JP5191905B2 - 高衝撃ポリ(ウレタンウレア)ポリスルフィド - Google Patents

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Description

以下で特定される段落は、本願の同じ段落の以前の開示を置き換える。本願は、米国特許出願番号11/303,670、11/303,422、11/303,892、11/303,671、および11/303,707(すべて、2005年12月16日出願);ならびに2005年12月16日に出願された米国特許出願番号11/303,832の一部継続出願である。米国特許出願番号11/303,832は、2005年5月31日に出願された米国特許出願番号11/141,636の一部継続出願であり、米国特許出願番号11/141,636は、2003年12月2日に出願された米国特許出願番号10/725,023の一部継続出願であり、米国特許出願番号10/725,023は、2002年12月20日に出願された米国仮特許出願番号60/435,537の優先権の利益を主張し、米国仮特許出願番号60/435,537は、2002年11月5日に出願された米国特許出願番号10/287,716の一部継続出願であり、米国特許出願番号10/287,716は、2001年11月16日に出願された米国仮特許出願番号60/332,829の優先権の利益を主張する。
本発明は、硫黄含有ポリウレアウレタンおよびそれらを調製する方法に関する。
多数の有機高分子材料、例えばプラスチック類などが、光学レンズ、光ファイバー、窓、ならびに自動車用、船舶用および航空機用の透明部分などの用途においてガラスの代替物および代替品として開発されている。これらの高分子材料は、ガラスと比較して利点を提供することができ、それには耐破砕性、所定用途に対する軽量性、易成形性および易染色性が含まれる。しかし、多くの高分子材料の屈折率は一般にガラスの屈折率よりも低い。眼科用途では、低い屈折率の高分子材料を使用すると、高い屈折率の材料と比較して厚いレンズが必要となる。厚いレンズは望ましくない。
従って、当該分野では適切な屈折率および良好な耐衝撃性/強度を有する高分子材料を開発する必要がある。
本発明は、少なくとも部分的に硬化した場合、屈折率が少なくとも1.55、または少なくとも1.56、または少なくとも1.57、または少なくとも1.58、または少なくとも1.59、または少なくとも1.60、または少なくとも1.62、または少なくとも1.65であり;アッベ数が少なくとも32であり、密度が少なくとも1.0、または少なくとも1.1、または1.2グラム/cm未満、または1.3グラム/cm未満である硫黄含有ポリウレアウレタンに関する。
本明細書および特許請求の範囲において、重合可能な組成物を硬化するとは、前記組成物を、限定されるものではないが熱硬化などの硬化条件に付し、前記組成物の反応性末端基の反応をもたらし、その結果、重合および固体重合物の形成をもたらすことをさす。重合可能な組成物を硬化条件に付す場合、重合に続いて大部分の反応性末端基の反応が生じた後、残った未反応の反応性末端基の反応の速度は次第に遅くなる。限定されない実施形態では、重合可能な組成物は、それが少なくとも部分的に硬化するまで硬化条件に付され得る。用語「少なくとも部分的に硬化される」とは、重合可能な組成物を硬化条件に付すことを意味し、その硬化条件では、前記組成物の反応性末端基の少なくとも一部の反応が起こり、固体重合物を型から取り出されて試験片に切断され得るか、または光学レンズ加工を含む機械加工作業に付され得る固体重合物が形成される。
限定されない実施形態では、重合可能な組成物は、実質的に完全な硬化が達成され、そしてさらなる硬化により高分子特性、例えば硬度などにさらなる有意な改良がもたらされないような硬化条件に付され得る。
本明細書の目的において、特に断りのない限り、本明細書および特許請求の範囲で用いられる成分の量、反応条件などを示す全ての数は、すべての場合、「約」との用語により修飾されることが理解される。従って、他にそうでないことが示されていない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲において示される数値パラメータは近似値であり、これは本発明により得ようとされる所望の特性に応じて変動しうる。少なくとも、本特許請求の範囲に均等論の原則の適用を制限しようとするものではなく、各数値パラメータは、少なくとも、報告された有効数字の数に照らして通常の端数計算技術を適用することにより解釈されるべきである。
本発明の広い範囲を示す数値域およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の実施例に示される数値は可能な限り正確に報告される。しかし、任意の数値は、本質的に、そのそれぞれの試験測定において見出される標準偏差から必然的に生じる一定の誤差を含む。
限定されない実施形態では、本発明の硫黄含有ポリウレアウレタンは、ポリイソシアネートおよび/またはポリイソチオシアネート;活性水素含有材料、およびアミン含有硬化剤を化合することにより調製され得る。
本明細書および特許請求の範囲において、用語「イソシアネート」および「イソチオシアネート」には、反応性基(例えばチオール官能基、ヒドロキシル官能基、またはアミン官能基)と共有結合を形成することのできるブロックされていない化合物が含まれる。別の限定されない実施形態では、本発明のポリイソシアネートはイソシアネート(NCO)から選択される少なくとも2つの官能基を含み得、ポリイソチオシアネートはイソチオシアネート(NCS)から選択される少なくとも2つの官能基を含み得、イソシアネート物質およびイソチオシアネート物質は、各々イソシアネート官能基とイソチオシアネート官能基の組合せを含み得る。
別の限定されない実施形態では、重合した本発明のポリウレアウレタンは、屈折率が少なくとも1.55、または少なくとも1.56、または少なくとも1.57、または少なくとも1.58、または少なくとも1.59、または少なくとも1.60、または少なくとも1.62、または少なくとも1.65の重合物を生じることができる。さらに別の限定されない実施形態では、重合した本発明のポリウレアウレタンは、アッベ数が少なくとも32、または少なくとも35、または少なくとも38、または少なくとも39、または少なくとも40、または少なくとも44の重合物を生じることができる。屈折率およびアッベ数は、当該分野で公知の方法、例えば米国材料試験協会(ASTM)番号D 542−00により測定され得る。さらに、屈折率およびアッベ数は、種々の公知の機器を用いて測定され得る。本発明の限定されない実施形態では、屈折率およびアッベ数は、以下のことを除いてASTM D 542−00に従って、測定することができる:(i)セクション7.3に明記されている最低限の3つの試験片ではなく1〜2つのサンプル/試験片を試験すること;および(ii)セクション8.1に明記されているように試験の前にサンプル/試験片を状態調節するのではなく状態調節されていないサンプルを試験すること。さらに、限定されない実施形態では、Atago製の多波長デジタルアッベ屈折計モデルDR−M2を用いてこれらのサンプル/試験片の屈折率およびアッベ数を測定することができる。
限定されない実施形態では、本発明の硫黄含有ポリウレアウレタンは、ポリイソシアネートおよび/またはポリイソチオシアネートとポリオール、ポリチオール、またはそれらの組合せから選択される活性水素含有物質を反応させて、ポリウレタンプレポリマーまたは硫黄含有ポリウレタンプレポリマーを形成すること;および前記プレポリマーをアミン含有硬化剤で鎖延長すること(すなわち、反応させること)により調製され得、この際、前記アミン含有硬化剤は必要に応じてポリオール、ポリチオール、またはそれらの組合せから選択される活性水素含有物質を含む。
別の限定されない実施形態では、イソシアネート末端を有するポリウレタンプレポリマーまたは硫黄含有ポリウレタンプレポリマーを調製するために用いられるポリイソシアネートの量および活性水素含有物質の量は、(NCO):(SH+OH)の当量比が1.0:1.0よりも大きい、または少なくとも2.0:1.0、または少なくとも2.5:1.0、または4.5:1.0未満、または5.5:1.0未満であり得るように選択することができる。あるいは、イソチオシアネート末端を有する硫黄含有ポリウレタンプレポリマーを調製するために用いられるポリイソチオシアネートの量および活性水素含有物質の量は、(NCS):(SH+OH)の当量比が1.0:1.0よりも大きい、または少なくとも2.0:1.0、または少なくとも2.5:1.0、または4.5:1.0未満、または5.5:1.0未満であり得るように選択することができる、あるいは、イソチオシアネート/イソシアネート末端を有する硫黄含有ポリウレタンプレポリマーを調製するために用いられるポリイソチオシアネートとポリイソシアネートの組合せの量および活性水素含有物質の量は、(NCS+NCO):(SH+OH)の当量比が1.0:1.0よりも大きい、または少なくとも2.0:1.0、または少なくとも2.5:1.0、または4.5:1.0未満、または5.5:1.0未満であり得るように選択することができる。
限定されない実施形態では、硫黄含有ポリウレアウレタンを調製するために用いられるイソシアネート末端を有するポリウレタンプレポリマーまたは硫黄含有プレポリマーの量およびアミン含有硬化剤の量は、(NH+SH+OH):(NCO)の当量比が、0.80:1.0〜1.1:1.0、または0.85:1.0〜1.0:1.0、または0.90:1.0〜1.0:1.0、または0.90:1.0〜0.95:1.0、または0.95:1.0〜1.0:1.0の範囲であり得るように選択することができる。
別の限定されない実施形態では、硫黄含有ポリウレアウレタンを調製するために用いられるイソチオシアネートまたはイソチオシアネート/イソシアネート末端を有する硫黄含有ポリウレタンプレポリマーの量およびアミン含有硬化剤の量は、(NH+SH+OH):(NCO+NCS)の当量比が、0.80:1.0〜1.1:1.0、または0.85:1.0〜1.0:1.0、または0.90:1.0〜1.0:1.0、または0.90:1.0〜0.95:1.0、または0.95:1.0〜1.0:1.0の範囲であり得るように選択することができる。
本発明のポリウレアウレタンの調製に有用なポリイソシアネートおよびポリイソチオシアネートは多数あり、広く多様である。本発明での使用に適したポリイソシアネートとしては、限定されるものではないが、重合体のC〜C20線状ポリイソシアネート、分枝状ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネートおよび芳香族ポリイソシアネートを挙げることができる。本発明での使用に適したポリイソチオシアネートとしては、限定されるものではないが、重合体のC〜C20線状、分枝状、環状および芳香族ポリイソチオシアネートを挙げることができる。限定されない例としては、ウレタン結合(−NH−C(O)−O−)、チオウレタン結合(−NH−C(O)−S−)、チオカルバメート結合(−NH−C(S)−O−)、ジチオウレタン結合(−NH−C(S)−S−)およびそれらの組合せから選択される主鎖結合を有するポリイソシアネートおよびポリイソチオシアネートを挙げることができる。
ポリイソシアネートおよびポリイソチオシアネートの分子量は大きく異なり得る。別の限定されない実施形態では、各々の数平均分子量(Mn)は、少なくとも100グラム/モル、または少なくとも150グラム/モル、または15,000グラム/モル未満、または5000グラム/モル未満であり得る。数平均分子量は公知の方法を用いて測定され得る。本明細書および特許請求の範囲中に記載される数平均分子量値は、ポリスチレン標準物質を用いてゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により決定された。
適したポリイソシアネートおよびポリイソチオシアネートの限定されない例としては、限定されるものではないが、少なくとも2個のイソシアネート基を有するポリイソシアネート;少なくとも2個のイソチオシアネート基を有するポリイソチオシアネート;それらの混合物;ならびにそれらの組合せ、例えばイソシアネート官能基およびイソチオシアネート官能基を有する物質などを挙げることができる。
ポリイソシアネートおよびポリイソチオシアネートの限定されない例としては、限定されるものではないが、参照により本明細書に援用されるWO 2004/060951 A1号の段落[0014]〜[0035]に記載のものを挙げることができる。
さらに別の限定されない実施形態では、ポリイソシアネートとしては、メタ−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(1,3−ビス(1−イソシアナト−1−メチルエチル−ベンゼン);3−イソシアナト−メチル−3,5,5,−トリメチル−シクロヘキシルイソシアネート;4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート);メタ−キシリレンジイソシアネート;およびそれらの混合物を挙げることができる。
限定されない実施形態では、ポリイソシアネートおよび/またはポリイソチオシアネートは活性水素含有物質と反応してポリウレタンプレポリマーを形成することができる。活性水素含有材料は多様であり、当該分野で公知である。限定されない例としては、ヒドロキシル含有物質(例えば限定されるものではないがポリオール);硫黄含有物質(例えば限定されるものではないがヒドロキシル官能性ポリスルフィド、およびSH含有物質(例えば限定されるものではないがポリチオール));ならびにヒドロキシル官能基とチオール官能基の両方を有する物質を挙げることができる。
本発明での使用に適したヒドロキシル含有物質としては、当該分野で公知の幅広い種類の物質を挙げることができる。限定されない例としては、限定されるものではないが、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリウレタンポリオール、ポリビニルアルコール、ヒドロキシ官能性アクリレートを含有する高分子、ヒドロキシ官能性メタクリレートを含有する高分子、アリルアルコールを含有する高分子およびそれらの混合物を挙げることができる。
ポリエーテルポリオールおよびその調製方法は当業者に公知である。様々な種類および分子量の多くのポリエーテルポリオールが、様々な製造業者から市販されている。ポリエーテルポリオールの限定されない例としては、限定されるものではないが、参照により本明細書に援用されるWO 2004/060951 A1号の段落[0038]〜[0040]に記載されるものを挙げることができる。ポリエーテルポリオールの適合性の混合物も使用され得る。本明細書において、「適合性の」とは、基本的に単一相を形成するために2またはそれ以上の物質がお互いにおいて相互に可溶性であることを意味する。
本発明での使用に適した種々のポリエステルポリオールおよびポリカプロラクトンポリオールは当該分野で公知である。適したポリエステルポリオールおよびポリカプロラクトンポリオールとしては、限定されるものではないが、参照により本明細書に援用されるWO 2004/060951 A1号の段落[0041]および[0042]にそれぞれ記載されるものを挙げることができる。
本発明で使用するためのポリカーボネートポリオールは、多様であり、当業者に公知である。適したポリカーボネートポリオールとしては、参照により本明細書に援用される、WO 2004/060951 A1号の段落[0043]に記載されるものを挙げることができる。
活性水素含有材料のさらなる限定されない例としては、低分子量の二官能性およびそれよりも多官能性のポリオールならびにそれらの混合物を挙げることができる。限定されない実施形態では、これらの低分子量物質の数平均分子量は500グラム/モル未満であり得る。さらなる限定されない実施形態では、選択される低分子量物質の量は、ポリウレタン中の高度の架橋を回避するためのものであり得る。二官能性ポリオールは、一般に2〜16、または2〜6、または2〜10個の炭素原子を含む。そのような二官能性ポリオールの限定されない例としては、限定されるものではないが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,2−ビス(ヒドロキシエチル)−シクロヘキサンおよびそれらの混合物を挙げることができる。三官能性または四官能性ポリオールの限定されない例としては、グリセリン、テトラメチロールメタン、ペンタエリトリトール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、アルコキシ化ポリオール(例えば限定されるものではないが、エトキシ化トリメチロールプロパン、プロポキシ化トリメチロールプロパン、エトキシ化トリメチロールエタン);およびそれらの混合物を挙げることができる。
別の限定されない実施形態では、活性水素含有物質の数平均分子量は少なくとも200グラム/モル、または少なくとも400グラム/モル、または少なくとも1000グラム/モル、または少なくとも2000グラム/モルであり得る。別の限定されない実施形態では、活性水素含有物質の数平均分子量は5,000グラム/モル未満、または10,000グラム/モル未満、または15,000グラム/モル未満、または20,000グラム/モル未満、または32,000グラム/モル未満であり得る。
限定されない実施形態では、活性水素含有物質は、エチレンオキシド−プロピレンオキシドのブロックおよび/またはエチレンオキシド−ブチレンオキシドのブロックを含む、ブロックポリマーを含み得る。限定されない実施形態では、活性水素含有物質は、次の化学式:
HO−(CHRCHR−O)−(CHRCHR−O)−(CHRCHR−O)−H
(I”)
{式中、RからRは、各々独立に水素またはメチルを表し得;a、b、およびcは、各々独立に0〜300の整数であり得、この際、a、b、およびcは、ポリオールの数平均分子量がGPCで測定して32,000グラム/モルを超えないように選択される}のブロックコポリマーを含み得る。別の限定されない実施形態では、a、b、およびcは、ポリオールの数平均分子量がGPCで測定して10,000グラム/モルを超えないように選択され得る。別の限定されない実施形態では、a、b、およびcは、各々独立に1〜300の整数であり得る。限定されない実施形態では、R、R、R、およびRは水素であり得、RおよびRは各々独立に水素およびメチルから選択され得るが、ただし、RおよびRは互いに異なっている。別の限定されない実施形態では、RおよびRは水素であり得、RおよびRは各々独立に水素およびメチルから選択され得るが、ただし、RおよびRは互いに異なっており、さらに、RおよびRは各々独立に水素およびメチルから選択され得るが、ただし、RおよびRは互いに異なっている。
さらに別の限定されない実施形態では、BASF社より市販されているプルロニックR、プルロニックL62D、テトロニックRまたはテトロニックが、本発明における活性水素含有物質として使用され得る。本発明での使用に適したポリオールの限定されない例としては、限定されるものではないが、参照により本明細書に援用されるWO 2004/060951 A1号の段落[0050]、17頁〜18頁、6行に記載のものを挙げることができる。
さらなる限定されない実施形態では、ポリオールは、2またはそれ以上のヒドロキシ官能基を有するポリウレタンプレポリマーであり得る。そのようなポリウレタンプレポリマーは、本明細書において既に記載される任意のポリオールおよびポリイソシアネートから調製することができる。限定されない実施形態では、OH:NCO当量比は、ポリウレタンプレポリマーを調製する際に本質的に遊離NCO基が生じないように選択され得る。別の限定されない実施形態では、ポリウレタンプレポリマー中に存在するOH対NCO(すなわちイソシアネート)の当量比は、2.0〜5.5未満のOH/1.0のNCOの量であり得る。
別の限定されない実施形態では、ポリウレタンプレポリマーの数平均分子量(Mn)は50,000グラム/モル未満、または20,000グラム/モル未満、または10,000グラム/モル未満、または5,000グラム/モル未満、または1,000グラム/モルよりも大きいかまたは2,000グラム/モルよりも大きくあり得る。
限定されない実施形態では、本発明で使用するための活性水素含有物質には、SH含有物質などの硫黄含有物質、例えば限定されるものではないが少なくとも2個のチオール基を有するポリチオールが含まれ得る。適したポリチオールの限定されない例としては、限定されるものではないが、脂肪族ポリチオール、脂環式ポリチオール、芳香族ポリチオール、複素環ポリチオール、重合体ポリチオール、オリゴマーポリチオールおよびそれらの混合物を挙げることができる。硫黄含有活性水素含有物質は、限定されるものではないが、エーテル結合(−O−)、スルフィド結合(−S−)、ポリスルフィド結合(−S−、ここでxは少なくとも2、または2〜4である)およびそのような結合の組合せを含む結合を有し得る。本明細書および特許請求の範囲において、用語「チオール」、「チオール基」、「メルカプト」または「メルカプト基」とは、イソシアネート基とチオウレタン結合(すなわち−NH−C(O)−S−)を形成することのできる−SH基、またはイソチオシアネート基とジチオウレタン結合(すなわち−NH−C(S)−S−)を形成することのできる−SH基をさす。
