JP2020509140A - 芳香族ポリマーのブレンド及びそれから得られる付加物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、特定の刺激の下で、環化付加反応を受けることにより、出発ポリマーの特性に関して改善された又は更なる特性を備えたポリマー付加物を形成することが可能であるアントラセン部分を含むポリマー、及びポリマーのブレンドに関する。【選択図】なし

Description

関連出願
本出願は、2017年3月7日出願の米国仮特許出願第62/468,187号、及び2017年4月10日出願の欧州特許出願第17165733.1号に対する優先権を主張するものであり、これらの出願の各々の全内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、特定の刺激の下で、環化付加反応を受けることにより、出発ポリマーの特性に関して改善された又は更なる特性を備えたポリマー付加物を形成することが可能であるアントラセン部分を含むポリマー、及びポリマーのブレンドに関する。
スマートポリマーとも呼ばれる刺激応答性ポリマーは、特定の条件、例えば湿度、pH、紫外線、又は熱の下で特性を変更できるポリマーとして定義される。刺激応答性ポリマーは、例えば、薬物送達にて使用される。一例として、酸性/塩基性pH条件下での水透過性の構造変化を利用して、所望の本体位置で放出される薬物用キャリアを設計することができる。刺激応答性ポリマーは、医用生体工学においても使用される。紫外線を感知するスマートポリマーは、例えばステント製造用形状記憶材料として、自己修復材料として及び医療用インプラントの製造用として使用可能である。
アントラセン部分及び誘導体は、特定の刺激、例えば適切な波長の紫外線の下で、他の部分、例えば第2のアントラセン部分、又はマレイミド部分と環化反応することが可能である。アントラセン及び/又はマレイミド部分を含有するポリマーの例は、ポリスチレン−g−ポリ(エチレングリコール)及びポリスチレン−g−ポリ(メチルメタクリレート)ポリマー(Gacal et al.Macromolecules 2006,39,5330−5336)、マレイミド−末端ポリ(エーテルスルホン)(Maes et al.,Journal of Polymer Science:Part A,Polymer Chemistry,Vol.32,3171−3182,1994)、ポリ乳酸(Davidson,ACS Appl.Mater.Interfaces,2016,8,16961−16966)、ポリ(メチルアクリレートポリマー)(Connal,Adv.Funct.Mater.,2008,18,3315−3322)、ポリエステル及びポリウレタン(Tazuke et al.,Journal of Polymer Science:Polymer Chemistry Edition,Vol.16,2729−2739)、ポリ(ε−カプロラクトン)(Defize et al.,Macromol.Chem.Phys.,2012,213,187−197)、並びにポリ−(エチレン−ブチル−アクリレート)コポリマー(Lopez−Vilanova al.,European Polymer Journal 56,2014,69−76)である。
特に、Maesらは、様々な鎖末端基を有する高温ポリ(エーテルスルホン)(HTPES)、その中でも、マレイミド−末端HTPESについて開示している。熱安定性が研究され、これらのポリマーは、高温でのマレイミド二重結合のフリーラジカル重合により架橋されると予想され、そのような架橋は不可逆的であることが記載されており、環化付加反応の試薬として上記ポリマーを使用するためのヒントも示唆も与えられていない。
ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)及びポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)などの高性能芳香族ポリマーは、それらの良好な加工性、良好な耐化学性及び耐加水分解性、高い使用温度(140℃超のTg)、高い熱安定性(一般に、400℃超の温度にて窒素下で5重量%以下の分解)、並びに良好な機械的特性のために、多様な用途で使用される。
それらの高含有量の芳香族部分を考慮して、PAEK、PAES、PAEI、及びPCAを紫外線にさらすと、ポリマーを著しく分解させる高い紫外線吸収をもたらすということが予想される。更に、Maes,C.らの教示によると、マレイミド部分を含有する芳香族ポリアリールエーテルは、熱的に活性化された不可逆反応を起こすということが予想される。
本発明は:
−ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
Figure 2020509140
(式中、
−Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
−Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
−nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含む少なくとも1つのポリマー(P1)、並びに
−任意選択的に、ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP2)を含み、少なくとも部分(M2a)又は(M2b):
Figure 2020509140
(式中、
−Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分である)を含む少なくとも1つのポリマー(P2)からなる群から選択される少なくとも2つの異なるポリマーを含むブレンドに関する。
本発明はまた、300nm〜600nm、好ましくは350nm〜400nmの範囲の波長で紫外線に:
−ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
Figure 2020509140
(式中、
−Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
−Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
−nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含むポリマー(P1)、又は
−本発明のブレンド
をさらすことによって得られるポリマー付加物に関する。
本発明は、更に、60℃〜250℃、好ましくは65℃〜200℃の範囲の温度で、本発明のブレンドを加熱することによって得られるポリマー付加物に関する。
本発明は、表面をコーティングするための方法であって、
a)表面に:
−ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
Figure 2020509140
(式中、
−Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
−Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
−nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含むポリマー(P1)、並びに
−本発明のブレンド
を、任意選択的に、1種以上の溶媒及び/又は添加剤と組み合わせて適用することと、
b)300nm〜600nm、好ましくは350nm〜400nmの範囲の波長で表面を照射することと、
b’)60℃〜250℃、好ましくは65℃〜200℃の範囲の温度で表面を加熱することと、を含む方法に関する。
本発明は、成形物品を製造するための方法であって、
a)型に:
−ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
Figure 2020509140
(式中、
−Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
−Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
−nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含むポリマー(P1)、並びに
−本発明のブレンド
を、任意選択的に、1種以上の溶媒及び/又は添加剤と組み合わせて適用することと、
b)300nm〜600nm、好ましくは350nm〜400nmの範囲の波長で型を照射することと、
b’)60℃〜250℃、好ましくは65℃〜200℃の範囲の温度で型を加熱することと、を含む方法に関する。
本発明は、300nm〜600nmの範囲の波長で紫外線にポリマー(P1)をさらすことによって得られるポリマー付加物を含む、コーティング又は成形物品をリサイクルするための方法であって、ポリマー(P1)が、ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
Figure 2020509140
(式中、
−Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
−Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
−nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含むか、又は
方法が、コーティング若しくは成形物品を300nm未満の波長でUV照射にさらすことを含む、方法に関する。
コーティング又は成形物品をリサイクルするための方法は、コーティング又は成形物品を100℃〜500℃の範囲の温度で加熱にさらすことによる、本発明のポリマー付加物を含む。
本発明はまた、本発明のリサイクル方法によって入手可能なリサイクルした材料に関する。
本発明は更に:
−式(L−A)の繰り返し単位(RPPSU):
Figure 2020509140
−少なくとも1つの部分(M1):
Figure 2020509140
(式中、
−各Rは、独立して、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び四級アンモニウムからなる群から選択され;
−各iは、0〜4から独立して選択される整数であり;
−Wは、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
−Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
−nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含むポリマー(P1)に関する。
ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
Figure 2020509140
(式中、
−Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
−Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
−nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含む本発明の芳香族ポリマー(P1)は、
例えば、1つの異なるポリマー(P1)とのブレンドの形態で効果的にUV硬化して、部分(M1)間の環化付加反応によりポリマー付加物を形成することができる。
