JP2023124226A - Rotaxane and method for producing the same, and crosslinked polymer, polymer fine particle and polymer resin member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロタキサン及びその製造方法、並びに、架橋ポリマー、高分子微粒子及び高分子樹脂部材に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rotaxane, a method for producing the same, a crosslinked polymer, a polymer fine particle, and a polymer resin member.
従来、架橋剤としてロタキサン(ポリロタキサン)を用いた架橋ポリマーが知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, a crosslinked polymer using rotaxane (polyrotaxane) as a crosslinking agent is known (for example, Patent Document 1).
本発明者らが特許文献1を参考に架橋剤としてロタキサンを用いた架橋ポリマーを合成したところ、機械的特性(特に、破断伸び、破断応力)のさらなる向上が望ましいことが明らかになった。 When the present inventors synthesized a crosslinked polymer using rotaxane as a crosslinking agent with reference to Patent Document 1, it became clear that further improvement in mechanical properties (particularly elongation at break and stress at break) is desirable.
そこで、本発明は、上記実情を鑑みて、架橋剤として用いたときに優れた機械的特性(特に、破断伸び、破断応力)を示す架橋ポリマーが得られるロタキサン及びその製造方法、並びに、架橋剤として上記ロタキサンを用いた架橋ポリマー、上記架橋ポリマーからなる高分子微粒子、及び、上記架橋ポリマーを用いて製造された高分子樹脂部材を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above circumstances, the present invention provides a rotaxane that provides a crosslinked polymer that exhibits excellent mechanical properties (especially, breaking elongation and breaking stress) when used as a crosslinker, a method for producing the same, and a crosslinker It is an object of the present invention to provide a crosslinked polymer using the above rotaxane as a polymer, polymer microparticles comprising the above crosslinked polymer, and a polymer resin member produced using the above crosslinked polymer.
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、ロタキサンの軸分子を、連結基を介して結合された2以上のポリマー鎖とすることで、上記課題が解決できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors found that the above problems can be solved by using two or more polymer chains bonded via a linking group as the axial molecule of the rotaxane, leading to the present invention. Ta.
That is, the inventors have found that the above problems can be solved by the following configuration.
(1) 2以上の環状分子と上記環状分子を貫通する軸分子とを有するロタキサンであって、
上記環状分子が、反応性官能基含有基を有し、
上記軸分子が、後述する式(1)で表される分子である、ロタキサン。
(2) 上記反応性官能基含有基の反応性官能基が、水酸基、アミノ基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基及びビニル基からなる群より選択される少なくとも1種である、上記(1)に記載のロタキサン。
(3) 上記ポリマー鎖が、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(メタ)アクリレート、ポリイソプレン及びポリブタジエンからなる群より選択される少なくとも1種である、上記(1)又は(2)に記載のロタキサン。
(4) 上記封止基が、tert-ブチル基、tert-ブチルフェニル基、ネオペンチル基、アダマンチル基、3,5-ジメチルフェニル基及びシクロヘキシル基からなる群より選択される少なくとも1種である、上記(1)~(3)のいずれかに記載のロタキサン。
(5) 架橋剤である、上記(1)~(4)のいずれかに記載のロタキサン。
(6) 上記(1)~(5)のいずれかに記載のロタキサンの製造方法であって、
上記ポリマー鎖をリビングラジカル重合によって得る、ロタキサンの製造方法。
(7) 架橋剤として上記(1)~(5)のいずれかに記載のロタキサンを用いた、架橋ポリマー。
(8) モノマーと上記(1)~(5)のいずれかに記載のロタキサンとの共重合体であり、
上記モノマーに対する上記ロタキサンの割合が、0.001~10モル%である、上記(7)に記載の架橋ポリマー。
(9) 上記(7)又は(8)に記載の架橋ポリマーからなる、高分子微粒子。
(10) 上記(7)又は(8)に記載の架橋ポリマーを用いて製造された、高分子樹脂部材。
(1) A rotaxane having two or more cyclic molecules and an axial molecule passing through the cyclic molecules,
The cyclic molecule has a reactive functional group-containing group,
Rotaxane, wherein the axial molecule is a molecule represented by formula (1) described later.
(2) the reactive functional group of the reactive functional group-containing group is at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amino group, a (meth)acryloyl group, a (meth)acryloyloxy group, an epoxy group and a vinyl group; The rotaxane according to (1) above.
(3) The rotaxane according to (1) or (2) above, wherein the polymer chain is at least one selected from the group consisting of polyethylene glycol, polypropylene glycol, poly(meth)acrylate, polyisoprene and polybutadiene.
(4) The sealing group is at least one selected from the group consisting of a tert-butyl group, a tert-butylphenyl group, a neopentyl group, an adamantyl group, a 3,5-dimethylphenyl group and a cyclohexyl group. The rotaxane according to any one of (1) to (3).
(5) The rotaxane according to any one of (1) to (4) above, which is a cross-linking agent.
(6) A method for producing a rotaxane according to any one of (1) to (5) above,
A method for producing rotaxane, wherein the polymer chain is obtained by living radical polymerization.
(7) A crosslinked polymer using the rotaxane according to any one of (1) to (5) above as a crosslinking agent.
(8) A copolymer of a monomer and the rotaxane according to any one of (1) to (5) above,
The crosslinked polymer according to (7) above, wherein the ratio of the rotaxane to the monomer is 0.001 to 10 mol %.
(9) Polymer microparticles comprising the crosslinked polymer described in (7) or (8) above.
(10) A polymeric resin member produced using the crosslinked polymer described in (7) or (8) above.
以下に示すように、本発明によれば、架橋剤として用いたときに優れた機械的特性(特に、破断伸び、破断応力)を示す架橋ポリマーが得られるロタキサン及びその製造方法、並びに、架橋剤として上記ロタキサンを用いた架橋ポリマー、上記架橋ポリマーからなる高分子微粒子、及び、上記架橋ポリマーを用いて製造された高分子樹脂部材を提供することができる。 As shown below, according to the present invention, a rotaxane that provides a crosslinked polymer that exhibits excellent mechanical properties (particularly elongation at break and stress at break) when used as a crosslinker, a method for producing the same, and a crosslinker It is possible to provide a crosslinked polymer using the above rotaxane as a material, polymer microparticles made of the above crosslinked polymer, and a polymer resin member produced using the above crosslinked polymer.
