JP2023524662A - 強酸および安定剤を含有する、1,1-ジエステル-1-アルケンから調製されたポリエステル - Google Patents

強酸および安定剤を含有する、1,1-ジエステル-1-アルケンから調製されたポリエステル Download PDF

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Abstract

鎖に沿ったジオールおよびジエステルの残基の鎖を含むポリエステルであって、ジエステルの少なくとも一部が1,1-ジエステル-1-アルケンであり、鎖が、鎖に組み込まれたアルケン基を有するポリエステルを含む組成物であって、i.アルケン基へのマイケル付加により得られるアルコール、ジオール、ポリオールまたはそれらの組合せから誘導されるエーテルおよびマイケル付加後に残存するアルケン残基、ii.未反応の残留1,1-ジエステル-1-アルケンを1%以下含有する、形成されたポリエステル、iii.1つ以上のフリーラジカル阻害剤、ならびにiv.オキソ酸リン、もしくはそのエステル、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウムまたはそれらの分解生成物のうちの1つ以上を含む安定剤のうちの1つ以上を含む組成物が開示される。【選択図】なし

Description

発明の詳細な説明
[分野]
強酸および安定剤を含有する、1,1-ジエステル-1-アルケンから調製されたポリエステルを含有する組成物が開示される。ポリマ組成物を調製するのに有用な組成物、およびそのような組成物を調製する方法が開示される。
[背景]
ポリエステルは、その特性、および合成の容易さのためにいくつかの用途で利用されている。例示的な用途には、コーティング、フィルム、繊維および様々な樹脂が含まれる。ポリエステルはまた、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリスチレンおよびスチレンコポリマ、ポリオレフィンなどを含む他のポリマの特定の特性限界を改善するために、他のポリマとのブレンドに利用される。ポリエステルは、エステル交換によって、例えば、ジエステルをポリオールと反応させることによって調製され得、多くは構造が直鎖状であるが、一部は分岐構造を有する。
メチレンマロネートなどの1,1-ジエステル-1-アルケンは、2つのエステル基と、2つのエステル基の間に配置されたアルキレン基とを含む。これらの化合物の合成における近年の発展は、これらの化合物の合成、および様々な用途におけるそれらの使用を促進する。あらゆる目的のために参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Malofskyの米国特許第8,609,885号明細書、米国特許第8,884,051号明細書および米国特許第9,108,914号明細書を参照されたい。これらの化合物をエステル交換するプロセスが開発されている。あらゆる目的のために参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Malofsky et al.の国際公開第2013/059473号、米国特許第2014/0329980号明細書は、複数の合成スキームによる多官能性メチレンマロネートの調製を開示している。1つの開示されたプロセスは、触媒の存在下で少なくとも2つのメチレンマロネートをポリオールと反応させて化合物を調製することを含み、メチレンマロネート上のエステル基の1つは、エステル交換されてポリオールと反応し、多官能性化合物を形成する(多官能性とは、複数のメチレンマロネートコア単位の存在を意味する)。酵素触媒作用の使用が開示されている。あらゆる目的のために参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Sullivanの米国特許第9,416,091号明細書は、特定の酸触媒を使用した1,1-二置換-1-アルケンのエステル交換を開示している。開示された組成物は、ポリオールのヒドロキシル基の実質的に全部が1,1-ジエステル-1-アルケンとともにポリエステル骨格に組み込まれている多官能性1,1-ジエステル-1-アルケンを含む。あらゆる目的のために参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Palsuleの米国特許第9,617,377号明細書は、酵素触媒および強酸触媒の両方を使用して、1,1-ジエステル-1-アルケン、ポリオールおよび他のジエステルから調製されたポリエステルを開示している。開示されたポリエステルは、好適な特性を示す。強酸触媒作用を使用するエステル交換は、通常、ポリエステルの大規模合成のための最も経済的な選択肢である。強酸触媒プロセスに関する懸念は、残留触媒がポリエステルのさらなる反応性を阻害する可能性があり、生成物中の残留強酸の量を制限することが望ましいことである。ポリエステルの貯蔵安定性と要求に応じた反応性とのバランスが顧客によって要求されている。ポリエステルは、アニオン性機構およびフリーラジカル機構によって重合され得る。貯蔵安定であるために、ポリエステルは、重合が所望されるまで、両機構による重合に対して安定化される必要がある。公知のアニオン性安定剤は、スルホン酸またはハロゲン化カルボン酸などの強酸である。エステル交換中、これらの酸はエステルに変換され得、これにより、ポリエステルのアニオン性安定化が大幅に低下し、反応混合物または反応生成物のいずれかのゲル化がもたらされる可能性がある。したがって、合成中および貯蔵中のポリエステルの十分な安定化を確実にするために、さらに過剰なこれらの酸が必要とされ、これにより、ポリエステル生成物の反応性がさらに低下し、安定化と要求に応じた反応性とのバランスを達成することが困難になる。高レベルの残留未反応1,1-ジエステル-1-アルケンの存在は、ポリエステルの官能性および使用に悪影響を及ぼす可能性がある。ポリエステル中の残留未反応1,1-ジエステル-1-アルケンの存在を減少させることが望ましい。
骨格中に1,1-ジエステル-1-アルケンの残基を含むポリエステル組成物が必要とされており、このポリエステル組成物は、要求に応じて室温で反応性であり、貯蔵安定であり、少量の残留1,1-ジエステル-1-アルケンを含有し、制御された量の副生成物および残留強酸化合物を有する。1,1-ジエステル-1-アルケン、または1,1-ジエステル-1-アルケンの残基を含む組成物が必要とされており、この組成物は、貯蔵安定であり、アニオン重合触媒に曝露された際に重合することができる。ポリエステルの骨格に1,1-ジエステル-1-アルケンの残基を含むポリエステルの調製プロセスが必要とされており、この調製プロセスは、実験室またはパイロットプラントのプロセスから半商業規模および商業規模に拡張可能である。
[概要]
鎖に沿ったジオールおよびジエステルの残基の1つ以上の鎖を含むポリエステルであって、ジエステルの少なくとも一部が1,1-ジエステル-1-アルケンであり、鎖が、鎖に組み込まれたアルケン基を有するポリエステルを含む組成物であって、ヒドロキシル含有化合物、例えば、アルケン基へのマイケル付加により得られるアルコール、ジオール、ポリオールまたはそれらの組合せから誘導されるエーテルおよびマイケル付加後に残存するアルケン残基;未反応の1,1-ジエステル-1-アルケンを1重量%以下含有する、形成されたポリエステル;1つ以上のフリーラジカル阻害剤;ならびにリンのオキソ酸、もしくはそのエステル、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物のうちの1つ以上を含む安定剤のうちの1つ以上を含む組成物が開示される。安定剤は、ポリエステルの反応性を低下させることなく、ポリエステルの安定性を高めるのに十分な量で存在する。安定剤は、ピロリン酸、次リン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、トリメタリン酸、無水リン酸、リン酸、ポリリン酸、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物のうちの1つ以上であり得る。組成物は、リン酸、ピロリン酸、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物を含有し得る。安定剤は、組成物の重量に基づいて、約1ppm~約100ppmの量で組成物中に存在し得る。1つ以上の1,1-ジエステル-1-アルケンは、1つ以上の1,1-ジ-C1~6アルキルエステル-1-アルケンまたは1,1-ジ-C5~6シクロアルキルエステル-1-アルケンであり得る。組成物は、1つ以上の強酸を含む。1つ以上の強酸は、約300ppm以下または100ppm以下の量で存在し得る。1つ以上の強酸は、約20ppm以下の濃度で存在し得る。1つ以上の安定剤は、組成物の重量に基づいて、約1ppm以上の量で存在し得る。組成物は、2つ以上のフリーラジカル阻害剤を含み得る。2つ以上のフリーラジカル阻害剤は、1つ以上のアルキル化ヒドロキシアニソールおよび1つ以上のアルキル化ヒドロキシトルエンであり得る。組成物は、ラジカル重合を防止するのに十分な量のフリーラジカル安定剤を含み得る。アルキル化ヒドロキシアニソールおよびアルキル化ヒドロキシトルエンは、約1:2~約2:1の比で存在し得る。組成物は、ラジカル重合を防止するのに十分な量のフリーラジカル安定剤を含む。組成物は、その調製中に形成されたポリエステルのマイケル付加物を含み得る。マイケル付加物に変換されなかった、ポリエステル中に存在するアルケン基のパーセント(割合)は、約55以上、約65以上、約70以上または約75以上であり得る。ポリエステル中に存在する未反応1,1-ジエステル-1-アルケンの量は、約0.1重量%以下または約0.05%以下であり得る。
本明細書に開示されるポリエステルの調製に有用な組成物が開示される。組成物は、1つ以上のジオール;1つ以上の1,1-ジエステル-1-アルケンを含む1つ以上のジエステル;および本明細書に開示される1つ以上の安定剤を含む重合性組成物であり、組成物は、ジオールおよびジエステルの残基の1つ以上の鎖を含む1つ以上のポリエステルを形成し、鎖は、鎖に組み込まれたアルケン基を有する。1,1-ジエステル-1-アルケンは、1つ以上の1,1-ジ-C1~6アルキルエステル-1-アルケンおよび1,1-ジ-C5~6シクロアルキルエステル-1-アルケンであり得る。安定剤は、ポリエステルの反応性を低下させることなく、組成物から形成されるポリエステルの安定性を高めるのに十分な量で加えられる。安定剤は、ピロリン酸、次リン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、トリメタリン酸、無水リン酸、リン酸、ポリリン酸、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物のうちの1つ以上であり得る。安定剤は、リン酸、ピロリン酸または1つ以上のリン酸エステルであり得る。安定剤は、組成物の約1重量ppm~約100重量ppmの量で存在し得る。組成物は、1つ以上の強酸を含有してもよい。強酸は、組成物の重量に基づいて、約300ppm~約1ppbの濃度で存在し得る。組成物の重量に基づいて、1つ以上の強酸は、約100ppm以下の濃度で存在し得、1つ以上の安定剤は、約1ppm以上の量で存在し得る。組成物は、1つ以上のフリーラジカル阻害剤または2つ以上のフリーラジカル阻害剤を含み得る。2つ以上のフリーラジカル阻害剤は、1つ以上のアルキル化ヒドロキシアニソールおよび1つ以上のアルキル化ヒドロキシトルエンを含み得る。アルキル化ヒドロキシアニソールおよびアルキル化ヒドロキシトルエンは、約1:2~約2:1の比で存在し得る。組成物は、ラジカル重合を防止するのに十分な量のフリーラジカル安定剤を含む。
a)リンのオキソ酸、もしくはそのエステル、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物のうちの1つ以上を含む安定剤の存在下で、1つ以上のポリオールを、ジエステルの一部が1,1-ジエステル1-アルケンである1つ以上のジエステルと接触させるステップ;b)接触させた化合物を、本明細書に開示される1つ以上のポリエステルを含む組成物が形成される条件に曝露するステップを含む方法が開示される。1つ以上のポリオールと1つ以上の1,1-ジエステル-1-アルケンとは、強酸の存在下で接触させられ得る。開示された方法の最中に、酸および/または安定剤は、エステルに変換され得る。方法は、1つ以上のフリーラジカル阻害剤を反応生成物に加えるステップを含み得、フリーラジカル阻害剤およびその量は、本明細書中上記に提供される段落に開示されている。方法は、ステップaの後に、揮発性副生成物、未反応1,1-ジエステル1-アルケンまたはその両方を除去するステップを含み得る。これは、反応混合物または生成物の温度を上昇させることによって達成され得る。方法は、生成物の温度を上昇させながら真空処理するステップを含み得る。開示された方法は、ポリエステルの形成中に調製された副生成物、例えばアルコール、例えばC1~6アルカノールまたはC5~6シクロアルカノールを除去するための別個のステップを含み得る。副生成物は、ポリエステル形成ステップ中にそれらを揮発除去することによって、または別個の蒸留ステップによって除去され得る。開示された方法は、ポリエステルの形成後に残存する未反応1,1-ジエステル-1-アルケンを除去するステップを含み得る。ステップaの後に残存する未反応1,1-ジエステル-1-アルケンを除去した後、形成されたポリエステル中の未反応1,1-ジエステル-1-アルケンは、形成された組成物の重量に基づいて約1.0%以下、または約0.1%以下の量で存在し得る。未反応1,1-ジエステル1-アルケンは、蒸留、真空、そのような化合物を同伴する溶媒との接触、高温への曝露、窒素流との接触、またはそれらの任意の組合せによって除去され得る。未反応1,1-ジエステル1-アルケンは、薄膜蒸発装置を使用して蒸留によって除去され得る。組成物を蒸留に供しながら、形成されたポリエステルにフリーラジカル安定剤、例えば、2,2’-メチレン-ビス-6-tert-ブチル-4-メチルフェノールを加えて、ポリエステル含有生成物流を薄膜蒸発装置に通すなどの蒸留中に残留未反応1,1-ジエステル-1-アルケンを除去してもよい。方法は、例えば、ポリエステルを薄膜蒸発装置に通すことによって、形成されたポリエステルを蒸留中に真空処理するステップを含み得る。加えられる安定剤、強酸の量は、本明細書中上記に記載されている。
室温および/もしくは周囲温度で反応性であるか、貯蔵安定であるか、ポリエステルを調製するために使用される少量の残留1,1-ジエステル-1-アルケンを含有するか、制御された量の副生成物を有するか、またはそれらの組合せであるポリエステル組成物が開示される。フリーラジカル重合およびアニオン重合に対して安定な組成物が開示される。貯蔵安定であり、穏やかな条件下で要求に応じて効率的に重合するポリエステルが開示される。
3つの異なる濃度のエチルメチルピペリジンカルボキシレートについて、この触媒作用によって作製されたポリエステルについて得られたポットライフを示す。
[詳細な説明]
本明細書に提示される説明および例示は、本開示、その原理、およびその実際の適用を当業者に知らせることを意図している。記載された本開示の具体的な実施形態は、網羅的であること、またはその限定を意図するものではない。本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲とともに決定されるべきである。特許出願および刊行物を含むすべての論文および参考文献の開示は、あらゆる目的のために参照により組み込まれる。以下の特許請求の範囲から得られる他の組合せも可能であり、これらも参照により本明細書に組み込まれる。他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者によって一般的に理解される意味を有する。
用語「安定化された」(例えば、「安定化された」1,1-ジエステル-1-アルケン、またはそれを含む組成物の文脈では)は、化合物(またはそれらの組成物)が経時的に実質的に重合しないか、実質的に硬化しないか、実質的にゲルを形成しないか、実質的に増粘しないか、もしくは粘度が経時的に実質的に増加せず、および/または経時的に反応性もしくは硬化速度の最小の損失を実質的に示す(すなわち、硬化速度が維持される)傾向を指す。本明細書に開示されるポリエステルを調製するために使用される成分または反応物に関して、残基とは、本明細書に開示される方法の結果として含まれた後に化合物中に残存する成分の一部、例えば、ポリオール、ジオール、ジエステル、1,1-ジエステル-1-アルケンおよび/またはジヒドロカルビルジカルボキシレートを意味する。本明細書で使用される実質的に全部とは、言及されたパラメータ、組成物もしくは化合物の90%超が定義された基準を満たす、言及されたパラメータ、組成物もしくは化合物の95%超、99%超が定義された基準を満たす、または言及されたパラメータ、組成物もしくは化合物の99.5%超が定義された基準を満たすことを意味する。本明細書で使用される1つ以上とは、列挙された構成要素のうちの少なくとも1つ、または複数が開示されているように使用され得ることを意味する。ヘテロ原子とは、炭素または水素ではない原子、例えば、窒素、酸素、硫黄およびリンを指す。ヘテロ原子には、窒素および酸素が含まれ得る。ヒドロカルビルとは、本明細書で使用される場合、1つ以上の炭素原子鎖および水素原子を含む基を指し、1つ以上のヘテロ原子を含んでいてもよい。ヒドロカルビル基がヘテロ原子を含む場合、ヘテロ原子は、当業者に周知の1つ以上の官能基を形成し得る。ヒドロカルビル基は、脂環式、脂肪族、芳香族、またはそのようなセグメントの任意の組合せを含み得る。脂肪族セグメントは、直鎖状または分岐状であり得る。脂肪族セグメントおよび脂環式セグメントは、1つ以上の二重結合および/または三重結合を含み得る。ヒドロカルビル基には、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アルカリール基およびアラルキル基が含まれる。脂環式基は、環状部分および非環状部分の両方を含み得る。ヒドロカルビレンとは、ヒドロカルビル基、または複数の原子価を有する記載されたサブセットのいずれか、例えば、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、アリーレン、シクロアルキレン、シクロアルケニレン、アルカリーレンおよびアラルキレンを意味する。本明細書で使用されるアルキルとは、直鎖アルキル基および分岐鎖アルキル基を指す。重量%または重量部とは、特に明記しない限り、記載される重量、もしくは化合物もしくは組成物を指すか、またはそれに基づく。特に指示しない限り、重量部は、組成物の100部に基づく。
ポリオール、例えば、ジオール、および1つ以上のジエステルから調製されるポリエステル組成物であって、ジエステルの少なくとも一部が1,1-ジエステル-1-アルケンであるポリエステル組成物が開示される。形成されたポリエステルの構造を本明細書中以下に開示する。形成されたポリエステルは、その骨格中に、2つのカルボニル基の間に配置された炭素原子を含み、これらの炭素原子は、第2の炭素原子に二重結合し、第2の炭素原子は、ポリマの骨格に含まれず、本明細書中以下1-アルケン基という。1-アルケン基の一部は、マイケル供与体が1-アルケン基に付加するように、マイケル供与体と反応し得る。ポリエステルは、未反応1-アルケン基と、マイケル供与体と反応する1-アルケン基とを有し得る。
1つ以上のポリマ鎖中に、1つ以上のジオールおよび1つ以上のジエステルの残基を含むポリエステルを含む組成物であって、1つ以上のジオールおよび1つ以上のジエステルの残基が鎖に沿って交互に存在し、ジエステルの一部が1,1-ジエステル-1-アルケンである組成物が開示される。ポリエステルは、1-アルケン基を含み、1-アルケン基の一部は、1つ以上のマイケル供与体と反応し得る。ジエステルの一部は、1,1-ヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートであり得る。ポリエステルは、そのような鎖のうちの2つ以上を有し得る。鎖は、残基、または1つ以上のヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートを含み得る。鎖は、1つ以上のジオールおよび1つ以上のジエステルの残基を含み得、ジエステルは、1つ以上の1,1-ジエステル-1-アルケンを含む。1つ以上のジオールおよび1つ以上の1,1-ジエステル-1アルケンならびに任意で1つ以上のヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートの残基は、鎖に沿ってランダムに配置されてもよい。ポリエステルの骨格は、本明細書に開示されるポリエステルの使用を容易にするために、少なくとも1つのジエステルおよび1つのジオールの残基を含む十分な数の繰返し単位を含む。ポリエステル中の少なくとも1つのジエステルおよび1つのジオールの残基を含む繰返し単位の数は、2以上、4以上または6以上であり得る。ポリエステル中の少なくとも1つのジエステルおよび1つのジオールの残基を含む繰返し単位の数は、20以下、14以下、10以下、8以下、6以下または4以下であり得る。一部のポリエステル中のジエステルは、いずれも1,1-ジエステル-1-アルケンであり得る。一部のポリエステル中のジエステルは、1,1-ジエステル-1-アルケンおよびヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートであり得る。一部のポリエステル中の1,1-ジエステル-1-アルケンとヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートとのモル比は、マイケル供与体の付加、または架橋に利用可能な部位である、鎖に組み込まれた所望の数のアルケン基を提供するように選択され得る。一部のポリエステル中の1,1-ジエステル-1-アルケンとヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートとのモル比は、1:1以上、6:1以上または10:1以上であり得る。一部のポリエステル中の1,1-ジエステル置換-1-アルケンとヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートとのモル比は、200:1以下、100:1以下、15:1以下、10:1以下、6:1以下または4:1以下であり得る。ポリエステルは、約700以上、約900以上、約1000以上または約1200以上の数平均分子量を示し得る。ポリエステルは、約10,000以下の数平均分子量を示し得る。本明細書で使用される数平均分子量は、試料中のあらゆるポリマ分子の総重量を試料中のポリマ分子の総数で除算して決定され得るか、またはポリメチルメタクリレート標準を使用するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を使用して決定され得る。ポリエステルの多分散性は、約1.05以上または約1.5以上であり得る。ポリエステルの多分散性は、約4.5以下、約2.5以下または約1.5以下であり得る。多分散性を計算するために、重量平均分子量が、ポリメチルメタクリレート標準を使用するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を使用して決定される。多分散性は、測定された重量平均分子量(Mw)を数平均分子量(Mn)で除算すること、すなわちMw/Mnによって計算される。GPC測定には、直列の2本のPLgel MIXED-C(7.5×300mm、5μm、200~2,000,000Mw)カラムと、ガードカラムとしてPLgel MIXED-C(7.5×50mm、5μm、200~2,000,000Mw)とを使用した。0.01重量%のMSAのTHF溶液を1ml/分の供給速度で溶離液として使用した。総実行時間は30分である。保持時間15分と19.5分との間のピークを積分して、高分子量種(ポリメチルメタクリレート(標準)のMwとして10,000を超える)と、未反応の残留1,1-ジエステル-1-アルケン、例えばジエチルメチレンマロネート(DEMM)を含む低分子量種とを除くMwおよびMnを決定する。
ポリエステルは、開示された鎖のうちの2つのみが開始ポリオールから伝播する直鎖ポリマであり得る。ポリエステルは、記載されるように3つ以上の鎖を有してもよい。3つ以上の鎖を有するポリエステルは、元々3つ以上のヒドロキシル基を有する開始ポリオールの残基を含み得る。3つ以上の鎖は、3つ以上のヒドロキシル基の各々から伝播し得る。3つ以上のヒドロキシル基を有するポリオールは、ポリエステルの各鎖がそこから伝播する開始剤として機能し得る。ポリエステルは、直鎖ポリマ、分岐ポリマ、星型ポリマ、架橋ポリマまたはそれらの組合せであってもよい。複雑な構造ポリマ鎖(例えば、星型、櫛型、ブラシ、デンドロナイズド、デンドリマ、リング、パームツリー、ダンベル、コイル-サイクル-コイル)を有するポリエステルが形成され得る。3つ以上のヒドロキシル基を有するポリオールが開始剤として使用される場合、または反応混合物中に存在する場合、分岐ポリマ鎖が得られ得る。開始ポリオールがジオールである場合、形成されたポリエステルは直鎖状であり得る。分岐、架橋またはその両方を有するポリマは、メチリデンマロネート基へのヒドロキシル官能基のマイケル付加に起因して生じ得る。3つ以上のヒドロキシルを有するポリオールがポリエステルを調製するために使用される場合、全部のヒドロキシルが鎖を伝播しない可能性があるため、ポリエステルは2つ以上の鎖を有し得る。ポリエステルは、1つ以上の鎖、2つ以上の鎖を含み得るか、または3つ以上の鎖を含み得る。ポリエステルは、8つ以下の鎖、6つ以下の鎖、4つ以下の鎖または3つ以下の鎖を含み得る。ポリエステル鎖は、鎖に組み込まれた1つ以上のアルケン基を有し得る。形成されたポリエステルは、反応生成物、ポリエステル、組成物またはそれらの組合せの総重量の約1重量%以下、約0.5重量%以下、約0.1重量%以下または約0.05重量%以下の残留量の出発1,1-ジエステル-1-アルケンを含み得る。
ポリエステルは、化学構造1に対応し得る:
Figure 2023524662000002

式中、Rは、ジオール残基またはポリオール残基であり、Rは、各出現時、別個に、ヒドロカルビル基またはR(OH)c-1(ポリオール残基)であり得、Rは、各出現時、別個に、ヒドロカルビル残基、ポリオール残基、またはポリオール残基を介して結合された別のポリエステル鎖のうちの1つにさらに結合された酸素であり得、Rは、各出現時、別個に、1-アルケン基を有しないが、他の不飽和基を有し得るヒドロカルビレンであり得る。XとYとの比は、アルケン基の数とマイケル付加物基の数との比であり、Zは、ポリエステルの残りの分子量から計算することができる。xと指定された括弧内の単位は、鎖中に1-アルケン基を有する単位を含む。yと指定された括弧内の単位は、マイケル供与体と反応した1-アルケン基を鎖中に有する単位を含む。zと指定された括弧内の単位は、ヒドロカルビレンジカルボキシレートの残基を有する単位を含む。化学構造1では、x、yおよびzの各々に先行する括弧内の単位はランダムな順序であってもよく、すなわち、鎖に沿って、各基の単位は任意の順序であってもよい。X、Y、Zは、形成されたポリエステルのGPCおよびNMR分析によって決定することができる。特定の成分、成分の比、および一連のプロセスステップの選択は、ポリエステルの最終構造および含有量に影響を及ぼす。開示されたポリエステルは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第9,617,377号明細書に開示されているように調製され得、プロセスは、本明細書に具体的に記載されているように改変される。
ポリエステルは、マイケル供与体と反応した、骨格中に存在する1-アルケン基の一部を有し得る。多官能性マイケル供与体は、ポリエステル鎖間に架橋を形成し得るか、またはポリエステルに分岐を誘導し得る。マイケル供与体は、アルケン基にマイケル付加することができる官能基を有する1つ以上の化合物、オリゴマまたはポリマを含み得る。官能基には、求電子性不飽和基と反応する活性水素基、例えば、1,1-ジエステルアルケン化合物からの1-アルケン基を含む官能基が含まれる。官能基、マイケル付加供与体基は、ヒドロキシルを含み得る。マイケル付加供与体基を有する任意の化合物を利用してもよい。マイケル付加物を形成するために、ポリエステルを調製するために利用される反応混合物にマイケル供与体を加えることができる。マイケル供与体は、ポリエステルを調製するために使用される反応物、ポリエステルの調製時に形成される中間体、またはポリエステルの調製中に形成される副生成物であり得る。マイケル付加物は、ポリエステルの調製中、ポリエステルの調製後、またはポリエステルの回収後の任意の時点で形成され得る。ポリエステルを形成するために反応混合物に加えられたポリオールまたはジオールは、1-アルケン基にマイケル付加し得る。活性水素原子を有するポリエステルの調製中に形成される中間体は、1-アルケン基にマイケル付加し得る。中間体の例には、ジオールを含む1つ以上のポリオールと、複数の1,1-ジエステル-アルケンおよびポリオールから形成されるオリゴマを含む、末端ヒドロキシル基を有する1つ以上の1,1-ジエステル-アルケンとの反応生成物、1つの1,1-ジエステル-アルケンと2つのポリオールまたは1つの1,1-ジエステル-アルケンと1つのポリオールとの付加物が挙げられる。マイケル供与体は、末端ヒドロキシル基を有するポリエステルであってもよい。マイケル供与体は、1つ以上のマイケル供与体が依然としてポリオール上に存在する、1-アルケン基にマイケル付加されたポリオールを有するポリエステルであってもよく、この場合、ポリオールは、分岐構造を形成し得るか、またはポリエステル間に2つ以上の架橋のうちの1つを形成し得る。分岐がポリオールのマイケル付加の結果である分岐ポリエステルが開示される。ポリオールは、短鎖ポリオールまたは長鎖ポリオールであり得る。マイケル供与体は、1つ以上のヒドロキシル基を含む化合物であり得る。ポリエステルは、1,1-ジエステル-1-アルケンとポリオールとのエステル交換によって調製される。エステル基は、プロセス中に除去され、アルコール、多くの状況ではモノオール、単一ヒドロキシル基を有する化合物を形成する。形成されたアルコールは、不安定であり、1-アルケン基と接触し、1-アルケン基にマイケル付加することができる。1つ以上のマイケル供与体化合物は、1-アルケンに付加された所望の数のマイケル供与体基を提供するのに十分な量でポリエステル中に存在してもよい。
マイケル付加は、1-アルケン基の代わりにエーテルの形成をもたらし、これは、オキサマイケル付加と呼ばれ得る。エーテル基は、1-アルケン基の残基を介してポリエステルに結合され得る。マイケル付加物は、1-アルケン基の一部を置換する。マイケル付加物は、反応生成物中に存在し得、次いで、最終組成物が形成される前に除去され得る。一部のマイケル付加物が除去されてもよく、一部が最終組成物中に残存してもよい。各マイケル付加物は、ポリエステル鎖上の1つのアルケン基を置換し得る。マイケル付加物は、直鎖または分岐鎖の化合物またはポリマであり得る。マイケル付加物は、分岐鎖の化合物またはポリマであり得る。
マイケル付加は、本明細書に開示されるプロセスによって制御され得る。マイケル付加物の数は、反応を比較的長く進行させることによって増加させてもよく、またはクエンチング剤を加えることなどによって反応を停止させることによって減少させてもよい。マイケル付加物の量は、レトロマイケル付加によって制御され得る。例えば、レトロマイケル付加は、一部のマイケル付加物を除去するために、不飽和結合の数(例えば不飽和率)を変化させるために、またはその両方のために行われ得る。レトロマイケル付加は、組成物を加熱すること、および/またはポリエステルを、マイケル付加基の分解を触媒する触媒と接触させることによって行われ得る。マイケル付加基を分解するための例示的な触媒には、本明細書に記載の酸が含まれる。マイケル付加物は、アルケン基を置換し、ポリエステル、鎖またはその両方に存在する二重結合の数を減少させ得る。化学構造2、3または4によって、1,4-ブタンジオールとジエチルメチレンマロネートとの生成反応中に形成されるマイケル付加物の例を示す:
Figure 2023524662000003

Figure 2023524662000004

Figure 2023524662000005
ポリエステルの鎖中のマイケル付加の数は、マイケル付加後のポリエステル鎖中のアルケン基の不飽和率に反比例し得る。
マイケル付加の数は、NMRによって測定され得る。不飽和結合率および飽和結合率は、反比例し得る。不飽和率または飽和率は、マイケル付加、レトロマイケル付加、オキサマイケル付加またはそれらの組合せの後に残存する二重結合の数を決定するように機能する。不飽和率は、鎖がエステル交換、マイケル付加、オキサマイケル付加、レトロマイケル付加またはそれらの組合せに供される前後に鎖中に存在するあらゆる二重結合の数を測定し、前後の割合を比較することによって決定され得る。一例では、ジエチルメチレンマロネートを有する1,4-ブタンジオールは、測定されたいくつかの二重結合またはある割合の二重結合を有し、次いで、酸(例えば、硫酸またはスルホン酸)に供されて、メチレンマロネートとポリオールとの触媒エステル交換を引き起こし、アルケンの一部がマイケル付加物に変換される。不飽和率は、残留1,1-ジエステル-1-アルケン(例えばジエチルメチレンマロネート(DEMM))の実質的に全部が除去された後に決定され得る。残存する二重結合の量(または残存する炭素-炭素二重結合の割合(例えば、カルビノールまたは他の二重結合を除外して))を元の二重結合の量で除算して、不飽和率を与える。例えば、エステル交換前に75%の二重結合の相対的割合およびエステル交換後に70%の相対的割合が存在する場合、不飽和率は、(70/75)*100=93%の相対的割合として計算され得る。別の例では、エステル交換またはマイケル付加の前の二重結合含有量が16%であり、エステル交換またはマイケル付加の後の二重結合含有量が13.5%である場合、13.5/16により、84.3の相対不飽和率がもたらされる。相対不飽和(例えば不飽和結合)率は、安定性、貯蔵寿命またはその両方に影響を及ぼし得る。組成物の相対不飽和率が高くなれば、安定性が高まり得るか、さらに長い貯蔵寿命を有し得るか、またはその両方であり得る。所望の安定性に応じて、不飽和率を操作してもよい。さらに多くのアルケン基が残存するように、マイケル付加を阻害するか、またはレトロマイケル付加を増強することによって、貯蔵寿命を制御してもよい。本明細書で説明されるプロセスは、加えられる酸の量、加えられる酸の種類、酸が加えられる時点、強酸を加えること、フリーラジカル阻害剤を加えること、反応を停止させること、反応を遅延させること、温度を上昇させること、温度を低下させること、真空を加えること、またはそれらの組合せによって、相対不飽和率に影響を及ぼし得る。プロセスは、レトロマイケル付加を引き起こすことによって、相対不飽和率を変化させ得る。プロセスは、マイケル付加が起こり得る時間を増加させることによって、相対不飽和率を変化させ得る。相対不飽和率は、約40以上、約45以上、約50以上、約55以上、約65以上、約70以上、約75以上、約80以上または約85以上であり得る。相対不飽和率は、100以下、約99以下、約95以下または約92以下であり得る。不飽和率は、ペンダントアルケン二重結合へのマイケル付加によって作製されるエーテル部分の量に反比例し得る。不飽和率は、核磁気共鳴(NMR)を使用した二重結合の定量によって決定され得る。本明細書で行われる2つの異なる測定で定量された二重結合の数を比較して、不飽和率を計算してもよい。方法は、実質的に全部の出発メチレンマロネートが組成物から除去された後に不飽和率を決定するステップを含み得る。不飽和率および飽和率は、一緒に加算された際に100%に等しくてもよい。不飽和率は、アルケン数として記載され得る。
アルケン数は、残存している、またはマイケル付加によって除去された二重結合の数を示すように機能し得る。ジオールを使用してポリエステルを調製する場合、アルケン数および不飽和率は、同じ数または割合を与え得る。アルケン数は、メチレンマロネートポリエステルの定量的HNMRから計算することができ、HMDSO標準を有するポリエステルの試料は、適切な重水素化溶媒(すなわち、CDCl3)中でHNMR分光法によって分析される。HNMRスペクトルを取得する際の標準としては、ヘキサメチルジシロキサン(M.W.HMDSO、分子量は162g/mol)を使用することができる。ポリエステル1g当たりのメチレンマロネートのmmolであるアルケン値(mmol/g)の計算は、以下の式を使用して行うことができる;
Figure 2023524662000006
式中、アルケンCHピーク面積は、約6.3ppmと測定され、この面積中の全メチレンシグナルの合計面積であり、ピーク面積HMDSOは、0ppmでの基準として測定され、18は、HMDSO中の水素核の数であり、2は、メチレンマロネートメチレン基(CH2)の水素核の数であり、mHMDSOは、試料中のHMDSOの重量であり、mは、ポリエステルの重量である。アルケン数を計算するために、マイケル付加物を想定しないポリエステル1g当たりのメチレンマロネートメチレンのmmolである理論アルケン値(mmol/g)も必要とされる。次に、理論アルケン値の計算方法について説明する。メチレンマロネートモノマ(ROOC-C(=CH2)-COOR’)とジオール(HO-X-OH)との間の反応から誘導されるマイケル付加物を有しないポリエステルは、ROOC-C(=CH2)(-COO-X-OOC-C(=CH2)-)(n-1)COOR’と記載することができ、式中、nは、マイケル付加物を想定しないポリエステルの数平均分子量(Mn.ポリエステル)当たりのメチレンマロネートメチレン官能基の数である。ポリエステルは、ROOC-C(=CH2)-COOR’、X(n-1)および(OOC-C(=CH2)-COO)(n-1)の3つの部分の組合せとみなすことができるため、ポリエステルの数平均分子量(Mn)は、以下の式、すなわち、Mn=M.W.モノマ+M.W.X×(n-1)+114×(n-1)によって表すことができ、式中、M.W.モノマは、モノマの分子量であり、M.W.Xは、ジオールのリンカ(X)の分子量である。この式を変形すると、nは以下の式によって表すことができる;
Figure 2023524662000007
理論アルケン値(mmol/g)は、(n/Mn.ポリエステル)×1000として表すことができる。上記の式に基づいて、これは以下のように計算することができる;
Figure 2023524662000008
これにより、アルケン数は、以下のように計算することができる;
Figure 2023524662000009
本明細書に開示されるポリエステルを調製する重合性組成物が開示される。重合性組成物は、1つ以上のジオールと、1つ以上の1,1-ジエステル-1-アルケンを含む1つ以上のジエステルと、リンのオキソ酸、およびそのエステル(リン酸エステル)、例えば、ピロリン酸、次リン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、トリメタリン酸、無水リン酸;リン酸エステル、硫酸アルミニウム;ピロリン酸第一スズ;硫酸第一スズ;ならびにリン酸二水素アルミニウムのうちの1つ以上を含む1つ以上の安定剤とを含み、組成物は、ジオールおよびジエステルの残基の鎖を含む1つ以上のポリエステルを形成し、鎖は、鎖に組み込まれたアルケン基を有する。リン酸エステルは、ヒドロカルビル基によって置換されたリン酸の酸基、例えば、アルキルホスフェート(エチルホスフェート)、ジアルキルホスフェート(ジエチルホスフェート)またはそれらの混合物のうちの1つ以上を有する。リンのオキソ酸には、リン酸、ピロリン酸、次リン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、トリメタリン酸が含まれる。1つ以上のジエステルは、1つ以上のヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートをさらに含み得る。組成物は、ジエステルとポリオールとのエステル交換のための1つ以上の触媒を含み得る。
組成物は、1つ以上のポリオールを含み得る。ポリオールジオール、ポリオールまたはそれらの組合せ。ポリオールは、エステル交換の前に混合物に加えられてもよい。反応物として選択されるポリオールは、二官能性、三官能性または多官能性であり得る。ジオール、ポリオールまたはその両方は、エステル交換が進行するようにジエステルと反応し得る。一部の残留ジオール、残留ポリオールまたはその両方が、ポリエステル、組成物またはその両方に存在してもよい。ポリオールは、ヒドロカルビレン骨格に結合した2つ以上のヒドロキシル基を有するヒドロカルビレン骨格を有し、本明細書に開示されるエステル交換条件下でエステル化合物をエステル交換することが可能であり得る化合物であり得る。ジオールは、1,4-ブタンジオール、プロパンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、1,2-ブタンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコールもしくはそれらの組合せであり得るか、またはそれらを含み得る。反応物のエステル交換は、エステル-エステル結合、エステル-アルコール結合またはそれらの組合せをもたらし得る。本明細書で有用なポリオールは、2つの群に分類される。1つの群は、ヒドロカルビレン骨格に結合した2つのヒドロキシル基を有し、ポリエステルの鎖を開始および伸長するように機能するジオールである。ヒドロカルビレン骨格に結合した2つを超えるヒドロキシル基を有するポリオールである第2の群は、2つを超える鎖を開始するように機能するが、特定の条件下では鎖を鎖伸長するように機能することができる。3つ以上の官能性を有するポリオールは、形成されたポリエステル鎖に分岐を形成し得る。ジオールはまた、ポリエステル鎖を分岐および架橋するように機能し得る。1つ以上のポリオールは、2つ以上の鎖と、1つ以上の1,1-二置換アルケンの残基とを有し得る。ポリオールは、本明細書に開示される方法を使用してエステル交換され得る任意のポリオールであり得る。ポリオールは、ポリエステルを含有する組成物から調製された、硬化および/または架橋されたコーティング、フィルムおよび他の構造に弾性を付与する任意のポリオールであり得る。長鎖ポリオールを使用してポリエステルを調製してもよい。例示的な長鎖ポリオールには、1つ以上のポリエーテルポリオール、ポリシロキサンポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、エポキシポリオールまたはポリブタジエニルポリオールが含まれる。長鎖ポリオールは、1つ以上のポリエーテルポリオール、1つ以上のポリカーボネートポリオールまたは1つ以上のポリエステルポリオールであり得る。長鎖ポリオールは、二官能性、三官能性、四官能性、多官能性またはさらに高官能性であり得る。ジオールを含むポリオールの骨格は、アルキレン、アルケニレン、シクロアルキレン、ヘテロシクリレン、アルキルヘテロシクリレン、アリーレン、アラルキレン、アルカリーレン、ヘテロアリーレン、アルクヘテロアリーレンまたはポリオキシアルキレンであり得る。骨格は、C~C15アルキレン、C~C15アルケニレン、C~Cシクロアルキレン、C2~20ヘテロシクリレン、C3~20アルクヘテロシクリレン、C6~18アリーレン、C7~25アルカリーレン、C7~25アラルキレン、C5~18ヘテロアリーレン、C6~25アルキルヘテロアリーレンまたはポリオキシアルキレンであり得る。アルキレン部分は、直鎖状または分岐状であり得る。列挙された基は、エステル交換反応を妨げない1つ以上の置換基によって置換されてもよい。例示的な置換基には、ハロ、アルキルチオ、アルコキシ、ヒドロキシル、ニトロ、アジド、シアノ、アシルオキシ、カルボキシまたはエステルが含まれる。骨格は、C2~10アルキレン基であり得る。骨格は、直鎖状または分岐状であり得るC2~8アルキレン基、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、2-エチルヘキシレン、ヘプチレン、2-メチル-1,3-プロピレンまたはオクチレンであり得る。アルキレン鎖の2位にメチル基を有するジオールを使用してもよい。例示的なジオールには、エタンジオール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、2-エチルヘキシルジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール2-メチル-1,3-プロピレングリコール、ネオペンチルグリコールおよび1,4-シクロヘキサンジメタノールが含まれる。ジオールは、1つ以上の異性体を含み得る。ジオールは、2つ以上の異性体を含み得る。例えば、プロパンジオールは、1,2-プロパンジオールまたは1,3-プロパンジオールであり得る。ポリオールは、化学構造5:
Figure 2023524662000010

に対応し得る;
ジオールは、化学構造6:
Figure 2023524662000011

に対応し得る。
式中、Rは、各出現時、別個に、ポリオールのヒドロキシル基に対する2つ以上の結合を有するヒドロカルビレン基である。Rは、各出現時、別個に、アルキレン、アルケニレン、シクロアルキレン、ヘテロシクリレン、アルキルヘテロシクレン、アリーレン、アラルキレン、アルカリーレン、ヘテロアリーレン、アルクヘテロアリーレンまたはポリオキシアルキレンであり得る。Rは、各出現時、別個に、C~C15アルキレン、C~C15アルケニレン、C~Cシクロアルキレン、C2~20ヘテロシクリレン、C3~20アルクヘテロシクリレン、C6~18アリーレン、C7~25アルカリーレン、C7~25アラルキレン、C5~18ヘテロアリーレン、C6~25アルキルヘテロアリーレンまたはポリオキシアルキレンであり得る。変数cは、1以上であり得る。列挙された基は、本明細書に開示されるこれらの化合物の使用を妨げない1つ以上の置換基によって置換されてもよい。例示的な置換基には、ハロ、アルキルチオ、アルコキシ、ヒドロキシル、ニトロ、アジド、シアノ、アシルオキシ、カルボキシまたはエステルが含まれる。Rは、各出現時、別個に、C2~8アルキレン基、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、2-エチルヘキシレン、ヘプチレン、2-メチル-1,3-プロピレンまたはオクチレンであり得る。例示的なC~Cシクロアルキレンには、シクロヘキシレンが含まれる。アルキレン基は、分岐状または直鎖状であり得、2個の炭素上にメチル基を有し得る。好ましいアルカリーレンポリオールの中には、-アリール-アルキル-アリール-(-フェニル-メチル-フェニル-または-フェニル-プロピル-フェニル-など)の構造を有するポリオールなどがある。好ましいアルキルシクロアルキレンポリ-イルの中には、-シクロアルキル-アルキル-シクロアルキル-(-シクロヘキシル-メチル-シクロヘキシル-または-シクロヘキシル-プロピル-シクロヘキシル-など)の構造を有するものなどがある。変数cは、8以下、6以下、4以下または3以下の整数であってもよく、cは、1以上、2以上または3以上の整数であってもよい。
本明細書で使用される場合、ジエステルとは、エステル交換に供され得る2つのエステル基を有する任意の化合物を指す。1,1-ジエステル-1-アルケンは、2つのエステル基と、1つの炭素原子と呼ばれる単一の炭素原子に結合した二重結合とを含む化合物である。ヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートは、エステル基の間にヒドロカルビレン基を有するジエステルであり、二重結合は、ジエステルの2つのカルボニル基に結合した炭素原子に結合していない。用語「単官能性」は、ただ1つのコア単位を有する1,1-ジエステル-1-アルケンを指す。コア単位は、2つのカルボニル基と、単一の炭素原子に結合した二重結合とを含む。用語「二官能性」は、2つのコア式の各々の1個の酸素原子間のヒドロカルビレン結合を介して結合した2つのコア単位(それぞれ反応性アルケン官能性を含む)を有する1,1-ジエステル-1-アルケンを指す。用語「多官能性」は、2つ以上のコア式の各々の1個の酸素原子間のヒドロカルビレン結合を介して結合した2つ以上のコア単位(各コア単位は反応性アルケン官能性を含む)を有する1,1-ジエステル-1-アルケンを指す。
1,1-ジエステル-1-アルケンは、一般に、メチレンマロネートと呼ばれ得る。1,1-ジカルボニル1-アルケンを含む化合物は、2つのカルボニル基と、1つの炭素原子と呼ばれる単一の炭素原子に結合した二重結合とを含む化合物である。カルボニル基は、各出現時、別個に、ヒドロカルビル基に結合していてもよい。
二重結合炭素は、反応性の高いアルケニル基の一部であり得る。アルケニル基は、C2~4アルケニル基またはメチレン基(C=C)であり得る。アルケニル基の炭素基のうちの1つのみが、カルボニル基に結合している。ジエステル化合物は、カルボニル基に酸素によって結合したヒドロカルビル基を含み、ヒドロカルビル基は、ヘテロ原子含有官能基を含む1つ以上のヘテロ原子を含み得る。ヘテロ原子官能基は、フリーラジカル重合またはアニオン重合が可能な不飽和基を含み得る。カルボニル基に直接的もしくは間接的に結合したヒドロカルビル基は、各出現時、別個に、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アルキルヘテロシクリル、アリール、アラルキル、アルカリール、ヘテロアリール、アルクヘテロアリールもしくはポリオキシアルキレンであり得るか、またはヒドロカルビル基の両方が、5~7員の環もしくは複素環を形成してもよい。ヒドロカルビル基は、各出現時、別個に、C~C15アルキル、C~C15アルケニル、C~Cシクロアルキル、C2~20ヘテロシクリル、C3~20アルクヘテロシクリル、C6~18アリール、C7~25アルカリール、C7~25アラルキル、C5~18ヘテロアリールもしくはC6~25アルキルヘテロアリール、もしくはポリオキシアルキレンであり得るか、または両ヒドロカルビル基は、5~7員の環もしくは複素環を形成する。列挙された基は、本明細書に記載のこれらの化合物の使用を妨げない1つ以上の置換基によって置換されてもよい。例示的な置換基には、ハロ基、アルキルチオ基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アジド基、シアノ基、アシルオキシ基、カルボキシ基、エステル基または不飽和基が含まれる。カルボニル基に結合したヒドロカルビル基は、各出現時、別個に、C~C15アルキル、C~Cシクロアルキル、C4~18ヘテロシクリル、C4~18アルクヘテロシクリル、C6~18アリール、C7~25アルカリール、C7~25アラルキル、C5~18ヘテロアリールもしくはC6~25アルキルヘテロアリール、またはポリオキシアルキレンであり得る。カルボニル基に結合したヒドロカルビル基は、各出現時、別個に、C1~6アルキルまたはシクロヘキシルであり得る。カルボニル基に結合したヒドロカルビル基は、各出現時、別個に、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルまたはシクロヘキシルであり得る。カルボニル基に結合したヒドロカルビル基は、1,1-ジカルボニル置換-1-アルケン化合物の各ヒドロカルビル基について同じであってもよい。例示的な化合物は、ジメチル、ジエチル、エチルメチル、ジプロピル、ジブチル、ジヘキシル、ジシクロヘキシル、ジフェニルおよび/またはエチル-エチルグルコネートマロネートである。化合物は、ジメチル、ジエチル、ジヘキシルおよび/またはジシクロヘキシルメチレンマロネートであり得る。1,1-ジカルボニル置換-1-アルケンは、Malofsky et al.の米国特許第8,609,885号明細書米国特許第8,884,051号明細書、米国特許第9,221,739号明細書および米国特許第9,527,795号明細書、ならびにMalofsky et al.の米国特許第9,108,914号明細書に開示されているように調製することができる。
1,1-ジカルボニル置換-1-アルケン化合物は、化学構造7に対応し得る:
Figure 2023524662000012

は、各出現時、別個に、本明細書に開示される方法の条件下で置換またはエステル交換を受け得る基である。Rは、各出現時、別個に、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アルキルヘテロシクリル、アリール、アラルキル、アルカリール、ヘテロアリールもしくはアルキルヘテロアリール、もしくはポリオキシアルキレンであり得るか、または両Rは、5~7員の環もしくは複素環を形成する。Rは、各出現時、別個に、C~C15アルキル、C~C15アルケニル、C~Cシクロアルキル、C2~20ヘテロシクリル、C3~20アルキルヘテロシクリル、C6~18アリール、C7~25アルカリール、C7~25アラルキル、C5~18ヘテロアリールもしくはC6~25アルキルヘテロアリール、もしくはポリオキシアルキレンであり得るか、または両R基は、5~7員の環もしくは複素環を形成する。列挙された基は、本明細書に開示されるこれらの化合物の使用を妨げない1つ以上の置換基によって置換されてもよい。例示的な置換基には、ハロアルキルチオ基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アジド基、シアノ基、アシルオキシ基、カルボキシ基、エステル基または不飽和基が含まれる。Rは、各出現時、別個に、C~C15アルキル、C~Cシクロアルキル、C4~18ヘテロシクリル、C4~18アルクヘテロシクリル、C6~18アリール、C7~25アルカリール、C7~25アラルキル、C5~18ヘテロアリールもしくはC6~25アルキルヘテロアリール、またはポリオキシアルキレンであり得る。Rは、各出現時、別個に、C1~6アルキルまたはC5~6シクロアルキルであり得る。Rは、各出現時、別個に、メチル、エチル、ヘキシルまたはシクロヘキシルであり得る。Rは、1,1-二置換アルケン化合物の各ヒドロカルビル基について同じであっても異なっていてもよい。
1,1-ジカルボニル置換アルケン化合物は、化学構造8に対応し得るメチレンマロネートであり得る:
Figure 2023524662000013

式中、Rは、本明細書中上記に記載される通りである。
1つ以上の1,1-ジカルボニル置換-1-アルケンは、1つ以上の多官能性1,1-ジカルボニル置換-1-アルケンを含み得る。1つ以上の多官能性1,1-ジカルボニル置換-1-アルケンには、2つ以上の1,1-ジカルボニル1-アルケン基を含む化合物が含まれ、それらは、2つの1,1-ジカルボニル1-アルケン基を含む二官能性化合物、または2つ以上の1,1-ジカルボニル1-アルケン基を含む多官能性化合物であり得る。そのような化合物は、1,1-ジカルボニル1-アルケンをエステル交換することができるジオールまたはポリオールの残基によって結合された2つ以上の1,1-ジカルボニル1-アルケン基を含み得る。多官能性化合物は、ジオールによって結合された多数の1,1-ジカルボニル1-アルケンを含み得る。
1つ以上のヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレート(ジヒドロカルビルジカルボキシレート)は、エステル基の間に配置されたヒドロカルビレン基を有する2つのエステル基を有する化合物である。1つ以上のヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートは、芳香族ジカルボキシレート、脂肪族ジカルボキシレートおよび脂環式ジカルボキシレートのうちの1つ以上を含むか、または1つ以上のヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートであってもよく、ヒドロカルビル基の一方は、脂肪族、脂環式または芳香族であり、他方は、別のクラスの脂肪族、脂環式または芳香族から選択される。1つ以上のヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートは、骨格に8~14個の炭素原子を有する芳香族ジカルボキシレート、骨格に1~12個の炭素原子を有する脂肪族ジカルボキシレート、および骨格に8~12個の炭素原子を有する脂環式ジカルボキシレートのうちの1つ以上を含む。1つ以上のヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートは、1つ以上のマロネート、テレフタレート、フタレート、イソフタレート、ナフタレン-2,6-ジカルボキシレート、1,3-フェニレンジオキシジアセテート、シクロヘキサン-ジカルボキシレート、シクロヘキサンジアセテート、ジフェニル-4,4’-ジカルボキシレート、スクシネート、グルタレート、アジペート、アゼレート、セバケートまたはそれらの混合物を含む。1つ以上のヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートは、1つ以上のマロネートを含み得る。1つ以上のヒドロカルビレンジヒドロカルビルカルボキシレートは、化学構造9に対応する:
Figure 2023524662000014

式中、Rは、前述の通りであり、
は、各出現時、別個に、ジエステルのカルボニル基への2つの結合を有するヒドロカルビレン基であり、ヒドロカルビレン基は、1つ以上のヘテロ原子を含み得る。Rは、各出現時、別個に、アリーレン、シクロアルキレン、アルキレンまたはアルケニレンであり得る。Rは、各出現時、別個に、C8~14アリーレン、C8~12シクロアルキレン、C1~12アルキレンまたはC2~12アルケニレンであり得る。Rはメチレンであり得る。
反応物は、1つ以上の安定剤を含んでもよい。安定剤は、重合性組成物、および望ましくないアニオン重合から形成されたポリエステルを安定化するために存在する。
安定剤は、酸性であってもよく、強酸よりも酸性が低くてもよく、すなわち、強酸のpKaよりも大きいpKaを有機溶媒中で有する。安定剤は、リンのオキソ酸、もしくはそのエステル、リン酸エステル、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウムまたはそれらの分解生成物であり得る。安定剤は、リン酸、ピロリン酸、次リン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、トリメタリン酸、無水リン酸、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物を含み得る。安定剤は、リン酸、ピロリン酸、次リン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、トリメタリン酸、無水リン酸、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物を含み得る。リン酸エステルは、モノエステルまたはジエステルであり得る。安定剤は、リン酸、ピロリン酸、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物を含み得る。安定剤は、アニオン性安定剤としてのみ機能し得る。安定剤は、その酸性の性質のために二次触媒として機能し得る。それらの分解生成物とは、反応混合物に加えられた安定剤から形成された任意の生成物、または反応もしくは処理条件の結果として変化する生成物を指す。安定剤が複数の官能基を有する場合、分解生成物は、得られる化合物中に個々の官能基を含み得る。これは、このような化合物の加溶媒分解から生じ得る。例えば、ピロリン酸は、酸素原子に二重結合したリン原子を含む複数の基を有し、ピロリン酸が分解すると、酸素原子に二重結合したリン原子を含む基を有する複数の化合物が形成され、リン原子は、ヒドロキシル基にさらに結合している。反応混合物中に、酸素原子に二重結合したリン原子を含む反応基を有し、リン原子がヒドロキシル基にさらに結合している化合物を有することが望ましい。このような化合物は、安定剤として機能し得る。安定剤に強酸を加えてもよい。安定剤は、いつ加えられるかに応じて、重合性組成物またはポリエステルの重量に基づいて、約1ppm以上、約20ppm以上、約50ppm以上、約70ppm以上または約100ppm以上の総量で加えられ得る。安定剤は、いつ加えられるかに応じて、重合性組成物またはポリエステルの重量に基づいて、約1000ppm以下、約750ppm以下、約500ppm以下、約300ppm以下、約200ppm以下または約110ppm以下の総量で加えられ得る。安定剤は、1つ以上の段階で加えられ得る。この文脈で使用される場合、「約」は、±5ppmを意味する。形成されたポリエステル中に安定剤の残留量を有することが望ましい場合がある。残留量は、望ましくないアニオン重合を防止するのに十分な量であってもよく、アニオン重合開始剤と接触した際に重合を防止しない量であってもよい。安定剤の残留量は、酸基の濃度がアニオン重合開始剤中の塩基性基よりも低くなるように選択されてもよい。安定剤の残留量は、約1000ppm以下、約500ppm以下、約200ppm以下、100ppm以下または約75ppm以下であり得る。安定剤の残留量は、約1ppm以上または約20ppm以上であり得る。
公知のアニオン性安定剤は酸であり、典型的に使用される酸の多くは、反応条件下または貯蔵中にエステルを形成し、エステルは、有効なアニオン性安定剤ではない場合がある。この現象の結果として、公知のプロセスでは、過剰の酸が重合性組成物および/または組成物に加えられることが多い。過剰な酸の存在は、形成されたポリエステルの重合に悪影響を及ぼし得る。安定剤は、加えられる強酸の量を減らすために加えられてもよい。残留強酸の過剰量が、形成されたポリエステル中に約5ppm以上、約10ppm以上または約20ppm以上存在してもよい。安定剤を加えると、形成されたポリエステル中の残留強酸の総量が、ポリエステル中で約300ppm以下、約200ppm以下または約100ppm以下の量に制限され得る。
重合性組成物は、エステル交換触媒を含み得る。エステル交換触媒は、酸、またはそのような酸のエステルであり得る。触媒は、1つ以上の酸であり得る。本明細書で使用される酸触媒は、エステル交換反応を触媒しながら、これらのポリエステルの合成に伴うマイケル付加反応およびレトロマイケル付加反応も触媒する酸性種である。触媒として酸を使用してもよい。酸は、強酸であってもよい。触媒は、酸またはそのエステルである。副反応を最小限に抑えながらエステル交換を触媒する任意の酸またはそのエステルを使用してもよい。酸触媒の文脈では、そのエステルとは、酸上の水素のうちの少なくとも1つがヒドロカルビル基、例えばアルキル基によって置換されている化合物を指す。例示的な強酸には、鉱酸、硫酸、スルホン酸、トリハロ酢酸、トリフレート化金属酸化物、硫酸化金属酸化物が含まれる。
例示的な強酸には、トリフルオロメタンスルホン酸(トリフリン酸)、硫酸化酸化スズ、トリフレート化酸化スズ、硫酸化ジルコニア、トリフレート化ジルコニア、およびトリフレート化HZSM-5、フルオロスルホン酸、硫酸またはメタンスルホン酸、パラ-トルエンスルホン酸が含まれる。
1つ以上の強酸は、反応物と混合され得るか、または膜などの基材もしくは多孔質支持構造体などの不活性担体上に支持され得る(触媒は不均一であり得る)。強酸は、アルコールとエステル化合物、例えば1,1-ジエステル-1-アルケン化合物との反応を触媒して、エステル基上のヒドロカルビル部分を置換する任意の濃度で使用され得る。反応に利用される強酸の量は、強酸の種類、およびプロセスの反応条件に依存する。強酸の濃度は、本明細書に開示される出発エステル化合物1当量当たり約5モル当量以下、約3モル当量以下、約1モル当量以下または約0.5モル当量以下であり得る。強酸の濃度は、エステル化合物1当量当たり約0.001モル当量以上、約0.0015モル当量以上であり得る。列挙したよりも高濃度の触媒を利用してもよい。形成されたポリエステル中に強酸が存在すると、ポリエステルの使用に関して問題が生じる可能性があり、ポリエステル中には低濃度の残留強酸が望ましい。高レベルの酸がポリエステル中に含有される場合、追加の精製ステップまたは除去ステップが必要とされ得る。列挙された量は、効率的な触媒作用とポリエステル中の低い強酸濃度の必要性との間のバランスを達成する。
強酸は、1つ以上の段階で加えられ得る。強酸は、エステル交換反応を触媒し、形成されたポリエステル中に、要求に応じて重合を阻害する残留量の強酸を残さない任意の濃度で使用され得る。強酸は、重合性組成物中に存在し得るか、または重合性組成物中に存在するエステルの量に基づいて、約300ppm以下、約200ppm以下もしくは約100ppm以下、約75ppm以下、40ppm以下、約30ppm以下もしくは約20ppm以下の量で使用され得る。強酸は、重合性組成物中に存在し得るか、または重合性組成物中に存在するエステルの量に基づいて、約10ppm以上もしくは約15ppm以上の量で使用され得る。強酸は、実質的に完全にエステルに変換され得るか(例えば、約20ppm以下または約10ppm以下がエステル交換後に残存する)、または完全にエステルに変換され得る。
重合性組成物および/またはポリエステル形成組成物は、1つ以上のフリーラジカル阻害剤を含んでもよい。フリーラジカル阻害剤は、エステル交換前、エステル交換後、蒸発前、蒸発後、最終生成物、反応生成物またはそれらの組合せに加えられ得る。重合性組成物または形成されたポリエステルのフリーラジカル重合を防止する任意のフリーラジカル重合阻害剤を使用してもよい。例示的なフリーラジカル阻害剤には、トコフェロール(例えば、ビタミンEを含む)、4-tert-ブチルピロカテコール、tert-ブチルハイドロキノン、1,4-ベンゾキノン、6-tert-ブチル-2,4-キシレノール、2-tert-ブチル-1,4-ベンゾキノン、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、ハイドロキノン、4-メトキシフェノール、フェノチアジン、2,2’-メチレンビス(6-tert-ブチル-4-メチルフェノール)またはそれらの組合せが含まれる。フリーラジカル重合阻害剤は、アルキル化ヒドロキシアニソール、アルキル化ヒドロキシトルエンまたはそれらの混合物であり得る。アルキル化ヒドロキシアニソールはブチル化ヒドロキシアニソール(BHA)であり得、アルキル化ヒドロキシトルエンはブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)であり得る。フリーラジカル阻害剤は、アルキル化ヒドロキシアニソールとアルキル化ヒドロキシトルエンとの混合物であり得る。アルキル化ヒドロキシアニソールおよびアルキル化ヒドロキシトルエンは、重合性組成物、ポリエステルまたはその両方を安定化するのに十分な濃度または比で加えられ得る。アルキル化ヒドロキシアニソールおよびアルキル化ヒドロキシトルエンは、約1:2~約2:1の比で加えられ得る。重合性組成物または形成されたポリエステルは、安定剤がフリーラジカル重合またはさらなる重合を防止するように、十分な量のフリーラジカル安定剤を含んでもよい。フリーラジカル安定剤は、約20,000ppm以下、約15,000ppm以下、約10,000ppm以下または約5,000ppm以下の量で、重合性組成物および/または形成されたポリエステル中に存在してもよい。フリーラジカル重合安定剤は、約100ppm以上、約500ppm以上または約1,000ppm以上の量で、重合性組成物または形成されたポリエステル中に存在してもよい。
反応物は、エステル交換反応条件下で液体であってもよく、重合性組成物の成分は、溶媒または分散剤を用いず、純粋な形態で接触させられてもよい。溶媒の使用が望まれる場合、重合性組成物の成分と反応しない溶媒を使用してもよい。溶媒の選択における別の考慮事項は、選択された溶媒の沸点である。溶媒は、反応が行われる温度よりも約15℃以上または約20℃以上の沸点を有し得る。記載される反応温度よりも高い沸点を有する非プロトン性溶媒および長鎖アルカンを使用してもよい。例示的な長鎖アルカンは、デカンまたはドデカンである。
1つ以上のエントレーナ溶媒を重合性組成物に加えて、出発1,1-ジエステル-1-アルケンの気化を制御または排除してもよい。エントレーナ溶媒は、蒸気、蒸留物もしくはその両方への出発1,1-ジエステル-1-アルケンの損失を低減し得るか、出発1,1-ジエステル-1-アルケンからエタノールを分離するのを助ける溶媒であり得るか、またはその両方であり得る。1,1-ジエステル-1-アルケンは、反応中に揮発し得、これにより、1,1-ジエステル-1-アルケンの重合、および/またはポリマの蓄積、ならびに反応化学量論の起こり得る変化がもたらされ得る。1,1-ジエステル-1-アルケンの揮発を低減または排除するために、エントレーナ溶媒を重合性組成物に加えてもよい。エントレーナ溶媒は、非プロトン性炭化水素であってもよい。エントレーナ溶媒は、ヘキサン、トルエン、キシレン、アニソール、エーテル、ヘプタン、オクタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ノナン、デカン、イソパラフィンまたはそれらの混合物であり得る。エントレーナ溶媒は、1,1-ジエステル-1-アルケンが合成装置で重合し、ポリエステル合成の副生成物とともに蒸留物中に失われるのを防止するのに十分な量で加えられ得る。エントレーナ溶媒は、出発1,1-ジエステル-1-アルケンを除去することなくエステル交換中に形成される副生成物が除去されるように十分な量で加えられ得る。エントレーナ溶媒は、重合性組成物の総重量の約3%以上、約5%以上または約8%以上の量で加えられ得る。エントレーナ溶媒は、反応器内の重合性組成物の総重量に対して約20%以下、約17%以下、約15%以下、約12%以下または約10%以下の溶媒を維持するのに適した量で加えられ得る。
ポリエステルは、1つ以上の1,1-ジエステル1-アルケンを含むジエステルの残基によって置換されたヒドロキシル基のうちの2つ以上を有する1つ以上のポリオールを含む1つ以上のポリエステルが形成されるような条件下で、強酸の存在下で、1つ以上のポリオールを、1つ以上の1,1-ジエステル1-アルケンを含む等価な過剰の1つ以上のジエステルと接触させることによって調製され得る。1,1-ジエステル1-アルケンを含む1つ以上のジエステルのエステル基と1つ以上のポリオールのヒドロキシル基との当量比は、約1:1以上または約7:5以上であり得る。1,1-ジエステル1-アルケンを含む1つ以上のジエステルのエステル基と1つ以上のポリオールのヒドロキシル基との当量比は、約10:1以下または約3:1以下であり得る。ポリオールの選択は、ポリエステル中の鎖の数を制御するために、および/または制御された様式でポリエステル鎖を形成するために使用され得る。
エステル交換は、平衡プロセスであり、典型的には、交換中に形成される副生成物を除去する条件下で行われ、この副生成物は、エステル交換を受けてエステルを残すヒドロカルビル部分によって形成される生成物を意味する。エステル交換エステル化合物および形成されたポリエステルよりも副生成物を揮発性にするように、第1のエステル化合物のエステル基を残すヒドロカルビル部分は、それらを置換するヒドロカルビル部分よりも小さくてもよい。副生成物が小さければ、一般に、エステル交換エステル化合物および形成されたポリエステルよりも揮発性になり、これにより、その揮発性のために副生成物の除去が容易になる。開示されたプロセスは、形成された副生成物を除去する任意のプロセス条件とともに使用することができる。形成された副生成物を除去するために使用され得る例示的なプロセス条件またはステップは、蒸留、膜輸送、不活性ガスパージ、真空の適用、エントレーナ溶媒の利用などのうちの1つ以上を含み得る。
反応物は、エステル交換が進行する任意の温度で接触させられ得る。反応物は、約80℃以上、約100℃以上、約125℃以上、または約140℃以上、または約150℃以上の温度で接触させられ得る。反応物は、約200℃以下、175℃以下または約160℃以下の温度で接触させられ得る。エステル交換は、約20℃以上、約35℃以上または約40℃以上の温度で行われ得る。エステル交換は、約200℃以下、約175℃以下または約160℃以下の温度で行われ得る。反応物は、周囲温度で混合されてもよい。反応物を混合した後、反応物を加熱してもよい。強酸、溶媒、安定剤、エントレーナ溶媒またはそれらの混合物を混合反応物、加熱した混合反応物またはその両方に加えてもよい。
反応物を十分な時間にわたって接触させて、ポリエステルを調製する。プロセスは、ポリオールがジエステル、例えば1,1-ジエステル-1-アルケン化合物と実質的に完全に反応するように行われ得る。反応物は、約1時間以上にわたって接触させられ得る。反応物は、24時間以下または約16時間以下にわたって接触させられ得る。エステル交換反応は、大気圧下で、または真空下で行われ得る。
強酸および安定剤は、一緒に連続して加えられ得るか、または1つ以上のステップもしくは段階で加えられ得る。強酸は、安定剤の前、安定剤の後に加えられ得る。強酸、安定剤またはその両方は、1つ以上のステップ、2つ以上のステップ、3つ以上のステップ、または5つ以上のステップで加えられ得る。強酸および安定剤は、総量で加えられ得る。強酸は、1回の投入、複数の投入として、連続的に、またはそれらの組合せとして加えられ得る。強酸は、最初に投入してから連続的に加えられ得る。強酸は、テトラヒドロフラン(1,4-ブタンジオールがエステル交換に使用される場合に形成され得る)などの環状エーテル副生成物の形成を防止するのに十分な量で加えられ得る。強酸は、プロセスを開始して、エステル交換が起こることを可能にするか、効果的なレトロマイケル付加が起こることを可能にするか、アニオン重合阻害剤として作用するか、またはそれらの組合せであるのに十分な量で加えられ得る。強酸は、エステル交換プロセスを開始するか、効果的なエステル交換が起こることを可能にするか、またはその両方であるのに十分な量で加えられ得る。強酸は、エステル交換が継続または維持されるように、エステル交換プロセス全体を通して十分な量で加えられ得る。レトロマイケル付加が効果的に起こるように、十分な量の強酸を加えてもよい。
十分な量の強酸を加えてエステル交換を開始して、ポリエステルまたはその両方を形成してもよい。強酸は、各段階で約10ppm以上、約20ppm以上または30ppm以上の量で加えられ得る。強酸は、重合性組成物に使用されるエステルの重量に基づいて、各段階で約50,000ppm以下、約30,000ppm以下または約10,000ppm以下の量で加えられ得る。反応混合物は、エステル交換が起こるように十分に高いレベルの(例えば、約100ppm~約50,000ppmの量の)触媒を有し得る。強酸は、プロセス全体を通して加えられた量と比較した場合、最終生成物中に存在する強酸の量が少ないように、エステル交換中に消費され得る。最終生成物であるポリエステルは、強酸を含まなくてもよい。ポリエステルは、残留量の強酸を含み得る。ポリエステルは、ポリエステルの重量に基づいて、約1ppm以上、約5ppm以上または約10ppm以上の強酸を含み得る。ポリエステルは、ポリエステルの重量に基づいて、約300ppm以下、約200ppm以下または約100ppm以下の強酸を含み得る。どの安定剤を選択するかに応じて強酸の添加を変化させてもよいか、またはその逆であってもよい。
安定剤は、2段階で加えられ得る。安定剤は、単独でまたは組み合わせて、後続の段階の量よりも多い量を導入する第1の段階で加えられ得る。安定剤は、残留1,1-ジエステル-1-アルケンの除去中に加えられ得る。安定剤は、合成(例えばエステル交換)中、第1の蒸留中、第2の蒸留中、最終生成物中、貯蔵容器内またはそれらの組合せに加えられ得る。安定剤は、組成物が薄膜蒸発装置処理、高温、真空またはそれらの組合せにさらされている間に(例えば、第2の蒸留中に)加えられ得る。安定剤がいつ加えられるかに応じて、安定剤が反応をどのように制御するか、安定剤が組成物とどのように反応するか、安定剤が反応生成物とどのように反応するか、またはそれらの組合せに影響を及ぼし得る。安定剤は、反応生成物が形成された後に加えられると、反応生成物を安定化させ得る。安定剤は、反応を停止させた後、組成物を安定化した後、またはその両方の後に分離され得る。安定剤は、反応生成物に不溶性であってもよい。使用される安定剤が硫酸第一スズまたはピロリン酸第一スズである場合、安定剤は、別個の段階または第2の分離段階で除去され得る。本明細書で説明されるプロセスは、強酸の一部または全部を除去するステップを含まなくてもよい。プロセスは、酸性化アルミナまたは他の何らかの組成物を加えて強酸を除去するステップを含まなくてもよい。組成物は、約300ppm以下、200ppm以下、100ppm以下または1ppb以上の残留量の強酸、安定剤またはその両方を含み得る。ポリエステルは、残留量の安定剤を含み得る。ポリエステルは、ポリエステルの重量に基づいて、約1ppm以上、約50ppm以上または約100ppm以上の量の安定剤を含み得る。ポリエステルは、ポリエステルの重量に基づいて、約6000ppm以下、約5000ppm以下または約4000ppm以下の量の量の安定剤を含み得る。
方法は、反応生成物を1つ以上のフリーラジカル重合阻害剤とともに加えるか、または反応生成物を1つ以上のフリーラジカル重合阻害剤と接触させるステップを含み得る。フリーラジカル重合阻害剤は、本明細書中上記で開示される。方法は、反応混合物、例えば、または反応生成物にフリーラジカル重合阻害剤を加えるステップを含み得る。複数の安定剤が加えられる場合、安定剤は、連続して、並行して、段階的に、またはそれらの組合せで加えられ得る。フリーラジカル安定剤は、反応混合物、エステル交換、蒸留、最終生成物またはそれらの組合せに(反応混合物、エステル交換、蒸留、最終生成物またはそれらの組合せの前、最中または後に)加えられ得る。最終組成物は、安定剤がフリーラジカル重合による重合またはさらなる重合を防止するように、十分な量のフリーラジカル安定剤を含んでもよい。
1,1-ジエステル-1-アルケンの気化を制御または排除するために、1つ以上のエントレーナ溶媒を加えてもよい。エントレーナ溶媒は、反応混合物、反応生成物またはその両方に加えられ得る。エントレーナ溶媒は、気相、第1の蒸留、第2の蒸留またはそれらの組合せに加えられ得る。エントレーナ溶媒は、蒸気、蒸留物またはその両方への1,1-ジエステル-1-アルケンの損失を低減し得る。エントレーナ溶媒は、1,1-ジエステル-1-アルケンからアルコール、例えばエタノールを分離するのを、またはその両方を助け得る。これらの1,1-ジエステル-1-アルケンは、反応中に揮発し得、これにより、モノマの重合、および/またはポリマの蓄積、ならびに反応化学量論の起こり得る変化がもたらされ得る。1,1-ジエステル-1-アルケンの揮発を低減または排除するために、エントレーナ溶媒を反応混合物に加えてもよい(例えば、液面よりも上および/または下)。エントレーナ溶媒は、1,1-ジエステル-1-アルケンが蒸発するのを防止するように機能し得、ポリマの蓄積を防止し得、アルコールの除去も助け得る。エントレーナ溶媒は、1,1-ジエステル-1-アルケンのエステル交換反応の前または最中に加えられ得る。エントレーナ溶媒は、反応混合物の加熱の前または最中に加えられ得る。エントレーナ溶媒は、副生成物の除去の前または最中に加えられ得る。エントレーナ溶媒は、蒸留の前または最中に加えられ得る。エントレーナ溶媒は、形成された副生成物の蒸留を通して連続的に加えられ得る。エントレーナ溶媒は、最初の蒸留中にのみ加えられ得る。エントレーナ溶媒は、1,1-ジエステル-1-アルケンの沸騰または気化を防止するために加えられ得る。例えば、エントレーナ溶媒は、気相中の1,1-ジエステル-1-アルケンのレベルを効果的に低下させ得、蒸留物中のそれらのレベルを例えば3重量%以下まで劇的に低下させることができる。エントレーナ溶媒は、真空を用いて、真空を用いず、窒素を用いて、または窒素環境で使用され得る。エントレーナ溶媒は、窒素パージとともに使用され得る。窒素パージは、真空、溶媒またはその両方の代わりに使用され得る。エントレーナ溶媒は、1,1-ジエステル-1-アルケンが気相中で、反応チャンバの表面またはその両方と接触して重合するのを防止し得る。エントレーナ溶媒は、蒸留、エステル交換またはその両方の開始時にのみ加えられ得る。エントレーナ溶媒は、蒸留、エステル交換またはその両方を通して加えられ得る。初期量のエントレーナ溶媒を加えてもよく、次いで、追加のエントレーナ溶媒を連続的に系に加えてもよい。エントレーナ溶媒は、連続的に加えられ得る。
開示されたプロセスは、1つ以上のステップで行われ得る。一例には、1つのステップでエステル交換を行い、第1のステップ中に溶媒および副生成物の一部を除去し、第2のステップ中に溶媒および副生成物の除去を完了し、次いで、第3のステップ中に未反応の出発材料、例えば1,1-ジエステル-1アルケンを除去することがある。第2および第3のステップの例を本明細書中以下に説明する。反応生成物は、過剰成分、未反応成分、揮発性成分、望ましくない成分またはそれらの組合せの一部を除去するために、蒸留、蒸発またはその両方に供され得る。反応生成物は、蒸留されてもよい。反応生成物は、前駆体材料の一部が部分的または完全に反応した後に形成される生成物であり得る。反応生成物は、蒸留の前または最中にエントレーナ溶媒に供され得る。反応生成物は、エントレーナ溶媒に供されなくてもよい。反応生成物は、真空およびエントレーナ溶媒を含まない条件で蒸留され得る。蒸留は、真空下で行われ得る。蒸留は、周囲条件(例えば、周囲圧力、周囲温度またはその両方)で行われ得る。蒸留は、高温で行われ得る。蒸留はポット蒸留であってもよい。蒸留は連続蒸留であってもよい。薄膜蒸発装置(WFE)を使用して、一部の成分を除去してもよい。WFEは、反応生成物の温度を上昇させ得るか、反応生成物の温度が上昇している間に使用され得るか、またはその両方であり得る。温度は、約100℃以上、約120℃以上、約150℃以上または約200℃以下であってもよい。WFEは、真空が適用されている間に使用されてもよい。真空は、約0.1mmHg以上、約0.5mmHg以上、約1mmHg以上、約100mmHg以下または約50mmHg以下であってもよい。反応生成物をWFEに1回通してもよい。反応生成物をWFEに2、3、4、5またはさらには6回通してもよい。反応生成物をWFEに通して、出発1,1-ジエステル-1-アルケンの一部または全部を除去してもよい。プロセスは、1,1-ジエステル-1-アルケンを除去するステップを含み得る。ポリエステル、反応生成物またはその両方をWFEに通して、残留1,1-ジエステル-1-アルケンを除去してもよい。ポリエステル、反応生成物またはその両方をWFEに1回通してもよい。方法は、組成物を蒸留するステップを含まなくてもよい。WFEは、蒸留のステップと置き換わり得るか、または蒸留の代わりに使用され得る。出発1,1-ジエステル-1-アルケンの一部または全部は、組成物、反応生成物、最終生成物またはそれらの組合せから除去され得る。方法は、WFEとの接触中に、ポリエステル、反応生成物またはその両方にフリーラジカル安定剤を加えるステップを含み得る。反応生成物は、過剰成分、未反応成分、揮発性成分、副生成物またはそれらの組合せの一部を除去するために、蒸留、蒸発またはその両方に供され得る。反応生成物は、蒸留されてもよい。反応生成物は、前駆体材料の一部が部分的または完全に反応した後に形成される生成物であり得る。反応生成物は、真空およびエントレーナ溶媒を含まない条件で蒸留され得る。蒸留は、真空下で行われ得る。蒸留は、高温で行われ得る。蒸留は、ポット蒸留または連続蒸留であってもよい。WFE後の反応生成物、ポリエステル、組成物、またはそれらの組合せは、反応生成物、ポリエステル、組成物またはそれらの組合せの総重量の約1重量%以下、約0.5重量%以下、約0.1重量%以下または約0.05重量%以下の出発1,1-ジエステル-1-アルケンの量を有し得る。ポリエステル、反応生成物またはその両方をWFEに通して、残留1,1-ジエステル-1-アルケンを除去してもよい。ポリエステル、反応生成物またはその両方をWFEに1回通してもよい。方法は、組成物を蒸留するステップを含まなくてもよい。WFEは、蒸留のステップと置き換わり得るか、または蒸留の代わりに使用され得る。出発1,1-ジエステル-1-アルケンの一部または全部は、組成物、反応生成物、最終生成物またはそれらの組合せから除去され得る。
本明細書に開示されるポリエステル組成物は、コーティング、フィルム、繊維、粒子および他の構造を調製するために使用され得る。そのような構造は、硬化およびまたは架橋されてもよい。架橋組成物は、ポリエステル鎖から懸垂したアルケン基を介して架橋されてもよい。架橋は、隣接する鎖のアルケン基間の直接結合であり得る。鎖は、プレポリマ鎖またはポリマ鎖に含まれてもよい。鎖は、アニオン重合またはフリーラジカル重合によって重合する不飽和である任意の化合物を介して架橋されてもよい。ポリエステル鎖は、1,1-ジエステルアルケンを介して架橋されてもよく、架橋は、1,1-ジエステルアルケンの残基を含む。ポリエステル鎖は、多官能性モノマを介して架橋されてもよく、架橋は、多官能性モノマの残基を含む。ポリエステルを含む架橋組成物の架橋密度は、組成物の所望の特性を提供する任意の密度であり得る。ポリエステル鎖は、2つのポリエステル鎖のアルケン基に付加するマイケル供与体のマイケル付加によって架橋され得る。この文脈では、架橋とは、いくつかのポリエステル鎖が、複数のジオールまたはポリオールを介してマイケル付加によって他のポリエステル鎖に結合されることを意味する。
形成されたポリエステルは、ポリエステル鎖を別のポリエステル鎖に結合する、ジオールまたはポリオールのマイケル付加によって分岐され得る。この分岐は、形成されたポリエステルの以下の特性、すなわち、粘度、反応性、配合物の他の成分との混和性、配合物の他の成分の分散性、接着性、機械的特性および熱機械的特性に影響を及ぼし得る。
ポリエステル、およびそれらを含有する組成物は、塩基性硬化開始剤に曝露されると重合を起こし得る。塩基性である基材の表面に適用されると、ポリエステルは、アニオン重合を介して硬化する。ポリエステル、およびポリエステルを含有する組成物は、重合活性化剤として塩基性材料を含有する組成物と接触すると、硬化を起こし得る。重合活性化剤、および重合活性化剤を送達する方法は、あらゆる目的のために参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Malofskyの米国特許第9,181,365号明細書に開示されている。重合活性化剤は、塩基、塩基促進剤、塩基創出体および塩基前駆体のうちの少なくとも1つであり得る。重合活性化剤は、強塩基(pH9超)、中程度に強い塩基(pH8~9)もしくは(弱塩基性)弱塩基(pH7超~8)またはそれらの組合せから選択される塩基性材料を含み得る。重合活性化剤は、有機材料、無機材料もしくは有機金属材料またはそれらの組合せから選択される塩基性材料を含み得る。重合活性化剤は、酢酸ナトリウム;酢酸カリウム;ナトリウム、カリウム、リチウム、銅およびコバルトの酸塩;フッ化テトラブチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムクロリドおよびテトラブチルアンモニウムヒドロキシド;第一級、第二級もしくは第三級のアミン;アミド;ポリマ結合酸の塩;安息香酸塩;2,4-ペンタンジオネート塩;ソルビン酸塩;プロピオン酸塩;第二級脂肪族アミン;ピペリジン、ピペラジン、N-メチルピペラジン、ジブチルアミン、モルホリン、ジエチルアミン、ピリジン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリエチレンジアミン、N,N-ジメチルピペラジン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン;アミンと有機モノカルボン酸との塩;酢酸ピペリジン;低級モノカルボン酸の金属塩;酢酸銅(II)、酢酸第二銅一水和物、酢酸カリウム、酢酸亜鉛、クロロ酢酸亜鉛、クロロ酢酸マグネシウム、酢酸マグネシウム;酸含有ポリマの塩;ポリアクリル酸コポリマの塩、または塩基性特性を有する顔料から選択される少なくとも1種であってもよい。特定の実施形態では、重合活性化剤は、ワックスに封入されるか、または化学的不活性化によって重合性組成物と不活性に係合して提供される。
[実施形態の列挙]
1.a.鎖に沿ったジオールおよびジエステルの残基の鎖を含むポリエステルであって、ジエステルの少なくとも一部が1,1-ジエステル-1-アルケンであり、鎖が、鎖に組み込まれたアルケン基を有するポリエステル
を含む組成物であって、
b.i.アルケン基へのマイケル付加により得られるアルコール、ジオール、ポリオールまたはそれらの組合せから誘導されるエーテルおよびマイケル付加後に残存するアルケン残基、
ii.未反応の残留1,1-ジエステル-1-アルケンを1%以下含有する、形成されたポリエステル、
iii.1つ以上のフリーラジカル阻害剤、ならびに
iv.リンのオキソ酸、もしくはそのエステル、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウムまたはそれらの分解生成物のうちの1つ以上を含む安定剤
のうちの1つ以上を含む組成物。
2.1つ以上の1,1-ジエステル-1-アルケンが、1つ以上の1,1-ジ-C1~6ジアルキルエステル-1-アルケンまたは1,1-ジ-C5~6シクロアルキルジエステル-1-アルケンである、実施形態1の組成物。
3.安定剤が、ポリエステルの反応性を低下させることなく、ポリエステルの安定性を高めるのに十分な量で加えられる、実施形態1または2の組成物。
4.安定剤が、リン酸、ピロリン酸、次リン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、トリメタリン酸、無水リン酸、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルおよびそれらの分解生成物のうちの1つ以上である、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
5.1つ以上の強酸を含有する、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
6.約300ppm以下の量で1つ以上の強酸を含む、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
7.2つ以上のフリーラジカル阻害剤を含む、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
8.フリーラジカル阻害剤が、トコフェロール、4-tert-ブチルピロカテコール、tert-ブチルハイドロキノン、1,4-ベンゾキノン、6-tert-ブチル-2,4-キシレノール、2-tert-ブチル-1,4-ベンゾキノン、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、ハイドロキノン、4-メトキシフェノール、フェノチアジン、2,2’-メチレンビス(6-tert-ブチル-4-メチルフェノール)またはそれらの組合せである、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
9.一方が1つ以上のアルキル化ヒドロキシアニソールであり、他方が1つ以上のアルキル化ヒドロキシトルエンである2つ以上のフリーラジカル阻害剤を含む、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
10.アルキル化ヒドロキシアニソールがブチル化ヒドロキシアニソールであり、アルキル化ヒドロキシトルエンがブチル化ヒドロキシトルエンである、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
11.アルキル化ヒドロキシアニソールおよびアルキル化ヒドロキシトルエンが、約1:2~約2:1の比で存在する、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
12.安定剤が、ピロリン酸、リン酸、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物である、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
13.安定剤が、組成物の重量に基づいて、約1ppm~約100ppmの量で存在する、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
14.強酸が、組成物の重量に基づいて、約200ppm~約1ppbの濃度で存在する、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
15 強酸が、組成物の重量に基づいて、約100ppm~約1ppbの濃度で存在する、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
16.組成物の重量に基づいて、1つ以上の強酸が、約100ppm以下の濃度で存在し、1つ以上の安定剤が、約1ppm以上の量で存在する、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
17.フリーラジカル安定剤がラジカル重合を防止するように、十分な量のフリーラジカル安定剤を含む、先行する実施形態のいずれか1つの組成物。
18.マイケル付加後に存在するアルケン基のパーセントが約55以上である、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
19.マイケル付加後に存在するアルケン基のパーセントが約65以上である、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
20.マイケル付加後に存在するアルケン基のパーセントが約70以上である、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
21.マイケル付加後に存在するアルケン基のパーセントが約75以上である、先行する実施形態のいずれかによる組成物。
22.ポリエステル中に存在する未反応1,1-ジエステル-1-アルケンの量が、組成物の重量に基づいて、約0.1%以下である、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
23.未反応1,1-ジエステル-1-アルケンの量が、組成物の重量に基づいてポリエステルの総重量の約0.05重量%以下の量でポリエステル中に存在する、先行する実施形態のいずれか1つによる組成物。
24.a.リンのオキソ酸、もしくはそのエステル、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物のうちの1つ以上を含む安定剤の存在下で、1つ以上のポリオールを1つ以上の1,1-ジエステル1-アルケンと接触させるステップと、
b.接触させた化合物を、先行する実施形態のいずれかによる1つ以上のポリエステルを含む組成物が形成される条件に曝露するステップと、
を含む方法。
25.安定剤が、リン酸、ピロリン酸、次リン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、トリメタリン酸、無水リン酸、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルおよびそれらの分解生成物のうちの1つ以上である、実施形態24の方法。
26.1つ以上のポリオールおよび1つ以上の1,1-ジエステル1-アルケンが、強酸と接触させられる、実施形態24または25の方法。
27.安定剤が、リン酸、リン酸エステル、ピロリン酸またはそれらの分解生成物である、実施形態24~26のいずれか1つの方法。
28.強酸が、ほぼ完全にエステルに変換される、実施形態24~27のいずれか1つによる方法。
29.ステップaの後に残存する未反応1,1-ジエステル1-アルケンを除去するステップを含む、実施形態24~28のいずれか1つによる方法。
30.ステップaの後に残存する未反応1,1-ジエステル1-アルケンを除去した後、ポリエステル中の未反応1,1-ジエステル1-アルケンが、組成物の重量に基づいて、約1.0%以下の量で存在する、実施形態24~29のいずれか1つによる方法。
31.ステップaの後に残存する未反応1,1-ジエステル1-アルケンを除去した後、未反応1,1-ジエステル1-アルケンが、組成物の重量に基づいて、約0.1%以下の量で存在する、実施形態24~30のいずれか1つによる方法。
32.ステップaの後に残存する未反応1,1-ジエステル1-アルケンを除去した後、未反応1,1-ジエステル1-アルケンが、組成物の重量に基づいて、約0.05%以下の量で存在する、実施形態24~31のいずれか1つによる方法。
33.蒸留によって、未反応1,1-ジエステル1-アルケンの一部を除去するステップを含む、実施形態24~32のいずれか1つによる方法。
34.形成されたポリエステルを薄膜蒸発装置に通して、未反応1,1-ジエステル-1-アルケンの一部を除去する、実施形態24~33のいずれか1つによる方法。
35.組成物を薄膜蒸発装置に通している間に、形成されたポリエステルに、1つ以上のフリーラジカル重合阻害剤を加えるステップを含む、実施形態24~34のいずれか1つによる方法。
36.薄膜蒸発装置に通しながら、形成されたポリエステルを真空処理するステップを含む、実施形態24~35のいずれか1つによる方法。
37.反応生成物に1つ以上のフリーラジカル阻害剤を加えるステップを含む、実施形態24~36のいずれか1つによる方法。
38.アルキル化ヒドロキシアニソールおよびアルキル化ヒドロキシトルエンを反応生成物に加えるステップを含む、実施形態24~37のいずれか1つによる方法。
39.アルキル化ヒドロキシアニソールがブチル化ヒドロキシアニソールであり、アルキル化ヒドロキシトルエンがブチル化ヒドロキシトルエンであり、ブチル化ヒドロキシアニソールおよびブチル化ヒドロキシトルエンが、ステップ(a)の反応生成物に加えられる、実施形態24~38のいずれか1つによる方法。
40.ステップaの後に、生成物の温度を上昇させることによって、揮発性副生成物、未反応1,1-ジエステル1-アルケンまたはその両方を除去するステップを含む、実施形態24~39のいずれか1つによる方法。
41.生成物の温度を上昇させながら、真空処理するステップを含む、実施形態24~40のいずれか1つによる方法。
42.1つ以上の強酸が、最終組成物中に約300ppm以下の量で存在する、実施形態24~41のいずれか1つによる方法。
43.安定剤が、ピロリン酸、リン酸、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物であり、接触した成分の重量に基づいて、約1ppm以上の濃度でステップaに存在する、実施形態24~42のいずれか1つによる方法。
44.安定剤が、ピロリン酸、リン酸、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物であり、接触した成分の重量に基づいて、約20ppm以上の濃度でステップaに存在する、実施形態24~43のいずれか1つによる方法。
45.安定化ステップbでは、ピロリン酸、リン酸またはリン酸エステルの第2の部分を加えるステップを含む、実施形態24~44のいずれか1つによる方法。
46.安定剤が、ピロリン酸、リン酸またはリン酸エステルであり、安定剤が、1つ以上のポリエステルの反応性を低下させることなく、1つ以上のポリエステルを安定化するのに十分な量で加えられる、45による方法。
47.安定剤が、ピロリン酸、リン酸またはリン酸エステルであり、安定剤が、最終組成物が重合を防止する遊離ピロリン酸を含むように十分な量で加えられる、実施形態46による方法。
48.最終組成物が、約55以上の、マイケル付加後に存在するアルケン基のパーセントを有する、実施形態24~47のいずれか1つによる方法。
49.最終組成物が、約65以上の、マイケル付加後に存在するアルケン基のパーセントを有する、実施形態24~47のいずれか1つによる方法。
50.最終組成物が、約70以上の、マイケル付加後に存在するアルケン基のパーセントを有する、実施形態24~47のいずれか1つによる方法。
51.最終組成物が、約75以上の、マイケル付加後に存在するアルケン基のパーセントを有する、実施形態24~47のいずれか1つによる方法。
52.未反応1,1-ジエステル1-アルケンの一部または実質的に全部が組成物から除去された後に存在する不飽和結合の割合を決定するステップを含む、実施形態24~51のいずれか1つによる方法。
53.安定剤が、出発材料の重量に基づいて、約1ppm~約100ppmで最終組成物中に存在する、実施形態24~52のいずれか1つによる方法。
54.強酸が、約200ppm~約1ppbの濃度で存在する、実施形態24~53のいずれか1つによる方法。
55.強酸が、出発材料の重量に基づいて、約100ppm~約1ppbの濃度で存在する、実施形態24~54のいずれか1つによる方法。
56.強酸が、約100ppm以下の濃度で存在し、安定剤が、組成物の重量に基づく出発材料の重量に基づいて、約1ppm以上の量で存在する、実施形態24~55のいずれか1つによる組成物。
57.ステップaでは、1つ以上のポリオールおよび1つ以上の1,1-ジエステル1-アルケンを、1つ以上のアルキル化ヒドロキシアニソール、1つ以上のアルキル化ヒドロキシトルエンまたはその両方と接触させるステップを含む、実施形態24~56のいずれか1つによる方法。
58.アルキル化ヒドロキシアニソールがブチル化ヒドロキシアニソールであり、アルキル化ヒドロキシトルエンがブチル化ヒドロキシトルエンである、実施形態57による方法。
59.蒸留前、蒸留中に連続的に、またはその両方でエントレーナ溶媒を加えるステップを含む、実施形態24~58のいずれか1つによる方法。
60.蒸留前または蒸留中にエントレーナ溶媒を単一投入として加えるステップを含む、実施形態24~58のいずれか1つによる方法。
61.ステップaの最中にエントレーナ溶媒が加えられる、実施形態24~60のいずれか1つによる方法。
62.初期安定剤投入、次いで、その後の連続投入または断続的な投入で安定剤を加えるステップを含む、実施形態24~61のいずれか1つによる方法。
63.反応生成物が蒸留される前に、反応生成物を真空処理するステップを含む、実施形態24~62のいずれか1つによる方法。
64.反応生成物が、エントレーナ溶媒を加えることなく蒸留される、実施形態24~63のいずれか1つによる方法。
65.真空およびエントレーナ溶媒を用いず、ステップaの反応生成物を蒸留するステップを含む、実施形態24~64のいずれか1つによる方法。
66.1つ以上のジオールと、
1つ以上の1,1-ジエステル-1-アルケンを含む1つ以上のジエステルと、
リンのオキソ酸、もしくはそのエステル、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物のうちの1つ以上を含む1つ以上の安定剤と、
を含む組成物であって、
組成物が、ジオールおよびジエステルの残基の鎖を含む1つ以上のポリエステルを形成し、鎖が、鎖に組み込まれたアルケン基を有する組成物。
67.安定剤が、リン酸、ピロリン酸、次リン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、トリメタリン酸、無水リン酸、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルおよびそれらの分解生成物のうちの1つ以上である、実施形態66の組成物。
68.1,1-ジエステル-1-アルケンが、1つ以上の1,1-ジ-C1~6ジアルキルエステル-1-アルケンおよび1,1-ジ-C5~6シクロアルキルエステル-1-アルケンを含む、実施形態66または67の組成物。
69.安定剤が、ポリエステルの反応性を低下させることなく、ポリエステルの安定性を高めるのに十分な量で加えられる、実施形態66~68のいずれか1つによる組成物。
70.1つ以上の強酸を含有する、実施形態66~69のいずれか1つによる組成物。
71.強酸を約300ppm~約1ppbの量で含む、実施形態66~70のいずれか1つによる組成物。
72.1つ以上のフリーラジカル阻害剤を含む、実施形態66~71のいずれか1つによる組成物。
73.2つ以上のフリーラジカル阻害剤を含む、実施形態66~72のいずれか1つによる組成物。
74.フリーラジカル阻害剤が、トコフェロール、4-tert-ブチルピロカテコール、tert-ブチルハイドロキノン、1,4-ベンゾキノン、6-tert-ブチル-2,4-キシレノール、2-tert-ブチル-1,4-ベンゾキノン、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、ハイドロキノン、4-メトキシフェノール、フェノチアジン、2,2’-メチレンビス(6-tert-ブチル-4-メチルフェノール)またはそれらの組合せのうちの1つ以上を含む、実施形態66または73のいずれか1つによる組成物。
75.2つ以上のフリーラジカル阻害剤が、アルキル化ヒドロキシアニソールおよびアルキル化ヒドロキシトルエンを含む、実施形態72~74のいずれか1つによる組成物。
76.フリーラジカル安定剤が、ブチル化ヒドロキシアニソールであるアルキル化ヒドロキシアニソールであり、アルキル化ヒドロキシトルエンがブチル化ヒドロキシトルエンである、実施形態66~75のいずれか1つによる組成物。
77.アルキル化ヒドロキシアニソールおよびアルキル化ヒドロキシトルエンが、約1:2~約2:1の比で存在する、実施形態66~76のいずれか1つによる組成物。
78.安定剤が、ピロリン酸、リン酸、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物である、実施形態66~77のいずれか1つによる組成物。
79.安定剤が、組成物の重量に基づいて、約1ppm~約100ppmの量で存在する、実施形態66~78のいずれか1つによる組成物。
80.強酸が、組成物の重量に基づいて、約200ppm~約1ppbの濃度で存在する、実施形態66~79のいずれか1つによる組成物。
81.強酸が、組成物の重量に基づいて、約100ppm~約1ppbの濃度で存在する、実施形態66~80のいずれか1つによる組成物。
82.組成物の重量に基づいて、1つ以上の強酸が、約100ppm以下の濃度で存在し、1つ以上の安定剤が、約1ppm以上の量で存在する、実施形態66~81のいずれか1つによる組成物。
83.フリーラジカル安定剤がフリーラジカル重合を防止するように、十分な量のフリーラジカル安定剤を含む、実施形態66~82のいずれか1つによる組成物。
[例示的な実施形態]
以下の実施例は、本明細書の教示を説明するために提供され、その範囲を限定することを意図しない。すべての部および割合は、特に指示しない限り重量によるものである。ジエチルメチレンマロネート(DEMM)は、3500ppmのブチル化ヒドロキシトルエンを含有する。特に記載のない限り、実施例では追加のBHTは加えられない。実施例中の分子量は、特に明記しない限り、ポリメチルメタクリレート標準を使用してGPCを使用して決定された重量平均分子量である。
実施例1
循環加熱浴に接続されたジャケット内に加熱油を有する2Lの2部ジャケット付き反応器(IKA社から入手可能)に、アンカブレードスターラ、熱電対、凝縮器、蒸留アダプタ、真空アダプタ、蒸留物受け器および真空ポンプを装備する。ジエチルメチレンマロネート(DEMM、1000g)、1,4-ブタンジオール(275g)、98%硫酸(1gまたはDEMMに対して1000ppm)およびブチル化ヒドロキシアニソール(BHA、2.5g)を反応器に周囲温度で投入し、固体がいずれも溶解するまで撹拌する。反応混合物を135℃に加熱する。反応のT0時間は、反応混合物が135℃に達した時点に基づく。次いで、還流を制御しながら真空を徐々に適用して、蒸留物へのDEMMの過剰な損失を防止し、圧力を周囲から最初の230Torr、最終的に80Torrまで低下させる。反応温度も、135℃から150℃まで徐々に上昇させる。T0の各時間後に反応混合物から試料を採取し、以下のパラメータ、すなわち、GPCによる重量平均分子量(Mw、Da)、GPCにおける高分子量面積のパーセント(HMW、%)を測定および記録し、標準としてヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)を使用してCDCl中の定量的NMRによってアルケン数を測定し、硫酸レベルをイオンクロマトグラフィーによって測定し、反応混合物についてppm単位で報告する。反応試料の測定値は、表1に見出され得る。反応混合物が14時間(T14)に達すると、その粘度は著しく増加し、温度が急速に低下したにもかかわらず、反応物はゲル化する。
実施例2
本実施例では、実施例1に記載の反応器を使用する。ジエチルメチレンマロネート(DEMM、1000g)、1,4-ブタンジオール(275g)、98%硫酸(1gまたはDEMMに対して1000ppm)、ブチル化ヒドロキシアニソール(BHA、2.5g)およびピロリン酸(0.1gまたはDEMMに対して100ppm)を反応器に周囲温度で投入し、固体がいずれも溶解するまで撹拌する。実施例1と同じ反応プロファイルに従い、1時間ごとに試料を採取する(表1)。
表1は、実施例1の反応が最初の7時間にわたって円滑に進行し、アルケン数が77に達することを示す。反応混合物の試料を収集し、0.1重量%安息香酸ナトリウムのエタノール溶液を使用してアニオン的に開始すると、急速に重合することが見出される。これは、イオンクロマトグラフィーによる残留硫酸の測定と相まって、アニオン重合に対する強酸安定化のレベルがこの時点で非常に低いことを裏付けている。この後、アルケン数が減少し始め、高分子量種の量が増加し始め、メチレンマロネートのメチレン基を介した重合が示される。低レベルのアニオン性安定化は、80という所望の高アルケン数が達成される前の14時間目に、反応混合物のゲル化を最終的にもたらす。比較すると、実施例2は、ポリマ種のレベルが低いままでありながら、8時間目に80.9というアルケン数に達し、反応が、14時間目まで80を超える所望のアルケン数を維持することを示す。これは、ピロリン酸を加えると、反応混合物の安定性が著しく改善され、反応混合物を不安定化することなく高アルケン数の達成が可能になることを示す。14時間目に採取した反応試料は、0.1%安息香酸ナトリウム開始を使用して硬化され、迅速な反応性を示し、これは、高アルケン数、高反応性および高安定性の所望の組合せが得られることを意味する。
Figure 2023524662000015
実施例3
実施例1からの反応設定を使用する。反応器に、DEMM(1000g)、1,4-ブタンジオール(275g)、パラトルエンスルホン酸(PTSA、8.3g)、BHA(2.5g)およびピロリン酸(0.1g)を投入する。反応試料を実施例1と同様に採取し、データを表2に示す。
実施例4
実施例1からの反応設定を使用する。反応器に、DEMM(1000g)、1,4-ブタンジオール(275g)、メタンスルホン酸(MSA、4.2g)、BHA(2.5g)およびピロリン酸(0.1g)を投入する。反応試料を実施例1と同様に採取し、データを表2に示す。
Figure 2023524662000016
PTSAおよびMSA触媒作用によるピロリン酸安定化を使用して、80、または80に近いアルケン数を得る。低レベルのピロリン酸は、PTSAおよびMSAの残留レベルが非常に低い場合であっても、アニオン重合を抑制する。また、反応混合物試料を12時間目に採取し、0.1%安息香酸ナトリウムのエタノール溶液と接触させると急速に硬化することが見出される。これは、安定性および低い高分子量種形成を維持しながら、反応生成物が依然として高い反応性を有することを示している。
実施例5
実施例1と同じ反応器設定を使用する。反応器に、DEMM(1000g)、1,4-ブタンジオール(275g)、硫酸(1g)、BHA(2.5g)およびピロリン酸(0.1g)を投入する。反応を実施例1と同様に実行する。反応の完了時に、薄膜蒸発装置(WFE)を使用して、残留DEMMを10,000ppm未満まで除去する。WFEは、コールドフィンガおよび蠕動供給ポンプを装備した直径2インチのガラス装置である。WFE本体の油温を110℃に設定し、圧力を0.6~1.0Torrに設定する。供給速度は400ml/時間である。次いで、GPCによって重量平均分子量および高分子量ポリマ画分について生成物を分析し、定量的NMRを使用してアルケン数を決定し、イオンクロマトグラフィーを使用して硫酸レベルを測定し、25℃でレオメータを用いて粘度を測定する。
実施例6
実施例1と同じ反応器設定を使用する。
反応器に、DEMM(1000g)、1,4-ブタンジオール(403g)、硫酸(1g)、BHA(2.5g)およびピロリン酸(0.1g)を投入する。反応を実施例1と同様に実行する。反応の完了時に、薄膜蒸発装置(WFE)を使用して残留DEMMを10,000ppm未満まで除去し、実施例5と同じ方法を使用して生成物を分析する。
実施例7
実施例1と同じ反応器設定を使用する。
反応器に、DEMM(1000g)、1,4-ブタンジオール(476g)、硫酸(1g)、BHA(2.5g)およびピロリン酸(0.1g)を投入する。反応を実施例1と同様に実行する。反応の完了時に、薄膜蒸発装置(WFE)を使用して残留DEMMを10,000ppm未満まで除去し、実施例5と同じ方法を使用して生成物を分析する。
Figure 2023524662000017
1,4-ブタンジオールに対するDEMMのモル比を減少させると、合成されたポリエステルの分子量が増加する。また、100ppmのピロリン酸を反応に加えると、アニオン重合が抑制され、さらに高分子量のポリエステルを得るのに十分な安定化がもたらされる。実施例5、6および7を参照されたい。これらのポリエステルはいずれも、0.1%安息香酸ナトリウム開始を使用して迅速に硬化され、これは、これらが高い反応性と安定性との所望のバランスを有することを示している。
実施例8.溶媒エントレーナの手順
2区分10リットルジャケット付き反応器(オイルサーキュレータバスに接続され、スターラ、蒸留凝縮器およびアダプタ、熱電対ならびに溶媒ポンプを装備する)に、DEMM(7kg)、1,4-ブタンジオール(1.925kg)、MSA(29.4g)およびピロリン酸(0.7g)を投入する。トルエン(1.2L)を溶媒ポンプに充填し、0.5L/時間の速度で14時間にわたり連続的に供給する。反応物を135℃に加熱し、続いて、温度を150℃まで徐々に上昇させる。真空処理せずに周囲圧力下で反応を実行し、表4の実施例9と比較する。
実施例9.真空プロセスを使用した比較合成
オイルサーキュレータバスに接続され、スターラ、蒸留凝縮器およびアダプタ、熱電対を装備した2区分10リットルジャケット付き反応器に、DEMM(7kg)、1,4-ブタンジオール(1.925kg)、MSA(29.4g)およびピロリン酸(0.7g)を投入する。この反応は、溶媒を使用せずに行い、反応物を135℃に加熱し、続いて、温度を150℃まで徐々に上昇させる。真空処理し、圧力を反応の終了時まで80Torrまで徐々に低下させる。結果を表4に報告し、実施例8の結果と比較する。
Figure 2023524662000018
表4は、真空プロセスが、蒸留物へのDEMMの比較的大きな損失をもたらすことを示す。エントレーナ溶媒としてトルエンを使用すると、蒸留物へのDEMMの損失が顕著に減少するが、エタノールの除去はほぼ同じである。これにより、ポリエステルの分子量がはるかに良好に制御される。エントレーナ溶媒を使用すると、気相中のDEMMの量が大幅に減少し、これにより、蒸留面上のポリマの蓄積が効果的に排除されるか、または顕著に減少する。反応生成物の同じ高いアルケン数および高い反応性も達成される。これはまた、ポリマの蓄積を増加させることなく、所望の生成物特性を維持しながら、反応を1kgのDEMMから7Kgに拡大することができることを実証している。
実施例10.安定剤としてモノエチルホスフェートおよびジエチルホスフェートを用いた合成
1Lのガラス反応器に、アンカブレードスターラ、油浴、熱電対、蒸留アダプタ、凝縮器および蒸留物受け器を装備する。反応器に、DEMM(300g)、1,4-ブタンジオール(82g)、MSA(1.6g)、エチルホスフェートとジエチルホスフェートとの混合物0.07gを投入する。反応物を150℃に加熱し、エントレーナ溶媒としてトルエン(140g)を使用して周囲圧力で運転する。トルエンを10g/時間ずつ10時間かけて加える。
実施例11.安定剤としてリン酸を用いた合成
1Lのガラス反応器に、アンカブレードスターラ、油浴、熱電対、蒸留アダプタ、凝縮器および蒸留物受け器を装備する。反応器に、DEMM(300g)、1,4-ブタンジオール(82g)、MSA(1.6g)、0.038gのリン酸を投入する。反応混合物を150℃に加熱し、エントレーナ溶媒としてトルエン(265g)を使用して周囲圧力で運転する。トルエンを10g/時間ずつ13時間かけて加える。
実施例10および11については、キャピラリー電気泳動を使用してMSAのレベルを測定する。データを表5に要約する。
Figure 2023524662000019
表5は、エチルホスフェートとジエチルホスフェートとの混合物、およびリン酸が、MSAがほぼ完全に消費された後であってもアニオン重合を抑制することができることを示す。各反応の終了時の反応試料を0.1%安息香酸ナトリウム溶液を用いた硬化について試験すると、急速に硬化することが見出される。ポリエステルは、低い高分子量画分で、ゲルを伴わず、高い反応性で合成される。
実施例12.1,6-ヘキサンジオール由来のポリエステル
丸底300mLフラスコに、撹拌棒、凝縮器、蒸留アダプタおよび熱電対を装備する。油浴を使用してフラスコを加熱する。フラスコに、DEMM(160g)、1,6-ヘキサンジオール(66g)、MSA(0.7g)およびピロリン酸(0.016g)を投入する。トルエンをエントレーナ溶媒として使用し、反応の開始(16g)から終了まで12時間にわたって10g/時間ずつ連続的に供給する。反応混合物を150℃に加熱し、その終了までこの温度に維持する。次いで、反応生成物を2回の通過(第1の通過圧力は2Torrであり、第2の通過圧力は0.6~1Torrである)でWFE(140℃)に通して、残留DEMMを第1の通過後に10,000ppm未満および第2の通過後に1000ppm未満まで除去する。次いで、分子量および高分子量画分についてはGPCによって、アルケン数については定量的NMRによって、ならびにMSAレベルについてはキャピラリー電気泳動によって、ポリエステルを分析する。
実施例13.トリエチレングリコール由来のポリエステル
実施例12と同じ反応設定を使用する。フラスコに、DEMM(160g)、トリエチレングリコール(84.7g)、MSA(1.44g)およびピロリン酸(0.016g)を投入する。トルエンをエントレーナ溶媒として使用し、反応の開始(16g)から終了まで17時間にわたって10g/時間ずつ連続的に供給する。反応混合物を150℃に加熱し、反応が終了するまでこの温度に維持する。反応生成物を実施例12と同様に精製する。
実施例14.1,9-ノナンジオール由来のポリエステル
実施例10と同じ反応設定を使用する。フラスコに、DEMM(300g)、1,9-ノナンジオール(167g)、MSA(2.4g)、およびエチルホスフェートとジエチルホスフェートとの混合物(0.07g)を投入する。トルエンをエントレーナ溶媒として使用し、反応の開始(16g)から終了まで10時間にわたって15g/時間ずつ連続的に供給する。反応混合物を150℃に加熱し、その終了までこの温度に維持する。反応生成物を実施例12と同様に精製する。
実施例15.シクロヘキサンジメタノール由来のポリエステル
丸底500mLフラスコに、撹拌棒、凝縮器、蒸留アダプタおよび熱電対を装備する。油浴を使用してフラスコを加熱する。フラスコに、DEMM(300g)、シクロヘキサンジメタノール(100.54g)、MSA(3.58g)およびピロリン酸(0.045g)を投入する。ヘプタンをエントレーナ溶媒として使用し、反応の開始(10.0g)から終了まで11時間にわたって15.2g/時間ずつ連続的に供給する。反応混合物を150℃に加熱し、反応が終了するまでこの温度に維持する。反応生成物を実施例12と同様に精製する。
実施例16.3-メチル-1,5-ペンタンジオール
実施例15と同じ反応設定を使用する。フラスコに、DEMM(300g)、3-メチル-1,5-ペンタンジオール(123.54g)、MSA(2.21g)およびピロリン酸(0.053g)を投入する。トルエンをエントレーナ溶媒として使用し、反応の開始(30g)から終了まで11時間にわたって15.6g/時間ずつ連続的に供給する。反応混合物を150℃に加熱し、反応が終了するまでこの温度に維持する。反応生成物を実施例12と同様に精製する。
実施例17.2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール
実施例12と同じ反応設定を使用する。フラスコに、DEMM(160g)、2,2-ジメチル-1,3-ペンタンジオール(58g)、MSA(2.65g)およびピロリン酸(0.07g)を投入する。トルエンをエントレーナ溶媒として使用し、反応の開始(16g)から終了まで12時間にわたって15g/時間ずつ連続的に供給する。反応混合物を150℃に加熱し、反応が終了するまでこの温度に維持する。反応生成物を実施例12と同様に精製する。
実施例18.ネオペンチルグリコールモノ(ヒドロキシピバレート)
実施例12と同じ反応設定を使用する。フラスコに、DEMM(160g)、ネオペンチルグリコールモノ(ヒドロキシピバレート)(62g)、MSA(2.65g)およびピロリン酸(0.14g)を投入する。トルエンをエントレーナ溶媒として使用し、反応の開始(16g)から終了まで18時間にわたって15g/時間ずつ連続的に供給する。反応混合物を150℃に加熱し、反応が終了するまでこの温度に維持する。反応生成物を実施例12と同様に精製する。
実施例19.シクロヘキサンジメタノールおよび1,6-ヘキサンジオール
実施例12と同じ反応設定を使用する。フラスコに、DEMM(160g)、シクロヘキサンジメタノール(39.8g)、1,6-ヘキサンジオール(3.6g)、MSA(1.5g)およびピロリン酸(0.14g)を投入する。トルエンをエントレーナ溶媒として使用し、反応の開始(16g)から終了まで10時間にわたって15g/時間ずつ連続的に供給する。反応混合物を150℃に加熱し、反応が終了するまでこの温度に維持する。反応生成物を実施例12と同様に精製する。
実施例20.シクロヘキサンジメタノールおよび1,9-ノナンジオール
実施例12と同じ反応設定を使用する。フラスコに、DEMM(180g)、シクロヘキサンジメタノール(54.3g)、1,9-ノナンジオール(6.7g)、MSA(1.7g)およびピロリン酸(0.04g)を投入する。トルエンをエントレーナ溶媒として使用し、反応の開始(18g)から終了まで10時間にわたって15g/時間ずつ連続的に供給する。反応混合物を150℃に加熱し、反応が終了するまでこの温度に維持する。反応生成物を実施例12と同様に精製する。
異なるジオールから合成したポリエステルの特性を表6に要約する。各ポリエステルは、0.1%安息香酸ナトリウムのエタノール溶液によって急速に硬化され、所望の高い反応性が得られることを示す。
Figure 2023524662000020
実施例21.BHTによるフリーラジカル安定化
丸底1Lフラスコに、撹拌棒、凝縮器、蒸留アダプタ、熱電対、真空ポンプ、およびコールドトラップを備えた真空ラインを装備する。油浴を使用してフラスコを加熱し、反応温度を150℃とする。フラスコに、DEMM(300g)、1,4-ブタンジオール(82g)、硫酸(0.15g)およびピロリン酸(0.03g)を投入する。BHTを2000ppmレベルで使用する。圧力を350Torrまで徐々に低下させる。反応混合物をサンプリングし、2.3~2.7ppmの形成されたポリマC-C結合についてメチレンシグナルを使用する1H NMRによって、ポリマレベルを測定する。
実施例22.BHTおよびBHAによるフリーラジカル安定化
丸底300gフラスコに、撹拌棒、凝縮器、蒸留アダプタ、熱電対、真空ポンプ、およびコールドトラップを備えた真空ラインを装備する。油浴を使用してフラスコを加熱し、反応温度を150℃とする。フラスコに、DEMM(300g)、1,4-ブタンジオール(82g)、硫酸(0.15g)およびピロリン酸(0.03g)を投入する。BHTおよびBHAの両方を1000ppmレベルで使用する。圧力を350Torrまで徐々に低下させる。反応混合物をサンプリングし、2.3~2.7ppmの形成されたポリマC-C結合についてメチレンシグナルを使用する1H NMRによって、ポリマレベルを測定する。
Figure 2023524662000021
2.3~2.7ppmのメチレンのレベルは、フリーラジカル重合の結果であるC-C結合形成によるポリマのレベルを示す。このようなポリマのレベルは、それぞれ1000ppmのBHAとともに使用されるBHTと比較して、2000ppmのレベルで単独で使用されるBHTの方が高い。これは、望ましくないポリマの形成レベルを低下させる、BHAとBHTとの間の相乗的阻害効果を示す。
実施例23.DEMM除去、および貯蔵寿命性能の促進
実施例8のトルエンとの反応混合物をこの実施例で使用する。(表4)エステル交換後、70℃および10Torrの反応器を用いた最初の蒸留によってトルエンを除去する。使用した装置は、コールドフィンガおよび蠕動ポンプ供給ポンプを備えた2インチガラスPope WFE装置である。使用した条件は、WFE温度設定:110℃、圧力:0.5Torr以下、供給速度:400ml/時間である。WFEを用いてDEMMを除去した後、得られたポリエステルを分析し、貯蔵寿命性能の促進について試験する。結果を表8に示す。
Figure 2023524662000022
DEMM含有量は、70℃および10Torrの反応器を用いてトルエンを除去し、続いて、WFEを用いて1回の通過によってDEMMを除去した後、0.09重量%に減少する。貯蔵寿命の促進に関する試験は、周囲温度および50℃の両方で行う。粘度、分子量、酸含有量、残留DEMM含有量、および0.5重量%安息香酸ナトリウムとの反応性などの重要な特性は、室温で4週間後に実質的に変化しないままであった。50℃で28日後、おそらくレトロマイケル付加に起因して、残留DEMMがわずかに増加する。
硬化性能および特性:
上記の強酸安定剤の組合せを使用して調製されたポリエステルの主な利点は、貯蔵寿命の改善であり、これは、加速老化後の粘度増加が最小限であり、アルケン数の変化が小さいことによって実証される。改善された安定化は、非常に少量の塩基開始剤を滴定することによるポリエステルのポットライフおよび反応性の調整を可能にする。図1は、3つの異なる濃度のエチルメチルピペリジンカルボキシレート(EMPC)について、平行プレートレオメータアセンブリを用いて測定した際に粘度が1000cPに達するのにかかる時間によって測定した場合の、この触媒作用によって調製されたポリエステルについて得られたポットライフを示している。この性能は、作業時間および反応性バランスが調整可能な様々なアミン開始2K接着剤/コーティング系の配合を可能にする。
0.05重量%のEMPC開始剤を使用して厚さ500μmのフィルムを流延し、室温で硬化させることによって、ポリエステルマクロマの機械的特性を試験する。フィルムをDMAに装填し、5℃/分および0.1%歪みで-50℃~160℃の温度走査サイクルに供する。また、先に開示された合成経路(実施例5および実施例1)に従ってピロリン酸を含むまたは含まない触媒量の硫酸を使用して合成したポリエステルメチレンマロネートを使用して試料を調製し、続いて、WFEによってDEMMを除去する。表4では、2つの試料間の比較を強調している。実施例1と比較して実施例5のガラス転移温度(Tg)、貯蔵弾性率および架橋密度の増加によって測定した場合の機械的特性の向上は、ポリマ不純物の形成が比較的少ないことに起因し得る。後者は、合成中の安定化の改善および残留DEMMレベルの減少によるものである。
Figure 2023524662000023
実施例24および25.開始基材上へのクリアコート塗布
実施例24は、溶媒エントレーナプロセス、ピロリン酸安定剤およびメタンスルホン酸触媒を使用して調製した1,4-ブタンジオールおよびDEMM系ポリエステルである。実施例25は、真空プロセス、ピロリン酸安定剤、硫酸触媒を使用して調製した1,4-ブタンジオールおよびDEMM系ポリエステルである。配合物を調製し、反応性ベースコート基材上に1K系として噴霧する。
Figure 2023524662000024
基材調製およびクリアコート塗布:Eコーティングパネル上に7~10ミクロンの乾燥膜厚で、BASF Glasurit-90 WA-8555 Blackベースコートをスプレー塗布する。ヒュームフード内で周囲温度でベースコートを13分間乾燥させる。実施例24および25のポリエステル含有配合物をベースコート上にスプレー塗布し、80℃のオーブン内で20分間硬化させる。タックフリータイム、およびクリアコートの性能を以下の表に示す。
Figure 2023524662000025
列挙された任意の数値は、任意の低い値と任意の高い値との間に少なくとも2単位の分離があるという条件で、1単位の増分で下限値から上限値までのすべての値を含む。1未満の値の場合、1単位は、適切には0.0001、0.001、0.01または0.1であると考えられる。これらは、具体的に意図されるものの例にすぎず、列挙された最低値と最高値との間の数値のすべての可能な組合せは、本出願において同様の方法で明示的に述べられていると考えられるべきである。特に指示しない限り、すべての範囲は、両方の終点と、終点間のすべての数とを含む。範囲に関連する「約」または「およそ」の使用は、範囲の両端に適用される。したがって、「約20~30」は、少なくとも指定された終点を含む「約20~約30」を網羅することを意図している。組合せを説明するための用語「から本質的になる」は、特定された要素、成分、構成要素またはステップ、および組合せの基本的かつ新規な特徴に実質的に影響を及ぼさないそのような他の要素成分、構成要素またはステップを含むものとする。本明細書における要素、成分、構成要素またはステップの組合せを説明するための用語「含む(comprising)」または「含む(including)」の使用は、その要素、成分、構成要素またはステップから本質的になる実施形態も企図している。複数の要素、成分、構成要素またはステップは、単一の一体化された要素、成分、構成要素またはステップによって提供され得る。あるいは、単一の一体化された要素、成分、構成要素またはステップは、別個の複数の要素、成分、構成要素またはステップに分割され得る。要素、成分、構成要素またはステップを説明するための「a」または「one」の開示は、追加の要素、成分、構成要素またはステップを排除することを意図しない。

