JP4467262B2 - 架橋体及びその製造方法、並びにそのリサイクル方法 - Google Patents

架橋体及びその製造方法、並びにそのリサイクル方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4467262B2
JP4467262B2 JP2003209380A JP2003209380A JP4467262B2 JP 4467262 B2 JP4467262 B2 JP 4467262B2 JP 2003209380 A JP2003209380 A JP 2003209380A JP 2003209380 A JP2003209380 A JP 2003209380A JP 4467262 B2 JP4467262 B2 JP 4467262B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
formula
crosslinked product
ammonium salt
ether
crosslinked
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003209380A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005068032A (ja
Inventor
十志和 高田
義雄 古壮
智也 奥
大助 夏井
真一 豊澤
丈司 大場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bridgestone Corp filed Critical Bridgestone Corp
Priority to JP2003209380A priority Critical patent/JP4467262B2/ja
Priority to US10/790,121 priority patent/US7151152B2/en
Publication of JP2005068032A publication Critical patent/JP2005068032A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4467262B2 publication Critical patent/JP4467262B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/83Chemically modified polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3203Polyhydroxy compounds
    • C08G18/3218Polyhydroxy compounds containing cyclic groups having at least one oxygen atom in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G83/00Macromolecular compounds not provided for in groups C08G2/00 - C08G81/00
    • C08G83/007Polyrotaxanes; Polycatenanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C08J3/246Intercrosslinking of at least two polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Heterocyclic Compounds That Contain Two Or More Ring Oxygen Atoms (AREA)
  • Polyethers (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、架橋体及びその製造方法、並びに該架橋体のリサイクル方法に関し、特にロタキサン構造による機械的結合で架橋された架橋体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、図1に示すように軸1が輪2に貫通し、軸1の両端に輪2が抜けないようにエンドキャップ3が結合した構造を有する化合物が知られており、該化合物をロタキサンと呼んでいる。ここで、軸1と輪2とは、機械的結合によって繋がっていると表現されている。上記輪2は軸1上で、回転や並進運動を自由に行うことができるため、例えば、外部刺激により輪2の位置を制御して、分子スイッチ等への応用が研究されている。
【0003】
上記ロタキサンの合成方法としては、軸と輪のサイズの相補性を利用し、熱的押し込みによりロタキサン結合を生成させるスリップ法が知られている。また、図2に示すように、軸1と輪2のホストゲスト相互作用によって、擬ロタキサン4を生成させ、その後、エンドキャップ3を軸1の両端に結合する方法が知られている。この方法では、ロタキサンの収率は、擬ロタキサン4における軸1と輪2との錯形成率及び擬ロタキサン4とエンドキャップ3との結合反応における速度論的プロセスに支配される。
【0004】
