4−アクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパン(a+b=20)等が挙げられる。
シルセルキオキサンモノマーは、ケージ状、ハシゴ状、ランダムといった種々の分子構造を取るものであり、(メタ)アクリレート基等のラジカル重合性基を有しているモノが好ましい。
上記式(1)〜(4)で表される化合物以外におけるモノマーを例示すると、
メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(特に平均分子量293)、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(特に平均分子量468)、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(特に平均分子量218)、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、(特に平均分子量454)、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ペンタエチレングリコールジメタクリレート、ペンタプロピレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート、ペンタプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールとポリエチレングリコールの混合物よりなるジメタアクリレート(ポリエチレンが2個、ポリプロピレンが2個の繰り返し単位を有する)ポリエチレングリコールジメタクリレート(特に平均分子量330)、ポリエチレングリコールジメタクリレート(特に平均分子量536)、ポリテトラメチレングリコールジメタクリレート(特に平均分子量736)、トリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート(特に平均分子量536)、ポリエチレングリコールジアクリレート(特に平均分子量258)、ポリエチレングリコールジアクリレート(特に平均分子量308)、ポリエチレングリコールジアクリレート(特に平均分子量508)、ポリエチレングリコールジアクリレート(特に平均分子量708)、ポリエチレングリコールメタクリレートアクリレート(特に平均分子量536)、(ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコール)ジアクリレート共重合体(特に平均分子量330)、エトキシ化シクロヘキサンジメタノールアクリレート(特に平均分子量434)、ポリエステルオリゴマーヘキサアクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、4官能ポリエステルオリゴマー(分子量2500〜3500、ダイセルユーシービー社、EB80等)、4官能ポリエステルオリゴマー(分子量6000〜8000、ダイセルユーシービー社、EB450等)、6官能ポリエステルオリゴマー(分子量45000〜55000、ダイセルユーシービー社、EB1830等)、4官能ポリエステルオリゴマー(特に分子量10000の第一工業製薬社、GX8488B等)、エチレングリコールビスグリシジルメタクリレート、1,4−ブチレングリコールジメタクリレート、1,9−ノニレングリコールジメタクリレート、ネオペンチレングリコールジメタクリレート、ビス(2−メタクリロイルオキシエチルチオエチル)スルフィド、ビス(メタクリロイルオキシエチル)スルフィド、ビス(アクリロイルオキシエチル)スルフィド、1,2−ビス(メタクリロイルオキシエチルチオ)エタン、1,2−ビス(アクリロイルオキシエチル)エタン、ビス(2−メタクリロイルオキシエチルチオエチル)スルフィド、ビス(2−アクリロイルオキシエチルチオエチル)スルフィド、1,2−ビス(メタクリロイルオキシエチルチオエチルチオ)エタン、1,2−ビス(アクリロイルオキシエチルチオエチルチオ)エタン、1,2−ビス(メタクリロイルオキシイソプロピルチオイソプロピル)スルフィド、1,2−ビス(アクリロイルオキシイソプロピルチオイソプロピル)スルフィド、ステアリルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、オクチルアクリレート、ラウリルアクリレート。