以下、本発明のロタキサン及びその製造方法、並びに、架橋剤として上記ロタキサンを用いた架橋ポリマー及び上記架橋ポリマーを用いて製造された高分子樹脂部材について説明する。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、各成分は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。ここで、各成分について2種以上を併用する場合、その成分について量とは、特段の断りが無い限り、合計の量を指す。
また、本明細書において、(メタ)アクリルとは、アクリル又はメタクリルを意味し、(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタクリレートを意味し、(メタ)アクリロイルとは、アクリロイル又はメタクリロイルを意味する。
また、本明細書において、「メチル基」を「Me」とも表す。
また、本明細書において、破断伸びが大きいことを破断伸びに優れるとも言い、破断応力が大きいことを破断応力に優れるとも言う。
また、本明細書において、脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基であっても、不飽和脂肪族炭化水素基であってもよく、また、鎖状であっても、分岐状であっても、環状であってもよい。
Hereinafter, the rotaxane of the present invention, a method for producing the same, a crosslinked polymer using the rotaxane as a crosslinking agent, and a polymer resin member produced using the above crosslinked polymer will be described.
In this specification, a numerical range represented by "-" means a range including the numerical values before and after "-" as lower and upper limits.
Moreover, in this specification, each component may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. Here, when two or more of each component are used in combination, the amount of that component refers to the total amount unless otherwise specified.
Moreover, in this specification, (meth)acryl means acryl or methacryl, (meth)acrylate means acrylate or methacrylate, and (meth)acryloyl means acryloyl or methacryloyl.
Moreover, in this specification, a "methyl group" is also represented as "Me."
Further, in this specification, a high breaking elongation is also referred to as excellent breaking elongation, and a high breaking stress is also referred to as excellent breaking stress.
In the present specification, the aliphatic hydrocarbon group may be a saturated aliphatic hydrocarbon group or an unsaturated aliphatic hydrocarbon group, and may be chain or branched. It may be either continuous or cyclic.
[特定ロタキサン]
本発明のロタキサンは、2以上の環状分子と上記環状分子を貫通する軸分子とを有するロタキサン(ポリロタキサン)であって、
上記環状分子が、反応性官能基含有基を有し、
上記軸分子が、後述する式(1)で表される分子である、ロタキサン(以下、「特定ロタキサン」とも言う)である。
[Specific rotaxane]
The rotaxane of the present invention is a rotaxane (polyrotaxane) having two or more cyclic molecules and an axial molecule passing through the cyclic molecules,
The cyclic molecule has a reactive functional group-containing group,
The axial molecule is a rotaxane (hereinafter also referred to as "specific rotaxane"), which is a molecule represented by formula (1) described later.
〔環状分子〕
上記環状分子は特に制限されないが、その具体例としては、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、クラウンエーテル、及び、これらの誘導体等が挙げられる。
上記環状分子は置換基を有していてもよい。そのような置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、アセチル基、プロピオニル基、ヘキサノイル基、メチル基、エチル基、プロピル基、2-ヒドロキシプロピル基、1,2-ジヒドロキシプロピル基、シクロヘキシル基、ブチルカルバモイル基、ヘキシルカルバモイル基、フェニル基、ポリカプロラクトン基、アルコキシシラン基、アクリロイル基、メタクリロイル基、シンナモイル基、ポリマー鎖(ポリカプロラクトン基、ポリカーボネート基など)、及び、これらの誘導体等が挙げられる。
上記環状分子は、本発明の効果がより優れる理由から、クラウンエーテル、又は、クラウンエーテルの誘導体であることが好ましい。
[Cyclic molecule]
The cyclic molecule is not particularly limited, but specific examples thereof include α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, γ-cyclodextrin, crown ether, and derivatives thereof.
The cyclic molecule may have a substituent. Examples of such substituents include hydroxy, acetyl, propionyl, hexanoyl, methyl, ethyl, propyl, 2-hydroxypropyl, 1,2-dihydroxypropyl, cyclohexyl and butylcarbamoyl. groups, hexylcarbamoyl groups, phenyl groups, polycaprolactone groups, alkoxysilane groups, acryloyl groups, methacryloyl groups, cinnamoyl groups, polymer chains (polycaprolactone groups, polycarbonate groups, etc.), and derivatives thereof.
The cyclic molecule is preferably a crown ether or a crown ether derivative because the effects of the present invention are more excellent.
<反応性官能基含有基>
上述のとおり、上記環状分子は、反応性官能基含有基を有する。
<Group containing reactive functional group>
As described above, the cyclic molecule has a reactive functional group-containing group.
上記反応性官能基含有基とは、反応性官能基、又は、反応性官能基を含有する基であり、-Z-P(ここで、Zは単結合又は2価の連結基を表し、Pは反応性官能基を表す)で表される基である。 The reactive functional group-containing group is a reactive functional group or a group containing a reactive functional group, -ZP (where Z represents a single bond or a divalent linking group, P represents a reactive functional group).
上記反応性官能基は架橋に寄与するものであれば特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、水酸基、アミノ基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基及びビニル基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。 The reactive functional group is not particularly limited as long as it contributes to cross-linking, but for the reason that the effect of the present invention is more excellent, hydroxyl group, amino group, (meth)acryloyl group, (meth)acryloyloxy group, epoxy group and It is preferably at least one selected from the group consisting of vinyl groups.
上記反応性官能基は、本発明の効果がより優れる理由から、重合性不飽和基であることが好ましい。
上記重合性不飽和基は特に制限されないが、その具体例としては、ビニル基、アクリル基(アクリロイル基)、メタクリル基(メタクリロイル基)、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基等が挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基が好ましい。
The reactive functional group is preferably a polymerizable unsaturated group for the reason that the effects of the present invention are more excellent.
Although the polymerizable unsaturated group is not particularly limited, specific examples thereof include a vinyl group, an acrylic group (acryloyl group), a methacrylic group (methacryloyl group), an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, and the like. Among them, an acryloyloxy group and a methacryloyloxy group are preferable because the effects of the present invention are more excellent.
上記-Z-P中のZが2価の連結基である場合の具体例としては、2価の脂肪族炭化水素基(特にアルキレン基)、2価の芳香族炭化水素基、2価のヘテロ環基(特に芳香族複素環基)、-O-、-S-、-SO2-、-N(R)-(R:水素原子又は置換基)、-CO-、-COO-、-CONR-(R:水素原子又は置換基)、これらを組み合わせた基等が挙げられる。 Specific examples of the case where Z in -ZP is a divalent linking group include a divalent aliphatic hydrocarbon group (especially an alkylene group), a divalent aromatic hydrocarbon group, a divalent hetero cyclic group (especially aromatic heterocyclic group), -O-, -S-, -SO 2 -, -N(R)- (R: hydrogen atom or substituent), -CO-, -COO-, -CONR - (R: hydrogen atom or substituent), groups in which these are combined, and the like.
