JP2022182934A - Polyrotaxane - Google Patents

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JP2022182934A
JP2022182934A JP2021132765A JP2021132765A JP2022182934A JP 2022182934 A JP2022182934 A JP 2022182934A JP 2021132765 A JP2021132765 A JP 2021132765A JP 2021132765 A JP2021132765 A JP 2021132765A JP 2022182934 A JP2022182934 A JP 2022182934A
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polyrotaxane
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JP2021132765A
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Japanese (ja)
Inventor
覚 小澤
Satoru Ozawa
明宏 花房
Akihiro Hanabusa
公一 伊藤
Koichi Ito
哲治 弓削
Tetsuji Yuge
龍一 長谷川
Ryuichi Hasegawa
耕三 伊藤
Kozo Ito
晧一 眞弓
Koichi Mayumi
翔太 安藤
Shota Ando
潤也 河井
Junya Kawai
雅史 柴田
Masafumi Shibata
久俊 上原
Hisatoshi Uehara
雄輔 井澤
Yusuke Izawa
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Mitsubishi Chemical Corp
University of Tokyo NUC
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Mitsubishi Chemical Corp
University of Tokyo NUC
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Abstract

To provide a polyrotaxane capable of improving mechanical properties of a resin such as a curable resin.SOLUTION: Polyrotaxane has a straight chain molecule, a cyclic molecule and a sealing group. The cyclic molecule includes the straight chain molecule in a skewered state. The sealing group is arranged at both terminals of the straight chain molecule. The cyclic molecule has an external stimulation reaction type ring-opening functional group composed of cyclic aliphatic ether and/or cyclic aliphatic thioether.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ポリロタキサン、該ポリロタキサンを含有する硬化性樹脂組成物、及びその硬化物に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polyrotaxane, a curable resin composition containing the polyrotaxane, and a cured product thereof.

近年、高分子を活用した構造材等の分野では、機械物性(つまり、機械的性質)を向上させるための開発がなされてきた。このような高分子としては、環状分子と、環状分子を串差し状に貫通する直鎖状分子と、直鎖状分子の両末端に配置された封止基とからなるポリロタキサンが知られている。封止基は、環状分子が脱離しないように配置され、封鎖基とも呼ばれる。
ポリロタキサンは、環状分子が直鎖状分子に沿って移動することが可能な構成を有しているため、各種機械物性に優れた樹脂への応用が期待されている。
In recent years, in the field of structural materials using polymers, developments have been made to improve mechanical properties (that is, mechanical properties). As such a polymer, a polyrotaxane is known which consists of a cyclic molecule, a linear molecule penetrating the cyclic molecule in a skewed manner, and blocking groups arranged at both ends of the linear molecule. . A blocking group is positioned such that the cyclic molecule does not detach, and is also called a blocking group.
Polyrotaxane has a structure in which cyclic molecules can move along linear molecules, so it is expected to be applied to resins with excellent mechanical properties.

例えば、特許文献1には、ポリロタキサンやその架橋物が、ポリロタキサンの環状分子を介してポリマー(つまり、樹脂)に結合した材料が開発されている。特許文献1によれば、架橋ポリマーが有する特性と架橋ポリロタキサンが有する特性とを併せ持つ材料の開発が可能になるとしている。 For example, in Patent Document 1, a material is developed in which a polyrotaxane or a crosslinked product thereof is bonded to a polymer (that is, a resin) via a cyclic molecule of the polyrotaxane. According to Patent Document 1, it is possible to develop a material having both the properties of a crosslinked polymer and the properties of a crosslinked polyrotaxane.

国際公開第2005/095493号WO2005/095493

熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等の硬化性樹脂は、熱、光等の外部刺激により硬化し、硬化に特別な装置、方法を必要としない。そのため、硬化性樹脂の用途は多岐にわたる。一方、硬化性樹脂についても、物性の更なる向上が望まれており、例えば、塗料、電気・電子材料、接着剤、炭素繊維強化樹脂等の分野においては、強度や耐久性向上等の理由から、機械物性の向上が望まれている。しかしながら、硬化性樹脂に対して、例えば特許文献1に記載のような従来のポリロタキサンを適用しても機械物性の向上効果を得ることは困難であった。これは、従来のポリロタキサンと、硬化性樹脂(より具体的には、硬化性樹脂を構成する高分子)との化学的相互作用が低いためと考えられる。 Curable resins such as thermosetting resins and photocurable resins are cured by external stimuli such as heat and light, and do not require special equipment or methods for curing. Therefore, curable resins are used in a wide variety of applications. On the other hand, curable resins are also desired to further improve their physical properties. , improvement in mechanical properties is desired. However, even if a conventional polyrotaxane such as that described in Patent Document 1 is applied to a curable resin, it has been difficult to obtain an effect of improving mechanical properties. This is probably because the chemical interaction between the conventional polyrotaxane and the curable resin (more specifically, the polymer that constitutes the curable resin) is low.

本発明の目的は、前記の課題を解決することにある。即ち、本発明は、硬化性樹脂等の樹脂の機械物性を向上させることができるポリロタキサン、これを含む硬化性樹脂組成物、その硬化物を提供しようとするものである。 An object of the present invention is to solve the above problems. That is, the present invention aims to provide a polyrotaxane capable of improving the mechanical properties of a resin such as a curable resin, a curable resin composition containing the polyrotaxane, and a cured product thereof.

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ポリロタキサンに外部刺激反応型開環性官能基を導入することにより、硬化性樹脂等の樹脂の機械物性を向上できることを見出し、本発明に至った。即ち、本発明の要旨は以下に存する。 As a result of intensive studies aimed at solving the above problems, the present inventors found that the mechanical properties of resins such as curable resins can be improved by introducing an external stimuli-reactive ring-opening functional group into polyrotaxanes. , led to the present invention. That is, the gist of the present invention resides in the following.

[1]直鎖状分子と、
該直鎖状分子を串刺し状に包接する環状分子と、
前記直鎖状分子の両末端に配置する封止基と、を有し、
前記環状分子が、環状脂肪族エーテル及び/又は環状脂肪族チオエーテルから構成される外部刺激反応型開環性官能基を有する、ポリロタキサン。
[2]前記環状分子が環状の主鎖と、該主鎖に連結する側鎖と、該側鎖に連結する前記外部刺激反応型開環性官能基と、を有する、[1]に記載のポリロタキサン。
[3]前記環状分子の側鎖がエーテル基を有し、前記環状分子は、前記エーテル基を介して前記側鎖に連結する前記外部刺激反応型開環性官能基を有する、[2]に記載のポリロタキサン。
[4]前記環状分子の側鎖がポリエステルから構成される、[2]又は[3]に記載のポリロタキサン。
[1] a linear molecule;
a cyclic molecule that clathrates the linear molecule in a skewered manner;
and a blocking group arranged at both ends of the linear molecule,
The polyrotaxane, wherein the cyclic molecule has an external stimulus-reactive ring-opening functional group composed of a cyclic aliphatic ether and/or a cyclic aliphatic thioether.
[2] The cyclic molecule according to [1], wherein the cyclic molecule has a cyclic main chain, a side chain linked to the main chain, and the external stimulus-responsive ring-opening functional group linked to the side chain. Polyrotaxane.
[3] to [2], wherein the side chain of the cyclic molecule has an ether group, and the cyclic molecule has the external stimuli-responsive ring-opening functional group linked to the side chain via the ether group; The polyrotaxane described.
[4] The polyrotaxane according to [2] or [3], wherein the side chain of the cyclic molecule is composed of polyester.

[5]前記環状分子の側鎖がポリカプロラクトンから構成される、[2]又は[3]に記載のポリロタキサン。
[6]前記外部刺激反応型開環性官能基がエポキシ基及び/又はオキセタン基である、[1]~[5]のいずれかに記載のポリロタキサン。
[7]前記外部刺激反応型開環性官能基がエポキシ基である、[6]に記載のポリロタキサン。
[5] The polyrotaxane according to [2] or [3], wherein the side chain of the cyclic molecule is composed of polycaprolactone.
[6] The polyrotaxane according to any one of [1] to [5], wherein the external stimulus-reactive ring-opening functional group is an epoxy group and/or an oxetane group.
[7] The polyrotaxane according to [6], wherein the external stimulus-reactive ring-opening functional group is an epoxy group.

[8]前記環状分子が環状の主鎖と、該主鎖に連結する側鎖と、該側鎖に連結する前記外部刺激反応型開環性官能基とを有し、前記側鎖の分子量が500未満である、[1]に記載のポリロタキサン。
[9]前記環状分子の側鎖がエーテル結合、カーボネート結合、カーバメート結合のいずれかの結合を有し、該結合を介して前記側鎖に連結された前記外部刺激反応型開環性官能基を有する、[8]に記載のポリロタキサン。
[10]前記環状分子がカーボネート結合を介して前記主鎖に直接連結された前記外部刺激反応型開環性官能基を有する、[8]又は[9]に記載のポリロタキサン。
[8] The cyclic molecule has a cyclic main chain, a side chain linked to the main chain, and the external stimulus-responsive ring-opening functional group linked to the side chain, and the side chain has a molecular weight of The polyrotaxane according to [1], which is less than 500.
[9] the side chain of the cyclic molecule has an ether bond, a carbonate bond, or a carbamate bond, and the external stimuli-responsive ring-opening functional group linked to the side chain via the bond; The polyrotaxane according to [8].
[10] The polyrotaxane according to [8] or [9], wherein the cyclic molecule has the external stimulus-reactive ring-opening functional group directly linked to the main chain via a carbonate bond.

[11]前記環状分子1個あたりの外部刺激反応型開環性官能基の数が0.1~9個である、[8]~[10]のいずれかに記載のポリロタキサン。
[12]前記外部刺激反応型開環性官能基がエポキシ基及び/又はオキセタン基である、[8]~[11]のいずれかに記載のポリロタキサン。
[13]前記外部刺激反応型開環性官能基がエポキシ基である、[12]に記載のポリロタキサン。
[11] The polyrotaxane according to any one of [8] to [10], wherein the number of external stimulation-reactive ring-opening functional groups per cyclic molecule is 0.1 to 9.
[12] The polyrotaxane according to any one of [8] to [11], wherein the external stimulus-reactive ring-opening functional group is an epoxy group and/or an oxetane group.
[13] The polyrotaxane according to [12], wherein the external stimulus-reactive ring-opening functional group is an epoxy group.

[14][1]~[13]のいずれかに記載のポリロタキサン(A)と、
該ポリロタキサンの前記外部刺激反応型開環性官能基と反応し得る樹脂(B)と、
硬化剤(C)と、を含む、硬化性樹脂組成物。
[14] The polyrotaxane (A) according to any one of [1] to [13];
a resin (B) capable of reacting with the external stimulus-reactive ring-opening functional group of the polyrotaxane;
A curable resin composition comprising a curing agent (C).

[15]前記ポリロタキサン(A)を0.1~30質量%含む、[14]に記載の硬化性樹脂組成物。
[16]前記外部刺激反応型開環性官能基がエポキシ基であり、前記樹脂(B)がエポキシ樹脂である、[14]又は[15]に記載の硬化性樹脂組成物。
[17]前記エポキシ樹脂が、該エポキシ樹脂を構成する主鎖に直鎖の脂肪族骨格を有するエポキシ樹脂を含む、[16]に記載の硬化性樹脂組成物。
[18][15]~[17]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物を硬化してなる、硬化物。
[15] The curable resin composition according to [14], containing 0.1 to 30% by mass of the polyrotaxane (A).
[16] The curable resin composition according to [14] or [15], wherein the external stimulus-reactive ring-opening functional group is an epoxy group, and the resin (B) is an epoxy resin.
[17] The curable resin composition according to [16], wherein the epoxy resin contains an epoxy resin having a linear aliphatic skeleton in the main chain constituting the epoxy resin.
[18] A cured product obtained by curing the curable resin composition according to any one of [15] to [17].

前記ポリロタキサンによれば、硬化性樹脂等の樹脂の機械特性を向上させることができる。尚、機械特性としては、例えば弾性、靭性が挙げられる。
前記硬化性樹脂組成物によれば、靭性等の機械特性に優れた硬化物が得られる。例えば、硬化性樹脂組成物を硬化させることにより、靭性等の機械特性に優れた硬化物が得られる。
According to the polyrotaxane, it is possible to improve the mechanical properties of a resin such as a curable resin. Examples of mechanical properties include elasticity and toughness.
According to the curable resin composition, a cured product having excellent mechanical properties such as toughness can be obtained. For example, by curing the curable resin composition, a cured product having excellent mechanical properties such as toughness can be obtained.