Claims (51)

  1. a.鎖に沿ったジオールおよびジエステルの残基の鎖を含むポリエステルであって、
    ジエステルの少なくとも一部が1,1-ジエステル-1-アルケンであり、鎖が、鎖に組み込まれたアルケン基を有するポリエステル
    を含む組成物であって、
    b.i.アルケン基へのマイケル付加により得られるアルコール、ジオール、ポリオールまたはそれらの組合せから誘導されるエーテルおよびマイケル付加後に残存するアルケン残基、
    ii.未反応の残留1,1-ジエステル-1-アルケンを1%以下含有する、形成されたポリエステル、
    iii.1つ以上のフリーラジカル阻害剤、ならびに
    iv.リンのオキソ酸、もしくはそのエステル、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウムまたはそれらの分解生成物のうちの1つ以上を含む安定剤
    のうちの1つ以上を含む組成物。
  2. 1つ以上の1,1-ジエステル-1-アルケンが、1つ以上の1,1-ジ-C1~6ジアルキルエステル-1-アルケンまたは1,1-ジ-C5~6シクロアルキルジエステル-1-アルケンである、請求項1に記載の組成物。
  3. 安定剤が、ポリエステルの反応性を低下させることなく、ポリエステルの安定性を高めるのに十分な量で加えられる、請求項1または2に記載の組成物。
  4. 安定剤が、リン酸、ピロリン酸、次リン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、トリメタリン酸、無水リン酸、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルおよびそれらの分解生成物のうちの1つ以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載の組成物。
  5. 1つ以上の強酸を含有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の組成物。
  6. 約300ppm以下の量で1つ以上の強酸を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物。
  7. 2つ以上のフリーラジカル阻害剤を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の組成物。
  8. 安定剤が、ピロリン酸、リン酸、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物である、請求項1~7のいずれか一項に記載の組成物。
  9. 安定剤が、組成物の重量に基づいて、約1ppm~約100ppmの量で存在する、請求項1~8のいずれか一項に記載の組成物。
  10. 強酸が、組成物の重量に基づいて、約200ppm~約1ppbの濃度で存在する、請求項5~9のいずれか一項に記載の組成物。
  11. フリーラジカル安定剤がラジカル重合を防止するように、十分な量のフリーラジカル安定剤を含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の組成物。
  12. マイケル付加後に存在するアルケン基のパーセントが約55以上である、請求項1~11のいずれか一項に記載の組成物。
  13. ポリエステル中に存在する未反応1,1-ジエステル-1-アルケンの量が、組成物の重量に基づいて、約0.1%以下である、請求項1~12のいずれか一項に記載の組成物。
  14. a.リンのオキソ酸、もしくはそのエステル、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物のうちの1つ以上を含む安定剤の存在下で、1つ以上のポリオールを1つ以上の1,1-ジエステル1-アルケンと接触させるステップと、
    b.接触させた化合物を、請求項1~13のいずれか一項に記載の1つ以上のポリエステルを含む組成物が形成される条件に曝露するステップと、
    を含む方法。
  15. 安定剤が、リン酸、ピロリン酸、次リン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、トリメタリン酸、無水リン酸、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルおよびそれらの分解生成物のうちの1つ以上である、請求項14に記載の方法。
  16. 1つ以上のポリオールおよび1つ以上の1,1-ジエステル1-アルケンが、強酸と接触させられる、請求項14または15に記載の方法。
  17. 安定剤が、リン酸、リン酸エステル、ピロリン酸またはそれらの分解生成物である、請求項14~16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 強酸が、ほぼ完全にエステルに変換される、請求項14~17のいずれか一項に記載の方法。
  19. ステップaの後に残存する未反応1,1-ジエステル1-アルケンを除去するステップを含む、請求項14~18のいずれか一項に記載の方法。
  20. ステップaの後に残存する未反応1,1-ジエステル1-アルケンを除去した後、ポリエステル中の未反応1,1-ジエステル1-アルケンが、組成物の重量に基づいて、約1.0%以下の量で存在する、請求項14~19のいずれか一項に記載の方法。
  21. 蒸留によって、未反応1,1-ジエステル1-アルケンの一部を除去するステップを含む、請求項14~21のいずれか一項に記載の方法。
  22. 組成物を薄膜蒸発装置に通している間に、形成されたポリエステルに、1つ以上のフリーラジカル重合阻害剤を加えるステップを含む、請求項14~21のいずれか一項に記載の方法。
  23. 薄膜蒸発装置に通しながら、形成されたポリエステルを真空処理するステップを含む、請求項14~22のいずれか一項に記載の方法。
  24. 反応生成物に1つ以上のフリーラジカル阻害剤を加えるステップを含む、請求項14~23のいずれか一項に記載の方法。
  25. ステップaの後に、生成物の温度を上昇させることによって、揮発性副生成物、未反応1,1-ジエステル1-アルケンまたはその両方を除去するステップを含む、請求項14~24のいずれか一項に記載の方法。
  26. 生成物の温度を上昇させながら、真空処理するステップを含む、請求項14~25のいずれか一項に記載の方法。
  27. 1つ以上の強酸が、最終組成物中に約300ppm以下の量で存在する、請求項14~26のいずれか一項に記載の方法。
  28. 安定剤が、ピロリン酸、リン酸、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物であり、接触した成分の重量に基づいて、約1ppm以上の濃度でステップaに存在する、請求項14~27のいずれか一項に記載の方法。
  29. 安定剤が、ピロリン酸、リン酸、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物であり、接触した成分の重量に基づいて、約20ppm以上の濃度でステップaに存在する、請求項14~28のいずれか一項に記載の方法。
  30. 安定化ステップbでは、ピロリン酸、リン酸またはリン酸エステルの第2の部分を加えるステップを含む、請求項14~29のいずれか一項に記載の方法。
  31. 安定剤が、ピロリン酸、リン酸またはリン酸エステルであり、安定剤が、1つ以上のポリエステルの反応性を低下させることなく、1つ以上のポリエステルを安定化するのに十分な量で加えられる、30に記載の方法。
  32. 安定剤が、ピロリン酸、リン酸またはリン酸エステルであり、安定剤が、最終組成物が重合を防止する遊離ピロリン酸を含むように十分な量で加えられる、請求項30に記載の方法。
  33. 最終組成物が、約55以上の、マイケル付加後に存在するアルケン基のパーセントを有する、請求項14~32のいずれか一項に記載の方法。
  34. 未反応1,1-ジエステル1-アルケンの一部または実質的に全部が組成物から除去された後に存在する不飽和結合の割合を決定するステップを含む、請求項14~33のいずれか一項に記載の方法。
  35. 安定剤が、出発材料の重量に基づいて、約1ppm~約100ppmで最終組成物中に存在する、請求項14~34のいずれか一項に記載の方法。
  36. 強酸が、約200ppm~約1ppbの濃度で存在する、請求項14~35のいずれか一項に記載の方法。
  37. 強酸が、約100ppm以下の濃度で存在し、安定剤が、組成物の重量に基づく出発材料の重量に基づいて、約1ppm以上の量で存在する、請求項14~36のいずれか一項に記載の組成物。
  38. 蒸留前、蒸留中に連続的に、またはその両方でエントレーナ溶媒を加えるステップを含む、請求項14~36のいずれか一項に記載の方法。
  39. 反応生成物が蒸留される前に、反応生成物を真空処理するステップを含む、請求項14~37のいずれか一項に記載の方法。
  40. 1つ以上のジオールと、
    1つ以上の1,1-ジエステル-1-アルケンを含む1つ以上のジエステルと、
    リンのオキソ酸、もしくはそのエステル、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物のうちの1つ以上を含む1つ以上の安定剤と、
    を含む組成物であって、
    組成物が、ジオールおよびジエステルの残基の鎖を含む1つ以上のポリエステルを形成し、鎖が、鎖に組み込まれたアルケン基を有する組成物。
  41. 安定剤が、リン酸、ピロリン酸、次リン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、トリメタリン酸、無水リン酸、硫酸アルミニウム、ピロリン酸第一スズ、硫酸第一スズ、リン酸二水素アルミニウム、リン酸エステルおよびそれらの分解生成物のうちの1つ以上である、請求項66に記載の組成物。
  42. 1,1-ジエステル-1-アルケンが、1つ以上の1,1-ジ-C1~6ジアルキルエステル-1-アルケンおよび1,1-ジ-C5~6シクロアルキルエステル-1-アルケンを含む、請求項39または40に記載の組成物。
  43. 安定剤が、ポリエステルの反応性を低下させることなく、ポリエステルの安定性を高めるのに十分な量で加えられる、請求項39~41のいずれか一項に記載の組成物。
  44. 1つ以上の強酸を含有する、請求項39~42のいずれか一項に記載の組成物。
  45. 強酸を約300ppm~約1ppbの量で含む、請求項39~43のいずれか一項に記載の組成物。
  46. 1つ以上のフリーラジカル阻害剤を含む、請求項39~44のいずれか一項に記載の組成物。
  47. 2つ以上のフリーラジカル阻害剤を含む、請求項39~45のいずれか一項に記載の組成物。
  48. 安定剤が、ピロリン酸、リン酸、リン酸エステルまたはそれらの分解生成物である、請求項39~46のいずれか一項に記載の組成物。
  49. 安定剤が、組成物の重量に基づいて、約1ppm~約100ppmの量で存在する、請求項39~47のいずれか一項に記載の組成物。
  50. 強酸が、組成物の重量に基づいて、約200ppm~約1ppbの濃度で存在する、請求項39~48のいずれか一項に記載の組成物。
  51. フリーラジカル安定剤がフリーラジカル重合を防止するように、十分な量のフリーラジカル安定剤を含む、請求項39~49のいずれか一項に記載の組成物。
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