<環状分子の数>
特定ロタキサンが有する上記環状分子の数は、2以上であれば特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、2であることが好ましい。上記環状分子の上限は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、100以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。
<Number of cyclic molecules>
The number of the cyclic molecules contained in the specific rotaxane is not particularly limited as long as it is two or more, but two is preferable because the effect of the present invention is more excellent. Although the upper limit of the cyclic molecule is not particularly limited, it is preferably 100 or less, more preferably 10 or less, because the effects of the present invention are more excellent.
〔軸分子〕
上記軸分子は、下記式(1)で表される分子である。
[Axis molecule]
The axial molecule is a molecule represented by the following formula (1).
式(1)中、Aは、ポリマー鎖を表す。複数存在するAは同一であっても異なっていてもよい。Xは、連結基を表す。Lは、単結合又は連結基を表す。複数存在するLは同一であっても異なっていてもよい。Yは、封止基を表す。複数存在するYは同一であっても異なっていてもよい。mは、1以上の整数を表す。mが2以上の整数である場合に複数存在するXは同一であっても異なっていてもよい。 In Formula (1), A represents a polymer chain. Multiple A's may be the same or different. X represents a linking group. L represents a single bond or a linking group. Multiple L may be the same or different. Y represents a sealing group. Multiple Y's may be the same or different. m represents an integer of 1 or more. When m is an integer of 2 or more, multiple X's may be the same or different.
<A>
上述のとおり、式(1)中、Aは、ポリマー鎖を表す。
上記ポリマー鎖は特に制限されないが、その具体例として、ポリアルキレンオキシド、ポリ(メタ)アクリレート、ジエン系重合体等が挙げられる。
上記ポリマー鎖は、本発明の効果がより優れる理由から、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(メタ)アクリレート、ポリイソプレン及びポリブタジエンからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
<A>
As described above, in formula (1), A represents a polymer chain.
Although the polymer chain is not particularly limited, specific examples thereof include polyalkylene oxide, poly(meth)acrylate, diene-based polymer, and the like.
The polymer chain is preferably at least one selected from the group consisting of polyethylene glycol, polypropylene glycol, poly(meth)acrylate, polyisoprene and polybutadiene, because the effects of the present invention are more excellent.
上記ポリマー鎖の数平均分子量(Mn)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、300~1,000,000であることが好ましく、400~10,000であることがより好ましく、500~1,000であることがさらに好ましい。
なお、本明細書において、分子量は、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC法)による測定値をもとにした標準ポリスチレン換算値である。
The number average molecular weight (Mn) of the polymer chain is not particularly limited, but is preferably 300 to 1,000,000, more preferably 400 to 10,000, for the reason that the effects of the present invention are more excellent. , 500 to 1,000.
In addition, in this specification, the molecular weight is a standard polystyrene conversion value based on the measured value by gel permeation chromatography (GPC method) using tetrahydrofuran (THF) as a solvent.
上記ポリマー鎖の重合度は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、3~10,000であることが好ましく、4~1,000であることがより好ましく、5~10であることがさらに好ましい。 The degree of polymerization of the polymer chain is not particularly limited, but is preferably from 3 to 10,000, more preferably from 4 to 1,000, and more preferably from 5 to 10, because the effects of the present invention are more excellent. is more preferred.
複数存在するAは同一であっても異なっていてもよい。 Multiple A's may be the same or different.
<X>
上述のとおり、式(1)中、Xは、連結基を表す。
上記連結基の具体例としては、2価の脂肪族炭化水素基(特にアルキレン基)、2価の芳香族炭化水素基、2価のヘテロ環基(特に芳香族複素環基)、-O-、-S-、-SO2-、-N(R)-(R:水素原子又は置換基)、-CO-、-COO-、-CONR-(R:水素原子又は置換基)、これらを組み合わせた基等が挙げられる。
<X>
As described above, in formula (1), X represents a linking group.
Specific examples of the linking group include a divalent aliphatic hydrocarbon group (especially an alkylene group), a divalent aromatic hydrocarbon group, a divalent heterocyclic group (especially an aromatic heterocyclic group), -O- , -S-, -SO 2 -, -N(R)- (R: hydrogen atom or substituent), -CO-, -COO-, -CONR- (R: hydrogen atom or substituent), combinations thereof and the like.
式(1)中のmが2以上の整数である場合に複数存在するXは同一であっても異なっていてもよい。 When m in formula (1) is an integer of 2 or more, multiple X's may be the same or different.
<L>
上述のとおり、式(1)中、Lは、単結合又は連結基を表す。
上記Lが2価の連結基である場合の具体例としては、2価の脂肪族炭化水素基(特にアルキレン基)、2価の芳香族炭化水素基、2価のヘテロ環基(特に芳香族複素環基)、-O-、-S-、-SO2-、-N(R)-(R:水素原子又は置換基)、-CO-、-COO-、-CONR-(R:水素原子又は置換基)、これらを組み合わせた基等が挙げられる。
<L>
As described above, in formula (1), L represents a single bond or a linking group.
Specific examples of when L is a divalent linking group include a divalent aliphatic hydrocarbon group (especially an alkylene group), a divalent aromatic hydrocarbon group, a divalent heterocyclic group (especially an aromatic heterocyclic group), -O-, -S-, -SO 2 -, -N(R)- (R: hydrogen atom or substituent), -CO-, -COO-, -CONR- (R: hydrogen atom or a substituent), a group obtained by combining these, and the like.
複数存在するLは同一であっても異なっていてもよい。 Multiple L may be the same or different.
<Y>
上述のとおり、式(1)中、Yは、封止基を表す。
上記封止基は、環状分子が軸分子から脱離するのを防止するための嵩高い基であれば特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、tert-ブチル基、tert-ブチルフェニル基、ネオペンチル基、アダマンチル基、3,5-ジメチルフェニル基及びシクロヘキシル基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、3,5-ジメチルフェニル基であることがより好ましい。
<Y>
As described above, in formula (1), Y represents a sealing group.
The above-mentioned blocking group is not particularly limited as long as it is a bulky group for preventing the cyclic molecule from detaching from the axial molecule. It is preferably at least one selected from the group consisting of a phenyl group, a neopentyl group, an adamantyl group, a 3,5-dimethylphenyl group and a cyclohexyl group, more preferably a 3,5-dimethylphenyl group.