本発明の芳香族ポリマー(P1)はまた、1つ以上の芳香族ポリマー(P2)とブレンドすることができ、これらのポリマー(P2)は、ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP2)を含み、少なくとも1つの部分(M2a)又は(M2b):
Figure 2020509140
(式中、
−Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分である)を含む。
少なくとも1つの(P1)と少なくとも1つの(P2)とのブレンドは、熱硬化させて、部分(M1)と(M2a)/(M2b)との間の環化付加反応により、ポリマー付加物を形成することができる。
付加物の形成は、特定の光/温度刺激の下で可逆的であり;そのため、このような付加物は刺激応答性ポリマーとして適格であり、ポリマー構造を特定の条件に適合させることが重要となるような用途においては効果的に使用できる。可逆性を利用して、付加物から得られる任意の成形物品をリサイクルすることもできる。コーティング用途において、付加物の形成は、自己修復によって簡単に修復できるコーティングを提供するという利点を提供する。
加えて、付加物の形成は、高分子量ポリマー構造、すなわち、融液又は溶液相での低分子量のポリマーからの付加物を得る好都合な方法である。それはまた、穏やかな条件下で付加物の形成が起こるため、ポリマーの繰り返し単位の再配列及びランダム化を行わずに高分子量のポリマー構造を得る好都合な方法に相当する。
そのため、本発明は、ブレンド、付加物、並びにこのような混合物及びブレンドから得られる形成物品に関する。また、上記物品の製造方法及び上記物品のリサイクル方法にも関する。
本発明によれば、ポリマー(P1)は:
−(RPAES)、(RPAEK)、(RPAI)、(RPP)、(RPEI)、及び(RPC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含むポリマー鎖(PC−1)と、
−少なくとも1つの部分(M1)であって、
・ポリマー鎖(PC−1)の一方若しくは両方の末端で、及び/又は
・ポリマー鎖(PC−1)に沿ったペンダント基として、及び/又は
・ポリマー鎖(PC−1)中に含まれる
少なくとも1つの部分(M1)と、を含む。
一実施形態によれば、本発明の芳香族ポリマー(P1)は、繰り返し単位(RP1)と、ポリマー鎖(PC−1)の少なくとも一方の末端で(又は換言すれば、ポリマーP1の末端基として)少なくとも1つの部分(M1)、好ましくはポリマー鎖(PC−1)の両方の末端で部分(M1)と、を含む。
P1に(M1)を含むポリマー単位の量は、ポリマー(P1)中の繰り返し単位の総数に基づいて、0.1〜100モル%、0.5〜25モル%、又は1〜15モル%の範囲であり得る。
本発明によれば、ポリマー(P2)は:
−(RPAES)、(RPAEK)、(RPAI)、(RPP)、(RPEI)、及び(RPC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP2)を含むポリマー鎖(PC−2)であって、2つの末端を有するこのポリマー鎖と、
−少なくとも1つの部分(M2a)又は(M2b)であって、
・ポリマー鎖(PC−2)の一方若しくは両方の末端で、及び/又は
・ポリマー鎖(PC−2)に沿ったペンダント基として、及び/又は
・ポリマー鎖(PC−2)中に含まれる
少なくとも1つの部分(M2a)又は(M2b)と、を含む。
一実施形態によれば、本発明のポリマー(P2)は、繰り返し単位(RP2)と、ポリマー鎖(PC−2)の一方の末端で(又は換言すれば、ポリマーP2の末端基として)少なくとも1つの部分(M2a)又は(M2b)、好ましくはポリマー鎖(PC−2)の両方の末端で部分(M2a)又は(M2b)と、を含む。
P2中での(M2a)又は(M2b)を含むポリマー単位の量は、ポリマー(P2)中の繰り返し単位の総数に基づいて、0.1〜100モル%、0.5〜25モル%、又は1〜15モル%の範囲であり得る。
一実施形態によれば、部分(M1)は、以下の式(M1−a)〜(M1−d):
Figure 2020509140
からなる群から選択される。
一実施形態によれば、部分(M1)は、以下の式(M1−e):
Figure 2020509140
(式中、W、R、及びnは、上記で定義したとおりである)に従うか、
又は、以下の式(M1−ea)〜(M1−ed):
Figure 2020509140
のいずれかに従う。
ポリマーP1及び/又はP2は、当該技術分野において公知の方法により調製することができる。
ポリマーP1は、特に、繰り返し単位(RPAES)を有するPAES、繰り返し単位(RPAEK)を有するPAEK、繰り返し単位(RPAI)を有するPAI、繰り返し単位(RPP)を有するPP、繰り返し単位(RPEI)を有するPEI、及び繰り返し単位(RPC)を有するPCからなる群から選択されるポリマーから出発して、次いでポリマー末端基又はポリマー主鎖に沿った部位と反応することができる1つ以上の官能基を有する選択されたアントラセン部分を結合することにより調製することができる。代替手段として、繰り返し単位(RPAES)を有するPAES、繰り返し単位(RPAEK)を有するPAEK、繰り返し単位(RPAI)を有するPAI、繰り返し単位(RPP)を有するPP、繰り返し単位(RPEI)を有するPEI、及び繰り返し単位(RPC)を有するPCからなる群から選択されるポリマー、アントラセン部分がポリマー鎖に組み込まれるように、重合反応に関与できる2つ以上の官能基を有するアントラセン部分を添加することにより、方法を変更することができる。
ポリマーP2は、無水マレイン酸などの環状酸無水物と、末端基又はペンダント基として第一級アミンを有するポリマーとの反応により、マレイミド基末端基又はペンダント基を形成する。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、ポリマー鎖の化学的性質に基づいた適切な方法を用いたゲル透過クロマトグラフィー(GPC)により測定した際に、約25,000g/mol未満、約18,000g/mol未満、又は約10,000g/mol未満の数平均分子量(Mn)を有する。特にPAESポリマーに関して、塩化メチレンは移動相としてポリスチレン標準とともに使用される。PAEKに関して、160℃のフェノール及びトリクロロベンゼン(1:1)がポリスチレン標準とともに使用される。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)により測定した際に、約1,000g/mol以上、又は約2,000g/mol以上の数平均分子量(Mn)を有する。
ブレンド
本発明は、少なくとも2つの異なるポリマー(P1)を含むか、又は少なくとも1つの芳香族ポリマー(P1)と、少なくとも1つの芳香族ポリマー(P2)と、を含むブレンドに関する。本発明の芳香族ポリマー(P1)及び(P2)は、ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)繰り返し単位(RPAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)繰り返し単位(RPAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)繰り返し単位(RPAI)、ポリフェニレン(PP)繰り返し単位(RPP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)繰り返し単位(RPEI)、及びポリカーボネート(PC)繰り返し単位(RPC)からなる群から選択される繰り返し単位を含む。
一実施形態によれば、本発明のブレンドは、少なくとも2つの異なるポリマー(P1)を含み、その両方がPAES繰り返し単位(RPAES)を含む。
一実施形態によれば、本発明のブレンドは、少なくとも1つのポリマー(P1)と、少なくとも1つのポリマー(P2)と、を含み、その両方がPAES繰り返し単位(RPAES)を含む。
ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、以下に定義されるとおりのポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)ポリマーである。換言すれば、本実施形態によれば、P1及び/又はP2は、PAES繰り返し単位(RPAES)を含む。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、式(L):
Figure 2020509140
(式中、
−各Rは、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン、及び四級アンモニウムからなる群から独立して選択され;
−各iは、0から4から独立して選択される整数であり;
−Tは、結合、−CH−;−O−;−SO−;−S−;−C(O)−;−C(CH−;−C(CF−;−C(=CCl)−;−C(CH)(CHCHCOOH)−;−N=N−;−RC=CR−(式中、各R及びRは、互いに独立して、水素又はC1〜C12アルキル、C1〜C12アルコキシ、若しくはC6〜C18アリール基である);mが1〜6の整数の−(CH−及び−(CF−;最大6個の炭素原子の、直鎖又は分枝鎖の、脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から選択される)の繰り返し単位(RPAES)を含む。
一実施形態によれば、Rは、上記式(L)中の各位置において、任意選択的に1つ又は2つ以上のヘテロ原子を含むC1〜C12部分;スルホン酸及びスルホネート基;ホスホン酸及びホスホネート基;アミン及び四級アンモニウム基からなる群から独立して選択される。
一実施形態によれば、iは、各R又は式(L)についてゼロである。換言すれば、本実施形態によれば、繰り返し単位(RPAEs)は、式(L’):
Figure 2020509140
の単位であり得る。
本発明の別の実施形態によれば、P1及び/又はP2は、(ポリマー中の総モル数に基づいて)式(L)及び/又は(L’)の繰り返し単位を少なくとも50モル%含む。
本発明の別の実施形態によれば、P1及び/又はP2中の少なくとも60モル%、少なくとも70モル%、少なくとも80モル%、少なくとも90モル%、少なくとも95モル%、少なくとも99モル%、又は全ての繰り返し単位は、式(L)又は(L’)の繰り返し単位(RPAES)である。
一実施形態によれば、本発明のP1及び/又はP2は、ASTM D3418に従い示差走査熱量計(DSC)により測定した際に、120〜250℃、好ましくは170〜240℃、より好ましくは180〜230℃の範囲のTgを有する。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、Tが結合、−SO−、及び−C(CH−からなる群から選択されるようなものである。
本発明の更なる別の実施形態によれば、P1及び/又はP2は、式:
Figure 2020509140
(式中、R1及びiは、上述のとおりである)からなる群から選択される繰り返し単位を、(ポリマー中の総モル数に基づいて)少なくとも50モル%含む。
本発明の更なる別の実施形態によれば、P1及び/又はP2は、式(L−A)、(L−B)及び(L−C)(式中、iは、各Rについてゼロである)からなる群から選択される繰り返し単位を、(ポリマー中の総モル数に基づいて)少なくとも50モル%含む。
本発明のポリマーP1はまた、上記に定義したとおり、少なくとも1つの部分(M1)を含む。