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、以下の内容に限定されない。
また、本明細書において「~」という表現を用いる場合、その前後に記載される数値あるいは物理値を含む意味で用いることとする。また、上限、下限として記載した数値あるいは物理値は、その値を含む意味で用いることとする。
また、本明細書において、靭性は、例えば引張試験で評価され、引張弾性率が低下せず、引張破断伸度が向上することを、機械特性向上(より具体的には、靭性向上)の指標とする。
Embodiments of the present invention will be described in detail below. is not limited to the contents of
In addition, when the expression "~" is used in this specification, it is used in the sense of including the numerical values or physical values described before and after it. Numerical values or physical values described as the upper limit and the lower limit are used in the sense of including those values.
Further, in this specification, toughness is evaluated, for example, by a tensile test, and an improvement in tensile elongation at break without a decrease in tensile modulus is an index of improvement in mechanical properties (more specifically, improvement in toughness). and

[ポリロタキサン]
ポリロタキサンは、直鎖状分子と、環状分子と、封止基とを少なくとも有する。直鎖状分子及び環状分子は、具体的には高分子である。環状分子は、直鎖状分子を串刺し状に包接する。環状分子は、外部刺激反応型開環性官能基を有し、外部刺激反応型開環性官能基は、環状脂肪族エーテル及び/又は環状脂肪族チオエーテルから構成される。外部刺激反応型開環性官能基とは、環状構造を有する官能基であって、熱、光等の外部刺激に反応して環構造が開環し得る官能基を意味する。
封止基は、直鎖状分子の両末端に配置され、具体的には、直鎖状分子の両末端に結合している。封止基は、直鎖状分子の末端から環状分子が脱離することを防止することができる。封止基は、直鎖状分子の末端から環状分子が脱離することを防止できる程度の十分な大きさを備え、より具体的には、環状分子の開口部の直径よりも大きな最大長を有する。以下に、ポリロタキサンを構成する直鎖状分子、環状分子、封止基について詳説する。
[Polyrotaxane]
A polyrotaxane has at least a linear molecule, a cyclic molecule, and a capping group. Linear and cyclic molecules are specifically macromolecules. The cyclic molecule clathrates the linear molecule in a skewered manner. The cyclic molecule has an external stimulus responsive ring-opening functional group, and the external stimulus responsive ring-opening functional group is composed of a cycloaliphatic ether and/or a cycloaliphatic thioether. The external stimulus-responsive ring-opening functional group means a functional group having a cyclic structure, the cyclic structure of which can be opened in response to an external stimulus such as heat or light.
The blocking groups are arranged at both ends of the linear molecule, and specifically are bonded to both ends of the linear molecule. The blocking group can prevent the cyclic molecule from detaching from the end of the linear molecule. The blocking group is large enough to prevent the cyclic molecule from detaching from the end of the linear molecule, and more specifically, has a maximum length greater than the diameter of the opening of the cyclic molecule. have. The linear molecules, cyclic molecules, and sealing groups that constitute the polyrotaxane are described in detail below.

直鎖状分子としては、例えば、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等のセルロース系樹脂;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコール類;ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアセタール系樹脂、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、澱粉が例示され、また、これら例示のうちの2種以上の共重合体が挙げられる。
また、直鎖状分子としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリロニトリル-スチレン共重合体等のポリスチレン系樹脂;ポリメチルメタクリレート、(メタ)アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル-メチルアクリレート共重合体等のアクリル系樹脂;ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール樹脂、これらの誘導体又は変性体が挙げられる。
さらに、直鎖状分子としては、例えば、ポリジメチルシロキサン等のポリシロキサン類;ポリイソプレン、ポリブタジエン等のポリジエン類;ナイロン等のポリアミド類;ポリイソブチレン、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(つまり、ABS樹脂)、ポリイミド類、ポリスルホン類、ポリイミン類、ポリ無水酢酸類、ポリ尿素類、ポリスルフィド類、ポリフォスファゼン類、ポリケトン類、ポリフェニレン類、ポリハロオレフィン類、これらの誘導体が挙げられる。
Linear molecules include, for example, cellulose-based resins such as carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose; polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol; polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, poly(meth) ) acrylic acid, polyacrylamide, polyvinyl acetal resin, polyvinyl methyl ether, polyamine, polyethyleneimine, casein, gelatin, starch, and copolymers of two or more of these examples.
Examples of linear molecules include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene; polystyrene resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene copolymers; polymethyl methacrylate, (meth)acrylic ester copolymers, acrylonitrile- acrylic resins such as methyl acrylate copolymers; polyester resins, polyvinyl chloride resins, polycarbonate resins, polyurethane resins, vinyl chloride-vinyl acetate copolymers, polyvinyl butyral resins, and derivatives or modified products thereof.
Furthermore, linear molecules include, for example, polysiloxanes such as polydimethylsiloxane; polydienes such as polyisoprene and polybutadiene; polyamides such as nylon; polyisobutylene, polyaniline, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (that is , ABS resin), polyimides, polysulfones, polyimines, polyacetic anhydrides, polyureas, polysulfides, polyphosphazenes, polyketones, polyphenylenes, polyhaloolefins, and derivatives thereof.

直鎖状分子としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコール類;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリジメチルシロキサン等のポリシロキサン類が好ましく、ポリエチレングリコールがより好ましい。 As linear molecules, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polytetramethylene glycol; polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene; and polysiloxanes such as polydimethylsiloxane are preferable, and polyethylene glycol is more preferable.

直鎖状分子の分子量は1,000以上が好ましく、5,000以上がより好ましく、10,000以上が更に好ましい。直鎖状分子の分子量の上限は特に限定されるものではないが、取扱い性の観点から100万程度である。分子量は、数平均分子量を意味し、例えばJIS K7252-1:2016に準拠して測定される。 The molecular weight of the linear molecule is preferably 1,000 or more, more preferably 5,000 or more, and even more preferably 10,000 or more. Although the upper limit of the molecular weight of the linear molecule is not particularly limited, it is about 1,000,000 from the viewpoint of handleability. Molecular weight means number average molecular weight and is measured according to JIS K7252-1:2016, for example.

環状分子は、環状の主鎖と、主鎖に連結する側鎖と、側鎖に連結する外部刺激反応型開環性官能基とを有することが好ましい。この場合には、引張破断伸度の低下を抑制しつつ、引張弾性率を向上させることができるか、もしくは、引張弾性率の低下を抑制しつつ、引張破断伸度を向上させることができる。 The cyclic molecule preferably has a cyclic main chain, a side chain linked to the main chain, and an external stimuli-responsive ring-opening functional group linked to the side chain. In this case, it is possible to improve the tensile elastic modulus while suppressing a decrease in the tensile elongation at break, or to improve the tensile elongation at break while suppressing a decrease in the tensile elastic modulus.

環状分子の主鎖としては、例えば、シクロデキストリン分子が挙げられる。シクロデキストリン分子としては、例えば、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン、γ-シクロデキストリン、それらの誘導体が挙げられる。 The backbone of the cyclic molecule includes, for example, a cyclodextrin molecule. Cyclodextrin molecules include, for example, α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, γ-cyclodextrin, and derivatives thereof.

<第1の好ましい形態>
ポリロタキサンの第1の好ましい形態について説明する。尚、第1の好ましい形態のことを、以下適宜、第1の形態という。
第1の形態のポリロタキサンは、環状分子の側鎖がエーテル基を有し、側鎖がエーテル基を介して前述の外部刺激反応型開環性官能基を有することが好ましい。この場合には、ポリロタキサンの合成が容易になり、また、外部刺激反応型開環性官能基と環状分子との結合の安定性が良好になる。
<First preferred form>
A first preferred form of polyrotaxane will be described. Incidentally, the first preferred form will be hereinafter referred to as the first form as appropriate.
In the polyrotaxane of the first form, the side chain of the cyclic molecule preferably has an ether group, and the side chain preferably has the above-described external stimulation-reactive ring-opening functional group via the ether group. In this case, the synthesis of the polyrotaxane is facilitated, and the stability of the bond between the external stimulation-reactive ring-opening functional group and the cyclic molecule is improved.

ポリロタキサンにおいては、直鎖状分子がポリエチレングリコールであり、環状分子がα-シクロデキストリンであることが好ましい。この場合には、ポリロタキサンの合成が容易になり、また、ポリロタキサンによる機械物性の向上効果が得られやすい。 In the polyrotaxane, it is preferred that the linear molecule is polyethylene glycol and the cyclic molecule is α-cyclodextrin. In this case, the synthesis of the polyrotaxane is facilitated, and the effect of improving the mechanical properties of the polyrotaxane is likely to be obtained.

環状分子の側鎖はポリエステルから構成されていることが好ましい。この場合には、後述するマトリックス樹脂との相溶性が良好になるという効果が得られる。 The side chains of the cyclic molecules are preferably made of polyester. In this case, an effect of improving compatibility with the matrix resin described later is obtained.

環状分子の側鎖はポリカプロラクトンから構成されていることが好ましい。この場合には、特にエポキシ樹脂との相溶性が良好になる。 The side chain of the cyclic molecule is preferably composed of polycaprolactone. In this case, the compatibility with the epoxy resin is particularly improved.

直鎖状分子上で環状分子が移動しやすくなる観点から、ポリロタキサンにおける環状分子の包接量は、0.6以下が好ましく、0.5以下がより好ましく、0.4以下が更に好ましい。一方、ポリロタキサンによる機械物性向上効果を発現しやすくするという観点からは、包接量は、0.001以上が好ましく、0.01以上がより好ましく、0.05以上が更に好ましい。
包接量は、多数の環状分子が直鎖状分子により次々と串刺し状に包接されつつ、環状分子が直鎖状分子上に最大限に包接される量(つまり、最大包接量)を1とした場合の相対値で表される。
From the viewpoint of facilitating movement of the cyclic molecule on the linear molecule, the inclusion amount of the cyclic molecule in the polyrotaxane is preferably 0.6 or less, more preferably 0.5 or less, and even more preferably 0.4 or less. On the other hand, the inclusion amount is preferably 0.001 or more, more preferably 0.01 or more, and even more preferably 0.05 or more, from the viewpoint of facilitating the manifestation of the effect of improving mechanical properties by the polyrotaxane.
The clathrate amount is the maximum amount of cyclic molecules clathrated on the linear molecule while a large number of cyclic molecules are clathrated one after another by the linear molecule (that is, the maximum clathrate amount). is expressed as a relative value when is set to 1.

尚、環状分子の最大包接量は、直鎖状分子の長さと環状分子との厚さにより決定することができる。例えば、直鎖状分子がポリエチレングリコールであり、環状分子がα-シクロデキストリンである場合、最大包接量は、実験的に求められている(Macromolecules 1993,26,p.5698~5703を参照のこと。)。 The maximum inclusion amount of the cyclic molecule can be determined by the length of the linear molecule and the thickness of the cyclic molecule. For example, when the linear molecule is polyethylene glycol and the cyclic molecule is α-cyclodextrin, the maximum inclusion amount has been determined experimentally (see Macromolecules 1993, 26, p.5698-5703). thing.).

封止基は、環状分子が直鎖状分子から脱離しない作用を有する基であれば特に限定されない。
封止基としては、例えば、ジニトロフェニル基類、シクロデキストリン類、アダマンタン基類、トリチル基類、フルオレセイン類、ピレン類、置換ベンゼン類、置換されていてもよい多環芳香族類、ステロイド類が挙げられる。
尚、置換ベンゼン類、置換されていてもよい多環芳香族類における置換基としては、例えば、アルキル基、アルキルオキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン基、シアノ基、スルホニル基、カルボキシ基、アミノ基、フェニル基が挙げられる。置換基は1つ又は複数存在してもよい。
The blocking group is not particularly limited as long as it has the effect of preventing the cyclic molecule from leaving the linear molecule.
Examples of sealing groups include dinitrophenyl groups, cyclodextrins, adamantane groups, trityl groups, fluoresceins, pyrenes, substituted benzenes, optionally substituted polycyclic aromatics, and steroids. mentioned.
Examples of substituents in substituted benzenes and optionally substituted polycyclic aromatics include alkyl groups, alkyloxy groups, hydroxy groups, halogen groups, cyano groups, sulfonyl groups, carboxy groups, amino groups, A phenyl group is mentioned. One or more substituents may be present.

封止基としては、ジニトロフェニル基類、シクロデキストリン類、アダマンタン基類、トリチル基類、フルオレセイン類、ピレン類が好ましく、アダマンタン基類、トリチル基類がより好ましい。 As the sealing group, dinitrophenyl groups, cyclodextrins, adamantane groups, trityl groups, fluoresceins and pyrenes are preferred, and adamantane groups and trityl groups are more preferred.

前記外部刺激反応型開環性官能基は、何らかの外部刺激に対して反応して開環し得る官能基であれば特に限定されない。外部刺激反応型開環性官能基は、環状脂肪族エーテル及び/又は環状脂肪族チオエーテルから構成される。
環状脂肪族エーテルとしては、例えば、エポキシ基、オキセタン基が挙げられる。
環状脂肪族チオエーテルとしては、例えば、エチレンスルフィド基が挙げられる。
The external stimulus-responsive ring-opening functional group is not particularly limited as long as it is a functional group capable of ring-opening in response to some external stimulus. The external stimulus responsive ring-opening functional group is composed of a cycloaliphatic ether and/or a cycloaliphatic thioether.
Cycloaliphatic ethers include, for example, an epoxy group and an oxetane group.
Cycloaliphatic thioethers include, for example, an ethylene sulfide group.