<m>
上述のとおり、式(1)中、mは、1以上の整数を表す。
上記mは、本発明の効果がより優れる理由から、1であることが好ましい。
上記mの上限は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、100以下の整数であることが好ましく、10以下の整数であることがより好ましく、5以下の整数であることがさらに好ましく、3以下の整数であることが特に好ましい。
<m>
As described above, in formula (1), m represents an integer of 1 or more.
The above m is preferably 1 because the effect of the present invention is more excellent.
The upper limit of m is not particularly limited, but for the reason that the effect of the present invention is more excellent, it is preferably an integer of 100 or less, more preferably an integer of 10 or less, and further an integer of 5 or less. An integer of 3 or less is particularly preferred.
〔製造方法〕
特定ロタキサンを製造する方法は特に制限されず、公知の方法を組み合わせた方法等が挙げられる。
特定ロタキサンを製造する方法は、得られる特定ロタキサンについて本発明の効果がより優れる理由から、軸分子の合成において、式(1)中のAで表されるポリマー鎖をリビング重合によって得る方法が好ましい。なお、以下、「得られる特定ロタキサンについて本発明の効果がより優れる」ことを、単に、「本発明の効果がより優れる」とも言う。
上記リビング重合としては、例えば、リビングカチオン重合、リビングアニオン重合、リビングラジカル重合等が挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、リビングラジカル重合であることが好ましい。
上記リビングラジカル重合としては、例えば、原子移動ラジカル重合(ATRP)、可逆的付加-開裂連鎖移動重合(RAFT)、ニトロキシドを介した重合(NMP)等が挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、原子移動ラジカル重合であることが好ましい。
〔Production method〕
The method for producing the specific rotaxane is not particularly limited, and examples thereof include a method combining known methods.
The method of producing the specific rotaxane is preferably a method of obtaining the polymer chain represented by A in the formula (1) by living polymerization in the synthesis of the axial molecule, since the specific rotaxane to be obtained has a more excellent effect of the present invention. . In addition, hereinafter, "the effect of the present invention is more excellent with respect to the obtained specific rotaxane" is simply referred to as "the effect of the present invention is more excellent".
Examples of the living polymerization include living cationic polymerization, living anionic polymerization, and living radical polymerization. Among them, living radical polymerization is preferable because the effects of the present invention are more excellent.
Examples of the living radical polymerization include atom transfer radical polymerization (ATRP), reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT), nitroxide-mediated polymerization (NMP), and the like. Among them, atom transfer radical polymerization is preferable because the effects of the present invention are more excellent.
[架橋ポリマー]
本発明の架橋ポリマー(以下、「本発明のポリマー」とも言う)は、架橋剤として上述した特定ロタキサンを用いた架橋ポリマーである。
[Crosslinked polymer]
The crosslinked polymer of the present invention (hereinafter also referred to as "the polymer of the present invention") is a crosslinked polymer using the specific rotaxane described above as a crosslinker.
〔好適な態様〕
本発明のポリマーは、本発明の効果がより優れる理由から、モノマーと特定ロタキサンとの共重合体であることが好ましい。
[Preferred embodiment]
The polymer of the present invention is preferably a copolymer of a monomer and a specific rotaxane for the reason that the effects of the present invention are more excellent.
<モノマー>
上記モノマーは、少なくとも一部のモノマーが上述した特定ポリシロキサンの反応性官能基と反応するものであれば特に制限されない。
上記モノマーは、本発明の効果がより優れる理由から、(メタ)アクリレートであることが好ましい。
<Monomer>
The above monomers are not particularly limited as long as at least a part of the monomers reacts with the reactive functional groups of the specific polysiloxane described above.
The above monomer is preferably (meth)acrylate for the reason that the effect of the present invention is more excellent.
((メタ)アクリレート)
上記(メタ)アクリレートは特に制限されず、その具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、イソデシノニル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ブトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ジシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-ジシクロヘキシルオキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグルコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、2-モルホリノエチル(メタ)アクリレート、9-アントリル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トランス-1,4-シクロヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、3-メトキシブチル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール-テトラメチレングリコール)(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール-テトラメチレングリコール)(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
((meth)acrylate)
The above (meth)acrylates are not particularly limited, and specific examples include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, isononyl (meth) acrylate, isodecinonyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl ( meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, butoxydiethylene glycol (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, dicyclohexyl (meth)acrylate, 2-dicyclohexyl Oxyethyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) Acrylates, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, nonanediol di(meth)acrylate, 2-morpholinoethyl (meth)acrylate, 9-anthryl (meth)acrylate, pentaerythritol Tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, trans-1,4-cyclohexanediol di (meth) acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (Meth) acrylate, methoxydipropylene glycol (meth) acrylate, methoxytripropylene glycol (meth) acrylate, methoxy polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, poly (ethylene glycol-) tetramethylene glycol) (meth)acrylate, poly(propylene glycol-tetramethylene glycol) (meth)acrylate, polyethylene glycol-polypropylene glycol (meth)acrylate, glycidyl (meth)acrylate and the like.
上記(メタ)アクリレートは、本発明の効果がより優れる理由から、アクリル酸又はメタクリル酸と炭素数1~10のアルコールとのエステルであることが好ましく、アクリル酸又はメタクリル酸と炭素数1~5のアルコールとのエステルであることがより好ましく、アクリル酸又はメタクリル酸と炭素数1~3のアルコールとのエステルであることがより好ましい。 The above (meth)acrylate is preferably an ester of acrylic acid or methacrylic acid and an alcohol having 1 to 10 carbon atoms for the reason that the effect of the present invention is more excellent, and acrylic acid or methacrylic acid and 1 to 5 carbon atoms. is more preferably an ester with an alcohol of , more preferably an ester of acrylic acid or methacrylic acid with an alcohol having 1 to 3 carbon atoms.
上記(メタ)アクリレートとして1種を用いても2種以上を併用してもよいが、上記(メタ)アクリレートは、本発明の効果がより優れる理由から、少なくともメトキシエチル(メタ)アクリレートを含むのが好ましい。 The (meth)acrylate may be used singly or in combination of two or more, but the (meth)acrylate contains at least methoxyethyl (meth)acrylate for the reason that the effects of the present invention are more excellent. is preferred.
