JP5506666B2 - ポリ(アリールエーテルケトン)の可逆的誘導体化 - Google Patents
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Description
分析用溶離液として使用することができるが発見された。しかし、これらの溶媒は著しく毒性であり、従って、PEEKまたは他のPAEKの定常的特性決定のためには不適である。
るモノマーおよび重合を必要とする。従って、この方法は、標準の市販のPAEKをそれらが重合された後には可溶化することができず、重合時に可溶化しなければならないという意味で、一般的ではない。
本開示の実施態様はポリ(芳香族エーテルケトン)またはPAEKとしても知られるポリ(アリールエーテルケトン)の可逆的誘導体化のシステムおよび方法を与える。PAEKはベンゼン環の間にケトンおよびエーテル結合双方を含む芳香族ポリマーの群の一般名である。一般に、PAEKを可溶化する工程は、可逆的チオアセタール化工程において、チオール化合物とのPAEKの最初の反応を伴う。チオールはPAEK中に存在するケトン基と反応して、実質的に一般的溶媒に可溶性のチオアセタール化合物を生成する。次に修飾されたチオアセタールを元来のPAEKへの逆転化のための第2の脱保護反応にかけるか、または更に反応させてアセタール種とし、次に脱保護して元来のPAEKに戻す。
おいて増加した柔軟性を与え、それにより伝統的に実施されてきたようなメルトではなく、溶液からの加工を許す。
定、修飾(反応(3)および反応(4))および他の処理を実施することができる。
)(PEKK)、ポリ(エーテルエーテルケトンケトン)(PEEKK)およびポリ(エーテルケトンエーテルケトンケトン)(PEKEKK)、ポリ(エーテルエーテルケトンエーテルケトン)(PEEKEEK)、ポリ(エーテルジフェニルケトン)(PEDK)、ポリ(エーテルジフェニルエーテルケトン)(PEDEK)、ポリ(エーテルジフェニルエーテルケトンケトン)(PEDEKK)、ポリ(エーテルケトンエーテルナフタレン)(PEKEN)、式(I):
ポリマーの融点、ガラス転移、および融解遷移温度は、示差走査熱量計(DSC)により決定される。Mettler Toledo DSC20システムを10℃または20℃の走査速度で、窒素下で使用する。
DetectorsからのPD2000DLS装置を使用して計算した。各ポリマーサ
ンプルの屈折率インクレメントの値、dn/dcを、約100,000のMpおよび約1.04のMw/Mnを有する単分散ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)のサンプルで検出計を補正することにより、そして屈折率検出計で得られる濃度トレースから計算される。
822eを使用する加熱により実施された。脱保護サンプルおよび未修飾PEEKのDSC分析は、熱履歴を除去するためにサンプルを420℃に加熱し、20℃/分で冷却し、次に20℃/分で400℃に再加熱することにより実施された。
実施例1においては、PEEKのチオアセタール化が、反応(3)に従って1,2エタンジチオール(EDT)を使用して実施される:
νmax/cm−1 3039(C−H),2926(C−H),1603(C−C),1490(C−C),1224(C−O−C),1192(C−H);δH(250MHz,CDCl3)3.40(4H,s,Hh),6.88(4H,AA’XX’,Hd
),6.99(4H,s,Hb),7.53(4H,AA’XX’,He);δC(62.5MHz,CDCl3)40.6(Ch),76.5(Cg),117.6(Cd),121.2(Cb)130.2(Cf),139.3(Ce),152.8(Cc),157.4(Ca).
実施例2においては、PEEKのチオアセタール化を、反応(4)に従って、1,2エタンジチオール(EDT)を使用して実施する:
νmax/cm−1 2929(C−H),1603(C−C),1492(C−C),1225(C−O−C),1193(C−H);δH(250MHz,CDCl3)3
.40(4H,s,Hh),6.92(4H,AA’XX’,Hd),7.03(4H,s,Hb),7.50(4H,AA’XX’,He);δC(62.5MHz,CDCl3)40.6(Ch),76.5(Cg),117.6(Cd),121.2(Cb)130.2(Cf),139.3(Ce),152.8(Cc),157.4(Ca).