外部刺激反応型開環性官能基はエポキシ基及び/又はオキセタン基であることが好ましい。この場合には、マトリックス樹脂との反応性を制御しやすいという効果が得られる。 The external stimuli-reactive ring-opening functional group is preferably an epoxy group and/or an oxetane group. In this case, the effect of easily controlling the reactivity with the matrix resin is obtained.

外部刺激反応型開環性官能基は、マトリックス樹脂と効率的に反応し得る官能基が好ましく、互いに反応することで得られる硬化物の機械特性が向上する。
例えば、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合には、外部刺激反応型開環性官能基はエポキシ基であることが好ましい。
The external stimulation-reactive ring-opening functional group is preferably a functional group capable of efficiently reacting with the matrix resin, and the mutual reaction improves the mechanical properties of the resulting cured product.
For example, when an epoxy resin is used as the matrix resin, the external stimulation-reactive ring-opening functional group is preferably an epoxy group.

硬化物の架橋密度が大きくならず、ポリロタキサンが応力を吸収する効果が十分に発現するという観点から、環状分子1個あたりの外部刺激反応型開環性官能基の数は、5個以下が好ましく、3個以下がより好ましい。
硬化物全体でポリロタキサンによる応力を吸収する効果が十分に発現するという観点から、環状分子1個あたりの外部刺激反応型開環性官能基の数は0.1個以上が好ましく、1個以上がより好ましい。
From the viewpoint that the crosslink density of the cured product does not increase and the effect of polyrotaxane to absorb stress is sufficiently exhibited, the number of external stimulus-reactive ring-opening functional groups per cyclic molecule is preferably 5 or less. , is more preferably 3 or less.
From the viewpoint that the stress-absorbing effect of the polyrotaxane is sufficiently expressed in the entire cured product, the number of external stimulus-reactive ring-opening functional groups per cyclic molecule is preferably 0.1 or more, and 1 or more. more preferred.

前記外部刺激反応型開環性官能基は、前記環状分子に結合していることが好ましい。この場合、環状分子は、外部刺激反応型開環性官能基を有することとなる。
硬化性樹脂組成物中での相溶性及び硬化物としての相溶性が調節可能であること、有機溶剤への溶解性が向上すること、樹脂(B)に対する反応性が良好になることから、外部刺激反応型開環性官能基は、側鎖を介して環状分子に結合することが好ましい。
Preferably, the external stimuli-responsive ring-opening functional group is bonded to the cyclic molecule. In this case, the cyclic molecule has an external stimuli-responsive ring-opening functional group.
The compatibility in the curable resin composition and the compatibility as a cured product can be adjusted, the solubility in organic solvents is improved, and the reactivity with the resin (B) is improved. The stimuli-responsive ring-opening functional group is preferably bound to the cyclic molecule via a side chain.

側鎖1本あたりの外部刺激反応型開環性官能基の数は、硬化物に求める架橋密度の程度にもよるが、0.01~3個が好ましい。
側鎖における外部刺激反応型開環性官能基の導入位置は、側鎖の中間であってもよいし、末端であってもよい。
側鎖に対する外部刺激反応型開環性官能基の導入方法としては、合成が容易であることや結合の安定性の観点から、エーテル基を介して導入することが好ましい。
The number of external stimulus-reactive ring-opening functional groups per side chain is preferably 0.01 to 3, depending on the degree of crosslink density required for the cured product.
The introduction position of the external stimulus-responsive ring-opening functional group in the side chain may be in the middle of the side chain or at the end.
As a method for introducing the external stimulus-reactive ring-opening functional group to the side chain, introduction via an ether group is preferred from the viewpoint of ease of synthesis and bond stability.

前記側鎖は、ポリエステルであることが好ましく、樹脂(B)がエポキシ樹脂の場合は、脂肪族ポリエステルであることがより好ましい。
脂肪族ポリエステルとしては、例えば、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ3-ヒドロキシブチレート、ポリ4-ヒドロキシブチレート、ポリ(3-ヒドロキシブチレート/3-ヒドロキシバレレート)、ポリカプロラクトンが挙げられる。
これらの中では、エポキシ樹脂との相溶性の観点からポリカプロラクトンが好ましく、具体的にはポリ(ε-カプロラクトン)がより好ましい。
The side chain is preferably polyester, and more preferably aliphatic polyester when the resin (B) is an epoxy resin.
Aliphatic polyesters include, for example, polylactic acid, polyglycolic acid, poly-3-hydroxybutyrate, poly-4-hydroxybutyrate, poly(3-hydroxybutyrate/3-hydroxyvalerate), and polycaprolactone.
Among these, polycaprolactone is preferred from the viewpoint of compatibility with the epoxy resin, and specifically poly(ε-caprolactone) is more preferred.

側鎖の分子量は500~10万が好ましい。 The molecular weight of the side chain is preferably 500 to 100,000.

ポリロタキサンが、環状分子に外部刺激反応型開環性官能基を有するともに側鎖を有するという構成を備えている場合には、ポリロタキサンは、マトリックス樹脂中により均一に分散しつつ、マトリックス樹脂と反応し架橋構造を形成することができる。これにより、マトリックス樹脂の機械物性がより向上する。 When the polyrotaxane has a configuration in which the cyclic molecule has an external stimulus-reactive ring-opening functional group and a side chain, the polyrotaxane reacts with the matrix resin while dispersing more uniformly in the matrix resin. A crosslinked structure can be formed. This further improves the mechanical properties of the matrix resin.

<第2の好ましい形態>
次に、ポリロタキサンの第2の好ましい形態について説明する。尚、第2の好ましい形態のことを、以下適宜、第2の形態という。
第2の形態のポリロタキサンにおいては、環状分子の側鎖が結合基を含み、該結合基を介して環状分子が外部刺激反応型開環性官能基に連結されていることが好ましい。この場合には、ポリロタキサンの合成が容易になるという効果が得られる。
結合基としては、例えば、エーテル結合、カーボネート結合、カーバメート結合が挙げられる。結合基(つまり、結合部位)の熱安定性が向上する観点から、結合基は、エーテル結合及び/又はカーボネート結合であることが好ましく、エポキシ樹脂との相溶性の観点から、結合基は、カーボネート結合であることがより好ましい。
<Second preferred form>
Next, a second preferred form of polyrotaxane will be described. Incidentally, the second preferred form will be hereinafter referred to as the second form as appropriate.
In the polyrotaxane of the second form, it is preferable that the side chain of the cyclic molecule contains a linking group, and the cyclic molecule is linked to the external stimulus-responsive ring-opening functional group via the linking group. In this case, the effect of facilitating the synthesis of the polyrotaxane is obtained.
Linking groups include, for example, ether linkages, carbonate linkages, and carbamate linkages. From the viewpoint of improving the thermal stability of the bonding group (that is, the bonding site), the bonding group is preferably an ether bond and/or a carbonate bond, and from the viewpoint of compatibility with the epoxy resin, the bonding group is a carbonate. A bond is more preferred.

弾性率の低下を抑制しやすい観点から、結合基を除く側鎖の分子量は、500未満であることが好ましく、499以下であることがより好ましく、400以下であることが更に好ましく、300以下であることが特に好ましく、0が最も好ましい。
側鎖の分子量が0である場合は、外部刺激反応型開環性官能基が、結合基を介して環状分子の主鎖に直接連結される。具体的には、環状分子が、カーボネート結合を介して直接連結された外部刺激反応型開環性官能基を有することが好ましい。
外部刺激反応型開環性官能基に結合する側鎖の分子量を小さくすることにより、ポリロタキサンを含有する硬化物に対して外部から応力が与えられた際に、硬化物のポリロタキサン部分に応力が伝播しやすくなる。これにより、応力が与えられた際に環状分子が直鎖状分子に沿って移動することによってその応力を緩和しやすくなるため、機械特性(特に靭性)が向上しやすくなる。
From the viewpoint of easily suppressing a decrease in elastic modulus, the molecular weight of the side chain excluding the binding group is preferably less than 500, more preferably 499 or less, even more preferably 400 or less, and 300 or less. 1 is particularly preferred and 0 is most preferred.
When the side chain has a molecular weight of 0, the external stimuli-responsive ring-opening functional group is directly linked to the main chain of the cyclic molecule via the linking group. Specifically, the cyclic molecule preferably has an external stimuli-responsive ring-opening functional group directly linked via a carbonate bond.
By reducing the molecular weight of the side chain that binds to the external stimulus-reactive ring-opening functional group, when external stress is applied to a cured product containing polyrotaxane, the stress propagates to the polyrotaxane portion of the cured product. easier to do. As a result, when stress is applied, the cyclic molecules move along the straight-chain molecules, facilitating relaxation of the stress, thereby facilitating improvement in mechanical properties (particularly toughness).

外部刺激反応型開環性官能基を有する側鎖の平均数は、環状分子の主鎖1個につき、0.1~9個が好ましく、0.2~8個がより好ましく、0.3~7個が更に好ましい。
側鎖の平均数が前記範囲であることにより、引張破断伸度の低下を抑制しつつ、引張弾性率を向上させることができるか、もしくは、引張弾性率の低下を抑制しつつ、引張破断伸度を向上させることができる。
The average number of side chains having an external stimulus-responsive ring-opening functional group is preferably 0.1 to 9, more preferably 0.2 to 8, and 0.3 to 0.3 per main chain of the cyclic molecule. 7 is more preferred.
When the average number of side chains is within the above range, it is possible to improve the tensile elastic modulus while suppressing a decrease in tensile elongation at break, or to suppress a decrease in tensile elastic modulus and increase the tensile elongation at break. degree can be improved.

第2の形態において、環状分子の主鎖は、外部刺激反応型開環性官能基を有さない側鎖を有していてもよい。このような側鎖を有することにより、ポリロタキサンの分子間力を抑制し、エポキシ樹脂や硬化剤との相溶性を高めることができる。
このような側鎖の分子量は、500未満であり、499以下が好ましく、400以下がより好ましく、300以下が更に好ましい。この範囲であることにより、弾性率の低下を抑制することができる。
外部刺激反応型開環性官能基を有さない側鎖の平均数は、環状分子の主鎖1個につき、0~15個である。
In a second embodiment, the main chain of the cyclic molecule may have side chains that do not have an external stimulus responsive ring-opening functional group. By having such a side chain, the intermolecular force of the polyrotaxane can be suppressed, and the compatibility with the epoxy resin and the curing agent can be enhanced.
The molecular weight of such side chains is less than 500, preferably 499 or less, more preferably 400 or less, and even more preferably 300 or less. Within this range, a decrease in elastic modulus can be suppressed.
The average number of side chains that do not have an external stimulus responsive ring-opening functional group is 0 to 15 per main chain of the cyclic molecule.

外部刺激反応型開環性官能基を有さない側鎖と、外部刺激反応型開環性官能基を有する側鎖とを合わせた平均数は、環状分子の主鎖1個につき、4個以上が好ましい。この範囲にあることにより、ポリロタキサンの分子間力を抑制し、エポキシ樹脂や硬化剤との相溶性を高めることができる。 The average number of side chains that do not have an external stimulus-reactive ring-opening functional group and side chains that have an external stimuli-reactive ring-opening functional group is 4 or more per main chain of the cyclic molecule. is preferred. Within this range, the intermolecular force of the polyrotaxane can be suppressed, and the compatibility with the epoxy resin and the curing agent can be enhanced.

ポリロタキサンにおいては、直鎖状分子がポリエチレングリコールであり、環状分子がα-シクロデキストリンであることが好ましい。この場合には、ポリロタキサンの合成が容易になり、また、ポリロタキサンによる機械物性の向上効果が得られやすい。 In the polyrotaxane, it is preferred that the linear molecule is polyethylene glycol and the cyclic molecule is α-cyclodextrin. In this case, the synthesis of the polyrotaxane is facilitated, and the effect of improving the mechanical properties of the polyrotaxane is likely to be obtained.

ポリロタキサンにおける環状分子の包接量、封止基、外部刺激反応型開環性官能基については、第1の形態と同様である。 The inclusion amount of the cyclic molecule, the sealing group, and the external stimuli-reactive ring-opening functional group in the polyrotaxane are the same as in the first embodiment.

硬化物の架橋密度が大きくならず、ポリロタキサンが応力を吸収する効果が十分に発現するという観点から、環状分子1個あたりの外部刺激反応型開環性官能基の数は0.1~9個である。 From the viewpoint that the cross-linking density of the cured product does not increase and the stress absorbing effect of the polyrotaxane is sufficiently expressed, the number of external stimulus-reactive ring-opening functional groups per cyclic molecule is 0.1 to 9. is.