ビニル化合物としては、スチレン、α−メチルスチレンおよびα−メチルスチレンダイマー等が挙げられる。また、前記シルセスキオキサンモノマーにおいて、R13がビニル基;ビニルプロピル基、ビニルジメチルシロキシ基等のビニル基を有する有機基となる化合物が挙げられる。
アリル化合物としては、メトキシポリエチレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量550)、メトキシポリエチレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量350)、メトキシポリエチレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量1500)等が挙げられる。前記シルセスキオキサンモノマーにおいて、R13がアリル基;アリルプロピル基、アリルプロピルジメチルシロキシ基等のアリル基を有する有機基となる化合物が挙げられる。
本発明においては、分子中に異なるタイプの複数種の重合性基を有する複合型重合性化合物も使用することができる。具体的な化合物を例示すれば、以下のものが挙げられる。なお、ここでは、分子内に1つでもラジカル重合性基を有するものであれば、この分類に該当するものとした。
グリシジルメタクリレート、グリシジルオキシメチルメタクリレート、2−グリシジルオキシエチルメタクリレート、3−グリシジルオキシプロピルメタクリレート、4−グリシジルオキシブチルメタクリレート、ポリエチレングリコールグリシジルメタクリレート、ポリプロピレングリコールグリシジルメタクリレート、ビスフェノールA−モノグリシジルエーテル−メタクリレート、ポリエチレングリコールグリシジルアクリレート、ポリエチレングリコールグリシジルアクリレート。
2−ヒドロキシメタクリレート、2−ヒドロキシアクリレート、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル等。
2−イソシアナトエチルメタクリレート、2−イソシアナトエチルアクリレート等が挙げられる。
γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
本発明において、(B5)成分を含む硬化性組成物の場合、すなわち、(A)ロタキサンモノマーにおける重合性官能基がラジカル重合性基である場合には、以下の配合割合としなければならない。
(A)ロタキサンモノマー100質量部に対して、
(B)重合性モノマー組成物を100〜100000質量部としなければならない。
上記(A)ポリロタキサンモノマー、およびポリロタキサン以外の重合性モノマーは、用いる用途に応じて適宜選択すればよい。例えば、フォトクロミック硬化性組成物を調合する場合には、(A)ポリロタキサンモノマーの重合性官能基は、OH基、SH基、または、ラジカル重合性基から選択されるのが好ましく、重合性モノマーは、(B1)イソ(チオ)アネート化合物、(B5)ラジカル重合性モノマー等から選択されるのが好ましい。また、(A)ポリロタキサンモノマーの重合性官能基がOH基、SH基の場合には、(B1)イソ(チア)シアネート化合物の他にも、(B3)(チ)オール化合物を併用することが好ましい。こうすることで、優れた機械物性やフォトクロミック特性を発現できる。上記の中でも本発明で特に高い効果が得られるのは、重合性モノマーに(B1)イソ(チア)シアネート化合物を用いた時である。
本発明の硬化性組成物においては、上述した(A)ポリロタキサンモノマーや、(B)重合性モノマーに導入された重合性官能基の種類に応じて、その重合硬化を速やかに促進させるために各種の(C)重合硬化促進剤を使用することもできる。
例えば、(A)ポリロタキサンモノマーが有している重合性官能基がOH基、アミノ基、エポキシ基、及び、SH基等の重合性基の場合であり、重合性モノマーが(B1)イソ(チオ)シアネート化合物から選択される場合には、(C1)ウレタン或いはウレア用反応触媒や(C2)縮合剤が重合硬化促進剤として使用される。