実施例3においては、PEEK 450G(Victrex plcから)のチオアセタール化を、反応(5)に従って1,2エタンジチオール(EDT)を使用して実施する:
νmax/cm−1 3039(C−H),2926(C−H),1603(C−C),1490(C−C),1224(C−O−C),1192(C−H);δH(250MHz,CDCl3)3.40(4H,s,Hh),6.88(4H,AA’XX’,Hd),6.99(4H,s,Hb),7.53(4H,AA’XX’,He);δC(62.5MHz,CDCl3)40.7(Ch),76.5(Cg),117.6(Cd),121.2(Cb)130.2(Cf),139.3(Ce),152.8(Cc),157.4(Ca).
実施例4においては、PEKのチオアセタール化を、反応(6)に従って1,2エタンジチオール(EDT)を使用して実施する:
る。以下の表4は屈折率および光の散乱測定値双方のMn、MwおよびPDIの測定値をまとめる。
νmax/cm−1 2926(C−H),1711(C−C),1595(C−C),1496(C−C),1241(C−O−C),1171(C−H);δH(250MHz,CDCl3)3.39(4H,s,Hf),6.89(4H,AA’XX’,Hb),7.55(4H,AA’XX’,Hc);δC(62.5MHz,CDCl3)40.7(Cf),76.5(Ce),118.5(Cb),130.2(Cc)139.7(Cd),156.5(Ca).
実施例5においては、PEKK HTMのチオアセタール化を、反応(7)に従って1,2エタンジチオール(EDT)を使用して実施する:
PEKK HTMの撹拌溶液(約20mLのジクロロメタン(CH2Cl2)および約2mLのトリフルオロ酢酸(TFA)中)に添加する。EDT添加後、約0.571g(約4.02ミリモル)の三フッ化ホウ素ジエチルエーテル(BF3Et2O)を添加する。溶液を約18時間撹拌し、その間に溶液は深赤色に変化する。次に溶液を約100mLの冷メタノール中に注入する。生成される溶液を濾過して、ポリ(エーテルジチオアセタールジチオアセタール)の白色繊維を回収する。約0.899gのポリ(エーテルジチオアセタールジチオアセタール)を約99%の収率として回収する。
νmax/cm−1 3155(C−H),2930(C−H),1596(C−C),1496(C−C),1241(C−O−C),1173(C−H),δH(250MHz,CDCl3)3.37(8H,s,Hf),6.87(4H,AA’XX’,Hb),7.51(8H,AA’XX’,Hc,Hh);δC(62.5MHz,CDCl3)40.6(Cf),76.5(Ce),118.5(Cf),128.3(Ch),130.2(Cc)139.6(Cd),143.8(Cg),156.5(Ca).
実施例6においては、PEKK DSMのチオアセタール化を、反応(8)に従って1,2エタンジチオール(EDT)を使用して実施する:
νmax/cm−1 3155(C−H),2930(C−H),1596(C−C),1496(C−C),1241(C−O−C),1173(C−H),δH(250MHz,CDCl3)3.37(8H,s,Hf),6.87(4H,m,Hb)7.51(8H,AA’XX’,Hc,Hh);δC(62.5MHz,CDCl3)40.6(Cf),76.5(Ce),118.5(Cf),128.3(Ch),130.2(Cc)139.6(Cd),143.8(Cg),156.5(Ca).
実施例7においては、PEKEKKのチオアセタール化を反応(9)に従って1,2エタンジチオール(EDT)を使用して実施する:
νmax/cm−1 2927(C−H),1594(C−C),1495(C−C),1240(C−O−C),1172(C−H),δH(250MHz,CDCl3)3.37(12H,m,Hf,Hl),6.88(8H,m,Hb,Hh)7.48(12H,m,Hc,Hi,Hn);δC(62.5MHz,CDCl3)40.6(Cf,Cl),76.5(Ce,Ck),118.5(Cb,Ch),128.3(Cn),130.2(Cc)139.6(Cd),143.8(Cg),156.5(Ca).
実施例8においては、PEEK Aveciaのチオアセタール化を反応(10)に従って1,3プロパンジチオール(PDT)を使用して実施する:
チオアセタール)の白色繊維を回収する。約0.705gのポリ(エーテルエーテルジチオアセタール)を約93%の収率として回収する。
νmax/cm−1 2907(C−H),1602(C−C),1490(C−C),1225(C−O−C),1192(C−H);δH(250MHz,CDCl3)1.99(2H,br,Hi),2.76(4H,br,Hh)6.92(4H,AA’XX’,Hd),7.02(4H,s,Hb),7.59(4H,AA’XX’,He);δC(62.5MHz,CDCl3)24.8(Ci),29.9(Ch),62.2(Cg),117.9(Cd),121.4(Cb)131.3(Cf),137.3(Ce),152.8(Cc),157.6(Ca).
実施例9においては、PEEK 150Gのチオアセタール化を反応(11)に従って1,3プロパンジチオール(PDT)を使用して実施する:
る。溶液を約3日間撹拌し、その間に溶液は深赤色に変化する。次に溶液を約100mLの冷メタノール中に注入する。生成される溶液を濾過して、ポリ(エーテルエーテルジチオアセタール)の白色繊維を回収する。約0.737gのポリ(エーテルエーテルジチオアセタール)を約98%の収率として回収する。
νmax/cm−1 3155(C−H),2908(C−H),1602(C−C),1492(C−C),1226(C−O−C),δH(250MHz,CDCl3)1.99(2H,br,Hi),2.76(4H,br,Hh),6.92(4H,AA’XX’,Hd),7.02(4H,s,Hb),7.59(4H,AA’XX’,He);δC(62.5MHz,CDCl3)24.8(Ci),29.9(Ch),62.2(Cg),117.9(Cd),121.4(Cb)131.3(Cf),137.3(Ce),152.8(Cc),157.6(Ca).
実施例10においては、PEEK 450Gのチオアセタール化を、反応(12)に従って1,3プロパンジチオール(PDT)を使用して実施する:
約2mLのトリフルオロ酢酸(TFA)中)に添加する。PDT添加後、約0.280g(約1.97ミリモル)の三フッ化ホウ素ジエチルエーテル(BF3Et2O)を添加する。溶液を約3日間撹拌し、その間に溶液は深赤色に変化する。次に溶液を約100mLの冷メタノール中に注入する。生成される溶液を濾過して、ポリ(エーテルエーテルジチオアセタール)の白色繊維を回収する。約0.727gのポリ(エーテルエーテルジチオアセタール)を約96%の収率として回収する。
νmax/cm−1 3155(C−H),2908(C−H),1711(C−C),1602(C−C),1492(C−C),1225(C−O−C),δH(250MHz,CDCl3)2.00(2H,br,Hi),2.78(4H,br,Hh),6.90(4H,AA’XX’,Hd),7.02(4H,s,Hb),7.59(4H,AA’XX’,He);δC(62.5MHz,CDCl3)24.8(Ci),29.9(Ch),62.2(Cg),117.9(Cd),121.4(Cb)131.3(Cf),137.3(Ce),152.8(Cc),157.6(Ca).
実施例11においては、PEKのチオアセタール化を、反応(13)に従って1,3プロパンジチオール(PDT)を使用して実施する:
νmax/cm−1 2926(C−H),1711(C−C),1595(C−C),1496(C−C),1241(C−O−C),1171(C−H);δH(250MHz,CDCl3)2.00(2H,br,Hi),2.76(4H,br,Hf),6.97(4H,AA’XX’,Hb),7.65(4H,AA’XX’,Hc);δC(62.5MHz,CDCl3)24.8(Cg),29.9(Cf),62.3(Ce),119.0(Cb),131.3(Cc),137.9(Cd),156.6(Ca).
実施例12においては、PEKK HTMのチオアセタール化を、反応(14)に従って1,3プロパンジチオール(PDT)を使用して実施する:
νmax/cm−1 2904(C−H),1593(C−C),1494(C−C),1241(C−O−C),1172(C−H),δH(250MHz,CDCl3)1.99(4H,br,Hg),2.76(8H,s,Hf),6.96(4H,m,Hb),7.55(8H,AA’XX’,Hc,Hh);δC(62.5MHz,CDCl3)24.8(Cg),29.8(Cf),62.3(Ce),119.0(Cf)129.6(Ch),131.2(Cc)137.5(Cd),142.5(Cg),156.5(Ca).