これに対し、発明者らは、チオール・ジスルフィド交換反応という平衡反応を利用した熱力学的支配に基づくロタキサン合成法を開発した。該合成法においては、図3に示すように、軸1としてジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩を用い、これにチオール類を加えることで、ジスルフィド結合がチオール類との交換反応によって可逆的に開裂する。軸1の開裂の際に、クラウンエーテル等よりなる輪2がアンモニウム塩と錯形成し、[2]ロタキサン5や[3]ロタキサン6が生成する。この合成法においては、反応過程の総てが平衡反応からなるため、ロタキサンの生成が熱力学的に支配され、その結果、生成物の収率が相対的な安定性に依存し、[2]ロタキサンや[3]ロタキサンを選択的に高い収率で合成することができる。
【0005】
一方、図4に示すようなロタキサン構造を分子内に複数有する高分子、所謂ポリロタキサンが研究されており、新素材や機能性材料への利用が研究されている。図4中、(A)は両末端にエンドキャップ3を有する主鎖ポリマーを軸1とし、該軸1に複数の輪2が通った構造のポリロタキサンで、(B)はエンドキャップ3を有する鎖状分子を軸1とし、輪2が共有結合により複数結合されてなるポリマーの輪2に前記軸1が通った構造のポリロタキサンで、(C)は一方の末端にエンドキャップ3を有する軸1が主鎖ポリマーに複数結合しており、該軸1に輪2が通った構造のポリロタキサンである。しかしながら、ポリマーをロタキサン構造により架橋した架橋体については、未だ充分に検討されていなかった。
【0006】
ところで、従来より、多官能ポリオールとジイソシアネートからなるポリウレタンや、2官能性ポリオールとジイソシアネートとジアミンとからなるポリウレタンが知られているが、前者は化学結合で架橋しているため高物性だが脱架橋が難しいためリサイクルし難く、後者は水素結合で架橋しているため脱架橋が容易だが低物性であるという問題を有していた。このように、従来の架橋体は、高物性と脱架橋の容易性とを兼ね備えてはいなかった(非特許文献1参照)。
【0007】
【非特許文献1】
山下晋三,小松公栄ほか著,「エラストマー」,共立出版,平成元年2月20日,p.61−77
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、ポリマーをロタキサン構造により架橋してなり、物性が高く、脱架橋が容易な新規架橋体を提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる架橋体の製造方法及び該架橋体のリサイクル方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するために、ポリマーがロタキサン構造による機械的結合で架橋された架橋体を新規に合成し、該架橋体が種々の優れた物性を有することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0010】
即ち、本発明の架橋体は、複数のポリマーが、輪と軸とからなるロタキサン構造による機械的結合で架橋されてなり、
前記ポリマーがロタキサン構造における輪に相当する下記式(I):
【化3】
Figure 0004467262
で表されるクラウンエーテル単位とウレタン結合とを複数有するポリクラウンエーテルであって、
前記ポリクラウンエーテルが、ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩で機械的結合を形成してなることを特徴とする。
【0012】
また前記ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩としては、下記式(II):
(R1−N+2−R2−S−S−R2−N+2−R1)・2X- ・・・ (II)
(式中、R1は前記ポリクラウンエーテルのクラウンエーテル単位の孔サイズよりも嵩高い基であり、R2は二価の炭化水素基でへテロ原子を含んでもよく、X-は一価の陰イオンである)で表される化合物が挙げられる。
【0015】
また、本発明の架橋体の製造方法は、下記式(I):
【化4】
Figure 0004467262
で表されるクラウンエーテル単位とウレタン結合とを複数有するポリクラウンエーテルと、ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩とを、チオール類の存在下で、ロタキサン構造による機械的結合で架橋することを特徴とする。ここで前記ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩としては、下記式(II):
(R1−N+2−R2−S−S−R2−N+2−R1)・2X- ・・・ (II)
(式中、R1、R2及びX-は上記と同義である)で表される化合物が好ましい。
【0020】
本発明架橋体のリサイクル方法は、ジスルフィド結合を有する架橋体をチオール類の存在下で脱架橋することを特徴とする。ここで、前記チオール類としては、下記式(IV):
(R1−N+2−R2−SH)・X- ・・・ (IV)
(式中、R1、R2及びX-は、上記と同義である)で表される化合物が好ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。本発明の架橋体は、複数のポリマーが、輪と軸とからなるロタキサン構造による機械的結合で架橋されてなる。ここで、本発明の架橋体においては、ポリマーがロタキサン構造における輪に相当する。ロタキサン構造による機械的結合は、分子間力(ファンデルワールス力)のような弱い結合ではないため、本発明の架橋体は物性が高い。
【0022】
本発明の架橋体において、ポリマーは、上記式(I)で表されるクラウンエーテル単位を有するポリクラウンエーテルである。該ポリマーの繰り返し単位、クラウンエーテル由来する大環状構造を含む繰り返し単位である。該大環状構造は、24員環であり、24-クラウン-8(孔サイズ:4.0Å)である