また、本発明の硬化性組成物を硬化させた硬化体は、その用途に応じて、硬化体中に(D)フォトクロミック化合物を含有させてもよい。このような用途としては、フォトクロミック硬化性組成物を硬化して得られるフォトクロミック眼鏡が知られている。上述したフォトクロミック化合物には、公知のフォトクロミック化合物を使用できるが、フォトクロミック組成物として使用する場合には、発色濃度、初期着色性、耐久性、退色速度などのフォトクロミック性の観点から、インデノ〔2,1−f〕ナフト〔1,2−b〕ピラン骨格を有するクロメン化合物を用いることがより好ましく、特に分子量が540以上のクロメン化合物が、発色濃度及び退色速度に特に優れるため好適に使用される。
<フォトクロミック硬化体>
硬化性組成物が(D)フォトクロミック化合物を含む場合には、そのまま重合硬化することによって、フォトクロミック硬化体を製造できる。
また、本発明の硬化性組成物を硬化させた硬化体は、その用途に応じて、硬化体中に細孔を設けてもよい。このような用途としては、研磨用のパッド剤が知られている。研磨用のパッド剤等に細孔を設ける手法としては、公知で知られている発泡方法等を何ら制限なく用いることが可能である。それらの方法を例示すれば、低沸点炭化水素等の揮発性の発泡剤や、微小中空体(マイクロバルーン)を分散硬化させる方法、熱膨張性の微粒子を混合したのち加熱し微粒子を発泡させる方法、または混合中に空気や窒素等の不活性ガスを吹き込むメカニカルフロス発泡法が例示できる。 本発明の硬化性体に、ウレタン結合を形成させうることが可能な硬化性組成物を用いる場合には、水などを添加する発泡剤発泡法も適用できる。また、該微小中空体(マイクロバルーン)は、世の中に知られているものを何ら制限なく使用することが出来る。具体例を示せば、塩化ビニリデン樹脂、(メタ)アクリレート系樹脂、アクリルニトリルと塩化ビニリデン共重合体、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の該微小中空体を使用できる。
GPCの測定は、装置として液体クロマトグラフ装置(日本ウォーターズ社製)を用いた。カラムは分析するサンプルの分子量に応じて、昭和電工株式会社製Shodex GPC KF−802(排除限界分子量:5000)、KF802.5(排除限界分子量:20000)、KF−803(排除限界分子量:70000)、KF−804(排除限界分子量:400000)、KF−805(排除限界分子量:2000000)を適宜使用した。また、展開液としてジメチルホルムアミド(DMF)を用い、流速1ml/min、温度40℃の条件にて測定した。標準試料にポリスチレンを用い、比較換算により重量平均分子量を求めた。なお、検出器には示差屈折率計を用いた。
水酸基価は、JIS K1557−1(2007)に準拠して、アセチル化法を用いて求めた。
<製造例1>
(1−1)PEG2000diamineの調製;
軸分子として、直鎖状ポリエチレングリコール(PEG2000)を用意した。
下記処方;
PEG2000 300g、
CDI(N,N−カルボニルジイミダゾール)200g
を準備し、各成分をジクロロメタン1000mLに溶解させ、室温で6時間撹拌した。有機相を水洗後、エチレンジアミン180gを加えさらに20時間室温で撹拌した。水洗後、ジクロロメタンを減圧留去することで、下記式xxで示されるPEG2000diamine(PEG2000ジアミン(末端がアミノ基))を得た(285g、収率88%)。
上記で調製されたPEG2000diamine 20gおよびヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン(HP−α−CD)250gをイオン交換水300mLに溶解させた。4℃で2日間静置した後、トリニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム(TNBS)35.1gを加え、さらに2日間撹拌した後、透析チューブにて透析することでヒドロキシプロピル化ポリロタキサンを得た(10.8g、収率18%)。得られたヒドロキシプロピル化ポリロタキサンは、1H−NMRおよびGPCで同定し、所望の構造を有するヒドロキシプロピル化ポリロタキサンであることを確認した。なお、ヒドロキシプロピル基による環状分子のOH基への修飾度は0.2であり、GPC測定により重量平均分子量は6000であった。