実施例6においては、PEKK DSMのチオアセタール化を、反応(15)に従って1,3プロパンジチオール(PDT)を使用して実施する:
νmax/cm−1 2908(C−H),1594(C−C),1495(C−C),1242(C−O−C),1173(C−H),δH(250MHz,CDCl3)1.98(4H,br,Hg),2.75(8H,br,Hf),6.96(4H,m,Hb)7.62(8H,AA’XX’,Hc,Hh);δC(62.5MHz,CDCl3)24.8(Cg),29.8(Cf),62.3(Ce),119.0(Cf),129.6(Ch),131.2(Cc)137.5(Cd),142.5(Cg),156.6(Ca).
実施例14においては、PEKEKKのチオアセタール化を、反応(16)に従って1,3プロパンジチオール(PDT)を使用して実施する:
νmax/cm−1 2908(C−H),1594(C−C),1494(C−C),1240(C−O−C),1172(C−H),δH(250MHz,CDCl3)1.99(6H,br,Hg,Hn),2.77(12H,m,Hf,Hm),7.06(8H,m,Hb,Hi),7.61(12H,m,Hc,Hl,Hp);δC(62.5MHz,CDCl3)24.8(Cg,Cn),29.8(Cf,Cm),62.3(Ce,Cl),119.0(Cb,Ci),129.6(Cp),131.3(Cc)137.9(Cd),142.5(Ch),156.5(Ca).
以下の実施例において、PEEK、ポリ(エーテルエーテルチオアセタール)またはPEETのチオアセタール誘導体を脱保護し、それによりPEEK物質を回収する。チオアセタール誘導体を形成するために使用される未使用のPEEK AveciaのGPCを、約115℃でフェノールおよび1,2,4−トリクロロベンゼンの混合物中で実施する。ポリスチレン基準に対して分子量を測定し、内部粘度を、約25℃の98%濃硫酸中で測定する。
実施例15においては、1,3−プロパンジチオール(FP4−95)により保護されたPEEK Aveciaの溶液を、PEEK Aveciaを回収するために脱保護反応(反応17)にかける。
実施例16においては、1,2−エタンジチオール(FP4−34)により保護されたPEEK Aveciaの溶液を、PEEK Aveciaを回復するために脱保護反応(反応18)にかける。
実施例17においては、1,3−プロパンジチオールで保護されたAvecia PEEKの溶液をエチレングリコールとの保護基交換反応にかけた(反応19)。
14%で同様であったが、減量の開始および最終的減量温度は開始温度に対して308〜347℃に、そして減量の最後に対しては448〜456℃に上昇した。
実施例18は、水または酸性化水との反応によるエチレングリコールアセタール保護PEEKの脱保護(反応20)を説明する。
実施例19においては、アセタール保護ポリマーを熱のみにより脱保護した(反応21)。
Claims (13)
- ポリ(アリールエーテルケトン)("PAEK")の可溶性誘導体を形成する方法であって、
出発PAEKを溶媒および酸と混合する工程、ここで、溶媒はジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキシンおよび塩素化溶媒から選択される、および
PAEK混合物を、少なくとも1のチオアセタール基を有するポリ(アリールエーテルチオアセタール)を形成するのに十分な量のルイス酸およびチオール化合物と反応させる工程
を含んでなり、
ここで、ポリ(アリールエーテルチオアセタール)は、チオアセタール基を外しカルボニル基をその位置に戻す反応によって、PAEKに逆転化することができる、
方法。 - PAEKが、ポリ(エーテルケトン)("PEK")、ポリ(エーテルエーテルケトン)("PEEK")、ポリ(エーテルケトンケトン) ("PEKK")、ポリ(エーテルケトンエーテルケトンケトン)("PEKEKK")、ポリ(エーテルエーテルケトンエーテルエーテルケトン) ("PEEKEEK")、ポリ(エーテルジフェニルケトン)("PEDK")、ポリ(エーテルジフェニルエーテルケトン)("PEDEK")、ポリ(エー テルジフェニルエーテルケトンケトン)("PEDEKK")、ポリ(エーテルケトンエーテルナフタレン)("PEKEN")、式(I):
- ポリ(アリールエーテルチオアセタール)が、ポリ(エーテルジチオアセタール)、ポリ(エーテルエーテルジチオアセタール)、ポリ(エーテルジチオアセ タールジチオアセタール)、ポリ(エーテルジチオアセタールエーテルジチオアセタールジチオアセタール)、ポリ(エーテルエーテルジチオアセタールエーテ ルエーテルジチオアセタール)、ポリ(エーテルジフェニルジチオアセタール)、ポリ(エーテルジフェニルエーテルジチオアセタール)、ポリ(エーテルジ フェニルエーテルジチオアセタールジチオアセタール)およびポリ(エーテルジチオアセタールエーテルナフタレン)の少なくとも1種から選択される、請求項 1の方法。
- チオール化合物が、Rが、場合により置換されているC1−C30脂肪族基および場合により置換されているC6−C30芳香族基の少なくとも1個から選択される、形態R−SHのモノチオール、形態HSRSHのジチオールおよび形態HSROHのチオ−アルコールの少なくとも1種から選択される、請求項1の方法。
- ジチオール化合物が1,2−エタンジチオールおよび1,3−プロパンジチオールの少なくとも一方から選択される、請求項4の方法。
- 塩素化溶媒がジクロロメタン(DCM)、トリクロロメタン(クロロホルム)、ジクロロエタンおよびジクロロベンゼンの少なくとも1種から選択される、請求項1の方法。
- ルイス酸が三フッ化ホウ素−ジエチルエーテレートである請求項1の方法。
- 出発PAEKに混合される酸がトリフルオロ酢酸である請求項1の方法。
- 更に、沈殿により溶液からポリ(アリールエーテルチオアセタール)を除去する工程を含んでなる、請求項1の方法。
- ポリ(アリールエーテルチオアセタール)の収率が80%より大きい、請求項1の方法。
- ポリ(アリールエーテルケトン)(PAEK)の可逆的可溶化反応であって、
出発PAEKを溶媒および酸と混合する工程、ここで、溶媒はジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキシンおよび塩素化溶媒から選択される、
PAEK混合物を、少なくとも1のチオアセタール基を有するポリ(アリールエーテルチオアセタール)を形成するのに十分な量のルイス酸およびチオール化合物と反応させる工程、および
ポリ(アリールエーテルチオアセタール)をヨウ化t−ブチルおよびジメチルスルホキシドの混合物と反応させて、ポリ(アリールエーテルチオアセタール)をPAEKに転化させることによりチオアセタール基を外しカルボニル基をその位置に戻す工程、ここで、転化されたPAEKは出発PAEKのものと等しい固有粘度を有する、
を含む方法。 - ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)によりポリ(アリールエーテルケトン)PAEKを分析する方法であって、
PAEKをチオール化合物およびルイス酸と反応させて可溶化する工程、ここで、可溶化によりPAEKは修飾されてポリ(アリールエーテルチオアセタール)が形成される、
ポリ(アリールエーテルチオアセタール)をGPCに適した溶媒中に溶解する工程、および
ポリ(アリールエーテルチオアセタール)をGPCにかける工程
を含んでなる方法。 - ポリマーマトリックス複合体を形成する方法であって、
出発PAEKを溶媒および酸と混合する工程、ここで、溶媒はジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキシンおよび塩素化溶媒から選択される、
PAEK混合物を、少なくとも1のチオアセタール基を有するポリ(アリールエーテルチオアセタール)を形成するのに十分な量のルイス酸およびチオール化合物と反応させる工程、
ポリ(アリールエーテルチオアセタール)を含んでなる溶液中で複数の繊維を含浸させる工程、および
熱および圧力の少なくとも一方の適用により繊維を圧縮する工程
を含んでなる方法。
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