本発明のポリマーP2はまた、少なくとも1つの部分(M2a)又は(M2b)を含む。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、式(L−A)又は(L−A’)(式中、iは、各Rについてゼロである)の繰り返し単位(RPPSU)を、(ポリマー中の総モル数に基づいて)少なくとも50モル%含み;例えば、本実施形態によれば、P1及び/又はP2は、式(L−A)又は式(L−A’)の繰り返し単位(RPPSU)を少なくとも60モル%、少なくとも70モル%、少なくとも80モル%、少なくとも90モル%、少なくとも95モル%、少なくとも99モル%含む。別の実施形態によれば、P1及び/又はP2中の全ての繰り返し単位は、式(L−A)又は(L−A’)(式中、iは、各Rについてゼロである)の繰り返し単位(RPPSU)である。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)ポリマー(PPSU)、すなわちビフェニル部分を含むポリアリーレンエーテルスルホンである。ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)は、ポリフェニルスルホン(PPSU)としても知られており、例えば4,4’−ジヒドロキシビフェニル(ビフェノール)と4,4’−ジクロロジフェニルスルホンとの縮合の成績体として生じる。ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)(PPSU)は、当該技術分野で公知の任意の方法によって調製することができる。それは、例えば、塩基の存在下で、4,4’−ジヒドロキシビフェニル(ビフェノール)と4,4’−ジックロロジフェニルスルホンとの縮合の成績体として生じ得る。モノマー単位の反応は、脱離基としてハロゲン化水素の1単位の除去とともに求核芳香族置換によって起こる。しかしながら、得られたポリ(ビフェニルエーテルスルホン)の構造は、脱離基の性質に依存しないことが留意されるべきである。
PPSUは、Solvay Specialty Polymers USA,L.L.C.からRadel(登録商標)PPSUとして市販されている。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、式(L−B)又は(L−B’)(式中、iは、各Rについてゼロである)の繰り返し単位(RPSU)を、(ポリマー中の総モル数に基づいて)少なくとも50モル%含み;例えば、本実施形態によれば、P1及び/又はP2は、式(L−B)又は式(L−B’)の繰り返し単位(RPSU)を少なくとも60モル%、少なくとも70モル%、少なくとも80モル%、少なくとも90モル%、少なくとも95モル%、少なくとも99モル%含む。別の実施形態によれば、P1及び/又はP2中の全ての繰り返し単位は、式(L−B)又は(L−B’)(式中、iは、各Rについてゼロである)の繰り返し単位(RPSU)である。
PSUは、Solvay Specialty Polymers USA,L.L.C.からUdel(登録商標)PSUとして入手可能である。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、式(L−C)又は(L−C’)(式中、iは、各Rについてゼロである)の繰り返し単位(RPES)を、(ポリマー中の総モル数に基づいて)少なくとも50モル%含み;例えば、本実施形態によれば、P1及び/又はP2は、式(L−C)又は式(L−C’)の繰り返し単位(RPES)を少なくとも60モル%、少なくとも70モル%、少なくとも80モル%、少なくとも90モル%、少なくとも95モル%、少なくとも99モル%含む。別の実施形態によれば、P1及び/又はP2中の全ての繰り返し単位は、式(L−C)又は(L−C’)(式中、iは、各Rについてゼロである)の繰り返し単位(RPES)である。
PESは、Solvay Specialty Polymers USA,L.L.CからVeradel(登録商標)PESとして入手可能である。
好ましい実施形態によれば、ポリマー(P1)は、本質的に:
1/式(L):
Figure 2020509140
の繰り返し単位(RPAES)、
2/上記に定義したとおりの、式(M1)の1つ又は2つの末端基、
(式中、
−各Rは、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン、及び四級アンモニウムからなる群から独立して選択され;
−各iは、0から4から独立して選択される整数であり;
−Tは、結合、−CH−;−O−;−SO−;−S−;−C(O)−;−C(CH−;−C(CF−;−C(=CCl)−;−C(CH)(CHCHCOOH)−;−N=N−;−RC=CR−(式中、各R及びRは、互いに独立して、水素又はC1〜C12アルキル、C1〜C12アルコキシ、若しくはC6〜C18アリール基である);mが1〜6の整数の−(CH−及び−(CF−;最大6個の炭素原子の、直鎖又は分枝鎖の、脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から選択される)からなるポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)ポリマー(P1)である。
本実施形態によれば、P1は、式(L)の繰り返し単位(RPAES)のみで構成され、1つ又は2つの式(M1)の末端基を含む。
好ましい別の実施形態によれば、ポリマー(P1)は、本質的に:
1/式(L−A)、(L−B)又は(L−C)の繰り返し単位(RPAES)、及び
2/1つ又は2つの式(M1)の末端基からなるポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)ポリマー(P1)である。
好ましくは、本実施形態によれば、iは、各Rについて、ゼロである。
ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、以下に定義されるとおりのポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)ポリマーである。換言すれば、本実施形態によれば、P1及び/又はP2は、PAEK繰り返し単位(RPAEK)を含む。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、Ar’−C(=O)−Ar基(式中、互いに等しいか又は異なる、Ar’及びArは、芳香族基である)を含む繰り返し単位(RPAEK)を含み、モル%はポリマー中の繰り返し単位の総モル数に基づく。繰り返し単位(RPAEK)は、以下の式(J−A)〜式(J−D):
Figure 2020509140
(式中、
−R’は、各位置において、独立して、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ、又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び四級アンモニウムからなる群から選択され;
−j’は、独立して、ゼロ、又は1〜4の範囲の整数である)
の単位からなる群から選択される。
繰り返し単位(RPAEK)において、それぞれのフェニレン部分は、独立して、繰り返し単位(RPAEK)中でR’とは異なる他の部分に1,2−、1,4−又は1,3−結合を有してもよい。好ましくは、フェニレン部分は、1,3−又は1,4−結合、より好ましくは1,4−結合を有する。
繰り返し単位(RPAEK)において、フェニレン部分がポリマーの主鎖を連結するもの以外の置換基をまったく有しないように、j’は、好ましくは各位置でゼロである。
一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、ポリ(エーテルエーテルケトン)(PEEK)である。
本明細書で使用する場合、ポリ(エーテルエーテルケトン)(PEEK)は、ポリマー中の繰り返し単位の総モル数に基づいて、式(J−A):
Figure 2020509140
(式中、
R’は、各位置において、独立して、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ、又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び四級アンモニウムからなる群から選択され;
j’は、各R’について、独立して、ゼロ又は1〜4の整数(例えば、1、2、3、又は4)である)
の繰り返し単位(RPEEK)を含む任意のポリマーを意味する。
式(J−A)によれば、繰り返し単位(RPEEK)の各芳香環は、1〜4個のラジカル基R’を含有し得る。j’が0である場合、対応する芳香環は、ラジカル基R’を全く含有しない。
繰り返し単位(RPEEK)の各フェニレン部分は、互いに独立して、他のフェニレン部分への1,2−、1,3−又は1,4−結合を有し得る。一実施形態によれば、繰り返し単位(RPEEK)の各フェニレン部分は、互いに独立して、他のフェニレン部分への1,3−又は1,4−結合を有する。さらに別の実施形態によれば、繰り返し単位(RPEEK)の各フェニレン部分は、他のフェニレン部分への1,4−結合を有する。
一実施形態によれば、R’は、上記式(J−A)中の各位置において、任意選択的に1つ又は2つ以上のヘテロ原子を含むC1〜C12部分;スルホン酸及びスルホネート基;ホスホン酸及びホスホネート基;アミン及び四級アンモニウム基からなる群から独立して選択される。
一実施形態によれば、j’は、各R’についてゼロである。換言すれば、本実施形態によれば、繰り返し単位(RPEEK)は、式(J’−A):
Figure 2020509140
に従う。
本開示の別の実施形態によれば、ポリ(エーテルエーテルケトン)(PEEK)は、少なくとも10モル%の繰り返し単位を含む任意のポリマーが、式(J−A’’):
Figure 2020509140
の繰り返し単位(RPEEK)であることを意味し、モル%は、ポリマー中の繰り返し単位の総モル数に基づく。
本開示の一実施形態によれば、PEEK中の少なくとも10モル%(ポリマー中の繰り返し単位の総モル数に基づいて)、少なくとも20モル%、少なくとも30モル%、少なくとも40モル%、少なくとも50モル%、少なくとも60モル%、少なくとも70モル%、少なくとも80モル%、少なくとも90モル%、少なくとも95モル%、少なくとも99モル%、又は全ての繰り返し単位は、式(J−A)、(J’−A)、及び/又は(J’’−A)の繰り返し単位(RPEEK)である。
そのため、PEEKポリマーは、ホモポリマー又はコポリマーであり得る。PEEKポリマーがコポリマーである場合、それは、ランダム、交互又はブロックコポリマーであり得る。
P1及び/又はP2がPEEKコポリマーである場合、それは、式(J−D):
Figure 2020509140
(式中、
R’は、各位置において、独立して、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ、又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び四級アンモニウムからなる群から選択され;
j’は、各R’について、独立して、ゼロ又は1〜4の整数である)
の繰り返し単位などの、繰り返し単位(RPEEK)とは異なる、及びこれに加えて繰り返し単位(R PEEK)から製造することができる。
式(J−D)によれば、繰り返し単位(R PEEK)の各芳香環は、1〜4個のラジカル基R’を含有し得る。j’が0である場合、対応する芳香環は、ラジカル基R’を全く含有しない。
一実施形態によれば、R’は、上記式(J−B)中の各位置において、任意選択的に1つ又は2つ以上のヘテロ原子を含むC1〜C12部分;スルホン酸及びスルホネート基;ホスホン酸及びホスホネート基;アミン及び四級アンモニウム基からなる群から独立して選択される。
