JP2022504966A - ポリ(アリールエーテルスルホン)とポリジメチルシロキサンとのコポリマー - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年10月19日出願の米国仮特許出願第62/747,972号に対する及び2019年1月15日出願の欧州特許出願第19151945.3号に対する優先権を主張するものであり、これら出願の全内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。
[式中、
- 各R1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;
- Tは、結合、-CH2-;-O-;-SO2-;-S-;-C(O)-;-C(CH3)2-;-C(CF3)2-;-C(=CCl2)-;-C(CH3)(CH2CH2COOH)-;-N=N-;-RaC=CRb-(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、又はC6~C18アリール基である);mが1~6の整数の-(CH2)m-及び-(CF2)m-;6個までの炭素原子の直鎖若しくは分岐の脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から選択され;
- np及びnrはそれぞれ、各繰り返し単位p及びrのモル%であり;
繰り返し単位p及びrは、ブロックにおいて、交互に又はランダムに配置されており;
- 5≦np<100;
- 5≦nr<100;
- q1及びq2は、独立して、2~14の間(両端を含む)で変化する]
のコポリマー(P1)を調製するための無溶媒方法であって、
- 式(N)の繰り返し単位p:
と、
- 式(M)の少なくとも1つの末端基:
(式中、R1、i及びTは上記の通りであり、sは0~12の間(両端を含む)で変化する)
とを含むポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)ポリマー(P0)を、式(I)
(式中、mは1~200の間で変化する)の化合物と、
0.5:1~1:0.5の化合物(I)/ポリマー(P0)のモル比で、
任意選択的に金属系触媒の存在下で、
150~450℃の範囲の温度で反応させる工程を含む方法に関する。
本発明のコポリマー(P1)は、下記の式(L):
[式中、
- 各R1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;
- Tは、結合、-CH2-;-O-;-SO2-;-S-;-C(O)-;-C(CH3)2-;-C(CF3)2-;-C(=CCl2)-;-C(CH3)(CH2CH2COOH)-;-N=N-;-RaC=CRb-(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、又はC6~C18アリール基である);mが1~6の整数の-(CH2)m-及び-(CF2)m-;6個までの炭素原子の直鎖若しくは分岐の脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から選択され;
- np及びnrはそれぞれ、各繰り返し単位p及びrのモル%であり;
繰り返し単位p及びrは、ブロックにおいて、交互に又はランダムに配置されており;
- 5≦np<100;
- 5≦nr<100;
- q1及びq2は、独立して、2~14の間(両端を含む)で変化する]
に従う。
PAES-b-(PDMS-b-PAES-b)g-PAES
ここで、
- gは0~20、例えば0~10で変化し、
- bは、
-O-(CH2)q1-Si(CH3)2-O-又は
-O-(CH2)q2-Si(CH3)2-O-
(式中、q1及びq2は上に定義される通りである)であり、
例えばbは-O-(CH2)2-Si(CH3)2-O-である。
PPSU-b-(PDMS-b-PES)g’-(PDMS-b-PPSU)g’’-PES
ここで、
- g’及びg’’は0~20、例えば0~10で変化し、
- b、q1及びq2は上に定義される通りである。
(式中、q1、q2、np、及びnrは上記の通り説明され、好ましくは、q1及びq2は両方とも2に等しく、好ましくは50≦np<100である)に従う。
Logμ(cSt)=1.00+0.0123(Mn)0.5
に基づいて計算されるとき、35,000g/モル未満、30,000g/モル未満、又は25,000g/モル未満の数平均分子量(Mn)を有する。
本発明はとりわけ、これにより官能化PAESポリマー(P0)と呼ばれる、官能化ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)から出発してコポリマー(P1)を調製するための無溶媒方法を提供する。PAESポリマーは、PAESポリマーの少なくとも一方の末端、好ましくはPAESポリマーの両方の末端の反応性官能基で官能化される。官能価をPAESポリマーの少なくとも1つの鎖末端に導入し、次いで、得られた中間体をさらに用いて、溶液化学によって又は溶融相において実施される化学(例えば反応押出)によってブロックコポリマーを合成することができる。ポリマー(P0)の鎖末端官能基は反応性であり、したがってコポリマー(P1)を効率的に調製するために使用することができる。
- 式(N)の繰り返し単位p:
と、
- 式(M)の少なくとも1つの末端基:
[式中、
- 各R1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、独立して、0~4(両端を含む)から選択され;