[ポリロタキサンの製造方法]
ポリロタキサンは、以下の(1)~(5)の工程にて製造することができる。但し、ポリロタキサンの製造方法はこの製造方法に限定されない。
(1)直鎖状分子の末端置換基を変換して直鎖状分子を調整する工程
(2)環状分子と直鎖状分子とを混合し、前記環状分子の中空部に直鎖状分子を貫通させて、封止基を有しないポリロタキサン(擬ポリロタキサン)を得る工程
(3)環状分子が前記直鎖状分子から脱離しないように、前記直鎖状分子の両末端を封鎖してポリロタキサンを得る工程
(4)ポリロタキサンの環状分子に側鎖を修飾する工程
(5)ポリロタキサンの環状分子又は環状分子側鎖に外部刺激反応型開環性官能基を導入する工程
[Method for producing polyrotaxane]
Polyrotaxane can be produced by the following steps (1) to (5). However, the method for producing polyrotaxane is not limited to this production method.
(1) a step of converting a terminal substituent of a linear molecule to prepare a linear molecule; Step (3) to block both ends of the linear molecule so that the cyclic molecule does not detach from the linear molecule to obtain a polyrotaxane having no blocking group (pseudopolyrotaxane). Step of obtaining (4) Step of modifying the side chain of the cyclic molecule of the polyrotaxane (5) Step of introducing an external stimuli-reactive ring-opening functional group to the cyclic molecule or the side chain of the cyclic molecule of the polyrotaxane

前記(1)の工程は、直鎖状分子であるポリエチレングリコールの置換基を他の置換基に変換する工程である。変換する方法としては、通常の有機合成を利用した誘導法による変換方法を用いることができる。この場合に、ポリエチレングリコール部分の末端に連結基が形成されるまで複数の誘導段階を経てもよい。
また、出発物となる直鎖状分子の末端基によっては(1)の工程を経ずに(2)の工程を行なうことで擬ポリロタキサンを得てもよい。
The step (1) is a step of converting a substituent of polyethylene glycol, which is a linear molecule, into another substituent. As a conversion method, a conversion method based on an induction method using ordinary organic synthesis can be used. In this case, multiple derivatization steps may be followed until a linking group is formed at the end of the polyethylene glycol moiety.
Also, depending on the terminal group of the starting linear molecule, the pseudo-polyrotaxane may be obtained by carrying out the step (2) without going through the step (1).

前記(2)の工程は、環状分子を直鎖状分子に包接させる工程である。本工程においては、擬ポリロタキサンを得ることができるが、環状分子の直鎖状分子への包接量を良好に制御しながら行なうとよい。この場合に環状分子と直鎖状分子とを混合させる際の時間、湿度、温度、圧力及び用いる直鎖状分子の分子量について制御することができる。
より具体的には、環状分子の飽和溶液中に、過剰な直鎖状分子を溶解する方法が挙げられる。
直鎖状分子に環状分子を包接させる場合には、有機溶剤中又は水溶液と有機溶剤の混合溶媒中に溶解させた直鎖状分子と環状分子をそのまま静置させるか、超音波を発生させながら数時間から数十時間置いてもよい。また、適宜温度条件を調整することが好ましい。
The step (2) is a step of including a cyclic molecule in a linear molecule. In this step, a pseudo-polyrotaxane can be obtained, and it is preferable to carry out the step while controlling the inclusion amount of the cyclic molecule in the linear molecule. In this case, it is possible to control the time, humidity, temperature, pressure and the molecular weight of the linear molecule used when mixing the cyclic molecule and the linear molecule.
More specifically, there is a method of dissolving excess linear molecules in a saturated solution of cyclic molecules.
When a cyclic molecule is included in a linear molecule, the linear molecule and the cyclic molecule dissolved in an organic solvent or a mixed solvent of an aqueous solution and an organic solvent are allowed to stand as they are, or ultrasonic waves are generated. It may be left for several hours to several tens of hours. Moreover, it is preferable to adjust the temperature conditions appropriately.

次に、前記静置後又は超音波処理後は、反応液から遠心分離、凍結乾燥、熱風乾燥、減圧蒸留、減圧乾燥、真空乾燥等によって溶媒を除去して、擬ポリロタキサンを得ることができる。また、適宜溶媒により洗浄する等して、より純度の高い擬ポリロタキサンを得てもよい。 Next, after standing still or after ultrasonic treatment, the solvent is removed from the reaction liquid by centrifugation, freeze drying, hot air drying, vacuum distillation, vacuum drying, vacuum drying, or the like to obtain a pseudopolyrotaxane. Alternatively, the pseudo-polyrotaxane having a higher purity may be obtained by washing with a suitable solvent or the like.

前記(3)の工程は、環状分子が直鎖状分子から脱離しないように、直鎖状分子の両末端を封止基で封鎖して、ポリロタキサンを得る工程である。封止基は通常の有機合成反応を利用した方法で導入できる。反応で使用する溶剤は適宜選択すればよいが、例えば、ジメチルホルムアミド、アセトニトリルが挙げられる。 The step (3) is a step of blocking both ends of the linear molecule with blocking groups so that the cyclic molecule does not detach from the linear molecule to obtain a polyrotaxane. The blocking group can be introduced by a method using ordinary organic synthesis reactions. Solvents used in the reaction may be appropriately selected, and examples thereof include dimethylformamide and acetonitrile.

前記(4)の工程は、ポリロタキサンの環状分子に側鎖を修飾する工程である。環状分子の側鎖は通常の有機合成反応を利用した方法で導入できる。反応において溶剤はなくてもよい。溶剤を使用する場合には、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリルが挙げられる。 The step (4) is a step of modifying the cyclic molecule of the polyrotaxane with a side chain. A side chain of a cyclic molecule can be introduced by a method utilizing a normal organic synthesis reaction. There may be no solvent in the reaction. When using a solvent, for example, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, acetonitrile can be mentioned.

前記(5)の工程は、ポリロタキサンの環状分子又は環状分子側鎖に外部刺激反応型開環性官能基を導入する工程である。この官能基は通常の有機合成反応を利用した方法で導入できる。反応においては溶剤を使用することが好ましい。
本工程では内部歪を有する開環性官能基の修飾であり、温度や触媒による反応制御が必要となるため、適宜反応条件を調整することが好ましい。また、ポリロタキサンを均一に分散する溶剤の選定によって良好に反応させることができる。
精製する際には、水や活性酸素等の開環性官能基の反応を誘発する要因を除外することが好ましい。
The step (5) is a step of introducing an external stimuli-reactive ring-opening functional group into the cyclic molecule or the cyclic molecule side chain of the polyrotaxane. This functional group can be introduced by a method utilizing a normal organic synthesis reaction. It is preferred to use a solvent in the reaction.
In this step, a ring-opening functional group having internal strain is modified, and it is necessary to control the reaction by temperature and catalyst, so it is preferable to adjust the reaction conditions appropriately. Moreover, by selecting a solvent that disperses the polyrotaxane uniformly, the reaction can be favorably performed.
When purifying, it is preferable to exclude factors that induce reaction of the ring-opening functional group, such as water and active oxygen.

[硬化性樹脂組成物]
前記硬化性樹脂組成物は、ポリロタキサン(A)、その外部刺激反応型開環性官能基と反応し得る樹脂(B)、及び硬化剤(C)を含む。尚、硬化性樹脂組成物において、樹脂(B)は、例えば質量比の最も大きい成分となりやすい。本明細書では、樹脂(B)のことをマトリックス樹脂ということもある。
[Curable resin composition]
The curable resin composition comprises a polyrotaxane (A), a resin (B) capable of reacting with its external stimulus-reactive ring-opening functional group, and a curing agent (C). Incidentally, in the curable resin composition, the resin (B) tends to be, for example, the component with the largest mass ratio. In this specification, the resin (B) is sometimes referred to as a matrix resin.

[外部刺激反応型開環性官能基と反応し得る樹脂(B)]
樹脂(B)は、ポリロタキサン(A)の外部刺激反応型開環性官能基と反応し得る樹脂であることが好ましい。樹脂(B)は、具体的には、エポキシ基、オキセタン基等の環状脂肪族エーテル及び/又はエチレンスルフィド基等の環状脂肪族チオエーテルと反応し得る樹脂であることが好ましい。
樹脂(B)としては、例えば、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂が挙げられる。
また、樹脂(B)は、エポキシ基、オキセタン基、エチレンスルフィド基等の外部刺激反応型開環性官能基を有する樹脂であってもよく、樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレンやアクリロニトリル-スチレン共重合体等のポリスチレン系樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。
樹脂(B)としては、機械特性の向上が特に求められているエポキシ樹脂が好ましい。
[Resin (B) capable of reacting with external stimulation-reactive ring-opening functional group]
The resin (B) is preferably a resin capable of reacting with the externally stimulus-reactive ring-opening functional group of the polyrotaxane (A). Specifically, the resin (B) is preferably a resin capable of reacting with a cycloaliphatic ether such as an epoxy group or an oxetane group and/or a cycloaliphatic thioether such as an ethylene sulfide group.
Examples of the resin (B) include epoxy resins and oxetane resins.
Further, the resin (B) may be a resin having an external stimuli-reactive ring-opening functional group such as an epoxy group, an oxetane group, or an ethylene sulfide group. Examples include resins, polycarbonate resins, polyethylene resins, polypropylene resins, polyvinyl chloride resins, polystyrene resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene copolymers, polyurethane resins, and silicone resins.
As the resin (B), an epoxy resin, which is particularly required to improve mechanical properties, is preferable.

[エポキシ樹脂]
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂、その他の多官能フェノール型エポキシ樹脂等のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、芳香族エポキシ樹脂の芳香環を水素添加したエポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂が挙げられる。これらの中でも幅広い用途で使用されることや、製造コストが安価であることから、エポキシ樹脂は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が好ましい。
[Epoxy resin]
Examples of epoxy resins include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin, bisphenol A novolak type epoxy resin, tetra Bromobisphenol A type epoxy resins, glycidyl ether type epoxy resins such as other polyfunctional phenol type epoxy resins, epoxy resins obtained by hydrogenating aromatic rings of aromatic epoxy resins, glycidyl ester type epoxy resins, glycidyl amine type epoxy resins, Examples include cyclic epoxy resins and heterocyclic epoxy resins. Among these, the bisphenol A type epoxy resin is preferable as the epoxy resin because it can be used in a wide range of applications and the manufacturing cost is low.

硬化物のガラス転移温度や架橋密度を調整するために、エポキシ樹脂は、主鎖に直鎖の脂肪族骨格を有するエポキシ樹脂を含むことが好ましい。
主鎖に直鎖の脂肪族骨格を有するエポキシ樹脂の配合量は、その他のエポキシ樹脂のエポキシ当量にもよるが、エポキシ樹脂全体の10~90質量%が好ましい。
In order to adjust the glass transition temperature and crosslink density of the cured product, the epoxy resin preferably contains an epoxy resin having a linear aliphatic skeleton in its main chain.
The amount of the epoxy resin having a linear aliphatic skeleton in the main chain is preferably 10 to 90% by mass of the total epoxy resin, although it depends on the epoxy equivalent of other epoxy resins.

主鎖に直鎖の脂肪族骨格を有するエポキシ樹脂としては、例えば、アルカンジオールグリシジルエーテル、アルカンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテルが挙げられる。 Examples of epoxy resins having a linear aliphatic skeleton in the main chain include alkanediol glycidyl ether, alkanediol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, and polytetramethylene glycol diglycidyl ether.

[硬化剤]
硬化剤(C)は、樹脂(B)(具体的には、マトリックス樹脂)を硬化させる硬化剤であればよく、マトリックス樹脂がエポキシ樹脂である場合、公知のエポキシ樹脂用の硬化剤を用いればよい。
[Curing agent]
The curing agent (C) may be any curing agent that cures the resin (B) (specifically, the matrix resin). When the matrix resin is an epoxy resin, a known epoxy resin curing agent may be used. good.

エポキシ樹脂用の硬化剤は、エポキシ樹脂のエポキシ基間の架橋反応及び/又は鎖長延長反応に寄与する物質である。尚、本明細書において、通常「硬化促進剤」と呼ばれるものであってもエポキシ樹脂のエポキシ基間の架橋反応及び/又は鎖長延長反応に寄与する物質であれば、硬化剤とみなすこととする。 Curing agents for epoxy resins are substances that contribute to cross-linking and/or chain extension reactions between the epoxy groups of the epoxy resin. In this specification, even if a substance is usually called a "curing accelerator", it is regarded as a curing agent if it is a substance that contributes to the cross-linking reaction and/or chain extension reaction between the epoxy groups of the epoxy resin. do.

前記硬化性樹脂組成物における硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、0.1~300質量部が好ましく、250質量部以下がより好ましく、200質量部以下が更に好ましく、150質量部以下が特に好ましい。 The content of the curing agent in the curable resin composition is preferably 0.1 to 300 parts by mass, more preferably 250 parts by mass or less, even more preferably 200 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. Part by mass or less is particularly preferred.

エポキシ樹脂用の硬化剤としては、例えば、多官能フェノール類、アミン系化合物、酸無水物系化合物、イミダゾール系化合物、アミド系化合物、カチオン重合開始剤、有機ホスフィン類が挙げられる。
これらの中では、ポリロタキサンがエポキシ樹脂中に均一に分散することから、アミン系化合物が好ましい。
Curing agents for epoxy resins include, for example, polyfunctional phenols, amine compounds, acid anhydride compounds, imidazole compounds, amide compounds, cationic polymerization initiators, and organic phosphines.
Among these, amine-based compounds are preferred because polyrotaxanes are uniformly dispersed in the epoxy resin.