適したポリチオールの限定されない例としては、限定されるものではないが、2,5−ジメルカプトメチル−1,4−ジチアン、ジメルカプトエチルスルフィド、ペンタエリトリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリトリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(2−メルカプトアセテート)、4−メルカプトメチル−3,6−ジチア−1,8−オクタンジチオール、4−tert−ブチル−1,2−ベンゼンジチオール、4,4’−チオジベンゼンチオール、エタンジチオール、ベンゼンジチオール、エチレングリコールジ(2−メルカプトアセテート)、エチレングリコールジ(3−メルカプトプロピオネート)、ポリ(エチレングリコール)ジ(2−メルカプトアセテート)およびポリ(エチレングリコール)ジ(3−メルカプトプロピオネート)、ならびにそれらの混合物を挙げることができる。限定されない実施形態では、ポリチオールは、参照により本明細書に援用される、WO 2004/060951 A1号の段落[0056]〜[0061]に記載される物質から選択され得る。ポリチオールのSH基の性質は、酸化カップリングが容易に起こり、それによりジスルフィド結合の形成がもたらされるような性質である。様々な酸化剤がそのような酸化的カップリングをもたらし得る。空気中の酸素は、場合によって、ポリチオールの保存の間にそのような酸化的カップリングをもたらし得る。チオール基のカップリングのための可能性のある機構は、チイルラジカルの形成、それに続いて前記チイルラジカルのカップリングを含み、ジスルフィド結合を形成すると考えられる。さらに、ジスルフィド結合の形成は、限定されるものではないが、フリーラジカル開始を伴う反応条件を含む、チイルラジカルの形成をもたらすことのできる条件下で起こり得ると考えられる。
限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールは、保存中に形成されたジスルフィド結合を含有する種を含み得る。
別の限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールは、前記ポリチオールの合成中に形成されたジスルフィド結合を含有する種を含み得る。
限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールは、参照により本明細書に援用される、WO 2004/060951 A1号の段落[0062]〜[0093]に記載される少なくとも1種類のポリチオールを含み得る。
限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールは、ジチオールのSH基のジエンの二重結合基とのチオール−エン型反応による、ジチオールとジエンの反応により形成されるポリチオールオリゴマーを含み得る。
限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールは、次のような少なくとも1種類のオリゴマーポリチオール:
Figure 0005191905
{式中、RはC〜Cのn−アルキレン;非置換であるかまたは置換されている(この際、置換基はヒドロキシル、メチル、エチル、メトキシまたはエトキシであり得る)C〜Cアルキレン;またはC〜Cシクロアルキレンであり得;RはC〜Cのn−アルキレン、C〜C分枝鎖アルキレン、C〜Cシクロアルキレン、C〜C10アルキルシクロアルキレンまたは−−[(CH−−)−−O−−]−−(−−CH−−)−−であり得;mは0〜10の有理数であり得、nは1〜20の整数であり得、pは2〜6の整数であり得、qは1〜5の整数であり得、そしてrは2〜10の整数であり得る}を含み得る。
式(IV’f)のポリチオールを調製する様々な方法は、その開示が参照により本明細書に援用される米国特許第6,509,418 B1号、第4欄第52行から第8欄第25行に詳細に記載されている。概して、このポリチオールは、1以上のポリビニルエーテルモノマーを含む反応物質と、1以上のポリチオールを化合することにより調製することができる。有用なポリビニルエーテルモノマーとしては、限定されるものではないが、構造式(V’):
CH=CH−−O−−(−−R−−O−−)−−CH=CH (V’)
{式中、RはC〜Cのn−アルキレン、C〜C分枝鎖アルキレン、C〜Cシクロアルキレン、C〜C10アルキルシクロアルキレンまたは−−[(CH−−)−−O−−]−−(−−CH−−)−−であり得、mは0〜10の範囲の有理数であり、pは2〜6の整数であり、qは1〜5の整数であり、そしてrは2〜10の整数である}で表されるジビニルエーテルを挙げることができる。
限定されない実施形態では、mは2であり得る。
使用される、適したポリビニルエーテルモノマーの限定されない例としては、ジビニルエーテルモノマー、例えば限定されるものではないが、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテルおよびそれらの混合物を挙げることができる。
別の限定されない実施形態では、ポリビニルエーテルモノマーは、ポリチオールを調製するために用いられる反応物質の10〜50モルパーセント未満、または30〜50モルパーセント未満を構成することができる。
式(V’)のジビニルエーテルは、ポリチオール、例えば限定されるものではないが、式(VI’):
HS−−R−−SH (VI’)
{式中、RはC〜Cのn−アルキレン基;限定されるものではないが、ヒドロキシル、メチルまたはエチルなどのアルキルを含み得る1以上のペンダント基を有するC〜C分枝鎖アルキレン基;アルコキシ、またはC〜Cシクロアルキレンであり得る}で表されるジチオールと反応することができる。
式(V’)との反応に適したポリチオールのさらなる限定されない例には、本明細書において式2で表されるポリチオールが含まれ得る。
式(V’)との反応に適したポリチオールの限定されない例としては、限定されるものではないが、ジチオール類、例えば1,2−エタンジチオール、1,2−プロパンジチオール、1,3−プロパンジチオール、1,3−ブタンジチオール、1,4−ブタンジチオール、2,3−ブタンジチオール、1,3−ペンタンジチオール、1,5−ペンタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,3−ジメルカプト−3−メチルブタン、ジペンテンジメルカプタン、エチルシクロヘキシルジチオール(ECHDT)、ジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS)、メチル置換ジメルカプトジエチルスルフィド、ジメチル置換ジメルカプトジエチルスルフィド、ジメルカプトジオキサオクタン、1,5−ジメルカプト−3−オキサペンタンおよびそれらの混合物を挙げることができる。
限定されない実施形態では、式(V’)との反応のためのポリチオールの数平均分子量は90〜1000グラム/モル、または90〜500グラム/モルの範囲であり得る。さらなる限定されない実施形態では、ポリチオール対ジビニルエーテルの化学量論比は、1当量のポリチオールに対して1当量未満のポリビニルエーテルであり得る。
限定されない実施形態では、ポリチオールとジビニルエーテルの混合物は、さらに1またはそれ以上のフリーラジカル開始剤を含み得る。適したフリーラジカル開始剤の限定されない例としては、アゾ化合物類(例えばアゾビスニトリル化合物(例えば、限定されるものではないが、アゾ(ビス)イソブチロニトリル(AIBN)));有機ペルオキシド類(例えば、限定されるものではないが、過酸化ベンゾイルおよびt−ブチルペルオキシド);無機ペルオキシド類および類似のフリーラジカル生成剤を挙げることができる。
別の限定されない実施形態では、式(IV’f)で表される物質を生じる反応には、光開始剤を伴うかまたは伴わない紫外線の照射が含まれ得る。
限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールは、参照により本明細書に援用される、WO 2004/060951 A1の段落[00102]〜[00108]に記載される物質、その調製品、およびのための反応混合物成分を含み得る。
さらなる限定されない実施形態では、「n+1」モルのジメルカプトエチルスルフィドは、上に示されるように、VAZO−52ラジカル開始剤の存在下で「n」モルの4−ビニル−1−シクロヘキセンと反応することができる。
限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールは、以下の構造式および反応スキーム:
Figure 0005191905
{式中、RおよびRは各々、独立に、C〜Cのn−アルキレン、C〜C分枝鎖アルキレン、C〜Cシクロアルキレン、C〜C10アルキルシクロアルキレン、C〜Cアリール、C〜C10アルキル−アリール、エーテル結合またはチオエーテル結合またはエステル結合またはチオエステル結合あるいはそれらの組合せを含むC〜C10アルキル、−−[(CH−−)−−X−−]−−(−−CH−−)−−(式中、XはOまたはSであり得、pは2〜6の整数であり得、qは1〜5の整数であり得、rは0〜10の整数であり得る)であり得;Rは水素またはメチルであり得;かつ、nは1〜20の整数であり得る}で表される物質を含み得る。
一般に、式(IV’j)のポリチオールは、ジ(メタ)アクリレートモノマーと1またはそれ以上のポリチオールを反応させることにより調製することができる。適したジ(メタ)アクリレートモノマーの限定されない例は幅広く異なり得るが、当該分野で公知のもの、例えば、限定されるものではないが、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブ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、2,3−ジメチルプロパン1,3−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、プロピレングリコール(glcol)ジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、アルコキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキシレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリブタジエンジ(メタ)アクリレート、チオジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、アルコキシ化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、アルコキシ化(alkoxyolated)ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビス−フェノールAジ(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。
式(IV’j)のポリチオールを調製する際に反応物質として使用するために適したポリチオール類の限定されない例は幅広く異なり得るが、当該分野で公知のもの、例えば、限定されるものではないが、1,2−エタンジチオール、1,2−プロパンジチオール、1,3−プロパンジチオール、1,3−ブタンジチオール、1,4−ブタンジチオール、2,3−ブタンジチオール、1,3−ペンタンジチオール、1,5−ペンタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,3−ジメルカプト−3−メチルブタン、ジペンテンジメルカプタン、エチルシクロヘキシルジチオール(ECHDT)、ジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS)、メチル置換ジメルカプトジエチルスルフィド、ジメチル置換ジメルカプトジエチルスルフィド、ジメルカプトジオキサオクタン、3,6−ジオキサ−1,8−オクタンジチオール、2−メルカプトエチルエーテル、1,5−ジメルカプト−3−オキサペンタン、2,5−ジメルカプトメチル−1,4−ジチアン(DMMD)、エチレングリコールジ(2−メルカプトアセテート)、エチレングリコールジ(3−メルカプトプロピオネート)、およびそれらの混合物などを挙げることができる。
限定されない実施形態では、式(IV’j)のポリチオールを調製するために用いられるジ(メタ)アクリレートは、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートであり得る。
別の限定されない実施形態では、式(IV’j)のポリチオールを調製するために用いられるポリチオールは、ジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS)であり得る。
限定されない実施形態では、式(IV’j)のポリチオールを生じるための反応は、塩基触媒の存在下で行われ得る。この反応での使用に適した塩基触媒は、幅広く異なり得るが、当該分野で公知のものから選択され得る。限定されない例としては、限定されるものではないが、第三級アミン塩基、例えば1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)およびN,N−ジメチルベンジルアミンなどを挙げることができる。使用される塩基触媒の量は幅広く異なり得る。限定されない実施形態では、塩基触媒は、反応混合物の0.001〜5.0重量%の量で存在し得る。
特定の理論に縛られるものではないが、ポリチオール、ジ(メタ)アクリレートモノマー、および塩基触媒の混合物が反応する場合、ポリチオールのSH基との反応により二重結合が少なくとも一部消費されると考えられる。限定されない実施形態では、混合物は、二重結合が実質的に消費され、事前に算出したSH含量の理論値が達成されるような時間、反応することができる。限定されない実施形態では、混合物は1時間〜5日間の間反応させることができる。別の限定されない実施形態では、混合物は20℃〜100℃の温度で反応させることができる。さらなる限定されない実施形態では、混合物は、SH含量の理論値の0.5%〜20%が達成されるまで反応することができる。
得られるポリチオールの数平均分子量(M)は、幅広く異なり得る。限定されない実施形態では、ポリチオールの数平均分子量(M)は反応の化学量論により決定され得る。別の限定されない実施形態では、ポリチオールのMは、少なくとも400g/モル、または5000g/モル以下、または1000〜3000g/モルであり得る。
限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールは、以下の構造式および反応スキーム:
Figure 0005191905
{式中、RおよびRは各々、独立に、C〜Cのn−アルキレン、C〜C分枝鎖アルキレン、C〜Cシクロアルキレン、C〜C10アルキルシクロアルキレン、C〜Cアリール、C〜C10アルキル−アリール、エーテル結合またはチオエーテル結合またはエステル結合またはチオエステル結合あるいはそれらの組合せを含むC〜C10アルキル、−−[(CH−−)−−X−−]−−(−−CH−−)−−(ここで、XはOまたはSであり得、pは2〜6の整数であり得、qは1〜5の整数であり得、rは0〜10の整数であり得る)であり得;Rは水素またはメチルであり得;かつ、nは1〜20の整数であり得る}で表される物質を含み得る。
一般に、式(IV’k)のポリチオールは、ポリチオ(メタ)アクリレートモノマーと1またはそれ以上のポリチオールを反応させることにより調製することができる。適したポリチオ(メタ)アクリレートモノマーの限定されない例は幅広く異なり得るが、当該分野で公知のもの、例えば、限定されるものではないが、1,2−エタンジチオールのジ(メタ)アクリレート(そのオリゴマーを含む)、ジメルカプトジエチルスルフィドのジ(メタ)アクリレート(すなわち、2,2’−チオエタンジチオールジ(メタ)アクリレート)(そのオリゴマーを含む)、3,6−ジオキサ−1,8−オクタンジチオールのジ(メタ)アクリレート(そのオリゴマーを含む)、2−メルカプトエチルエーテルのジ(メタ)アクリレート(そのオリゴマーを含む)、4,4’−チオジベンゼンチオールのジ(メタ)アクリレート、およびそれらの混合物などを挙げることができる。
ポリチオ(メタ)アクリレートモノマーは、限定されるものではないが、米国特許第4,810,812号、米国特許第6,342,571号;およびWO 03/011925号に開示される方法を含む、当業者に公知の方法を用いてポリチオールから調製することができる。ポリチオール類を調製する際に(1または複数の)反応物質として使用するための適したポリチオールの限定されない例としては、当該分野で公知の幅広い種類のポリチオール類、例えば、限定されるものではないが、1,2−エタンジチオール、1,2−プロパンジチオール、1,3−プロパンジチオール、1,3−ブタンジチオール、1,4−ブタンジチオール、2,3−ブタンジチオール、1,3−ペンタンジチオール、1,5−ペンタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,3−ジメルカプト−3−メチルブタン、ジペンテンジメルカプタン、エチルシクロヘキシルジチオール(ECHDT)、ジメルカプトジエチルスルフィド、メチル置換ジメルカプトジエチルスルフィド、ジメチル置換ジメルカプトジエチルスルフィド、ジメルカプトジオキサオクタン、3,6−ジオキサ−1,8−オクタンジチオール、2−メルカプトエチルエーテル、1,5−ジメルカプト−3−オキサペンタン、2,5−ジメルカプトメチル−1,4−ジチアン(DMMD)、エチレングリコールジ(2−メルカプトアセテート)、エチレングリコールジ(3−メルカプトプロピオネート)、およびそれらの混合物を挙げることができる。
限定されない実施形態では、式(IV’k)のポリチオールを調製するために用いられるポリチオ(メタ)アクリレートは、ジメルカプトジエチルスルフィドのジ(メタ)アクリレート、すなわち2,2’−チオジエタンチオールジメタクリレートであり得る。別の限定されない実施形態では、式(IV’k)のポリチオールを調製するために用いられるポリチオールは、ジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS)であり得る。
限定されない実施形態では、この反応は、塩基触媒の存在下で行われ得る。使用に適した塩基触媒の限定されない例は幅広く異なり得るが、当該分野で公知のものから選択され得る。限定されない例としては、限定されるものではないが、第三級アミン塩基、例えば1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)およびN,N−ジメチルベンジルアミンなどを挙げることができる。
使用される塩基触媒の量は幅広く異なり得る。限定されない実施形態では、塩基触媒は、反応混合物の0.001〜5.0重量%の量で存在し得る。限定されない実施形態では、混合物は1時間〜5日間の間反応させることができる。別の限定されない実施形態では、混合物は20℃〜100℃の温度で反応させることができる。さらなる限定されない実施形態では、混合物は、事前に算出したSH含量の理論値の0.5%〜20%が達成されるまで加熱することができる。
得られるポリチオールの数平均分子量(M)は、幅広く異なり得る。限定されない実施形態では、ポリチオールの数平均分子量(M)は反応の化学量論により決定され得る。別の限定されない実施形態では、ポリチオールのMは、少なくとも400g/モル、または5000g/モル以下、または1000〜3000g/モルであり得る。
限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールは、以下の構造式および反応:
Figure 0005191905
{式中、Rは水素またはメチルであり得、RはC〜Cのn−アルキレン、C〜C分枝鎖アルキレン、C〜Cシクロアルキレン、C〜C10アルキルシクロアルキレン、C〜Cアリール、C〜C10アルキル−アリール、エーテル結合またはチオエーテル結合またはエステル結合またはチオエステル結合あるいはそれらの組合せを含むC〜C10アルキル、−−[(CH−−)−−X−−]−−(−−CH−−)−−(ここで、XはOまたはSであり得、pは2〜6の整数であり得、qは1〜5の整数であり得、rは0〜10の整数であり得る)であり得;かつ、nは1〜20の整数であり得る}で表される物質を含み得る。
一般に、式(IV’l)のポリチオールは、アリル(メタ)アクリレート、および1またはそれ以上のポリチオールを反応させることにより調製することができる。
ポリチオール類を調製する際に(1または複数の)反応物質として使用するための適したポリチオールの限定されない例としては、幅広い種類の公知のポリチオール類、例えば、限定されるものではないが、1,2−エタンジチオール、1,2−プロパンジチオール、1,3−プロパンジチオール、1,3−ブタンジチオール、1,4−ブタンジチオール、2,3−ブタンジチオール、1,3−ペンタンジチオール、1,5−ペンタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,3−ジメルカプト−3−メチルブタン、ジペンテンジメルカプタン、エチルシクロヘキシルジチオール(ECHDT)、ジメルカプトジエチルスルフィド、メチル置換ジメルカプトジエチルスルフィド、ジメチル置換ジメルカプトジエチルスルフィド、ジメルカプトジオキサオクタン、3,6−ジオキサ−1,8−オクタンジチオール、2−メルカプトエチルエーテル、1,5−ジメルカプト−3−オキサペンタン、2,5−ジメルカプトメチル−1,4−ジチアン、エチレングリコールジ(2−メルカプトアセテート)、エチレングリコールジ(3−メルカプトプロピオネート)、およびそれらの混合物を挙げることができる。
限定されない実施形態では、式(IV’l)のポリチオールを調製するために用いられるポリチオールは、ジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS)であり得る。
限定されない実施形態では、アリル(メタ)アクリレートの(メタ)アクリル酸の二重結合は、最初に塩基触媒の存在下でポリチオールと反応し得る。適した塩基触媒の限定されない例は、幅広く異なり得るが、当該分野で公知のものから選択することができる。限定されない例としては、限定されるものではないが、第三級アミン塩基、例えば1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)およびN,N−ジメチルベンジルアミンなどを挙げることができる。使用される塩基触媒の量は幅広く異なり得る。限定されない実施形態では、塩基触媒は、反応混合物の0.001〜5.0重量%の量で存在し得る。限定されない実施形態では、混合物は1時間〜5日間の間反応させることができる。別の限定されない実施形態では、混合物は20℃〜100℃の温度で反応させることができる。さらなる限定されない実施形態では、ポリチオールのSH基とアリル(メタ)アクリレートの実質的にすべての利用可能な(メタ)アクリレート二重結合の反応に続いて、アリル二重結合は、次にラジカル開始剤の存在下で残りのSH基と反応し得る。
特定の理論に縛られるものではないが、混合物が加熱される場合、アリル二重結合は残りのSH基との反応により少なくとも一部消費され得ると考えられる。適したラジカル開始剤の限定されない例としては、限定されるものではないが、アゾ型フリーラジカル開始剤もしくはペルオキシド型フリーラジカル開始剤(例えばアゾビスアルキレンニトリル)を挙げることができる。限定されない実施形態では、フリーラジカル開始剤は、DuPontからVAZOTMの商標名で市販されているアゾビスアルキレンニトリルであり得る。別の限定されない実施形態では、VAZO−52、VAZO−64、VAZO−67、またはVAZO−88をラジカル開始剤として用い得る。
限定されない実施形態では、混合物は、二重結合が実質的に消費され、所望の事前に算出したSH含量の理論値が達成されるような時間加熱され得る。限定されない実施形態では、混合物は1時間〜5日間加熱され得る。別の限定されない実施形態では、混合物は40℃〜100℃の温度にて加熱され得る。さらなる限定されない実施形態では、混合物はSH含量の理論値の0.5%〜20%が達成されるまで加熱され得る。
得られるポリチオールの数平均分子量(M)は、幅広く異なり得る。限定されない実施形態では、ポリチオールの数平均分子量(M)は反応の化学量論により決定され得る。別の限定されない実施形態では、ポリチオールのMは、少なくとも400g/モル、または5000g/モル以下、または1000〜3000g/モルであり得る。
限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールとしては、少なくとも2またはそれ以上の異なるジエンと1またはそれ以上のジチオールの反応により生じるポリチオールオリゴマーを挙げることができる;この際、存在するジチオールの当量数の合計対存在するジエンの当量数の合計の化学量論比は、1.0:1.0よりも大きい。本明細書および特許請求の範囲において、この反応に使用されるジエンに言及する際、用語「異なるジエン」には、次の実施形態:
少なくとも1種類の非環状ジエンならびに少なくとも1種類の環状ジエン(非芳香族環含有ジエン(限定されるものではないが、非芳香族単環ジエン、非芳香族多環ジエンもしくはそれらの組合せを含む)、および/または芳香族環含有ジエンから選択され得る);
少なくとも1種類の芳香族環含有ジエンおよび上記の非芳香族環状ジエンから選択される少なくとも1種類のジエン;
少なくとも1種類の非芳香族単環ジエンおよび少なくとも1種類の非芳香族多環ジエン
が含まれ得る。
さらなる限定されない実施形態では、反応混合物中のポリチオール対ジエンのモル比は、(n+1)対(n)であり得、ここでnは、2〜30の整数を表し得る。
2またはそれ以上の異なるジエンは、各々独立に、非環状ジエン(直鎖および/または分枝鎖脂肪族非環状ジエンを含む)、非芳香族環含有ジエン(二重結合が環に含められても含められなくてもよい非芳香族環含有ジエンまたはその任意の組合せを含み、前記非芳香族環含有ジエンは非芳香族単環式基または非芳香族多環式基またはそれらの組合せを含み得る);芳香族環含有ジエン;あるいは複素環含有ジエン;あるいはそのような非環状基および/または環状基の任意の組合せを含有するジエンから選択され得、前記2またはそれ以上の異なるジエンは必要に応じて、チオエーテル結合、ジスルフィド結合、ポリスルフィド結合、スルホン結合、エステル結合、チオエステル結合、カーボネート結合、チオカーボネート結合、ウレタン結合、もしくはチオウレタン結合、またはハロゲン置換基、またはそれらの組合せを含み得る。ただし、前記ジエンは、ポリチオールのSH基との反応を受けてC−S共有結合を形成することのできる二重結合を含み、2またはそれ以上の前記ジエンは互いに異なっている。さらに、1またはそれ以上のジチオールは、各々独立に、直鎖および/または分枝鎖非環状脂肪族基、脂環式基、アリール基、アリール−アルキル基、複素環基、あるいはその組合せまたは混合物を含有するジチオールから選択され得、前記1またはそれ以上のジチオールは、各々必要に応じて、チオエーテル結合、ジスルフィド結合、ポリスルフィド結合、スルホン結合、エステル結合、チオエステル結合、カーボネート結合、チオカーボネート結合、ウレタン結合、もしくはチオウレタン結合、またはハロゲン置換基、またはそれらの組合せを含み得る。この際、存在するすべてのジチオールの当量数の合計対存在するジエンのすべての当量数の合計の化学量論比は、1:1よりも大きい。限定されない実施形態では、前記比は、1:1より大きく3:1まで、または1.01:1〜3:1、または1.01:1〜2:1、または1.05:1〜2:1、または1.1:1〜1.5:1、または1.25:1〜1.5:1の範囲内であり得る。本明細書および特許請求の範囲において、用語「当量数」とは、特定のジエンまたはポリチオールの1分子あたりのチオール基または二重結合基の平均数をそれぞれ乗算した、該ジエンまたはポリチオールのモル数をさす。
2またはそれ以上の異なるジエンの群で構成される反応混合物および1またはそれ以上のジチオールの群およびポリチオールオリゴマーを調製するために用いられる各ジエンおよびジチオールの対応する当量数は、下のスキームIに示されるように表すことができる:
スキームI
+d+・・・+d+t+・・・+t
ポリチオールオリゴマー;
{式中、DからDは、2またはそれ以上の異なるジエンを表し、xは2以上の整数であって、存在する異なるジエンの総数を表し;dからdは、各々対応するジエンの当量数を表し;TからTは、1またはそれ以上のジチオールを表し;かつ、tからtは、各々対応するジチオールの当量数を表し;かつ、yは1以上の整数であって、存在するジチオールの総数を表す}。
限定されない実施形態では、2またはそれ以上の異なるジエンの群および対応する各ジエンの当量数は、d(例えば、上のスキームIに示されるようなdからd)という項で表すことができ、Dはi番目のジエンを表し、dはDの当量数を表し、iは1〜xの範囲の整数であり得、xは、存在する異なるジエンの総数を規定する2以上の整数である。さらに、存在するすべてのジエンの当量数の合計はdという項で表すことができ、式(I)
Figure 0005191905
{式中、i、x、およびdは上に定義されるとおりである}に従って定義される。
同様に、1またはそれ以上のジチオールの群および各ジチオールの対応する当量数は、t(例えば、上のスキームIに示されるようなtからt)という項で表すことができ、Tはj番目のジチオールを表し、tは対応するジチオールTの当量数を表し、jは1〜yの範囲の整数であり、yは存在するジチオールの総数を規定する整数であり、yの値は1以上である。さらに、存在するすべてのジチオールの当量数の合計は、tという項で表すことができ、式(II)
Figure 0005191905
{式中、j、y、およびtは上に定義されるとおりである}
に従って定義される。
存在するすべてのジチオールの当量数の合計対存在するジエンのすべての当量数の合計の比は、比t:dにより特徴付けられ、ここでtおよびdは上記定義の通りである。比t:dは1:1よりも大きい値を有し得る。限定されない実施形態では、比t:dの値は1:1より大きく3:1まで、または1.01:1〜3:1、または1.01:1〜2:1、または1.05:1〜2:1、または1.1:1〜1.5:1、または1.25:1〜1.5:1の範囲であり得る。
当該分野で公知のように、ジエンとジチオールの所定の組に関して、様々な分子量のオリゴマー分子の統計的混合物が、ポリチオールオリゴマーが調製される反応の間に形成され、得られる混合物の数平均分子量は、ジエンおよびジチオールの分子量ならびに前記ポリチオールオリゴマーを調製するために用いられる反応混合物中に存在するジエンとジチオールの相対的当量比またはモル比に基づいて計算および予測することができる。当業者に公知のように、ポリチオールオリゴマーの数平均分子量を調節するために上記のパラメータを変動させ得る。以下は仮定例である:もし上記に定義されるx値が2であり、yの値は1であり;かつ、ジエンの分子量(MW)が100であり、ジエンの分子量が150であり、ジチオールの分子量が200であり;かつ、ジエン、ジエン、およびジチオールは:2モルのジエン、4モルのジエン、および8モルのジチオールのモル量で存在する場合;得られるポリチオールオリゴマーの数平均分子量(M)は次の通り計算される:
={(モル数ジエン1×MWジエン1)+(モル数ジエン2×MWジエン2)+(モル数ジチオール×MWジチオール)}/m;
{式中、mは、最小モル量で存在する物質のモル数である}
={(2×100)+(4×150)+(8×200)}/2
=1200g/モル。
本明細書および特許請求の範囲においてポリチオールオリゴマーの調製に用いられる2またはそれ以上の異なるジエンの群に言及する際、用語「異なるジエン」とは、様々な局面において相互に異なり得るジエンをさす。限定されない実施形態では、「異なるジエン」は次のように相互に異なり得る:a)非環状に対して環状;b)芳香族環含有に対して非芳香族環含有;またはc)単環式非芳香族環含有に対して多環式非芳香族環含有;それによって、本発明の限定されない実施形態としては、以下:
a)少なくとも1種類の非環状ジエンと、非芳香族環含有ジエン(限定されるものではないが、非芳香族単環式基を含有するジエンまたは非芳香族多環式基を含有するジエン、またはそれらの組合せを含む)および/または芳香族環含有ジエンから選択される少なくとも1種類の環状ジエン;または
b)少なくとも1種類の芳香族環含有ジエンと、上記のような非芳香族環状ジエンから選択される少なくとも1種類のジエン;または
c)非芳香族単環式基を含有する少なくとも1種類の非芳香族ジエン、および多環式非芳香族基を含有する少なくとも1種類の非芳香族ジエン
を挙げることができる。
限定されない実施形態では、ポリチオールオリゴマーは、ジエンおよびジエンとジチオールの反応から生じる、下のスキームII中の式(AA’)で表されるとおりであり得;式中、R、R、R、およびRは、独立にH、メチル、またはエチルから選択され得、RおよびRは、独立に、直鎖および/または分枝鎖脂肪族非環状部分、非芳香族環含有部分(非芳香族単環式部分または非芳香族多環式部分またはそれらの組合せを含む);芳香族環含有部分;または複素環含有部分;またはそのような非環状基および/または環状基の任意の組合せを含有する部分から選択され得;ただし、ジエンとジエンは互いに異なり、ジチオールのSH基との反応を受けることとC−S共有結合を形成することのできる二重結合を含み;Rは、直鎖および/または分枝鎖非環状脂肪族基、脂環式基、アリール基、アリール−アルキル基、複素環基、あるいはその組合せまたは混合物を含有する二価の基から選択され得;R、R、およびRは、必要に応じて、エーテル、チオエーテル結合、ジスルフィド結合、ポリスルフィド結合、スルホン結合、エステル結合、チオエステル結合、カーボネート結合、チオカーボネート結合、ウレタン結合、もしくはチオウレタン結合、またはハロゲン置換基、またはそれらの組合せを含み得;かつ、nは、1〜20の範囲の整数である。
Figure 0005191905
第2の限定されない実施形態では、ポリチオールオリゴマーは、ジエンおよび5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)とジチオールの反応から生じる、下のスキームIII中の式(AA’’)で表されるとおりであり得;式中、RおよびRは、独立に、H、メチル、またはエチルから選択され得、Rは、直鎖および/または分枝鎖脂肪族非環状部分、非芳香族単環式環含有部分;芳香族環含有部分;または複素環含有部分から選択され得るか;またはそのような非環状基および/または環状基の任意の組合せを含有する部分を含み得;ただし、ジエンはVNBとは異なり、ジチオールのSH基と反応することとC−S共有結合を形成することのできる二重結合を含み;Rは、直鎖および/または分枝鎖非環状脂肪族基、脂環式基、アリール基、アリール−アルキル基、複素環基、あるいはその組合せまたは混合物を含有する二価の基から選択され得、RおよびRは、必要に応じて、エーテル、チオエーテル結合、ジスルフィド結合、ポリスルフィド結合、スルホン結合、エステル結合、チオエステル結合、カーボネート結合、チオカーボネート結合、ウレタン結合、もしくはチオウレタン結合、またはハロゲン置換基、またはそれらの組合せを含み得;かつ、nは、1〜20の範囲の整数である。
Figure 0005191905
第3の限定されない実施形態では、ポリチオールオリゴマーは、ジエンおよび4−ビニル−1−シクロヘキセン(VCH)とジチオールの反応から生じる、下のスキームIV中の式(AA’’’)で表されるとおりであり得;式中、RおよびRは、独立に、H、メチル、またはエチルから選択され得、Rは、直鎖および/または分枝鎖脂肪族非環状部分、非芳香族多環式環含有部分;芳香族環含有部分;または複素環含有部分;またはそのような非環状基および/または環状基の任意の組合せを含有する部分から選択され得;ただし、ジエンはVCHとは異なり、ジチオールのSH基と反応することとC−S共有結合を形成することのできる二重結合を含み;Rは、直鎖および/または分枝鎖非環状脂肪族基、脂環式基、アリール基、アリール−アルキル基、複素環基、あるいはその組合せまたは混合物を含有する二価の基から選択され得、RおよびRは、必要に応じて、チオエーテル結合、ジスルフィド結合、ポリスルフィド結合、スルホン結合、エステル結合、チオエステル結合、カーボネート結合、チオカーボネート結合、ウレタン結合、もしくはチオウレタン結合、またはハロゲン置換基、またはそれらの組合せを含み得;かつ、nは、1〜20の範囲の整数である。
Figure 0005191905
さらなる限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールとしては、少なくとも2またはそれ以上の異なるジエンと少なくとも1またはそれ以上のジチオール、および、必要に応じて、1またはそれ以上の三官能性およびそれよりも多官能性のポリチオールの反応により生じるポリチオールオリゴマーを挙げることができ;存在するポリチオールの当量数の合計対存在するジエンの当量数の合計の化学量論比は1.0:1.0よりも大きく;2またはそれ以上の異なるジエンは、各々独立に、非環状ジエン(直鎖および/または分枝鎖脂肪族非環状ジエンを含む);非芳香族環含有ジエン(二重結合が環に含められても含められなくてもよい非芳香族環含有ジエンまたはその任意の組合せを含み、前記非芳香族環含有ジエンは非芳香族単環式基または非芳香族多環式基またはそれらの組合せを含み得る);芳香族環含有ジエン;あるいは複素環含有ジエン;あるいはそのような非環状および/または環状基の任意の組合せを含有するジエンから選択され得、前記2またはそれ以上の異なるジエンは、必要に応じて、チオエーテル結合、ジスルフィド結合、ポリスルフィド結合、スルホン結合、エステル結合、チオエステル結合、カーボネート結合、チオカーボネート結合、ウレタン結合、もしくはチオウレタン結合、またはハロゲン置換基、またはそれらの組合せを含み得る。ただし、前記ジエンは、ポリチオールのSH基との反応を受けてC−S共有結合を形成することのできる二重結合を含み、少なくとも2またはそれ以上の前記ジエンは互いに異なっている。1またはそれ以上のジチオールは、各々独立に、直鎖および/または分枝鎖非環状脂肪族基、脂環式基、アリール基、アリール−アルキル基、複素環基、あるいはその組合せまたは混合物を含有するジチオールから選択され得、前記1またはそれ以上のジチオールは、各々必要に応じて、チオエーテル結合、ジスルフィド結合、ポリスルフィド結合、スルホン結合、エステル結合、チオエステル結合、カーボネート結合、チオカーボネート結合、ウレタン結合、もしくはチオウレタン結合、またはハロゲン置換基、またはそれらの組合せを含み得る。三官能性またはそれよりも多官能性のポリチオールは、非環状脂肪族基、脂環式基、アリール基、アリール−アルキル基、複素環基、あるいはそれらの組合せまたは混合物を含有するポリチオールから選択され得、前記三官能性またはそれよりも多官能性のポリチオールは、各々必要に応じて、チオエーテル結合、ジスルフィド結合、ポリスルフィド結合、スルホン結合、エステル結合、チオエステル結合、カーボネート結合、チオカーボネート結合、ウレタン結合、もしくはチオウレタン結合、またはハロゲン置換基、またはそれらの組合せを含み得る。
ポリチオールオリゴマーを調製する際の使用に適したジチオールは、当該分野で公知の幅広い種類から選択され得る。限定されない例としては、本明細書に記載されるものを挙げることができる。ポリチオールオリゴマーを調製する際の使用に適したジチオールのさらなる限定されない例としては、限定されるものではないが、1,2−エタンジチオール、1,2−プロパンジチオール、1,3−プロパンジチオール、1,3−ブタンジチオール、1,4−ブタンジチオール、2,3−ブタンジチオール、1,3−ペンタンジチオール、1,5−ペンタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,3−ジメルカプト−3−メチルブタン、ジペンテンジメルカプタン、エチルシクロヘキシルジチオール(ECHDT)、2−メルカプトエチルスルフィド(DMDS)、メチル置換2−メルカプトエチルスルフィド、ジメチル置換2−メルカプトエチルスルフィド、1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタンおよび1,5−ジメルカプト−3−オキサペンタンを挙げることができる。別の限定されない実施形態では、ジチオールは、2,5−ジメルカプトメチル−1,4−ジチアン、エチレングリコールジ(2−メルカプトアセテート)、エチレングリコールジ(3−メルカプトプロピオネート)、ポリ(エチレングリコール)ジ(2−メルカプトアセテート)、ポリ(エチレングリコール)ジ(3−メルカプトプロピオネート)、ジペンテンジメルカプタン(DPDM)、およびそれらの混合物であり得る。
ポリチオールオリゴマーを調製する際の使用に適した三官能性およびそれよりも多官能性のポリチオールは、当該分野で公知の幅広い種類から選択され得る。限定されない例としては、本明細書に記載されるものを挙げることができる。ポリチオールオリゴマーを調製する際の使用に適した三官能性およびそれよりも多官能性のポリチオールのさらなる限定されない例としては、限定されるものではないが、ペンタエリトリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)、ペンタエリトリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(2−メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、チオグリセロールビス(2−メルカプトアセテート)、およびそれらの混合物を挙げることができる。
ポリチオールオリゴマーを調製する際の使用に適したジエンは、幅広く異なり得るが、当該分野で公知のものから選択され得る。適したジエンの限定されない例としては、限定されるものではないが、非環状非共役ジエン、非環式ポリビニルエーテル、アリルアクリレート、ビニルアクリレート、アリルメタクリレート、ビニルメタクリレート、直鎖ジオールおよび直鎖ジチオールのジアクリレートエステルおよびジメタクリレートエステル、ポリ(アルキレングリコール)ジオールのジアクリレートエステルおよびジメタクリレートエステル、単環式脂肪族ジエン、多環式脂肪族ジエン、芳香族環含有ジエン、芳香族環ジカルボン酸のジアリルエステルおよびジビニルエステル、およびそれらの混合物を挙げることができる。
非環状非共役ジエンの限定されない例としては、次の一般式:
Figure 0005191905
{式中、Rは、C〜C30線状または分枝状の二価飽和アルキレンラジカル、または、炭素原子および水素原子に加えて硫黄、酸素、およびケイ素からなる群から選択される少なくとも1つの元素を含有するC〜C30二価有機ラジカルを表し得る}で表されるものを挙げることができる。
別の限定されない実施形態では、非環状非共役ジエンは、1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、1,7−オクタジエンおよびそれらの混合物から選択され得る。
適した非環式ポリビニルエーテルの限定されない例としては、限定されるものではないが、構造式(V’):
CH=CH−−O−−(−−R−−O−−)−−CH=CH (V’)
{式中、Rは、C〜Cのn−アルキレン、C〜C分枝鎖アルキレン基、または−−[(CH−−)−−O−−]−−(−−CH−−)−−であり得、mは、0〜10の有理数であり得、pは、2〜6の整数であり得、qは、1〜5の整数であり得、かつ、rは、2〜10の整数であり得る}で表されるものを挙げることができる。
限定されない実施形態では、mは、2であり得る。
使用に適したポリビニルエーテルモノマーの限定されない例としては、ジビニルエーテルモノマー、例えば、限定されるものではないが、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、およびそれらの混合物などを挙げることができる。 適したアリル−およびビニル−アクリレートならびにアリル−およびビニル−メタクリレートの限定されない例としては、限定されるものではないが、次式:
Figure 0005191905
{式中、Rは各々独立に、水素またはメチルであり得る}
で表されるものを挙げることができる。
限定されない実施形態では、アクリレートモノマーおよびメタクリレートモノマーには、例えば限定されるものではないが、アリルメタクリレート、アリルアクリレートおよびそれらの混合物などのモノマーが含まれ得る。
線状ジオールのジアクリレートエステルおよびジメタクリレートエステルの限定されない例としては、限定されるものではないが、次の構造式:
Figure 0005191905
{式中、Rは、C〜C30二価飽和アルキレンラジカル;分枝状二価飽和アルキレンラジカル;または、炭素原子および水素原子に加えて硫黄、酸素、およびケイ素からなる群から選択される少なくとも1つの元素を含有するC〜C30二価有機ラジカルを表し得;かつ、Rは、水素またはメチルを表し得る}で表されるものを挙げることができる。
別の限定されない実施形態では、線状ジオールのジアクリレートエステルおよびジメタクリレートエステルには、エタンジオールジメタクリレート、1,3−プロパンジオールジアクリレート、1,3−プロパンジオールジメタクリレート、1,2−プロパンジオールジアクリレート、1,2−プロパンジオールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、1,2−ブタンジオールジアクリレート、1,2−ブタンジオールジメタクリレート、およびそれらの混合物が含まれ得る。
ポリ(アルキレングリコール)ジオールのジアクリレートエステルおよびジメタクリレートエステルの限定されない例としては、限定されるものではないが、次の構造式:
Figure 0005191905
{式中、Rは、水素またはメチルを表し得、pは、1〜5の整数を表し得る}で表されるものを挙げることができる。
別の限定されない実施形態では、ポリ(アルキレングリコール)ジオールのジアクリレートエステルおよびジメタクリレートエステルとしては、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、およびそれらの混合物が含まれ得る。
適したジエンのさらなる限定されない例としては、単環式脂肪族ジエン、例えば限定されるものではないが、次の構造式:
Figure 0005191905
{式中、XおよびYは、各々独立に、C1〜10二価飽和アルキレンラジカル;または炭素原子および水素原子に加えて硫黄、酸素、およびケイ素からなる群から選択される少なくとも1つの元素を含有するC1〜5二価飽和アルキレンラジカルを表し得;Rは、H、またはC〜C10アルキルを表し得る};ならびに
Figure 0005191905
{式中、XおよびRは、上記定義の通りであり得、Rは、C〜C10アルケニルを表し得る}で表されるものなどを挙げることができる。
別の限定されない実施形態では、単環式脂肪族ジエンには、1,4−シクロヘキサジエン、4−ビニル−1−シクロヘキセン、ジペンテンおよびテルピネンが含まれ得る。
多環式脂肪族ジエンの限定されない例としては、限定されるものではないが、5−ビニル−2−ノルボルネン;2,5−ノルボルナジエン;ジシクロペンタジエンおよびそれらの混合物を挙げることができる。
芳香族環含有ジエンの限定されない例としては、限定されるものではないが、次の構造式:
Figure 0005191905
{式中、Rは水素またはメチルを表し得る}で表されるものを挙げることができる。
別の限定されない実施形態では、芳香族環含有ジエンには、例えば1,3−ジイソプロペニル(diispropenyl)ベンゼン、ジビニルベンゼンおよびそれらの混合物などのモノマーが含まれ得る。
芳香族環ジカルボン酸のジアリルエステルの限定されない例としては、限定されるものではないが、次の構造式:
Figure 0005191905
{式中、mおよびnは各々独立に0〜5の整数であり得る}で表されるものを挙げることができる。
別の限定されない実施形態では、芳香族環ジカルボン酸のジアリルエステルには、o−ジアリルフタレート、m−ジアリルフタレート、p−ジアリルフタレートおよびそれらの混合物が含まれ得る。
限定されない実施形態では、少なくとも1種類のポリチオールと2またはそれ以上の異なるジエンとの反応は、ラジカル開始剤の存在下で行われ得る。本発明での使用に適したラジカル開始剤は、幅広く異なり得るが、当業者に公知のものを挙げることができる。ラジカル開始剤の限定されない例としては、限定されるものではないが、アゾ型フリーラジカル開始剤もしくはペルオキシド型フリーラジカル開始剤、例えばアゾビスアルキレンニトリル(azobisalkalenenitrile)などを挙げることができる。限定されない実施形態では、フリーラジカル開始剤は、DuPontからVAZOTMの商標名で市販されているアゾビスアルキレンニトリルであり得る。別の限定されない実施形態では、VAZO−52、VAZO−64、VAZO−67、VAZO−88およびそれらの混合物をラジカル開始剤として用い得る。
限定されない実施形態では、フリーラジカル開始剤の選択は、反応温度に依存し得る。限定されない実施形態では、反応温度は室温から100℃まで変動し得る。さらに別の限定されない実施形態では、Vazo52は、50〜60℃の温度で用いることができ、あるいはVazo64またはVazo67は60℃〜75℃の温度で用いることができ、あるいはVazo88は75〜100℃の温度で用いることができる。
少なくとも1種類のポリチオールと2またはそれ以上の異なるジエンの反応は種々の反応条件で行われ得る。別の限定されない実施形態では、そのような条件は、ジエンの反応性の程度および得られるポリチオールオリゴマーの所望の構造に依存し得る。限定されない実施形態では、ポリチオール、2またはそれ以上の異なるジエンおよびラジカル開始剤は、混合物を加熱しながら一緒に合わせることができる。さらなる限定されない実施形態では、ポリチオールおよびラジカル開始剤を一緒に合わせ、2またはそれ以上のジエンの混合物に一定時間にわたり比較的少量で添加することができる。
別の限定されない実施形態では、2またはそれ以上のジエンは、ラジカル開始を受けて段階的にポリチオールと化合され得る。
別の限定されない実施形態では、ポリチオールは、1種類のジエンおよび必要に応じてフリーラジカル開始剤と混合され得る。ジエンおよびポリチオールおよび必要に応じてフリーラジカル開始剤を反応させ、次に第2のジエンを混合物に添加し、それに続いてラジカル開始剤を混合物に添加することができる。混合物は、二重結合が本質的に消費され、(例えば、化学量論に基づく滴定により)事前に計算された理論的SH当量が得られるまで反応させられる。完了のための反応時間は、用いるジエンの反応性に応じて1時間から5日間まで変動し得る。
さらなる限定されない実施形態では、段階的添加プロセスの最終オリゴマー生成物は、ブロック型共重合体であり得る。
限定されない実施形態では、少なくとも1種類のポリチオールと2またはそれ以上の異なるジエンの反応性触媒の存在下で行われ得る。反応での使用に適した触媒は、幅広く異なり得るが、当該分野で公知のものから選択され得る。本発明の反応に用いられる触媒の量は、幅広く異なり得るが、選択される触媒に依存し得る。限定されない実施形態では、触媒の量は、反応混合物の0.01重量%〜5重量%の量で存在し得る。
限定されない実施形態では、ジエンの混合物がアクリルモノマーの混合物であり得る場合、このアクリルモノマーは塩基触媒の存在下でポリチオールと反応し得る。この反応での使用に適した塩基触媒は、幅広く異なり得るが、当該分野で公知のものから選択され得る。限定されない例としては、限定されるものではないが、第三級アミン塩基、例えば1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)およびN,N−ジメチルベンジルアミンなどを挙げることができる。使用される塩基触媒の量は幅広く異なり得る。限定されない実施形態では、塩基触媒は、反応混合物の0.01〜5.0重量%の量で存在し得る。アクリルモノマーとポリチオールの反応は、塩基触媒の存在下で、二重結合重合を実質的に最小限度にし得るかまたは本質的に妨げ得る。
別の限定されない実施形態では、二重結合重合を実質的に最小限度にするかまたは本質的に妨げるために、アクリル二重結合を最初に塩基触媒条件下でポリチオールと反応させ得、次に、電子に富む反応性二重結合ジエンを中間生成物に添加し、ラジカル開始条件下で反応させ得る。電子に富む反応性二重結合ジエンの限定されない例としては、限定されるものではないが、ビニルエーテル、脂肪族ジエンおよび脂環式ジエンなどの物質を挙げることができる。
特定の理論に縛られるものではないが、ポリチオール、ジエンおよびラジカル開始剤の混合物が加熱される場合、二重結合はポリチオールのSH基との反応により少なくとも一部消費されると考えられる。混合物は、二重結合が実質的に消費され、所望の事前に算出したSH含量の理論値が達成されるために充分な時間加熱され得る。限定されない実施形態では、混合物は1時間〜5日間加熱され得る。別の限定されない実施形態では、混合物は40℃〜100℃の温度にて加熱され得る。さらなる限定されない実施形態では、混合物はSH含量の理論値の0.7%〜17%が達成されるまで加熱され得る。
得られるポリチオールオリゴマーの数平均分子量(M)は、幅広く異なり得る。ポリチオールオリゴマーの数平均分子量(M)は反応の化学量論により予測され得る。別の限定されない実施形態では、ポリチオールオリゴマーのMは、400〜10,000g/モル、または1000〜3000g/モルで変動し得る。
得られるポリチオールオリゴマーの粘度は幅広く異なり得る。別の限定されない実施形態では、粘度は73℃にて40cP〜4000cP、または73℃にて40cP〜2000cP、または73℃にて150cP〜1500cPであり得る。
限定されない実施形態では、ビニルシクロヘキセン(VCH)および1,5−ヘキサジエン(1,5−HD)は一緒に合わされ、2−メルカプトエチルスルフィド(DMDS)およびラジカル開始剤(Vazo52など)は一緒に混合され、60℃の温度を超えないような速度でジエンの混合物に滴下され得る。添加が完了した後、二重結合が本質的に消費され、事前に算出したSH含量の理論値に到達するまで、混合物は60℃の温度を維持して加熱され得る。
別の限定されない実施形態では、ポリチオールオリゴマーは、以下のジエンとポリチオールの組合せから調製され得る:
(a)5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)、ジエチレングリコールジビニルエーテル(DEGDVE)およびDMDS;
(b)VNB、ブタンジオールジビニルエーテル(BDDVE)、DMDS;
(c)VNB、DEGDVE、BDDVE、DMDS;
(d)1,3−ジイソプロペニルベンゼン(DIPEB)、DEGDVEおよびDMDS;
(e)DIPEB、VNBおよびDMDS;
(f)DIPEB、4−ビニル−1−シクロヘキセン(VCH)、DMDS;
(g)アリルメタアクリレート(AM)、VNB、およびDMDS;
(h)VCH、VNB、およびDMDS;
(i)リモネン(L)、VNBおよびDMDS
(j)エチレングリコールジメタクリレート(EGDM)、VCHおよびDMDS;
(k)ジアリルフタレート(DAP)、VNB、DMDS;
(l)ジビニルベンゼン(DVB)、VNB、DMDS;ならびに
(m)DVB、VCH、DMDS。
別の限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールは、1またはそれ以上のジチオールおよび必要に応じて1またはそれ以上の三官能性またはそれよりも多官能性のポリチオールと2またはそれ以上のジエンを反応させることにより調製されるポリチオールオリゴマーであり得、前記ジエンは、少なくとも1つのジエンの屈折率が少なくとも1.52であり、少なくとも1つのその他のジエンのアッベ数が少なくとも40であるように選択され得、前記ジエンは、ポリチオールのSH基と反応することとC−S共有結合を形成することのできる二重結合を含み;かつ、存在するすべてのポリチオールの当量数の合計対存在するすべてのジエンの当量数の合計の化学量論比は1.0:1.0より大きい。さらなる限定されない実施形態では、屈折率が少なくとも1.52のジエンは、少なくとも1つの芳香族環を含有するジエン、および/または少なくとも1つの硫黄含有置換基を含有するジエンから選択され得(ただし、前記ジエンの屈折率は少なくとも1.52である);さらに、アッベ数が少なくとも40のジエンは、芳香族環を含まない環状もしくは非環状ジエンから選択され得る(ただし、前記ジエンのアッベ数は少なくとも40である)。なおさらなる限定されない実施形態では、屈折率が少なくとも1.52のジエンは、ジアリルフタレートおよび1,3−ジイソプロペニルベンゼンから選択され得;アッベ数が少なくとも40のジエンは、5−ビニル−2−ノルボルネン、4−ビニル−1−シクロヘキセン、リモネン、ジエチレングリコールジビニルエーテル、およびアリルメタクレートから選択され得る。
本明細書において既に述べたように、ポリチオールのSH基の性質は、酸化的カップリングが容易に起こり得、それによりジスルフィド結合の形成がもたらされるような性質である。様々な酸化剤がそのような酸化的カップリングをもたらし得る。空気中の酸素は、場合によって、ポリチオールの保存の間にそのような酸化的カップリングをもたらし得る。チオール基のカップリングのための可能性のある機構は、チイルラジカルの形成、それに続いて前記チイルラジカルのカップリングを含み、ジスルフィド結合を形成すると考えられる。さらに、ジスルフィド結合の形成は、限定されるものではないが、フリーラジカル開始を伴う反応条件を含む、チイルラジカルの形成をもたらすことのできる条件下で起こり得ると考えられる。
限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールオリゴマーは、前記ポリチオールオリゴマーを調製するために用いられるジチオールおよび/またはポリチオール中に存在するジスルフィド結合を含み得る。別の限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールオリゴマーは、前記ポリチオールオリゴマーの合成の間に形成されたジスルフィド結合を含み得る。別の限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールオリゴマーは、前記ポリチオールオリゴマーの保存の間に形成されたジスルフィド結合を含み得る。
別の限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールは、以下の構造式および反応スキーム:
Figure 0005191905
{式中、nは1〜20の整数であり得る}で表される物質を含み得る。
限定されない実施形態では、式(IV’m)のポリチオールは、「n」モルの1,2,4−トリビニルシクロヘキサンと「3n」モルのジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS)を反応させること、および適したフリーラジカル開始剤、例えば限定されるものではないが、VAZO64などの存在下で混合物を加熱することにより調製することができる。
別の限定されない実施形態では、本発明で使用するためのポリチオールは、次の構造式:
Figure 0005191905
{式中、nは1〜20の整数であり得る}で表される物質を含み得る。
式(IV’i)のポリチオールを調製する様々な方法は、米国特許第5,225,472号、第2欄第8行〜第5欄第8行に詳細に記載されている。
限定されない実施形態では、「3n」モルの1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン(DMDO)は、上に示されるように、無水塩化亜鉛の存在下で、「n」モルのギ酸エチルと反応させることができる。
別の限定されない実施形態では、本発明で使用するための活性水素含有物質は、数平均分子量が少なくとも200グラム/モル、または少なくとも300グラム/モル、または少なくとも750グラム/モル;または1,500グラム/モル以下、または2,500グラム/モル以下、または4,000グラム/モル以下のポリエーテルグリコールおよびポリエステルグリコールから選択され得る。
ヒドロキシル基とチオール基の両方を有する適した活性水素含有材料の限定されない例としては、限定されるものではないが、2−メルカプトエタノール、3−メルカプト−1,2−プロパンジオール、グリセリンビス(2−メルカプトアセテート)、グリセリンビス(3−メルカプトプロピオネート)、1−ヒドロキシ−4−メルカプトシクロヘキサン、1,3−ジメルカプト−2−プロパノール、2,3−ジメルカプト−1−プロパノール、1,2−ジメルカプト−1,3−ブタンジオール、トリメチロールプロパンビス(2−メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパンビス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリトリトールモノ(2−メルカプトアセテート)、ペンタエリトリトールビス(2−メルカプトアセテート)、ペンタエリトリトールトリス(2−メルカプトアセテート)、ペンタエリトリトールモノ(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリトリトールビス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリトリトールトリス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシメチルトリス(メルカプトエチルチオメチル)メタン、ジヒドロキシエチルスルフィドモノ(3−メルカプトプロピオネート)、およびそれらの混合物を挙げることができる。本発明の硫黄含有ポリウレアウレタンは、当該分野で公知の種々の技法を用いて調製することができる。本発明の限定されない実施形態では、ポリイソシアネート、ポリイソチオシアネートまたはそれらの混合物と少なくとも1つの活性水素含有物質を反応させてポリウレタンプレポリマーを形成することができ、そのポリウレタンプレポリマーをアミン含有硬化剤と反応させ得る。さらなる限定されない実施形態では、活性水素含有物質には、ポリオール、ポリチオール、ポリチオールオリゴマーおよびそれらの混合物から選択される少なくとも1つの物質が含まれ得る。なおさらに限定されない実施形態では、ポリウレタンプレポリマーをアミン含有硬化剤と反応させ得る。さらなる限定されない実施形態では、前記アミン含有硬化剤は、アミン含有物質と、ポリオール、ポリチオール、ポリチオールオリゴマーおよびそれらの混合物から選択される活性水素含有物質の組合せを含み得る。
さらなる限定されない実施形態では、前記活性水素含有物質は、ヒドロキシル基とSH基の両方を含有する物質をさらに含み得る。