- Tは、結合、-CH2-;-O-;-SO2-;-S-;-C(O)-;-C(CH3)2-;-C(CF3)2-;-C(=CCl2)-;-C(CH3)(CH2CH2COOH)-;-N=N-;-RaC=CRb-(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、又はC6~C18アリール基である);mが1~6の整数の-(CH2)m-及び-(CF2)m-;6個までの炭素原子の直鎖若しくは分岐の脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から選択され;
- sは、0~12の間(両端を含む)で変化する]
とを含む。
上述したポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)ポリマー(P0)の調製方法は、
- 式(N)の繰り返し単位p:
と、
- 式(P)の少なくとも1つの末端基
(式中、
- 各R1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;
- WはO-R又はS-Rであり;
- Rは、H、K、Na、Li、Cs、又はNHQであり、Qは1~10個の炭素原子を含む基である)
とを含むポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)ポリマーを、式(I)
X-(CH2)s-CH2=CH2-X(I)
(式中、
- XはCl、Br、又はIであり、
- sは、0~12の間(両端を含む)で変化する)
の化合物と、1より大きい、好ましくは5より大きい、より好ましくは10より大きい化合物(I)/ポリマー(PAES)のモル比で、
任意選択的には塩基及び極性非プロトン性溶媒の存在下で、室温から250℃、好ましくは70~120℃の範囲の温度で反応させる工程を含む。
- 式(P’)の少なくとも1つの末端基、例えば式(P’)の2つの末端基:
(R1、i、T、及びRは上述した通りである)を含む。
コポリマー(P1)を調製するための方法は、官能化PAESポリマー(P0)を、式(I):
(式中、mは1~200の間、好ましくは10~100の間、さらにより好ましくは15~50の間で変化する)の化合物と、
0.5:1~1:0.5の間、例えば0.7:1~1:0.7の間又は0.8:1~1:0.8の間で変化する化合物(I)/ポリマー(P0)のモル比で、
任意選択的に金属系触媒の存在下で、
室温~400℃の範囲の温度で反応させる工程を含む。
- 5~500s-1の範囲、好ましくは10~250s-1、特には20~100s-1の範囲の剪断速度(すなわち、回転する混練機要素と壁との間の隙間における混練材料の速度勾配)、及び
- 0.2~0.8、好ましくは0.22~0.7、特には0.3~0.7、具体的には0.35~0.64の範囲の充填レベル(すなわち、モノマーを充填することができ、混合を可能にする、混錬機内の体積容量が開始モノマーによって充填される割合)
で運転することができる。
また、本発明は、上述のコポリマー(P1)を含む組成物(C)に関する。また、組成物)は、補強剤、光開始剤、可塑剤、着色剤、顔料(例えばカーボンブラック及びニグロシンなどの黒色顔料)、帯電防止剤、染料、潤滑剤(例えば直鎖低密度ポリエチレン、ステアリン酸カルシウム若しくはマグネシウム、又はモンタン酸ナトリウム)、熱安定剤、光安定剤、難燃剤、造核剤、及び抗酸化剤からなる群から選択される少なくとも1つの成分をさらに含んでもよい。
組成物(C)は、組成物(C)の全重量に基づいて例えば1~30重量%の補強剤を含むことができる。
本発明は、さらに、成分、例えばコポリマー(P1)と、補強剤と、任意選択的な任意の他の成分又は添加剤とを溶融混合することを含む、上で詳述した組成物(C)の製造方法にも関する。
本発明のコポリマー(P1)又は本発明のポリマー組成物(C)を様々な用途において使用することができる。
また、本発明は、3次元(3D)物体/物品の製造のための本発明のコポリマー(P1)の使用又は本発明のポリマー組成物(C)の使用に関する。
- 上述のコポリマー(P1)又はポリマー組成物(C)に本質が存する部品材料を提供する工程と、
- この部品材料から3次元(3D)物体の層を印刷する工程と
を含む方法に関する。
また、本発明は、例えばモールディング/オーバーモールディング用途、例えば電子回路板又は細い集合線などの脆い構成要素の封入用のホットメルト接着剤(HMA)としての本発明のコポリマー(P1)又は本発明のポリマー組成物(C)の使用に関する。
コポリマー(P1)を溶融ヒドロシリル化によって調製し、次にNMR、DSC、TEM及び溶融粘度によって特性決定した。
溶媒としてCD2Cl2を使用し、400MHz Bruker分光計を使用して1H NMRスペクトルを測定した。全てのスペクトルは、溶媒中の残留プロトンを基準とした。
ガラス転移温度(Tg)及び融点(Tm)(存在する場合)を決定するためにDSCを使用した。DSC実験は、TA Instrument Q100を使用して行った。DSC曲線は、20℃/分の加熱冷却速度での25℃~320℃の、サンプルの加熱、冷却、再加熱、及びその後の再冷却によって記録した。全てのDSC測定は窒素パージ下で行った。報告されているTg及びTmの値は、特に明記されていない限り2回目の加熱曲線を使用して規定した。
トンネル電子顕微鏡法を用いて、これらのブロックコポリマーのミクロ相構造を決定した。TEM計装の詳細は以下の通りである。Philips CM12透過電子顕微鏡、20~120kV加速電圧範囲(当該画像は100kVで取り込まれる)、LaB6フィラメント(電子源)、画像はOptronics QuantFire CCDで取り込まれる。
ASTM-D3835に従って測定される。