多官能フェノール類としては、例えば、ビスフェノール類、ビフェノール類、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノン、ジヒドロキシナフタレン類、これら化合物の芳香環に結合した水素原子がハロゲン等の置換基で置換されたものが挙げられる。また、多官能フェノール類としては、ノボラック類、レゾール類が挙げられる。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of polyfunctional phenols include bisphenols, biphenols, catechol, resorcinol, hydroquinone, dihydroxynaphthalenes, and those in which hydrogen atoms bonded to aromatic rings of these compounds are substituted with substituents such as halogen. Further, polyfunctional phenols include novolaks and resoles.
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

アミン系化合物としては、例えば、脂肪族の一級、二級、三級アミン、芳香族の一級、二級、三級アミン、環状アミン、グアニジン類、尿素誘導体が挙げられる。具体的には、トリエチレンテトラミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、メタキシレンジアミン、ジシアンジアミド、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ[4,3,0]-5-ノネン、ジメチル尿素、グアニル尿素が挙げられる。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of amine compounds include aliphatic primary, secondary, and tertiary amines, aromatic primary, secondary, and tertiary amines, cyclic amines, guanidines, and urea derivatives. Specifically, triethylenetetramine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenyl ether, metaxylenediamine, dicyandiamide, 1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecene, 1,5-diazabicyclo[4,3,0] -5-nonene, dimethylurea, guanylurea.
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

ポリロタキサンをエポキシ樹脂中により均一に分散させることができるという観点からは、硬化剤としてアミン系化合物を用いることが好ましく、ジアミノジフェニルメタンを用いることがより好ましい。 From the viewpoint that the polyrotaxane can be more uniformly dispersed in the epoxy resin, it is preferable to use an amine-based compound as the curing agent, and it is more preferable to use diaminodiphenylmethane.

酸無水物系化合物としては、例えば、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水マレイン酸と不飽和化合物の縮合物が挙げられる。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Acid anhydride compounds include, for example, phthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, trimellitic anhydride, and condensates of maleic anhydride and unsaturated compounds.
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

イミダゾール系化合物としては、例えば、1-イソブチル-2-メチルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、ベンズイミダゾールが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of imidazole compounds include 1-isobutyl-2-methylimidazole, 2-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, and benzimidazole. .
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

アミド系化合物としては、例えば、ジシアンジアミド及びその誘導体、ポリアミド樹脂が挙げられる。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of amide compounds include dicyandiamide and its derivatives, and polyamide resins.
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

カチオン重合開始剤としては、例えば、SbF 、BF 、AsF 、PF 、CFSO 2-、B(C 等のアニオン成分と、ヨウ素、硫黄、窒素、リン等の原子を含む芳香族カチオン成分とからなる化合物が挙げられる。これらの中では、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルフォニウム塩が好ましい。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of cationic polymerization initiators include anionic components such as SbF 6 , BF 4 , AsF 6 , PF 6 , CF 3 SO 3 2− and B(C 6 F 5 ) 4 , iodine, sulfur , nitrogen, and an aromatic cation component containing atoms such as phosphorus. Among these, diaryliodonium salts and triarylsulfonium salts are preferred.
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

有機ホスフィン類としては、例えば、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィンが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of organic phosphines include tributylphosphine, methyldiphenylphosphine, triphenylphosphine, diphenylphosphine and phenylphosphine.
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

多官能フェノール類、アミン系化合物、酸無水物系化合物を用いる場合、硬化性樹脂組成物中のエポキシ基に対する硬化剤中の官能基(具体的には、多官能フェノール類の水酸基、アミン系化合物のアミノ基、又は酸無水物系化合物の酸無水物基)の当量比で、0.8~1.5の範囲となるように用いることが好ましい。 When using polyfunctional phenols, amine compounds, and acid anhydride compounds, functional groups in the curing agent for epoxy groups in the curable resin composition (specifically, hydroxyl groups of polyfunctional phenols, amine compounds or the acid anhydride group of the acid anhydride-based compound) is preferably used so that the equivalent ratio is in the range of 0.8 to 1.5.

前記硬化性樹脂組成物中のポリロタキサン(A)の含有率は0.1~30質量%であることが好ましい。ポリロタキサン(A)の含有率が前記範囲内であれば、硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性が向上する。 The content of polyrotaxane (A) in the curable resin composition is preferably 0.1 to 30% by mass. When the content of the polyrotaxane (A) is within the above range, the mechanical properties of the cured product of the curable resin composition are improved.

[硬化性樹脂組成物の製造方法]
硬化性樹脂組成物は、ポリロタキサン、マトリックス樹脂及び硬化剤を、この分野における通常の方法で混合すればよい。
[Method for producing curable resin composition]
A curable resin composition may be prepared by mixing a polyrotaxane, a matrix resin and a curing agent by a common method in this field.

[硬化物]
硬化性樹脂組成物を硬化させることにより、硬化物を得ることができる。ここでいう「硬化」とは熱及び/又は光等により硬化性樹脂組成物を意図的に硬化させることを意味するものであり、その硬化の程度は所望の物性、用途により制御すればよい。
[Cured product]
A cured product can be obtained by curing the curable resin composition. The term "curing" as used herein means intentionally curing the curable resin composition with heat and/or light, and the degree of curing may be controlled according to desired physical properties and applications.

硬化性樹脂組成物がエポキシ樹脂系の硬化性樹脂組成物である場合、その硬化方法(より具体的には、硬化時の加熱条件)は組成物中の配合成分や配合量によって異なるが、通常、80~200℃での60~180分の加熱条件が挙げられる。
硬化反応を十分に進行させる場合には、80~160℃での10~30分の一次加熱と、一次加熱温度よりも40~120℃高い120~200℃での60~150分の二次加熱との二段処理で行なうことが好ましい。
硬化物を半硬化物として製造する際には、加熱等により形状が保てる程度に硬化性樹脂組成物の硬化反応を進行させればよい。
When the curable resin composition is an epoxy resin-based curable resin composition, the curing method (more specifically, the heating conditions for curing) varies depending on the ingredients and amounts in the composition, but usually , 80-200° C. for 60-180 minutes.
When the curing reaction is sufficiently advanced, primary heating at 80 to 160° C. for 10 to 30 minutes and secondary heating at 120 to 200° C., which is 40 to 120° C. higher than the primary heating temperature, for 60 to 150 minutes. It is preferable to carry out the two-stage treatment with.
When a cured product is produced as a semi-cured product, the curing reaction of the curable resin composition may be allowed to proceed by heating or the like to such an extent that the shape can be maintained.

[硬化物の物性]
硬化物は、機械特性が向上したものである。
機械特性は、引張試験、曲げ試験、耐衝撃性試験等で計測することができる。
引張試験の場合は、高靭性化により、引張破断伸度が向上する。その際、引張試験における応力と歪みが比例する弾性歪み領域から求められる引張弾性率が低下しないことが特に重要である。
[Physical properties of cured product]
The cured product has improved mechanical properties.
Mechanical properties can be measured by a tensile test, bending test, impact resistance test, or the like.
In the case of a tensile test, the tensile elongation at break is improved by increasing the toughness. At that time, it is particularly important that the tensile elastic modulus obtained from the elastic strain region in which the stress and strain in the tensile test are proportional does not decrease.

[用途]
前記硬化性樹脂組成物及び硬化物は、靭性、弾性等の機械特性が向上するため、塗料、電気・電子材料、接着剤、炭素繊維強化樹脂等の分野において好適に用いることができる。
[Use]
Since the curable resin composition and the cured product have improved mechanical properties such as toughness and elasticity, they can be suitably used in fields such as paints, electrical and electronic materials, adhesives, and carbon fiber reinforced resins.

以下に実施例を示し、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。
尚、以下の記載において、単位の「部」は「質量部」を示す。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.
In the following description, the unit "parts" indicates "mass parts".

[評価方法]
<力学物性(一軸引張試験)>
実施例及び比較例で得られたダンベル型試験片(ストレート部の長さ4mm、ストレート部の幅16mm、厚さ1mm)について、精密万能試験機オートグラフAG-10kNXPlus(島津製作所社製)を用いて、室温(23℃)にて一軸引張試験を行なった。
初期のクロスヘッド間距離を25mm、クロスヘッド速度を1mm/分として、引張弾性率と引張破断伸度を測定した。また、実施例6~14、比較例2、比較例3においては、このときの最大応力を測定した。
引張弾性率は、歪み0.05%、0.25%の2点間における応力-歪み曲線の傾きとして得られる。引張破断伸度は、試験開始から破断時までに伸びた距離を初期のクロスヘッド間距離で除した値として得られる。最大応力は、試験開始から破断時までに示した応力の中の最大値として得られる。
[Evaluation method]
<Mechanical properties (uniaxial tensile test)>
Dumbbell-shaped test pieces (straight portion length 4 mm, straight portion width 16 mm, thickness 1 mm) obtained in Examples and Comparative Examples were measured using a precision universal testing machine Autograph AG-10kNXPlus (manufactured by Shimadzu Corporation). Then, a uniaxial tensile test was performed at room temperature (23°C).
The tensile modulus and tensile elongation at break were measured with an initial crosshead distance of 25 mm and a crosshead speed of 1 mm/min. Further, in Examples 6 to 14, Comparative Examples 2 and 3, the maximum stress at this time was measured.
The tensile modulus is obtained as the slope of the stress-strain curve between two points of strain 0.05% and 0.25%. The tensile elongation at break is obtained as a value obtained by dividing the distance extended from the start of the test to the time of break by the initial distance between the crossheads. The maximum stress is obtained as the maximum of the stresses exhibited from the start of the test to the time of break.

[原料]
ポリカプロラクトン修飾ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a1)の調製
特許第4461252号の段落0035~0037と、特開2011-046917号の段落0072~0073に記載された方法と同様にして調製した。ポリカプロラクトン修飾ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a1)の構成は次の通りである。
直鎖状分子:ポリエチレングリコール(数平均分子量2万g/mol)
環状分子:α-シクロデキストリン(以下「シクロデキストリン」を「CD」と略記する)
封止基:アダマンタンアミン基
CD修飾基:ポリカプロラクトン(繰り返し構造単位8前後)
α-CD包接量:0.28
α-CD 1個に対するポリカプロラクトン本数:約5
全体の重量平均分子量:20万g/mol
[material]
Preparation of polycaprolactone-modified hydroxypropylated polyrotaxane (a1) Prepared in the same manner as described in paragraphs 0035 to 0037 of Japanese Patent No. 4461252 and paragraphs 0072 to 0073 of JP-A-2011-046917. The structure of the polycaprolactone-modified hydroxypropylated polyrotaxane (a1) is as follows.
Linear molecule: polyethylene glycol (number average molecular weight 20,000 g/mol)
Cyclic molecule: α-cyclodextrin (hereinafter "cyclodextrin" is abbreviated as "CD")
Sealing group: adamantaneamine group CD modifying group: polycaprolactone (around 8 repeating structural units)
α-CD inclusion amount: 0.28
Number of polycaprolactones per α-CD: about 5
Overall weight average molecular weight: 200,000 g/mol

ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2)の調製
国際公開第2005/080469号に記載された方法と同様にして調製した。ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2)の構成は次の通りである。
直鎖状分子:ポリエチレングリコール(平均分子量3.5万)
環状分子:α-CD
封止基:アダマンタンアミン基
α-CD包接量:0.25
ヒドロキシプロピル基修飾率:51%
理論水酸基量:9.76mmol/g
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)による重量平均分子量:15万
Preparation of hydroxypropylated polyrotaxane (a2) Prepared in the same manner as described in WO2005/080469. The structure of the hydroxypropylated polyrotaxane (a2) is as follows.
Linear molecule: Polyethylene glycol (average molecular weight 35,000)
Cyclic molecule: α-CD
Blocking group: adamantaneamine group α-CD inclusion amount: 0.25
Hydroxypropyl group modification rate: 51%
Theoretical amount of hydroxyl groups: 9.76 mmol/g
Weight average molecular weight by gel permeation chromatography (GPC): 150,000

エポキシ樹脂(b1):jER(登録商標)828(ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂、三菱ケミカル社製)
エポキシ樹脂(b2):YED216D(アルキルジグリシジルエーテル、三菱ケミカル社製)
硬化剤(c):4,4’-ジアミノジフェニルメタン(東京化成工業社製)
Epoxy resin (b1): jER (registered trademark) 828 (bisphenol A liquid epoxy resin, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
Epoxy resin (b2): YED216D (alkyl diglycidyl ether, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
Curing agent (c): 4,4'-diaminodiphenylmethane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)

[実施例1](a1)へのエポキシ基の導入
ポリカプロラクトン修飾ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a1)10gをトルエン80mLに溶解して4時間撹拌後、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン 0.96mLを加え、更に1時間混合した。
そこにエピブロモヒドリン 0.63mLを添加し、50℃で24時間反応させた。
得られた合成溶液からトルエンを留去し、クロロホルム/ヘキサンで溶解再沈殿を2~3回繰り返し、60℃で24時間減圧乾燥して白色固体を得た。
NMR測定により、ポリカプロラクトン由来の水酸基に対して、エポキシ基が約30%修飾されたエポキシ基修飾ポリロタキサン(A1)の構造が確認された。
エポキシ基はエーテル基を介してポリカプロラクトンの末端に結合している。
[Example 1] Introduction of epoxy group to (a1) 10 g of polycaprolactone-modified hydroxypropylated polyrotaxane (a1) was dissolved in 80 mL of toluene and stirred for 4 hours, followed by 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undeca. -7-ene 0.96 mL was added and mixed for an additional hour.
0.63 mL of epibromohydrin was added thereto and reacted at 50° C. for 24 hours.
Toluene was distilled off from the resulting synthesis solution, and the solution was dissolved and reprecipitated with chloroform/hexane two or three times, and dried under reduced pressure at 60° C. for 24 hours to obtain a white solid.
NMR measurement confirmed the structure of epoxy group-modified polyrotaxane (A1) in which about 30% of epoxy groups were modified with respect to hydroxyl groups derived from polycaprolactone.
Epoxy groups are attached to the ends of polycaprolactone via ether groups.