限定されない実施形態では、前記ポリウレタンプレポリマーは、ポリウレタンプレポリマーを調製するために用いられるポリチオールおよび/またはポリチオールオリゴマー中に含まれるジスルフィド結合に起因するジスルフィド結合を含み得る。
別の限定されない実施形態では、ポリイソシアネート、ポリイソチオシアネート、またはそれらの混合物、少なくとも1つの活性水素含有物質およびアミン含有硬化剤は、「ワンポット」プロセスで一緒に反応し得る。さらなる限定されない実施形態では、活性水素含有物質には、ポリオール、ポリチオール、ポリチオールオリゴマーおよびそれらの混合物から選択される少なくとも1つの物質が含まれ得る。
さらに別の限定されない実施形態では、ポリイソシアネートとしては、メタ−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(1,3−ビス(1−イソシアナト−1−メチルエチル−ベンゼン);3−イソシアナト−メチル−3,5,5,−トリメチル−シクロヘキシルイソシアネート;4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート);メタ−キシリレンジイソシアネート;およびそれらの混合物を挙げることができる。
本発明で使用するためのアミン含有硬化剤は多数あり、幅広く異なる。適したアミン含有硬化剤の限定されない例としては、限定されるものではないが、参照により本明細書に援用される、WO 2004/060951 A1号の段落[00116]〜[00125]に記載されるものを挙げることができる。
別の限定されない実施形態では、アミン含有硬化剤には、ポリアミンと、ポリオール、ポリチオール、ポリチオールオリゴマー、ヒドロキシル基とSH基の両方を含有する物質、およびそれらの混合物から選択される物質との組合せが含まれ得る。硬化剤混合物中での使用に適したポリアミン、ポリチオール、ポリチオールオリゴマー、ポリオール、および/またはヒドロキシル基とSH基の両方を含有する物質の限定されない例としては、既に本明細書中に列挙されるものを挙げることができる。さらなる限定されない実施形態では、本発明で使用するためのアミン含有硬化剤は、ポリアミンと、ポリチオールおよび/またはポリチオールオリゴマーの組合せであり得る。
本発明の硫黄含有ポリウレアウレタンは、当該分野で公知の種々の技法を用いて重合させることができる。限定されない実施形態では、ポリウレアウレタンは、ポリイソシアネート、ポリイソチオシアネート、またはそれらの混合物と活性水素含有物質を化合してポリウレタンプレポリマーを形成し、次いでアミン含有硬化剤を導入し、得られる混合物を重合させることにより調製することができる。
限定されない実施形態では、プレポリマーとアミン含有硬化剤は、それぞれそれらを混合して重合を行うよりも前に(例えば真空下で)脱気されることができる。アミン含有硬化剤は、種々の方法および装置、例えば限定されるものではないが、羽根車または押出機などを用いてプレポリマーと混合され得る。
硫黄含有ポリウレアウレタンがワンポットプロセスにより調製され得る別の限定されない実施形態では、ポリイソシアネートおよび/またはポリイソチオシアネート、活性水素含有材料、アミン含有硬化剤および必要に応じて触媒は脱気され、次に合わされ、そしてその混合物を次に重合させることができる。
適した触媒は、当該分野で公知のものから選択され得る。限定されない例としては、限定されるものではないが、第三級アミン触媒またはスズ化合物またはそれらの混合物を挙げることができる。別の限定されない実施形態では、触媒はジメチルシクロヘキシルアミンまたはジラウリン酸ジブチルスズまたはそれらの混合物であり得る。さらなる限定されない実施形態では、脱気は触媒の添加の前または添加に続いて行われ得る。
レンズを形成することのできる別の限定されない実施形態では、必要に応じて脱気され得る混合物を型に導入し、当該分野で公知の種々の従来技法を用いてその型を加熱し(すなわち熱硬化サイクルを用い)得る。熱硬化サイクルは、反応物質の反応性およびモル比、ならびに(1または複数の)触媒の存在によって変動し得る。限定されない実施形態では、熱硬化サイクルには、室温〜200℃の温度にて0.5時間〜120時間;または80〜150℃にて5時間〜72時間、ポリウレタンプレポリマーとアミン含有硬化剤の混合物を加熱すること(前記硬化剤には、一級ジアミンまたは一級ジアミンと三官能性もしくはそれよりも多官能性のポリアミンの混合物および必要に応じて、ポリオールおよび/またはポリチオールおよび/またはポリチオールオリゴマーが含まれ得る);あるいは、ポリイソシアネートおよび/またはポリイソチオシアネート、ポリオールおよび/またはポリチオールおよび/またはポリチオールオリゴマーとアミン含有物質の混合物を加熱することが含まれ得る。
限定されない実施形態では、ウレタン化触媒を本発明に使用してポリウレタン形成物質の反応を促進することができる。適したウレタン化触媒は変動し得る。例えば、適したウレタン化触媒としては、NCOとOH含有物質の反応および/またはNCOとSH含有物質の反応によるウレタンの形成に有用な触媒を挙げることができる。適した触媒の限定されない例は、ルイス塩基、ルイス酸およびUllmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry、第5版、1992、A21巻、673頁〜674頁に記載の挿入触媒の群から選択され得る。限定されない実施形態では、触媒は有機酸の第一スズ塩、例えば、限定されるものではないが、オクタン酸第一スズ、ジラウリン酸ジブチルスズ、ジ酢酸ジブチルスズ、ジブチルスズメルカプチド、ジマレイン酸ジブチルスズ、ジ酢酸ジメチルスズ、ジラウリン酸ジメチルスズ、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、およびそれらの混合物などであり得る。別の限定されない実施形態では、触媒は、オクタン酸亜鉛、酢酸アセチルビスマス、または酢酸アセチル第二鉄であり得る。
適した触媒のさらなる限定されない例としては、スズ化合物(例えば、限定されるものではないが、ジラウリン酸ジブチルスズ)、ホスフィン、第三級アンモニウム塩および第三級アミン(例えば、限定されるものではないが、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジメチルベンジルアミン)およびそれらの混合物などを挙げることができる。そのような適した第三級アミンは、その開示が参照により本明細書に援用される米国特許第5,693,738号の第10欄第6行〜第38行に開示されている。
限定されない実施形態では、本発明の硫黄含有ポリウレアウレタンは、下の表Aに示される成分の様々な組合せを用いて調製され得る。
Figure 0005191905
A=DMDS+VNB+DEGDVEから作製されたジチオールオリゴマー
B=DMDS+DIPEB+DEGDVEから作製されたジチオールオリゴマー
C=DMDS+DIPEB+VNBから作製されたジチオールオリゴマー
D=DMDS+DIPEBから作製されたジチオールオリゴマー
VNB=5−ビニル−2−ノルボルネン
DEGDVE=ジ(エチレングリコール)ジビニルエーテル
DIPEB=1,3−ジイソプロペニルベンゼン
DMDS=ジメルカプトジエチルスルフィド
HITT=「3n」モルのDMDSと「n」モルの1,2,4−トリビニルシクロヘキサンを反応させることにより作製されたポリチオール
(式IV’m)
PTMA=ペンタエリトリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)
TMP=トリメチロールプロパン
Des W=4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)
IPDI=3−イソシアナト−メチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘキシルイソシアネート
TMXDI=メタ−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(1,3−ビス(1−イソシアナト−1−メチルエチル−ベンゼン))
DETDA=2,4−ジアミノ−3,5−ジエチルトルエン/2,6−ジアミノ−3,5−ジエチルトルエンの混合物。
硫黄含有ポリウレアウレタンがポリウレタンプレポリマーとアミン含有硬化剤を一緒に導入することにより調製され得る限定されない実施形態では、ポリウレタンプレポリマーを、アミン含有硬化剤とともに導入する前に少なくとも1種類のエピスルフィド含有物質と反応させることができる。適したエピスルフィド含有物質は変動し得るが、限定されるものではないが、少なくとも1つ、または2つまたはそれ以上のエピスルフィド官能基を有する物質を挙げることができる。限定されない実施形態では、エピスルフィド含有物質は、次の一般式:
Figure 0005191905
{式中、XはSまたはOであり得;YはC〜C10アルキル、O、またはSであり得;mは0〜2の整数であり得、かつ、nは0〜10の整数であり得る}で表される2またはそれ以上の部分を有し得る。限定されない実施形態では、Sの数比は、平均して、三員環を構成するSおよびOの総量の50%またはそれ以上である。
2またはそれ以上の式(V)で表される部分を有するエピスルフィド含有物質は、非環状骨格および/または環状骨格と結合され得る。非環状骨格は、分枝していても非分枝であってもよく、スルフィド結合および/またはエーテル結合を含み得る。限定されない実施形態では、エピスルフィド含有物質は、硫黄、チオ尿素、チオシアネート、トリフェニルホスフィンスルフィドまたはその他の当該分野で公知の試薬を用いて、エポキシ環を含有する非環状物質中の酸素を置き換えることにより得ることができる。さらなる限定されない実施形態では、アルキルスルフィド型エピスルフィド含有物質は、様々な既知の非環状ポリチオールとエピクロロヒドリンをアルカリの存在下で反応させて、アルキルスルフィド型エポキシ物質を得;次に、上記のように、エポキシ環中の酸素を置き換えることにより得ることができる。
別の限定されない実施形態では、環状骨格としては、次の物質:
(a)環状骨格が脂環式骨格であり得る、エピスルフィド含有物質、
(b)環状骨格が芳香族骨格であり得る、エピスルフィド含有物質、および
(c)環状骨格がヘテロ原子として硫黄原子を含む複素環式骨格であり得る、エピスルフィド含有物質
を挙げることができる。
さらに限定されない実施形態では、上の物質の各々は、スルフィド結合、エーテル結合、スルホン結合、ケトン結合、および/またはエステル結合を含み得る。
脂環式骨格を有する適したエピスルフィド含有物質の限定されない例としては、限定されるものではないが、1,3−ビス(β−エピチオプロピルチオ)シクロヘキサン、1,4−ビス(β−エピチオプロピルチオ)シクロヘキサン、1,3−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)シクロヘキサン、ビス[4−(β−エピチオプロピルチオ)シクロヘキシル]メタン、2,2−ビス[4−(β−エピチオプロピルチオ)シクロヘキシル]プロパン、ビス[4−(β−エピチオプロピルチオ)シクロヘキシル]スルフィド、4−ビニル−1−シクロヘキセンジエピスルフィド、4−エピチオエチル−1−シクロヘキセンスルフィド、4−エポキシ−1,2−シクロヘキセンスルフィド、2,5−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−1,4−ジチアン、および2,5−ビス(β−エピチオプロピルチオエチルチオメチル)−1,4−ジチアンを挙げることができる。
芳香族骨格を有する適したエピスルフィド含有物質の限定されない例としては、限定されるものではないが、1,3−ビス(β−エピチオプロピルチオ)ベンゼン、1,4−ビス(β−エピチオプロピルチオ)ベンゼン、1,3−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)ベンゼン、1,4−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)ベンゼン、ビス[4−(β−エピチオプロピルチオ)フェニル]メタン、2,2−ビス[4−(β−エピチオプロピルチオ)フェニル]プロパン、ビス[4−(β−エピチオプロピルチオ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(β−エピチオプロピルチオ)フェニル]スルホン、および4,4−ビス(β−エピチオプロピルチオ)ビフェニルを挙げることができる。
ヘテロ原子として硫黄原子を含む複素環式骨格を有する適したエピスルフィド含有物質の限定されない例としては、限定されるものではないが、次の一般式:
Figure 0005191905
{式中、mは、1〜5の整数であり得;nは、0〜4の整数であり得;aは、0〜5の整数であり得;Uは、水素原子または1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であり得;Yは、−(CHCHS)−であり得;Zは、水素原子、1〜5個の炭素原子を有するアルキル基または−(CHSYWから選択され得;Wは、次式:
Figure 0005191905
(式中、XはOまたはSであり得る)で表されるエピチオプロピル基であり得る}で表される物質を挙げることができる。
適したエピスルフィド含有物質のさらなる限定されない例としては、限定されるものではないが、2,5−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)−1,4−ジチアン;2,5−ビス(β−エピチオプロピルチオエチルチオメチル)−1,4−ジチアン;2,5−ビス(β−エピチオプロピルチオエチル)−1,4−ジチアン;2,3,5−トリ(β−エピチオプロピルチオエチル)−1,4−ジチアン;2,4,6−トリス(β−エピチオプロピルメチル)−1,3,5−トリチアン;2,4,6−トリス(β−エピチオプロピルチオエチル)−1,3,5−トリチアン;2,4,6−トリス(β−エピチオプロピルチオメチル)−1,3,5−トリチアン;2,4,6−トリス(β−エピチオプロピルチオエチルチオエチル)−1,3,5−トリチアン;
Figure 0005191905
{式中、Xは、上に定義されるとおりである}を挙げることができる。限定されない実施形態では、ポリウレタンプレポリマーは、構造式XXXII:
Figure 0005191905
のエピスルフィド含有物質と反応させることができる。
別の限定されない実施形態では、様々な公知の添加剤が本発明の硫黄含有ポリウレアウレタンに組み込まれ得る。そのような添加剤としては、限定されるものではないが、光安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、静的(非フォトクロミック)染料、顔料および柔軟化添加剤(flexibilizing additives)(例えば限定されるものではないが、アルコキシ化フェノールベンゾエートおよびポリ(アルキレングリコール)ジベンゾエート)などを挙げることができる。黄変防止剤の限定されない例としては、3−メチル−2−ブテノール、有機ピロカーボネートおよび亜リン酸トリフェニル(CAS登録番号101−02−0)を挙げることができる。そのような添加剤は、添加剤が、プレポリマーの総重量に基づいて10重量%未満、または5重量%未満、または3重量%未満を構成するような量で存在し得る。別の限定されない実施形態では、上述の必要に応じた添加剤はポリイソシアネートおよび/またはポリイソチオシアネートと混合され得る。さらなる限定されない実施形態では、必要に応じた添加剤は活性水素含有材料と混合され得る。
限定されない実施形態では、少なくとも部分的に硬化した場合、得られる本発明の硫黄含有ポリウレアウレタンは固体であり得、光学または眼科用途に適している程度に本質的に透明であり得る。別の限定されない実施形態では、硫黄含有ポリウレアウレタンの屈折率は少なくとも1.55、または少なくとも1.56、または少なくとも1.57、または少なくとも1.58、または少なくとも1.59、または少なくとも1.60、または少なくとも1.62、または少なくとも1.65であり得る。さらに別の限定されない実施形態では、硫黄含有ポリウレアウレタンのアッベ数は、少なくとも32、または少なくとも35、または少なくとも38、または少なくとも39、または少なくとも40、または少なくとも44であり得る。
限定されない実施形態では、重合して少なくとも部分的に硬化した場合、硫黄含有ポリウレアウレタンは良好な耐衝撃性/衝撃強さを示すことができる。耐衝撃性は、当業者に公知の種々の従来法を用いて測定することができる。限定されない実施形態では、耐衝撃性は、およそ4cm×4cmの四角い片に切断された厚さ3mmの重合物のフラットシートサンプルを試験することからなる衝撃エネルギー試験を用いて測定される。重合物のフラットシートサンプルを、下に定義されるように、スチール製ホルダーの台座の上部に取り付けられている平らなOリングの上で支える。Oリングは、硬度が40±5 Shore Aジュロメーター、最小引張強さが8.3MPa、最小極限伸びが400パーセントであり、内径が25mm、外径が31mm、厚さが2.3mmであるネオプレンで構築されている。スチール製ホルダーは、質量がおよそ12kgのスチール製土台、およびこのスチール製土台に取り付けられたスチール製の台座から成る。前記スチール製台座の形状は、外径75mm、高さ10mmの円柱の上部に隣接する、底部直径75mm、上部直径25mm、高さ8mmの直円錐の錘台(この際、前記錘台の中心と前記円柱の中心は一致する)から得られ得る立体形状に近似している。前記スチール製台座の底部は前記スチール製土台に取り付けられ、ネオプレンOリングはスチール製台座の上部に取り付けられており、前記Oリングの中心はスチール製台座の中心に一致する。重合物のフラットシートサンプルを、前記フラットシートサンプルの中心が前記Oリングの中心に一致させてOリングの上部に設置する。衝撃エネルギー試験は、スチールボールの重量を増加させながら、50インチ(1.27メートル)の距離からフラットシートサンプルの中心に落下させることにより実施される。シートが破砕しなければ、そのシートは試験に合格したと決定される。シートが破砕した場合、そのシートは試験に不合格であったと決定される。本明細書において、用語「破砕」とは、シートの厚さ全体を貫通して2またはそれ以上の分離した断片となる割れ、またはシートの裏面(すなわち、衝撃面と反対のシートの面)からの1またはそれ以上の物質断片の剥離をさす。シートの衝撃強さは、シートが試験に合格する最大レベル(すなわち最大のボール)に対応する衝撃エネルギーとして報告され、次式:
E=mgd
{式中、Eは、ジュール(J)での衝撃エネルギーを表し、mは、キログラム(kg)でのボールの質量を表し、gは、重力加速度を表し(すなわち9.80665m/秒)、かつ、dは、メートルでのボール落下の距離を表す(すなわち1.27m)}に従って計算される。別の限定されない実施形態では、本明細書に記載される衝撃エネルギー試験を用いて、衝撃強さは少なくとも2.0ジュール、または少なくとも4.95ジュールであり得る。
別の限定されない実施形態では、少なくとも部分的に硬化した場合、本発明の硫黄含有ポリウレアウレタンは低い密度を有し得る。別の限定されない実施形態では、密度は、少なくとも1.0、または少なくとも1.1g/cm、または1.3未満、または1.25未満、または1.2g/cm未満、あるいは1.0〜1.2グラム/cm、または1.0〜1.25グラム/cm、または1.0〜1.3グラム/cm未満であり得る。限定されない実施形態では、密度はTech Pro,Incorporatedにより製造されたDensiTECH機器を用いてASTM D297に従って測定される。
本発明の硫黄含有ポリウレアウレタンを用いて調製され得る固体製品としては、限定されるものではないが、光学レンズ(平面レンズおよび眼科用レンズなど)、サンレンズ、窓、自動車の透明部分(フロントガラス、サイドライトおよびバックライトなど)、ならびに飛行機の透明部分が挙げられる。
限定されない実施形態では、本発明の硫黄含有ポリウレアウレタン重合物を用いてフォトクロミック製品、例えばレンズを調製することができる。さらなる実施形態では、重合物は、(1または複数の)フォトクロミック物質を活性化させる電磁スペクトルの部分(すなわち、フォトクロミック物質の着色または開形態を生じる紫外(UV)光の波長)、および、そのUV活性化形態(すなわち開形態)においてフォトクロミック物質の吸収最大波長を含む可視スペクトルの部分に対して透明であり得る。
幅広い種類のフォトクロミック物質を本発明に使用することができる。適したフォトクロミック物質、その適した量、および重合物への組み込みの方法は、参照により本明細書に援用される、WO 2004/060951 A1号の[00151]〜[00161]に記載されている。
もう1つの実施形態では、フォトクロミック物質は、物質を重合および/またはキャスト硬化する前に硫黄含有ポリウレアウレタンに添加され得る。この実施形態では、使用されるフォトクロミック物質は、例えば、存在するイソシアネート基、イソチオシアネート基およびアミン基との潜在的に有害な相互作用にそれが抵抗性であるように選択され得る。そのような有害な相互作用は、例えば、開形態または閉形態のいずれかにフォトクロミック物質を捕獲することにより、それらの非活性化をもたらし得る。
本発明で使用するために適したフォトクロミック物質のさらなる限定されない例としては、米国特許第4,166,043号および同第4,367,170号に開示されるものなどの金属酸化物中に封入されたフォトクロミック顔料および有機フォトクロミック物質;米国特許第4,931,220号に開示されるものなどの有機重合物中に封入された有機フォトクロミック物質を挙げることができる。
以下の実施例では、特に指定されない限り、Varian Unity Plus(200MHz)機で1H NMRおよび13C NMRを測定し;Mariner Bio Systems装置で質量スペクトルを測定し;ATAGO Co.,Ltd.製造の多波長アッベ屈折計モデルDR−M2で屈折率およびアッベ数を測定し;液体の屈折率およびアッベ数はASTM−D1218に従って測定し;固体の屈折率およびアッベ数はASTM−D542に従って測定し;屈折率(e線またはd線)は20℃の温度で測定し;固体の密度はASTM−D792に従って測定し;Brookfield CAP 2000+粘度計を用いて粘度を測定した。
(実施例1−反応性ポリイソシアネートプレポリマー1(RP1)の調製)
パドルブレード型攪拌機、温度計、気体入口、および添加漏斗を備えた反応容器中に、Bayer Corporationより入手した11721グラム(89.30当量のNCO)のDesmodur W、5000グラム(24.82当量のOH)の400MWポリカプロラクトンジオール(Solvayより入手したCAPA 2047A)、1195グラム(3.22当量のOH)の750MWポリカプロラクトンジオール(Solvayより入手したCAPA 2077A)、およびAldrichより入手した217.4グラム(4.78当量のOH)のトリメチロールプロパン(TMP)を充填した。Desmodur W(20%のトランス,トランス異性体と80%のシス,シス異性体およびシス,トランス異性体を含有する4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート))をBayer Corporationより入手した。反応装置の内容物を150rpmの速度で攪拌し、反応装置内容物が、反応混合物が発熱し始める時点の120℃の温度に加熱されている際に窒素ブランケットを適用した。この熱を除去すると、温度は30分の間にピークの140℃まで上昇した後、冷え始めた。温度が120℃に達した時点で反応装置に熱を加え、その温度で4時間維持してプレポリマー(成分A)を形成した。反応混合物のサンプルを採取し、下に記載される方法に従ってNCO%について分析した。分析結果は13.1%のNCO基を示した。内容物を反応装置から注ぎ出す前に、45.3gのIrganox1010(Ciba Specialty Chemicalsより入手した熱安定剤)および362.7gのCyasorb5411(Cytecより入手したUV安定剤)をプレポリマー(成分A)に混合した。
プレポリマー(成分A)のNCO濃度を、過剰なn−ジブチルアミン(DBA)との反応により対応する尿素を形成し、それに続いてASTM−2572−97に従うHClでの未反応のDBAの滴定により決定した。
(試薬類)
1.テトラヒドロフラン(THF)、試薬等級。
2. 80/20 THF/プロピレングリコール(PG)配合物。この溶液は実験室で800mlのPGと3.2リットルのTHFを4リットルの瓶の中で混合することにより調製された。
3.ACS認証DBA。
4.DBA/THF溶液。150mLのジブチルアミン(DBA)を750mLのテトラヒドロフラン(THF)と合わせた。それを十分混合し、琥珀瓶に移した。
5.濃塩酸。ACS認証。
6.工業等級イソプロパノール。
7. 0.2N アルコール性塩酸。75mlの濃塩酸を、磁気攪拌機で攪拌しながら4リットル瓶の工業等級イソプロパノールにゆっくりと添加した。それを最低30分間混合した。THAM(トリスヒドロキシルメチルアミノメタン)を用いてこの溶液を次のように標準化した:ガラス製の100mLのビーカーの中に、0.1mgの桁でおよそ0.6gに最も近い重量の(HOCHCNH一次標準物質を秤量し、重量を記録した。100mLのDI水を添加し、混合して溶かし、調製されたアルコール性HClで滴定した。この手順を最低1回繰り返し、下の演算を用いて値を平均した。
HClの規定度=(標準重量(グラム))/(HClのmL数)(0.12114)。
(装置)
1.ポリエチレンビーカー、200mL、Falcon試験片ビーカー、354020番。
2.上記用のポリエチレン蓋、Falcon 354017番。
3.磁気攪拌機および攪拌子。
4.分注用のBrinkmann用量計または10mLピペット。
5.pH電極を備えた自動滴定装置。
溶媒用の25mL、50mLディスペンサーまたは25mLおよび50mLピペット。
(手順)
1.空試験:220mLのポリエチレンビーカーの中に、50mLのTHF、それに続いて10.0mLのDBA/THF溶液を入れた。溶液に蓋をかぶせ、5分間磁気攪拌しながら混合させた。50mLの80/20 THF/PG配合物を添加し、標準化されたアルコール性HCl溶液を用いて滴定し、この体積を記録した。この手順を繰り返し、空試験値として使用するためにこれらの値を平均した。
2.ポリエチレンビーカー中で、1.0グラムのプレポリマーサンプルを秤量し、この重量を0.1mgの桁で最も近い値として記録した。50mL THFを添加し、サンプルに蓋をかぶせ、磁気攪拌しながら溶解させた。
3. 10.0mLのDBA/THF溶液を添加し、サンプルに蓋をかぶせ、15分間攪拌しながら反応させた。
4. 50mLの80/20 THF/PG溶液を添加した。
5.ビーカーを滴定装置に置き、滴定を開始した。この手順を繰り返した。
(計算)
NCO%=(空試験ml−サンプルml)×(HClの規定度)×(4.2018)/サンプル重量(g)
IEW=(サンプル重量(グラム))×(1000)/(空試験ml−サンプルml)×(HClの規定度)
IEW=イソシアネートの当量。
(実施例2−反応性ポリイソシアネートプレポリマー2(RP2)の調製)
窒素ブランケットを含む反応容器中で、450グラムの400MWポリカプロラクトン、109グラムの750MWポリカプロラクトン、114.4グラムのトリメチロールプロパン、3000グラムのプルロニックL62D、および2698グラムのDesmodur Wを室温にて一緒に混合して2.86のNCO/OH当量比を得た。Desmodur W(20%のトランス,トランス異性体と80%のシス,シス異性体およびシス,トランス異性体を含有する4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート))をBayer Corporationより入手した。プルロニックL62D(ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドブロックポリエーテルジオール)をBASFより入手した。反応混合物を65℃の温度まで加熱し、次に30ppmのジラウリン酸ジブチルスズ触媒、(Aldrichより入手)を添加して、熱源を取り除いた。結果として生じる発熱により混合物の温度が112℃まで上昇した。次に、反応物を100℃の温度まで冷却し、131グラムのUV吸収剤Cyasorb5411(American Cyanamid/Cytecより入手)および32.66グラムのIrganox1010(Ciba Geigyより入手)を、Desmodur W(4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート))に溶かしたExalite Blue 78−13(Excitonより入手)の1重量%溶液0.98グラムとともに添加した。混合物を100℃にてさらに2時間攪拌し、次いで室温まで冷却した。プレポリマーのイソシアネート(NCO)濃度は、上記の手順(実施例1参照)を用いて測定して8.7%であった。
(実施例3−反応性ポリイソシアネートプレポリマー3(RP3)の調製)
窒素ブランケットを含む反応容器中で、450グラムの400MWポリカプロラクトン、109グラムの750MWポリカプロラクトン、114.4グラムのトリメチロールプロパン、3000グラムのプルロニックL62D、および3500グラムのDesmodur Wを室温にて一緒に混合して3.50のNCO/OH当量比を得た。Desmodur W(20%のトランス,トランス異性体と80%のシス,シス異性体およびシス,トランス異性体を含有する4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート))をBayer Corporationより入手した。プルロニックL62D(ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドブロックポリエーテルジオール)をBASFより入手した。反応混合物を65℃の温度まで加熱し、次に30ppmのジラウリン酸ジブチルスズ触媒(Aldrichより入手)を添加して、熱源を取り除いた。結果として生じる発熱により混合物の温度が112℃まで上昇した。次に、反応を100℃の温度まで冷却し、131グラムのUV吸収剤Cyasorb5411(American Cyanamid/Cytecより入手)および32.66グラムのIrganox1010(Ciba Geigyより入手)を、Desmodur W(4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート))に溶かしたExalite Blue 78−13(Excitonより入手)の1重量%溶液0.98グラムとともに添加した。混合物を100℃にてさらに2時間攪拌し、次いで室温まで冷却した。プレポリマーのイソシアネート(NCO)濃度は、上記の手順(実施例1参照)に従って測定して10.8%であった。
(実施例4−反応性ポリイソシアネートプレポリマー4(RP4)の調製)
窒素ブランケットを含む反応容器中で、508グラムの400MWポリカプロラクトン、114.4グラムのトリメチロールプロパン、3000グラムのプルロニックL62D、および4140グラムのDesmodur Wを室温にて一緒に混合して4.10のNCO/OH当量比を得た。Desmodur W(20%のトランス,トランス異性体と80%のシス,シス異性体およびシス,トランス異性体を含有する4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート))をBayer Corporationより入手した。プルロニックL62D(ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドブロックポリエーテルジオール)をBASFより入手した。反応混合物を65℃の温度まで加熱し、次に30ppmのジラウリン酸ジブチルスズ触媒(Aldrichより入手)を添加して、熱源を取り除いた。結果として生じる発熱により混合物の温度が112℃まで上昇した。次に、反応を100℃の温度まで冷却し、150グラムのUV吸収剤であるCyasorb5411(American Cyanamid/Cytecより入手)および37.5グラムのIrganox1010(Ciba Geigyより入手)を、Desmodur W(4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート))に溶かしたExalite Blue 78−13(Excitonより入手)の1重量%溶液1.13グラムとともに添加した。混合物を100℃にてさらに2時間攪拌し、次いで室温まで冷却した。プレポリマーのイソシアネート(NCO)濃度は、上記の手順(実施例1参照)に従って測定して12.2%であった。
(実施例5)
30.0gのRP1および10.0gのビス−エピチオプロピルスルフィド(式XXXII)を、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。4.00gのPTMA、2.67gのDETDAおよび5.94gのMDAを、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。両方の混合物を50℃にて真空下で脱気した。次に、これらの混合物を合わせ、この温度にて混合し、1〜2分間穏やかに攪拌することにより均質化した。得られた透明な混合物を、直ちに2つの平らなガラスの型の間に充填した。この型を130℃の温度にて5時間加熱し、表1に示される屈折率(e線)、アッベ数、密度および衝撃値をもつ透明なプラスチックシートを得た。
(実施例6)
24.0gのRP1および20.0gのビス−エピチオプロピルスルフィド(式XXXII)を、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。2.00gのDMDS、2.14gのDETDA、4.75gのMDAおよび0.12gのIrganox1010(Ciba Specialty Chemicalsより入手した)を、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。両方の混合物を50℃にて真空下で脱気した。次に、これらの混合物を合わせ、この温度にて混合し、1〜2分間穏やかに攪拌することにより均質化した。得られた透明な混合物を、直ちに2つの平らなガラスの型の間に充填した。この型を130℃の温度まで5時間加熱し、表1に示される屈折率(e線)、アッベ数、密度および耐衝撃性値をもつ透明なプラスチックシートを得た。
(実施例7)
30.0gのRP1および20.0gのビス−エピチオプロピルスルフィド(式XXXII)を、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。2.40gのPTMA、5.34gのDETDAおよび3.96gのMDAを、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。両方の混合物を50℃にて真空下で脱気した。次に、これらの混合物を合わせ、この温度にて混合し、1〜2分間穏やかに攪拌することにより均質化した。得られた透明な混合物を直ちに2つの平らなガラスの型の間に充填した。この型を130℃の温度まで5時間加熱し、表1に示される屈折率(e線)、アッベ数、密度および衝撃値をもつ透明なプラスチックシートを得た。
(実施例8)
24.0gのRP1および20.0gのビス−エピチオプロピルスルフィド(式XXXII)を、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。2.85gのDETDAおよび3.96gのMDAを、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。両方の混合物を50℃にて真空下で脱気した。次に、これらの混合物を合わせ、この温度にて混合し、1〜2分間穏やかに攪拌することにより均質化した。得られた透明な混合物を直ちに2つの平らなガラスの型の間に充填した。この型を130℃の温度まで5時間加熱し、表1に示される屈折率(e線)、アッベ数、密度および衝撃値をもつ透明なプラスチックシートを得た。
(実施例9)
30.0gのRP3および25.0gのビス−エピチオプロピルスルフィド(式XXXII)を、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。3.75gのDMDS、2.45gのDETDAおよび4.66gのMDAを、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。両方の混合物を50℃にて真空下で脱気した。次に、これらの混合物を合わせ、この温度にて混合し、1〜2分間穏やかに攪拌することにより均質化した。得られた透明な混合物を直ちに2つの平らなガラスの型の間に充填した。この型を130℃の温度まで5時間加熱し、表1に示される屈折率(e線)、アッベ数、密度および衝撃値をもつ透明なプラスチックシートを得た。
(実施例10)
30.0gのRP4および25.0gのビス−エピチオプロピルスルフィド(式XXXII)を、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。3.75gのDMDS、2.71gのDETDAおよび5.17gのMDAを、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。両方の混合物を50℃にて真空下で脱気した。次に、これらの混合物を合わせ、この温度にて混合し、1〜2分間穏やかに攪拌することにより均質化した。得られた透明な混合物を直ちに2つの平らなガラスの型の間に充填した。この型を130℃の温度まで5時間加熱し、表1に示される屈折率(e線)、アッベ数、密度および衝撃値をもつ透明なプラスチックシートを得た。
(実施例11)
30.0gのRP2および21.4.0gのビス−エピチオプロピルスルフィド(式XXXII)を、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。3.21gのDMDS、1.92gのDETDAおよび3.67gのMDAを、反応装置中で均質な混合物が得られるまで50℃の温度にて攪拌することにより混合した。両方の混合物を50℃にて真空下で脱気した。次に、これらの混合物を合わせ、この温度にて混合し、1〜2分間穏やかに攪拌することにより均質化した。得られた透明な混合物を直ちに2つの平らなガラスの型の間に充填した。この型を130℃の温度まで5時間加熱し、表1に示される屈折率(e線)、アッベ数、密度および衝撃値をもつ透明なプラスチックシートを得た。
Figure 0005191905
衝撃エネルギーは、本明細書中で既に説明した衝撃エネルギー試験に従って測定した。この試験で用いたボールのサイズおよび対応する衝撃エネルギーを下に列挙する。
Figure 0005191905
(実施例12−ポリチオエーテル(PTE)ジチオール1の合成)
NaOH(44.15g、1.01mol)を350mlのHOに溶かした。溶液を室温まで冷却し、500mlのトルエンを添加し、それに続いてジメルカプトジエチルスルフィド(135ml、159.70g、1.04mol)を添加した。反応混合物を、40℃の温度まで加熱し、攪拌し、次いで室温まで冷却した。1,1−ジクロロアセトン(DCA)(50ml、66.35g、0.52mol)を、250mlのトルエンに溶かし、次いで、温度を20〜25℃に維持しながら反応混合物に滴下した。滴下の後、反応混合物を、室温にてさらに20時間攪拌した。次に、有機相を分離し、2×100mlのHO、1×100mlのブラインで洗浄し、無水MgSOで乾燥させた。乾燥剤を濾別し、Buchi Rotaevaporatorを用いてトルエンを蒸発させた。濁りのある残渣をセライトで濾過して、182g(収率96%)のPTEジチオール1を、無色透明の油状液体として得た。
質量スペクトルの結果は、ESI−MS:385(M+Na)であり、分子量は362と計算された。
NMRの結果は、H NMR(CDCl,200MHz):4.56(s,1H),2.75(m,16H),2.38(s,3H),1.75(m,1.5H)であった。
生成物中のSH基を、以下の手順を用いて測定した。サンプルサイズ(0.1g)の生成物を、50mLのテトラヒドロフラン(THF)/プロピレングリコール(80/20)溶液と合わせ、サンプルが実質的に溶解するまで室温にて攪拌した。攪拌している間、25.0mLの0.1N ヨウ素溶液(Aldrich31、8898−1より商業的に入手)を混合物に加え、5〜10分の時間反応させた。この混合物に、2.0mLの濃HClを添加した。混合物を、ミリボルト(mV)モードで0.1Nチオ硫酸ナトリウムを用いて電位差滴定した。結果として生じる滴定液の体積は、下の方程式中で「サンプルmL」として表される。生成物サンプルで行うのと同じように、25.0mLのヨウ素を(1mLの濃塩酸を含む)チオ硫酸ナトリウムで滴定することにより、最初に空試験値を得た。この結果として生じる滴定液の体積は、下の方程式中で「空試験mL」として表される。
SH%=(空試験mL−サンプルmL)(Naの規定度)(3.307)/サンプル重量(g)=13.4。
屈折率は1.618(20℃)であり、アッベ数は35であった。
生成物のサンプル(100mg、0.28mmol)を、室温にてそれを2mlのジクロロメタンに溶かすことによりアセチル化した。無水酢酸(0.058ml、0.6mmol)を反応混合物に添加し、トリエチルアミン(0.09ml、0.67mmol)およびジメチルアミノピリジン(1滴)を次に加えた。混合物を室温にて2時間維持した。次に、混合物を20mlのエチルエーテルで希釈し、NaHCO水溶液で洗浄し、MgSOで乾燥させた。乾燥剤を濾別した。揮発性物質を真空下で留去し、油状残渣をシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチルの体積比8:2)により精製して103mg(収率83%)の次の結果のジアセチル化生成物を得た:
H NMR(CDCl3,200MHz):4.65(s,1H),3.12−3.02(m,4H),2.75−2.65(m,4H),2.95−2.78(m,8H),2.38(s,3H),2.35(s,6H)。
ESI−MS:385(M+Na)。
(実施例13−PTEジチオール2の合成)
NaOH(23.4g、0.58mol)を54mlのHOに溶かした。溶液を室温まで冷却し、DMDS(30.8g、0.20mol)を添加した。混合物を攪拌する際に、20〜25℃の温度を維持しながらジクロロアセトン(19.0g、0.15mol)を滴下した。ジクロロアセトンの添加が完了した後、混合物を室温にてさらに2時間攪拌した。混合物を10% HClでpH9に中和し、100mlのジクロロメタンを次に加え、混合物を攪拌した。攪拌を終えた。混合物を分液漏斗に移し、分離させた。相分離に続いて、有機相を100mlのHOで洗浄し、無水MgSOで乾燥させた。乾燥剤を濾別し、Buchi Rotaevaporatorを用いて溶媒を蒸発させ、それにより、粘度(73℃)が38cP;屈折率(e線)が1.622(20℃)、アッベ数が36、そしてSH基分析が8.10%である、35g(収率90%)の透明な液体を得た。
(実施例14−PTEジチオール3の合成)
NaOH(32.0g、0.80mol)を250mlのHOに溶かした。溶液を室温まで冷却し、240mlのトルエンを添加し、それに続いてDMDS(77.00g、0.50mol)を添加した。混合物を40℃の温度まで加熱し、攪拌し、次に窒素流下で室温に達するまで冷却した。DCA(50.8g、0.40mol)を70mlのトルエンに溶かし、攪拌しながら混合物に滴下し、その間温度を20〜25℃に維持した。添加が完了した後、混合物を室温にてさらに16時間攪拌した。攪拌を停止し、混合物を分液漏斗に移し、分離させた。有機相を分離し、2×100mlのHO、1×100mlのブラインで洗浄し、無水MgSOで乾燥させた。乾燥剤を濾別し、Buchi Rotaevaporatorを用いてトルエンを蒸発させて、粘度(73℃)が58cP;屈折率(e線)が1.622(20℃)、アッベ数が36;そしてSH基分析が3.54%である、89g(収率90%)の透明な液体を得た。
(実施例15−PTEジチオール4の合成)
NaOH(96.0g、2.40mol)を160mlのHOに溶かし、溶液を室温まで冷却した。DMDS(215.6g、1.40mol)、1,1−ジクロロエタン(DCE)(240.0g、2.40mol)およびテトラブチルホスホニウムブロミド(8.14g、1モル%)を混合し、温度を20〜25℃に維持しながら窒素流下で、かつ激しく攪拌しながらNaOH混合物に滴下した。添加が完了した後、混合物を室温にてさらに15時間攪拌した。水層を酸性化し、抽出して103.0gの未反応のDMDSを得た。有機相を2×100mlのHO、1×100mlのブラインで洗浄し、無水MgSOで乾燥させた。乾燥剤を濾別し、Buchi Rotaevaporatorを用いて過剰なDCEを蒸発させて、粘度(73℃)が15cP;屈折率(e線)が1.625(20℃)、アッベ数が36;そしてSH基分析が15.74%である、78g(収率32%)の透明な液体を得た。
(実施例16−PTEジチオール5の合成)
NaOH(96.0g、2.40mol)を140mlのHOに溶かし、溶液を10℃の温度まで冷却し、機械攪拌機と窒素用の入口および出口を備えた三口フラスコに充填した。DMDS(215.6g、1.40mol)を次に充填し、温度を10℃に維持した。この混合物に、テトラブチルホスホニウムブロミド(8.14g、1モル%)のDCE(120g、1.2mol)溶液を窒素流下で激しく攪拌しながら滴下した。添加が完了した後、混合物を室温にてさらに60時間攪拌した。次に、300mlのHOおよび50mlのDCEを添加した。混合物を分液漏斗に移し、よく振盪し、相分離した後、200mlトルエンを有機層に添加した。次に、それを150ml HO、50ml 5%HClおよび2×100ml HOで洗浄し、無水MgSOで乾燥させた。乾燥剤を濾別し、溶媒をロータエバポレーターで蒸発させて、粘度(73℃)が56cP;屈折率(e線)が1.635(20℃)、アッベ数が36;そしてSH基分析が7.95%である、80g(収率32%)の透明な液体を得た。
(実施例17−ポリチオウレタンプレポリマー(PTUPP)1の合成)
Desmodur W(62.9g、0.24mol)およびPTEジチオール1(39.4g、0.08mol)を混合し、室温にて2.5時間、真空下で脱気した。ジラウリン酸ジブチルスズ(反応混合物の0.01重量%)を次に添加し、混合物を窒素でフラッシュし、86℃の温度にて32時間加熱した。SH基分析は、SH基の完全な消費を示した。加熱を停止した。得られた混合物の粘度(73℃)は600cP、屈折率(e線)は1.562(20℃)、アッベ数は43であり;NCO基は13.2%(計算値13.1%)であった。NCOは、本明細書の実施例1に記載される手順に従って測定した。
(実施例18−PTUPP2の合成)
Desmodur W(19.7g、0.075mol)およびPTEジチオール2(20.0g、0.025mol)を混合し、室温にて2.5時間、真空下で脱気した。二塩化スズジブチル(0.01重量パーセント)を次に混合物に添加し、混合物を窒素でフラッシュし、86℃の温度にて18時間加熱した。SH基分析は、SH基の完全な消費を示した。加熱を停止した。得られた混合物の粘度(73℃にて)は510cP、屈折率(e線)は1.574(20℃)、アッベ数は42であり;NCO基は10.5%(計算値10.6%)であった。
(実施例19−PTUPP3の合成)
Desmodur W(31.0g、0.118mol)およびPTEジチオール3(73.7g、0.039mol)を混合し、室温にて2.5時間、真空下で脱気した。二塩化スズジブチルを次に混合物に添加し(0.01重量パーセント)、混合物を窒素でフラッシュし、64℃の温度にて37時間加熱した。SH基分析は、SH基の完全な消費を示した。加熱を停止した。得られた混合物の粘度(73℃にて)は415cP、屈折率(e線)は1.596(20℃)、アッベ数は39であり;NCO基は6.6%(計算値6.3%)であった。
(実施例20−芳香族アミンを用いるポリチオウレタンプレポリマーの鎖延長)
PTUPP1(30g)を70℃の温度にて2時間、真空下で脱気した。DETDA(7.11g)およびPTEジチオール1(1.0g)を混合し、70℃の温度にて2時間、真空下で脱気した。次に、この2つの混合物を同じ温度にて一緒に混合し、予熱したガラスプレート型の間に充填した。この物質を、130℃の温度に予熱したオーブン中で5時間硬化させた。硬化した物質は透明であり、その屈折率(e線)は1.585(20℃)、アッベ数は39、密度は1.174g/cmであった。
(実施例21)
PTUPP2(25g)を65℃の温度にて3時間、真空下で脱気した。DETDA(3.88g)およびPTEジチオール1(3.83g)を混合し、65℃の温度にて2時間、真空下で脱気した。次に、この2つの混合物を同じ温度にて一緒に混合し、予熱したガラスプレート型の間に充填した。この物質を、130℃の温度に予熱したオーブン中で10時間硬化させた。硬化した物質は透明であり、その屈折率(e線)は1.599(20℃)、アッベ数は39、密度は1.202g/cmであった。
(実施例22)
PTUPP3(40g)を65℃の温度にて2時間、真空下で脱気した。DETDA(3.89g)およびPTEジチオール1(3.84g)を混合し、65℃の温度にて2時間、真空下で脱気した。次に、この2つの混合物を同じ温度にて一緒に混合し、予熱したガラスプレート型の間に充填した。この物質を、130℃の温度に予熱したオーブン中で10時間硬化させた。硬化した物質は透明であり、その屈折率(e線)は1.609(20℃)、アッベ数は39、密度は1.195g/cmであった。
(実施例23 2−メチル−2−ジクロロメチル−1,3−ジチオランの合成)
磁気攪拌機を備え、入口および出口に窒素ブランケットを有する三口フラスコ中に、200mlトルエン中の、13.27グラム(0.104mol)の1,1−ジクロロアセトン、11.23グラム(0.119mol)の1,2−エタンジチオール、20グラムの無水MgSO、および5グラムのMontmorilonite K−10(Aldrichより商業的に入手)を添加した。混合物を室温にて24時間攪拌した。不溶性の生成物を濾別し、トルエンを真空下で留去して17.2グラム(収率80%)の粗2−メチル−2−ジクロロメチル−1,3−ジチオランを得た。
この粗生成物を、12mmHgで、102〜112℃の温度範囲内で蒸留した。蒸留した生成物のH NMRおよび13C NMRの結果は次の通りであった:H NMR(CDCl3,200MHz):5.93(s,1H);3.34(s,4H);2.02(s,3H);13C NMR(CDCl3,50MHz):80.57;40.98;25.67。
(実施例24−PTEジチオール6(DMDS/VCH、モル比1:2)の合成)
機械攪拌機、温度計および2個の気体通過アダプター(1つは入口用で、1つは出口用)を備えた1リットルの四口フラスコに、ジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS)(888.53g、5.758モル)を充填した。フラスコを乾燥窒素でフラッシュし、4−ビニル−1−シクロヘキセン(VCH)(311.47g、2.879モル)を、2時間15分の間、攪拌しながら添加した。添加の1時間後、反応温度は室温から62℃間で上昇した。ビニルシクロヘキセンの添加の後、温度は37℃であった。次に、反応混合物を60℃の温度まで加熱し、フリーラジカル開始剤であるVazo−52(DuPontより入手した2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルペンタンニトリル))を0.25gずつ5回に分けて添加した。各部分を1時間の間隔をおいて添加した。反応混合物を、60℃/4〜5mmHgで1時間排気して、以下の特性を有する1.2kg(収率:100%)の無色の液体を得た:25℃での粘度300cps、屈折率(e線)1.597(20℃);アッベ数39;およびSH基含量16.7%。
(実施例25−PTEジチオール7(DMDS/VCH、モル比5:4)の合成)
磁気攪拌機を備えたガラスジャー中で、21.6グラム(0.20モル)の4−ビニル−1−シクロヘキセン(VCH)(Aldrich製)および38.6グラム(0.25モル)のジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS)(Nisso Maruzen製)を混合した。混合物の温度は、反応の発熱に起因して60℃であった。次に、混合物を47℃の温度の油浴に入れ、窒素流下で40時間攪拌した。混合物を室温まで冷却した。無色の粘性のあるオリゴマー生成物が得られ、それは次の特性を有した:25℃での粘度10860cps;屈折率(e線)1.604(20℃);アッベ数41;およびSH基含量5.1%。
(実施例26−星形高分子(SP)の合成)
ガラスで裏打ちした容量7500lbの反応器中に、1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン(DMDO)(3907.54lb、21.43モル)、ギ酸エチル(705.53lb、9.53モル)、および無水塩化亜鉛(90.45lb、0.66モル)を添加した。混合物を85℃の温度にて20時間攪拌し、次いで52℃の温度まで冷却した。混合物に96.48lbの1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)(0.28モル)の33%溶液を1時間かけて添加した。次に、混合物を49℃の温度まで冷却し、200ミクロンのフィルタバッグで濾過して、以下の特性をもつ液体ポリチオエーテルを得た:25℃での粘度320cps;n 201.553;アッベ数42;およびSH基含量11.8%(チオール当量280)。
(実施例27−DMDSおよびエチレングリコールジメタクリレートの2:1付加体の合成)
ジメルカプトジエチルスルフィド(42.64g、0.276モル)を、機械攪拌機、温度計および2個の気体通過アダプター(1つは入口用で、1つは出口用)を備えた100mlの四口フラスコに充填した。フラスコを乾燥窒素でフラッシュし、攪拌しながらAldrichより入手した1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(0.035g)を充填した。Sartomerより入手したSR−206の商標名のエチレングリコールジメタクリレート(27.36g、0.138モル)を、ジチオールおよび塩基の攪拌溶液に12分間にわたって添加した。発熱により、添加工程の間に反応温度が室温から54℃まで上昇した。ジメタクリレートの添加の完了の後、温度は42℃であった。反応混合物を63℃の温度で5時間加熱し、63℃/4〜5mmHgで30分間排気して、SH基含量が12.94%の、70g(収率:100%)の無色の液体(チオール当量255)を得た。
(実施例28−DMDSおよびエチレングリコールジメタクリレートの3:2付加体の合成)
ジメルカプトジエチルスルフィド(16.20グラム、0.105モル)およびエチレングリコールジメタクリレート(13.83グラム、0.0698モル)を小さなガラスジャーに充填し、磁気攪拌機を用いてともに混合した。Aldrichより入手したN,N−ジメチルベンジルアミン(0.3007グラム)を加え、得られた混合物を攪拌し、油浴を用いて75℃の温度にて52時間加熱した。チオール当量が314、粘度が25℃で1434cps、SH基含量が10.53%である、無色からわずかに黄色の液体を得た。
(実施例29−DMDSおよび2,2’−チオジエタンチオールジメタクリレートの3:2付加体の合成)
ジメルカプトジエチルスルフィド(13.30グラム、0.0864モル)およびNippon Shokubaiより入手したS2EGの商標名の2,2’−チオジエタンチオールジメタクリレート(16.70グラム、0.0576モル)を小さなガラスジャーに充填し、磁気攪拌機を用いてともに混合した。Aldrichより入手したN,N−ジメチルベンジルアミン(0.0154グラム)を加え、得られた混合物を周囲温度(21〜25℃)にて75時間攪拌した。チオール当量が488、粘度が25℃で1470cps、屈折率n 20が1.6100、アッベ数が36、SH基含量が6.76%である、無色からわずかに黄色の液体を得た。
(実施例30−DMDSおよびアリルメタクレートの4:3付加体の合成)
アリルメタクリレート(37.8g、0.3mol)およびジメルカプトジエチルスルフィド(61.6g、0.4mol)を室温にて混合した。3滴の1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンを攪拌しながら添加した。混合物の温度は反応の発熱に起因して83℃に上昇した。反応混合物を含有する反応装置を65℃の温度の油浴に入れ、21時間攪拌した。Cibaより入手したIrgacure812(0.08g)を添加し、混合物を1分間UV光で照射した。用いたUV光源はD電球を備えた300ワットのFUSION SYSTEMS UVランプであり、それをサンプルの上方19cmの距離に設置した。LESCO,Inc.より市販されている型番C636Rのコンベヤーベルトシステムを用いて、30.5cm/分の線速度でサンプルをUV光源の下に通過させた。記載されるように、UV光源の下を1回通過すると16ジュール/cmのUVエネルギー(UVA)がサンプルに付与された。UV照射の10分後に行われたSH滴定分析は、6.4%のSH基含量および515g/当量のSH当量を示した。この生成物の粘度は73℃にて215cpsであり、屈折率nは1.5825であり、アッベ数は40であった。
(実施例31−PTUPP4の合成)
4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(Desmodur W)(Bayer製)(20.96g、0.08モル)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)(Bayer製)(35.52g、0.16モル)およびPTEジチオール6(32.0g、0.08モル)を混合し、室温にて2.5時間、真空下で脱気した。次に、Aldrichより入手したジラウリン酸ジブチルスズ(0.01%)をこの混合物に加え、混合物を窒素でフラッシュし、90℃の温度にて16時間加熱した。SH基分析は、SH基の完全な消費を示した。加熱を終了させた。得られた透明な混合物は、粘度(73℃)が1800cP、屈折率(e線)が1.555(20℃)、アッベ数が44であり;NCO基が14.02%であった。
(実施例32−PTUPP4の鎖伸長)
PTUPP4(30g)を60℃の温度にて2時間、真空下で脱気した。DETDA(7.57g)およびPTEジチオール6(2.02g)を混合し、60℃の温度にて2時間、真空下で脱気した。次に、この2つの混合物を同じ温度にて一緒に混合し、予熱したガラスプレート型の間に充填した。この物質を、130℃の温度に予熱したオーブン中で5時間硬化させた。硬化物質は透明であり、屈折率(e線)が1.574(20℃)、アッベ数が40であった。
(実施例33−PTUPP5の合成)
4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(Desmodur W)(Bayer製)(99.00g、0.378モル)、PTEジチオール6(47.00g、0.118モル)および星形高分子(実施例26、4.06g、0.0085モル)を混合し、室温にて2.5時間、真空下で脱気した。次に、ジラウリン酸ジブチルスズ(Aldrich)(0.01%)を添加し、混合物を窒素でフラッシュし、90℃の温度にて16時間加熱した。SH基分析は、SH基の完全な消費を示した。加熱を停止した。得られた透明な混合物は、粘度(73℃)が1820cP、屈折率(e線)が1.553(20℃)、アッベ数が46であり;NCO基が13.65%であった。
(実施例34−PTUPP5の鎖伸長)
PTUPP5(30g)を60℃の温度にて2時間、真空下で脱気した。DETDA(6.94g)およびDMDS(1.13g)を一緒に混合し、60℃の温度にて2時間、真空下で脱気した。次に、この2つの混合物を同じ温度にて一緒に混合し、予熱したガラスプレート型の間に充填した。この物質を、130℃の温度に予熱したオーブン中で5時間硬化させた。硬化物質は透明であり、屈折率(e線)が1.575(20℃)、アッベ数が41であった。
(実施例35−ポリチオ尿素/ウレタン物質のワンポット合成)
4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(Desmodur W)(Bayer製)(42.00g、0.16モル)を室温にて2時間、真空下で脱気した。PTEジチオール6(32.00g、0.08モル)、DETDA(11.40g、0.064モル)およびDMDS(2.46g、0.016モル)を一緒に混合し、室温にて2時間、真空下で脱気した。次に、この2つの混合物を同じ温度にて一緒に混合し、予熱したガラスプレート型の間に充填した。この物質を、130℃の温度に予熱したオーブン中で24時間硬化させた。硬化物質は透明であった。結果は次の通りであった:屈折率(e線)1.582(20℃)およびアッベ数40。
(実施例36−ジチオールオリゴマーの合成)
表2に示される出発物質を、表2に指定され、下に説明される方法に従って調製し、結果として生じるジチオールオリゴマーを得た。それらは表2のエントリー1〜16について示される特性を有した。
Figure 0005191905
Figure 0005191905
DMDS − 2−メルカプトエチルスルフィド(DMDS、Nisso−Maruzen Chemical Companyより入手)
VCH − 4−ビニルシクロヘキセン
AM−アリルメタクリレート(Sartomer,USA製)
VNB − 5−ビニル−2−ノルボルネン(エンド異性体およびエキソ異性体の混合物、Ineos Oxide,Belgium製)
EGDM − エチレングリコールジメタクリレート(Sartomer,USA製)
DEGDVE − ジエチレングリコールジビニルエーテル(BASF,Germany製)
BDDVE − 1,4−ブタンジオールジビニルエーテル(BASF,Germany製)
1,5−HD − 1,5−ヘキサジエン(Aldrich,USA製)
DIPEB − 1,3−ジイソプロペニルベンゼン(Cytec製)
L − (R)−(+)−リモネン、97%(Aldrich,USA製)。
(方法1.ラジカル開始重合によるジチオールオリゴマーの合成。)
表2、エントリー8:温度計を備えた三口ガラスフラスコ中で、磁気攪拌機を用いて、48.0グラム(0.4モル)のVNBおよび28.4グラム(0.2モル)の(BDDVE)を混合した。フラスコを40〜42℃の温度の油浴に浸した。わずかに加熱しながら、0.400グラム(0.5%)のVazo52ラジカル開始剤(2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルペンタンニトリル)、DuPontより入手)を107.8グラム(0.7モル)のDMDSに溶かした。この溶液を滴下漏斗に充填し、溶液を2種類のジエンの混合物に滴下した。反応は発熱性であり、混合物の温度は60℃を超えなかった。添加が完了した後(総添加時間は4時間であった)、油浴の温度を60℃の温度まで上昇させ、この温度にて16時間混合物を攪拌した。次に、温度を75℃まで上昇させ、混合物をさらに4時間攪拌した。SH分析を行い、894のSHEW(SH(メルカプタン)当量)が示された。混合物を60℃の温度にてさらに24時間攪拌した。SH分析を行い、896のSHEWが示された。オリゴマー混合物のMを、SHEWに基づいて、1792と計算した。測定された屈折率n(20℃にて)は1.606であり、混合物の粘度は73℃にて993cPであった。
混合物は、室温まで冷却する際にゆっくりと結晶化したが、加熱すると再び融解し、SH含量にも粘度にも本質的な変化はなかった。
エントリー2、6、7および13のポリチオールオリゴマーも、表2に示される出発化合物および対応するモル比を用いたことを除いて、上記の方法1に従って調製された。
(方法2.塩基触媒、その後ラジカル開始を用いる、ブロック型ジチオールオリゴマーの段階的合成)
(表2、エントリー4):磁気攪拌機を備えたガラスジャー中で、63グラム(0.5モル)のAMを192.5グラム(1.25モル)のDMDSと混合した。この混合物に、室温にて攪拌しながら、3滴の1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU、Aldrichより入手)を添加した。混合物の温度は発熱反応によってわずかに上昇した。混合物を室温にて2時間攪拌し、次いで60グラム(0.5モル)のVNBを反応物の温度が70℃を超えないような速度で滴下した。添加が完了した後(2時間にわたる)、0.180グラム(0.5%)のラジカル開始剤Vazo64(2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、DuPontより入手)を添加し、混合物を70℃にて15時間加熱した。SH基分析を行うと、636のSHEWおよび73℃にて291cPの粘度が示された。混合物を65℃にてさらに15時間加熱すると、SH分析は646のSHEWおよび73℃にて329cPの粘度を示した。SHEWに基づくオリゴマー混合物のMを1292として計算した。測定された屈折率n(20℃にて)は1.593であり、アッベ数は41であった。
混合物は透明な液体であり、冷却しても結晶化しなかった。
エントリー1、3、5および14のポリチオールオリゴマーも、表2に示される出発化合物および対応するモル比を用いたことを除いて、上記の方法2に従って調製された。
(方法3.ラジカル開始によるブロック型ジチオールオリゴマーの段階的合成)
(表2、エントリー9):温度計、滴下漏斗および磁気攪拌機を備えた三口ガラスフラスコの中に、215.6グラム(1.4モル)のDMDSを入れた。フラスコを40〜42℃の温度の油浴に浸し、次に96.0グラム(0.8モル)のVNBを反応物の温度が70℃を超えないような速度で滴下した。添加が完了した後(総添加時間は4時間であった)、温度が60℃に達するまで混合物を攪拌した。SH基分析を行うと、250のSHEWが示された。次に、0.100グラム(0.03%)のVazo52ラジカル開始剤を添加し、混合物を60℃の温度にて4時間攪拌した。この混合物に、63.2グラム(0.4モル)のDEGDVEを同じ温度で滴下した。添加が完了した後(総添加時間は1時間であった)、混合物をこの温度にて1時間攪拌した。次に、0.100グラム(0.03%)のVazo52ラジカル開始剤を添加し、混合物を60℃の温度にて15時間攪拌した。SH分析を行うと、943のSHEWおよび73℃にて861cPの粘度が示された。SHEWに基づくオリゴマー混合物のMを1887として測定した。測定された屈折率n(20℃にて)は1.595であり、アッベ数は42であった。
混合物は透明な液体であったが、室温まで冷却する際にゆっくりと結晶化した。
エントリー10、11、12、15および16のポリチオールオリゴマーも、表2に示される出発化合物および対応するモル比を用いたことを除いて、上記の方法3に従って調製された。
(実施例37−PTEジチオール8(DMDS/VNB モル比2:1)の合成)
308グラムのDMDS(2モル)をガラスジャーに充填し、内容物を60℃の温度まで加熱した。このジャーに、120グラムのVNB(1モル)を混合しながらゆっくり加えた。混合物の温度が70℃を超えないように添加速度を調節した。VNBの添加が完了するとすぐ、混合物の攪拌を60℃にて継続し、VAZO52を0.04グラムずつ5回添加した(1時間毎に1回添加した)。次に、混合物を60℃の温度にてさらに3時間攪拌し、その後、生成物を滴定し、SH当量が214g/当量であることが見出された。粘度は73℃にて56cpsであり、屈折率n 20は1.605であり、アッベ数は41であった。
(実施例38−PTEジチオール9(DMDS/DIPEB モル比2:1)の合成)
524.6gのDMDS(3.4モル)をガラスジャーに充填し、内容物を60℃の温度まで加熱した。このジャーに、269gのDIPEB(1.7モル)を混合しながらゆっくり加えた。DIPEBの添加が完了すると、ジャーを60℃に加熱したオーブンに2時間入れた。次に、ジャーをオーブンから取り出した。0.1gのVAZO52をジャーの内容物に溶かした。そして、ジャーを20時間の間オーブンに戻した。結果として生じるサンプルをSH当量について滴定し、当量が145g/当量であることが見出された。0.1gのVAZO52を反応混合物に溶かし、次にそれをオーブンに戻した。8時間にわたって反応混合物を60℃のオーブンの中に入れておき、0.2gのVAZO52をさらに2回添加した。17時間後、最後のVAZO52(0.2g)を添加し、結果として生じるサンプルを滴定して、238g/当量の当量が得られた。25℃での物質の粘度は490cpsであった。
(実施例39−PTEジチオール10(DMDS/DIPEB 2:1)/VNB(モル比2:1)の合成)
(表2、エントリー16):周囲温度にて、285.6gのPTEジチオール9(0.6モル)および36.1gのVNB(0.3モル)をガラスジャーに充填し、混合した。0.1gのVAZO52を混合物に溶かし、その後ジャーを72℃に加熱したオーブンに入れた。16.5時間後、混合物をオーブンから取り出し、結果として生じるサンプルをSH当量について滴定すると、454g/当量の当量であった。
次に、さらに0.1gのVAZO52を混合物に加え、混合物を24時間オーブンに戻した。この時間の後、混合物をオーブンから取り出し、結果として生じる物質の当量を滴定すると、543g/当量が示された。73℃での粘度は459cpsであり、屈折率n 20は1.614であり、アッベ数は36であった。
(実施例40−ポリチオウレタンプレポリマーの合成および鎖伸長)
Figure 0005191905
Figure 0005191905
Figure 0005191905
DIPEP.2DMDSは、2当量のDMDSと1当量のDIPEBで調製されたジチオールオリゴマーをさす
Des W − 4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(Bayer,USA製)
IPDI − 3−イソシアナト−メチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシル−イソシアネート(Degussa,Germany製)
TMXDI − 1,3−ビス(1−イソシアナト−1−メチルエチル)ベンゼン(Cytec,USA製)
DETDA − 2,4−ジアミノ−3,5−ジエチル−トルエン、2,6−ジアミノ−3,5−ジエチル−トルエンおよびそれらの混合物(集合的に「ジエチルトルエンジアミン」または「DETDA」)(Ethacure100の商標名でAlbemarle Corporationより市販されている)
DBTDL − ジラウリン酸ジブチルスズ(Aldrichより入手)
Polycat8 − N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン(Air Products,USA製)
d − 密度(g/cm
DT M=1000 これは(表2、エントリー11)に記載されるジチオールオリゴマーである
HITTは、実施例41に記載されるように合成されたトリチオールである。
上の表3は、使用した次のボールサイズおよび対応する衝撃エネルギーを言及する。
Figure 0005191905
表3に示されるモル比において表3に示されるイソシアネート成分とジチオール成分を、窒素雰囲気下で室温にて混合した。表3に特定される触媒を次に加え、表3に指定される温度および時間で混合物を攪拌した。反応の進行を観測するため、SH基分析を行った。SH基分析により反応混合物中にSH基が実質的に存在しないことが示された時点で、反応は完了したとみなされた。NCO含量(%)、73℃での粘度(cP)および屈折率(d線)を含む、プレポリマーの特性を測定し、表3に示す。
プレポリマーがジアミンとポリチオールで鎖延長する場合、プレポリマーを60℃の温度にて2時間、真空下で脱気し、ジアミンおよびポリチオールを混合し、室温にて2時間、真空下で脱気した。ジアミン/ポリチオールの重量比は、それぞれの実験について表3に示されるとおりであった。モル比(NH+SH)/NCOは、いずれの場合も0.95であった。次に、この2つの混合物を60℃の温度にて一緒に混合し、予熱したガラスプレート型の間に充填した。この物質を、130℃の温度に予熱したオーブン中で16時間硬化させた。硬化物質の外観、屈折率、密度および耐衝撃性は、表3に示されるとおりであった。
(実施例41−HITT(式(IV’m))の合成)
表3において特定されるHITT物質を以下の手順に従って調製した。1,2,4−トリビニルシクロヘキサン(43.64g、0.269mol)およびDMDS(124.4g、0.808mol)を室温にて混合した。混合物を60℃の温度まで加熱し、この温度にて1時間保持した。DuPontより入手した50mgのVazo64ラジカル開始剤を次に添加し、混合物を60℃にて16時間攪拌した。50mgのVazo64ラジカル開始剤の添加およびその後の60℃での16時間の加熱をさらに2回行った。混合物のSH滴定分析を行い、SHEW=222が示された。この分析は、もう1サイクルの触媒添加および60℃での16時間の加熱の後も本質的に同じ値を示した。生成物は、粘度が85cP(73℃)、屈折率nが1.606、アッベ数が39、屈折率nが1.610、およびアッベ数39の透明な液体であった。MS(エレクトロスプレー)は、m/e 647(M+Na)でシグナルを示した。
本発明を、限定されない実施形態を参照して説明した。詳細な説明を読み、理解すると、他者にも明らかな改変および変更を想起することができる。本発明は、添付される特許請求の範囲またはその均等物の範囲に入る限り、そのような全ての改変および変更を含むと解釈されることが意図される。

Claims (29)

  1. 少なくとも部分的に硬化した場合、少なくとも1.57の屈折率、少なくとも32のアッベ数および1.3グラム/cm未満の密度を有するように適合された、硫黄含有ポリウレアウレタンであって、
    (a)硫黄含有ポリウレタンプレポリマー;および
    (b)アミン含有硬化剤
    の反応により調製され、
    該硫黄含有ポリウレタンプレポリマーが、
    (i)硫黄含有ポリイソシアネート、ポリイソチオシアネート、またはそれらの混合物;および
    (ii)活性水素含有物質
    の反応生成物を含み:
    ここで、該活性水素含有物質がポリチオールまたはポリオールおよびポリチオールを含み、
    ここで、該ポリチオールが、少なくとも2種類の異なるジエンと少なくとも1種類のジチオールの反応生成物であるオリゴマーを含み、
    ここで、該少なくとも1種類のジチオールがジメルカプトジエチルスルフィドである、硫黄含有ポリウレアウレタン。
  2. 前記活性水素含有物質が、ヒドロキシル官能性ポリスルフィドであり、ここで、該ヒドロキシル官能性ポリスルフィドがSH官能性を含む、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  3. 前記プレポリマーが、2.0:1.0から5.5:1.0未満のヒドロキシル当量比までポリイソチオシアネートを加えたポリイソシアネートを有する、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  4. 前記ポリオールがポリエーテルポリオールを含む、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  5. 前記硫黄含有ポリウレタンプレポリマーおよび前記アミン含有硬化剤が、(NH+SH+OH)対(NCO+NCS)の当量比が0.80:1.0〜1.1:1.0であるように存在する、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  6. 前記硫黄含有ポリウレタンプレポリマーが、
    i.ポリイソシアネート;および
    ii.硫黄含有活性水素物質
    の反応生成物を含む、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  7. 前記ポリイソシアネートが、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)およびその異性体混合物から選択される、請求項に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン材料。
  8. ジチオールの当量数の合計対ジエンの当量数の合計の化学量論比が1.0:1.0より大きい、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  9. 前記オリゴマーが、少なくとも2種類の異なるジエン、少なくとも1種類のジチオールおよび少なくとも1種類の三官能性またはそれよりも多官能性のポリチオールの反応生成物であるオリゴマーであって;
    該少なくとも1種類のジチオールうちの少なくとも1種類のジチオールがジメルカプトジエチルスルフィドであり、ポリチオールの当量数の合計対ジエンの当量数の合計の化学量論比が1.0:1.0より大きい、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  10. 前記アミン含有硬化剤が、アミン含有物質と、ポリチオールおよび/またはポリオールを含む少なくとも1種類の物質を含む、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  11. i.ポリイソシアネート、ポリイソチオシアネートまたはその混合物;
    ii.活性水素含有物質;および
    iii.アミン含有硬化剤
    の反応生成物を含む、請求項に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  12. (a)ポリイソシアネート;
    (b)硫黄含有活性水素物質;および
    (c)アミン含有硬化剤
    の反応生成物を含む、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  13. 前記アミン含有硬化剤が、第一級アミン(−NH)、第二級アミン(−NH−)、またはそれらの組合せから独立に選択される、少なくとも2つの官能基を有するポリアミンを含む、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  14. 前記ポリアミンが、次の構造式またはその混合物
    Figure 0005191905
    で表され、式中、RおよびRは各々独立に、メチル基、エチル基、プロピル基、またはイソプロピル基であり、各Rは独立に水素または塩素である、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  15. 前記アミン含有硬化剤が、4,4’−メチレンビス(3−クロロ−2,6−ジエチルアニリン)を含む、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  16. 前記アミン含有硬化剤が、2,4−ジアミノ−3,5−ジエチル−トルエン;および/または2,6−ジアミノ−3,5−ジエチル−トルエンを含む、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  17. 前記プレポリマーおよび前記アミン含有硬化剤が、NCO/NH当量比が1.0 NCO/0.60 NH〜1.0 NCO/1.20 NHであるような量で存在する、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  18. (b)が硫黄含有物質である、請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタン。
  19. 硫黄含有ポリウレアウレタンを調製する方法であって、
    (a)ポリイソチオシアネートまたはポリイソシアネートとポリイソチオシアネートの混合物と、活性水素含有物質を反応させてポリウレタンプレポリマーを形成する工程であって、ここで、該活性水素含有物質がポリチオールまたはポリオールおよびポリチオールを含み、ここで、該ポリチオールが、少なくとも2種類の異なるジエンと少なくとも1種類のジチオールの反応生成物であるオリゴマーを含み、ここで、該少なくとも1種類のジチオールがジメルカプトジエチルスルフィドである工程と;
    (b)該ポリウレタンプレポリマーとアミン含有硬化剤を反応させる工程とを包含し、
    該ポリウレアウレタンが、少なくとも1.57の屈折率、少なくとも32のアッベ数および1.3グラム/cm未満の密度を有するように適合されている、方法。
  20. 工程(a)において前記ポリウレタンプレポリマーをエピスルフィド含有物質と反応させることをさらに包含する、請求項19に記載の方法。
  21. 硫黄含有ポリウレアウレタンを調製する方法であって、
    (a)ポリイソシアネートと硫黄含有活性水素含有物質を反応させてポリウレタンプレポリマーを形成する工程であって、ここで、該活性水素含有物質がポリチオールまたはポリオールおよびポリチオールを含み、ここで、該ポリチオールが、少なくとも2種類の異なるジエンと少なくとも1種類のジチオールの反応生成物であるオリゴマーを含み、ここで、該少なくとも1種類のジチオールがジメルカプトジエチルスルフィドである、工程と;(b)該ポリウレタンプレポリマーとアミン含有硬化剤を反応させる工程とを包含し、
    該ポリウレアウレタンが、少なくとも1.57の屈折率、少なくとも32のアッベ数および1.3グラム/cm未満の密度を有するように適合されている、方法。
  22. 前記硫黄含有活性水素含有物質がヒドロキシル官能性ポリスルフィドを含み、ここで、該ヒドロキシル官能性ポリスルフィドがSH官能性を含む、請求項2に記載の方法。
  23. 前記アミン含有硬化剤が、硫黄含有アミン含有硬化剤を含む、請求項2に記載の方法。
  24. 前記アミン含有硬化剤が、アミン含有物質および少なくとも1種類のポリチオール、さらに必要に応じてポリオールを含む、請求項2に記載の方法。
  25. 請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタンを含む光学製品。
  26. 請求項1に記載の硫黄含有ポリウレアウレタンを含む眼科用レンズ。
  27. 少なくともフォトクロミック量のフォトクロミック物質を含む、請求項2に記載の光学製品。
  28. 硫黄含有ポリウレアウレタンが、
    (a)ポリイソシアネートおよび/またはポリイソチオシアネート;および
    (b)活性水素含有材料
    の反応生成物を含むポリウレタンプレポリマーから調製され、ただし、(a)および(b)の少なくとも1つは硫黄を含有している、請求項2に記載の光学製品。
  29. ジスルフィド結合を含む硫黄含有ポリウレアウレタンを調製する方法であって、
    (a)ポリイソシアネートおよび/またはポリイソチオシアネートと活性水素含有物質を反応させてポリウレタンプレポリマーを形成する工程であって、ここで、該活性水素含有物質がポリチオールまたはポリオールおよびポリチオールを含み、ここで、該ポリチオールが、少なくとも2種類の異なるジエンと少なくとも1種類のジチオールの反応生成物であるオリゴマーを含み、ここで、該少なくとも1種類のジチオールがジメルカプトジエチルスルフィドである工程と;
    (b)該ポリウレタンプレポリマーとアミン含有硬化剤を反応させる工程とを包含し、
    該ポリウレタンプレポリマーおよび該アミン含有硬化剤の少なくとも1つがジスルフィド結合を含んでいる、ジスルフィド結合を含む硫黄含有ポリウレアウレタンを調製する方法。
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