官能化PPSUポリマー(P0-A)は、公開特許出願国際公開第2017/174546号パンフレット(Solvay Specialty Polymers USA)に記載された方法に従って調製された:
10gのオレフィン末端PPSU(P0-A)を6.7gの水素化物末端PDMS(約100cstの粘度)と混合し、次に0.02モル%の白金(0)-1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体溶液(キシレン中、Pt約2%)及び2.95mLのtert-ブチルヒドロペルオキシド溶液、H2O中70重量%を添加した。混合物を溶融配合機(300℃に維持されるDSM Xplore 5 & 15 Micro Compounder、Model 2005)内に10分間入れた。次に、溶融生成物が排出され、それは均質な弾性固形物を生じた。
前述の方法によって得られた材料をDSC、1H NMR、TEM及び溶融粘度によって特性決定した。末端基変換を決定し、予想される結合接続を確認するために1H NMRを使用した。ガラス転移温度(Tg)及び融点(Tm)(存在する場合)を決定するためにDSCを使用した。TEMを用いて相形態を決定した。
最初に、プロトンNMRを用いてコポリマーを分析した。最初に材料をNMP中に溶解し、次にメタノール中に再沈殿させ、乾燥させて、次いでプロトンNMRによって分析した。最終生成物にオレフィンの信号が存在しないことは、2つのブロック間の共有結合の形成を示す。さらに、2つの明確に異なる信号がコポリマーのスペクトル中に存在しており、それは形成された所望の構造を確認するのに診断上有意であるのが判明した。0.8ppmの-Si-(CH3)3-基の存在は、PDMSブロックの存在を示した。第二に、7.0、7.6及び7.8ppmの芳香族信号の存在は、芳香族ポリスルホンブロックの存在を示した。
Claims (13)
- 式(L):
[式中、
- 各R1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;
- Tは、結合、-CH2-;-O-;-SO2-;-S-;-C(O)-;-C(CH3)2-;-C(CF3)2-;-C(=CCl2)-;-C(CH3)(CH2CH2COOH)-;-N=N-;-RaC=CRb-(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、又はC6~C18アリール基である);mが1~6の整数の-(CH2)m-及び-(CF2)m-;6個までの炭素原子の直鎖若しくは分岐の脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から選択され;
- np及びnrはそれぞれ、各繰り返し単位p及びrのモル%であり;
繰り返し単位p及びrは、ブロックにおいて、交互に又はランダムに配置されており;
- 5≦np<100;
- 5≦nr<100;
- q1及びq2は、独立して、2~14の間(両端を含む)で変化する]
のコポリマー(P1)を調製するための無溶媒方法であって、
- 式(N)の繰り返し単位p:
と、
- 式(M)の少なくとも1つの末端基:
(式中、R1、i及びTは上記の通りであり、sは0~12の間(両端を含む)で変化する)
とを含むポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)ポリマー(P0)を、式(I)
(式中、mは1~200の間で変化する)の化合物と、
0.5:1及び1:0.5の化合物(I)/ポリマー(P0)のモル比で、
任意選択的に金属系触媒の存在下で、
150~450℃の範囲の温度で反応させる工程を含む方法。 - Tが、結合、-SO2-、及び-C(CH3)2-からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 50≦np<100である、請求項1又は2に記載の方法。
- q1及びq2が2に等しい、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- iが式(L)、(M)及び(N)の各R1についてゼロである、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 撹拌反応器、押出機内で又は混練機内で実施される、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- 白金系触媒、ロジウム系触媒及びルテニウム系触媒からなる群から選択される少なくとも1つの金属系触媒の存在下で実施される、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記触媒が白金(0)-1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン又はクロロ白金酸である、請求項7に記載の方法。
- 少なくとも1つのフリーラジカル発生剤の存在下で実施される、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記フリーラジカル発生剤がベンゾイルペルオキシドである、請求項9に記載の方法。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の方法によって得られるコポリマー(P1)。
- 請求項11に記載のコポリマー(P1)を含む部品材料から3次元物体の層を印刷することでなる工程を含む、3次元物体を付加製造システムで製造するための方法。
- ホットメルト接着剤(HMA)としての、請求項11に記載のコポリマーの使用。
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