得られたエポキシ基修飾ポリロタキサン(A1):20部、エポキシ樹脂(b1):60部、エポキシ樹脂(b2):40部を80℃で1時間混合した後、硬化剤(c):32.7部を投入し、85℃で溶解させ、硬化性樹脂組成物を得た。
得られた硬化性樹脂組成物をダンベル形状(ダンベル8号形試験片、ストレート部の長さ4mm、ストレート部の幅16mm、厚さ1mm)のシリコーンモールドに投入し、80℃で10分間、減圧下で脱気した。その後、大気圧下で室温から6℃/分の速度で昇温して90℃に達した後、15分間保持した。
次いで、6℃/分の速度で昇温して150℃に達した後、2時間保持することで熱硬化させて、硬化物を得た。
The obtained epoxy group-modified polyrotaxane (A1): 20 parts, epoxy resin (b1): 60 parts, and epoxy resin (b2): 40 parts were mixed at 80° C. for 1 hour, and then the curing agent (c): 32.7. and melted at 85° C. to obtain a curable resin composition.
The obtained curable resin composition was placed in a dumbbell-shaped silicone mold (dumbbell No. 8 test piece, length of straight part 4 mm, width of straight part 16 mm, thickness 1 mm), and the pressure was reduced at 80 ° C. for 10 minutes. Degassed below. Thereafter, the temperature was raised from room temperature at a rate of 6° C./min under atmospheric pressure to reach 90° C., and then held for 15 minutes.
Then, after the temperature was raised at a rate of 6° C./min to reach 150° C., the composition was thermally cured by holding for 2 hours to obtain a cured product.

[比較例1]
エポキシ基で修飾していないポリロタキサン(a1)(つまり、未修飾のポリロタキサン(a1)、より具体的には、ポリカプロラクトン修飾ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a1)):20部、エポキシ樹脂(b1):60部、エポキシ樹脂(b2):40部を80℃で1時間混合した後、実施例1と同様にして硬化物を得た。
[Comparative Example 1]
Polyrotaxane (a1) not modified with an epoxy group (that is, unmodified polyrotaxane (a1), more specifically, polycaprolactone-modified hydroxypropylated polyrotaxane (a1)): 20 parts, epoxy resin (b1): 60 and epoxy resin (b2): 40 parts were mixed at 80° C. for 1 hour, and then cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured product.

[比較例2]
エポキシ樹脂(b1):60部、エポキシ樹脂(b2):40部を80℃で1時間混合した後、実施例1と同様にして硬化物を得た。
[Comparative Example 2]
Epoxy resin (b1): 60 parts and epoxy resin (b2): 40 parts were mixed at 80° C. for 1 hour, and then cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured product.

Figure 2022182934000001
Figure 2022182934000001

表1より、外部刺激反応型開環性官能基を有するポリロタキサンを用いた実施例1の硬化物は、エポキシ樹脂本来の引張弾性率を損なうことなく、高い引張破断伸度を示す。つまり、実施例1の硬化物は、弾性率と伸度を両立しており、非常に優れた機械特性を有することがわかった。 From Table 1, the cured product of Example 1 using polyrotaxane having an external stimulus-reactive ring-opening functional group exhibits a high tensile elongation at break without impairing the inherent tensile modulus of the epoxy resin. In other words, it was found that the cured product of Example 1 had both elastic modulus and elongation, and had very excellent mechanical properties.

一方、エポキシ基で修飾をしていないポリロタキサンを用いた比較例1の硬化物は、高い引張破断伸度を示したが、引張弾性率が低く、エポキシ樹脂本来の引張弾性率を維持できていないことがわかった。
また、ポリロタキサンを用いなかった比較例2の硬化物は、高い引張弾性率を示したが、引張破断伸度が低く、靭性に劣ることがわかった。
On the other hand, the cured product of Comparative Example 1 using a polyrotaxane not modified with an epoxy group exhibited a high tensile elongation at break, but a low tensile modulus and could not maintain the original tensile modulus of the epoxy resin. I understood it.
The cured product of Comparative Example 2, which did not use polyrotaxane, exhibited a high tensile modulus, but a low tensile elongation at break and poor toughness.

以下の実施例2~5は、実施例1とは異なるポリロタキサンを製造する例である。 Examples 2 to 5 below are examples of producing polyrotaxanes different from Example 1.

[実施例2](a2)へのエポキシ基の導入
窒素雰囲気下、ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2) 1000mgに脱水DMSO(DMSOは、ジメチルスルホキシドを表す。) 40mLを添加し、60℃で攪拌して溶解させた。尚、ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2)としては、事前に減圧乾燥させたものを用いた。次いで、溶解物に1,1’-カルボニルジイミダゾール(東京化成社製) 1582mg(9.76mmol)を加えた後、60℃で2時間攪拌した。
N,N-ジメチルアミノピリジン(東京化成社製) 238mg(1.95mmol)及びグリシドール(関東化学社製) 1445mg(19.5mmol)を加え、60℃で2時間攪拌した。室温まで冷却後、リン酸二水素ナトリウム 29.3mmolを水40mLに溶解した水溶液を少しずつ注ぎ、析出した沈殿物をデカンテーションにより取得した。
沈殿物をDMSO(15mL)-水(15mL)で3回再沈殿した後、クロロホルム(15mL)-ヘキサン(15mL)で8回再沈殿した。得られた沈殿物をクロロホルム(30mL)に溶解した後、濾過した。得られた溶液を無水硫酸ナトリウム上で乾燥、濾過することにより、無色の溶液を得た。
[Example 2] Introduction of epoxy group to (a2) Under a nitrogen atmosphere, 40 mL of dehydrated DMSO (DMSO represents dimethyl sulfoxide) was added to 1000 mg of hydroxypropylated polyrotaxane (a2), and the mixture was stirred at 60°C. Dissolved. As the hydroxypropylated polyrotaxane (a2), one dried under reduced pressure in advance was used. Then, 1582 mg (9.76 mmol) of 1,1′-carbonyldiimidazole (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to the dissolved material, and the mixture was stirred at 60° C. for 2 hours.
238 mg (1.95 mmol) of N,N-dimethylaminopyridine (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) and 1445 mg (19.5 mmol) of glycidol (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd.) were added and stirred at 60° C. for 2 hours. After cooling to room temperature, an aqueous solution prepared by dissolving 29.3 mmol of sodium dihydrogen phosphate in 40 mL of water was poured little by little, and the deposited precipitate was obtained by decantation.
The precipitate was reprecipitated with DMSO (15 mL)-water (15 mL) three times, and then reprecipitated with chloroform (15 mL)-hexane (15 mL) eight times. The resulting precipitate was dissolved in chloroform (30 mL) and then filtered. The resulting solution was dried over anhydrous sodium sulfate and filtered to obtain a colorless solution.

ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2) 2073mgを出発原料に用いて、上記と同様の操作を行ない、もう1つの無色の溶液を得た。 Using 2073 mg of hydroxypropylated polyrotaxane (a2) as a starting material, the same operation as above was performed to obtain another colorless solution.

上記のようにして得られた2つの無色の溶液を混合し、溶媒を部分的に濃縮することにより、目的物であるエポキシ基修飾ポリロタキサン(A2)725mgを含むクロロホルム溶液89.2gを得た(濃度0.81質量%)。DMSO-d中で測定したプロトンNMRにおいて、1.0~1.2ppmのヒドロキシプロピル基由来のメチル基のピークの積分を基準として、2.9ppmのエポキシ基由来のピークの積分から見積もったOH基のエポキシ化率は約40%であった。 By mixing the two colorless solutions obtained as described above and partially concentrating the solvent, 89.2 g of a chloroform solution containing 725 mg of the target epoxy group-modified polyrotaxane (A2) was obtained ( concentration 0.81% by weight). In the proton NMR measured in DMSO-d 6 , OH estimated from the integration of the peak derived from the epoxy group at 2.9 ppm based on the integration of the methyl group peak derived from the hydroxypropyl group at 1.0-1.2 ppm. The epoxidation rate of the groups was about 40%.

本例のエポキシ基修飾ポリロタキサン(A2)は、次のような構造を有すると言える。
環状分子であるα-CD環上に、カーボネート結合を介してグリシジル基が結合しており、その修飾率は約40%である。より具体的には、原料に用いたヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2)は、1つのα-CD環当たり、(ただし、ヒドロキシプロピル化されたものを含めて)18個の水酸基を有しているが、この水酸基のうち平均して約40%がグリシジルカーボネート基に置き換わった構造を有している。
It can be said that the epoxy group-modified polyrotaxane (A2) of this example has the following structure.
A glycidyl group is bonded to the α-CD ring, which is a cyclic molecule, via a carbonate bond, and the modification rate is about 40%. More specifically, the hydroxypropylated polyrotaxane (a2) used as a raw material has 18 hydroxyl groups (including hydroxypropylated ones) per α-CD ring. , and about 40% of the hydroxyl groups on average are replaced with glycidyl carbonate groups.

[実施例3](a2)へのエポキシ基及びベンジル基の導入
窒素雰囲気下、ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2) 516mgに脱水DMSO 21mLを添加し、60℃で攪拌して溶解させた。尚、ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2)としては、事前に減圧乾燥させたものを用いた。次いで、溶解物に1,1’-カルボニルジイミダゾール(東京化成社製) 816mg(5.04mmol)を加えた後、60℃で2時間攪拌した。
80℃に昇温し、N,N-ジメチルアミノピリジン(東京化成社製) 62mg(0.50mmol)及びベンジルアルコール(東京化成社製) 1089mg(10.1mmol)を加え、80℃で2時間攪拌した。60℃に冷却し、グリシドール(関東化学社製) 746mg(10.1mmol)を加え、60℃で1時間攪拌した。室温まで冷却後、反応液を氷冷した水21mLに少しずつ注ぎ、析出した沈殿物をデカンテーションにより取得した。
沈殿物をDMSO(6mL)-水(6mL)で3回再沈殿した後、クロロホルム(3mL)-ヘキサン(6mL)で3回再沈殿した。得られた沈殿物をクロロホルム(20mL)に溶解した後、濾過した。得られた溶液を無水硫酸ナトリウム上で乾燥、濾過することにより、無色の溶液を得た。
[Example 3] Introduction of epoxy group and benzyl group to (a2) Under a nitrogen atmosphere, 21 mL of dehydrated DMSO was added to 516 mg of hydroxypropylated polyrotaxane (a2), and the mixture was stirred at 60°C to dissolve. As the hydroxypropylated polyrotaxane (a2), one dried under reduced pressure in advance was used. Then, 816 mg (5.04 mmol) of 1,1′-carbonyldiimidazole (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to the dissolved material, and the mixture was stirred at 60° C. for 2 hours.
The temperature is raised to 80° C., 62 mg (0.50 mmol) of N,N-dimethylaminopyridine (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) and 1089 mg (10.1 mmol) of benzyl alcohol (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) are added, and the mixture is stirred at 80° C. for 2 hours. did. After cooling to 60°C, 746 mg (10.1 mmol) of glycidol (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd.) was added and stirred at 60°C for 1 hour. After cooling to room temperature, the reaction solution was gradually poured into 21 mL of ice-cooled water, and the deposited precipitate was collected by decantation.
The precipitate was reprecipitated with DMSO (6 mL)-water (6 mL) three times, and then reprecipitated with chloroform (3 mL)-hexane (6 mL) three times. The resulting precipitate was dissolved in chloroform (20 mL) and then filtered. The resulting solution was dried over anhydrous sodium sulfate and filtered to obtain a colorless solution.

ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2) 518mg、479mg、490mg、517mgをそれぞれ出発原料に用いて、上記と同様の操作を行ない、更に4つの無色の溶液を得た。 Using 518 mg, 479 mg, 490 mg and 517 mg of hydroxypropylated polyrotaxane (a2) as starting materials, the same operation as above was performed to obtain four colorless solutions.