【0023】
上記ポリクラウンエーテルとしては、下記式(V)、式(VI)、式(VII)又は式(VIII):
【化5】
Figure 0004467262
【化6】
Figure 0004467262
【化7】
Figure 0004467262
(式中、nは1〜100000の整数で、xは5〜95の整数で、yは95〜5の整数である)
【化8】
Figure 0004467262
で表される繰り返し単位よりなるポリマーが挙げられる。
【0024】
上記ポリクラウンエーテルは、クラウンエーテル単位を有するモノマーから、通常の高分子合成技術で合成することができる。例えば、上記式(V)のポリクラウンエーテルは、ジベンゾ-24-クラウンエーテル-8のアルコール誘導体とジイソシアナートとをN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)中で重付加させることで製造でき、クラウンエーテルのアルコール誘導体とジイソシアナートとはウレタン結合で繋がっている。なお、式(V)のポリクラウンエーテルは、キャストにより丈夫な透明フィルムを与える。下記に反応式を示す。
【化9】
Figure 0004467262
【0025】
ロタキサン構造における軸に相当する分子は、分子中央部の径がポリマー中の大環状構造の空洞部の径よりも小さく、分子末端にポリマー中の大環状構造の空洞部よりも嵩が大きい基を有する化合物であって、具体的には、ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩であり、下記式(II):
(R1−N+2−R2−S−S−R2−N+2−R1)・2X- ・・・ (II)
(式中、R1は前記ポリクラウンエーテルのクラウンエーテル単位の孔サイズよりも嵩高い基であり、R2は二価の炭化水素基でへテロ原子を含んでもよく、X-は一価の陰イオンである)で表されるジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩好ましい。
【0026】
上記二官能性のアンモニウム塩は、分子中央部の外径が輪であるポリクラウンエーテルのクラウンエーテル環の内径より小さく、クラウンエーテル環の内径(孔サイズ)よりも嵩高い基が末端に結合した構造を有する。また、該アンモニウム塩は、4級アンモニウム性のN原子を分子中に2つ有し、ポリクラウンエーテルのクラウンエーテル環を構成する酸素原子と静電気的に相互作用することができ、錯形成率が高い。
【0027】
式(II)中、R1はそれぞれ独立して前記ポリクラウンエーテルのクラウンエーテル単位の孔サイズよりも嵩高い基であり、R2はそれぞれ独立して二価の炭化水素基であり、X-は一価の陰イオンである。
【0028】
式(II)のR1としては、環状構造を有する基が好ましく、環状構造は、置換基を有してもよい単環、縮合多環などがあり、芳香族系、脂環族系いずれであってもよい。また、環原子には炭素原子の他にヘテロ原子を含んでいてもよい。ほかに、架橋環、スピロ環なども挙げられる。単環であっても、たとえばt-ブチル基などのような嵩高い置換基を1個以上有すればその目的を達成できる。R1として、具体的には、3,5-ジ-t-ブチルベンジル基、3,5-ジメチルベンジル基、3,5-ジニトロベンジル基、4-t-ブチルベンジル基等が挙げられる。
【0029】
式(II)のR2としては、エチレン基、トリメチレン基、ヘキサメチレン基、ドデカメチレン基、p-キシリレン基等のアルキレン基が挙げられる。
【0030】
式(II)のX-としては、PF6 -、CF3SO3 -、BF4 -、CF3CO2 -等が挙げられる。
【0031】
式(II)のアンモニウム塩としては、R1が3,5-ジ-t-ブチルベンジル基で、R2がエチレン基で、X-がPF6 -である化合物、即ち、下記式(IX):
【化10】
Figure 0004467262
で表される化合物が好ましい。
【0032】
ここで、本発明の架橋体、ポリクラウンエーテルと、ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩とをチオール類の存在下、チオール・ジスルフィド交換反応により架橋して得ることができる。また、該架橋体は、チオール類を触媒として、元のポリクラウンエーテルと、ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩とにリサイクルすることができる。ここで、架橋体は、ポリクラウンエーテルがロタキサン構造による機械的結合により架橋されてなり、見かけ上化学結合の形成を伴わずに生成するため、主鎖のポリクラウンエーテルに傷がつくことがない。
【0033】
図5を参照して具体的に説明すると、ポリクラウンエーテル7とジスルフィド結合8を有する二官能性のアンモニウム塩9とがチオール類10の存在下で架橋して、本発明の架橋体11が生成する。また、生成した架橋体11は、チオール類10の存在下で脱架橋してポリクラウンエーテル7とアンモニウム塩9とに戻ることができる。ここで、チオール・ジスルフィド交換反応は平衡反応であるため、反応条件や使用するチオール類の種類を適宜選択することで、架橋と脱架橋を行うことが可能である。
【0034】
上記チオール類としては、特に限定されるものではないが、メチルメルカプタン、エチルメルカプタン、アリルメルカプタン、メルカプトエタノール、チオジグリコール、システイン、ジチオスレイトール、ベンジルメルカプタン、ベンゼンチオール等の他、下記式(IV):
(R1−N+2−R2−SH)・X- ・・・ (IV)