(その他のモノマー)
上記(メタ)アクリレート以外のモノマーを使用しても構わないが、全モノマー((メタ)アクリレート、その他のモノマー)に対する(メタ)アクリレートの割合は、本発明の効果がより優れる理由から、90モル%以上であることが好ましく、95モル%以上であることがより好ましい。全モノマーに対する(メタ)アクリレートの割合の上限は特に制限されず、100モル%である。
(other monomers)
Monomers other than the above (meth)acrylates may be used, but the ratio of (meth)acrylates to all monomers ((meth)acrylates and other monomers) is 90 mol for the reason that the effects of the present invention are more excellent. % or more, more preferably 95 mol % or more. The upper limit of the ratio of (meth)acrylate to all monomers is not particularly limited, and is 100 mol %.
<特定ロタキサン/モノマー>
上述したモノマーに対する上述した特定ロタキサンの割合は、本発明の効果がより優れる理由から、0.001~10モル%であることが好ましく、0.01~1モル%であることがより好ましい。
<Specific rotaxane/monomer>
The ratio of the specific rotaxane described above to the monomer described above is preferably 0.001 to 10 mol %, more preferably 0.01 to 1 mol %, for the reason that the effects of the present invention are more excellent.
[高分子微粒子]
本発明の高分子微粒子は、上述した本発明のポリマーからなる高分子微粒子である。
[Polymer particles]
The polymer microparticles of the present invention are polymer microparticles made of the above-described polymer of the present invention.
〔調和平均径〕
本発明の高分子微粒子の調和平均径は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、2000nm以下であることが好ましく、1000nm以下であることがより好ましく、500nm以下であることがさらに好ましい。上記調和平均径の下限も特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、10nm以上であることが好ましく、50nm以上であることがより好ましく、100nm以上であることがさらに好ましく、200nm以上であることが特に好ましい。
なお、上記調和平均径は、粒子径測定機(マルバーン社製ゼータサイザーナノS)を用いてキュムラント法によって測定されたDMF(ジメチルホルムアミド)中の調和平均径である。
[Harmonic mean diameter]
The harmonic mean diameter of the polymer fine particles of the present invention is not particularly limited, but is preferably 2000 nm or less, more preferably 1000 nm or less, and further preferably 500 nm or less for the reason that the effects of the present invention are more excellent. preferable. Although the lower limit of the harmonic mean diameter is not particularly limited, it is preferably 10 nm or more, more preferably 50 nm or more, further preferably 100 nm or more, further preferably 200 nm or more for the reason that the effect of the present invention is more excellent. is particularly preferred.
The above harmonic mean diameter is the harmonic mean diameter in DMF (dimethylformamide) measured by the cumulant method using a particle size analyzer (Zetasizer Nano S manufactured by Malvern).
〔膨潤度〕
本発明の高分子微粒子の膨潤度は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、10以上であることが好ましく、18以上であることがより好ましく、20以上であることがさらに好ましい。上記膨潤度の上限は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、100以下であることが好ましい。
なお、上記膨潤度は、下記式によって表されるパラメータである。
膨潤度=(Dh(DMF))3/(Dh(水))3
ここで、Dh(DMF)は、上述したDMF中の調和平均径を表す。また、Dh(水)は水中の調和平均径を表し、その測定方法は、DMFの代わりに水を用いる点以外上述したDMF中の調和平均径と同じである。
[Swelling degree]
The degree of swelling of the polymer microparticles of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 or more, more preferably 18 or more, and even more preferably 20 or more because the effect of the present invention is more excellent. . Although the upper limit of the degree of swelling is not particularly limited, it is preferably 100 or less because the effects of the present invention are more excellent.
The degree of swelling is a parameter represented by the following formula.
Degree of swelling = (D h (DMF)) 3 /(D h (water)) 3
Here, D h (DMF) represents the above-described harmonic mean diameter in DMF. D h (water) represents the harmonic mean diameter in water, and the measurement method is the same as the harmonic mean diameter in DMF described above, except that water is used instead of DMF.
〔用途〕
本発明の高分子微粒子は、例えば、ゴム組成物、接着剤組成物及び塗料組成物などにおける添加剤として有用である。
[Use]
The polymer microparticles of the present invention are useful, for example, as additives in rubber compositions, adhesive compositions, coating compositions, and the like.
[高分子樹脂部材]
本発明の高分子樹脂部材は、上述した本発明の架橋ポリマーを用いて製造された高分子樹脂部材(例えば、フィルム)である。
[Polymer resin member]
The polymer resin member of the present invention is a polymer resin member (eg, film) produced using the above-described crosslinked polymer of the present invention.
以下、実施例により、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these.
[ロタキサンの合成]
以下のとおり、ロタキサン(2-2)を合成した。
[Synthesis of Rotaxane]
Rotaxane (2-2) was synthesized as follows.
〔1-3の合成〕
下記Scheme 1に従って、pMA(1-3)を合成した。
[Synthesis of 1-3]
pMA(1-3) was synthesized according to Scheme 1 below.
<1-1の合成>
まず、臭化銅(0.17g,1.2mmol)を入れた二口フラスコをAr置換し、そこにアクリル酸メチル(4.3mL,48mmol)、N,N,N’,N’’,N’’-ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)(0.25mL,1.2mmol)、2-ブロモイソ酪酸2-ヒドロキシエチル(0.70mL,4.8mmol)の順で入れ、80℃で3時間攪拌した。室温まで降温し、反応溶液をジクロロメタンで希釈した後、アルミナカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン)により銅触媒を取り除き、溶液を濃縮した(粗収量5.3g)。その後、ヘキサンで再沈殿を行うことで無色透明の粘性液体を収率89%(4.6g)で得た(1-1)。1H NMR法(核磁気共鳴法)により分子量を約800と決定した(図1:1H NMRスペクトル)。
<Synthesis of 1-1>
First, a two-necked flask containing copper bromide (0.17 g, 1.2 mmol) was substituted with Ar, and methyl acrylate (4.3 mL, 48 mmol), N, N, N', N'', N ''-Pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA) (0.25 mL, 1.2 mmol) and 2-hydroxyethyl 2-bromoisobutyrate (0.70 mL, 4.8 mmol) were added in that order and stirred at 80° C. for 3 hours. After cooling to room temperature and diluting the reaction solution with dichloromethane, the copper catalyst was removed by alumina column chromatography (dichloromethane), and the solution was concentrated (crude yield: 5.3 g). Thereafter, reprecipitation was performed with hexane to obtain a colorless and transparent viscous liquid with a yield of 89% (4.6 g) (1-1). A molecular weight of about 800 was determined by 1 H NMR (nuclear magnetic resonance) (Fig. 1: 1 H NMR spectrum).
