JP5749963B2 - 熱可塑性樹脂およびその製造方法 - Google Patents
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Description
前記式(1)において、R2は炭化水素基(例えば、アルキル基又はアリール基)であってもよく、mは0〜2程度であってもよい。また、前記式(1)において、屈折率を向上させる観点から、nは0であってもよい。
不飽和化合物(芳香族不飽和化合物、芳香環を含む不飽和化合物)において、芳香族骨格(又は芳香環又は芳香環骨格)としては、単環式芳香族骨格、縮合多環式芳香族骨格のいずれであってもよく、芳香族炭化水素骨格、芳香族複素環骨格のいずれであってもよい。
上記式(1)において、基R1で表される置換基としては、非反応性置換基であれば特に限定されず、例えば、シアノ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子など)、炭化水素基[例えば、アルキル基、アリール基(フェニル基などのC6−10アリール基)など]などであってもよく、シアノ基又はアルキル基(特にアルキル基)である場合が多い。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基などのC1−6アルキル基(例えば、C1−4アルキル基、特にメチル基)などが例示できる。なお、kが複数(2以上)である場合、基R1は互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、フルオレン(又はフルオレン骨格)を構成する2つのベンゼン環に置換する基R1は同一であってもよく、異なっていてもよい。また、フルオレンを構成するベンゼン環に対する基R1の結合位置(置換位置)は、特に限定されない。好ましい置換数kは、0〜1、特に0である。なお、フルオレンを構成する2つのベンゼン環において、置換数kは、互いに同一又は異なっていてもよい。
なお、副生するハロゲン化水素をトラップ(捕捉)するため、アリルハライドを用いるアリル化反応は、塩基存在下で行ってもよい。
ジチオール化合物としては、分子中に2つのチオール基(メルカプト基)を有する化合物であれば特に限定されず、例えば、脂肪族ジチオール化合物、芳香族ジチオール化合物などが含まれる。なお、ジチオール化合物は、同一の炭素原子に2つのチオール基を有する化合物(ジェミナルジチオール化合物)であってもよく、異なる炭素原子に2つのチオール基を有する化合物であってもよい。
代表的なフルオレン骨格を有するジチオール化合物としては、9,9−ビス(メルカプトフェニル)フルオレン[例えば、9,9−ビス(4−メルカプトフェニル)フルオレン]、9,9−ビス(メルカプト−アルキルフェニル)フルオレン[例えば、9,9−ビス(4−メルカプト−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−メルカプト−3,5−ジメチルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(メルカプト−C1−4アルキルフェニル)フルオレンなど]、9,9−ビス(メルカプト−アリールフェニル)フルオレン[例えば、9,9−ビス(4−メルカプト−3−フェニルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(メルカプト−C6−10アリールフェニル)フルオレンなど]などの前記式(2)において、nが0である化合物;9,9−ビス(メルカプトアルコキシフェニル)フルオレン{例えば、9,9−ビス[4−(2−メルカプトエトキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[(メルカプトC2−4アルコキシ)フェニル]フルオレンなど}、9,9−ビス(メルカプトアルコキシ−アルキルフェニル)フルオレン{例えば、9,9−ビス[4−(2−メルカプトエトキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−メルカプトエトキシ)−3,5−ジメチルフェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[(メルカプトC2−4アルコキシ)−C1−4アルキルフェニル]フルオレンなど}などの前記式(2)において、nが1以上(例えば、1〜4)である化合物などが挙げられる。
なお、上記式(a)において、Xは前記ジチオール化合物の残基、すなわち、前記チオール化合物から2つのメルカプト基を除いた基を示す。
本発明の熱可塑性樹脂は、不飽和化合物(フルオレン化合物など)と、ジチオール化合物とを反応(エンチオール反応)させることにより製造できる。
合成例1および2で得られた化合物の屈折率は、多波長アッベ屈折計[アタゴ製、DR−M2(循環式恒温水槽 60−C3使用)]を用い、温度25℃を保持し、589nmでの屈折率を外挿法により測定した。
GPC装置(昭和電工社製Shodex GPC−101)を用い、カラムにShodex社製LF−804を3本用い、40℃にて、溶媒をTHFにて、スチレン換算の分子量を測定した。
日本電子社製 AL−300を用い、サンプル0.02gを0.4mlの重クロロホルムに溶解し、サンプルの1H−NMRスペクトルを測定した。
サーモフィッシャーサイエンティフィック社製 NICOLET 4700を用い、サンプルのIRスペクトルを測定した。
エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製 示差走査熱量計(DSC) EXSTAR DSC6000を用い、窒素雰囲気下、ガラス転移温度を測定した。
エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製 示差熱熱重量同時測定装置(TG/DTA) EXSTAR TG/DTA6000を用い、窒素雰囲気下、熱分解温度を測定した。
島津製作所製 高速液体クロマトグラフ質量分析計(LC/MS) LCMS−2010Aを用いて、マススペクトルを測定した。
日立ハイテクノロジーズ製 高速液体クロマトグラフLaChrom Eliteを用いて、LC純度を測定した。
攪拌機を備えた500mlの四つ口セパラブルフラスコに、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン(BPF、大阪ガスケミカル(株)製)17.5重量部(0.05mol)、アリルブロマイド(関東化学(株)製)20.1重量部(0.17mol)、炭酸カリウム(関東化学(株)製)30.4重量部(0.22mol)をアセトン100mlで58℃にて7時間還流攪拌して反応させた。HPLCにて原料BPFが消失したことを確認した後に、生成した塩をろ過し、50℃、10torrにて減圧濃縮後、エタノール100重量部を添加し、50℃に昇温して溶解させた後に、10℃以下まで冷却したところ、白色の結晶物が生成した。得られた結晶をろ過し、85℃で24時間乾燥したところ、18.5重量部(収率86%)で得られた。得られた結晶をHPLCにて分析したところ、純度が99.8%であった。また、得られた結晶のNMR、IRおよびMASSを測定し、下記式で表される目的物[9,9−ビス(4−アリルオキシフェニル)フルオレン、分子量430]であることを確認した。
融点79.3℃、屈折率1.646。
攪拌機を備えた500mlの四つ口セパラブルフラスコに、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(BCF、大阪ガスケミカル(株)製)30.4重量部(0.09mol)、アリルブロマイド(関東化学(株)製)35.9重量部(0.30mol)、炭酸カリウム(関東化学(株)製)54.8重量部(0.40mol)をアセトン200mlで58℃にて7時間還流攪拌して反応させた。HPLCにて原料BCFが消失したことを確認した後に、生成した塩をろ過し、50℃、10torrにて減圧濃縮後、エタノール300重量部を添加し、50℃に昇温して溶解させた後に、10℃以下まで冷却したところ、白色の方状結晶が生成した。得られた結晶をろ過し、85℃で24時間乾燥したところ、37.4重量部(収率91%)で得られた。得られた結晶をHPLCにて分析したところ、純度が99.4%であった。また、得られた結晶のNMR、FT−IRおよびMASSを測定し、下記式で表される目的物[9,9−ビス(4−アリルオキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、分子量458]であることを確認した。
融点105.8℃、屈折率1.636。
20mlのサンプル容器に、合成例1で合成した化合物0.86重量部(2mmol)、1,2−エタンジチオール(関東化学(株)製)0.19重量部(2mmol)、光重合開始剤(IRGACURE 184、チバジャパン社製)0.02重量部、テトラヒドロフラン(THF)10重量部を撹拌して溶解させた後、撹拌しながら、紫外線照射装置(ウシオ電機社製 SP−9)を用いて、250Wで600秒間の紫外線照射を行った。得られた反応液を150重量部のヘキサンを入れた300mlのビーカーに滴下したところ、白色の結晶が生成した。得られたスラリーをろ過し、40℃で1時間減圧乾燥したところ、0.95重量部(収率90%)の白色結晶が得られた。得られた結晶のNMRを測定したところ、下記式(a)で表される繰り返し単位を有する熱可塑性樹脂であることを確認した。
また、得られた結晶の分子量Mwは12000、融点は97.2℃、5%熱重量減少温度は247℃、屈折率は1.668であった。
20mlのサンプル容器に、合成例1で合成した化合物0.86重量部(2mmol)、1,3−プロパンジチオール(関東化学(株)製)0.22重量部(2mmol)、光重合開始剤(IRGACURE 184、チバジャパン社製)0.02重量部、THF10重量部を撹拌して溶解させた後、撹拌しながら、紫外線照射装置(ウシオ電機社製 SP−9)を用いて、250Wで600秒間の紫外線照射を行った。得られた反応液を150重量部のヘキサンを入れた300mlのビーカーに滴下したところ、白色の結晶が生成した。得られたスラリーをろ過し、40℃で1時間減圧乾燥したところ、1.00重量部(収率93%)の白色結晶物が得られた。得られた結晶のNMRを測定したところ、下記式で表される繰り返し単位を有する熱可塑性樹脂であることを確認した。
また、得られた結晶の分子量Mwは11000、融点は79.6℃、5%熱重量減少温度は284℃、屈折率は1.658であった。
20mlサンプル容器に、合成例2で合成した化合物0.92重量部(2mmol)、1,2−エタンジチオール(関東化学(株)製)0.19重量部(2mmol)、光重合開始剤(IRGACURE 184 チバジャパン社製)0.02重量部、THF10重量部を撹拌して溶解させた後、撹拌しながら、紫外線照射装置(ウシオ電機社製 SP−9)を用いて、250Wで600秒間の紫外線照射を行った。得られた反応液を150重量部のヘキサンを入れた300mlのビーカーに滴下したところ、白色の結晶が生成した。得られたスラリーをろ過し、40℃で1時間減圧乾燥したところ、1.00重量部(収率90%)の白色結晶物が得られた。得られた結晶のNMRを測定したところ、下記式(b)で表される繰り返し単位を有する熱可塑性樹脂であることを確認した。
また、得られた結晶の分子量Mwは23000、融点は96.1℃、5%熱重量減少温度は199℃、屈折率は1.651であった。
20mlサンプル容器に、合成例2で合成した化合物0.92重量部(2mmol)、1,3−プロパンジチオール(関東化学(株)製)0.22重量部(2mmol)、光重合開始剤(IRGACURE 184 チバジャパン社製)0.02重量部、THF10重量部を撹拌して溶解させた後、撹拌しながら、紫外線照射装置(ウシオ電機社製 SP−9)を用いて、250Wで600秒間の紫外線照射を行った。得られた反応液を150重量部のヘキサンを入れた300mlのビーカーに滴下したところ、白色の結晶が生成した。得られたスラリーをろ過し、40℃で1時間減圧乾燥したところ、1.05重量部(収率92%)の白色結晶物が得られた。得られた結晶のNMRを測定したところ、下記式で表される繰り返し単位を有する熱可塑性樹脂であることを確認した。
また、得られた結晶の分子量Mwは9000、融点は86.8℃、5%熱重量減少温度は325℃、屈折率は1.648であった。
攪拌機を備えた2000mlの四つ口セパラブルフラスコに、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(BPEF、大阪ガスケミカル(株)製)307.0重量部(0.7mol)、3−メルカプトプロピオン酸371.5重量部(2.1mol)および溶媒としてのトルエン1400gを投入した後に、95℃まで加温して完全に溶解させた。その後、触媒としてのパラトルエン酸スルホン15.4重量部を1時間かけて滴下した後、95℃で維持して6時間攪拌下で反応させた。得られた反応液からHPLCにて分取した成分をFD−MSおよびNMRにて分析し、下記式で表される化合物9,9−ビス{4−[2−(3−メルカプトプロピオニルオキシ)エトキシ]フェニル}フルオレンであることを確認した。
実施例1において、エタンジチオールに代えて、合成例3で得られた9,9−ビス{4−[2−(3−メルカプトプロピオニルオキシ)エトキシ]フェニル}フルオレン1.29重量部(2mmol)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして2.0重量部(収率93%)の白色結晶物を得た。得られた結晶のNMRを測定したところ、前記式(a)において、エタンジチオール由来の骨格(−SCH2CH2S−(エチレンジチオ基))が下記式で表される骨格に置換した繰り返し単位を有する熱可塑性樹脂であることを確認した。
実施例3において、エタンジチオールに代えて、合成例3で得られた9,9−ビス[4−(2−(3−メルカプトプロピオニルオキシ)エトキシ)フェニル]フルオレン1.29重量部(2mmol)を使用したこと以外は、実施例3と同様にして2.0重量部(収率90%)の白色結晶物を得た。得られた結晶のNMRを測定したところ、前記式(b)において、エタンジチオール由来の骨格(−SCH2CH2S−(エチレンジチオ基))が下記式で表される骨格に置換した繰り返し単位を有する熱可塑性樹脂であることを確認した。
300mlのセパラブルフラスコに、合成例2で合成した化合物22.9重量部(50mmol)、1,2−エタンジチオール(関東化学(株)製)4.7重量部(50mmol)、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(関東化学(株)製)0.5重量部、トルエン70重量部を撹拌して溶解させた後、撹拌しながら、80℃で10時間反応させた。得られた反応液を100重量部のヘキサンおよび200重量部のアセトンを入れた500mlのビーカーに滴下したところ、白色の結晶が生成した。得られたスラリーをろ過し、40℃で1時間減圧乾燥したところ、24.5重量部(収率89%)の白色結晶物が得られた。
実施例7において、1,2−エタンジチオールに代えて、1,3−プロパンジチオール(関東化学(株)製)5.4重量部(50mmol)を使用したこと以外は、実施例7と同様にして24.5重量部(収率87%)の白色結晶物を得た。
実施例7において、1,2−エタンジチオールに代えて、ビス(2−メルカプトエチル)エーテル(東京化成工業(株)製)6.6重量部(50mmol)を使用したこと以外は、実施例7と同様にして20.5重量部(収率69%)の白色結晶物を得た。
実施例7において、1,2−エタンジチオールに代えて、ビス(2−メルカプトエチル)スルフィド(東京化成工業(株)製)7.7重量部(50mmol)を使用したこと以外は、実施例7と同様にして24.0重量部(収率78%)の白色結晶物を得た。
攪拌機を備えた500mlの四つ口セパラブルフラスコに、ビスフェノールA(キシダ化学(株)製)57.0重量部(0.25mol)、アリルブロマイド(関東化学(株)製)90.7重量部(0.75mol)、炭酸カリウム(関東化学(株)製)152.0重量部(1.10mol)をメチルエチルケトン200mlで65℃にて8時間還流攪拌して反応させた。HPLCにて原料ビスフェノールAが消失したことを確認した後に、生成した塩をろ過し、50℃、10torrにて減圧濃縮し、72.8重量部(収率94%)の粘性液体を得た。得られた粘性液体をHPLCにて、分析したところ純度が95.0%であった。また、得られた粘性液体が、下記式で表される化合物[ビスフェノールAのジアリルエーテル、2,2−ジ(4−アリルオキシフェニル)プロパン]であることを確認した。
実施例7において、合成例2で合成した化合物に代えて、合成例4で得られた化合物(ビスフェノールAのジアリルエーテル)11.7重量部(50mmol)、1,2−エタンジチオールに代えて、ビス(2−メルカプトエチル)スルフィド(東京化成工業(株)製)7.7重量部(50mmol)を使用したこと以外は、実施例7と同様にして23.0重量部(収率93%)の目的化合物を得た。
Claims (11)
- 芳香族骨格および2つのエチレン性不飽和結合を有する不飽和化合物と、ジチオール化合物とのエンチオール反応により得られる熱可塑性樹脂であって、不飽和化合物が9,9−ビスフェニルフルオレン骨格を有するジアリル化合物である、熱可塑性樹脂。
- 式(1)において、R2がアルキル基又はアリール基であり、mが0〜2である請求項2記載の熱可塑性樹脂。
- 式(1)において、nが0である請求項2又は3記載の熱可塑性樹脂。
- ジチオール化合物が、脂肪族ジチオール化合物を含む請求項1〜4のいずれかに記載の熱可塑性樹脂。
- ジチオール化合物が、9,9−ビスフェニルフルオレン骨格を有するジチオール化合物を含む請求項1〜5のいずれかに記載の熱可塑性樹脂。
- 芳香族骨格および2つのエチレン性不飽和結合を有する不飽和化合物と、ジチオール化合物とをエンチオール反応させ、熱可塑性樹脂を製造する方法であって、不飽和化合物が9,9−ビスフェニルフルオレン骨格を有するジアリル化合物である、請求項1〜6のいずれかに記載の熱可塑性樹脂の製造方法。
- 不飽和化合物、ジチオール化合物および重合開始剤を含む組成物に活性エネルギー線を付与しエンチオール反応させる請求項7記載の製造方法。
- 不飽和化合物、ジチオール化合物および光重合開始剤を含む組成物に光照射してエンチオール反応させる請求項7又は8記載の製造方法。
- 芳香族骨格および2つのエチレン性不飽和結合を有する不飽和化合物と、ジチオール化合物とを含む組成物であって、不飽和化合物が9,9−ビスフェニルフルオレン骨格を有するジアリル化合物である、組成物。
- さらに、重合開始剤を含む請求項10記載の組成物。
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