(式中、R1、R2及びX-は、上記と同義である)で表される化合物が挙げられる。ここで、式(IV)の化合物は、使用する二官能性のアンモニウム塩の還元型チオール類である。これらの中でも、架橋体をリサイクルする観点からは、上記式(IV)の化合物が好ましく、この場合、使用した二官能性のアンモニウム塩を高い収率で回収することができる。
【0040】
本発明の架橋体は、膨潤性が高い。従って、各種溶媒の吸収剤として使用できる。また、従来の高分子材料の代替としても利用できる。更に、リサイクル性に優れ、環境への負荷が小さい。
【0041】
本発明の架橋体の製造方法としては(i)大環状構造を複数有するポリマーと、ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩とを、チオール類の存在下で、ロタキサン構造による機械的結合で架橋する方法挙げられる。
【0042】
上記(i)の方法は、チオール・ジスルフィド交換反応を利用した方法であり、該方法においては、チオール類の存在下で、ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩のジスルフィド結合が開裂し、その際にアンモニウム塩がポリマーの大環状構造部分に挿入される。ここで、ポリマーの大環状部分がクラウンエーテルからなる場合、4級アンモニウム性のN原子とクラウンエーテル環の酸素原子が静電気的に相互作用するため、ロタキサン構造を生成しやすい。
【0043】
上記大環状構造を複数有するポリマーは、上記式(I)で表されるクラウンエーテル単位を有するポリクラウンエーテルである。なお、ポリクラウンエーテルについては、前述の通りである。また、ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩及びチオール類についても、前述の通りである。
【0050】
本発明の架橋体は、チオール類の存在下で脱架橋することでリサイクルできる。上述のようにチオール・ジスルフィド交換反応は平衡反応であるため、反応系の条件を適宜選択することで、架橋と脱架橋の選択性を操作することができる。
【0051】
脱架橋に使用するチオール類としては、前述のチオール類を使用することができるが、ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩の還元型チオール類が好ましく、この場合、使用した二官能性のアンモニウム塩を高い収率で回収することができる。具体的には、下記式(II):
(R1−N+2−R2−S−S−R2−N+2−R1)・2X- ・・・ (II)
(式中、R1、R2及びX-は、上記と同義である)で表される二官能性のアンモニウム塩を使用した場合は、下記式(IV):
(R1−N+2−R2−SH)・X- ・・・ (IV)
(式中、R1、R2及びX-は、上記と同義である)で表されるチオール類を使用するのが好ましい。
【0052】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【0053】
(ポリクラウンエーテル合成例1)
ジベンゾ-24-クラウンエーテル-8のアルコール誘導体 1.48Mと4,4'-ジフェニルメタンジイソシアナート(MDI) 1.41Mとを、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)中、室温で10時間重付加させて上記式(V)で表されるポリクラウンエーテルを合成した。得られたポリクラウンエーテルは、示差走査熱量計で測定したガラス転移点(Tg)が81℃で、熱重量測定計で測定した10%重量減少温度(Td10)が254℃で、GPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が5100で、分子量分布(Mw/Mn)が7.1であった。反応式を下記に示す。
【化11】
Figure 0004467262
【0054】
(ポリクラウンエーテル合成例2)
通常の方法で上記式(VI)で表されるポリクラウンエーテルを合成した。得られたポリクラウンエーテルは、Tgが18℃で、Td10が310℃で、数平均分子量(Mn)が2200で、分子量分布(Mw/Mn)が1.5であった。
【0055】
(ポリクラウンエーテル合成例3)
通常の方法で上記式(VII)で表されるポリクラウンエーテルを合成した。得られたポリクラウンエーテルは、Tgが15℃で、Td10が324℃で、数平均分子量(Mn)が125000で、分子量分布(Mw/Mn)が80であった。
【0056】
(実施例1)
上記のようにして得た式(V)のポリクラウンエーテルと、上記式(IX)の二官能性アンモニウム塩とをクロロホルム・アセトニトリル混合液に溶解させ、ベンゼンチオール(PhSH)を加えて、50℃で静置した。ここで、式(V)のポリクラウンエーテルの濃度はそのクラウンユニットの濃度として0.25M、式(IX)の二官能性アンモニウム塩の濃度は0.060M、ベンゼンチオールの濃度は0.012Mである。その結果、混合溶液の粘度が徐々に増加していくのが観察され、20時間後にゲルの沈澱が起こった。該ゲルをクロロホルムとメタノールで洗浄したところ、架橋型ポリロタキサン(架橋体)を定量的に得た。得られたゲルは、無色で弾力性を有し、乾燥時は非常に硬くなった。得られた架橋型ポリロタキサンは、ガラス転移点(Tg)が60.4℃で、10%重量減少温度(Td10)が203℃であった。反応式を下記に示す。
【化12】
Figure 0004467262
【0057】
また、コントロール実験として、式(IX)のアンモニウム塩又はベンゼンチオールを加えずに同様の実験を行ったところ、ゲルが生成しなかったことから、上記のゲルの生成は、ロタキサンの機械的結合によるものであることが分かった。