<1-2の合成>
次に、得られた1-1(2.4g,3.0mmol)を入れた二口フラスコをAr置換し、脱水ジクロロメタン(30mL)に溶解させ、イソシアン酸3,5-ジメチルフェニル(0.63mL,4.5mmol)、ジラウリン酸ジブチル錫(DBTDL)(0.18mL,0.30mmol)の順で入れ、室温で23時間攪拌した。反応溶液を濃縮し、メタノールを加え、ヘキサンで再沈殿を行い、白色固体を吸引ろ過により取り除いた。その後、複数回のろ過により、白色固体を完全に取り除き、無色透明の粘性液体を収率83%(2.4g)で得た(1-2)。
<Synthesis of 1-2>
Next, the two-necked flask containing the obtained 1-1 (2.4 g, 3.0 mmol) was purged with Ar, dissolved in dehydrated dichloromethane (30 mL), and 3,5-dimethylphenyl isocyanate (0.63 mL). , 4.5 mmol) and dibutyltin dilaurate (DBTDL) (0.18 mL, 0.30 mmol) were added in that order, and the mixture was stirred at room temperature for 23 hours. The reaction solution was concentrated, methanol was added, reprecipitation was performed with hexane, and a white solid was removed by suction filtration. After that, the white solid was completely removed by multiple filtrations to obtain a colorless transparent viscous liquid with a yield of 83% (2.4 g) (1-2).
<1-3の合成>
得られた1-2(2.4g,2.5mmol)と、アジ化ナトリウム(0.79g,12mmol)を入れた二口フラスコをAr置換し、そこにN,N-ジメチルホルムアミド(dry DMF)(30mL)を加え溶解させ、室温で24時間攪拌した。反応溶液に多量の水を加え、ジクロロメタンで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過後ろ液を濃縮した。その後、ヘキサンで再沈殿を行うことにより、無色透明の粘性液体を収率95%(2.2g)で得た(1-3)。
<Synthesis of 1-3>
A two-necked flask containing the obtained 1-2 (2.4 g, 2.5 mmol) and sodium azide (0.79 g, 12 mmol) was substituted with Ar, and N,N-dimethylformamide (dry DMF) was added thereto. (30 mL) was added and dissolved, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. A large amount of water was added to the reaction solution, the mixture was extracted with dichloromethane, the organic layer was dried over magnesium sulfate, and the filtrate was concentrated. Thereafter, reprecipitation was performed with hexane to obtain a colorless and transparent viscous liquid with a yield of 95% (2.2 g) (1-3).
〔2-2の合成〕
次に、下記Scheme 2に従って、2-2を合成した。
[Synthesis of 2-2]
Next, 2-2 was synthesized according to Scheme 2 below.
<2-1の合成>
まず、軸成分(後述する式(X1)で表される基となる成分)(240mg,0.35mmol)と後述のとおり合成した環状分子(636mg,1.0mmol)を入れたナスフラスコに、ジクロロメタン(3.0mL)を加え、超音波照射を行った(錯形成)(図2:1H NMRスペクトル)。そこに、ジクロロメタン(3.0mL)に溶かした、pMA(1-3)(1.2mg,1.3mmol)と、[Cu(CH3CN)4]PF6(239mg,0.64mmol)を加え、40℃で、40時間攪拌した。反応溶液をジエチルエーテルで再沈殿させ、不溶部(銅触媒含む)と可溶部を分け、可溶部を濃縮し(0.32g)、その1H NMRスペクトルから、軸成分と環状分子の混合物であると判断した。10%塩化アンモニウム水溶液と酢酸エチルを加え、30分間攪拌し、その後分液操作を行い、有機層を乾燥させ、濃縮することで、無色の粘性液体を得た。その後、2回の分取GPC法により、粘性液体を回収し、真空乾燥させることにより、透明性のある薄黄色固体を390mg(収率30%)得た(2-1)(図3:1H NMRスペクトル)。
<Synthesis of 2-1>
First, in an eggplant flask containing an axial component (a component that becomes a group represented by formula (X1) described later) (240 mg, 0.35 mmol) and a cyclic molecule (636 mg, 1.0 mmol) synthesized as described below, dichloromethane was added. (3.0 mL) was added and ultrasonic irradiation was performed (complex formation) (Fig. 2: 1 H NMR spectrum). pMA(1-3) (1.2 mg, 1.3 mmol) and [Cu(CH 3 CN) 4 ]PF 6 (239 mg, 0.64 mmol) dissolved in dichloromethane (3.0 mL) were added thereto. and 40° C. for 40 hours. The reaction solution was reprecipitated with diethyl ether, the insoluble portion (including the copper catalyst) was separated from the soluble portion, and the soluble portion was concentrated (0.32 g). determined to be A 10% aqueous solution of ammonium chloride and ethyl acetate were added, the mixture was stirred for 30 minutes, and then liquid separation was performed. The organic layer was dried and concentrated to obtain a colorless viscous liquid. After that, the viscous liquid was collected by two preparative GPC methods and vacuum dried to obtain 390 mg (yield 30%) of a transparent pale yellow solid (2-1) (Fig. 3: 1 H NMR spectrum).
(環状分子の合成)
ヒドロキシメチルジベンゾ-24-クラウン-8-エーテル(1.9g)の塩化メチレン(45mL)溶液に2-イソシアナートエチルメタクリレート(1.4mL)とジブチル錫ジラウレート(0.2mL)を0℃で加えて、室温で48時間攪拌した。得られた混合物を10mLに濃縮し、ヘキサン中に投入し沈殿物を得た。その沈殿物を酢酸エチル/ヘキサン混合溶液(2/3)に溶解させ、シリカカラムで生成した。目的の環状分子を2.5g得た。
(Synthesis of cyclic molecule)
To a solution of hydroxymethyldibenzo-24-crown-8-ether (1.9 g) in methylene chloride (45 mL) was added 2-isocyanatoethyl methacrylate (1.4 mL) and dibutyltin dilaurate (0.2 mL) at 0°C. , and stirred at room temperature for 48 hours. The resulting mixture was concentrated to 10 mL and poured into hexane to obtain a precipitate. The precipitate was dissolved in an ethyl acetate/hexane mixed solution (2/3) and purified on a silica column. 2.5 g of the target cyclic molecule was obtained.