上記で得られたヒドロキシプロピル化ポリロタキサン3gを、ε−カプロラクトン12gに加え80℃で溶解させた混合液を調製した。この混合液を、乾燥窒素をブローさせながら110℃で1時間攪拌した後、2−エチルヘキサン酸錫(II)の50wt%キシレン溶液0.6gを加え、100℃で1時間攪拌した。その後、キシレンを添加し、不揮発濃度が約35質量%の側鎖を導入したポリカプロラクトン修飾ポリロタキサンキシレン溶液を得た。得られたポリカプロラクトン修飾ポリロタキサンキシレン溶液をヘキサン中に滴下し、回収し、乾燥させることによりポリカプロラクトン修飾ポリロタキサン(ロタキサンモノマー:PR1)15gを取得した。なお、1H−NMRおよびGPC測定により、ε−カプロラクトンの平均重合度は10、PR1の重量平均分子量は18000であった。PR1の特性を表1にまとめた。ロタキサンモノマー(PR1)が有する重合性官能基は、水酸基である。
・側鎖に導入された重合性官能基(水酸基)のモル数 0.59mmol/g。
実施例1において、使用したポリエチレングリコールをPEG6000に変更した以外は実施例1と同様の方法でポリロタキサンモノマー:PR2を取得した。以下の詳細な製造方法を説明する。
下記処方;
PEG6000 300g、
CDI(N,N−カルボニルジイミダゾール)45g
を準備し、各成分をジクロロメタン600mLに溶解させ、室温で6時間撹拌した。有機相を水洗後、エチレンジアミン50gを加えさらに20時間室温で撹拌した。水洗後、ジクロロメタンを減圧留去することで、PEG6000diamineを得た(276g、収率90%)。
上記で調製されたPEG6000diamine 400gおよびHP−α−CD 630gをイオン交換水800mLに溶解させた。4℃で2日間静置した後、トリニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム(TNBS)150gを加え、さらに2日間撹拌した後、透析チューブにて透析することでヒドロキシプロピル化ポリロタキサンを得た(480g、収率60%)。得られたヒドロキシプロピル化ポリロタキサンは、1H−NMRおよびGPCで同定し、所望の構造を有するヒドロキシプロピル化ポリロタキサンであることを確認した。なお、ヒドロキシプロピル基による環状分子のOH基への修飾度は0.2であり、GPC測定により重量平均分子量は15000であった。
上記で得られたヒドロキシプロピル化ポリロタキサン3gを、ε−カプロラクトン12gに加え80℃で溶解させた混合液を調製した。この混合液を、乾燥窒素をブローさせながら110℃で1時間攪拌した後、2−エチルヘキサン酸錫(II)の50wt%キシレン溶液0.6gを加え、100℃で1時間攪拌した。その後、キシレンを添加し、不揮発濃度が約35質量%の側鎖を導入したポリカプロラクトン修飾ポリロタキサンキシレン溶液を得た。得られたポリカプロラクトン修飾ポリロタキサンキシレン溶液をヘキサン中に滴下し、回収し、乾燥させることによりロタキサンモノマー:PR2を15g取得した。なお、1H−NMRおよびGPC測定により、ε−カプロラクトンの平均重合度は10、GPC測定によりPR2の重量平均分子量は45000であった。PR2の特性を表1にまとめた。ロタキサンモノマー(PR2)が有する重合性官能基は、水酸基である。
・側鎖に導入された重合性官能基(水酸基)のモル数 0.46mmol/g。
国際公開第2013/099842号パンフレットに記載の方法に従って、軸分子の鎖状部分が分子量2,000のポリエチレングリコールで形成され、かつ両端の嵩高い基がアダマンチル基であり、環状分子がαシクロデキストリン環であり、プロピルオキシ基を介して、εカプロラクトンが平均で10分子開環重合したポリロタキサンモノマー:pr1を合成した。なお、GPC測定によりpr1の重量平均分子量は115000であった。pr1の特性を表1にまとめた。ロタキサンモノマー(pr1)が有する重合性官能基は、水酸基である。
・側鎖に導入された重合性官能基(水酸基)のモル数 0.73mmol/g。
前記製造例1で製造した(A)ロタキサンモノマーを用い、研磨パッド用硬化性組成物を下記処方により調合し、ウレタン樹脂(硬化体)を作製した。
(A)ロタキサンモノマー:PR1 24質量部。
(B12)ウレタンプレポリマー:Pre−1 71質量部。
(B4)アミノ基含有モノマー:MOCA 5質量部。
<Pre−1の製造方法>
窒素導入管、温度計、攪拌機を備えたフラスコに窒素雰囲気下中、2,4−トリレンジイソシアネート50gとポリオキシテトラメチレングリコール(数平均分子量;1000)90gとジエチレングリコール12gを、80℃で6時間反応させ、イソ(チオ)シアネート当量が905の末端イソシアネートウレタンプレポリマー(Pre−1)を得た。
製造例2で作成したPR2((A)ロタキサンモノマー)を用いた以外は実施例1と同様の方法でウレタン樹脂を作製・評価した。評価結果を表2にまとめた。
比較製造例1で作製したpr1を用いた以外は実施例1と同様の方法でウレタン樹脂を作製・評価した。評価結果を表2にまとめた。
<製造例3>
(3−1)フォトクロミック色素の合成;
下記式(6)
前記PEG6000diamine 15gおよびHP−α−CD 48gをイオン交換水60mLに溶解させた。4℃で2日間静置した後、4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロリド(DMT−MM)6.5g及び3,5−ジメトキシ安息香酸3.6gを加え、さらに2日間撹拌した後、透析チューブにて透析することでヒドロキシプロピル化ポリロタキサンを得た(10g、収率40%)。得られたヒドロキシプロピル化ポリロタキサンは、1H−NMRおよびGPCで同定し、所望の構造を有するヒドロキシプロピル化ポリロタキサンであることを確認した。なお、ヒドロキシプロピル基による環状分子のOH基への修飾度は0.2であり、GPC測定により重量平均分子量は15000であった。(A)ロタキサンモノマーの重合性官能基は水酸基である。
上記(5−2)で作製したロタキサンモノマー 455mg、上記式(9)で示されるフォトクロミック色素 280mg(0.29mmol)、ジシクロヘキシルカルボジイミド56mgにTHF10mLを加え、室温で25時間撹拌した。TLC(薄層クロマトグラフ法)により、上記式(22)で示される化合物の消失を確認した後、析出物をろ別した。得られた溶液をメタノール中に滴下し、析出した固体を回収し、乾燥することで、下記式(10)
で示されるフォトクロミック部位を含む側鎖を有するフォトクロミック性ロタキサンモノマー488mgを得た。
上記で得られた、フォトクロミック部位を含む側鎖を有するフォトクロミック性ロタキサンモノマー450mgを、ε−カプロラクトン150mgに加え80℃で溶解させた混合液を調製した。この混合液を、乾燥窒素をブローさせながら110℃で1時間攪拌した後、2−エチルヘキサン酸錫(II)の50wt%キシレン溶液0.6gを加え、100℃で1時間攪拌した。その後、キシレンを添加し、不揮発濃度が約35質量%の側鎖を導入したポリカプロラクトン修飾ポリロタキサンキシレン溶液を得た。得られたポリカプロラクトン修飾ポリロタキサンキシレン溶液をヘキサン中に滴下し、回収し、乾燥させることにより色素結合ポリロタキサンモノマー:PR3を600mg取得した。
・側鎖に導入された重合性官能基(水酸基)のモル数 0.34mmol/g。
・1分子当たりのフォトクロミック部位の数 6。
国際公開第2013/099842号パンフレットに記載の方法に従って、軸分子の鎖状部分が分子量2,000のポリエチレングリコールで形成され、かつ両端の嵩高い基がアダマンチル基であり、環状分子がαシクロデキストリン環であり、プロピルオキシ基を介して、上記式(9)で示されるフォトクロミック色素が1CD当たり1分子、ε−カプロラクトンが平均で10分子開環重合した色素結合ポリロタキサンモノマー:pr2を合成した。なお、GPC測定によりpr2の重量平均分子量は115000であった。pr2の特性を表3にまとめた。
・側鎖に導入された重合性官能基(水酸基)のモル数 0.66mmol/g。
・1分子当たりのフォトクロミック部位の数 10。
硬化性組成物の調製、及びフォトクロミック硬化体の作製・評価
(硬化性組成物の調製)
下記処方により、各成分を十分に混合し、フォトクロミック硬化性組成物を調製した。
処方;
(A)フォトクロミック部位を含む側鎖を有するフォトクロミック性ロタキサンモノマー PR3(製造例3で製造) 72mg (色素量(フォトクロミック部位):9.6μmol)。
(B1)ノルボルネンメタンジイソシアネート:4.58g。
(B3)ペンタエリスリトール テトラキス(3−メルカプトプロピオネート):5.42g。
ジメチルスズジクロライド 10mg。
上記配合の硬化性組成物を用い、練り込み法にてフォトクロミック硬化体を得た。重合方法は以下に示す。
(1)最大吸収波長(λmax):(株)大塚電子工業製の分光光度計(瞬間マルチチャンネルフォトディテクタ−MCPD1000)により求めた発色後の最大吸収波長である。該最大吸収波長は発色時の色調に関係する。表には平均値を示した。
比較製造例2で合成したフォトクロミック部位を含む側鎖を有するフォトクロミック性ロタキサンモノマー:pr2 110mg (色素量(フォトクロミック部位):9.6μmol)を用いた以外は、実施例6と同様の方法でフォトクロミック硬化体を作製し評価した。評価結果を表4にまとめた。
2:軸分子
3:環状分子
4:嵩高い基
5:側鎖
6:重合性官能基
7:フォトクロミック部位
Claims (10)
- (A)環状分子と、該環状分子の環内を貫通する軸分子と、からなる複合分子構造を有し、一つの軸分子当たりに該環状分子が包接し得る最大包接数を1としたとき、該環状分子の平均の包接数が0.05以上0.20以下の範囲にあり、かつ重合性官能基を有するロタキサンモノマー 100質量部に対して、
(B)前記(A)ロタキサンモノマーの前記重合性官能基と重合し得る重合性官能基を有する重合性モノマーを含む重合性モノマー組成物 100〜100000質量部を含有する硬化性組成物。 - 前記(A)ロタキサンモノマーの水酸基価が、70mgKOH/g以下である請求項1に記載の硬化性組成物。
- 前記(A)ロタキサンモノマーが、前記環状分子が脱離しない様に、前記軸分子の両末端に嵩高い基を有する請求項1又は2に記載の硬化性組成物。
- 前記(A)ロタキサンモノマーの前記環状分子が、反応性官能基を有し、
該反応性官能基が反応して該環状分子に側鎖が導入されてなり、
前記全環状分子における全反応性官能基の6%以上60%以下に該側鎖が導入されてなり、かつ
前記(A)ロタキサンモノマーの前記重合性官能基が、該側鎖に導入されてなる請求項1〜3の何れかに記載の硬化性組成物。 - 前記(A)ロタキサンモノマーの前記重合性官能基が、水酸基を含み、
前記(B)重合性モノマー組成物が、(B1)イソ(チオ)シアネート基を有するイソ(チオ)シアネート化合物を含む請求項1〜4の何れかに記載の硬化性組成物。 - 前記(B)重合性モノマー組成物が、
(B2)エポキシ基を有するエポキシ基含有モノマー、
(B3)水酸基、およびチオール基から選ばれる基を少なくとも1つ有する(チ)オール化合物、並びに
(B4)アミノ基を有するアミノ基含有モノマー
から選ばれるモノマーをさらに含む請求項5に記載の硬化性組成物。 - 前記(A)ロタキサンモノマーの前記重合性官能基が、(メタ)アクリレート基を含み、
前記(B)重合性モノマー組成物が、(メタ)アクリレート基を有する(メタ)アクリレート化合物を含む請求項1〜4の何れかに記載の硬化性組成物。 - 請求項1〜6の何れかに記載の硬化性組成物を硬化して得られる研磨用パッド。
- 請求項1〜7の何れかに記載の硬化性組成物において、
前記(A)ロタキサンモノマーの前記環状分子が、フォトクロミック特性を発揮する部位を有することを特徴とするフォトクロミック硬化性組成物。 - 請求項9に記載のフォトクロミック硬化性組成物を硬化して得られるフォトクロミック硬化体。
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