【0058】
次に、上記架橋体の生成過程(ゲル化)を1H-NMRで追跡した。上記の式(V)のポリクラウンエーテル、式(IX)のアンモニウム塩及びベンゼンチオールをNMR測定用チューブに仕込み、経時的に1H-NMR測定を行った。ベンゼンチオールの添加前、添加直後、添加10時間後、添加24時間後の1H-NMRスペクトルを図6に示す。1.3ppm前後に現れる式(IX)のアンモニウム塩のt-Bu基の水素に対応するピークが、ベンゼンチオールの添加によって分裂し、時間の経過と共に分裂が大きくなる。また、4.2ppm前後に現れる式(IX)のアンモニウム塩のベンジル位の水素に対応するピークが時間の経過と共に低磁場側にシフトすることが確認できる。
【0059】
ここで、ロタキサン構造に由来するピークの確認は、図7に示す[2]ロタキサン、[3]ロタキサン、並びに式(IX)のアンモニウム塩及びDB24C8(クラウンエーテル)の混合物の1H-NMRスペクトルから確認した。
【0060】
次に、ベンゼンチオールの添加量を変えて架橋反応を行い、生成した架橋体の膨潤度及びガラス転移点を測定した。結果を表1に示す。なお、ガラス転移点は示差走査熱量計(DSC)で測定し、膨潤度は、ゲルを室温でクロロホルム中に30時間浸漬して、下記の式から求めた。
膨潤度(%)=(膨潤後ゲル体積−乾燥時ゲル体積)/乾燥時ゲルの体積×100
【0061】
【表1】
Figure 0004467262
【0062】
実施例2〜4から、軸となるアンモニウム塩のクラウンユニットに対する仕込み比を低下させることで、膨潤度が増加すると共にガラス転移点が低下することが分かる。このことから、本発明の架橋体は、ポリクラウンエーテルとアンモニウム塩とのモル比を変えることで、架橋率をコントロールできることが分かる。また、実施例5のように、実施例3と同じ仕込み比で濃度を低下させることで、膨潤度が増加すると共にガラス転移点が低下した。このことから、濃度によっても、架橋率をコントロールできることが分かる。
【0063】
次に、架橋ポリマーの膨潤度に与える溶媒の影響を試験した。該試験には実施例4で得た架橋ポリマーを使用し、溶媒のみ変更して同様の方法で膨潤度を測定した。結果を表2に示す。
【0064】
【表2】
Figure 0004467262
【0065】
表2から、ジメチルホルムアミド(DMF)やジメチルスルホキシド(DMSO)等の主鎖ポリマーへの溶解性が高い溶媒により膨潤度を上げることができるのが分かる。
【0066】
(実施例10)
式(VI)のポリクラウンエーテルを用いて実施例1と同様にして、該ポリマーを架橋した。その結果、式(VI)のポリクラウンエーテルから得られた架橋型ポリロタキサンは、ガラス転移点(Tg)が9.2℃で、10%重量減少温度(Td10)が189℃であった。
【0067】
(実施例11)
式(VII)のポリクラウンエーテルを用いて実施例1と同様にして、該ポリマーを架橋した。その結果、式(VII)のポリクラウンエーテルから得られた架橋型ポリロタキサンは、ガラス転移点(Tg)が87℃で、10%重量減少温度(Td10)が234℃であった。
【0078】
(リサイクル例1)
式(V)のポリクラウンエーテルと、該ポリクラウンエーテルのクラウンユニットに対し40mol%の上記式(IX)の二官能性アンモニウム塩とをクロロホルム/アセトニトリル混合液(混合比4/1)に溶解させ、式(IX)のアンモニウム塩の30mol%の下記式(XXVII):
【化13】
Figure 0004467262
で表されるチオールを加えて、室温で静置した。その結果、架橋反応が進行して、ゲルが生成した。
【0079】
得られたゲルはDMF中60℃で3日間加熱しても膨潤しただけであったが、上記式(XXVII)のチオールを触媒量含むDMF中では70分で均一になり、ロタキサン構造による架橋が外れたことを示した。この溶液をメタノールに再沈澱すると、ポリクラウンエーテルが定量的に回収された。また、メタノール溶液を水に再沈澱することにより、ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩と、チオールとの混合物を92%の収率で回収した。この結果から、上記架橋体は、元のポリクラウンエーテルと二官能性のアンモニウム塩とチオールとにリサイクルすることが可能であるのが確認された。反応プロセスを下記に示す。
【化14】
Figure 0004467262
【0080】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のポリマーが、輪と軸とからなるロタキサン構造による機械的結合で架橋された新規架橋体及びその製造方法を提供することができる。また、該架橋体のリサイクル方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ロタキサンの概念図である。
【図2】 エンドキャップ法によるロタキサン合成の概念図である。
【図3】 チオール・ジスルフィド交換反応を利用したロタキサン合成の概念図である。
【図4】 ポリロタキサンの概念図である。
【図5】 本発明の架橋体の概念図である。
図6】 式(V)のポリクラウンエーテル及び式(IX)のアンモニウム塩の混合物にベンゼンチオールを添加した後の1H-NMRスペクトルの経時変化を示す。
図7】 [2]ロタキサン、[3]ロタキサン、並びに式(IX)のアンモニウム塩及びDB24C8(クラウンエーテル)の混合物の1H-NMRスペクトルを示す。
【符号の説明】
1 軸
2 輪
3 エンドキャップ
4 擬ロタキサン
5 [2]ロタキサン
6 [3]ロタキサン