<2-2の合成>
次に、2-1(114mg,0.03mmol)を入れた二口フラスコをAr置換し、そこに、脱水テトラヒドロフラン(dry THF)(0.3mL)、無水酢酸(0.14mL,1.5mmol)、トリエチルアミン(TEA)(0.34mL,2.4mmol)を加え、40℃で、2日間攪拌した。反応溶液を濃縮し、酢酸エチルに溶解させ、洗浄(飽和塩化アンモニウム水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、brine)し、有機層を乾燥させ、濃縮することで、褐色の粘性液体を得た。その後、分取GPC法により、精製し、真空乾燥させることにより、粘性液体を収率87%(100mg,0.026mmol)で得た(2-2)。得られたロタキサン(2-2)を「RC」とも言う。
<Synthesis of 2-2>
Next, a two-necked flask containing 2-1 (114 mg, 0.03 mmol) was replaced with Ar, and dehydrated tetrahydrofuran (dry THF) (0.3 mL) and acetic anhydride (0.14 mL, 1.5 mmol) were added. , triethylamine (TEA) (0.34 mL, 2.4 mmol) was added, and the mixture was stirred at 40° C. for 2 days. The reaction solution was concentrated, dissolved in ethyl acetate, washed (saturated ammonium chloride aqueous solution, saturated sodium bicarbonate aqueous solution, brine), the organic layer was dried and concentrated to obtain a brown viscous liquid. After that, it was purified by a preparative GPC method and vacuum-dried to obtain a viscous liquid with a yield of 87% (100 mg, 0.026 mmol) (2-2). The obtained rotaxane (2-2) is also referred to as “RC”.
RCは、2つの環状分子(クラウンエーテルの誘導体)と上記環状分子を貫通する軸分子とを有するロタキサンであって、
上記環状分子が、メタクリロイル基(反応性官能基)を含有する基(反応性官能基含有基)を有し、
上記軸分子が上述した式(1)で表される分子(ただし、式(1)中、mは1であり、2つのAはいずれもポリアクリル酸メチル(ポリマー鎖)であり、Xは下記式(X1)で表される基(式(X1)中、*は結合位置を表す)(連結基)であり、2つのLはいずれも下記式(L1)で表される基(式(L1)中、*1はYとの結合位置を表し、*2はAとの結合位置を表す)(連結基)であり、2つのYはいずれも3,5-ジメチルフェニル基(封止基)である)であるロタキサンであるため、上述した特定ロタキサンに該当する。
RC is a rotaxane having two cyclic molecules (crown ether derivatives) and an axial molecule passing through the cyclic molecules,
The cyclic molecule has a group (reactive functional group-containing group) containing a methacryloyl group (reactive functional group),
The axial molecule is a molecule represented by the above formula (1) (wherein m is 1, two A are both polymethyl acrylate (polymer chain), and X is the following A group represented by formula (X1) (in formula (X1), * represents a bonding position) (linking group), and both of the two Ls are groups represented by the following formula (L1) (formula (L1 ), *1 represents the bonding position with Y, *2 represents the bonding position with A) (linking group), and both Y are 3,5-dimethylphenyl groups (blocking groups) ), it corresponds to the above-mentioned specific rotaxane.
[高分子微粒子の合成]
下記表1に記載の割合[モル比]のモノマー及び架橋剤の混合溶液(水:36g、界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム):0.1g、ハイドロホーブ(ヘキサデカン):0.46g、総モノマー濃度:1600mM)を、超音波ホモジナイザーで超音波照射(375W、3分)してエマルジョン化した後、得られたエマルジョンに開始剤(過硫酸カリウム)(0.1g)を加えて、70℃で4時間重合反応させ(撹拌速度:200rpm(rotations per minute)、各高分子微粒子を得た。各高分子微粒子は、表1に記載の架橋剤を用いた架橋ポリマーからなる高分子微粒子である。
各高分子微粒子のDh(水)及びDh(DMF)を表1に示す。Dh(水)及びDh(DMF)の測定方法は上述のとおりである。
[Synthesis of polymer particles]
A mixed solution of a monomer and a cross-linking agent in the ratio [molar ratio] shown in Table 1 below (water: 36 g, surfactant (sodium dodecylbenzenesulfonate): 0.1 g, hydrophobe (hexadecane): 0.46 g, total Monomer concentration: 1600 mM) was emulsified by ultrasonic irradiation (375 W, 3 minutes) with an ultrasonic homogenizer, and then an initiator (potassium persulfate) (0.1 g) was added to the resulting emulsion and heated to 70°C. for 4 hours (stirring speed: 200 rpm (rotations per minute)) to obtain each polymer microparticle. .
Table 1 shows D h (water) and D h (DMF) of each polymer fine particle. The methods for measuring D h (water) and D h (DMF) are as described above.
〔モノマー〕
下記表1中のモノマーの略称は以下のとおりである。
・EA:アクリル酸エチル
・MEA:2-メトキシエチルアクリレート
・MMA:メタクリル酸メチル
〔monomer〕
The abbreviations of the monomers in Table 1 below are as follows.
・EA: Ethyl acrylate ・MEA: 2-methoxyethyl acrylate ・MMA: Methyl methacrylate
〔架橋剤〕
下記表1中の架橋剤の略称は以下のとおりである。
・RC:上述のとおり合成したRC
・HDD:1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート(化学架橋剤)
・比較RC:ASM社製SM2450P-20(複数の環状分子と上記環状分子を貫通する軸分子とを有するロタキサンであって、上記環状分子が、メタクリロイル基を含有する基(反応性官能基含有基)を有し、上記軸分子が、上述した式(1)で表される分子以外の分子(Y-L-A-L-Yで表される分子、A:ポリマー鎖、L:単結合又は連結基、Y:封止基、分子量:2万)であるロタキサン)
[Crosslinking agent]
The abbreviations of the cross-linking agents in Table 1 below are as follows.
RC: RC synthesized as described above
・HDD: 1,6-hexanediol dimethacrylate (chemical cross-linking agent)
-Comparative RC: SM2450P-20 manufactured by ASM (a rotaxane having a plurality of cyclic molecules and an axial molecule penetrating the cyclic molecule, the cyclic molecule containing a methacryloyl group (reactive functional group-containing group ), and the axial molecule is a molecule other than the molecule represented by the above formula (1) (a molecule represented by YLALY, A: polymer chain, L: single bond or Linking group, Y: sealing group, molecular weight: 20,000) rotaxane)
[評価]
得られた各高分子微粒子の分散液(5質量%、7mL)(遠心精製、透析済)を用いて5cm四方のフィルム(厚み:約0.4mm)を作製した。得られたフィルムから1cm×4cmのフィルムを4枚切り出して、長手方向中央にダイヤモンドカッターを使用して2mmの切り込みを入れた。このようにして、引張試験用の試験片を作製した。
得られた試験片について、テンシロン引張試験機を用いて引張試験(ロードセル:50N、伸長速度:10mm/分、試験温度:25℃)を行い、破断伸び及び破断応力を評価した。結果を表1に示す。破断伸び及び破断応力共に大きい方が好ましい。
[evaluation]
A 5 cm square film (thickness: about 0.4 mm) was prepared using the obtained dispersion (5% by mass, 7 mL) of each polymer microparticle (purified by centrifugation and dialyzed). Four films of 1 cm×4 cm were cut out from the obtained film, and a 2 mm cut was made in the center in the longitudinal direction using a diamond cutter. Thus, a test piece for a tensile test was produced.
The obtained test piece was subjected to a tensile test (load cell: 50 N, elongation speed: 10 mm/min, test temperature: 25° C.) using a Tensilon tensile tester to evaluate breaking elongation and breaking stress. Table 1 shows the results. It is preferable that both elongation at break and stress at break are large.
表1から分かるように、比較例1~3と実施例2との対比(架橋剤の種類のみが異なる態様同士の対比)から、架橋剤として特定ロタキサン以外の架橋剤を用いた高分子微粒子である比較例1~3と比較して、架橋剤として特定ロタキサンを用いた高分子微粒子である実施例2は、優れた破断伸び及び破断応力を示した。同様に、比較例4~6と実施例5との対比(架橋剤の種類のみが異なる態様同士の対比)から、架橋剤として特定ロタキサン以外の架橋剤を用いた高分子微粒子である比較例4~6と比較して、架橋剤として特定ロタキサンを用いた高分子微粒子である実施例5は、優れた破断伸び及び破断応力を示した。架橋剤として特定ロタキサン以外の架橋剤を用いた高分子微粒子である比較例7~9と比較して、架橋剤として特定ロタキサンを用いた高分子微粒子である実施例8は、優れた破断伸び及び破断応力を示した。
実施例1~3の対比(架橋剤のモル比のみが異なる態様同士の対比)から、モノマーに対する特定ロタキサンの割合が0.07~0.17モル%である実施例2は、より優れた破断伸び及び破断応力を示した。同様に、実施例4~6の対比(架橋剤のモル比のみが異なる態様同士の対比)から、モノマーに対する特定ロタキサンの割合が0.07~0.17モル%である実施例5は、より優れた破断伸び及び破断応力を示した。同様に、実施例7~9の対比(架橋剤のモル比のみが異なる態様同士の対比)から、モノマーに対する特定ロタキサンの割合が0.07~0.17モル%である実施例8は、より優れた破断伸び及び破断応力を示した。
As can be seen from Table 1, from the comparison between Comparative Examples 1 to 3 and Example 2 (comparison of the embodiments in which only the type of cross-linking agent is different), it was found that polymer fine particles using a cross-linking agent other than the specific rotaxane as the cross-linking agent Compared with certain Comparative Examples 1 to 3, Example 2, which is a polymer fine particle using a specific rotaxane as a cross-linking agent, exhibited excellent elongation at break and breaking stress. Similarly, from the comparison between Comparative Examples 4 to 6 and Example 5 (comparison between embodiments in which only the type of cross-linking agent is different), Comparative Example 4, which is a polymer fine particle using a cross-linking agent other than the specific rotaxane as a cross-linking agent 6, Example 5, which is a polymer fine particle using a specific rotaxane as a cross-linking agent, exhibited excellent elongation at break and breaking stress. Compared to Comparative Examples 7 to 9, which are polymer fine particles using a cross-linking agent other than the specific rotaxane as a cross-linking agent, Example 8, which is a polymer fine particle using a specific rotaxane as a cross-linking agent, has excellent elongation at break and indicated the breaking stress.
From the comparison of Examples 1 to 3 (comparison of aspects in which only the molar ratio of the cross-linking agent is different), Example 2, in which the ratio of the specific rotaxane to the monomer is 0.07 to 0.17 mol%, is more excellent rupture Elongation and breaking stress are given. Similarly, from the comparison of Examples 4 to 6 (comparison of embodiments that differ only in the molar ratio of the cross-linking agent), Example 5, in which the ratio of the specific rotaxane to the monomer is 0.07 to 0.17 mol%, is more It exhibited excellent elongation at break and stress at break. Similarly, from the comparison of Examples 7 to 9 (comparison of aspects in which only the molar ratio of the cross-linking agent is different), Example 8 in which the ratio of the specific rotaxane to the monomer is 0.07 to 0.17 mol% is more It exhibited excellent elongation at break and stress at break.
Claims (10)
前記環状分子が、反応性官能基含有基を有し、
前記軸分子が、下記式(1)で表される分子である、ロタキサン。
式(1)中、Aは、ポリマー鎖を表す。複数存在するAは同一であっても異なっていてもよい。Xは、連結基を表す。Lは、単結合又は連結基を表す。複数存在するLは同一であっても異なっていてもよい。Yは、封止基を表す。複数存在するYは同一であっても異なっていてもよい。mは、1以上の整数を表す。mが2以上の整数である場合に複数存在するXは同一であっても異なっていてもよい。 A rotaxane having two or more cyclic molecules and an axial molecule penetrating the cyclic molecules,
the cyclic molecule has a reactive functional group-containing group,
Rotaxane, wherein the axial molecule is a molecule represented by the following formula (1).
In Formula (1), A represents a polymer chain. Multiple A's may be the same or different. X represents a linking group. L represents a single bond or a linking group. Multiple L may be the same or different. Y represents a sealing group. Multiple Y's may be the same or different. m represents an integer of 1 or more. When m is an integer of 2 or more, multiple X's may be the same or different.
前記ポリマー鎖をリビングラジカル重合によって得る、ロタキサンの製造方法。 A method for producing a rotaxane according to any one of claims 1 to 5,
A method for producing rotaxane, wherein the polymer chain is obtained by living radical polymerization.
前記モノマーに対する前記ロタキサンの割合が、0.001~10モル%である、請求項7に記載の架橋ポリマー。 A copolymer of a monomer and the rotaxane according to any one of claims 1 to 5,
The crosslinked polymer according to claim 7, wherein the ratio of said rotaxane to said monomer is 0.001 to 10 mol%.
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