上記のようにして得られた5つの溶液を混合し、溶媒を部分的に濃縮することにより、目的物であるエポキシ基修飾ポリロタキサン(A3)1090mgを含むクロロホルム溶液36.2gを得た(濃度3.0質量%)。DMSO-d中で測定したプロトンNMRにおいて、1.0~1.2ppmのヒドロキシプロピル基由来のメチル基のピークの積分を基準として、2.9ppmのエポキシ基由来のピークの積分から見積もったOH基のエポキシ化率は約21%、5.1~5.2ppmのベンジル基由来のピークの積分から見積もったOH基のベンジル化率は約41%であった。 By mixing the five solutions obtained as described above and partially concentrating the solvent, 36.2 g of a chloroform solution containing 1090 mg of the target epoxy group-modified polyrotaxane (A3) was obtained (concentration: 3 .0% by weight). In the proton NMR measured in DMSO-d 6 , OH estimated from the integration of the peak derived from the epoxy group at 2.9 ppm based on the integration of the methyl group peak derived from the hydroxypropyl group at 1.0-1.2 ppm. The epoxidation rate of the group was about 21%, and the benzylation rate of the OH group was about 41% as estimated from the integration of the peak derived from the benzyl group at 5.1-5.2 ppm.

本例のエポキシ基修飾ポリロタキサン(A3)は、次のような構造を有すると言える。
環状分子であるα-CD環上に、カーボネート結合を介してグリシジル基及びベンジル基が結合しており、その修飾率は、各々、約21%及び41%である。より具体的には、原料に用いたヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2)は、1つのα-CD環当たり、(ただし、ヒドロキシプロピル化されたものを含めて)18個の水酸基を有しているが、この水酸基のうち平均して約21%がグリシジルカーボネート基に置き換わっており、さらに、平均して約41%がベンジルカーボネート基に置き換わっている構造を有している。
It can be said that the epoxy group-modified polyrotaxane (A3) of this example has the following structure.
A glycidyl group and a benzyl group are bonded to the α-CD ring, which is a cyclic molecule, via a carbonate bond, and their modification rates are about 21% and 41%, respectively. More specifically, the hydroxypropylated polyrotaxane (a2) used as a raw material has 18 hydroxyl groups (including hydroxypropylated ones) per α-CD ring. , about 21% of the hydroxyl groups on average are replaced by glycidyl carbonate groups, and further, about 41% on average are replaced by benzyl carbonate groups.

[実施例4](a2)へのエポキシ基及びベンジル基の導入
窒素雰囲気下、ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2) 533mgに脱水DMSO 21mLを添加し、60℃で攪拌して溶解させた。尚、ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2)としては、事前に減圧乾燥させたものを用いた。次いで、溶解物に1,1’-カルボニルジイミダゾール(東京化成社製) 842mg(5.20mmol)を加えた後、60℃で2時間攪拌した。
80℃に昇温し、N,N-ジメチルアミノピリジン(東京化成社製) 63mg(0.52mmol)及びベンジルアルコール(東京化成社製) 2247mg(20.8mmol)を加え、80℃で2時間攪拌した。60℃に冷却し、グリシドール(関東化学社製) 770mg(10.4mmol)を加え、60℃で1時間攪拌した。室温まで冷却後、反応液を氷冷した水21mLに少しずつ注ぎ、析出した沈殿物をデカンテーションにより取得した。
沈殿物をDMSO(6mL)-水(6mL)で3回再沈殿した後、クロロホルム(1mL)-ヘキサン(3mL)で7回再沈殿した。得られた沈殿物をクロロホルム(20mL)に溶解した後、濾過した。得られた溶液を無水硫酸ナトリウム上で乾燥、濾過することにより、無色の溶液を得た。
[Example 4] Introduction of epoxy group and benzyl group to (a2) Under nitrogen atmosphere, 21 mL of dehydrated DMSO was added to 533 mg of hydroxypropylated polyrotaxane (a2), and stirred at 60°C to dissolve. As the hydroxypropylated polyrotaxane (a2), one dried under reduced pressure in advance was used. Next, 842 mg (5.20 mmol) of 1,1′-carbonyldiimidazole (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to the dissolved material, and the mixture was stirred at 60° C. for 2 hours.
The temperature is raised to 80° C., 63 mg (0.52 mmol) of N,N-dimethylaminopyridine (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) and 2247 mg (20.8 mmol) of benzyl alcohol (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) are added, and the mixture is stirred at 80° C. for 2 hours. did. After cooling to 60°C, 770 mg (10.4 mmol) of glycidol (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd.) was added and stirred at 60°C for 1 hour. After cooling to room temperature, the reaction solution was gradually poured into 21 mL of ice-cooled water, and the deposited precipitate was obtained by decantation.
The precipitate was reprecipitated with DMSO (6 mL)-water (6 mL) three times, and then reprecipitated with chloroform (1 mL)-hexane (3 mL) seven times. The resulting precipitate was dissolved in chloroform (20 mL) and then filtered. The resulting solution was dried over anhydrous sodium sulfate and filtered to obtain a colorless solution.

ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2) 535mg、493mgをそれぞれ出発原料に用いて、上記と同様の操作を行ない、更に2つの無色の溶液を得た。 Using 535 mg and 493 mg of hydroxypropylated polyrotaxane (a2) as starting materials, the same operation as above was carried out to obtain two more colorless solutions.

上記のようにして得られた3つの溶液を混合し、溶媒を部分的に濃縮することにより、目的物であるエポキシ基修飾ポリロタキサン(A4)1372mgを含むクロロホルム溶液49.8gを得た(濃度2.75質量%)。DMSO-d中で測定したプロトンNMRにおいて、1.0~1.2ppmのヒドロキシプロピル基由来のメチル基のピークの積分を基準として、2.9ppmのエポキシ基由来のピークの積分から見積もったOH基のエポキシ化率は約9%、5.1~5.2ppmのベンジル基由来のピークの積分から見積もったOH基のベンジル化率は約57%であった。 By mixing the three solutions obtained as described above and partially concentrating the solvent, 49.8 g of a chloroform solution containing 1372 mg of the target epoxy group-modified polyrotaxane (A4) was obtained (concentration: 2 .75% by weight). In the proton NMR measured in DMSO-d 6 , OH estimated from the integration of the peak derived from the epoxy group at 2.9 ppm based on the integration of the methyl group peak derived from the hydroxypropyl group at 1.0-1.2 ppm. The epoxidation rate of the group was about 9%, and the benzylation rate of the OH group was about 57% as estimated from the integration of the peak derived from the benzyl group at 5.1-5.2 ppm.

本例のエポキシ基修飾ポリロタキサン(A4)は、次のような構造を有すると言える。
環状分子であるα-CD環上に、カーボネート結合を介してグリシジル基及びベンジル基が結合しており、その修飾率は、各々、約9%及び57%である。より具体的には、原料に用いたヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2)は、1つのα-CD環当たり、(ただし、ヒドロキシプロピル化されたものを含めて)18個の水酸基を有しているが、この水酸基のうち平均して約9%がグリシジルカーボネート基に置き換わっており、さらに、平均して約57%がベンジルカーボネート基に置き換わっている構造を有している。
It can be said that the epoxy group-modified polyrotaxane (A4) of this example has the following structure.
A glycidyl group and a benzyl group are bonded to the α-CD ring, which is a cyclic molecule, via a carbonate bond, and their modification rates are about 9% and 57%, respectively. More specifically, the hydroxypropylated polyrotaxane (a2) used as a raw material has 18 hydroxyl groups (including hydroxypropylated ones) per α-CD ring. , about 9% of the hydroxyl groups on average are replaced by glycidyl carbonate groups, and further, about 57% on average of these hydroxyl groups are replaced by benzyl carbonate groups.

[実施例5](a2)へのエポキシ基及び2-(2-メトキシエトキシ)エチル基の導入
窒素雰囲気下、ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2) 242mgに脱水DMSO 10mLを添加し、60℃で攪拌して溶解させた。尚、ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2)としては、事前に減圧乾燥させたものを用いた。次いで、溶解物に1,1’-カルボニルジイミダゾール(東京化成社製) 383mg(2.36mmol)を加えた後、60℃で2時間攪拌した。
80℃に昇温し、N,N-ジメチルアミノピリジン(東京化成社製) 29mg(0.24mmol)及びジエチレングリコールモノメチルエーテル(東京化成社製) 852mg(7.09mmol)を加え、80℃で2時間攪拌した。60℃に冷却し、グリシドール(関東化学社製) 350mg(4.73mmol)を加え、60℃で1時間攪拌した。室温まで冷却後、反応液を氷冷した水10mLに少しずつ注ぎ、析出した沈殿物をデカンテーションにより取得した。
沈殿物をDMSO(3mL)-水(3mL)で3回再沈殿した後、クロロホルム(0.5mL)-ヘキサン(1.5mL)で6回再沈殿した。得られた沈殿物をクロロホルム(20mL)に溶解した後、濾過した。得られた溶液を無水硫酸ナトリウム上で乾燥、濾過することにより、無色の溶液を得た。
[Example 5] Introduction of epoxy group and 2-(2-methoxyethoxy)ethyl group to (a2) Under a nitrogen atmosphere, 10 mL of dehydrated DMSO was added to 242 mg of hydroxypropylated polyrotaxane (a2), and the mixture was stirred at 60°C. to dissolve. As the hydroxypropylated polyrotaxane (a2), one dried under reduced pressure in advance was used. Then, 383 mg (2.36 mmol) of 1,1′-carbonyldiimidazole (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to the dissolved material, and the mixture was stirred at 60° C. for 2 hours.
The temperature was raised to 80° C., N,N-dimethylaminopyridine (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) 29 mg (0.24 mmol) and diethylene glycol monomethyl ether (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) 852 mg (7.09 mmol) were added, and the mixture was heated at 80° C. for 2 hours. Stirred. After cooling to 60° C., 350 mg (4.73 mmol) of glycidol (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd.) was added and stirred at 60° C. for 1 hour. After cooling to room temperature, the reaction solution was gradually poured into 10 mL of ice-cooled water, and the deposited precipitate was collected by decantation.
The precipitate was reprecipitated with DMSO (3 mL)-water (3 mL) three times, and then reprecipitated with chloroform (0.5 mL)-hexane (1.5 mL) six times. The resulting precipitate was dissolved in chloroform (20 mL) and then filtered. The resulting solution was dried over anhydrous sodium sulfate and filtered to obtain a colorless solution.

ヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2) 517mg、524mg、518mgをそれぞれ出発原料に用いて、上記と同様の操作を行ない、更に3つの無色の溶液を得た。 Using 517 mg, 524 mg and 518 mg of hydroxypropylated polyrotaxane (a2) as starting materials, the same operation as above was performed to obtain three colorless solutions.

上記のようにして得られた4つの溶液を混合し、溶媒を部分的に濃縮することにより、目的物であるエポキシ基修飾ポリロタキサン(A5)1281mgを含むクロロホルム溶液60.7gを得た(濃度2.1質量%)。DMSO-d中で測定したプロトンNMRにおいて、1.0~1.2ppmのヒドロキシプロピル基由来のメチル基のピークの積分を基準として、2.9ppmのエポキシ基由来のピークの積分から見積もったOH基のエポキシ化率は約33%、3.4ppmのメトキシ基のピークの積分から見積もったOH基の2-(2-メトキシエトキシ)エチル化率は約23%であった。 By mixing the four solutions obtained as described above and partially concentrating the solvent, 60.7 g of a chloroform solution containing 1281 mg of the target epoxy group-modified polyrotaxane (A5) was obtained (concentration: 2 .1% by weight). In the proton NMR measured in DMSO-d 6 , OH estimated from the integration of the peak derived from the epoxy group at 2.9 ppm based on the integration of the methyl group peak derived from the hydroxypropyl group at 1.0-1.2 ppm. The epoxidation rate of the group was about 33%, and the 2-(2-methoxyethoxy)ethylation rate of the OH group estimated from the integration of the peak of the methoxy group at 3.4 ppm was about 23%.

本例のエポキシ基修飾ポリロタキサン(A5)は、次のような構造を有すると言える。
環状分子であるα-CD環上に、カーボネート結合を介してグリシジル基及び2-(2-メトキシエトキシ)エチル基が結合しており、その修飾率は、各々、約33%及び23%である。より具体的には、原料に用いたヒドロキシプロピル化ポリロタキサン(a2)は、1つのα-CD環当たり、(ただし、ヒドロキシプロピル化されたものを含めて)18個の水酸基を有しているが、この水酸基のうち平均して約33%がグリシジルカーボネート基に置き換わっており、さらに、平均して約23%が2-(2-メトキシエトキシ)エチルカーボネート基に置き換わっている構造を有している。
It can be said that the epoxy group-modified polyrotaxane (A5) of this example has the following structure.
A glycidyl group and a 2-(2-methoxyethoxy)ethyl group are bonded to the α-CD ring, which is a cyclic molecule, via a carbonate bond, and their modification rates are about 33% and 23%, respectively. . More specifically, the hydroxypropylated polyrotaxane (a2) used as a raw material has 18 hydroxyl groups (including hydroxypropylated ones) per α-CD ring. , about 33% of the hydroxyl groups on average are replaced by glycidyl carbonate groups, and further, about 23% on average are replaced by 2-(2-methoxyethoxy)ethyl carbonate groups. .

以下の実施例6~14は、実施例2~5のポリロタキサンをそれぞれ用いて硬化物を作製し、その評価を行なう例である。尚、評価は、上述の一軸引張試験を行なって、最大応力、引張弾性率、引張破断伸度を測定することにより行なった。 Examples 6 to 14 below are examples in which cured products are produced using the polyrotaxanes of Examples 2 to 5, respectively, and evaluated. The evaluation was carried out by performing the above-mentioned uniaxial tensile test and measuring the maximum stress, tensile modulus and tensile elongation at break.

[実施例6]
エポキシ基修飾ポリロタキサン(A2)の溶液:固形分換算で1部、エポキシ樹脂(b1):60部、エポキシ樹脂(b2):40部を混合した。その後、減圧下でクロロホルムを留去し、次いで80℃で1時間混合した。次いで、硬化剤(c)を投入し、85℃で溶解させ、硬化性樹脂組成物を得た。硬化剤(c)の量は、表2に記載の通り、硬化剤(c)の活性水素量が、エポキシ樹脂とポリロタキサンが有するエポキシ基量の合計と等しくなる量とした。
得られた硬化性樹脂組成物を用い、実施例1と同様にして、硬化物を得た。
[Example 6]
Solution of epoxy group-modified polyrotaxane (A2): 1 part in terms of solid content, epoxy resin (b1): 60 parts, and epoxy resin (b2): 40 parts were mixed. After that, chloroform was distilled off under reduced pressure, and then mixed at 80° C. for 1 hour. Next, the curing agent (c) was added and dissolved at 85° C. to obtain a curable resin composition. As shown in Table 2, the amount of the curing agent (c) was such that the amount of active hydrogen in the curing agent (c) was equal to the total amount of epoxy groups possessed by the epoxy resin and the polyrotaxane.
A cured product was obtained in the same manner as in Example 1 using the obtained curable resin composition.

[実施例7]
エポキシ基修飾ポリロタキサン(A2)の溶液:固形分換算で5部を用いたこと以外は、実施例6と同様にして硬化物を得た。
[Example 7]
Solution of epoxy group-modified polyrotaxane (A2): A cured product was obtained in the same manner as in Example 6, except that 5 parts in terms of solid content was used.

[実施例8]
エポキシ基修飾ポリロタキサン(A3)の溶液:固形分換算で1部を用いたこと以外は、実施例6と同様にして硬化物を得た。
[Example 8]
Solution of epoxy group-modified polyrotaxane (A3): A cured product was obtained in the same manner as in Example 6, except that 1 part in terms of solid content was used.

[実施例9]
エポキシ基修飾ポリロタキサン(A3)の溶液:固形分換算で5部を用いたこと以外は、実施例6と同様にして硬化物を得た。
[Example 9]
Solution of epoxy group-modified polyrotaxane (A3): A cured product was obtained in the same manner as in Example 6, except that 5 parts in terms of solid content were used.

[実施例10]
エポキシ基修飾ポリロタキサン(A4)の溶液:固形分換算で1部を用いたこと以外は、実施例6と同様にして硬化物を得た。
[Example 10]
Solution of epoxy group-modified polyrotaxane (A4): A cured product was obtained in the same manner as in Example 6, except that 1 part in terms of solid content was used.

[実施例11]
エポキシ基修飾ポリロタキサン(A4)の溶液:固形分換算で5部を用いたこと以外は、実施例6と同様にして硬化物を得た。
[Example 11]
Solution of epoxy group-modified polyrotaxane (A4): A cured product was obtained in the same manner as in Example 6, except that 5 parts in terms of solid content were used.

[実施例12]
エポキシ基修飾ポリロタキサン(A5)の溶液:固形分換算で1部を用いたこと以外は、実施例6と同様にして硬化物を得た。
[Example 12]
Solution of epoxy group-modified polyrotaxane (A5): A cured product was obtained in the same manner as in Example 6, except that 1 part in terms of solid content was used.

[実施例13]
エポキシ基修飾ポリロタキサン(A5)の溶液:固形分換算で5部を用いたこと以外は、実施例6と同様にして硬化物を得た。
[Example 13]
Solution of epoxy group-modified polyrotaxane (A5): A cured product was obtained in the same manner as in Example 6, except that 5 parts in terms of solid content were used.

[実施例14]
エポキシ基修飾ポリロタキサン(A5)の溶液:固形分換算で10部を用いたこと以外は、実施例6と同様にして硬化物を得た。
[Example 14]
Solution of epoxy group-modified polyrotaxane (A5): A cured product was obtained in the same manner as in Example 6, except that 10 parts in terms of solid content was used.

[比較例3]
エポキシ基で修飾していないポリロタキサン(a1):10部、エポキシ樹脂(b1):60部、エポキシ樹脂(b2):40部を80℃で1時間混合した後、実施例6と同様にして硬化物を得た。
[Comparative Example 3]
Polyrotaxane not modified with epoxy group (a1): 10 parts, epoxy resin (b1): 60 parts, epoxy resin (b2): 40 parts were mixed at 80 ° C. for 1 hour, and cured in the same manner as in Example 6. got stuff

Figure 2022182934000002
Figure 2022182934000002

表2より理解されるように、外部刺激反応型開環性官能基を有するポリロタキサンを用いた実施例6~14の硬化物は、ポリロタキサンを使用しない比較例2と比較すると、いずれも高い引張弾性率と最大応力を示した。つまり、外部刺激反応型開環性官能基を有するポリロタキサンを用いることにより、エポキシ樹脂本来の優れた機械特性を更に向上できることがわかった。さらに、実施6~14の中でも実施例6、8、10~14の硬化物は、高い引張破断伸度を示しており、非常に優れた機械特性を有することがわかった。
一方、エポキシ基で修飾をしていないポリロタキサンを用いた比較例3の硬化物は、高い引張破断伸度を示したが、引張弾性率や最大応力が低く、エポキシ樹脂本来の引張弾性率を維持できていないことがわかった。
As can be seen from Table 2, the cured products of Examples 6 to 14 using polyrotaxanes having an external stimulus-reactive ring-opening functional group are all high in tensile elasticity when compared with Comparative Example 2 that does not use polyrotaxane. modulus and maximum stress are given. In other words, it was found that by using a polyrotaxane having an external stimulus-reactive ring-opening functional group, the excellent mechanical properties inherent in epoxy resins can be further improved. Furthermore, among Examples 6 to 14, the cured products of Examples 6, 8, and 10 to 14 exhibited high tensile elongation at break and were found to have excellent mechanical properties.
On the other hand, the cured product of Comparative Example 3 using polyrotaxane not modified with epoxy groups exhibited a high tensile elongation at break, but had a low tensile modulus and maximum stress, maintaining the original tensile modulus of the epoxy resin. It turned out that it wasn't.

Claims (18)

直鎖状分子と、
該直鎖状分子を串刺し状に包接する環状分子と、
前記直鎖状分子の両末端に配置する封止基と、を有し、
前記環状分子が、環状脂肪族エーテル及び/又は環状脂肪族チオエーテルから構成される外部刺激反応型開環性官能基を有する、ポリロタキサン。
a linear molecule;
a cyclic molecule that clathrates the linear molecule in a skewered manner;
and a blocking group arranged at both ends of the linear molecule,
The polyrotaxane, wherein the cyclic molecule has an external stimulus-reactive ring-opening functional group composed of a cyclic aliphatic ether and/or a cyclic aliphatic thioether.
前記環状分子が環状の主鎖と、該主鎖に連結する側鎖と、該側鎖に連結する前記外部刺激反応型開環性官能基と、を有する、請求項1に記載のポリロタキサン。 2. The polyrotaxane according to claim 1, wherein the cyclic molecule has a cyclic main chain, a side chain linked to the main chain, and the external stimuli-responsive ring-opening functional group linked to the side chain. 前記環状分子の側鎖がエーテル基を有し、前記環状分子は、前記エーテル基を介して前記側鎖に連結する前記外部刺激反応型開環性官能基を有する、請求項2に記載のポリロタキサン。 3. The polyrotaxane according to claim 2, wherein the side chain of the cyclic molecule has an ether group, and the cyclic molecule has the external stimulus-reactive ring-opening functional group linked to the side chain via the ether group. . 前記環状分子の側鎖がポリエステルから構成される、請求項2又は3に記載のポリロタキサン。 4. The polyrotaxane according to claim 2, wherein the side chain of said cyclic molecule is composed of polyester. 前記環状分子の側鎖がポリカプロラクトンから構成される、請求項2又は3に記載のポリロタキサン。 4. The polyrotaxane according to claim 2, wherein the side chain of said cyclic molecule is composed of polycaprolactone. 前記外部刺激反応型開環性官能基がエポキシ基及び/又はオキセタン基である、請求項1~5のいずれか一項に記載のポリロタキサン。 6. The polyrotaxane according to any one of claims 1 to 5, wherein the external stimuli-reactive ring-opening functional group is an epoxy group and/or an oxetane group. 前記外部刺激反応型開環性官能基がエポキシ基である、請求項6に記載のポリロタキサン。 7. The polyrotaxane according to claim 6, wherein the external stimuli-reactive ring-opening functional group is an epoxy group. 前記環状分子が環状の主鎖と、該主鎖に連結する側鎖と、該側鎖に連結する前記外部刺激反応型開環性官能基とを有し、前記側鎖の分子量が500未満である、請求項1に記載のポリロタキサン。 The cyclic molecule has a cyclic main chain, a side chain linked to the main chain, and the external stimuli-responsive ring-opening functional group linked to the side chain, and the side chain has a molecular weight of less than 500. The polyrotaxane of claim 1, wherein 前記環状分子の側鎖がエーテル結合、カーボネート結合、カーバメート結合のいずれかの結合を有し、該結合を介して前記側鎖に連結された前記外部刺激反応型開環性官能基を有する、請求項8に記載のポリロタキサン。 wherein the side chain of the cyclic molecule has an ether bond, a carbonate bond, or a carbamate bond, and the external stimulation-responsive ring-opening functional group is linked to the side chain via the bond; Item 8. The polyrotaxane according to item 8. 前記環状分子がカーボネート結合を介して前記主鎖に直接連結された前記外部刺激反応型開環性官能基を有する、請求項8又は9に記載のポリロタキサン。 10. The polyrotaxane according to claim 8 or 9, wherein the cyclic molecule has the external stimulus-reactive ring-opening functional group directly linked to the main chain via a carbonate bond. 前記環状分子1個あたりの外部刺激反応型開環性官能基の数が0.1~9個である、請求項8~10のいずれか一項に記載のポリロタキサン。 11. The polyrotaxane according to any one of claims 8 to 10, wherein the number of external stimulation-reactive ring-opening functional groups per cyclic molecule is 0.1 to 9. 前記外部刺激反応型開環性官能基がエポキシ基及び/又はオキセタン基である、請求項8~11のいずれか一項に記載のポリロタキサン。 The polyrotaxane according to any one of claims 8 to 11, wherein the external stimuli-reactive ring-opening functional group is an epoxy group and/or an oxetane group. 前記外部刺激反応型開環性官能基がエポキシ基である、請求項12に記載のポリロタキサン。 13. The polyrotaxane according to claim 12, wherein the external stimuli-reactive ring-opening functional group is an epoxy group. 請求項1~13のいずれか一項に記載のポリロタキサン(A)と、
該ポリロタキサンの前記外部刺激反応型開環性官能基と反応し得る樹脂(B)と、
硬化剤(C)と、を含む、硬化性樹脂組成物。
The polyrotaxane (A) according to any one of claims 1 to 13,
a resin (B) capable of reacting with the external stimulus-reactive ring-opening functional group of the polyrotaxane;
A curable resin composition comprising a curing agent (C).
前記ポリロタキサン(A)を0.1~30質量%含む、請求項14に記載の硬化性樹脂組成物。 The curable resin composition according to claim 14, comprising 0.1 to 30% by mass of the polyrotaxane (A). 前記外部刺激反応型開環性官能基がエポキシ基であり、前記樹脂(B)がエポキシ樹脂である、請求項14又は15に記載の硬化性樹脂組成物。 16. The curable resin composition according to claim 14 or 15, wherein the external stimulus-reactive ring-opening functional group is an epoxy group, and the resin (B) is an epoxy resin. 前記エポキシ樹脂が、該エポキシ樹脂を構成する主鎖に直鎖の脂肪族骨格を有するエポキシ樹脂を含む、請求項16に記載の硬化性樹脂組成物。 17. The curable resin composition according to claim 16, wherein the epoxy resin contains an epoxy resin having a linear aliphatic skeleton in the main chain constituting the epoxy resin. 請求項15~17のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物を硬化してなる、硬化物。 A cured product obtained by curing the curable resin composition according to any one of claims 15 to 17.
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