7 ポリクラウンエーテル
8 ジスルフィド結合
9 ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩
10 チオール類
11 架橋体

Claims (6)

  1. 複数のポリマーが、輪と軸とからなるロタキサン構造による機械的結合で架橋された架橋体であって、
    前記ポリマーがロタキサン構造における輪に相当する下記式(I):
    Figure 0004467262
    で表されるクラウンエーテル単位とウレタン結合とを複数有するポリクラウンエーテルであって、
    前記ポリクラウンエーテルが、ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩で機械的結合を形成してなる架橋体
  2. 前記ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩が下記式(II):
    (R1−N+2−R2−S−S−R2−N+2−R1)・2X- ・・・ (II)
    (式中、R1は前記ポリクラウンエーテルのクラウンエーテル単位の孔サイズよりも嵩高い基であり、R2は二価の炭化水素基でへテロ原子を含んでもよく、X-は一価の陰イオンである)で表されることを特徴とする請求項1に記載の架橋体。
  3. 下記式(I):
    Figure 0004467262
    で表されるクラウンエーテル単位とウレタン結合とを複数有するポリクラウンエーテルと、ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩とを、チオール類の存在下で、ロタキサン構造による機械的結合で架橋することを特徴とする架橋体の製造方法。
  4. 前記ジスルフィド結合を有する二官能性のアンモニウム塩が下記式(II):
    (R1−N+2−R2−S−S−R2−N+2−R1)・2X- ・・・ (II)
    (式中、R1、R2及びX-は上記と同義である)で表されることを特徴とする請求項3に記載の架橋体の製造方法。
  5. 請求項1又は2に記載の架橋体をチオール類の存在下で脱架橋することを特徴とする架橋体のリサイクル方法。
  6. 前記チオール類が下記式(IV):
    (R1−N+2−R2−SH)・X- ・・・ (IV)
    (式中、R1、R2及びX-は、上記と同義である)で表されることを特徴とする請求項5に記載の架橋体のリサイクル方法。
JP2003209380A 2003-08-28 2003-08-28 架橋体及びその製造方法、並びにそのリサイクル方法 Expired - Fee Related JP4467262B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003209380A JP4467262B2 (ja) 2003-08-28 2003-08-28 架橋体及びその製造方法、並びにそのリサイクル方法
US10/790,121 US7151152B2 (en) 2003-08-28 2004-03-02 Crosslinked body and method of producing the same and method of recycling the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003209380A JP4467262B2 (ja) 2003-08-28 2003-08-28 架橋体及びその製造方法、並びにそのリサイクル方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005068032A JP2005068032A (ja) 2005-03-17
JP4467262B2 true JP4467262B2 (ja) 2010-05-26

Family

ID=34209031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003209380A Expired - Fee Related JP4467262B2 (ja) 2003-08-28 2003-08-28 架橋体及びその製造方法、並びにそのリサイクル方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7151152B2 (ja)
JP (1) JP4467262B2 (ja)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7622527B2 (en) * 2004-03-31 2009-11-24 The University Of Tokyo Polymeric material having polyrotaxane and process for producing the same
JP5326099B2 (ja) * 2004-05-07 2013-10-30 国立大学法人 東京大学 架橋ポリロタキサンを有する材料、並びにそれらの製造方法
JP5089015B2 (ja) * 2004-07-16 2012-12-05 リンテック株式会社 輪成分を複数有するロタキサン、その製造方法、およびそれからなる架橋剤
US20090030108A1 (en) * 2005-04-25 2009-01-29 The University Of Tokyo Gel composition and method for producing same
JP4749086B2 (ja) * 2005-08-12 2011-08-17 住友ゴム工業株式会社 複合高分子の製造方法および複合高分子組成物