一実施形態によれば、j’は、各R’についてゼロである。換言すれば、本実施形態によれば、繰り返し単位(R PEEK)は、式(J’−D):
Figure 2020509140
に従う。
本開示の別の実施形態によれば、繰り返し単位(R PEEK)は、式(J’’−D):
Figure 2020509140
に従う。
本開示の一実施形態によれば、P1及び/又はP2中の90モル%未満(ポリマー中の繰り返し単位の総モル数に基づいて)、80モル%未満、70モル%未満、60モル%未満、50モル%未満、40モル%未満、30モル%未満、20モル%未満、10モル%未満、5モル%未満、1モル%未満、又は全ての繰り返し単位は、式(J−B)、(J’−B)、及び/又は(J’’−B)の繰り返し単位(R PEEK)である。
一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、PEEK−PEDEKコポリマーである。本明細書で使用する場合、PEEK−PEDEKコポリマーは、式(J−A)、(J’−A)、及び/又は(J’’−A)の繰り返し単位(RPEEK)と、式(J−B)、(J’−B)又は(J’’−B)の繰り返し単位(R PEEK)(本明細書では繰り返し単位(RPEDEK)とも呼ばれる)と、を含むポリマーを意味する。PEEK−PEDEKコポリマーは、95/5〜5/95、90/10〜10/90、又は85/15〜15/85の範囲の、繰り返し単位の相対モル比率(RPEEK/RPEDEK)を含み得る。繰り返し単位(RPEEK)及び(RPEDEK)の合計は、例えば、PEEKコポリマー中の少なくとも60モル%、70モル%、80モル%、90モル%、95モル%、99モル%の繰り返し単位に相当し得る。繰り返し単位(RPEEK)及び(RPEDEK)の合計はまた、PEEKコポリマー中の100モル%の繰り返し単位に相当し得る。
欠陥、末端基、及びモノマーの不純物は、ポリマー組成物(C1)中のポリマーの性能に望ましくない影響を与えることなく、本開示のポリマー(PEEK)にごくわずかな量で組み込まれ得る。
PEEKは、Solvay Specialty Polymers USA,LLCからKetaSpire(登録商標)PEEKとして市販されている。
PEEKは、当該技術分野において公知の任意の方法によって調製することができる。それは、例えば、塩基の存在下で4,4’−ジフルオロベンゾフェノンとヒドロキノンとの縮合から生じ得る。モノマー単位の反応は、求核性芳香族置換によって起こる。分子量(例えば、重量平均分子量Mw)は、モノマーのモル比を調節し、重合の収率の尺度(例えば、反応混合物を撹拌するインペラーのトルクの尺度)であり得る。
別の実施形態において、P1及び/又はP2は、ポリ(エーテルケトンケトン)(PEKK)である。
本明細書で使用する場合、ポリ(エーテルケトンケトン)(PEKK)は、モル%はポリマー中の繰り返し単位の総モル数に基づいて、式(J−B)及び(J−B):
Figure 2020509140
(式中、
及びRは、各場合に、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン、及び四級アンモニウムからなる群から独立して選択され;
i及びjは、各場合に、0〜4の範囲の独立して選択される整数である)
の繰り返し単位を50モル%超で含むポリマーを意味する。
一実施形態によれば、R及びRは、上記式(J−B)及び(J−B)中の各位置において、任意選択的に1つ又は2つ以上のヘテロ原子を含むC1〜C12部分;スルホン酸及びスルホネート基;ホスホン酸及びホスホネート基;アミン及び四級アンモニウム基からなる群から独立して選択される。
別の実施形態によれば、i及びjは、各R及びR基について、ゼロである。本実施形態によれば、P1及び/又はP2は、式(J’−B)及び(J’−B):
Figure 2020509140
の繰り返し単位を、モル%はポリマー中の繰り返し単位の総モル数に基づいて、少なくとも50モル%含む。
本開示の一実施形態によれば、P1及び/又はP2中の少なくとも55モル%、少なくとも60モル%、少なくとも70モル%、少なくとも80モル%、少なくとも90モル%、少なくとも95モル%、少なくとも99モル%、又は全ての繰り返し単位は、式(J−B)及び(J−B)の繰り返し単位である。
本開示の一実施形態によれば、P1及び/又はP2において、繰り返し単位(J−B)又は/及び(J’−B)の、繰り返し単位(J−B)又は/及び(J’−B)に対するモル比は、少なくとも1:1〜5.7:1、例えば、少なくとも1.2:1〜4:1、少なくとも1.4:1〜3:1、又は少なくとも1.4:1〜1.86:1である。
PEKKは、Solvay Specialty Polymers USA,LLCからNovaSpire(登録商標)PEKKとして市販されている。
ポリアミドイミド(PAI)
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、以下に定義されるとおりのポリアミドイミド(PAI)ポリマーである。換言すれば、本実施形態によれば、P1及び/又はP2は、PAI繰り返し単位(RPAI)を含む。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、少なくとも1つの芳香環、少なくとも1つのイミド基、それ自体及び/又はそのアミド酸形態、並びにイミド基のアミド酸形態で含まれない少なくとも1つのアミド基を含む繰り返し単位(RPAI)を、少なくとも50モル%含む。
繰り返し単位(RPAI)は、式:
Figure 2020509140
(式中、
−Arは三価の芳香族基であり、構造:
Figure 2020509140
及び対応する任意選択的に置換された構造からなる群から選択することができ、Xは、−O−、−C(O)−、−CH−、−C(CH−、−C(CF−、−(CF)q−であり、qは、1〜5の整数であり;
−Rは二価の芳香族基であり、以下の構造:
Figure 2020509140
及び対応する任意選択的に置換された構造からなる群から選択することができ、Yは、−O−、−S−、−SO−、−CH−、−C(O)−、−C(CH−、−C(CF−、−(CFであり、qは、1〜5の整数である)
のものの中から選択され得る。
好ましくは、芳香族ポリアミド−イミドは、イミド基が繰り返し単位(RPAI−a)におけるようにイミド基自体として及び/又は、繰り返し単位(RPAI−b)におけるようにそのアミド酸形態で存在するイミド基を含む繰り返し単位(RPAI)を50%超含む。
繰り返し単位(RPAI)は、繰り返し単位(l)、(m)及び(n)、それらのアミド−イミド(a)形態又はアミド−アミド酸(b)形態:
Figure 2020509140
(式中、(l−b)に示すように芳香環への2個のアミド基の結合は、1,3及び1,4ポリアミド−アミド酸の立体配置を表すと理解される);
Figure 2020509140
(式中、(m−b)に示すように芳香環への2個のアミド基の結合は、1,3及び1,4ポリアミド−アミド酸の立体配置を表すと理解される);及び
Figure 2020509140
(式中、(n−b)に示すように芳香環への2個のアミド基の結合は、1,3及び1,4ポリアミド−アミド酸の立体配置を表すと理解される)
からなる群から選択され得る。
本発明の一実施形態によれば、PAIポリマー(P1)又は(P2)は、繰り返し単位(RPAI)を少なくとも60モル%、少なくとも70モル%、少なくとも80モル%、少なくとも90モル%、少なくとも95モル%、少なくとも99モル%含む。
本発明の一実施形態によれば、PAIポリマー(P1)又は(P2)は、繰り返し単位(RPAI)以外の繰り返し単位を含有しない。
PAIポリマーは、Solvay Specialty Polymers USA,L.L.C.から、TORLON(登録商標)ポリアミド−イミド、例えばTorlon(登録商標)4000Tとして市販されている。
ポリフェニレン(PP)
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、以下に定義されるとおりのポリフェニレン(PP)ポリマーである。換言すれば、本実施形態によれば、P1及び/又はP2は、PP繰り返し単位(RPP)を含む。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、式(F):
Figure 2020509140
(式中、R、R、R、及びRは、各々独立して、水素、アルキル、アリール、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルケトン、アリールケトン、フルオロアルキル、フルオロアリール、ブロモアルキル、ブロモアリール、クロロアルキル、クロロアリール、アルキルスルホン、アリールスルホン、アルキルアミド、アリールアミド、アルキルエステル、アリールエステル、フッ素、塩素、及び臭素からなる群から選択される)
の繰り返し単位(Rpp)を少なくとも50モル%含む。
いくつかの実施形態において、P1及び/又はP2は、繰り返し単位(RPP)を少なくとも約60モル%、少なくとも約70モル%、少なくとも約80モル%、少なくとも約90モル%、少なくとも約95モル%、少なくとも約99モル%、又は少なくとも約99.5モル%含む。
いくつかの実施形態において、R、R、R、及びRのうちの1つ以上は、独立して、式(F’):
Ar−Q− (F’)
(式中、
−Arは、以下の式:
Figure 2020509140
(式中、
−各Rj、Rk及びRlは独立して、水素、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び四級アンモニウムからなる群から選択され、互いに等しいか又は異なるj及びlは、独立して、0、1、2、3、4、又は5であり、j若しくはlに等しいか又は異なるkは、独立して、0、1、2、3、又は4であり;
−破線は、Tへの結合を示す)から選択され、
−Qは、−CH−;−O−;−SO−;−S−;−C(O)−;−C(CH−;−C(CF−;−C(=CCl)−;−C(CH)(CHCHCOOH)−;−N=N−;−RaC=CRb−(式中、各Ra及びRbは、互いに独立して、水素又はC1〜C12アルキル、C1〜C12アルコキシ、若しくはC6〜C18アリール基である);nが1〜6の整数の−(CH)n−及び−(CF)n−;最大6個の炭素原子の、直鎖又は分枝鎖の、脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から選択される)
に従う。
いくつかの実施形態において、R、R、R、及びRのうちの1つ以上は、式(F’’):
Figure 2020509140
(式中、破線の結合は、繰り返し単位(Rpp)のベンジル部分への結合を示す)に従う。
ポリフェニレンポリマーは、Solvay Specialty Polymers USA,L.L.C.からPRIMOSPIRE(登録商標)PR−120ポリフェニレン及びPRIMOSPIRE(登録商標)SRP PR−250ポリフェニレンとして、市販されている。
ポリ(エーテルイミド)(PEI)
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、以下に定義されるとおりのポリ(エーテルイミド)(PEI)ポリマーである。換言すれば、本実施形態によれば、P1及び/又はP2は、PEI繰り返し単位(RPEI)を含む。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、少なくとも1つの芳香環、少なくとも1つのイミド基、それ自体及び/又はそのアミド酸形態、並びに少なくとも1つのエーテル基を含む繰り返し単位(RPEI)を、ポリマー中の総モル数に基づいて、少なくとも50モル%含む。繰り返し単位(RPEI)は、イミド基のアミド酸形態で含まれない少なくとも1つのアミド基を任意選択的に更に含んでもよい。
一実施形態によれば、繰り返し単位(RPEI)は、以下の式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V):
Figure 2020509140
(式中、
−Arは、四価の芳香族部分であり、5〜50個の炭素原子を有する置換又は非置換、飽和、不飽和又は芳香族の単環式及び多環式基からなる群から選択され;
−Ar’は、三価の芳香族部分であり、5〜50個の炭素原子を有する置換、非置換、飽和、不飽和又は芳香族の単環式及び芳香族の多環式基からなる群から選択され;
−Rは、例えば、
(a)6〜20個の炭素原子を有する芳香族炭化水素ラジカル、及びこれらのハロゲン化誘導体;
(b)2〜20個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖アルキレンラジカル;
(c)3〜20個の炭素原子を有するシクロアルキレンラジカル、並びに
(d)式(VI):
Figure 2020509140
(式中、
−Yは、1〜6個の炭素原子のアルキレン、例えば−C(CH−及び−C2n−(nは、1〜6の整数である);1〜6個の炭素原子のパーフルオロアルキレン、例えば−C(CF−及び−C2n−(nは、1〜6の整数である);4〜8個の炭素原子のシクロアルキレン;1〜6個の炭素原子のアルキリデン;4〜8個の炭素原子のシクロアルキリデン;−O−;−S−;−C(O)−;−SO−;−SO−からなる群から選択され、
−R’’は、水素、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び四級アンモニウムからなる群から選択され、
−iは、各R’’について、独立して、ゼロ又は1〜4の整数である)の二価のラジカルからなる群から選択される、置換及び非置換の二価の有機ラジカルからなる群から選択され、
但し、Ar、Ar’及びRのうちの少なくとも1つは、少なくとも1つのエーテル基を含み、上記エーテル基はポリマー鎖主鎖中に存在することを条件とする)
及びこれらの混合物からなる群から選択される。
一実施形態によれば、Arは、式:
Figure 2020509140
(式中、
Xは、3,3’、3,4’、4,3’’若しくは4,4’位に二価の結合を有する二価の部分であり、1〜6個の炭素原子のアルキレン、例えば−C(CH−及び−C2n−(nは、1〜6の整数である);1〜6個の炭素原子のパーフルオロアルキレン、例えば−C(CF−及び−C2n−(nは、1〜6の整数である);4〜8個の炭素原子のシクロアルキレン;1〜6個の炭素原子のアルキリデン;4〜8個の炭素原子のシクロアルキリデン;−O−;−S−;−C(O)−;−SO−;−SO−からなる群から選択されるか、
又はXは、式−O−Ar’’−O−(式中、Ar’’は5〜50個の炭素原子を有する置換又は非置換の飽和、不飽和又は芳香族の単環式及び多環式基からなる群から選択される芳香族部分である)の基である)
からなる群から選択される。
一実施形態によれば、Ar’は、式:
Figure 2020509140
(式中、
Xは、3,3’、3,4’、4,3’’若しくは4,4’位に二価の結合を有する二価の部分であり、1〜6個の炭素原子のアルキレン、例えば−C(CH−及び−C2n−(nは、1〜6の整数である);1〜6個の炭素原子のパーフルオロアルキレン、例えば−C(CF−及び−C2n−(nは、1〜6の整数である);4〜8個の炭素原子のシクロアルキレン;1〜6個の炭素原子のアルキリデン;4〜8個の炭素原子のシクロアルキリデン;−O−;−S−;−C(O)−;−SO−;−SO−からなる群から選択されるか、
又はXは、式−O−Ar’’−O−(式中、Ar’’は5〜50個の炭素原子を有する置換又は非置換の飽和、不飽和又は芳香族の単環式及び多環式基からなる群から選択される芳香族部分である)の基である)
からなる群から選択される。
本開示の一実施形態によれば、P1及び/又はP2中の少なくとも50モル%、少なくとも60モル%、少なくとも70モル%、少なくとも80モル%、少なくとも90モル%、少なくとも95モル%、少なくとも99モル%、又は全ての繰り返し単位は、上記で定義されるとおり、式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)、及び/又はこれらの混合物の繰り返し単位(RPEI)である。
一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、式(VII):
Figure 2020509140
(式中、
−Rは、例えば、
(a)6〜20個の炭素原子を有する芳香族炭化水素ラジカル、及びこれらのハロゲン化誘導体;
(b)2〜20個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖アルキレンラジカル;
(c)3〜20個の炭素原子を有するシクロアルキレンラジカル、並びに
(d)式(VI):
Figure 2020509140
(式中、
−Yは、1〜6個の炭素原子のアルキレン、例えば−C(CH−及び−C2n−(nは、1〜6の整数である);1〜6個の炭素原子のパーフルオロアルキレン、例えば−C(CF−及び−C2n−(nは、1〜6の整数である);4〜8個の炭素原子のシクロアルキレン;1〜6個の炭素原子のアルキリデン;4〜8個の炭素原子のシクロアルキリデン;−O−;−S−;−C(O)−;−SO−;−SO−からなる群から選択され、
−R’’は、水素、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び四級アンモニウムからなる群から選択され、
−iは、各R’’について、独立して、ゼロ又は1〜4の整数であり、
但し、Ar、Ar’及びRのうちの少なくとも1つは、少なくとも1つのエーテル基を含み、上記エーテル基はポリマー鎖主鎖中に存在することを条件とし、
−Tは、
−O−又は−O−Ar’’−O−
(式中、−O−又は−O−Ar’’−O−基の二価の結合は、3,3’、3,4’、4,3’’又は4,4’位にあり、
Ar’’は5〜50個の炭素原子を有する置換又は非置換の飽和、不飽和又は芳香族の単環式及び多環式基からなる群から選択される芳香族部分、例えば、置換若しくは非置換のフェニレン、置換若しくは非置換のビフェニル基、置換若しくは非置換のナフタレン基、又は2つの置換若しくは非置換のフェニレン基を含む部分である)のいずれかであり得る)の二価のラジカルからなる群から選択される、置換及び非置換の二価の有機ラジカルからなる群から選択される)
の繰り返し単位(RPEI)を、ポリマー中の総モル数に基づいて、少なくとも50モル%含む。
本開示の一実施形態によれば、Ar’’は、上記に詳述されているとおり、一般式(VI)のものであり、例えばAr’’は、式(XIX):
Figure 2020509140
のものである。
本発明のポリエーテルイミド(PEI)は、式HN−R−NH(XX)(式中、Rは、前に定義したとおりである)のジアミノ化合物と、式(XXI):
Figure 2020509140
(式中、Tは前に定義したとおりである)の任意の芳香族ビス(エーテル無水物)と反応させることを含む、当業者に周知の任意の方法によって調製されてもよい。
一般的に、調製は、20℃〜250℃の範囲の温度で、溶媒、例えばo−ジクロロベンゼン、m−クレゾール/トルエン、N,N−ジメチルアセトアミド中で実施することができる。
あるいは、これらのポリエーテルイミドは、式(XXI)の任意の二無水物を式(XX)の任意のジアミノ化合物と、これらの成分の混合物を高温で加熱すると同時に混合しながら溶融重合させることによって調製することができる。
式(XXI)の芳香族ビス(エーテル無水物)としては、例えば:
2,2−ビス(4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)フェニル)プロパン二無水物;4,4’−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルエーテル二無水物;1,3−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物;4,4’−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフィド二無水物;1,4−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物;4,4’−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)ベンゾフェノン二無水物;4,4’−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物;2,2−ビス(4(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル)プロパン二無水物;4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルエーテル二無水物;4,4’−ビス(3,4−ジカルボキフェノキシ)ジフェニルスルフィド二無水物;1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物;1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物;4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゾフェノン二無水物;4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)−4’−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニル−2,2−プロパン二無水物、及びこのような二無水物の混合物が挙げられる。
式(XX)の有機ジアミンは、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、2,2−ビス(p−アミノフェニル)プロパン、4,4’−ジアミノジフェニル−メタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、1,5−ジアミノナフタレン、3,3’−ジメチルベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、及びこれらの混合物からなる群から選択され、好ましくは式(XX)の有機ジアミンは、m−フェニレンジアミン、及びp−フェニレンジアミン、並びにこれらの混合物からなる群から選択される。
一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、式(XXIII)又は(XXIV):
Figure 2020509140
のイミド形態、又はそれらの相当するアミド酸形態及びこれらの混合物の繰り返し単位(RPEI)を、ポリマー中の総モル数に基づいて、少なくとも50モル%含む。
本発明の好ましい実施形態によれば、P1及び/又はP2中の少なくとも50モル%、少なくとも60モル%、少なくとも70モル%、少なくとも80モル%、少なくとも90モル%、少なくとも95モル%、少なくとも99モル%、又は全ての繰り返し単位は、式(XXIII)又は(XXIV)、イミド形態、又はそれらの相当するアミド酸形態及びこれらの混合物の繰り返し単位(RPEI)である。
芳香族ポリイミドは、Sabic Innovative PlasticsからULTEM(登録商標)ポリエーテルイミドとして市販されている。
具体的な実施形態において、P1及び/又はP2は、ASTM D3418に従い示差走査熱量計(DSC)により測定した際に、160〜270℃、例えば170〜260℃、180〜250℃の範囲のTgを有する。
ポリカーボネート(PC)
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、以下に定義されるとおりのポリカーボネート(PC)ポリマーである。換言すれば、本実施形態によれば、P1及び/又はP2は、PC繰り返し単位(RPC)を含む。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2は、少なくとも1つの任意選択的に置換されたアリーレン基と少なくとも1つのカーボネート基(−O−C(=O)−O)とを含む繰り返し単位(RPC)を少なくとも50重量%含む。
繰り返し単位(RPC)に含有されるアリーレン基は、フェニレン及びナフチレンから選択されるのが好ましく、置換又は非置換であり得る。
繰り返し単位(RPC)は、炭酸誘導体、典型的には、ジフェニルカーボネートPh−O−C(=O)−O−Ph(式中、Phはフェニルである)、又はホスゲンCl−C(=O)−Cl、及び少なくとも1つの任意選択的に置換された芳香族ジオール(D)HO−R−OH(式中、Rは、少なくとも1つのアリーレン基を含むC6〜C50の二価のラジカルである)との重縮合反応によって得ることができる。
任意選択的に置換された芳香族ジオール(D)のアリーレン基は、好ましくは、任意選択的に置換されたフェニレン及び任意選択的に置換されたナフチレンから選択される。
芳香族ジオール(D)は、好ましくは、以下の式(D−A)及び(D−B):
Figure 2020509140
(式中、Aは、C1〜C8アルキレン、C2〜C8アルキリデン、C5〜C15シクロアルキレン、C5〜C15シクロアルキリデン、カルボニル原子、酸素原子、硫黄原子、SO及びSOからなる群から選択され、
Zは、F、Cl、Br、I、C1〜C4アルキルから選択され;いくつかのZラジカルが置換基である場合、それらは互いに同一であっても異なってもよく;
−eは、0〜1の整数を意味し;
−gは、0〜1の整数を意味し;
−dは、0〜4の整数を意味し;並びに
−fは、0〜3の整数を意味する)
を満たす芳香族ジオールから選択される。
好ましくは、芳香族ジオール(D)は、2,2ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパン(ビスフェノールA)、2,2ビス(3,5ジメチル4ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2,4−トリメチルシクロヘキシル1,1−ジフェノール、及び1,1−ビス−(4−ヒドロキシ−フェニル)−シクロヘキサンからなる群から選択される。
本発明の実施に好適な芳香族ポリカーボネートのうちで、芳香族ポリカーボネート(PC)としては、フェノールフタレイン系ポリカーボネート、コポリカーボネート及びターポリカーボネートが挙げられる。
本発明の一実施形態によれば、P1及び/又はP2の60重量%超、70重量%超、80重量%超、90重量%超、95重量%超、98重量%、又は100重量%の繰り返し単位は、繰り返し単位(RPC)である。
別の実施形態によれば、P1及び/又はP2の繰り返し単位は、本質的に、炭酸誘導体とビスフェノールAとの重縮合反応により得られる繰り返し単位(RPC)からなる。
ブレンド中の任意選択的な成分
本発明のブレンドは1種以上の溶媒を含んでもよい。
溶媒は、特に、N−メチル−ピロリドン(NMP)、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)ジフェニルスルホン、スルホラン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、及びクロロベンゼンからなる群から選択される極性溶媒であり得る。
本発明のブレンドは1種以上の添加剤を含んでもよい。
添加剤は、特に、充填剤(例えばガラス繊維、炭素繊維)、潤滑剤、可塑剤、難燃剤、レオロジー変性剤、安定剤、及び顔料からなる群から選択され得る。
本発明のブレンドは、1種以上の熱付加物形成剤を含んでもよい。
熱付加物形成剤は、特に、フラーレン(C60、C70、フラライト)、ビスマレイミド(4,4’−ビスマレイミド−ジフェニルメタン)、フェニレンジマレイミド(例えば、N,N’−(1,2−フェニレン)ジマレイミド、N,N’−(1,3−フェニレン)ジマレイミド、N,N’−(1,4−フェニレン)ジマレイミド)からなる群から選択され得る。
熱付加物形成剤は、例えば、式:
Figure 2020509140
(式中、nは1〜18から選択される整数である)に従う、例えば二官能性マレイミドであり得る。
熱付加物形成剤は、例えば、式:
Figure 2020509140
(式中、nは1〜18から選択される整数である)に従う、例えば三官能性マレイミドであり得る。本発明のブレンドは1種以上のUV付加物形成剤を含んでもよい。
UV付加物形成剤は、例えば、式:
Figure 2020509140
に従い得る。
ポリマー付加物
本発明はまた、ポリマー付加物に関する。環化付加反応は、International Union of Pure and Applied Chemistry,Compendium of Chemical Terminology,Gold Book,Version 2.3.3 February 24,2014,page 367で定義されているとおり、2つ以上の不飽和分子(又は同じ分子の一部)を結合多重度の純減少がある環状付加物の形成と組み合わせる反応である。
本発明のポリマー付加物は、300nm〜600nm、好ましくは350nm〜400nmの範囲の波長で紫外線に:
−ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
Figure 2020509140
(式中、
Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含むポリマー(P1)、又は
−本発明のブレンド
をさらすことによって得られる。
本発明はまた、60℃〜250℃、好ましくは65℃〜200℃の範囲の温度で、本発明のブレンドを加熱することによって得られるポリマー付加物に関する。
ポリマー(P1)
本発明はまた:
−式(L−A):
Figure 2020509140
の繰り返し単位(RPPSU
−少なくとも1つの部分(M1):
Figure 2020509140
(式中、
−各Rは、独立して、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び四級アンモニウムからなる群から選択され;
−各iは、0〜4から独立して選択される整数であり;
−Wは、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
−Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
−nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含む、ポリマー(P1)に関する。
一実施形態によれば、P1は、式(M−A):
Figure 2020509140
(式中、R1、I、W、R、及びnは、上記で定義したとおりである)の少なくとも1つの末端基を含む。
一実施形態によれば、P1は、式(M1)又は(M−A)(式中、nは0であり、WはOである)のようなものである。
一実施形態によれば、P1は、式(M1)又は(M−A)(式中、Wはアントラセン環の2位にある)のようなものである。
一実施形態によれば、P1は、ポリスチレン標準とともに移動相として塩化メチレンを用いたゲル透過クロマトグラフィー(GPC)により測定した際に、約25,000g/mol未満、約15,000g/mol未満、又は約10,000g/mol未満の数平均分子量(Mn)を有する。
用途
本発明はまた、表面をコーティングするための方法であって、
a)表面に:
−ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
Figure 2020509140
(式中、
Wは、結合、O、C(O)、S、SO2、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含む、ポリマー(P1)、並びに
−本発明のブレンド
を、任意選択的に、1種以上の溶媒及び/又は添加剤と組み合わせて適用することと、
b)300nm〜600nm、好ましくは350nm〜400nmの範囲の波長で表面を照射することと、
b’)60℃〜250℃、好ましくは65℃〜200℃の範囲の温度で表面を加熱することと、を含む方法に関する。
本発明はまた、成形物品を製造するための方法であって、
a)型に:
−ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
Figure 2020509140
(式中、
Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含む、ポリマー(P1)、並びに
−本発明のブレンド
を、任意選択的に、1種以上の溶媒及び/又は添加剤と組み合わせて適用することと、
b)300nm〜600nm、好ましくは350nm〜400nmの範囲の波長で型を照射することと、
b’)60℃〜250℃、好ましくは65℃〜200℃の範囲の温度で型を加熱することと、を含む方法に関する。
本発明はまた、300nm〜600nmの範囲の波長で紫外線にポリマー(P1)をさらすことによって得られるポリマー付加物を含む、コーティング又は成形物品をリサイクルするための方法であって、ポリマー(P1)が、ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
Figure 2020509140
(式中、
Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含むか、又は方法が、コーティング若しくは成形物品を300nm未満の波長でUV照射にさらすことを含む、方法に関する。
本発明はまた、コーティング又は成形物品をリサイクルするための方法であって、コーティング又は成形物品を100℃〜500℃、好ましくは200℃〜400℃、より好ましくは250℃〜350℃の範囲の温度で加熱にさらすことによる、本発明のポリマー付加物を含む、方法に関する。
本発明はまた、上記で定義されたリサイクル方法によって入手可能なリサイクルした材料に関する。
参照により本明細書に組み込まれる任意の特許、特許出願、及び刊行物の開示が用語を不明瞭にさせ得る程度まで本出願の記載と矛盾する場合は、本記載が優先するものとする。
本発明は、以下の実施例を参照してこれからより詳細に説明されるが、実施例の目的は、例示的なものであるにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
材料及び方法
以下の実施例において、溶離液として塩化メチレンを用い既知の分子量のポリスチレン標準を参照したGPC分析を用いて分子量を決定した。GPC分析は、Waters 2487 Dual Wavelength UV検出器(Milford,MA,USA)を備えたWaters 2695分離モジュールを用いて行った。
示差走査熱量測定(DSC)を行い、ガラス転移温度(「Tg」)を決定した。熱重量分析(TGA)を用いて、分解開始温度、Td5を決定した。Td5は、ポリマー試料の質量が5%減少した温度である。
ガラス転移温度は、20℃/分の温度傾斜率でTA Instruments DSC Q20示差走査熱量計(New Castle,DE,USA)を用いてDSCにより決定した。約10℃/分の温度傾斜率でTA Instruments TGA Q500熱重量分析器を使用して、TGAによってTd5を決定した。
実施例1−アントラセン末端基(AnPSU)を有するポリマー(P1)の合成
アントラセン末端基を有するポリスルホンポリマーを、以下の反応スキームに従って合成した:
Figure 2020509140
5グラムのアミン末端ポリスルホン(PSU)オリゴマー(Virantage(登録商標)VW−30500 RP,Solvay Specialty Polymers)、0.875gの9−アセチルアントラセン(Sigma−Aldrich)、及び15mLのモノクロロベンゼン(MCB,Acros)を、窒素導入口、出口、機械的撹拌機、ディーンスタークトラップ、及び水冷コンデンサを取り付けた100mLの三口丸底フラスコに添加した。固体が溶解するまでフラスコを加熱し、その時点で0.038gのp−トルエンスルホン酸(Alfa−Aesar)を添加し、更なる15mLのMCBでフラスコに洗い流した。混合物を撹拌し、加熱還流し(131℃)、17時間還流させた。混合物を室温まで冷却し、15mLのMCBで希釈し、400mLのメタノール中に注ぎ、ポリマーを凝固させて、これを真空濾過により回収した。更に2回、ポリマーを45mLのMCB中に溶解させ、400mLのメタノール中に注ぐことによって凝固させて、真空濾過により回収した。100℃の真空オーブン中で2時間加熱することによりポリマーを乾燥させて、4.27g(AnPSU)を得た。残存するアミン末端基は、試料のジクロロメタン溶液を0.1N過塩素酸の酢酸溶液で滴定することにより決定した。出発PSUポリマーの滴定は、327μeq/gのアミン末端基が含有されることが示される一方で、アントラセン末端ポリマーの滴定では、254μeq/gのアミン末端基しか含有されていないことが示され、違いはアミン末端基からアントラセン末端基への22%の変換によるものであった。
実施例2−実施例1のポリマー(P1)のUV鎖延長(366nm)及び逆転(254nm)
実施例1のポリマー(0.20g)を、15mLの塩化メチレン(Fisher)中に溶解させた。撹拌溶液に、366nmの波長に設定され、撹拌溶液の表面から2.5cmの距離に保持された携帯型UVランプ(VWR UV−AC Dual Hand Lamp 89131−492)で6時間照射すると、溶液が青い光を放った。6時間の間に一部の塩化メチレンが蒸発したため、必要に応じて更なる塩化メチレンを添加して、一定の体積を維持した。6時間後、残存する塩化メチレンを完全に蒸発させて、ポリマーを真空下100℃にて16時間乾燥させた(ExPSU)。
同様の手段で、ExPSUに、254nmの光を6時間照射し(RePSU)、対照として、実施例1のポリマーに、254nmの光を6時間照射した(UVPSU)。ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)を使用して、試料の分子量分布を比較し、結果を以下の表1で報告する。
Figure 2020509140
結果は、初期のアントラセン末端キャッピングは分子量分布にほとんど影響しなかったことを示している。366nmの光を当てた後、分子量は増加し、より高次の分子量ほど増加した。分子量の増加は、254nmの光を照射することで逆転したが、元のPSUポリマーの対照試料は254nmの光の影響をほんのわずかに受けただけであった。
したがって、この実施例は、ポリマー付加物の可逆的形成を示す。
実施例3−アントラセン末端基(AnPPSU)を有するポリマー(P1)の合成
アントラセン末端基を有するポリフェニルスルホンポリマーを、以下の反応スキーム:
Figure 2020509140
に従って、本明細書に示される手順に従って合成した。
250mLの三口丸底フラスコ中で、7.29gの4,4’−ジクロロジフェニルスルホン(Solvay Specialty Polymers)、4.46gの4,4’−ビフェノール(TCI)、3.89gのKCO(Armand Products)、0.548gの2−アントラセノール(BOC Sciences)、及び28.69gのスルホラン(Chevron Phillips)を合わせた。フラスコに、ディーンスタークトラップ、トラップの上に水冷コンデンサ、機械的撹拌機、ガス導入口及び出口、並びに熱電対を取り付けた。フラスコをアルゴンでパージし、加熱して150rpmで撹拌しながら、210℃で3時間内容物を維持した。次いで溶液を150℃まで冷却し、50mLのNMP(Fisher)で希釈した。次いで溶液を、ガラス繊維フィルタディスク(Whatman GC/D)に通して加圧濾過した。実験室用ブレンダーで撹拌しながら、500mLのメタノール(VWR)中にNMP/スルホラン溶液を注ぐことによってポリマーを凝固させた。淡いピンク色の沈殿物を濾過により回収し、沸騰したDI水500mLずつで3回、メタノール500mLずつで3回洗浄した。次いで、粉末を真空オーブン中で110℃で16時間乾燥させ、8.76gのアントラセン末端処理物(AnPPSU)を得た。
実施例4−溶液中の実施例3のポリマーのUV鎖延長(366nm)及び逆転(254nm)
蒸発皿の中で、3.03gの実施例3のアントラセン末端PPSU(AnPPSU)を、40mLの塩化メチレン中に溶解させ、撹拌しながら、4cmの距離で366nmの光で照射した。溶液は、UVランプの下にある場合、心地よい青い蛍光グローを発した。溶媒の蒸発により、20〜30分ごとに15〜20mLの塩化メチレンを添加して、約40mLの容量を維持した。4時間後、ロータリーエバポレータを使用して減圧下で塩化メチレンを除去し、固体残留物を100℃の真空オーブンで15時間乾燥させて、琥珀色の固体(ExPPSU)を得た。
同様の手段により、ExPPSUを溶解させ、254nmの光で5時間照射し、乾燥させて、褐色固体(RePPSU)を回収した。対照として、塩素末端PPSUポリマーを実施例3に記載されているように調製し、2−アントラセノールを除去し、試料を254nm又は366nmの光で5時間照射し、乾燥させて、褐色固体(UVPPSU)を回収した。別の手順で、ExPPSUの試料を、2枚のガラスの間に置き、240℃まで加熱し、次いで室温まで冷却し、褐色固体(ThPPSU)を回収した。GPCを使用して、試料の分子量分布を比較し、結果を以下の表1で報告する。
Figure 2020509140
結果は、AnPPSUを366nmの光で照射した後、分子量が増加し、得られる付加物(ExPPSU)でMがほぼ倍増したことを示す。366nmの光にさらされたCl末端PPSU対照は、ほとんど影響を受けなかった(UVPPSU366)。ExPPSUを254nmの光にさらすと、分子量が減少する(RePPSU)が、元の値までは減少しなかった。AnPPSUを254nmの光で処理すると、分子量分布のわずかな増加が得られた(AbPPSU)。Cl末端PPSU対照試料はまた、254nmの光にさらされることにより影響をうけなかった(UVPPSU254)。ExPPSUの試料を240℃まで加熱することは、鎖延長の逆転でより効果的であった(ThPPSU)。様々なアントラセン末端PPSU試料についての分子量分布は単峰性であり、GPC曲線全体は、鎖延長又は逆転後にシフトした。
TGA分析は、アントラセン末端PPSU(AnPPSU)は、鎖延長の前後で良好な熱安定性を有し、従来のPPSUと同様のガラス転移温度を示すことを示した。
TGA分析は、AnPPSUが非常に熱的に安定しており、510℃まで5%の重量損失がないことを示した。鎖延長後、ExPPSUは、約217℃で1重量%の揮発性物質を損失し、502℃で5%の残存質量を損失した。AnPPSUの初期のTgは、210℃であり、これは、ExPPSUでは鎖延長後に215℃まで増加する。分解温度及びガラス転移温度を以下の表3に報告する。
Figure 2020509140
実施例5−融液相における実施例3のポリマーのUV鎖延長(366nm)
実施例3のアントラセン末端PPSU(AnPPSU)の鎖延長を、融液相で実証した。60mgのAnPPSUの試料を、ホットプレートの上部の2枚のボロシリケートガラスプレートの間に配置した。細線熱電対もまた、試料と接触するガラスプレートの間に配置し、試料を235℃まで加熱し、さまざまな時間にわたって366nmで照射した。UV照射時間が増大するにつれて、分子量が増加することが確認された。結果を下表4に報告する。
Figure 2020509140
実施例6−マレイミド末端基(MaPSU)を有するポリマー(P2)の合成
マレイミド末端基を有するポリスルホンポリマーを、以下の反応スキーム:
Figure 2020509140
に従って、本明細書に示される手順に従って合成した。
アミン末端ポリスルホン(PSU)オリゴマー(Virantage(登録商標)VW−30500 RP,Solvay Specialty Polymers)(10g、0.0021mol、1.0当量)、及び無水マレイン酸(1.21g、0.0123mol、3.0当量、末端基に基づく)を、機械的撹拌機、ディーンスタークトラップ、及び窒素分散管(nitrogen sparge tube)を取り付けた200mLの三口フラスコに添加した。次いで得られた混合物を75mLの乾燥DMAc及び20mLのクロロベンゼン中に溶解させ、窒素下で25℃にて7時間撹拌して、アミド酸を生成した。その後、温度を130℃まで17時間上昇させ、アミド酸を脱水環化し、マレイミド末端PSU(MaPSU)を生成した。脱水環化プロセスにより、ディーンスタークトラップ中に25mLの透明無色の液体が回収された。おそらく、この混合物は、MCB、DMAc、及び水で構成されていた。次いで反応を室温まで冷却し、残存する暗褐色溶液を、約500mL(50:50、水:MeOH)を入れたWaringブレンダーで凝固させた。次いで細かい淡褐色/茶色粉末を真空濾過によりブフナー漏斗中に回収した。次いで凝固固体を、熱水(3×500mL)及びメタノール(6×500mL)で洗浄し、淡褐色/茶色粉末を得て、これをMeOHをリサイクルしながらソックスレー抽出により更に洗浄し、真空オーブン中で乾燥させて、7.2g(72%)のマレイミド末端PSUを得た。末端基の変換率は、試料のジクロロメタン溶液を0.1N過塩素酸の酢酸溶液で滴定することにより決定した。出発PSUポリマーの滴定は、410μeq/gのアミン末端基が含有されることが示される一方で、マレイミド末端オリゴマーの滴定では、6.9μeq/gのアミン末端基しか含有されていないことが示され、違いはアミン末端基からマレイミド末端基への98%の変換によるものであった。
実施例7−実施例3及び6のポリマーの加熱によるブレンド及び鎖延長、並びに加熱による鎖延長
機械的撹拌機を取り付け窒素下でブランケットした三口丸底フラスコ(100mL)を使用して、403.7μeq/gの反応性鎖末端を有する0.404gの実施例6のマレイミド末端PSU(MaPSU)、及び250.71μeq/gの反応性鎖末端を有する0.650gの実施例3と同様のアントラセン末端PPSU(AnPPSU)(同じ化学構造だが、新しい行程で得られた、異なるMnを有する)を、2.5gのスルホラン中に溶解させ、反応性鎖末端に関して1:1の化学量論を有する反応混合物を作った。油浴を使用して、次いで1:1のブレンドを200℃まで2分間加熱し、これを粘度を下げて完全に溶解させ、次いですばやく170℃まで冷却し、22時間等温保持し、その時点で混合物をすばやく水浴にて室温まで冷却し、NMP(20mL)で希釈し、MeOH:H2Oの1:1の混合物(約500mL)中に凝固させ、固体を真空濾過により回収した。次いで得られた粉末を熱湯(3×500mL)及びメタノール(3×500mL)で繰り返し洗浄し、暗淡褐色の粉末を得た。
GPCを使用して、試料の分子量分布を比較し、結果を以下の表5で報告する。
Figure 2020509140
二元混合物を加熱後、分子量は増加し、Mは24,274g/molから37,263g/molに増加し、ディールスアルダー付加物形成による鎖延長の証拠が得られた。
実施例8−4,4’−ビスマレイミド−ジフェニルメタンを用いた実施例3のポリマーの末端鎖延長
機械的撹拌機、熱電対、及びガス導入口/出口を取り付けた100mLの三口フラスコに、2.550gの実施例3と同様のアントラセン末端PPSU(AnPPSU)(同じ化学構造だが、新しい行程で得られた、異なるMnを有する)、0.118gの4,4’−ビスマレイミド−ジフェニルメタン、及び11gのスルホランを充填した。混合物を、100℃に達するまで2.5℃/分の温度傾斜で20rpmにて撹拌しながら加熱した。次いで撹拌を160rpmまで上昇させ、175℃に達するまで温度傾斜を5℃/分まで上昇させた。次いで反応混合物を175℃で16時間保持した。250mLのメタノール及び250mLの熱脱イオン水の撹拌溶液中に混合物を注ぎ、固体沈殿物を生成した。沈殿物を250mLの熱脱イオン水で3回、250mLのメタノールで3回洗浄し、真空濾過により回収した。得られた生成物を、真空オーブン中で30mmHg及び100℃で72時間乾燥させ、2.485gの乾燥固体(PPSU−An−MaI−An−PPSU)を得た。
Figure 2020509140

Claims (15)

  1. −ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
    Figure 2020509140
    (式中、
    −Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
    −Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
    −nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含む、少なくとも1つのポリマー(P1)、並びに
    −任意選択的に、ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP2)を含み、少なくとも部分(M2a)又は(M2b):
    Figure 2020509140
    (式中、
    −Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分である)を含む、少なくとも1つのポリマー(P2)からなる群から選択される少なくとも2つの異なるポリマーを含むブレンド。
  2. 前記ポリマー(P1)及び/又はポリマー(P2)のいずれかのうちの少なくとも1つが、PAESであり、式(L):
    Figure 2020509140
    (式中、
    −各Rは、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン、及び四級アンモニウムからなる群から独立して選択され;
    −各iは、0〜4から独立して選択される整数であり;
    −Tは、結合、−CH−;−O−;−SO−;−S−;
    −C(O)−;−C(CH−;−C(CF−;−C(=CCl)−;−C(CH)(CHCHCOOH)−;−N=N−;−RC=CR−(式中、各R及びRは、互いに独立して、水素、又はC1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシ基、若しくはC6〜C18アリール基である)、
    mが1〜6の整数の−(CH−及び−(CF−;最大6個の炭素原子の、直鎖又は分枝鎖の、脂肪族二価基、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される)の繰り返し単位(RP1)を含む、請求項1に記載のブレンド。
  3. Tが、結合、−SO−及び−C(CH−からなる群から選択される、請求項2に記載のブレンド。
  4. 前記PAESポリマー(P1)及び/又は(P2)のうちの少なくとも1つが、(前記PAESポリマー中の総モル数に基づいて)式(L)の繰り返し単位(RP1)を少なくとも50モル%含む、請求項2又は3に記載のブレンド。
  5. 前記PAESポリマー(P1)及び/又は(P2)のうちの少なくとも1つが、(前記PAESポリマー中の総モル数に基づいて)式(L−A)、(L−B)又は(L−C):
    Figure 2020509140
    からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を少なくとも50モル%含む、請求項2又は3に記載のブレンド。
  6. 少なくとも1つのポリマー(P1)及び少なくとも1つのポリマー(P2)を含む、請求項1に記載のブレンド。
  7. 300nm〜600nm、好ましくは350nm〜400nmの範囲の波長で紫外線に:
    −ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
    Figure 2020509140
    (式中、
    −Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
    −Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
    −nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含むポリマー(P1)、又は
    −請求項1〜6のいずれか一項に記載のブレンド
    をさらすことによって得られるポリマー付加物。
  8. 60℃〜250℃、好ましくは65℃〜200℃の範囲の温度で、請求項1〜6のいずれか一項に記載のブレンドを加熱することによって得られるポリマー付加物。
  9. 表面をコーティングするための方法であって、
    a)前記表面に:
    −ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
    Figure 2020509140
    (式中、
    −Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
    −Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
    −nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含むポリマー(P1)、並びに
    −請求項1〜5のいずれか一項に記載のブレンド
    を、任意選択的に、1種以上の溶媒及び/又は添加剤と組み合わせて適用することと、
    b)300nm〜600nm、好ましくは350nm〜400nmの範囲の波長で前記表面を照射することと、又は
    b’)60℃〜250℃、好ましくは65℃〜200℃の範囲の温度で前記表面を加熱することと、を含む方法。
  10. 成形物品を製造するための方法であって、
    a)型に:
    −ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(アミドイミド)(PAI)、ポリフェニレン(PP)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
    Figure 2020509140
    (式中、
    −Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH_C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
    −Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、
    −nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含むポリマー(P1)、並びに
    −請求項1〜6のいずれか一項に記載のブレンド
    を、任意選択的に、1種以上の溶媒及び/又は添加剤と組み合わせて適用することと、
    b)300nm〜600nm、好ましくは350nm〜400nmの範囲の波長で前記型を照射することと、又は
    b’)60℃〜250℃、好ましくは65℃〜200℃の範囲の温度で前記型を加熱することと、を含む方法。
  11. 300nm〜600nmの範囲の波長で紫外線にポリマー(P1)をさらすことによって得られるポリマー付加物を含む、コーティング又は成形物品をリサイクルするための方法であって、ポリマー(P1)が、ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)、ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、及びポリカーボネート(PC)からなる群から選択される繰り返し単位(RP1)を含み、少なくとも1つの部分(M1):
    Figure 2020509140
    (式中、
    −Wは、結合、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH_C(O)NH−、NH−C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
    −Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、及び
    −nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含むか、又は
    前記方法が、前記コーティング若しくは成形物品を300nm未満の波長でUV照射にさらすことを含む、方法。
  12. コーティング又は成形物品をリサイクルするための方法であって、前記コーティング又は成形物品を100℃〜500℃の範囲の温度で加熱にさらすことによる、請求項7に記載のポリマー付加物を含む、方法。
  13. 請求項11又は12に記載の方法によって入手可能なリサイクルした材料。
  14. ポリマー(P1)であって
    −式(L−A)
    Figure 2020509140
    の繰り返し単位(RPPSU):
    −少なくとも1つの部分(M1):
    Figure 2020509140
    (式中、
    −各Rは、独立して、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び四級アンモニウムからなる群から選択され;
    −各iは、0〜4から独立して選択される整数であり;
    −Wは、O、C(O)、S、SO、C(O)NH、C(O)O、O−C(O)−O、NH−C(O)NH−、NH_C(O)−O、イミン含有部分、又はイミド含有部分であり、
    −Rは、ハロゲン原子又はアルキル基、任意選択的に分枝鎖、好ましくは任意選択的に1個又は数個のハロゲン原子で置換されているC1〜C18アルキル基であり、及び
    −nは0、又は1〜9の整数、好ましくは0である)を含むポリマー(P1)。
  15. 請求項14に記載のポリマー(P1)であって、
    式(M−A):
    Figure 2020509140
    の少なくとも1つの末端基を含む、ポリマー(P1)。
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