SI1942163T1 (sl) * 2005-10-06 2012-03-30 Nissan Motor Material za utrdljiv material za vrhnjo prevleko na osnovi topila in prevlečni material in prevlečni film ki ga obsega ali ki je iz njega narejen
CN1800174B (zh) * 2006-01-11 2010-05-12 南开大学 分子开关冠醚-紫晶准轮烷及其制备方法
JP5004149B2 (ja) * 2006-02-10 2012-08-22 住友化学株式会社 新規な芳香族重合体
JP5250796B2 (ja) * 2008-03-06 2013-07-31 株式会社不二製作所 ゲル状研磨材の製造方法及びゲル状研磨材
US8207264B2 (en) * 2008-07-11 2012-06-26 Tyco Healthcare Group Lp Functionalized inclusion complexes as crosslinkers
JP5329241B2 (ja) * 2009-01-08 2013-10-30 リンテック株式会社 高分子架橋体および高分子架橋体の製造方法
JP5213258B2 (ja) * 2009-03-12 2013-06-19 株式会社ブリヂストン ポリマーの回収方法
CN102153733B (zh) * 2011-01-28 2012-09-26 华南理工大学 超分子聚合物光电材料及其应用
JP5871223B2 (ja) * 2011-04-15 2016-03-01 株式会社ブリヂストン ロタキサン、架橋剤、架橋方法、架橋ポリマー及び架橋ポリマーの分解方法
JP6647751B2 (ja) * 2014-11-04 2020-02-14 国立大学法人 東京医科歯科大学 接着性組成物
MY189105A (en) * 2016-11-17 2022-01-25 Tokuyama Corp Urethane resin comprising a polyrotaxane and polishing pad
US11045561B2 (en) 2017-03-28 2021-06-29 University Of Rhode Island Board Of Trustees Rotaxane-type probe for molecular imaging
CN110698496A (zh) * 2019-10-08 2020-01-17 江苏医药职业学院 一种芳环上含冠醚或硫杂冠醚结构的分子中芳香甲硫基转化为二硫键的方法
CN111909337B (zh) * 2020-08-14 2022-04-26 广州市白云化工实业有限公司 交联剂、聚氨酯预聚体以及单组分聚氨酯胶
WO2024053436A1 (ja) * 2022-09-07 2024-03-14 国立研究開発法人物質・材料研究機構 硬化物、自己修復部材、接着剤、硬化物の製造方法、修復方法、硬化物の分解方法、及び、単量体

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5302729A (en) * 1989-10-06 1994-04-12 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Dibenzo crown monomers and polymers formed therefrom
US6100329A (en) * 1998-03-12 2000-08-08 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Reversible, mechanically interlocked polymeric networks which self-assemble
AU2001252644A1 (en) * 2000-04-28 2001-11-12 Center For Advanced Science And Technology Incubation, Ltd. Compound comprising crosslinked polyrotaxane

Also Published As

Publication number Publication date
US7151152B2 (en) 2006-12-19
JP2005068032A (ja) 2005-03-17
US20050049383A1 (en) 2005-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4467262B2 (ja) 架橋体及びその製造方法、並びにそのリサイクル方法
Takata Polyrotaxane and polyrotaxane network: supramolecular architectures based on the concept of dynamic covalent bond chemistry
Liu et al. Tuning the mechanical and dynamic properties of imine bond crosslinked elastomeric vitrimers by manipulating the crosslinking degree
US7067606B2 (en) Nonionic telechelic polymers incorporating polyhedral oligosilsesquioxane (POSS) and uses thereof
US7622527B2 (en) Polymeric material having polyrotaxane and process for producing the same
Hadjichristidis et al. Complex macromolecular architectures: synthesis, characterization, and self-assembly
Lorenz et al. Carbosilane-based dendritic polyols
EP2287206B1 (en) Polyrotaxane, aqueous polyrotaxane dispersion composition, crosslinked body of polyrotaxane and polymer and method for producing the same
Sardon et al. Homogeneous isocyanate-and catalyst-free synthesis of polyurethanes in aqueous media
EP0716044B1 (en) Fullerene polymers
Jang et al. Synthesis and properties of rotaxane-cross-linked polymers using a double-stranded γ-CD-based inclusion complex as a supramolecular cross-linker
Arai et al. One-pot synthesis of native and permethylated α-cyclodextrin-containing polyrotaxanes in water
JP2017110211A (ja) 修飾ポリロタキサン、その組成物、及びその製造方法
Yu et al. Synthesis and characterization of three-dimensional crosslinked networks based on self-assemly of α-cyclodextrins with thiolated 4-arm PEG using a three-step oxidation
CN107189053A (zh) 一种多元环碳酸酯树脂及其常压下制备方法与应用
Tezuka et al. Self‐Assembly and Covalent Fixation for Topological Polymer Chemistry
ES2739173T3 (es) Polímeros hidrocarbonados que comprenden dos grupos terminales (2-tiona-1,3-oxatiolan-4-il)alquiloxicarbonilo
WO2004011525A1 (en) Nonionic telechelic polymers incorporating polyhedral oligosilsesquioxane (poss) and uses thereof
US7425593B2 (en) Amphiphilic triblock copolymers comprising poly(2-vinylpyridine) block and poly(alkyl isocyanate) block, and the preparation method thereof
WO2018021267A1 (ja) 擬ポリロタキサン、ポリロタキサン、及びそれらの製造方法
Chen et al. Synthesis of selenide-containing polymers by multicomponent polymerization based on γ-butyroselenolactone
Wang et al. Synthesis and characterization of polyrotaxanes comprising α-cyclodextrins and poly (ε-caprolactone) end-capped with poly (N-isopropylacrylamide) s
CN108026263A (zh) 限定的单体序列聚合物
JP6794662B2 (ja) 修飾ポリロタキサン、その組成物、及びその製造方法
JP2003073349A (ja) ポリ〔3〕ロタキサンおよびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091020

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091214

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20091214

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100202

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100223

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140305

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees