JP6141268B2 - オレフィンメタセシス組成物用の接着促進剤およびゲル調整剤 - Google Patents

オレフィンメタセシス組成物用の接着促進剤およびゲル調整剤 Download PDF

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Description

(関連出願の相互参照)
この出願は、2011年6月17日に出願された米国仮特許出願第61/498,528号、および、2012年6月1日に出願された米国仮特許出願第61/654,744号の利益を主張する。各内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、基材材料へのオレフィンメタセシス組成物の接着を改善するための方法および組成物、ならびに、オレフィンメタセシス反応を触媒および調整するための方法および組成物に関する。より具体的には、本発明は、基材材料への開環メタセシス重合(ROMP)組成物の接着を改善するための方法および組成物、ならびに、ROMP反応を触媒および調整するための方法および組成物、ならびに、ROMPによるポリマー製品の製造に関する。本発明のメタセシス反応により生成されたポリマー生成物は、幅広い範囲の材料および複合材料用途に使用され得る。本発明は、触媒、有機合成およびポリマーならびに材料化学および製造の分野に、有用性を有する。
ポリマーマトリクス複合材料は、特有の特性の組み合わせを提供し、幅広い範囲の用途に有用である。このような複合材料は、熱硬化性または熱可塑性のポリマーマトリクス材料のいずれかと、各種の粒子または繊維充填剤もしくは補強材とを使用して構築され得る。前記ポリマーマトリクス材料と種々の粒子または繊維基材の表面との間に、強力な接着を有するのが、一般的に有利である。ポリマーマトリクスへの接着を最適化するための、基材仕上げおよび他の処理に関する多くの技術が存在する。例えば、長繊維強化複合材料の製造では、ポリマーマトリクスと繊維補強材との間の改善された接着により、材料の性能が向上される。良好な接着は、剥離または他の接着欠陥モードにより、欠陥が発生しそうな場合、特に重要である。
例えば、それぞれの開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第5,840,238号明細書、米国特許第6,310,121号明細書、および米国特許第6,525,125号明細書に記載のように、オレフィンメタセシス処理により生成されたポリマーが、複合材料マトリクス材料として有力である。特に有益な使用は、環状オレフィンのROMPにより生成されるポリマーである。低粘度の環状オレフィン樹脂配合およびROMPの反応速度を調整する能力(例えば、両開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第4,708,969号明細書および米国特許第5,939,504号明細書)により、複合材料の処理および製造が容易となり、ROMPポリマーの耐食性および高い堅牢性が、良好な複合材料の耐久性をもたらす。さらに、ROMPポリマーの特定の特性、例えば、機械的強度および剛性、熱変形温度および溶剤耐性は、熱処理により(例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第4,902,560号明細書)、または、ペルオキシドの添加により化学的に(例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第5,728,785号明細書)誘導される架橋により、さらに向上され得る。
商業的に重要なROMP樹脂配合は、一般的に、すぐに利用可能であり、安価な環状オレフィン、例えば、ジシクロペンタジエン(DCPD)、ノルボルネン、シクロオクタジエン(COD)および種々のシクロアルケンに基づいている。しかしながら、極性官能基の化学的性質に基づく伝統的な樹脂系(例えば、エポキシ、アクリレート、ウレタンおよびポリエステル樹脂)とは対照的に、これらの非極性ROMP樹脂は、一般的な炭素、ガラスまたは鉱物の充填剤および補強材のより極性の表面に対する接着性が本質的に乏しい。ROMPポリマーの電気的および機械的特性の改善のために、このような樹脂配合に種々のシランを添加することが、それぞれの開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第5,840,238号明細書、米国特許第6,001,909号明細書、および米国特許第7,339,006号明細書に記載されている。幅広く使用される多くの市販のシランは、ROMPポリマーに最適な特性を付与しないが、前記シランが、高いメタセシス活性を有する基を含む場合のみ、最も高い向上が得られる(種々のメタセシス活性基の相対的な反応性は、J.Am.Chem.Soc.,2003,125,11360−11370に記載されている)。
ROMPにより生成されたポリマーは、非限定的な例として、成形された部品のキャスティング、ならびに、樹脂−ガラスおよび樹脂−木材複合材料の注入に、特に十分適している。1つの方法手順に基づいて、環状オレフィンモノマーが、適切な添加剤および充填剤とブレンドされ、ついで、オレフィンメタセシス触媒と混合される。最初の樹脂混合物は、典型的には、低粘度の液体であり、幅広い範囲の樹脂注入およびキャスト技術が可能である。重合の進行時に、まず、前記樹脂は、「ゲル化」し(自由に流れないように粘度が向上し)、ついで、前記樹脂がピークモノマー変換を達成するとき、「硬化」する。オレフィンメタセシス重合のゲル化および硬化の速度における反応速度論は、モノマー、触媒および温度により決まる。
オレフィンメタセシス重合を使用する物品を製造する場合、前記樹脂の粘度が、前記樹脂が製造条件下で金型に充填されるために流れなくなる程度まで増加する前に、触媒された樹脂のあらゆる注ぎ込みまたは注入が、完了されなければならない。高粘度(プレゲル化)またはゲル化した樹脂の注ぎ込みまたは注入により、閉じ込められた空気が含まれ、または、製造された部品の機械的特性または外観を低下させる、他の欠陥または症状を生じ得る。このため、ゲル形成過程を調整すること、具体的には、ゲル調整剤の使用により、粘度増加の開始ならびに前記樹脂のゲル化および硬化状態の開始を遅延させることが望まれるであろう。前記注ぎ込みまたは注入が完了した後で、金型が充填された妥当な時間内に重合を開始し、所望の硬化速度で進行するのがさらに有利であろう。
モノマーと触媒とが混合された後に、液状モノマー/触媒混合物が動き得る間の時間は、重合反応混合物の「ポットライフ」と呼ばれる。前記「ポットライフ」を調整する能力が、大きな部品を成形し、多孔質材料の欠陥のない注入を達成するのにさらにより重要となる。このような大きな部品を製造する場合、または、粘度増加により発生する欠陥を低減または排除する場合、触媒されたROMP反応のゲル形成過程、特にゲル化状態の開始の調整を可能にするのが特に有用であろう。
オレフィンメタセシス重合についての特定の限られた種類のゲル調整剤が、開示されてきた。例えば、米国特許第5,939,504号明細書には、ゲル調整剤として、ホスフィン、ピリジンおよび他のルイス塩基の使用が開示されている。有用ではあるが、ROMP反応におけるこのようなゲル調整剤の効果は、重合開始において比較的小さな変化が望まれる場合は、調整するのが困難であり得る。例えば、低コストであるため、商業的に魅力のある添加剤であるトリブチルホスフィンの少量添加では、ポットライフに顕著な変化は生じ得ないが、わずかに多くの量を添加することにより、重合の開始で、所望されるよりも相当に大幅な遅延が発生し、これにより望ましい効果を超えてしまう場合がある。実用的観点から、ゲル形成過程を細かく調整する能力がないため、これらのゲル調整剤は、大きいまたは変化する寸法の製品には、ほとんど有用でない。特定のゲル調整剤、例えばホスフィンも、樹脂中ですぐに酸化することで、前記ポットライフを延長する調整剤の能力を低下させる。このため、ゲル調整用のホスフィン化合物に基づく樹脂組成物は、新たなゲル調整添加剤と再配合することなく、相当の時間の長さで保存することはできない。
活性酸素含有化合物、例えば、ヒドロペルオキシドは、一部の系において、活性剤として作用するが(例えば、米国特許第4,380,617号明細書および米国特許第4,049,616号明細書)、一般的に、メタセシス触媒の性能に悪影響を有すると考えられる。メタセシス反応に使用することが意図されるオレフィンは、酸素含有不純物、例えば、ヒドロペルオキシドの濃度を低下させるために、多くの場合、化学的に処理される(例えば、米国特許第5,378,783号明細書)か、または、吸収剤、例えば、アルミナまたはゼオライトで前処理される(例えば、米国特許第7,700,698号明細書;米国特許第4,943,397号明細書;および米国特許第4,584,425号明細書)。例えば、米国特許第4,584,425号明細書には、ヒドロペルオキシド化合物が、2部のタングステンメタセシス触媒によるDCPDのROMPにおいて、著しい悪影響を有することが示される。米国特許第7,576,227号明細書には、ルテニウムアルキリデン触媒を使用する場合、交差メタセシス転換数を改善するために、ヒドロペルオキシドおよび他の触媒毒を除去するのが有利であることが教示されている。
ヒドロペルオキシド添加剤は、ROMPポリマーについての、重合後ラジカル架橋開始剤として提案されてきた(例えば、米国特許第7,025,851号明細書および米国特許第7,476,716号明細書)。しかしながら、米国特許第5,728,785号明細書には、ジシクロペンタジエンのROMPが、重合後架橋を達成するのに典型的に有用なレベルである、(ジシクロペンタジエンに対して)1wt%のtert−ブチルヒドロペルオキシドの存在下で失敗することが、具体的に示されている。他には、ROMP配合に使用される添加剤は、メタセシス触媒による有害な相互作用を避けるために、ヒドロペルオキシド官能化を含むべきではないと教示されている(例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第6,323,296号明細書および米国特許第6,890,650号明細書)。
特にオレフィンメタセシスポリマーの特性およびその関連する用途における、当分野において達成された進歩にも関わらず、数多くの領域、例えば、基材材料、特に、伝統的な樹脂系で使用されてきた幅広い各種の既存の基材材料への、オレフィンメタセシス組成物、特にROMP組成物の接着、および、ROMP組成物を重合するゲル形成過程を調整するための特定のゲル調整剤の使用における更なる改善のための、継続的な要求が存在する。
米国特許第5,840,238号明細書 米国特許第6,310,121号明細書 米国特許第6,525,125号明細書 米国特許第4,708,969号明細書 米国特許第5,939,504号明細書 米国特許第4,902,560号明細書 米国特許第5,728,785号明細書 米国特許第6,001,909号明細書 米国特許第7,339,006号明細書 米国特許第4,380,617号明細書 米国特許第4,049,616号明細書 米国特許第5,378,783号明細書 米国特許第7,700,698号明細書 米国特許第4,943,397号明細書 米国特許第4,584,425号明細書 米国特許第7,576,227号明細書 米国特許第7,025,851号明細書 米国特許第7,476,716号明細書 米国特許第6,323,296号明細書 米国特許第6,890,650号明細書
J.Am.Chem.Soc.,2003,125,11360−11370
本発明は、1つ以上の前述の懸念事項を解決することを対象にし、樹脂組成物、例えば、ROMP組成物中の接着促進剤の使用、または、基材材料へのメタセシス触媒された組成物の接着における有用な改善を提供するための基材材料の前処理としての接着促進剤の使用、および、ROMP反応を調整するための能力における有用な改善を提供するためのROMP組成物中のヒドロペルオキシドゲル調整剤の使用に関する。より具体的には、本発明者らは、樹脂組成物、特にROMP組成物に本発明に基づく接着促進剤を添加することにより、前記重合された樹脂の機械的特性に悪影響を及ぼすことなく、前記基材材料への、重合された(樹脂)組成物の接着において、改善が可能となることを発見した。または、基材材料は、前記基材材料への前記重合された(樹脂)組成物の接着を改善するために、前記重合された樹脂の機械的特性に悪影響を及ぼすことなく、本発明に基づく接着促進剤により前処理され得る。さらに、本発明者らは、ROMP組成物の反応混合物へのヒドロペルオキシドの添加により、前記重合されたROMP材料の機械的特性に悪影響を及ぼすことなく、前記樹脂のゲルおよび硬化形成過程に対して優れた調整が可能となることを発見した。さらに、ヒドロペルオキシドのゲル調整効果は、当分野において公知の他のゲル調整剤と比較して、樹脂において顕著に安定的である。
一実施形態では、本発明は、オレフィンメタセシス触媒(例えば、環状オレフィンメタセシス触媒)により触媒される、環状オレフィンのオレフィンメタセシス反応、例えば、ROMP反応の、基材材料への接着を改善するための方法を提供する。前記方法では、接着促進剤は、環状オレフィン、オレフィンメタセシス触媒(例えば、環状オレフィンメタセシス触媒)および基材材料と混合されることにより、改善された機械的特性を有する樹脂組成物を形成する。別の実施形態では、本発明は、オレフィンメタセシス触媒(例えば、環状オレフィンメタセシス触媒)により触媒される、環状オレフィンのオレフィンメタセシス反応、例えば、ROMP反応の、基材材料、例えば、ガラス基材材料への接着を改善するための方法を提供する。前記方法では、接着促進剤は、環状オレフィン、オレフィンメタセシス触媒(例えば、環状オレフィンメタセシス触媒)および基材材料、例えば、ガラス基材材料等と混合されることにより、改善された特性を有する樹脂基材複合材料を形成する。本発明は、さらに、環状オレフィン、環状オレフィンメタセシス触媒、ヒドロペルオキシドゲル調整剤および接着促進剤のROMP組成物を対象にする。前記環状オレフィンは、官能化されても、官能化されなくてもよく、置換されても、非置換でもよい。前記発明のROMP組成物は、取扱いおよび使用が容易であり、ならびに、基材材料と混合され、硬化された場合、改善された特性を有する樹脂基材複合材料を形成するのが容易である。以下に記載される本発明に基づく接着促進剤は、一般的に、少なくとも2つのイソシアネート基を含有する化合物からなる。任意に少なくとも1つのヘテロ原子を含有するメタセシス活性化合物が、前記ROMP組成物に存在してもよい。ついで、前記樹脂組成物は、前記オレフィンメタセシス触媒、前記接着促進剤および基材材料の存在下で、前記環状オレフィンのオレフィンメタセシス反応を促進するのに効果的な条件に供される。前記樹脂組成物は、前記樹脂組成物に添加された基材材料の代わりに、又は前記樹脂組成物に添加された基材材料に加えて、基材材料と接触されてもよく、ついで、前記オレフィンメタセシス触媒、前記接着促進剤および、任意の添加された基材材料の存在下、ならびに/または、前記基材材料との接触下で、前記環状オレフィンのオレフィンメタセシス反応を促進するのに効果的な条件に供されてもよい。
本発明は、さらに、環状オレフィン、オレフィンメタセシス触媒、接着促進剤および基材材料、例えば、ガラス基材材料等の樹脂組成物、例えば、ROMP組成物を対象にする。前記環状オレフィンは、官能化されても、官能化されなくてもよく、置換されても、非置換でもよい。一般的に、前記接着促進剤は、少なくとも2つのイソシアネート基を含む化合物を含む。前記接着促進剤は、前記樹脂組成物が前記基材材料の存在下でメタセシス触媒条件に供された場合、基材材料への前記樹脂組成物の接着を向上するのに効果的な量で存在しなければならない。前記接着促進剤は、化合物の混合物でもよく、各化合物は、少なくとも2つのイソシアネートを含有する。別の実施形態では、前記接着促進剤は、少なくとも2つのイソシアネートを含有し、またオレフィンメタセシス活性基を含有する。別の実施形態では、前記接着促進剤は、少なくとも2つのイソシアネートを含有し、オレフィンメタセシス活性基を含有しない。更なる実施形態では、前記接着促進剤は、ヘテロ原子含有官能基およびメタセシス活性オレフィンを含む任意の化合物を含有してもよい。
本発明の接着促進剤の添加により、本発明の接着促進剤が含まれていないこと以外は同じ樹脂組成物と比較して、前記基材材料、例えば、ガラス基材材料等への、オレフィンメタセシス(例えば、ROMP)組成物の接着における、有益な改善が提供される。
別の実施形態では、本発明は、環状オレフィンメタセシス触媒により触媒される、環状オレフィンのROMP反応の開始を調整するための方法を提供する。前記方法では、ヒドロペルオキシドゲル調整剤は、環状オレフィンおよび環状オレフィンメタセシス触媒と混合されることにより、ROMP組成物を形成する。ついで、前記ROMP組成物は、前記環状オレフィンメタセシス触媒および前記添加されたヒドロペルオキシドゲル調整剤の存在下で、前記環状オレフィンのROMP反応を促進するのに効果的な条件に供される。
本発明は、さらに、環状オレフィン、環状オレフィンメタセシス触媒およびヒドロペルオキシドゲル調整剤のROMP組成物を対象にする。前記環状オレフィンは、官能化されても、官能化されなくてもよく、置換されても、非置換でもよい。本発明は、環状オレフィン、環状オレフィンメタセシス触媒、ヒドロペルオキシドゲル調整剤および、本発明の接着促進剤を含む組成物も対象にする。前記環状オレフィンは、官能化されても、官能化されなくてもよく、置換されても、非置換でもよい。
一般的に、前記ヒドロペルオキシドゲル調整剤は、前記添加されたヒドロペルオキシドの不存在下で、同じ環状オレフィンメタセシス触媒により触媒される、前記同じ環状オレフィンのROMP反応と比較して、前記添加されたヒドロペルオキシドの存在下で、前記環状オレフィンメタセシス触媒により触媒される、前記環状オレフィンのROMP反応におけるゲル化時間を向上するのに効果的な量で添加される。
本発明は、開環メタセシス重合(ROMP)反応について、特に有益であるが、他のメタセシス反応、例えば、開環交差メタセシス反応、交差メタセシス反応、自己メタセシス反応、エテノリシス反応、アルケノリシス反応、又は非環式ジエンメタセシス重合反応および、このようなメタセシス反応の組み合わせとの組み合わせで使用することも見出され得る。
本発明のこれらの態様および他の態様は、下記の詳細な説明および実施例を踏まえれば、当業者に明らかとなるであろう。
実施例に記載のように、発熱時間についてのクミルヒドロペルオキシド(CHP)の効果を示す。 実施例に記載のように、CHP変性DCPD樹脂のROMPに関する粘度プロファイルを示す。
専門用語および定義
特に断らない限り、本発明は、特定の反応物質、置換基、触媒、反応条件等には限定されず、例えば、変更してもよい。本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態を説明する目的のみのものであり、限定的に解釈されるべきでないことを理解されたい。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用するとき、単数形の「a」、「an」および「the」は、特に明確に断らない限り、複数の指示対象を含む。このため、例えば、「α−オレフィン(an α−olefin)」への言及は、1つのα−オレフィンおよび、2つ以上のα−オレフィンの組み合わせまたは混合物を含む。「置換基(a substituent)」への言及は、1つの置換基および、2つ以上の置換基等を包含する。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用するとき、「例えば(for example)」、「例えば(for instance)」、「例えば(such as)」または「例えば(including)」の用語は、より一般的な主題をさらに明確にする例示を紹介することを意味する。特に断らない限り、これらの例示は、本発明の理解の助けを提供するのみであり、何らの方法でも限定することを意味していない。
本明細書およびそれに続く特許請求の範囲では、用語の数についてなされるであろう言及は、下記の意味を有すると定義されるものとする。
本明細書で使用するとき、「アルキル」の用語は、直鎖状、分岐鎖状または環状の飽和炭化水素基を意味し、典型的には、必ずではないが、1から約24個の炭素原子、好ましくは、1から約12個の炭素原子を含有し、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、オクチル、デシル等、ならびに、シクロアルキル基、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル等である。一般的に、改めて必ずではないが、本明細書でのアルキル基は、1から約12個の炭素原子を含有する。「低級アルキル」の用語は、1から6個の炭素原子のアルキル基を意味し、「シクロアルキル」の特有の用語は、典型的には、4から8個、好ましくは5から7個の炭素原子の環状のアルキル基を意味する。「置換アルキル」の用語は、1つ以上の置換基で置換されたアルキルを意味する。「ヘテロ原子含有アルキル」および「ヘテロアルキル」の用語は、少なくとも1つの炭素原子が、ヘテロ原子で置換されているアルキルを意味する。特に断らなければ、「アルキル」および「低級アルキル」の用語は、直鎖状、分岐鎖状、環状、非置換、置換および/またはヘテロ原子含有アルキルおよび低級アルキルのそれぞれを含む。
本明細書で使用するとき、「アルキレン」の用語は、二官能性の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基を意味する。「アルキル」は、上記規定の通りである。
本明細書で使用するとき、「アルケニル」の用語は、少なくとも1つの二重結合を含有する、2から約24個の炭素原子の、直鎖状、分岐鎖状または環状の炭化水素基、例えば、エテニル、n−プロペニル、イソプロペニル、n−ブテニル、イソブテニル、オクテニル、デセニル、テトラデセニル、ヘキサデセニル、エイコセニル、テトラコセニル等を意味する。本明細書において、好ましいアルケニル基は、2から約12個の炭素原子を含有する。「低級アルケニル」の用語は、2から6個の炭素原子のアルケニル基を意味する。「シクロアルケニル」の特有の用語は、好ましくは、5から8個の炭素原子を有する環状のアルケニル基を意味する。「置換アルケニル」の用語は、1つ以上の置換基で置換されたアルケニルを意味する。「ヘテロ原子含有アルケニル」および「ヘテロアルケニル」の用語は、少なくとも1つの炭素原子が、ヘテロ原子で置換されているアルケニルを意味する。特に断らなければ、「アルケニル」および「低級アルケニル」の用語は、直鎖状、分岐鎖状、環状、非置換、置換および/またはヘテロ原子含有アルケニルおよび低級アルケニルのそれぞれを含む。
本明細書で使用するとき、「アルケニレン」の用語は、二官能性の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルケニル基を意味する。「アルケニル」は、上記規定の通りである。
本明細書で使用するとき、「アルキニル」の用語は、少なくとも1つの三重結合を含有する、2から約24個の炭素原子の、直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基、例えば、エチニル、n−プロピニル等を意味する。本明細書において、好ましいアルキニル基は、2から約12個の炭素原子を含有する。「低級アルキニル」の用語は、2から6個の炭素原子のアルキニル基を意味する。「置換アルキニル」の用語は、1つ以上の置換基で置換されたアルキニルを意味する。「ヘテロ原子含有アルキニル」および「ヘテロアルキニル」の用語は、少なくとも1つの炭素原子が、ヘテロ原子で置換されているアルキニルを意味する。特に断らなければ、「アルキニル」および「低級アルキニル」の用語は、直鎖状、分岐鎖状、非置換、置換および/またはヘテロ原子含有アルキニルおよび低級アルキニルのそれぞれを含む。
本明細書で使用するとき、「アルコキシ」の用語は、1つの末端エーテル結合により結合されたアルキル基を意味する。すなわち、「アルコキシ」基は、−O−アルキルと表されてもよく、アルキルは、上記規定の通りである。「低級アルコキシ」基は、1から6個の炭素原子を含有するアルコキシ基を意味する。同様に、「アルケニルオキシ」および「低級アルケニルオキシ」はそれぞれ、1つの末端エーテル結合により結合されたアルケニルおよび低級アルケニル基を意味する。「アルキニルオキシ」および「低級アルキニルオキシ」はそれぞれ、1つの末端エーテル結合により結合されたアルキニルおよび低級アルキニル基を意味する。
本明細書で使用するとき、「アリール」の用語は、特に断らない限り、1つの芳香環または、(種々の芳香環が、共通の基、例えば、メチレンまたはエチレン部分に結合されるように)互いに縮合し、直接的に結合され、または間接的に結合された、複数の芳香環を含有する芳香族置換基を意味する。好ましいアリール基は、5から24個の炭素原子を含有する。特に好ましいアリール基は、5から14個の炭素原子を含有する。典型的なアリール基は、1つの芳香環または2つの縮合もしくは結合した芳香環、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルアミン、ベンゾフェノン等を含有する。「置換アリール」は、1つ以上の置換基で置換されたアリール部分を意味する。「ヘテロ原子含有アリール」および「ヘテロアリール」の用語は、以下にさらに詳細に記載されるように、少なくとも1つの炭素原子が、ヘテロ原子で置換されているアリール置換基を意味する。
本明細書で使用するとき、「アリールオキシ」の用語は、1つの末端エーテル結合により結合されたアリール基を意味する。「アリール」は、上記規定の通りである。「アリールオキシ」基は、−O−アリールと表されてもよく、アリールは、上記規定の通りである。好ましいアリールオキシ基は、5から24個の炭素原子を含有する。特に好ましいアリールオキシ基は、5から14個の炭素原子を含有する。アリールオキシ基としては、制限されず、例えば、フェノキシ、o−ハロ−フェノキシ、m−ハロ−フェノキシ、p−ハロ−フェノキシ、o−メトキシ−フェノキシ、m−メトキシ−フェノキシ、p−メトキシ−フェノキシ、2,4−ジメトキシ−フェノキシ、3,4,5−トリメトキシ−フェノキシ等が挙げられる。
「アルカリル」の用語は、アルキル置換基を有するアリール基を意味する。「アラルキル」の用語は、アリール置換基を有するアルキル基を意味する。「アリール」および「アルキル」は、上記規定の通りである。好ましいアルカリルおよびアラルキルの基は、6から24個の炭素原子を含有する。特に好ましいアルカリルおよびアラルキルの基は、6から16個の炭素原子を含有する。アルカリル基としては、例えば、p−メチルフェニル、2,4−ジメチルフェニル、p−シクロヘキシルフェニル、2,7−ジメチルナフチル、7−シクロオクチルナフチル、3−エチル−シクロペンタ−1,4−ジエン等が挙げられる。アラルキル基としては、制限されず、例えば、ベンジル、2−フェニル−エチル、3−フェニル−プロピル、4−フェニル−ブチル、5−フェニル−ペンチル、4−フェニルシクロヘキシル、4−ベンジルシクロヘキシル、4−フェニルシクロヘキシルメチル、4−ベンジルシクロヘキシルメチル等が挙げられる。「アルカリルオキシ」および「アラルキルオキシ」の用語は、式−ORの置換基を意味する。Rは、今規定したように、それぞれ、アルカリルまたはアラルキルである。
「アシル」の用語は、式−(CO)−アルキル、−(CO)−アリールまたは−(CO)−アラルキルを有する置換基を意味する。「アシルオキシ」の用語は、式−O(CO)−アルキル、−O(CO)−アリールまたは−O(CO)−アラルキルを有する置換基を意味する。「アルキル」、「アリール」および「アラルキル」は、上記規定の通りである。さらに、「アシル」の用語は、式−(CO)−アルカリル、−(CO)−アルケニルまたは−(CO)−アルキニルを有する置換基も意味する。「アシルオキシ」の用語は、式−O(CO)−アルカリル、−O(CO)−アルケニルまたは−O(CO)−アルキニルを有する置換基も意味する。「アルカリル」、「アルケニル」および「アルキニル」は、上記規定の通りである。
「環状」および「環」の用語は、置換されても、置換されていなくてもよく、および/または、ヘテロ原子を含有してもよく、単環式、二環式または多環式でもよい、脂環式または芳香族の基を意味する。「脂環式」の用語は、芳香族環状部分の対語としての脂肪族環状部分を意味する、従来の意味で使用され、単環式、二環式または多環式でもよい。
「ハロ」および「ハロゲン」の用語は、クロロ、ブロモ、フルオロまたはヨードの置換基を意味する従来の意味で使用される。
「ヒドロカルビル」は、1から約30個の炭素原子、好ましくは1から約24個の炭素原子、最も好ましくは1から約12個の炭素原子を含有し、直鎖状、分岐鎖状、環状、飽和および不飽和の種類を含む、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基等を含む、一価のヒドロカルビル基を意味する。「低級ヒドロカルビル」の用語は、1から6個の炭素原子、好ましくは1から4個の炭素原子のヒドロカルビル基を意図する。「ヒドロカルビレン」の用語は、1から約30個の炭素原子、好ましくは1から約24個の炭素原子、最も好ましくは1から約12個の炭素原子を含有し、直鎖状、分岐鎖状、環状、飽和および不飽和の種類を含む、二価のヒドロカルビル部分を意味する。「低級ヒドロカルビレン」の用語は、1から6個の炭素原子のヒドロカルビレン基を意味する。「置換ヒドロカルビル」は、1つ以上の置換基で置換されたヒドロカルビルを意味する。「ヘテロ原子含有ヒドロカルビル」および「ヘテロヒドロカルビル」の用語は、少なくとも1つの炭素原子が、ヘテロ原子で置換されているヒドロカルビルを意味する。同様に、「置換ヒドロカルビレン」は、1つ以上の置換基で置換されたヒドロカルビレンを意味する。「ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン」および「ヘテロヒドロカルビレン」の用語は、少なくとも1つの炭素原子が、ヘテロ原子で置換されているヒドロカルビレンを意味する。特に断らない限り、「ヒドロカルビル」および「ヒドロカルビレン」の用語は、置換および/またはヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよびヒドロカルビレン部分をそれぞれ含むものと解釈されるべきである。
「ヘテロ原子含有ヒドロカルビル基」にあるような「ヘテロ原子含有」の用語は、1つ以上の炭素原子が、炭素以外の原子、例えば、窒素、酸素、硫黄、リンまたはケイ素、典型的には、窒素、酸素または硫黄で置換されている、炭化水素分子またはヒドロカルビル分子フラグメントを意味する。同様に、「ヘテロアルキル」の用語は、ヘテロ原子を含有するアルキル置換基を意味し、「複素環」の用語は、ヘテロ原子を含有する環状置換基を意味し、「ヘテロアリール」および「ヘテロ芳香族」の各用語は、ヘテロ原子を含有する「アリール」および「芳香族」の置換基を意味する等である。「複素環」の基または化合物は、芳香族でもよいし、芳香族でなくともよく、さらに、その「複素環」は、「アリール」の用語に関して上記したように、単環式、二環式、多環式でもよいことに留意すべきである。ヘテロアルキル基としては、例えば、アルコキシアリール、アルキルスルファニル置換アルキル、N−アルキル化アミノアルキル等が挙げられる。ヘテロアリール置換基としては、例えば、ピロリル、ピロリジニル、ピリジニル、キノリニル、インドリル、ピリミジニル、イミダゾリル、1,2,4−トリアゾリル、テトラゾリル等が挙げられる。ヘテロ原子含有脂環状基は、例えば、ピロリジノ、モルホリノ、ピペラジノ、ピペリジノ等が挙げられる。
一部の上記規定に示唆されるように、「置換ヒドロカルビル」、「置換アルキル」、「置換アリール」等にあるような「置換」は、前記ヒドロカルビル、アルキル、アリールまたは他の部分において、炭素(または他の)原子に結合した少なくとも1つの水素原子が、1つ以上の非水素置換基で置換されることを意味する。このような置換基としては、制限されず、例えば:本明細書において、「Fn」として言及される官能基、例えば、ハロ、ヒドロキシル、スルフヒドリル、C−C24アルコキシ、C−C24アルケニルオキシ、C−C24アルキニルオキシ、C−C24アリールオキシ、C−C24アラルキルオキシ、C−C24アルカリルオキシ、アシル(例えば、C−C24アルキルカルボニル(−CO−アルキル)およびC−C24アリールカルボニル(−CO−アリール))、アシルオキシ(−O−アシル、例えば、C−C24アルキルカルボニルオキシ(−O−CO−アルキル)およびC−C24アリールカルボニルオキシ(−O−CO−アリール))、C−C24アルコキシカルボニル(−(CO)−O−アルキル)、C−C24アリールオキシカルボニル(−(CO)−O−アリール)、ハロカルボニル(−(CO)−X、Xは、ハロである)、C−C24アルキルカルボナト(−O−(CO)−O−アルキル)、C−C24アリールカルボナト(−O−(CO)−O−アリール)、カルボキシ(−COOH)、カルボキシラト(−COO)、カルバモイル(−(CO)−NH)、モノ−(C−C24アルキル)−置換カルバモイル(−(CO)−NH(C−C24アルキル))、ジ−(C−C24アルキル)−置換カルバモイル(−(CO)−N(C−C24アルキル))、モノ−(C−C24ハロアルキル)−置換カルバモイル(−(CO)−NH(C−C24ハロアルキル))、ジ−(C−C24ハロアルキル)−置換カルバモイル(−(CO)−N(C−C24ハロアルキル))、モノ−(C−C24アリール)−置換カルバモイル(−(CO)−NH−(C−C24アリール))、ジ−(C−C24アリール)−置換カルバモイル(−(CO)−N(C−C24アリール))、ジ−N−(C−C24アルキル)、N−(C−C24アリール)−置換カルバモイル(−(CO)−N(C−C24アルキル)(C−C24アリール))、チオカルバモイル(−(CS)−NH)、モノ−(C−C24アルキル)−置換チオカルバモイル(−(CS)−NH(C−C24アルキル))、ジ−(C−C24アルキル)−置換チオカルバモイル(−(CS)−N(C−C24アルキル))、モノ−(C−C24アリール)−置換チオカルバモイル(−(CS)−NH(C−C24アリール))、ジ−(C−C24アリール)−置換チオカルバモイル(−(CS)−N(C−C24アリール))、ジ−N−(C−C24アルキル)、N−(C−C24アリール)−置換チオカルバモイル(−(CS)−N(C−C24アルキル)(C−C24アリール))、カルバミド(−NH−(CO)−NH)、シアノ(−C≡N)、シアナト(−O−C≡N)、チオシアナト(−S−C≡N)、ホルミル(−(CO)−H)、チオホルミル(−(CS)−H)、アミノ(−NH)、モノ−(C−C24アルキル)−置換アミノ(−NH(C−C24アルキル))、ジ−(C−C24アルキル)−置換アミノ(−N(C−C24アルキル))、モノ−(C−C24アリール)−置換アミノ(−NH(C−C24アリール))、ジ−(C−C24アリール)−置換アミノ(−N(C−C24アリール))、C−C24アルキルアミド(−NH−(CO)−アルキル)、C−C24アリールアミド(−NH−(CO)−アリール)、イミノ(−CR=NH、R=水素、C−C24アルキル、C−C24アリール、C−C24アルカリル、C−C24アラルキル等)、C−C20アルキルアミノ(−CR=N(アルキル)、R=水素、C−C24アルキル、C−C24アリール、C−C24アルカリル、C−C24アラルキル等)、アリールイミノ(−CR=N(アリール)、R=水素、C−C20アルキル、C−C24アリール、C−C24アルカリル、C−C24アラルキル等)、ニトロ(−NO)、ニトロソ(−NO)、スルホ(−SO−OH)、スルホナート(−SO−O)、C−C24アルキルスルファニル(−S−アルキル;「アルキルチオ」とも言う)、C−C24アリールスルファニル(−S−アリール;「アリールチオ」とも言う)、C−C24アルキルスルフィニル(−(SO)−アルキル)、C−C24アリールスルフィニル(−(SO)−アリール)、C−C24アルキルスルホニル(−SO−アルキル)、C−C24モノアルキルアミノスルホニル−SO−N(H)アルキル)、C−C24ジアルキルアミノスルホニル−SO−N(アルキル)、C−C24アリールスルホニル(−SO−アリール)、ボリル(−BH)、ボロノ(−B(OH))、ボロナト(−B(OR)、Rは、アルキルまたは他のヒドロカルビルである)、ホスホノ(−P(O)(OH))、ホスホナト(−P(O)(O)、ホスフィナト(−P(O)(O))、ホスホ(−PO)およびホスフィノ(−PH);ならびに、前記ヒドロカルビル部分である、C−C24アルキル(好ましくはC−C12アルキル、より好ましくはC−Cアルキル)、C−C24アルケニル(好ましくはC−C12アルケニル、より好ましくはC−Cアルケニル)、C−C24アルキニル(好ましくはC−C12アルキニル、より好ましくはC−Cアルキニル)、C−C24アリール(好ましくはC−C14アリール)、C−C24アルカリル(好ましくはC−C16アルカリル)および、C−C24アラルキル(好ましくはC−C16アラルキル)を意味する。本明細書において、「Fn」として言及される更なる官能基としては、制限されず、イソシアネート(−N=C=O)およびチオイソシアネート(−N=C=S)が挙げられる。
「官能化ヒドロカルビル」、「官能化アルキル」、「官能化オレフィン」、「官能化環状オレフィン」等にあるような「官能化」は、ヒドロカルビル、アルキル、オレフィン、環状オレフィンまたは他の部分において、炭素(または他の)原子に結合した少なくとも1つの水素原子が、1つ以上の官能基、例えば、上記のもので置換されることを意味する。「官能基」の用語は、本明細書に記載の使用に適した任意の官能種を含むことを意味する。具体的には、本明細書で使用するとき、官能基は、基材表面上の対応する官能基と反応するか、または結合する能力を必然的に有するであろう。
さらに、上記官能基は、特定の基が許せば、1つ以上の更なる官能基、または、1つ以上のヒドロカルビル部分、例えば、具体的に上記したもので、さらに置換されてもよい。同様に、上記ヒドロカルビル部分は、上記のように、1つ以上の官能基または更なるヒドロカルビル部分で、さらに置換されてもよい。
「任意の」または「任意に」は、続けて記載される状況が、発生しても、発生しなくてもよいことを意味する。そのため、前記記載は、前記状況が発生する例と、前記状況が発生しない例とを含む。例えば、「任意に置換される」の表現は、非水素置換基が、所定の原子上に存在してもよいし、存在しなくてもよいことを意味する。このため、前記記載は、非水素置換基が存在する化学構造と、非水素置換基が存在しない化学構造とを含む。
本明細書で使用するとき、「基材材料」の用語は、本発明の樹脂組成物が、接触し、塗工され得る任意の材料、または、前記樹脂中に包含される基材材料を有する任意の材料を一般的に意味することを意図する。このような材料としては、制限されず、補強材料、例えば、フィラメント、繊維、ロービング、マット、織物、布、ニット材料、生地、または他の公知の構造物、ガラス繊維および布、炭素繊維および布、アラミド繊維および布ならびにポリオレフィンまたは他のポリマーの繊維または布が挙げられる。他の適切な基材材料としては、金属密度モジュレータ、微粒子密度モジュレータ、例えば、ミクロスフェアおよびマクロ粒子の密度モジュレータ、例えば、ガラスまたはセラミックのビーズが挙げられる。
前記環状オレフィンメタセシス触媒により触媒される環状オレフィンのROMP反応を参照して、「ROMP反応の開始」の用語は、ゲル化直前の重合中に発生する、前記樹脂組成物における粘度の最初の急速な増加を、一般的に意味する。オレフィンメタセシス重合の進展は、モノマーからゲル化状態に前記反応が進行するときに粘度の増加を測定することにより、モニターされ得る。
発熱性オレフィンメタセシス重合の進展は、前記モノマーから硬化した状態に前記メタセシス反応が進行するときに、温度上昇を測定することにより、都合良くモニターされてもよい。本発明の文脈において、および、本明細書における実施例に記載のように、「発熱に対する時間」(または「発熱時間」)の用語は、メタセシス触媒された樹脂組成物の温度が、1℃/秒以上で上昇した後の最後の測定時点として規定される。図1に示すように、発熱プロファイルにおける最初の上昇は、発熱開始、発熱時間および発熱ピーク温度の正確な測定が可能なように区別される。前記発熱ピーク温度は、前記樹脂が重合中に到達する最大温度であり、前記重合反応の完全性に関連する。より低いピーク温度は、不完全な重合の目安となり得る。一般的に、前記発熱プロファイルの測定は、便利であり、硬化挙動および、硬化状態が達成されるときについて理解を提供する。
「ポットライフ」および「ゲル化時間」の用語は、一般的に互換的に使用される。ゲル化時間の決定に有用な種々の技術および装置が、当分野において公知であり、本発明に使用され得る。例えば、ゲル化挙動、例えば、ゲル化時間およびポットライフは、実施例に記載のように、粘度計を使用するか、または、他の適切な技術により決定され得る。多くの場合、特性、例えば、注入性または弾性の定性的な観察により、前記ゲル化時間を評価するのが、都合がよく、十分である。このような技術は、決定される前記ゲル化時間の向上を、必然的に可能にすべきである。そのため、本発明の文脈において、ゲル化時間の差異は、添加されたヒドロペルオキシドを含有するROMP組成物と、添加されたヒドロペルオキシドを含有しないROMP組成物との間で決定され得る。当業者であれば、実際のゲル化時間の測定は、使用される装置および技術、ならびに、評価される組成物の種類により決まり得ることを、理解するであろう。ただし、本発明の文脈において、ROMP組成物へのヒドロペルオキシドの添加により達成されるゲル化時間の相対的な向上の決定は、前記ゲル化時間を決定するのに使用される特定の技術または装置による影響を受けないべきである。
当業者であれば、「移動時間」(または「移動可能ポットライフ」)は、種々のROMP組成物に関して、および、具体的なROMP組成物に関して変動してもよく、使用される用途または装置により決まり得ることも理解するであろう。典型的に、前記移動時間は、前記重合開始(例えば、前記粘度が急速に上昇し始めるとき)についての時間より長いが、前記発熱時間より短い。
接着促進剤
本発明の一態様は、一般的に、少なくとも2つのイソシアネート基を含有する化合物(例えば、メチレンジフェニルジイソシアネートおよびヘキサメチレンジイソシアネート等)を含む接着促進剤を対象にする。一実施形態では、前記接着促進剤は、ジイソシアネート、トリイソシアネートまたはポリイソシアネート(すなわち、4つ以上のイソシアネート基を含有する)である。更なる実施形態では、前記接着促進剤は、少なくとも1つのジイソシアネート、トリイソシアネートまたはポリイソシアネートの混合物である。本発明のより具体的な態様では、前記接着促進剤は、ジイソシアネート化合物またはジイソシアネート化合物の混合物を含むか、またはそれらに限定される。
一般的に、前記接着促進剤は、少なくとも2つのイソシアネート基を有する任意の化合物であり得る。適切な接着促進剤としては、制限されず、少なくとも2つのイソシアネート基を含むイソシアネート化合物が挙げられ、前記化合物が、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび官能化ヒドロカルビル化合物から選択される。上記のように、適切なヒドロカルビル接着促進剤化合物としては、一般的に、アルキル、シクロアルキル、アルキレン、アルケニル、アルキニル、アリール、シクロアルキル、アルカリルおよびアラルキル化合物が挙げられる。置換ヘテロ原子含有および官能化ヒドロカルビル接着促進剤化合物としては、前述のヒドロカルビル化合物および、前述のそれらのバリエーションが挙げられる。
一実施形態では、前記接着促進剤は、アルキルジイソシアネートである。アルキルジイソシアネートは、直鎖状、分岐鎖状もしくは環状の飽和または不飽和の炭化水素基を意味し、典型的には、必ずではないが、1から約24個の炭素原子、好ましくは、2から約12個の炭素原子を含有するジイソシアネート、およびより好ましくは、6から12個の炭素原子を含有するジイソシアネートを含有し、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート等である。シクロアルキルジイソシアネートは、典型的には、4から16個の炭素原子を有する、環状のアルキル基を含有する。6から約12個の炭素原子を含有する好ましいシクロアルキルジイソシアネートは、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロデシル等である。より好ましいシクロアルキルジイソシアネートは、イソホロンジイソシアネート(IPDI)として一般的に知られる、5−イソシアナト−1−(イソシアナトメチル)−1,3,3−トリメチル−シクロヘキサン、および、イソシアナト−[(イソシアナトシクロヘキシル)メチル]シクロヘキサン(H12MDI)の異性体と呼ばれるアセトンの縮合生成物として生じる。H12MDIは、アリールジイソシアネートメチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)の水素化された形態に由来する。
別の実施形態では、前記接着促進剤は、アリールジイソシアネートである。アリールジイソシアネートは、1つの芳香環または、(種々の芳香環が、共通の基、例えば、メチレンまたはエチレン部分に結合されるように)互いに縮合し、直接的に結合され、または間接的に結合された複数の芳香環を含有する芳香族ジイソシアネートを意味する。好ましいアリールジイソシアネートは、5から24個の炭素原子を含有する。特に好ましいアリールジイソシアネートは、5から14個の炭素原子を含有する。アリールジイソシアネートは、例えば、1つの芳香環または、2つの縮合もしくは結合芳香環、例えば、フェニル、トリル、キシレン、ナフチル、ビフェニル、ジフェニルエーテル、ベンゾフェノン等を含有する。好ましい芳香族ジイソシアネートとしては、トルエンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)およびメチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)が挙げられる。前記MDIは、その3つの異性体、2,2’−MDI、2,4’−MDIおよび4,4’−MDIの任意の混合物を含み得る。
別の実施形態では、前記接着促進剤は、ポリマー含有イソシアネート、例えば、ジイソシアネート等である。ポリマー含有イソシアネートは、ポリマーを含有する、2つ以上の末端および/またはペンダントアルキルまたはアリールイソシアネートの基を意味する。前記ポリマー含有イソシアネートは、一般的に、改善された機械特性を提供するために、前記樹脂に最小の溶解性を有さなければならない。好ましいポリマー含有イソシアネートとしては、制限されず、PM200(ポリMDI)、Lupranate(登録商標)(BASFからのポリMDI)、Krasol(登録商標)イソシアネート末端化ポリブタジエンプレポリマー、例えば、Krasol(登録商標)LBD2000(TDIベース)、Krasol(登録商標)LBD3000(TDIベース)、Krasol(登録商標)NN−22(MDIベース)、Krasol(登録商標)NN−23(MDIベース)、Krasol(登録商標)NN−25(MDIベース)等が挙げられる。Krasol(登録商標)イソシアネート末端化ポリブタジエンプレポリマーは、Cray Valleyから入手できる。
さらに別の実施形態では、前記接着促進剤は、アルキルジイソシアネートおよびアリールジイソシアネートのトリマーである。その最も簡易な形態では、ポリイソシアネート化合物の任意の組み合わせが、三量体化されて、イソシアネート官能基を含有するイソシアヌレート環を形成してもよい。アルキルジイソシアネートおよびアリールジイソシアネートのトリマーは、アルキルジイソシアネート又はアリールジイソシアネートのイソシアヌレートと言うこともできる。好ましいアルキルジイソシアネートおよびアリールジイソシアネートのトリマーとしては、制限されず、ヘキサメチレンジイソシアネートトリマー(HDIt)、イソホロンジイソシアネートトリマー、トルエンジイソシアネートトリマー、テトラメチルキシレンジイソシアネートトリマー、メチレンジフェニルジイソシアネートトリマー等が挙げられる。より好ましい接着促進剤は、トルエンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)およびメチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、例えば、その3つの異性体、2,2’−MDI、2,4’−MDIおよび4,4’−MDIの任意の混合物;液状MDI;固体状MDI;ヘキサメチレンジイソシアネートトリマー(HDIt);ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI);イソホロンジイソシアネート(IPDI);4,4’メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(H12MDI);ポリマーMDI(PM200);MDIプレポリマー(Lupranate(登録商標)5080);液状カルボジイミド変性4,4’−MDI(Lupranate(登録商標)MM103);液状MDI(Lupranate(登録商標)MI);液状MDI(Mondur(登録商標)ML)である。さらにより好ましい接着促進剤は、メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、例えば、その3つの異性体、2,2’−MDI、2,4’−MDIおよび4,4’−MDIの任意の混合物;液状MDI;固体状MDI;ヘキサメチレンジイソシアネートトリマー(HDIt);ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI);イソホロンジイソシアネート(IPDI);4,4’メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(H12MDI);ポリマーMDI(PM200);MDIプレポリマー(Lupranate(登録商標)5080);液状カルボジイミド変性4,4’−MDI(Lupranate(登録商標)MM103);液状MDI(Lupranate(登録商標)MI);液状MDI(Mondur(登録商標)ML)である。
更なる実施形態では、前記接着促進剤は、ヘテロ原子含有官能基およびメタセシス活性オレフィンを含む任意の化合物を含んでもよい。ヘテロ原子含有官能基およびメタセシス活性オレフィンを含有する化合物は、イソシアネート基と反応し、改善された機械的特性を有するオレフィンメタセシス複合材料を提供し得る。ヘテロ原子含有官能基およびメタセシス活性オレフィンを含有する化合物は、典型的には、酸素、窒素、硫黄、リンまたはケイ素の官能基を有する、2と20個との間の炭素を含有する。好ましいヘテロ原子含有官能基およびメタセシス活性オレフィンを含有する化合物は、典型的には、ヒドロキシル、アミン、チオール、リン含有官能基またはシラン官能基を有する、5と10個との間の炭素を含有する。リン含有官能基としては、例えば、アルキルおよびアリール置換ホスホナト、ホスホリル、ホスファニルおよびホスフィノ化合物が挙げられる。より好ましいヘテロ原子含有官能基およびメタセシス活性オレフィンを含有する化合物は、典型的に、ヒドロキシル、アミン、チオール、リン含有官能基またはシラン官能基を有する、7と10個との間の炭素を含有する、ノルボルネン、オキサノルボルネン、シクロオクテンおよびシクロオクタジエンに由来する。さらに好ましいヘテロ原子含有官能基およびメタセシス活性オレフィンを含有する化合物としては、制限されず、5−ノルボルネン−2−メタノール(NB−MeOH);2−ヒドロキシエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−5−カルボキシレート(HENB);およびアリルアルコールが挙げられる。
前記オレフィン複合材料の機械的特性を改善する接着促進剤は、任意の濃度で、本発明には十分である。一般的に、接着促進剤の適切な量は、0.001〜50phr、具体的には0.05〜10phr、より具体的には0.1〜10phr、またはさらにより具体的には、0.5〜4.0phrの範囲である。
一実施形態では、前記接着促進剤は、環状オレフィン、オレフィンメタセシス触媒、および基材材料、例えば、ガラス基材材料等と接触する。これにより、樹脂組成物、例えば、ROMP組成物を形成する。ついで、前記樹脂組成物は、オレフィンメタセシス反応を促進するのに効果的な条件に供される。更なる実施形態では、前記接着促進剤は、前記基材表面、例えば、ガラス基材等に塗工されて、または、接触して、前記樹脂組成物の塗工前に、その表面を官能化し得る。更なる実施形態では、前記接着促進剤は、環状オレフィンを含む樹脂組成物と混合される。前記樹脂組成物は、オレフィンメタセシス触媒と混合され、得られた樹脂組成物は、前記基材材料、例えば、ガラス基材等に塗工される。
更なる実施形態では、前記接着促進剤は、環状オレフィン、オレフィンメタセシス触媒、ヒドロペルオキシドゲル調整剤および基材材料と接触することにより、樹脂組成物、例えば、ROMP組成物を形成する。ついで、前記樹脂組成物は、オレフィンメタセシス反応を促進するのに効果的な条件に供される。更なる実施形態では、前記接着促進剤は、前記基材表面に塗工されて、または、接触して、前記樹脂組成物の塗工前に、その表面を官能化し得る。更なる実施形態では、前記接着促進剤は、環状オレフィンおよびヒドロペルオキシドゲル調整剤を含む樹脂組成物と混合される。前記樹脂組成物は、オレフィンメタセシス触媒と混合され、得られた樹脂組成物は、前記基材材料に塗工される。
基材表面
本発明は、一般的に、前記接着促進剤の添加により、前記接着促進剤が含まれていないこと以外は同じ樹脂組成物と比較して、前記基材材料への樹脂(例えば、ROMP)組成物の接着において、有益な改善が提供される、任意の基材材料と使用するのに適している。本発明は、このような材料の表面が、少なくとも2つのイソシアネート基を有する本発明の接着促進剤と反応可能な、任意の基材材料の使用を対象にする。本発明は、エポキシおよびメタクリレート樹脂、例えば、仕上げまたはサイジングを含むものとの使用に適した、ガラスおよび炭素材料表面との使用について、仕上げおよびサイジングが、効果的な発明の接着促進剤に関して、(例えば、洗浄またはヒートクリーニングにより)除去される必要がない場合に、特に有益である。本発明は、木材およびアルミニウム材料との使用にも適している。適切な基材材料は、繊維、織物、微粒子、セラミック、金属、ポリマーおよび半導体材料から選択されてもよい。
ゲル形成を調整するための方法
別の態様では、本発明は、環状オレフィンメタセシス触媒により触媒される環状オレフィンのROMP反応の開始を調整するための方法を提供する。前記方法では、ヒドロペルオキシドゲル調整剤が、環状オレフィンおよび環状オレフィンメタセシス触媒と混合されることにより、ROMP組成物を形成する。ついで、前記ROMP組成物は、前記環状オレフィンメタセシス触媒および前記添加されたヒドロペルオキシドゲル調整剤の存在下で、前記環状オレフィンのROMP反応を促進するのに効果的な条件に供される。
オレフィン組成物へのオレフィンメタセシス触媒の添加により、適切な条件下で、重合反応が開始され得ることで、触媒された樹脂が形成される。前記樹脂が製造過程間に流れるように、前記触媒された樹脂が十分に低い粘度を有する間の期間は、ポットライフとして公知である。前記重合反応が進展する際に、前記樹脂の粘度は、前記樹脂がもはや自由に流れ得ないように増加する。これは、ゲル化状態として公知である。前記樹脂がゲル化状態に達した後、前記重合反応は、更なるモノマーが前記反応条件下で消費されなくなるまで継続される。これは、硬化状態として公知である。一部の実施形態では、前記重合は、発熱性でもよく、前記重合を前記硬化状態に導く。オレフィンメタセシス重合の進展は、モノマーからゲル化状態への粘度の増加を測定することにより、または、モノマーから硬化した状態への発熱重合の温度上昇をモニターすることにより、一般的にモニターされる。
前記ゲル化状態の開始は、多くの要因、例えば、前記モノマーの化学的性質、オレフィンメタセシス触媒の種類、触媒濃度、反応温度および種々の添加剤の作用により変動され得る。所望の用途または反応条件に対する重合過程を調整するための、制御された方法における、ゲル化状態の開始を遅延し、および、ゲル化時間を増加するのを可能にするのに、多くの場合有用である。ゲル調整添加剤の使用により、前記樹脂が、金型への注入、キャスト、射出または注ぎ込み中に流体のままであるように、前記触媒された樹脂のポットライフが延長可能となる。ゲル調整添加剤は、前記樹脂が前記金型に充填された後で、成形サイクル時間を最小化するために効果的に重合するように、粘度プロファイルおよび発熱時間における調整された変化を提供すべきである。理想的には、ゲル調整剤の量を調整することにより、数時間にわたってゲル化時間の調整が可能となる。さらに、前記ゲル調整剤は、前記硬化樹脂の機械的特性に悪影響を及ぼさないことが重要である。
本出願人は、ヒドロペルオキシド含有化合物の使用により、オレフィンメタセシス重合における樹脂のゲル化状態および硬化状態の開始を、調整された方法において、遅延させることが可能であることを発見した。前記ヒドロペルオキシドは、一般的に、前記ゲル化状態の開始を遅延するのに効果的な、任意の有機のヒドロペルオキシドであり得るが、前記ヒドロペルオキシドは、典型的に、アルキル、例えば、C−C24アルキル、アリール、例えば、C−C24アリール、アラルキルまたはアルカリル、例えば、C−C24アルカリル、ヒドロペルオキシド、特に、二級または三級の脂肪族または芳香族ヒドロペルオキシドである。使用に適したより具体的なヒドロペルオキシドとしては、tert−ブチルヒドロペルオキシド、tert−アミルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、(2,5−ジヒドロペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン、シクロヘキシルヒドロペルオキシド、トリフェニルメチルヒドロペルオキシド、ピナンヒドロペルオキシド(例えば、Glidox(登録商標)500;LyondellBasell)および、パラメンタンヒドロペルオキシド(例えば、Glidox(登録商標)300;LyondellBasell)が挙げられる。より好ましくは、使用に適した前記ヒドロペルオキシドとしては、tert−ブチルヒドロペルオキシドおよびクメンヒドロペルオキシドが挙げられる。ゲル調整添加剤は、溶媒の不存在下で、反応混合物に添加されてもよいし、有機溶液または水溶液として添加されてもよい。単一のヒドロペルオキシド化合物が、前記ゲル調整添加剤として使用されてもよいし、または、2つ以上の異なるヒドロペルオキシド化合物の組み合わせが使用されてもよい。
前記ヒドロペルオキシド化合物は、一般的には、前記ゲル化状態の開始前の任意の時点で、前記反応混合物に添加され得る。都合の良いことに、適切な量のヒドロペルオキシドゲル調整剤は、触媒との接触前に、任意の他の添加剤が含まれ得るタイミングで、配合工程中に前記樹脂に添加されてもよい。当分野において公知の他のゲル調整添加剤とは異なり、ヒドロペルオキシドは、樹脂の貯蔵液に添加されてもよく、ゲル調整活性を実質的に維持しながら、数週間または数か月の使用に適した保存可能期間を有する。または、前記ヒドロペルオキシド化合物は、前記触媒および/または触媒キャリアに直接添加され得、触媒工程中に前記樹脂に供給され得る。別の実施形態では、前記ヒドロペルオキシドは、前記触媒の添加後に、前記触媒された樹脂混合物に添加されてもよい。
本発明は、特定のメタセシス重合の前記ゲル化状態の開始を遅延する全ての濃度のヒドロペルオキシドを含む。有利に、ヒドロペルオキシドゲル調整剤の使用は、硬化したポリマーの特性、例えば、ピーク発熱温度および機械的特性を実質的に維持することが見出された。必ずしも限定されないが、前記ヒドロペルオキシドの濃度は、触媒に対して、有利に、0.01と1000との間の当量である。他の実施形態では、前記ヒドロペルオキシドの濃度は、触媒に対して、0.1と20との間の当量でもよい。一般的に、ヒドロペルオキシドの濃度が高いほど、より長いポットライフをもたらす。さらに、他の実施形態では、前記ヒドロペルオキシドの濃度は、触媒に対して、0.05と100との間の当量でもよい。さらに、他の実施形態では、前記ヒドロペルオキシドの濃度は、触媒に対して、0.1と50との間の当量でもよい。
典型的に、(より高い樹脂温度、非常に活性なメタセシス触媒または他の要因による)非常に活性な重合の調整は、より高濃度のヒドロペルオキシド化合物の添加を必要とする。ただし、所定の触媒または反応条件に関して、前記ゲル調整剤の濃度が高過ぎると、前記重合が不完全となり得、前記樹脂の適切な硬化が失敗し得る。これは、より低い発熱温度または低下した機械的特性をもたらし得る。
ヒドロペルオキシドの使用により、添加されたヒドロペルオキシドゲル調整剤の濃度に基づいて、前記ゲル化状態の開始についてのタイミングの調整が可能となる。一般的に、前記ゲル化時間(例えば、発熱に対する時間により追跡されるように)は、約2分または約12時間以下で調整して遅延され得る。より具体的な態様では、前記ゲル化時間(または発熱に対する時間)は、約10分から約6時間以下、さらにより具体的には、約20分から約2時間以下で遅延されてもよい。前記ゲル化状態の開始についての時間は、いくつかある要因の中でも特に、オレフィン、触媒、オレフィン/触媒の比率の選択、および温度により影響を受ける。前記ゲル化状態の開始についての所望の時間は、多くの場合、製造する種類の条件により決まる。一部の条件下では、10〜60分の前記ゲル化状態の開始を遅延することにより、前記樹脂は、閉じ込められた空気または他の欠陥なしに注入されることができ、典型的に十分である。他の用途、例えば、大型部品の真空補助樹脂輸送成形では、6〜12時間の前記ゲル化状態の開始の遅延が望まれ得る。
環状オレフィン
前記接着促進剤および/またはヒドロペルオキシド化合物に加えて、上記のように、本明細書に開示の樹脂組成物は、1つ以上の環状オレフィンを含む。一般的には、本明細書に開示の前記メタセシス反応に適した任意の環状オレフィンが使用されてもよい。このような環状オレフィンは、モノ−、ジ−もしくはポリ環状であり得る、任意に置換され、任意にヘテロ原子を含有し、任意に官能化され、モノ不飽和され、ジ不飽和され、もしくはポリ不飽和されたCからC24炭化水素でもよい。前記環状オレフィンは、一般的に、任意の歪み環状オレフィンまたは非歪み環状オレフィンでもよい。提供された前記環状オレフィンは、個々に、または、ROMP環状オレフィン組成物の一部としてのいずれかで、ROMP反応に関与し得る。特定の非歪み環状オレフィン、例えば、シクロヘキセンは、このような非歪み環状オレフィンがROMP活性であるにも関わらず、一般的には、適切な環境下では、それ自体によってROMP反応を受けないものと理解されている。例えば、ROMP組成物中にコモノマーとして存在する場合、非歪み環状オレフィンは、ROMP活性であり得る。したがって、本明細書で使用するとき、および、当業者により理解されるとき、「非歪み環状オレフィン」の用語は、任意の条件下、または、任意のROMP組成物において、ROMP反応を受け得る、非歪み環状オレフィンのものを意味することが意図される。提供された前記非歪み環状オレフィンは、ROMP活性である。
一般的に、前記環状オレフィンは、式(A)

の化学構造で表され得る。(A)中、JおよびRは、下記の通りである。
は、水素、ヒドロカルビル(例えば、C−C20アルキル、C−C20アリール、C−C30アラルキルまたはC−C30アルカリル)、置換ヒドロカルビル(例えば、置換された、C−C20アルキル、C−C20アリール、C−C30アラルキルまたはC−C30アルカリル)、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、C−C20ヘテロアルキル、C−C20ヘテロアリール、ヘテロ原子含有C−C30アラルキルまたはヘテロ原子含有C−C30アルカリル)ならびに、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、置換された、C−C20ヘテロアルキル、C−C20ヘテロアリール、ヘテロ原子含有C−C30アラルキルまたはヘテロ原子含有C−C30アルカリル)からなる群から選択され、置換ヒドロカルビルまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルの場合、前記置換基は、官能基(「Fn」)、例えば、ホスホナト、ホスホリル、ホスファニル、ホスフィノ、スルホナート、C−C20アルキルスルファニル、C−C20アリールスルファニル、C−C20アルキルスルホニル、C−C20アリールスルホニル、C−C20アルキルスルフィニル、C−C20アリールスルフィニル、スルホンアミド、アミノ、アミド、イミノ、ニトロ、ニトロソ、ヒドロキシル、C−C20アルコキシ、C−C20アリールオキシ、C−C20アルコキシカルボニル、C−C20アリールオキシカルボニル、カルボキシル、カルボキシラト、メルカプト、ホルミル、C−C20チオエステル、シアノ、シアナト、カルバモイル、エポキシ、スチレニル、シリル、シリルオキシ、シラニル、シロキサザニル、ボロナト、ボリルまたはハロゲン、または、金属含有または半金属含有基(前記金属は、例えば、SnまたはGeでもよい)であり得る。前記Fn部分が、前記化学構造に示されるオレフィン炭素原子に直接結合されるように、R自体が、上記基の1つでもよい。ただし、後者の場合、前記官能基は、1つ以上の電子の孤立電子対を含有するヘテロ原子、例えば、酸素、硫黄、窒素またはリン原子により、または、電子が豊富な金属または半金属、例えば、Ge、Sn、As、Sb、Se、Te等により、前記オレフィン炭素には、一般的に直接結合されない。このような官能基に関して、通常、介在結合Zが存在する。そのため、ついで、Rは、化学構造−(Z−Fnを有する。前記化学構造中、nは、1であり、Fnは、前記官能基であり、Zは、ヒドロカルビレン結合基、例えば、アルキレン、置換アルキレン、ヘテロアルキレン、置換ヘテロアルキレン、アリーレン、置換アリーレン、ヘテロアリーレンまたは置換ヘテロアリーレンの結合である。さらに、官能基(「Fn」)は、チオシアナト、イソシアネートまたはチオイソシアネートでもよい。
Jは、飽和または不飽和のヒドロカルビレン、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンの結合である。Jが置換ヒドロカルビレンまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンの場合、前記置換基は、1つ以上の−(Z−Fn基を含んでもよく、nは、0または1であり、FnおよびZは、前述の規定の通りである。さらに、J内の環炭素(または他の)原子に付着される2つ以上の置換基は、結合されて、二環式または多環式のオレフィンを形成してもよい。Jは、一般的に、おおよそ5から14個の範囲の環原子、典型的には、5から8個の環原子を含有し、単環式オレフィンに関して、および、二環式および多環式のオレフィンに関して、各環は、一般的に、4から8個、典型的には、5から7個の環原子を含有するであろう。
化学構造(A)に包含されるモノ−不飽和環状オレフィン反応物質は、化学構造(B)

で表されてもよい。(B)中、bは、一般的に必ずではないが、1から10、典型的には、1から5の範囲の整数である。Rは、上記規定の通りである。RB1、RB2、RB3、RB4、RB5およびRB6は、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび−(Z−Fnからなる群から独立して選択され、n、ZおよびFnは、前述の規定の通りである。RB1からRB6部分のいずれかが、置換ヒドロカルビルまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルである場合、前記置換基は、1つ以上の−(Z−Fn基を含んでもよい。したがって、RB1、RB2、RB3、RB4、RB5およびRB6は、例えば、水素、ヒドロキシル、C−C20アルキル、C−C20アリール、C−C20アルコキシ、C−C20アリールオキシ、C−C20アルコキシカルボニル、C−C20アリールオキシカルボニル、アミノ、アミド、ニトロ等でもよい。さらに、RB1、RB2、RB3、RB4、RB5およびRB6部分のいずれかは、他の前記RB1、RB2、RB3、RB4、RB5およびRB6部分のいずれかに結合されて、二環式または多環式オレフィンを提供し得る。前記結合は、ヘテロ原子または官能基を含んでもよく、例えば、前記結合は、エーテル、エステル、チオエーテル、アミノ、アルキルアミノ、イミノまたは無水物の部分を含んでもよい。
化学構造(B)に包含される、モノ不飽和で、単環式のオレフィンとしては、制限されず、例えば、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロノネン、シクロデセン、シクロウンデセン、シクロドデセン、トリシクロデセン、テトラシクロデセン、オクタシクロデセンおよびシクロエイコセン、ならびに、それらの置換型、例えば、1−メチルシクロペンテン、1−エチルシクロペンテン、1−イソプロピルシクロヘキセン、1−クロロペンテン、1−フルオロシクロペンテン、4−メチルシクロペンテン、4−メトキシ−シクロペンテン、4−エトキシ−シクロペンテン、シクロペント−3−エン−チオール、シクロペント−3−エン、4−メチルスルファニル−シクロペンテン、3−メチルシクロヘキセン、1−メチルシクロオクテン、1,5−ジメチルシクロオクテン等が挙げられる。
化学構造(A)に包含される単環式ジエン反応物質は、一般的に、化学構造(C)

で表されてもよい。(C)中、cおよびdは、独立して、1から約8、典型的には、2から4、好ましくは2の範囲の整数である(そのため、前記反応物質がシクロオクタジエンである)。Rは、上記規定の通りである。RC1、RC2、RC3、RC4、RC5およびRC6は、RB1からRB6に関して規定される通りである。この場合、第2のオレフィン性部分がテトラ置換されている場合、RC3およびRC4は、非水素置換基であることが好ましい。単環式ジエン反応物質としては、制限されず、例えば、1,3−シクロペンタジエン、1,3−シクロヘキサジエン、5−エチル−1,3−シクロヘキサジエン、1,3−シクロヘプタジエン、シクロヘキサジエン、1,5−シクロオクタジエン、1,3−シクロオクタジエンおよび、それらの置換類似体が挙げられる。トリエン反応物質は、前記ジエンの化学構造(C)に類似し、一般的に、任意の2つのオレフィンセグメント間に、少なくとも1つのメチレン結合を含有するであろう。
化学構造(A)に包含される、二環式および多環式のオレフィン反応物質は、一般的に、化学構造(D)

で表されてもよい。(D)中、eは、1から8、典型的には、2から4の範囲の整数である。fは、一般的に、1または2である。Tは、低級アルキレン、低級アルケニレン、一般的に、置換または非置換のメチルもしくはエチル、または、任意に低級アルキルもしくは低級アルキレンにより置換されたヘテロ原子、一般的に、酸素、硫黄もしくは窒素である。Rは、上記規定の通りである。RD1、RD2、RD3およびRD4は、RB1からRB6に関して規定される通りである。この基内の好ましいオレフィン性反応物質は、それぞれ、化学構造(E)および(F)


を有する、ノルボルネンおよびオキサノルボルネンのファミリーである。(E)および(F)中、RおよびTは、上記規定の通りである。RE1、RE2、RE3およびRE6は、RB1からRB6と同じ定義を有する。RE4およびRE5はそれぞれ、RE2およびRE3と同様に規定される。さらに、RE1、RE2、RE3、RE4、RE5およびRE6部分のいずれかは、他の前記RE1、RE2、RE3、RE4、RE5、RE6部分のいずれかに結合されて、二環式または多環式のオレフィンを提供し得る。前記結合は、ヘテロ原子または官能基を含んでもよく、例えば、前記結合は、制限されず、エーテル、エステル、チオエーテル、アミノ、アルキルアミノ、イミノまたは無水物の部分を含んでもよい。
このため、二環式および多環式オレフィン性反応物質としては、制限されず、例えば、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン、ジシクロヘキサジエン、ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、5−エチル−2−ノルボルネン、5−イソブチル−2−ノルボルネン、5,6−ジメチル−2−ノルボルネン、5−フェニルノルボルネン、5−ベンジルノルボルネン、5−アセチルノルボルネン、5−メトキシカルボニルノルボルネン、5−エトキシカルボニル−1−ノルボルネン、5−メチル−5−メトキシ−カルボニルノルボルネン、5−シアノノルボルネン、5,5,6−トリメチル−2−ノルボルネン、シクロ−ヘキセニルノルボルネン、エンド,エキソ−5,6−ジメトキシノルボルネン、エンド,エンド−5,6−ジメトキシノルボルネン、エンド,エキソ−5,6−ジメトキシカルボニルノルボルネン、エンド,エンド−5,6−ジメトキシカルボニルノルボルネン、2,3−ジメトキシノルボルネン、ノルボルナジエン、トリシクロウンデセン、テトラシクロドデセン、8−メチルテトラシクロドデセン、8−エチル−テトラシクロドデセン、8−メトキシカルボニルテトラシクロドデセン、8−メチル−8−テトラシクロ−ドデセン、8−シアノテトラシクロドデセン、ペンタシクロペンタデセン、ペンタシクロヘキサデセン等が挙げられる。二環式または多環式オレフィンの更なる例としては、制限されず、シクロペンタジエンのより高い次数のオリゴマー、例えば、シクロペンタジエンテトラマー、シクロペンタジエンペンタマー等;ならびに、C−C12ヒドロカルビル置換ノルボルネン、例えば、5−ブチル−2−ノルボルネン、5−ヘキシル−2−ノルボルネン、5−オクチル−2−ノルボルネン、5−デシル−2−ノルボルネン、5−ドデシル−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−イソプロペニル−2−ノルボルネン、5−プロペニル−2−ノルボルネンおよび5−ブテニル−2−ノルボルネン等が挙げられる。
好ましい環状オレフィンとしては、CからC24の不飽和炭化水素が挙げられる。1つ以上(典型的には2から12個)のヘテロ原子、例えば、O、N、SまたはPを含有する、CからC24の環状炭化水素も好ましい。例えば、クラウンエーテル環状オレフィンは、環全体にわたって、多数のOヘテロ原子を含み得る。これらは、本発明の範囲内である。さらに、好ましい環状オレフィンは、1つ以上(典型的には2または3つ)のオレフィンを含有する、CからC24の炭化水素である。例えば、前記環状オレフィンは、モノ−、ジ−またはトリ−不飽和でもよい。環状オレフィンとしては、例えば、シクロオクテン、シクロドデセンおよび(c,t,t)−1,5,9−シクロドデカトリエンが挙げられる。
前記環状オレフィンは、複数(典型的には、2または3つ)の環を含んでもよい。例えば、前記環状オレフィンは、モノ−、ジ−またはトリ−環状でもよい。前記環状オレフィンが2つ以上の環を含む場合、前記環は、縮合されても、縮合されなくてもよい。複数の環を含む環状オレフィンの好ましい例としては、ノルボルネン、ジシクロペンタジエンおよび5−エチリデン−2−ノルボルネンが挙げられる。
前記環状オレフィンは、例えば、1つ以上(典型的には、2、3、4または5つ)の水素が、非水素置換基で置換されている、CからC24の環状炭化水素で置換されてもよい。適切な非水素置換基は、上記の置換基から選択され得る。例えば、官能化環状オレフィン、すなわち、1つ以上(典型的には、2、3、4または5つ)の水素が、官能基で置換されている、CからC24の環状炭化水素は、本発明の範囲内である。適切な官能基は、上記の官能基から選択され得る。例えば、アルコール基で官能化された環状オレフィンが、ペンダントアルコール基を含むテレケリックポリマーを調製するのに使用され得る。前記環状オレフィン上の官能基は、前記官能基が前記メタセシス触媒と干渉する場合に、保護されてもよい。当分野において一般的に使用される保護基のいずれかが、使用されてもよい。許容され得る保護基は、例えば、Greeneら、Protective Groups in Organic Synthesis,3rd Ed.(New York:Wiley,1999)に見出され得る。官能化環状オレフィンとしては、例えば、2−ヒドロキシメチル−5−ノルボルネン、2−[(2−ヒドロキシエチル)カルボキシレート]−5−ノルボルネン、シデカノール、5−n−ヘキシル−2−ノルボルネン、5−n−ブチル−2−ノルボルネンが挙げられる。
上記性質(すなわち、ヘテロ原子、置換基、複数のオレフィン、複数の環)の任意の組み合わせを包含する環状オレフィンが、本明細書に開示の本発明に適している。
本明細書に開示の本発明に有用な環状オレフィンは、歪みでもよいし、非歪みでもよい。環歪みの量は、各環状オレフィン化合物に関して変化し、多くの要因、例えば、環のサイズ、置換基の存在および同一性、ならびに、複数の環の存在により決まることが理解されるであろう。環歪みは、開環オレフィンメタセシス反応についての、分子の反応性を決定する1つの要因である。非常に歪んだ環状オレフィン、例えば、特定の二環式化合物は、オレフィンメタセシス触媒による開環反応を、直ちに受ける。ほとんど歪んでいない環状オレフィン、例えば、特定の非置換炭化水素単環式オレフィンは、一般的にほとんど反応性を有さない。一部の場合には、比較的非歪み(および、このため、比較的非反応性)の環状オレフィンの開環反応が、本明細書に開示のオレフィン化合物の存在下で行われる場合に、可能となり得る。
複数の環状オレフィンが、前記オレフィン性化合物から、メタセシスポリマーを調製するのに使用されてもよい。例えば、上記の環状オレフィンから選択される2つの環状オレフィンが、両環状オレフィンを包含するメタセシス生成物を形成するために、使用されてもよい。2つ以上の環状オレフィンが使用される場合、第2の環状オレフィンの一例は、環状のアルケノール、すなわち、少なくとも1つの水素置換基が、アルコールまたは保護されたアルコール部分で置換されて、官能化環状オレフィンが産生された、C−C24の環状炭化水素である。
複数の環状オレフィンの使用により、特に少なくとも1つの環状オレフィンが官能化された場合、生成物中の官能基の位置についての更なる調整が可能となる。例えば、架橋点の密度は、本明細書に開示の方法を使用して調製されたポリマーおよびマクロモノマーにおいて、調整され得る。置換基および官能基の数量および密度についての調整により、生成物の物理的な特性(例えば、融点、引張強度、ガラス転移温度等)についての調整も可能となる。これらおよび他の特性についての調整は、1つの環状オレフィンのみを使用する反応について可能であるが、複数の環状オレフィンの使用により、可能性のあるメタセシス生成物および形成されたポリマーの範囲を、さらに向上することが理解されるであろう。
ノルボルネンファミリーにある化学構造(D)に包含される、更なる好ましい環状オレフィンは、一般的に化学構造(G);

により表されてもよい。(G)中、RおよびTは、上記規定の通りである。RF1、RF2、RF3、RF4、RF5、RF6、RF7およびRF8は、RB1からRB6に関して規定される通りである。「a」は、単結合または二重結合を表す。fは、一般的に、1または2である。gは、0から5の整数である。「a」が二重結合の場合、RF5、RF6の一方、および、RF7、RF8の一方は、存在しない。さらに、RF5、RF6、RF7およびRF8部分のいずれかは、他の前記RF5、RF6、RF7およびRF8部分のいずれかと結合されて、4から30個の環炭素原子を含有する、置換もしくは非置換の脂環式基、または、6から18個の環炭素原子を含有する、置換もしくは非置換のアリール基、またはそれらの組み合わせを提供することができる。前記結合は、ヘテロ原子または官能基を含んでもよく、例えば、前記結合は、制限されず、エーテル、エステル、チオエーテル、アミノ、アルキルアミノ、イミノまたは無水物の部分を含んでもよい。前記環状基は、単環式、二環式または多環式であり得る。不飽和の場合、前記環状基が、モノ不飽和または多不飽和を含有することができ、モノ不飽和の環状基が好ましい。置換される場合、前記環は、モノ置換または多置換を含有し、前記置換基は、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、置換基(Fn)、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび−(Z−Fnから、独立して選択される。nは、0または1であり、ZおよびFnは、上記規定の通りである。
少なくとも1つのノルボルネン部分を有する、より好ましい環状オレフィンは、化学構造(H)

を有する。(H)中、RG1、RG2、RG3およびRG4は、RB1からRB6に関して規定される通りである。「a」は、単結合または二重結合を表す。gは、0から5の整数である。「a」が二重結合の場合、RG1、RG2の一方、および、RG3、RG4の一方は、存在しない。さらに、前記RG1、RG2、RG3およびRG4部分のいずれかは、他の前記RG1、RG2、RG3およびRG4部分のいずれかと結合されて、4から30個の炭素原子を含有する、置換もしくは非置換の脂環式基、または、6から18個の環炭素原子を含有する、置換もしくは非置換のアリール基、またはそれらの組み合わせを提供することができる。前記結合は、ヘテロ原子または官能基を含んでもよく、例えば、前記結合は、制限されず、エーテル、エステル、チオエーテル、アミノ、アルキルアミノ、イミノまたは無水物の部分を含んでもよい。前記脂環式基は、単環式、二環式または多環式であり得る。不飽和の場合、前記環状基は、モノ不飽和または多不飽和を含有することができ、モノ不飽和の環状基が好ましい。置換される場合、前記環は、モノ置換または多置換を含有し、前記置換基は、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、置換基(Fn)、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび−(Z−Fnから、独立して選択される。nは、0または1であり、ZおよびFnは、上記規定の通りである。
ヒドロカルビル置換および官能的に置換されたノルボルネンを調製するための1つの経路は、シクロペンタジエンまたは置換シクロペンタジエンが、上昇した温度で、適切なジエノフィルと反応されるディールス−アルダー環状付加反応を使用して、一般的に下記反応スキーム1:

により示される、置換ノルボルネン付加物を形成する。スキーム1中、RG1からRG4は、上記規定の通りである。
他のノルボルネン付加物は、適切なジエノフィルの存在下で、ジシクロペンタジエンの熱分解により調製され得る。前記反応は、スキーム2に以下に示される付加物を与えるために、ジシクロペンタジエンからシクロペンタジエンへの最初の熱分解に続けて、シクロペンタジエンおよび前記ジエノフィルのディールス−アルダー環状付加により進行する。

スキーム2中、gは、0から5の整数である。RG1からRG4は、上記規定の通りである。
ノルボルナジエンおよびそのより高いディールス−アルダー付加物は、スキーム3に以下に示されるように、アセチレン性反応物質の存在下で、シクロペンタジエンおよびジシクロペンタジエンの熱反応により、同様に調製され得る。

スキーム3中、gは、0から5の整数である。RG1およびRG4は、上記規定の通りである。
より好ましい環状オレフィンとしては、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン、ジシクロヘキサジエン、ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、5−エチル−2−ノルボルネン、5−イソブチル−2−ノルボルネン、5,6−ジメチル−2−ノルボルネン、5−フェニルノルボルネン、5−ベンジルノルボルネン、5−アセチルノルボルネン、5−メトキシカルボニルノルボルネン、5−エトキシカルボニル−1−ノルボルネン、5−メチル−5−メトキシ−カルボニルノルボルネン、5−シアノノルボルネン、5,5,6−トリメチル−2−ノルボルネン、シクロ−ヘキセニルノルボルネン、エンド,エキソ−5,6−ジメトキシノルボルネン、エンド,エンド−5,6−ジメトキシノルボルネン、エンド,エキソ−5,6−ジメトキシカルボニルノルボルネン、エンド,エンド−5,6−ジメトキシカルボニルノルボルネン、2,3−ジメトキシノルボルネン、ノルボルナジエン、トリシクロウンデセン、テトラシクロドデセン、8−メチルテトラシクロドデセン、8−エチル−テトラシクロドデセン、8−メトキシカルボニルテトラシクロドデセン、8−メチル−8−テトラシクロ−ドデセン、8−シアノテトラシクロドデセン、ペンタシクロペンタデセン、ペンタシクロヘキサデセン、シクロペンタジエンのより高い次数のオリゴマー、例えば、シクロペンタジエンテトラマー、シクロペンタジエンペンタマー等;C−C12ヒドロカルビル置換ノルボルネン、例えば、5−ブチル−2−ノルボルネン、5−ヘキシル−2−ノルボルネン、5−オクチル−2−ノルボルネン、5−デシル−2−ノルボルネン、5−ドデシル−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−イソプロペニル−2−ノルボルネン、5−プロペニル−2−ノルボルネンおよび5−ブテニル−2−ノルボルネン等が挙げられる。さらにより好ましい環状オレフィンとしては、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン、およびシクロペンタジエンのより高い次数のオリゴマー、例えば、シクロペンタジエンテトラマー、シクロペンタジエンペンタマー等、テトラシクロドデセン、ノルボルネンおよび、C−C12ヒドロカルビル置換ノルボルネン、例えば、5−ブチル−2−ノルボルネン、5−ヘキシル−2−ノルボルネン、5−オクチル−2−ノルボルネン、5−デシル−2−ノルボルネン、5−ドデシル−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−イソプロペニル−2−ノルボルネン、5−プロペニル−2−ノルボルネン、5−ブテニル−2−ノルボルネン等が挙げられる。
オレフィンメタセシス触媒
本発明に基づくオレフィンメタセシス触媒錯体は、好ましくは、式(I)

の化合構造を有する第8族遷移金属錯体である。式(I)中、
Mは、第8族遷移金属であり;
、LおよびLは、中性の電子供与配位子であり;
nは、0または1であり、そのため、Lは、存在しても、存在しなくてもよく;
mは、0、1または2であり;
kは、0または1であり;
およびXは、アニオン性配位子であり;および、
およびRは、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび官能基から、独立して選択され;
任意の2つ以上のX、X、L、L、L、RおよびRは、まとまって1つ以上の環状基を形成することができ、および、さらに、任意の1つ以上のX、X、L、L、L、RおよびRが、支持体に付着されてもよい。
さらに、式(I)において、RおよびRの一方または両方は、構造−(W)−Uを有してもよく、Wは、ヒドロカルビレン、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンから選択され;Uは、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビルまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルで置換された、正の荷電を有する第15族または第16族の元素であり;Vは、負の荷電を有する対イオンであり;および、nは、0または1である。さらに、RおよびRは、まとまって、インデニリデン部分を形成してもよい。
好ましい触媒は、前記第8族遷移金属として、RuまたはOsを含有し、Ruが特に好ましい。
本明細書に開示の反応に有用な触媒の多くの実施形態が、以下により詳細に記載される。便宜上、前記触媒は、群に分けて説明されるが、これらの群は、何らの方法でも限定することを意味しないことが強調されなければならない。すなわち、本発明に有用な触媒のいずれかは、本明細書に記載の2つ以上の群の記載に適合してもよい。
ついで、第1の群の触媒は、一般的に、第1世代Grubbs型触媒と呼ばれ、式(I)の化学構造を有する。前記第1の群の触媒に関して、Mおよびmは、上記の通りである。n、X、X、L、L、L、RおよびRは、下記のように記載される。
前記第1の群の触媒に関して、nは、0である。LおよびLは、ホスフィン、スルホネート化ホスフィン、ホスファイト、ホスフィナイト、ホスホナイト、アルシン、スチビン、エーテル、アミン、アミド、イミン、スルホキシド、カルボキシル、ニトロシル、ピリジン、置換ピリジン、イミダゾール、置換イミダゾール、ピラジンおよびチオエーテルから、独立して選択される。典型的な配位子は、三置換のホスフィンである。好ましい三置換のホスフィンは、式PRH1H2H3である。RH1、RH2、RH3は、それぞれ独立して、置換または非置換のアリールまたはC−C10アルキル、具体的には、第1級アルキル、第2級アルキルもしくはシクロアルキルである。最も好ましくは、LおよびLは、トリメチルホスフィン(PMe)、トリエチルホスフィン(PEt)、トリ−n−ブチルホスフィン(PnBu)、トリ(オルト−トリル)ホスフィン(P−o−トリル)、トリ−tert−ブチルホスフィン(P−tert−Bu)、トリシクロペンチルホスフィン(Pシクロペンチル)、トリシクロヘキシルホスフィン(PCy)、トリイソプロピルホスフィン(P−i−Pr)、トリイソブチルホスフィン(P−i−Bu)、トリオクチルホスフィン(POct)、トリフェニルホスフィン(PPh)、トリ(ペンタフルオロフェニル)ホスフィン(P(C)、メチルジフェニルホスフィン(PMePh)、ジメチルフェニルホスフィン(PMePh)およびジエチルフェニルホスフィン(PEtPh)からなる群から独立して選択される。または、LおよびLは、ホスファビシクロアルカン(例えば、モノ置換9−ホスファビシクロ−[3.3.1]ノナンまたはモノ置換9−ホスファビシクロ[4.2.1]ノナン、例えば、シクロヘキシルホバン、イソプロピルホバン、エチルホバン、メチルホバン、ブチルホバン、ペンチルホバン等からなる群から独立して選択される。
およびXは、アニオン性配位子であり、同一でも異なってもよく、または、互いに結合されて、環状基、典型的には、必ずではないが、5−から8−員の環を形成する。好ましい実施形態では、XおよびXは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン化物、または、下記基の1つ:C−C20アルキル、C−C24アリール、C−C20アルコキシ、C−C24アリールオキシ、C−C20アルコキシカルボニル、C−C24アリールオキシカルボニル、C−C24アシル、C−C24アシルオキシ、C−C20アルキルスルホナート、C−C24アリールスルホナート、C−C20アルキルスルファニル、C−C24アリールスルファニル、C−C20アルキルスルフィニルまたはC−C24アリールスルフィニルである。XおよびXは、任意にC−C12アルキル、C−C12アルコキシ、C−C24アリールおよびハロゲン化物から選択される1つ以上の部分で置換されてもよく、同様に、ハロゲン化物を除いてもよいし、ハロゲン化物、C−Cアルキル、C−Cアルコキシおよびフェニルから選択される1つ以上の基で、さらに置換されてもよい。より好ましい実施形態では、XおよびXは、ハロゲン化物、ベンゾアート、C−Cアシル、C−Cアルコキシカルボニル、C−Cアルキル、フェノキシ、C−Cアルコキシ、C−Cアルキルスルファニル、アリールまたはC−Cアルキルスルホニルである。さらにより好ましい実施形態では、XおよびXはそれぞれ、ハロゲン化物、CFCO、CHCO、CFHCO、(CHCO、(CF(CH)CO、(CF)(CHCO、PhO、MeO、EtO、トシレート、メシレートまたはトリフルオロメタン−スルホネートである。最も好ましい実施形態では、XおよびXはそれぞれ、塩化物である。または、XおよびXは、独立して、NO、−N=C=Oまたは−N=C=Sである。
およびRは、水素、ヒドロカルビル(例えば、C−C20アルキル、C−C20アルケニル、C−C20アルキニル、C−C24アリール、C−C24アルカリル、C−C24アラルキル等)、置換ヒドロカルビル(例えば、置換された、C−C20アルキル、C−C20アルケニル、C−C20アルキニル、C−C24アリール、C−C24アルカリル、C−C24アラルキル等)、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、ヘテロ原子含有の、C−C20アルキル、C−C20アルケニル、C−C20アルキニル、C−C24アリール、C−C24アルカリル、C−C24アラルキル等)および、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、置換された、ヘテロ原子含有の、C−C20アルキル、C−C20アルケニル、C−C20アルキニル、C−C24アリール、C−C24アルカリル、C−C24アラルキル等)ならびに官能基から、独立して選択される。RおよびRは、結合されて、環状基を形成してもよく、前記環状基は、脂肪族でも芳香族でもよく、置換基および/またはヘテロ原子を含有してもよい。一般的に、このような環状基は、4から12個、好ましくは、5、6、7または8個の環原子を含有するであろう。
好ましい触媒において、Rは、水素であり、Rは、C−C20アルキル、C−C20アルケニルおよびC−C24アリール、より好ましくは、C−Cアルキル、C−CアルケニルおよびC−C14アリールから選択される。さらにより好ましくは、Rは、C−Cアルキル、C−Cアルコキシ、フェニルおよび、本明細書で先に規定の官能基Fnから選択される1つ以上の部分で任意に置換された、フェニル、ビニル、メチル、イソプロピルまたはt−ブチルである。最も好ましくは、Rは、メチル、エチル、クロロ、ブロモ、ヨード、フルオロ、ニトロ、ジメチルアミノ、メチル、メトキシおよびフェニルから選択される、1つ以上の部分で置換された、フェニルまたはビニルである。最適には、Rは、フェニルまたは−C=C(CHである。
任意の2つ以上(典型的には、2、3または4つ)のX、X、L、L、L、RおよびRは、まとまって環状基、例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第5,312,940号明細書に開示の、例えば、二座または多座配位子を形成し得る。X、X、L、L、L、RおよびRのいずれかが、結合されて環状基を形成する場合、それらの環状基は、4から12個、好ましくは、4、5、6、7または8個の原子を含有してもよく、または、2または3つのこのような環を含んでもよい。前記環は、縮合または結合のいずれでもよい。前記環状基は、脂肪族でも芳香族でもよく、ヘテロ原子を含有してもよいし、および/または、置換されてもよい。一部の場合では、前記環状基は、二座配位子または三座配位子を形成し得る。二座配位子としては、制限されず、例えば、ビスホスフィン、ジアルコキシド、アルキルジケトネートおよびアリールジケトネートが挙げられる。
一般的に、第2世代Grubbs型触媒と呼ばれる第2の群の触媒は、式(I)の化学構造を有し、式(I)中、Lは、式(II)

の化学構造を有するカルベン配位子である。そのため、前記錯体は、式(III)

の化学構造を有してもよい。式(III)中、M、m、n、X、X、L、L、RおよびRは、第1の群の触媒に関して規定された通りである。残りの置換基は、下記の通りである;
XおよびYは、典型的に、N、O、SおよびPから選択されるヘテロ原子である。OおよびSは二価であるため、XがOまたはSである場合、pは、必然的に0である。YがOまたはSである場合、qは、必然的に0である。および、kは、0または1である。ただし、XがNまたはPの場合、ついで、pは、1であり、YがNまたはPの場合、ついで、qは、1である。好ましい実施形態では、XおよびYは両方とも、Nである:
、Q、QおよびQは、リンカー、例えば、ヒドロカルビレン(例えば、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンおよび置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン、例えば、置換および/またはヘテロ原子含有のアルキレン)または−(CO)−である。w、x、yおよびzは、独立して、0または1であり、各リンカーは、任意であることを意味する。好ましくは、w、x、yおよびzは全て、0である。さらに、Q、Q、QおよびQ内の隣接する原子上の2つ以上の置換基が結合されて、更なる環状基を形成してもよい:および、
、R3A、RおよびR4Aは、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルから独立して選択される。さらに、XおよびYは、炭素および1つ以上の上記ヘテロ原子から独立して選択されてもよい。また、LおよびLは、まとまって、1つの二座電子供与性複素環配位子を形成してもよい。さらに、RおよびRは、まとまってインデニリデン部分を形成してもよい。さらに、X、X、L、L、XおよびYは、ホウ素またはカルボキシレートに配位する。
さらに、任意の2つ以上のX、X、L、L、L、R、R、R、R3A、R、R4A、Q、Q、QおよびQは、まとまって環状基を形成し得る。任意の1つ以上のX、X、L、L、Q、Q、Q、Q、R、R、R、R3A、RおよびR4Aは、支持体に付着されてもよい。任意の2つ以上のX、X、L、L、L、R、R、R、R3A、RおよびR4Aは、まとまって−A−Fnにもなり得る。「A」は、アルキレンおよびアリールアルキレンから選択される二価の炭化水素部分である。前記アルキレンおよびアリールアルキレンの基のアルキル部分は、直鎖状または分岐鎖状、飽和または不飽和、環状または非環状、および、置換または非置換であることができ、前記アリールアルキレンの基のアリール部分は、置換または非置換であることができ、ヘテロ原子および/または官能基は、前記アルキレンおよびアリールアルキレンの基における、アリールまたはアルキルの部分のいずれかに存在してもよい。Fnは、官能基であるか、または、まとまって環状基を形成する。任意の1つ以上のX、X、L、L、Q、Q、Q、Q、R、R、R、R3A、RおよびR4Aは、支持体に付着されてもよい。
好ましくは、R3AおよびR4Aは、結合されて、環状基を形成する。そのため、前記カルベン配位子は、式(IV)

の化学構造を有する。式(IV)中、RおよびRは、上記規定の通りである。好ましくは、少なくとも1つのRおよびR、より好ましくはRおよびRの両方が、1から約5つの環の、脂環式または芳香族であり、任意に1つ以上のヘテロ原子および/または置換基を含む。Qは、リンカーであり、典型的には、ヒドロカルビレンリンカー、例えば、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンおよび置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンのリンカーである。Q内の隣接する原子上の2つ以上の置換基が、結合されて更なる環状構造を形成してもよい。前記環状構造は、同様に置換されて、2から約5つの環状基の縮合された多環式構造を提供してもよい。Qは、多くの場合、必ずではないが、2原子結合または3原子結合である。
このため、Lとして適切な、N−複素環カルベン(NHC)配位子および非環式ジアミノカルベン配位子としては、制限されず、例えば、下記

が挙げられる。DIPPは、ジイソプロピルフェニルであり、Mesは、2,4,6−トリメチルフェニルである。
このため、Lとして適切な、NHC配位子および非環式ジアミノカルベン配位子の更なる例としては、制限されず、下記

が挙げられる。RW1、RW2、RW3、RW4は、独立して、水素、非置換ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビルまたはヘテロ原子含有ヒドロカルビルである。RW3およびRW4の一方または両方は、ハロゲン、ニトロ、アミド、カルボキシル、アルコキシ、アリールオキシ、スルホニル、カルボニル、チオまたはニトロソの基から独立して選択され得る。
として適切なNHC配位子の更なる例は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第7,378,528号明細書;米国特許第7,652,145号明細書;米国特許第7,294,717号明細書;米国特許第6,787,620号明細書;米国特許第6,635,768号明細書;および米国特許第6,552,139号明細書に、さらに記載されている。
さらに、その内容が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第6,838,489号明細書に開示の、熱的に活性化されたN−複素環カルベン前駆体が、本発明で使用されてもよい。
つぎに、Mがルテニウムである場合、好ましい錯体は、式(V)

の化学構造を有する。
より好ましい実施形態では、Qは、構造−CR1112−CR1314−またはCR11=CR13−、好ましくは、−CR1112−CR1314−を有する、2原子結合であり、R11、R12、R13およびR14は、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび官能基から、独立して選択される。ここで、官能基としては、例えば、C−C12アルキル、C−C12アルコキシ、C−C14アリール、ヒドロキシル、スルフィドリル、ホルミルおよびハロゲン化物から選択される1つ以上の部分で任意に置換された、カルボキシル、C−C20アルコキシ、C−C24アリールオキシ、C−C20アルコキシカルボニル、C−C24アルコキシカルボニル、C−C24アシルオキシ、C−C20アルキルチオ、C−C24アリールチオ、C−C20アルキルスルホニルおよびC−C20アルキルスルフィニルが挙げられる。R11、R12、R13およびR14は、好ましくは、水素、C−C12アルキル、置換C−C12アルキル、C−C12ヘテロアルキル、置換C−C12ヘテロアルキル、フェニルおよび置換フェニルから独立して選択される。または、任意の2つのR11、R12、R13およびR14が、互いに結合されて、置換または非置換、飽和または不飽和の環構造、例えば、C−C12脂環式基、または、CもしくはCのアリール基を形成してもよい。前記環構造はそれ自体が、例えば、結合され、または、縮合された脂環式もしくは芳香族の基、または他の置換基で置換されてもよい。更なる一態様では、任意の1つ以上のR11、R12、R13およびR14は、1つ以上のリンカーを含む。さらに、Lは、L (k)でもよく、kは、0または1である。RおよびRは、非置換のフェニルまたは、C−C20アルキル、置換C−C20アルキル、C−C20ヘテロアルキル、置換C−C20ヘテロアルキル、C−C24アリール、置換C−C24アリール、C−C24ヘテロアリール、C−C24アラルキル、C−C24アルカリルもしくはハロゲン化物から選択される1つ以上の置換基で置換されたフェニルでもよい。さらに、XおよびXは、ハロゲンでもよい。
およびRが芳香族である場合、RおよびRは、必ずではないが、典型的に、1または2つの芳香環から構成される。前記芳香環は、置換されてもよいし、非置換でもよい。例えば、RおよびRは、フェニル、置換フェニル、ビフェニル、置換ビフェニル等でもよい。好ましい一実施形態では、RおよびRは、同一であり、それぞれ、非置換のフェニルまたは、C−C20アルキル、置換C−C20アルキル、C−C20ヘテロアルキル、置換C−C20ヘテロアルキル、C−C24アリール、置換C−C24アリール、C−C24ヘテロアリール、C−C24アラルキル、C−C24アルカリルもしくはハロゲン化物から選択される3つ以下の置換基で置換されたフェニルである。好ましくは、存在する任意の置換基は、水素、C−C12アルキル、C−C12アルコキシ、C−C14アリール、置換C−C14アリールまたはハロゲン化物である。一例として、RおよびRは、メシチル(すなわち、本明細書に規定のMes)である。
式(I)の化学構造を有する第3の群の触媒は、M、m、n、X、X、RおよびRは、第1の群の触媒に関して規定された通りである。Lは、強力に配位している中性の電子供与配位子、例えば、前記第1および第2の群の触媒に関して記載されたもののいずれかである。LおよびLは、任意に置換された複素環基の形態において、弱く配位している中性の電子供与配位子である。再度、nは、0または1であり、そのため、Lは、存在しても、存在しなくてもよい。一般的に、前記第3の群の触媒では、LおよびLは、1から4個、好ましくは1から3個、最も好ましくは1から2個のヘテロ原子を含有する、任意に置換された5−員または6−員の単環式基であるか、または、2から5個の、このような5−員または6−員の単環式基から構成される、任意に置換された二環式または多環式構造である。前記複素環基が置換される場合、配位しているヘテロ原子上では置換されないべきであり、複素環基内の任意の1つの環状部分は、一般的に、4つ以上の置換基では置換されないであろう。
前記第3の群の触媒に関して、LおよびLとしては、制限されず、例えば、窒素、硫黄、酸素またはそれらの組み合わせを含む複素環が挙げられる。
およびLに適した窒素含有複素環としては、例えば、ピリジン、ビピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ビピリダミン、ピラジン、1,3,5−トリアジン、1,2,4−トリアジン、1,2,3−トリアジン、ピロール、2H−ピロール、3H−ピロール、ピラゾール、2H−イミダゾール、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、インドール、3H−インドール、1H−イソインドール、シクロペンタ(b)ピリジン、インダゾール、キノリン、ビスキノリン、イソキノリン、ビスイソキノリン、シンノリン、キナゾリン、ナフチリジン、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、ピラゾリジン、キヌクリジン、イミダゾリジン、ピコリルイミン、プリン、ベンズイミダゾール、ビスイミダゾール、フェナジン、アクリジンおよびカルバゾールが挙げられる。前記窒素含有複素環は、非配位ヘテロ原子上に、非水素置換基で任意に置換されてもよい。
およびLに適した硫黄含有複素環としては、例えば、チオフェン、1,2−ジチオール、1,3−ジチオール、チエピン、ベンゾ(b)チオフェン、ベンゾ(c)チオフェン、チオナフテン、ジベンゾチオフェン、2H−チオピラン、4H−チオピラン、およびチオアントレンが挙げられる。
およびLに適した酸素含有複素環としては、例えば、2H−ピラン、4H−ピラン、2−ピロン、4−ピロン、1,2−ジオキシン、1,3−ジオキシン、オキセピン、フラン、2H−1−ベンゾピラン、クマリン、クマロン、クロメン、クロマン−4−オン、イソクロメン−1−オン、イソクロメン−3−オン、キサンテン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンおよびジベンゾフランが挙げられる。
およびLに適した組み合わせの複素環としては、例えば、イソキサゾール、オキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、1,2,3−オキサジアゾール、1,2,4−オキサジアゾール、1,3,4−オキサジアゾール、1,2,3,4−オキサトリアゾール、1,2,3,5−オキサトリアゾール、3H−1,2,3−ジオキサゾール、3H−1,2−オキサチオール、1,3−オキサチオール、4H−1,2−オキサジン、2H−1,3−オキサジン、1,4−オキサジン、1,2,5−オキサチアジン、o−イソオキサジン、フェノキサジン、フェノチアジン、ピラノ[3,4−b]ピロール、インドキサジン、ベンゾキサゾール、アントラニルおよびモルホリンが挙げられる。
好ましいLおよびL配位子は、芳香族窒素含有および酸素含有複素環である。特に好ましいLおよびL配位子は、1から3、好ましくは、1または2つの置換基で任意に置換された、単環式N−ヘテロアリール配位子である。特に好ましいLおよびL配位子の具体的な例は、ピリジンおよび置換ピリジン、例えば、3−ブロモピリジン、4−ブロモピリジン、3,5−ジブロモピリジン、2,4,6−トリブロモピリジン、2,6−ジブロモピリジン、3−クロロピリジン、4−クロロピリジン、3,5−ジクロロピリジン、2,4,6−トリクロロピリジン、2,6−ジクロロピリジン、4−ヨードピリジン、3,5−ジヨードピリジン、3,5−ジブロモ−4−メチルピリジン、3,5−ジクロロ−4−メチルピリジン、3,5−ジメチル−4−ブロモピリジン、3,5−ジメチルピリジン、4−メチルピリジン、3,5−ジイソプロピルピリジン、2,4,6−トリメチルピリジン、2,4,6−トリイソプロピルピリジン、4−(tert−ブチル)ピリジン、4−フェニルピリジン、3,5−ジフェニルピリジン、3,5−ジクロロ−4−フェニルピリジン等である。
一般的には、Lおよび/またはL上に存在する任意の置換基は、ハロ、C−C20アルキル、置換C−C20アルキル、C−C20ヘテロアルキル、置換C−C20ヘテロアルキル、C−C24アリール、置換C−C24アリール、C−C24ヘテロアリール、置換C−C24ヘテロアリール、C−C24アルカリル、置換C−C24アルカリル、C−C24ヘテロアルカリル、置換C−C24ヘテロアルカリル、C−C24アラルキル、置換C−C24アラルキル、C−C24ヘテロアラルキル、置換C−C24ヘテロアラルキルおよび官能基から選択される。適切な置換基は、制限されず、例えば、C−C20アルコキシ、C−C24アリールオキシ、C−C20アルキルカルボニル、C−C24アリールカルボニル、C−C20アルキルカルボニルオキシ、C−C24アリールカルボニルオキシ、C−C20アルコキシカルボニル、C−C24アリールオキシカルボニル、ハロカルボニル、C−C20アルキルカルボナト、C−C24アリールカルボナト、カルボキシ、カルボキシラト、カルバモイル、モノ−(C−C20アルキル)−置換カルバモイル、ジ−(C−C20アルキル)−置換カルバモイル、ジ−N−(C−C20アルキル)、N−(C−C24アリール)−置換カルバモイル、モノ−(C−C24アリール)−置換カルバモイル、ジ−(C−C24アリール)−置換カルバモイル、チオカルバモイル、モノ−(C−C20アルキル)−置換チオカルバモイル、ジ−(C−C20アルキル)−置換チオカルバモイル、ジ−N−(C−C20アルキル)−N−(C−C24アリール)−置換チオカルバモイル、モノ−(C−C24アリール)−置換チオカルバモイル、ジ−(C−C24アリール)−置換チオカルバモイル、カルバミド、ホルミル、チオホルミル、アミノ、モノ−(C−C20アルキル)−置換アミノ、ジ−(C−C20アルキル)−置換アミノ、モノ−(C−C24アリール)−置換アミノ、ジ−(C−C24アリール)−置換アミノ、ジ−N−(C−C20アルキル)、N−(C−C24アリール)−置換アミノ、C−C20アルキルアミド、C−C24アリールアミド、イミノ、C−C20アルキルイミノ、C−C24アリールイミノ、ニトロおよびニトロソである。さらに、2つの隣接する置換基は、まとまって環、一般的には、5−員または6−員の脂環式またはアリール環を形成し得る。前記環は、上記の1から3個のヘテロ原子および1から3個の置換基を任意に含有する。
およびL上の好ましい置換基としては、制限されず、ハロ、C−C12アルキル、置換C−C12アルキル、C−C12ヘテロアルキル、置換C−C12ヘテロアルキル、C−C14アリール、置換C−C14アリール、C−C14ヘテロアリール、置換C−C14ヘテロアリール、C−C16アルカリル、置換C−C16アルカリル、C−C16ヘテロアルカリル、置換C−C16ヘテロアルカリル、C−C16アラルキル、置換C−C16アラルキル、C−C16ヘテロアラルキル、置換C−C16ヘテロアラルキル、C−C12アルコキシ、C−C14アリールオキシ、C−C12アルキルカルボニル、C−C14アリールカルボニル、C−C12アルキルカルボニルオキシ、C−C14アリールカルボニルオキシ、C−C12アルコキシカルボニル、C−C14アリールオキシカルボニル、ハロカルボニル、ホルミル、アミノ、モノ−(C−C12アルキル)−置換アミノ、ジ−(C−C12アルキル)−置換アミノ、モノ−(C−C14アリール)−置換アミノ、ジ−(C−C14アリール)−置換アミノおよびニトロが挙げられる。
前述の最も好ましい置換基は、ハロ、C−Cアルキル、C−Cハロアルキル、C−Cアルコキシ、フェニル、置換フェニル、ホルミル、N,N−ジ(C−Cアルキル)アミノ、ニトロおよび、上記の窒素複素環(例えば、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、ピラジン、ピリミジン、ピリジン、ピリダジン等)である。
ある実施形態では、LおよびLも、まとまって、2つ以上、一般的には2つの配位しているヘテロ原子、例えば、N、O、SまたはPを含有する、二座または多座の配位子を形成してもよい。好ましいこのような配位子は、Brookhart型のジイミン配位子である。1つの典型的な二座配位子は、式(VI)

の化学構造を有する。式(VI)中、R15、R16、R17およびR18は、ヒドロカルビル(例えば、C−C20アルキル、C−C20アルケニル、C−C20アルキニル、C−C24アリール、C−C24アルカリルもしくはC−C24アラルキル)、置換ヒドロカルビル(例えば、置換された、C−C20アルキル、C−C20アルケニル、C−C20アルキニル、C−C24アリール、C−C24アルカリルもしくはC−C24アラルキル)、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、C−C20ヘテロアルキル、C−C24ヘテロアリール、ヘテロ原子含有C−C24アラルキルもしくはヘテロ原子含有C−C24アルカリル)または、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、置換された、C−C20ヘテロアルキル、C−C24ヘテロアリール、ヘテロ原子含有C−C24アラルキルもしくはヘテロ原子含有C−C24アルカリル)または、(1)R15およびR16、(2)R17およびR18、(3)R16およびR17、または(4)R15およびR16とR17およびR18との両方が、まとまって、環すなわち、N−複素環を形成してもよい。このような場合の好ましい環状基は、5−員および6−員の環、典型的には、芳香環である。
式(I)の化学構造を有する第4の群の触媒は、前記置換基の2つが、まとまって、二座配位子または三座配位子を形成する。二座配位子としては、制限されず、例えば、ビスホスフィン、ジアルコキシド、アルキルジケトネートおよびアリールジケトネートが挙げられる。具体的な例としては、−P(Ph)CHCHP(Ph)−、−As(Ph)CHCHAs(Ph)−、−P(Ph)CHCHC(CFO−、ビナフトレートジアニオン、ピナコレートジアニオン、−P(CH(CHP(CH−および−OC(CH(CHCO−が挙げられる。好ましい二座配位子は、−P(Ph)CHCHP(Ph)−および−P(CH(CHP(CH−である。三座配位子としては、制限されず、(CHNCHCHP(Ph)CHCHN(CHが挙げられる。他の好ましい三座配位子は、任意の3つのX、X、L、L、L、RおよびR(例えば、X、LおよびL)がまとまって、C−C20アルケニル、C−C20アルキニル、C−C20アルキル、C−C20アリール、C−C20アルコキシ、C−C20アルケニルオキシ、C−C20アルキニルオキシ、C−C20アリールオキシ、C−C20アルコキシカルボニル、C−C20アルキルチオ、C−C20アルキルスルホニルまたはC−C20アルキルスルフィニルで、それぞれ任意に置換された、シクロペンタジエニル、インデニルまたはフルオレニルとなったものである。前記各置換基は、C−Cアルキル、ハロゲン化物、C−Cアルコキシで、または、ハロゲン化物、C−CアルキルもしくはC−Cアルコキシで任意に置換されたフェニル基で、さらに置換されてもよい。より好ましくは、この種の化合物では、X、LおよびLがまとまって、ビニル、C−C10アルキル、C−C20アリール、C−C10カルボキシレート、C−C10アルコキシカルボニル、C−C10アルコキシもしくはC−C20アリールオキシで、それぞれ任意に置換された、シクロペンタジエニルまたはインデニルとなる。前記各置換基は、C−Cアルキル、ハロゲン化物、C−Cアルコキシで、または、ハロゲン化物、C−CアルキルもしくはC−Cアルコキシで任意に置換されたフェニル基で、任意に置換されてもよい。最も好ましくは、X、LおよびLは、まとまって、ビニル、水素、メチルまたはフェニルで任意に置換されたシクロペンタジエニルとなってもよい。四座配位子としては、制限されず、OC(CHP(Ph)(CHP(Ph)(CHCO、フタロシアニンおよびポルフィリンが挙げられる。
Yが前記金属に配位される錯体は、第5の群の触媒の例であり、一般的に、「Grubbs−Hoveyda」触媒と呼ばれる。Grubbs−Hoveydaメタセシス活性金属カルベン錯体は、式(VII)

により記載されてもよい。式(VII)中、
Mは、第8族遷移金属、具体的にはRuもしくはOs、または、より具体的にはRuであり;
、XおよびLは、本明細書で前述の規定の通りであり;
Yは、N、O、SおよびPから選択されるヘテロ原子であり;好ましくは、Yは、OまたはNであり;
、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、ヘテロ原子含有アルケニル、ヘテロアルケニル、ヘテロアリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、カルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アミノスルホニル、モノアルキルアミノスルホニル、ジアルキルアミノスルホニル、アルキルスルホニル、ニトリル、ニトロ、アルキルスルフィニル、トリハロアルキル、パーフロオロアルキル、カルボン酸、ケトン、アルデヒド、硝酸塩、シアノ、イソシアネート、ヒドロキシル、エステル、エーテル、アミン、イミン、アミド、ハロゲン置換アミド、トリフルオロアミド、スルフィド、ジスルフィド、スルホナート、カルバミン酸塩、シラン、シロキサン、ホスフィン、リン酸塩、ホウ酸塩または、−A−Fnからなる群から選択され、「A」およびFnは、上記規定の通りであり;Y、Z、R、R、RおよびRの任意の組み合わせが結合されて、1つ以上の環状基を形成することができ;
二価のヘテロ原子であるOまたはSのために、nが1であり、および、三価のヘテロ原子であるNまたはPのために、nが2であるように、nは、0、1または2であり;ならびに、
Zは、水素、アルキル、アリール、官能化アルキル、官能化アリールから選択される基であり、前記官能基は、独立して、1つ以上の下記:アルコキシ、アリールオキシ、ハロゲン、カルボン酸、ケトン、アルデヒド、硝酸塩、シアノ、イソシアネート、ヒドロキシル、エステル、エーテル、アミン、イミン、アミド、トリフルオロアミド、スルフィド、ジスルフィド、カルバミン酸塩、シラン、シロキサン、ホスフィン、リン酸塩またはホウ酸塩;メチル、イソプロピル、sec−ブチル、t−ブチル、ネオペンチル、ベンジル、フェニルおよびトリメチルシリルでもよく;ならびに、X、X、L、Y、Z、R、R、RおよびRの任意の組み合わせは、支持体に結合されてもよい。さらに、R、R、RおよびRは、独立して、チオイソシアネート、シアナトまたはチオシアナトでもよい。さらに、Zは、独立して、チオイソシアネート、シアナトまたはチオシアナトでもよい。
一般的に、本発明に有用なGrubbs−Hoveyda錯体は、式(VIII)

のキレート化アルキリデン部分を含有する。式(VIII)中、Y、n、Z、R、R、RおよびRは、本明細書で先に規定の通りであり;
Y、ZおよびRは、任意に結合されて、環状構造を形成することができ;および、
およびR10は、それぞれ独立して、水素または、アルキル、アリール、アルコキシ、アリールオキシ、C−C20アルコキシカルボニルもしくはC−C20トリアルキルシリルから選択される置換基から選択され、前記置換基のいずれかは、置換されても、非置換でもよく;ならびに、Z、Y、R、R、R、R、RおよびR10の任意の組み合わせは、支持体に結合されてもよい。前記キレート化アルキリデン部分は、式

を有する配位子前駆体に由来してもよい。
本発明に適したGrubbs−Hoveyda配位子を含む錯体としては、例えば、

が挙げられる。前記錯体中、L、X、XおよびMは、前記他の群の触媒のいずれかに関する記載の通りである。適切なキレート化カルベンおよびカルベン前駆体は、Pedersonら(その両開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第7,026,495号明細書および米国特許第6,620,955号明細書)ならびに、Hoveydaら(その両開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第6,921,735号明細書および国際公開第0214376号パンフレット)により、さらに記載されている。
他の有用な錯体としては、式(I)、(III)または(V)に基づくLおよびRが結合されている化学構造、例えば、支持体への付着のための官能基も含むスチレン化合物が挙げられる。前記官能基がトリアルコキシシリル官能化部分である例としては、制限されず、下記:

が挙げられる。
結合した配位子を有する錯体の更なる例としては、中性のNHC配位子とアニオン性配位子との間、中性のNHC配位子とアルキリデン配位子との間、中性のNHC配位子とL配位子との間、中性のNHC配位子とL配位子との間、アニオン性配位子とアルキリデン配位子との間、ならびに、それらの任意の組み合わせの結合を有するものが挙げられる。可能性のある化学構造は多過ぎて、本明細書では挙げきれないが、式(III)に基づく一部の適切な化学構造としては、

が挙げられる。
式(I)の化学構造を有する前記触媒に加えて、上記のように、他の遷移金属カルベン錯体としては、制限されず:
形式的に+2酸化状態であり、16個の電子数を有し、五配位であり、一般式(IX)である、金属中心を含有する中性のルテニウムまたはオスミウム金属カルベン錯体;
形式的に+2酸化状態であり、18個の電子数を有し、六配位であり、一般式(X)である、金属中心を含有する中性のルテニウムまたはオスミウム金属カルベン錯体;
形式的に+2酸化状態であり、14個の電子数を有し、四配位であり、一般式(XI)である、金属中心を含有するカチオン性のルテニウムまたはオスミウム金属カルベン錯体;および、
形式的に+2酸化状態であり、14または16個の電子数を有し、それぞれ四配位または五配位であり、一般式(XII)である、金属中心を含有するカチオン性のルテニウムまたはオスミウム金属カルベン錯体が挙げられる。

一般式(IX)から(XII)中、
M、X、X、L、L、L、RおよびRは、先に規定の群の触媒のいずれかに関する規定の通りであり;
rおよびsは、独立して、0または1であり;
tは、0から5の範囲の整数であり;
kは、0から1の範囲の整数であり;
Yは、任意の非配位のアニオン(例えば、ハロゲン化物イオン、BF 等)であり;
およびZは、−O−、−S−、−NR−、−PR−、−P(=O)R−、−P(OR)−、−P(=O)(OR)−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)−、−OC(=O)O−、−S(=O)−およびS(=O)−から、独立して選択され;
は、任意のカチオン部分、例えば、−P(R または−N(R であり;および、
任意の2つ以上のX、X、L、L、L、Z、Z、Z、RおよびRがまとまって、環状基、例えば、多座配位子を形成してもよく、任意の1つ以上のX、X、L、L、L、Z、Z、Z、RおよびRは、支持体に付着されてもよい。さらに、ZおよびZは、任意に置換され、および/または、任意にヘテロ原子含有のC−C20ヒドロカルビレン結合でもよい。
さらに、本明細書に開示された本発明に使用され得る、別の群のオレフィンメタセシス触媒は、式(XIII)

の化学構造を有する第8族遷移金属錯体である。式(XIII)中、Mは、第8族遷移金属、具体的にはルテニウムもしくはオスミウム、またはより具体的には、ルテニウムであり;
、X、LおよびLは、上記規定の第1および第2の群の触媒に関する規定の通りであり;ならびに、
J1、RJ2、RJ3、RJ4、RJ5およびRJ6は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、ヘテロ原子含有アルケニル、ヘテロアルケニル、ヘテロアリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、カルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アミノスルホニル、モノアルキルアミノスルホニル、ジアルキルアミノスルホニル、アルキルスルホニル、ニトリル、ニトロ、アルキルスルフィニル、トリハロアルキル、パーフロオロアルキル、カルボン酸、ケトン、アルデヒド、硝酸塩、シアノ、イソシアネート、チオイソシアネート、シアナト、チオシアナト、ヒドロキシル、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アルキルアミン、イミン、アミド、ハロゲン置換アミド、トリフルオロアミド、スルフィド、ジスルフィド、スルホナート、カルバミン酸塩、シラン、シロキサン、ホスフィン、リン酸塩、ホウ酸塩または−A−Fnからなる群から選択され、「A」は、アルキレンおよびアリールアルキレンから選択される二価の炭化水素部分であり、前記アルキレンおよびアリールアルキレンの基のアルキル部分は、直鎖状または分岐鎖状、飽和または不飽和、環状または非環状、および、置換または非置換であることができ、前記アリールアルキレンのアリール部分が、置換または非置換であることができ、ヘテロ原子および/または官能基は、前記アルキレンおよびアリールアルキレンの基における前記アリールまたはアルキルの部分のいずれかに存在してもよく、Fnは、官能基であるか、または、任意の1つ以上のRJ1、RJ2、RJ3、RJ4、RJ5およびRJ6は、互いに結合されて、環状基を形成し得るか、または、任意の1つ以上のRJ1、RJ2、RJ3、RJ4、RJ5およびRJ6は、支持体に付着されてもよい。
さらに、式(XIII)の第8族遷移金属錯体の好ましい一実施形態は、式(XIV):

の第8族遷移金属錯体である。式(XIV)中、M、X、X、L、Lは、式XIIIの第8族遷移金属錯体に関する上記規定の通りであり;および、
J7、RJ8、RJ9、RJ10、RJ11、RJ12、RJ13、RJ14、RJ15およびRJ16は、式XIIIの第8族遷移金属錯体についての、RJ1、RJ2、RJ3、RJ4、RJ5およびRJ6に関する上記規定の通りであるか、または、任意の1つ以上のRJ7、RJ8、RJ9、RJ10、RJ11、RJ12、RJ13、RJ14、RJ15およびRJ16は、互いに結合されて、環状基を形成し得るか、または、任意の1つ以上のRJ7、RJ8、RJ9、RJ10、RJ11、RJ12、RJ13、RJ14、RJ15およびRJ16は、支持体に付着されてもよい。
さらに、式(XIII)の第8族遷移金属錯体の別の好ましい実施形態は、式(XV):

の第8族遷移金属錯体である。式(XV)中、M、X、X、L、Lは、式(XIII)の第8族遷移金属錯体に関する上記規定の通りである。
さらに、本明細書に開示された本発明において使用され得る、別の群のオレフィンメタセシス触媒は、式(XVI):

の化学構造を有するシッフ塩基配位子を含む第8族遷移金属錯体である。式(XVI)中、Mは、第8族遷移金属、具体的にはルテニウムもしくはオスミウム、またはより具体的には、ルテニウムであり;
およびLは、上記規定の第1および第2の群の触媒に関する規定の通りであり;
Zは、酸素、硫黄、セレン、NRK11、PRK11、AsRK11およびSbRK11からなる群から選択され;ならびに、
K1、RK2、RK3、RK4、RK5、RK6、RK7、RK8、RK9、RK10およびRK11は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、ヘテロ原子含有アルケニル、ヘテロアルケニル、ヘテロアリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、カルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アミノスルホニル、モノアルキルアミノスルホニル、ジアルキルアミノスルホニル、アルキルスルホニル、ニトリル、ニトロ、アルキルスルフィニル、トリハロアルキル、パーフロオロアルキル、カルボン酸、ケトン、アルデヒド、硝酸塩、シアノ、イソシアネート、チオイソシアネート、シアナト、チオシアナト、ヒドロキシル、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アルキルアミン、イミン、アミド、ハロゲン置換アミド、トリフルオロアミド、スルフィド、ジスルフィド、スルホナート、カルバミン酸塩、シラン、シロキサン、ホスフィン、リン酸塩、ホウ酸塩または−A−Fnからなる群から選択され、「A」は、アルキレンおよびアリールアルキレンから選択される二価の炭化水素部分であり、前記アルキレンおよびアリールアルキレンの基のアルキル部分は、直鎖状または分岐鎖状、飽和または不飽和、環状または非環状、および、置換または非置換であることができ、前記アリールアルキレンのアリール部分は、置換または非置換であることができ、ヘテロ原子および/または官能基は、前記アルキレンおよびアリールアルキレンの基における前記アリールまたはアルキルの部分のいずれかに存在してもよく、Fnは、官能基であるか、または、任意の1つ以上のRK1、RK2、RK3、RK4、RK5、RK6、RK7、RK8、RK9、RK10およびRK11は、互いに結合されて、環状基を形成し得るか、または、任意の1つ以上のRK1、RK2、RK3、RK4、RK5、RK6、RK7、RK8、RK9、RK10およびRK11は、支持体に付着されてもよい。
さらに、式(XVI)の第8族遷移金属錯体の好ましい一実施形態は、式(XVII):

の化学構造を有するシッフ塩基配位子を含む第8族遷移金属錯体である。式(XVII)中、M、X、L、Z、RK7、RK8、RK9、RK10およびRK11は、式XVIの第8族遷移金属錯体に関する上記規定の通りであり;ならびに、
K12、RK13、RK14、RK15、RK16、RK17、RK18、RK19、RK20およびRK21は、式XVIの第8族遷移金属錯体についての、RK1、RK2、RK3、RK4、RK5およびRK6に関する上記規定の通りであるか、または、任意の1つ以上のRK7、RK8、RK9、RK10、RK11、RK12、RK13、RK14、RK15、RK16、RK17、RK18、RK19、RK20およびRK21は、互いに結合されて、環状基を形成し得るか、または、任意の1つ以上のRK7、RK8、RK9、RK10、RK11、RK12、RK13、RK14、RK15、RK16、RK17、RK18、RK19、RK20およびRK21は、支持体に付着されてもよい。
さらに、式(XVI)の第8族遷移金属錯体の別の好ましい実施形態は、式(XVIII):

の化学構造を有するシッフ塩基配位子を含む第8族遷移金属錯体である。式(XVIII)中、M、X、L、Z、RK7、RK8、RK9、RK10およびRK11は、式XVIの第8族遷移金属錯体に関する上記規定の通りである。
さらに、本明細書に開示された本発明に使用され得る、別の群のオレフィンメタセシス触媒は、式(XIX):

の化学構造を有するシッフ塩基配位子を含む第8族遷移金属錯体である。式(XIX)中、Mは、第8族遷移金属、具体的にはルテニウムもしくはオスミウム、またはより具体的にはルテニウムであり;
、L、RおよびRは、上記規定の第1および第2の群の触媒に関する規定の通りであり;
Zは、酸素、硫黄、セレン、NRV5、PRV5、AsRV5およびSbRV5からなる群から選択され;
mは、0、1または2であり;ならびに、
V1、RV2、RV3、RV4およびRV5は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、ヘテロ原子含有アルケニル、ヘテロアルケニル、ヘテロアリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、カルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アミノスルホニル、モノアルキルアミノスルホニル、ジアルキルアミノスルホニル、アルキルスルホニル、ニトリル、ニトロ、アルキルスルフィニル、トリハロアルキル、パーフロオロアルキル、カルボン酸、ケトン、アルデヒド、硝酸塩、シアノ、イソシアネート、チオイソシアネート、シアナト、チオシアナト、ヒドロキシル、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アルキルアミン、イミン、アミド、ハロゲン置換アミド、トリフルオロアミド、スルフィド、ジスルフィド、スルホナート、カルバミン酸塩、シラン、シロキサン、ホスフィン、リン酸塩、ホウ酸塩または−A−Fnからなる群から選択され、「A」は、アルキレンおよびアリールアルキレンから選択される二価の炭化水素部分であり、前記アルキレンおよびアリールアルキレンの基のアルキル部分は、直鎖状または分岐鎖状、飽和または不飽和、環状または非環状、および、置換または非置換であることができ、前記アリールアルキレンのアリール部分は、置換または非置換であることができ、ヘテロ原子および/または官能基は、前記アルキレンおよびアリールアルキレンの基における前記アリールまたはアルキルの部分のいずれかに存在してもよく、Fnは、官能基であるか、または、任意の1つ以上のRV1、RV2、RV3、RV4およびRV5は、互いに結合されて、環状基を形成し得るか、または、任意の1つ以上のRV1、RV2、RV3、RV4およびRV5は、支持体に付着されてもよい。
さらに、式(XVI)から(XIX)の触媒は、前記第8族遷移金属と、少なくとも1つのシッフ塩基配位子との間の結合における、少なくとも部分的な開裂が発生する、活性化化合物と任意に接触してもよく、前記活性化化合物は、ハロゲン化銅(I):式Zn(RY1の亜鉛化合物(式中、RY1は、ハロゲン、Cアルキルまたはアリールであり);式SnRY2Y3Y4Y5で表されるスズ化合物(式中、RY2、RY3、RY4およびRY5は、それぞれ独立して、ハロゲン、C1−20アルキル、C−C10シクロアルキル、アリール、ベンジルおよびCアルケニルからなる群から選択され);ならびに、式SiRY6Y7Y8Y9で表されるケイ素化合物(式中、RY6、RY7、RY8およびRY9は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、C1−20アルキル、ハロ、Cアルキル、アリール、ヘテロアリールおよびビニルからなる群から選択される)からなる群から選択される、金属またはケイ素化合物のいずれかである。
さらに、式(XVI)から(XIX)の触媒は、前記第8族遷移金属と、少なくとも1つのシッフ塩基配位子との間の結合における、少なくとも部分的な開裂が発生する、活性化化合物と任意に接触してもよく、前記活性化化合物は、無機酸、例えば、ヨウ化水素、臭化水素、塩化水素、フッ化水素、硫酸、硝酸、ヨード酸、過ヨウ素酸、過塩素酸、HOClO、HOClOおよびHOIOである。さらに、式(XVI)から(XIX)の触媒は、前記第8族遷移金属と、少なくとも1つのシッフ塩基配位子との間の結合における、少なくとも部分的な開裂が発生する、活性化化合物と任意に接触してもよく、前記活性化化合物は、有機酸、例えば、スルホン酸、例えば、制限されず、メタンスルホン酸、アミノベンゼンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、スルファニル酸およびトリフルオロメタンスルホン酸;モノカルボン酸、例えば、制限されず、アセト酢酸、バルビツール酸、ブロモ酢酸、ブロモ安息香酸、クロロ酢酸、クロロ安息香酸、クロロフェノキシ酢酸、クロロプロピオン酸、cis−桂皮酸、シアノ酢酸、シアノ酪酸、シアノフェノキシ酢酸、シアノプロピオン酸、ジクロロ酢酸、ジクロロアセチル酢酸、ジヒドロキシ安息香酸、ジヒドロキシリンゴ酸、ジヒドロキシ酒石酸、ジニコチン酸、ジフェニル酢酸、フルオロ安息香酸、ギ酸、フランカルボン酸、フロン酸、グリコール酸、馬尿酸、ヨード酢酸、ヨード安息香酸、乳酸、ルチジン酸、マンデル酸、α−ナフトエ酸、ニトロ安息香酸、ニトロフェニル酢酸、o−フェニル安息香酸、チオ酢酸、チオフェン−カルボン酸、トリクロロ酢酸およびトリヒドロキシ安息香酸;ならびに、他の酸性物質、例えば、制限されず、ピクリン酸および尿酸である。
さらに、本発明で使用され得る触媒の他の例は、それぞれが参照により本明細書に組み込まれる、下記の開示、米国特許第7,687,635号明細書;米国特許第7,671,224号明細書;米国特許第6,284,852号明細書;米国特許第6,486,279号明細書;および米国特許第5,977,393号明細書;国際公開第2010/037550号パンフレット;および、米国特許出願第12/303,615号明細書;米国特許出願第10/590,380号明細書;米国特許出願第11/465,651号明細書(米国特許出願公開第2007/0043188号明細書);および、米国特許出願第11/465,651明細書(米国特許出願公開第2008/0293905号明細書Corrected Publication);および、欧州特許第1757613B1および1577282B1号明細書に見出される。
支持された錯体を調製するのに使用され、本明細書に開示の反応に使用され得る、触媒の非限定的な例としては、下記




が挙げられる。便宜上、一部は、本開示全体を通して、分子量を参照することにより特定される。
支持された錯体を調製するのに使用され、本明細書に開示の反応に使用され得る、触媒の更なる非限定的な例としては、下記

が挙げられる。
前述の分子構造および式において、Phは、フェニルを表し、Cyは、シクロヘキシルを表し、Meは、メチルを表し、Buは、n−ブチルを表し、i−Prは、イソプロピルを表し、pyは、(N原子により配位された)ピリジンを表し、Mesは、メシチル(すなわち、2,4,6−トリメチルフェニル)を表し、DiPPおよびDIPPは、2,6−ジイソプロピルフェニルを表し、MiPPは、2−イソプロピルフェニルを表す。さらに、t−Buは、tert−ブチルを表し、Cpは、シクロペンチルを表す。
支持された錯体を調製するのに有用で、本明細書に開示の反応に有用な触媒の更なる例としては、下記:ルテニウム(II)ジクロロ(3−メチル−2−ブテニリデン)ビス(トリシクロペンチルホスフィン)(C716);ルテニウム(II)ジクロロ(3−メチル−2−ブテニリデン)ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)(C801);ルテニウム(II)ジクロロ(フェニルメチレン)ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)(C823);ルテニウム(II)(1,3−ビス−(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−イミダゾリジニリデン)ジクロロ(フェニルメチレン)(トリフェニルホスフィン)(C830);および、ルテニウム(II)ジクロロ(フェニルビニリデン)ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)(C835);ルテニウム(II)ジクロロ(トリシクロヘキシルホスフィン)(o−イソプロポキシフェニルメチレン)(C601)および、ルテニウム(II)(1,3−ビス−(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−イミダゾリジニリデン)ジクロロ(フェニルメチレン)ビス−(3−ブロモピリジン)(C884)が挙げられる。
ROMP反応および/または他のメタセシス反応、例えば、閉環メタセシス、交差メタセシス、開環交差メタセシス、自己メタセシス、エテノリシス、アルケノリシス、非環式ジエンメタセシス重合およびそれらの組み合わせに有用な尚更なる触媒としては、下記の化学構造:

が挙げられる。
支持された錯体を調製するのに使用され、本明細書に開示の反応に使用され得る触媒の更なる非限定的な例としては、下記:

が挙げられる。
一般的に、本明細書で触媒として使用される前記遷移金属錯体は、複数の異なる方法、例えば、それぞれの開示が参照により本明細書に組み込まれる、Schwabら、(1996)J.Am.Chem.Soc.118:100−110、Schollら、(1999)Org.Lett.:953−956、Sanfordら、(2001)J.Am.Chem.Soc.123:749−750、米国特許第5,312,940号明細書および米国特許第5,342,909号明細書に記載されたものにより調製され得る。それぞれの開示が参照により本明細書に組み込まれる、Grubbsらにより、2002年4月16日に出願された、「エナンチオ選択的オレフィンメタセシス触媒としての、第8族遷移金属カルベン錯体」に関する、米国特許出願公開第2003/0055262号明細書、Grubbsらにより、2002年4月2日に出願された、「オレフィンメタセシス触媒として有用な第8族遷移金属カルベン錯体の1ポット合成」に関する、国際公開第02/079208号パンフレットおよび米国特許第6,613,910号明細書も参照のこと。好ましい合成法は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、Grubbsらによる、「六配位ルテニウムまたはオスミウム金属カルベンメタセシス触媒」に関する、2003年2月13日に公開された、国際公開第03/11455A1号パンフレットに記載されている。
好ましいオレフィンメタセシス触媒は、「第1世代Grubbs」触媒と一般的に呼ばれる式(I)、「第2世代Grubbs」触媒と一般的に呼ばれる式(II)、または、「Grubbs−Hoveyda」触媒と一般的に呼ばれる式(VII)の化学構造を有する第8族遷移金属錯体である。
より好ましいオレフィンメタセシス触媒は、式(I)

の化学構造を有する。式(I)中、
Mは、第8族遷移金属であり;
、LおよびLは、中性の電子供与配位子であり;
nは、0または1であり;
mは、0、1または2であり;
kは、0または1であり;
およびXは、アニオン性配位子であり;および、
およびRは、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび官能基から、独立して選択され;
任意の2つ以上のX、X、L、L、L、RおよびRは、まとまって1つ以上の環状基を形成することができ、および、さらに、任意の1つ以上のX、X、L、L、L、RおよびRは、支持体に付着されてもよい。
最も好ましいオレフィンメタセシス触媒は、式(I)

の化学構造を有する。式(I)中、
Mは、ルテニウムであり;
nは0であり;
mは0であり;
kは1であり;
およびLは、トリ−n−ブチルホスフィン(Pn−Bu)、トリシクロペンチルホスフィン(PCp)、トリシクロヘキシルホスフィン(PCy)、トリイソプロピルホスフィン(P−i−Pr)、トリフェニルホスフィン(PPh)、メチルジフェニルホスフィン(PMePh)、ジメチルフェニルホスフィン(PMePh)およびジエチルフェニルホスフィン(PEtPh)からなる群から独立して選択される三置換ホスフィンであり;または、Lは、1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン、1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−イミダゾリジニリデン、1,3−ビス(2,6−ジ−イソプロピルフェニル)−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデンおよび1,3−ビス(2,6−ジ−イソプロピルフェニル)−2−イミダゾリジニリデンからなる群から選択されるN−複素環カルベンであり、および、Lは、トリ−n−ブチルホスフィン(Pn−Bu)、トリシクロペンチルホスフィン(PCp)、トリシクロヘキシルホスフィン(PCy)、トリイソプロピルホスフィン(P−i−Pr)、トリフェニルホスフィン(PPh)、メチルジフェニルホスフィン(PMePh)、ジメチルフェニルホスフィン(PMePh)およびジエチルフェニルホスフィン(PEtPh)からなる群から選択される三置換ホスフィンであり;
およびXは、塩化物であり;ならびに、
が水素であり、Rがフェニルまたは−C=C(CHもしくはチエニルであり;または、RおよびRは、まとまって3−フェニル−1H−インデンを形成する。
本明細書に記載の触媒のいずれかについての適切な支持体は、合成、半合成または自然由来の材料でもよい。前記支持体は、有機もしくは無機、例えば、ポリマー、セラミックもしくは金属でもよい。前記支持体への付着は、一般的に、必ずではないが、共有的である。前記共有結合は、直接的でもよいし、または間接的でもよい。間接的な共有結合は、典型的には、必ずではないが、支持体表面上の官能基による。イオン性付着、例えば、カチオン性基を含有する支持体と結合した金属錯体上の1つ以上のアニオン性基の組み合わせ、または、アニオン性基を含有する支持体と結合した金属錯体上の1つ以上のカチオン性基の組み合わせも適切である。
使用される場合、適切な支持体は、シリカ、シリケート、アルミナ、酸化アルミニウム、シリカ−アルミナ、アルミノシリケート、ゼオライト、チタニア、酸化チタン、マグネタイト、酸化マグネシウム、酸化ホウ素、クレイ、ジルコニア、酸化ジルコニウム、炭素、ポリマー、セルロール、セスロース性ポリマーアミロース、アミロース性ポリマーまたはそれらの組み合わせから選択されてもよい。前記支持体は、好ましくは、シリカ、シリケートまたはそれらの組み合わせを含む。
ある実施形態では、官能基、不活性部分および/または過剰な配位子を含むように処理された支持体を使用することも可能である。本明細書に記載の官能基のいずれかが、前記支持体上への取り込みに適しており、一般的に、当分野において公知の技術により達成されてもよい。不活性部分は、一般的に、例えば、前記支持体に結合される錯体の位置または量を調整するために、前記支持体上の利用可能な付着部位を減少させるのに、前記支持体上に取り込まれてもよい。
以下に記載のメタセシス触媒は、当分野において公知の技術に基づくオレフィンメタセシス反応に使用されてもよい。前記触媒は、前記反応媒体に、固体として、または、前記触媒が適切な液体に懸濁された懸濁液として、典型的に添加される。前記反応に使用される触媒(すなわち、「充填触媒」)の量は、各種の要因、例えば、使用される反応物質の性質および反応条件により決まることが理解されるであろう。このため、充填触媒は、各反応について、最適かつ独立して選択され得ると理解される。ただし、一般的に、前記触媒は、オレフィン性基質の量に対応して、約0.1ppm、1ppmまたは5ppmの低さから、約10ppm、15ppm、25ppm、50ppm、100ppm、200ppm、500ppmまたは1000ppmの高さの範囲の量で存在するであろう。さらに、前記触媒は、溶液として、前記反応媒体または樹脂組成物に添加されてもよい。さらに、前記触媒が、懸濁液として、前記反応媒体または樹脂組成物に添加される場合、前記触媒は、適切な液体、例えば、分散キャリア、例えば、鉱油、パラフィンオイル、大豆油、トリイソプロピルベンゼンまたは、前記触媒の効果的な分散を可能にするのに十分高い粘度を有し、十分不活性であり、前記オレフィンメタセシス反応における低沸点不純物として作用しないように、十分高い沸点を有する、任意の疎水性液体に懸濁される。
前記触媒は、一般的に、オレフィン性基質に対応して、約0.00001モル%、0.0001モル%または0.0005モル%の低さから、約0.001モル%、0.0015モル%、0.0025モル%、0.005モル%、0.01モル%、0.02モル%、0.05モル%または0.1モル%の高さの範囲の量で存在するであろう。
触媒に対するモノマーのモル比として表された場合、前記充填触媒(前記「触媒に対するモノマー比」)は、一般的に、約10,000,000:1、1,000,000:1または200,000:1の低さから、約100,000:1、66,667:1、40,000:1、20,000:1、10,000:5,000:1または1,000:1の高さの範囲の量で存在するであろう。
環状オレフィン(樹脂)組成物および物品
本発明に基づく環状オレフィン樹脂組成物、具体的にはROMP組成物は、一般的に、1つ以上の環状オレフィン、オレフィンメタセシス触媒、接着促進剤および基材材料、例えば、ガラス基材材料等;1つ以上の環状オレフィン、オレフィンメタセシス触媒、接着促進剤およびヒドロペルオキシドゲル調整剤;または、1つ以上の環状オレフィン、オレフィンメタセシス触媒、およびヒドロペルオキシドゲル調整剤を含む。別の実施形態では、本発明に基づく環状オレフィン樹脂組成物、具体的にはROMP組成物は、一般的に、1つ以上の環状オレフィン、オレフィンメタセシス触媒、接着促進剤およびヘテロ原子官能化基材を含む。上記の環状オレフィンが、使用に適しており、官能化されても、官能化されなくてもよく、および、置換されても、非置換でもよい。一般的に、具体的に有利な結果は、前記ROMP組成物が、基材材料の存在下で、メタセシス触媒条件に供された場合、前記接着促進剤が、基材材料への前記ROMP組成物の接着を向上するのに効果的な量で存在する、ROMP樹脂組成物に関して得られ得る。さらに、本発明に基づく環状オレフィン樹脂組成物は、1つ以上の環状オレフィンおよび接着促進剤を含んでもよく、前記樹脂組成物は、オレフィンメタセシス触媒と混合され、得られた樹脂組成物は、基材、例えば、ガラス基材等に塗工される。さらに、本発明に基づく環状オレフィン樹脂組成物は、1つ以上の環状オレフィンおよび接着促進剤を含んでもよく、前記樹脂組成物は、オレフィンメタセシス触媒と混合され、得られた樹脂組成物は、基材に塗工され、前記基材は、官能化された基材、例えば、ヘテロ原子−官能化基材等、例えば、アミノ官能化基材でもよい。さらに、本発明に基づく環状オレフィン樹脂組成物は、1つ以上の環状オレフィン、接着促進剤およびヒドロペルオキシドゲル調整剤を含んでもよく、前記樹脂組成物は、オレフィンメタセシス触媒と混合され、得られた樹脂組成物は、基材に塗工される。さらに、本発明に基づく環状オレフィン樹脂組成物は、1つ以上の環状オレフィンおよびヒドロペルオキシドゲル調整剤を含んでもよく、前記樹脂組成物は、オレフィンメタセシス触媒と混合され、得られた樹脂組成物は、基材に塗工される。
前記樹脂組成物中の前記接着促進剤の量は、幅広い範囲で変化させてもよく、製造操作または具体的な最終用途に応じて変化させてもよい。一般的には、機械的特性の所望の向上を生じる任意のレベルにおける接着促進剤が、具体的な対象である。樹脂組成物に配合または混合される場合、前記接着促進剤の濃度は、典型的には、0.05〜10phr、より具体的には、0.5〜4.0phrの範囲である。本発明の好ましい態様では、向上された機械的特性は、前記接着促進剤を含まない樹脂組成物と比較して、前記接着促進剤および基材材料を含む樹脂組成物、または、基材材料に塗工される前記接着促進剤を含む樹脂組成物について得られ得る。例えば、本発明に基づく樹脂組成物に前記接着促進剤を含まれることは、機械的特性、例えば、前記接着促進剤を含有しない同じ樹脂組成物と比較して、少なくとも約10%の層間せん断強度(ILSS)における改善を提供し得る。好ましくは、前記接着促進剤の使用は、接着特性(例えば、実施例に記載のILSS)における、少なくとも2%の改善を提供し、より具体的には、前記接着促進剤を含まない同じ樹脂組成物について得られる接着特性値(例えば、ILSS)と比較して、前記接着特性において、少なくとも5%または10%、または15%、または20%、または30%、または40%、または50%、または80%の改善を提供する。本発明の具体的な態様では、基材材料は、アミノシラン処理基材を有利に含んでもよい。
前記樹脂組成物中のヒドロペルオキシドゲル調整剤の量は、幅広い範囲で変化させてもよく、製造操作または具体的な最終用途に応じて変化させてもよい。一般的に、特定のメタセシス重合におけるゲル化状態の開始を遅延する、任意のレベルのヒドロペルオキシドゲル調整剤が、具体的な対象である。樹脂組成物に配合または混合される場合、前記ヒドロペルオキシドゲル調整剤の濃度は、典型的には、触媒に対して0.01と1000当量との間、例えば、触媒に対して0.05と100当量との間等、例えば、触媒に対して0.1と50当量との間等、例えば、触媒に対して0.1と20当量との間等の範囲である。
本発明の樹脂組成物は、場合により添加剤と配合されてもよい。前記樹脂組成物中に存在する添加剤の量は、使用される添加剤の具体的な種類に応じて変化させてもよい。前記樹脂組成物中の添加剤の濃度は、典型的には、例えば、0.001〜85重量パーセント、具体的には0.1〜75重量パーセント、またはさらにより具体的には2〜60重量パーセントの範囲である。適切な添加剤としては、制限されず、更なるゲル調整剤、硬度モジュレータ、酸化防止剤、安定化剤、充填剤、バインダー、可塑剤、顔料、難燃剤、染料、繊維および補強材料、例えば、サイズ補強材料および基材、例えば、仕上げ、コーティング処理されたもの、結合剤、塗膜形成剤および/または潤滑剤が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、架橋剤、例えば、ジアルキルペルオキシド、ジアシルペルオキシドおよびペルオキシ酸から選択される架橋剤を含まずに、任意に配合されてもよい。
さらに、適切な耐衝撃性改良剤またはエラストマーとしては、制限されず、天然ゴム、ブチルゴム、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、エチレン−プロピレンコポリマー、スチレン−ブタジエン−スチレントリブロックゴム、ランダムスチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレン−スチレントリブロックゴム、スチレン−エチレン/ブチレン−スチレンコポリマー、スチレン−エチレン/プロピレン−スチレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー、エチレン−ビニルアセテートおよびニトリルゴムが挙げられる。好ましい耐衝撃性改良剤またはエラストマーは、ポリブタジエンであるDiene55AC10(Firestone)、ポリブタジエンであるDiene55AM5(Firestone)、EPDMであるRoyalene301T、EPDMであるBuna T9650(Bayer)、スチレン−エチレン/ブチレン−スチレンコポリマーであるKraton G1651H、Polysar Butyl301(Bayer)、ポリブタジエンであるTaktene710(Bayer)、スチレン−エチレン/ブチレン−スチレンであるKraton G1726M、エチレン−オクテンであるEngage8150(DuPont−Dow)、スチレン−ブタジエンであるKraton D1184、EPDMであるNordel1070(DuPont−Dow)およびポリイソブチレンであるVistanex MML−140(Exxon)である。適切な材料は、通常、前記樹脂組成物中に、約0.10phrから10phrのレベル、より好ましくは、約0.1phrから5phrのレベルで使用される。種々の極性耐衝撃性改良剤またはエラストマーも、使用され得る。
さらに、酸化防止剤およびオゾン化防止剤としては、ゴムまたはプラスチック業界で使用される、任意の酸化防止剤またはオゾン化防止剤が挙げられる。「市販の酸化防止剤およびオゾン化防止剤の索引 第4版」が、Goodyear Chemicals、The Goodyear Tire and Rubber Company、Akron、Ohio44316から入手できる。適切な安定化剤(すなわち、酸化防止剤またはオゾン化防止剤)としては、制限されず:2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(BHT);スチレン性フェノール、例えば、Wingstay S(Goodyear);2−および3−tert−ブチル−4−メトキシフェノール;アルキル化ヒンダードフェノール、例えば、Wingstay C(Goodyear);4−ヒドロキシメチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール;2,6−ジ−tert−ブチル−4−sec−ブチルフェノール;2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);種々のビスフェノール、例えば、Cyanox53およびPermanax WSO;2,2’−エチリデンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−(1−メチルシクロヘキシル)フェノール);4,4’−ブチリデンビス(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール);ポリブチル化ビスフェノールA;4,4’−チオビス(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール);4,4’−メチレンビス(2,6−ジメチルフェノール);1,1’−チオビス(2−ナフトール);メチレン架橋ポリアルキルフェノール、例えば、エチル酸化防止剤738;2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール);2,2’−イソブチリデンビス(4,6−ジメチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール);p−クレゾールとジシクロペンタジエンとのブチル化反応生成物、例えば、Wingstay L;テトラキス(メチレン−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナマート)メタン、すなわち、Irganox1010;1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、例えば、Ethanox330;4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tertiary−ブチルフェノール)、例えば、Ethanox4702またはEthanox4710;1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、すなわち、Good−rite3114、2,5−ジ−tert−アミルヒドロキノン、tert−ブチルヒドロキノン、トリス(ノニルフェニルホスファイト)、ビス(2,4−ジ−tert−ブチル)ペンタエリスリトール)ジホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ホスファイト化フェノールおよびビスフェノール、例えば、Naugard492、ホスファイト/フェノール性酸化防止剤混合物、例えば、Irganox B215;ジ−n−オクタデシル(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ホスホネート、例えば、Irganox1093;1,6−ヘキサメチレンビス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオネート)、例えば、Irganox259、および、オクタデシル−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナマート、すなわち、Irganox1076、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)4,4’−ビスフェニリレンジホスホナイト、ジフェニルアミンおよび4,4’−ジメトキシジフェニルアミンが挙げられる。このような材料は、通常、前記樹脂組成物中に、約0.10phrから10phrのレベル、より好ましくは、約0.1phrから5phrのレベルで使用される。
適切な補強材料としては、ポリマーに包含された場合、ポリマー複合材料の強度または剛性を増大するものが挙げられる。補強材料は、フィラメント、繊維、ロービング、マット、織物、布、ニット材料、生地、または他の公知の構造物の形態であり得る。適切な補強材料としては、ガラス繊維および布、炭素繊維および布、アラミド繊維および布、ポリオレフィン繊維または布(例えば、超高分子量ポリエチレンの布、例えば、Spectraの商品名でHoneywellにより製造されるもの)、および、ポリオキサゾール繊維または布(例えば、Zylon(登録商標)の商品名でToyobo Corporationにより製造されるもの)が挙げられる。表面仕上げ、サイジングまたはコーティングを含む補強材料、例えば、Ahlstromガラスロービング(R338−2400)、Johns Manvilleガラスロービング(Star ROV(登録商標)−086)、Owens Corningロービング(OCV 366−AG−207、R25H−X14−2400、SE1200−207、SE1500−2400、SE2350−250)、PPGガラスロービング(Hybon(登録商標)2002、Hybon(登録商標)2026)、Toho Tenax(登録商標)炭素繊維トウ(HTR−40)およびZoltek炭素繊維トウ(Panex(登録商標)35)が、記載の本発明に特に適切である。さらに、表面仕上げ、サイジングまたはコーティングを含む補強材料を使用して調製された任意の布が、本発明に適している。有利に、本発明は、表面仕上げ、サイジングまたはコーティングを、前記補強材料から除去する高価な処理を必要としない。さらに、ガラス繊維または布は、制限されず、A−ガラス、E−ガラスまたはS−ガラス、S−2ガラス、C−ガラス、R−ガラス、ECR−ガラス、M−ガラス、D−ガラスおよび水晶およびシリカ/水晶を含んでもよい。好ましいガラス繊維補強材料は、エポキシ、ビニル、エステルおよび/またはポリウレタンの樹脂と使用するのに配合される仕上げ剤を含むものである。これらの樹脂種の組み合わせで使用するのに配合される場合、前記補強材料は、場合により、「マルチ適合性」として記載される。このような補強材料は、一般的に、その製造中に、ビニル、アミノ、グリシドキシもしくはメタクリロキシの官能基(または、それらの種々の組み合わせ)を含むオルガノシラン結合剤で処理され、仕上げによりコートされて、繊維表面を保護し、取扱いおよび処理(例えば、スプール処理およびウィービング)を容易にする。仕上げは、典型的には、化学的化合物およびポリマー化合物、例えば、塗膜形成剤、界面活性剤および潤滑剤の混合物を含む。特に好ましいガラス補強材料は、少量のアミノ官能化シラン結合剤を含有するものである。特に好ましい仕上げは、エポキシベースおよび/またはポリウレタンベースの塗膜形成剤を含むものである。好ましいガラス繊維補強材料の例は、Hybon(登録商標)2026、2002および2001(PPG)マルチ適合性ロービング;AhlstromR338エポキシシラン−サイズロービング;StarRov(登録商標)086(Johns Manville)ソフトシランサイズマルチ適合性ロービング;OCV(商標)366、SE1200およびR25H(Owens Corning)マルチ適合性ロービング;OCV(商標)SE1500および2350(Owens Corning)エポキシ−適合性ロービング;およびJushi Groupマルチ適合性ガラスロービング(752型、396型、312型、386型)に基づくものである。更なる適切なポリマー繊維および布は、制限されず、1つ以上のポリエステル、ポリアミド(例えば、E.I.DuPontから入手できるNYLONポリアミド、芳香族ポリアミド(例えば、E.I.DuPontから入手できるKEVLAR芳香族ポリアミド、または、Lenzing Aktiengesellschaftから入手できるP84芳香族ポリアミド)、ポリイミド(例えば、E.I.DuPontから入手できるKAPTONポリイミド)、ポリエチレン(例えば、Toyobo Co.Ltd.からのDYNEEMAポリエチレン)を含んでもよい。更なる適切な炭素繊維は、制限されず、Hexcel CorporationからのAS2C、AS4、AS4C、AS4D、AS7、IM6、IM7、IM9およびPV42/850;Toray Industries,Inc.からのTORAYCA T300、T300J、T400H、T600S、T700S、T700G、T800H、T800S、T1000G、M35J、M40J、M46J、M50J、M55J、M60J、M30S、M30GおよびM40;Toho Tenax,Inc.からのHTS12K/24K、G30−500 3k/6K/12K、G30−500 12K、G30−700 12K、G30−7000 24K F402、G40−800 24K、STS 24K、HTR 40 F22 24K 1550tex;Grafil Inc.からの34−700、34−700WD、34−600、34−600WDおよび、サイジングされていない34−600;Cytec IndustriesからのT−300、T−650/35、T−300CおよびT−650/35Cを含んでもよい。
他の適切な充填剤としては、例えば、金属密度モジュレータ、微粒子密度モジュレータ、例えば、ミクロスフェアおよびマクロ粒子の密度モジュレータ等、例えば、ガラスまたはセラミックのビーズ等が挙げられる。金属密度モジュレータとしては、制限されず、粉末化され、焼成され、削られ、剥がされ、やすり掛けされ、微粒子化されまたは顆粒化された金属、金属酸化物、金属窒化物および/または金属炭化物等が挙げられる。中でも、好ましい金属密度モジュレータとしては、タングステン、炭化タングステン、アルミニウム、チタン、鉄、鉛、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ホウ素および炭化ケイ素が挙げられる。微粒子密度モジュレータとしては、制限されず、ガラス、金属、熱可塑性プラスチック(膨張性もしくは予め膨張したもののいずれか)もしくは熱硬化性プラスチック、および/または、セラミック/シリケートのミクロスフェアが挙げられる。マクロ粒子密度モジュレータとしては、制限されず、ガラス、プラスチックまたはセラミックのビーズ;金属のロッド、チャンク、ピースもしくはショット;中空のガラス、セラミック、プラスチック、または、金属のスフェア、ボールもしくはチューブ等が挙げられる。
本発明は、環状オレフィン、オレフィンメタセシス触媒、例えば、ROMP触媒、前記接着促進剤および基材材料、例えば、ガラス基材材料等;環状オレフィン、オレフィンメタセシス触媒、例えば、ROMP触媒、前記接着促進剤および前記ヒドロペルオキシドゲル調整剤;ならびに、環状オレフィン、オレフィンメタセシス触媒、例えば、ROMP触媒およびヒドロペルオキシドゲル調整剤を含む、樹脂組成物から製造された物品も対象にする。物品は、制限されず、標準的な製造技術、例えば、キャスティング、遠心キャスティング、引き抜き成形、回転成形、開放成形、反射射出成形(RIM)、樹脂トランスファ成形(RTM)、注入、真空含浸、表面コーティング、フィラメントワインディングおよび、ポリマー物品の製造に有用な他の公知の方法により成形されたものを含んでもよい。成形部品としては、制限されず、反射射出成形、樹脂トランスファ成形および真空補助樹脂輸送成形が挙げられる。さらに、本発明の組成物および製品は、制限されず、単一のポリマー表面界面だけでなく、多層および積層を含む複数のポリマー表面界面を含む。本発明は、多孔質材料内への前記樹脂の注入による製品にも適している。このような多孔質材料としては、制限されず、木材、セメント、コンクリート、開放気泡および網状の発泡体およびスポンジ、紙、ボール紙、フェルト、天然もしくは合成の繊維のロープもしくはひも、および、種々の焼成材料が挙げられる。さらに、他の製造技術としては、制限されず、セルキャスト法、ディップキャスト法、連続キャスト法、埋め込み、注型封入、封入、流延成形または溶液流延、ゲートキャスト法、型キャスト法、例えば、キャスト、押出、機械的発泡、化学的発泡、物理的発泡、圧縮成形またはマッチドダイ成形、スプレイアップ、真空補助樹脂輸送成形(VARTM)、Seeman複合材料樹脂注入成形法(SCRIMP)、ブロー成形、インモールドコーティング、インモールド塗装もしくは射出、真空発泡、強化反射射出成形(RRIM)構造反射射出成形(SRIM)、熱膨張輸送成形(TERM)、樹脂射出再循環成形(RICM)、制御された大気圧樹脂注入(CAPRI)、ハンドレイアップが挙げられる。RIMまたは衝突型混合ヘッドの使用を必要とする製造技術、例えば、制限されず、RIM、SRIMおよびRRIMに関して、製品は、1つの混合ヘッドまたは複数の混合ヘッドならびに複数の材料射出の流れ(例えば、2つの樹脂の流れと1つの触媒の流れ)を使用して、成形されてもよい。
さらに、本発明は、環状オレフィンおよび接着促進剤を含む樹脂組成物から製造された物品も対象にし、前記樹脂組成物は、オレフィンメタセシス触媒と混合され、得られた樹脂組成物は、基材に塗工される。前記基材は、例えば、官能化された基材、例えば、ヘテロ原子−官能化基材等、例えば、アミノ官能化基材等でもよい。
さらに、本発明は、任意の形状、重量、サイズ、厚みまたは幾何学的形態の製品の成形も可能にする。製品としては、制限されず、例えば、航空宇宙部品、海洋部品、自動車部品、スポーツ用品部品、電子部品、工業部品、医療部品、または軍事用部品として使用するための任意の成型品または造形品が挙げられる。一実施形態では、物品は、航空機または一般的な発電装置に使用されるタービン部品でもよい。一実施形態では、タービン部品は、制限されず、1つ以上の注入口、パイロン、パイロンフェアリング、防音パネル、逆推力パネル、ファンブレード、ファン格納ケース、バイパスダクト、空力カウル、または翼部品が含まれ得る。一実施形態では、物品は、タービンブレード部品でもよいし、または、タービンブレードでもよい。一実施形態では、物品は、ウインドローターブレード、タワー、翼桁キャップ、ウィンドタービン用のタワーまたはナセルでもよい。一実施形態では、物品は、機体部品でもよい。航空宇宙部品は、制限されず、例えば、1つ以上の胴体外板、翼、フェアリング、ドア、アクセスパネル、空力制御表面またはスティフナを含み得る。一実施形態では、物品は、自動車部品でもよい。自動車部品は、制限されず、例えば、1つ以上のボディパネル、フェンダ、スポイラー、トラックの荷台、保護プレート、フード、縦桁、ピラーまたはドアを含み得る。工業部品は、制限されず、例えば、1つ以上のライザープラットホーム、オイルおよびガス用の衝撃保護構造体、橋、パイプ、圧力容器、電柱、コイル、コンテナ、コンクリート建築および道路用の強化構造体またはラジエターを含み得る。電子部品は、制限されず、例えば、1つ以上の巻き付け部品、例えば、電子モータのコイルを含み得る。一実施形態では、物品は、磁気共鳴映像法システムの渦電流シールド部品、または、任意の電磁放射用シールド部品でもよい。一実施形態では、物品は、軍事用部品、例えば、制限されず、隊員もしくは車両用の防弾装甲、または、隊員もしくは設備を保護するための防弾構造体でもよい。一実施形態では、物品は、スポーツ用品部品、例えば、制限されず、矢のシャフト、テニスラケットのフレーム、ホッケーのスティック、複合弓の肢またはゴルフクラブのシャフトでもよい。
本発明に基づく樹脂組成物は、さらに、サイジング組成物を含んでもよく、または、工業的に一般的に使用される特定の市販のシランでサイジングされた基材材料への改善された接着を提供するのに使用されてもよい。当分野において公知のように、ガラス繊維は、典型的に、前記ガラス繊維を強化し、処理および複合材料の製造中でのより糸の機械的完全性を保護するための形成後すぐに、化学溶液(例えば、サイジング組成物)で処理される。オレフィンメタセシス触媒およびポリジシクロペンタジエン複合材料に適合するサイジング処理は、米国特許第6,890,650号明細書および米国特許第6,436,476号明細書に記載されており、両開示は参照により本明細書に組み込まれる。ただし、これらの開示は、工業的なガラス製造では一般的に使用されない、特殊なシラン処理の使用に基づいている。比較して、本発明は、工業的に一般的に使用されるシランでサイジングされるポリマー−ガラス複合材料についての改善された機械的特性を提供し得る。
ガラスサイジング配合は、典型的に、少なくとも1つの塗膜形成剤(典型的には、塗膜形成ポリマー)、少なくとも1つのシランおよび少なくとも1つの潤滑剤を含む。メタセシス触媒またはオレフィン重合反応の効果と干渉しないか、または、実質的に減少させないサイジング配合の任意の成分が、本発明に適合すると考えられ、本明細書で一般的に使用され得る。
ROMP触媒に適合する塗膜形成剤としては、エポキシ、ポリエステル、ポリウレタン、ポリオレフィンおよび/またはポリビニルアセテートが挙げられる。前記オレフィンメタセシス触媒の性能に悪影響を及ぼさない他の一般的な塗膜形成剤が使用されてもよい。塗膜形成剤は、典型的に非イオン性の水性エマルジョンとして使用される。2つ以上の塗膜形成剤が、ガラスの処理可能性と複合材料の機械的特性との所望のバランスを達成するために、所定のサイジング配合に使用され得る。
より具体的には、前記塗膜形成剤は、エポキシド基あたりに500未満の平均分子量(EEW)を有するエポキシモノマーもしくはオリゴマーとして規定される、低分子量のエポキシエマルジョン、および/または、エポキシド基あたりに500より大きい平均分子量(EEW)を有するエポキシモノマーもしくはオリゴマーとして規定される、高分子量のエポキシエマルジョンを含んでもよい。適切な低分子量製品としては、例えば、Franklin Internationalにより製造された水性エポキシエマルジョン、例えば、Franklin K8−0203(EEW190)および、Franklin E−102(EEW225−275)が挙げられる。低分子量のエポキシエマルジョンの他の例は、EPI−REZ(商標)3510−W−60(EEW185−215)およびEPI−REZ(商標)3515−W−60(EEW225−275)を、Hexionから入手できる。低分子量のエポキシエマルジョンの更なる例は、Filco309(EEW270)、およびFilco306(EEW330)を、COIMから入手できる。低分子量のエポキシエマルジョンの更なる例は、Neoxil(登録商標)965(EEW220−280)およびNeoxil(登録商標)4555(EEW220−260)を、DSMから入手できる。適切な高分子量のエポキシエマルジョン製品としては、例えば、Hexionにより製造されたエポキシエマルジョン、例えば、EPI−REZ(商標)3522−W−60(EEW615−715)が挙げられる。
変性されたエポキシ、ポリエステルおよびポリウレタンの水性エマルジョンが、前記塗膜形成剤に使用されてもよい。適切な変性エポキシ製品としては、例えば、DSMにより製造されたエマルジョン、例えば、Neoxil(登録商標)2626(EEW500−620の可塑化されたエポキシ)、Neoxil(登録商標)962/D(EEW470−550のエポキシ−エステル)、Neoxil(登録商標)3613(EEW500−800のエポキシ−エステル)、Neoxil(登録商標)5716(EEW210−290のエポキシ−ノボラック)、Neoxil(登録商標)0035(EEW2500の可塑化されたエポキシ−エステル)および、Neoxil(登録商標)729(EEW200−800の潤滑エポキシ)が挙げられる。変性エポキシエマルジョンの更なる例は、Filco339(EEW2000の不飽和ポリエステル−エポキシ)およびFilco362(EEW530のエポキシ−エステル)を、COIMから入手できる。適切なポリエステル製品としては、例えば、DSMにより製造されたエマルジョン、例えば、Neoxil(登録商標)954/D、Neoxil(登録商標)2635およびNeoxil(登録商標)4759(不飽和ビスフェノール性ポリエステル)が挙げられる。DSMからの更なる適切な製品としては、Neoxil(登録商標)9166およびNeoxil(登録商標)968/60(アジピン酸ポリエステル)が挙げられる。適切な製品の更なる例としては、COIMにより製造されたエマルジョン、例えば、Filco354/N(不飽和ビスフェノール性ポリエステル)、Filco350(不飽和ポリエステル)およびFilco368(飽和ポリエステル)が挙げられる。適切なポリウレタン製品としては、例えば、Bayer Material Scienceにより製造されたエマルジョン、例えば、Baybond(登録商標)330およびBaybond(登録商標)401が挙げられる。
前記塗膜形成剤は、ポリオレフィンまたはポリオレフィン−アクリルコポリマー、ポリビニルアセテート、変性ポリビニルアセテート、またはポリオレフィン−アセテートコポリマーを含んでもよい。適切なポリオレフィンとしては、制限されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンおよびそれらのコポリマーが挙げられる。前記ポリオレフィンは、効果的な塗膜形成剤の使用のために、酸化され、マレイン酸化され、または他の処理がされてもよい。適切な製品としては、例えば、Michelmanにより製造されたエマルジョン、例えば、Michem(登録商標)Emulsion91735、Michem(登録商標)Emulsion35160、Michem(登録商標)Emulsion42540、Michem(登録商標)Emulsion69230、Michem(登録商標)Emulsion34040M1、Michem(登録商標)Prime4983RおよびMichem(登録商標)Prime4982SCが挙げられる。適切な製品としては、例えば、HB Fullerにより製造されたエマルジョン、例えば、PD708H、PD707およびPD0166が挙げられる。更なる適切な製品としては、Franklin Internationalにより製造されたエマルジョン、例えば、Duracet(登録商標)637が挙げられる。更なる適切な製品としては、Celaneseにより製造されたエマルジョン、例えば、Vinamul(登録商標)8823(可塑化されたポリビニルアセテート)、Dur−O−Set(登録商標)E−200(エチレン−ビニルアセテートコポリマー)、Dur−O−Set(登録商標)TX840(エチレン−ビニルアセテートコポリマー)およびResyn(登録商標)1971(エポキシ−変性ポリビニルアセテート)が挙げられる。
それらに限定されないが、好ましい塗膜形成剤としては、低−および高−分子量エポキシ、飽和および不飽和ポリエステルならびにポリオレフィン、例えば、Franklin K80−203、Franklin E−102、Hexion3510−W−60、Hexion3515−W−60およびMichelman35160が挙げられる。
非イオン性潤滑剤は、前記サイジング組成物に添加されてもよい。ROMP組成物に適合する適切な非イオン性潤滑剤としては、ポリエチレングリコールのエステル、および、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのブロックコポリマーが挙げられる。2つ以上の非イオン性潤滑剤が、例えば、ガラスの処理可能性と複合材料の機械的特性との所望のバランスを達成するために、必要に応じて所定のサイジング配合に使用され得る。
適切な潤滑剤は、200と2000との間、好ましくは200〜600の間の平均分子量を有するポリエチレングリコール(PEG)単位を含有してもよい。これらのPEG単位は、1つ以上の脂肪酸、例えば、オレイン酸、トール油脂肪酸、ラウリン酸、ステアリン酸等によりエステル化され得る。特に好ましい潤滑剤としては、PEG400ジラウレート、PEG600ジラウレート、PEG400ジステアレート、PEG600ジステアレート、PEG400ジオレエート、およびPEG600ジオレエートが挙げられる。適切な製品としては、例えば、BASFにより製造された化合物、例えば、MAPEG(登録商標)400DO、MAPEG(登録商標)400DOT、MAPEG(登録商標)600DO、MAPEG(登録商標)600DOTおよびMAPEG(登録商標)600DSが挙げられる。更なる適切な製品としては、Zschimmer&Schwarzにより製造された化合物、例えば、Mulsifan200DO、Mulsifan400DO、Mulsifan600DO、Mulsifan200DL、Mulsifan400DL、Mulsifan600DL、Mulsifan200DS、Mulsifan400DSおよびMulsifan600DSが挙げられる。更なる適切な製品としては、Cognisにより製造された化合物、例えば、Agnique(登録商標)PEG300DO、Agnique(登録商標)PEG400DOおよびAgnique(登録商標)PEG600DOが挙げられる。
適切な非イオン性潤滑剤は、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのブロックコポリマーも含む。適切な製品としては、例えば、BASFにより製造された化合物、例えば、Pluronic(登録商標)L62、Pluronic(登録商標)L101、Pluronic(登録商標)P103およびPluronic(登録商標)P105が挙げられる。
カチオン性潤滑剤が、前記サイジング組成物に添加されてもよい。ROMPに適合するカチオン性潤滑剤としては、変性ポリエチレンイミン、例えば、Pulcra Chemicalsにより製造された、Emery6760Lが挙げられる。
シラン結合剤が、任意に前記サイジング組成物に添加されてもよく、非限定的な例としては、例えば、アルキル、アルケニルおよびノルボルネニルのシランに加えて、メタクリレート、アクリレート、アミノまたはエポキシ官能化シランが挙げられる。
前記サイジング組成物は、任意に前記サイジング樹脂のpHを調整するための1つ以上の添加剤を含有してもよい。1つの好ましいpH調整剤は、酢酸である。
前記サイジング組成物は、任意にガラスサイジング組成物に有用な他の添加剤を含有してもよい。このような添加剤は、乳化剤、消泡剤、共溶媒、バイオサイド、酸化防止剤および、前記サイジング組成物の効果を改善するために設計された添加剤を含んでもよい。前記サイジング組成物は、任意の方法により調製され得、任意の技術または方法により、本明細書で使用するための基材材料、例えば、ガラス繊維または布に塗工され得る。
好ましい実施形態では、本明細書に開示のメタセシス反応は、乾燥した、不活性雰囲気下で行われる。このような雰囲気は、任意の不活性ガス、例えば、窒素およびアルゴンとしてこのようなガスを使用して作製されてもよい。不活性雰囲気の使用は、触媒活性を促進する期間に最適であり、不活性雰囲気下で行われる反応は、典型的には、比較的少しの充填触媒で行われる。本明細書に開示の反応は、酸素含有および/または水分含有雰囲気で行われてもよい。一実施形態では、前記反応は、大気条件下で行われる。ただし、前記反応における酸素または水分の存在は、不活性雰囲気下で行われる反応と比較して、より多くの充填触媒の使用を必要とし得る。反応物質の蒸気圧が許容するのであれば、本明細書に開示の反応は、減圧下で行われてもよい。
本明細書に開示の反応は、溶媒中で行われてもよく、交差メタセシスに対して不活性な任意の溶媒が使用され得る。一般的に、前記メタセシス反応に使用され得る溶媒としては、有機、プロトン性または水性溶媒、例えば、芳香族炭化水素、塩素化炭化水素、エーテル、脂肪族炭化水素、アルコール、水またはそれらの混合物が挙げられる。溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、p−キシレン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ペンタン、メタノール、エタノール、水またはそれらの混合物が挙げられる。好ましい実施形態では、本明細書に開示の反応は、希釈しない、すなわち、溶媒を使用することなく行われる。
本明細書に開示の方法に基づくメタセシス反応が行われる温度は、必要に応じて調整されることができ、少なくとも約−78℃、−40℃、−10℃、0℃、10℃、20℃、25℃、35℃、50℃、70℃、100℃もしくは150℃でもよく、または、前記温度は、前記上限または下限としてのこれらの値のいずれかを有する範囲内でもよいことが理解されるであろう。好ましい実施形態では、前記反応は、少なくとも約35℃の温度で行われる。別の好ましい実施形態では、前記反応は、少なくとも約50℃の温度で行われる。
実験
下記の実施例では、使用された数値(例えば、量、温度等)に関する正確さを確認するために、努力なされたが、一部の実験誤差および偏差が構成されるべきである。特に断らない限り、温度は、セ氏であり、圧力は、大気圧または大気圧付近である。
下記の実施例は、本明細書に記載の発明を限定しないものと考えられるべきであり、むしろ、本発明の接着促進剤およびゲル調整組成物ならびにそれらの使用方法の各例として提供される。
材料および方法
特に断らない限り、全てのガラス製品を、オーブン乾燥し、反応を、大気条件下で行った。全ての溶媒および試薬を、商業的な供給元から購入し、特に断らない限り、そのまま使用した。
ジシクロペンタジエン(Ultrene(登録商標)99)(DCPD)を、Cymetech Corporationから入手した。20〜25%のトリシクロペンタジエン(および、少量のより高いシクロペンタジエンの類似体)を含有する変性DCPDベースの樹脂を、米国特許第4,899,005号明細書に概ね記載のように、Ultrene(登録商標)99の加熱処理により調製した。
固体状MDI(4,4’−メチレンジフェニルジイソシアネート)を、Sigma Aldrichから入手し、そのまま使用した(純度98%)。液状MDI(4,4’−MDIと2,4’−MDIとの50/50混合物)を、Bayer Material Science(Mondur(登録商標)ML)から入手し、そのまま使用した。ヘキサメチレンジイソシアヌレート(ヘキサメチレンジイソシアネートトリマー、HDIt、CAS#3779−63−3)を、Bayer Material Science(Desmodur(登録商標)N3300A)から入手し、そのまま使用した。HDI(ヘキサメチレンジイソシアネートまたはジイソシアナトヘキサン、CAS#822−06−0)を、Sigma Aldrich(純度98%)、Acros Organics(純度99+%)、TCI America(純度98%)またはBayer Material Science(Desmodur(登録商標)H、純度99.5%)から入手し、そのまま使用した。イソホロンジイソシアネート(IPDI)を、Sigma Aldrich(純度98%)から入手し、そのまま使用した。メタ−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI(登録商標))を、Cytecから入手し、そのまま使用した。H12MDI(4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート))を、Sigma Aldrichから入手し、そのまま使用した(純度90%)。ポリマーMDI(PM200)を、Yantai Wanhua Polyurethane Companyから入手し、そのまま使用した。Lupranate(登録商標)5080(MDIプレポリマー)、Lupranate(登録商標)MI(液状MDI)およびLupranate(登録商標)MM103(液状カルボジイミド変性4,4’−MDI)を、BASFから入手し、そのまま使用した。さらに、4−ベンジルフェニルイソシアネート(CAS#1823−37−6、純度97%)および2−ビフェニリルイソシアネート(CAS#17337−13−2、純度98%)を、Sigma Aldrichから入手し、そのまま使用した。
NB−MeOH(5−ノルボルネン−2−メタノール、CAS#95−12−5)を、Sigma Aldrichから入手したまま使用し、または、文献の方法により調製した。HENB(2−ヒドロキシエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−5−カルボキシレート)を、文献の方法により調製した。アリルアルコール、2−エチルヘキサノールおよび1−オクタノールを、Sigma Aldrichから入手し、そのまま使用した。DCPD−OH(ジシクロペンタジエンアルコール)を、Texmarkから入手し、そのまま使用した。
メタセシス触媒を、標準的な方法により調製し、メタセシス触媒としては、[1,3−ビス−(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−イミダゾリジニリデン]ジクロロ(3−メチル−2−ブテニリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウム(II)(C827)、ルテニウム(II)ジクロロ(3−メチル−2−ブテニリデン)ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)(C801)、ルテニウム(II)ジクロロ(トリシクロヘキシルホスフィン)(o−イソプロポキシフェニルメチレン)(C601)、[1,3−ビス−(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−イミダゾリジニリデン]ジクロロ(ベンジリデン)(トリ(n−ブチル)ホスフィン)ルテニウム(II)(C771)、および、[1,3−ビス−(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−イミダゾリジニリデン]ジクロロ(フェニルインデニリデン)(トリ(n−ブチル)ホスフィン)ルテニウム(II)(C871)が挙げられる。Ethanox(登録商標)4702酸化防止剤(4,4’メチレンビス(2,6−ジ−tertiary−ブチルフェノール)、Albemarle Corporation)を、指定のように使用した。
クメンヒドロペルオキシド(CHP)を、Sigma Aldrich(特に断らない限り、純度88%)またはSyrgis Performance Initiators(Norox(登録商標)CHP、85%)から入手し、そのまま使用した。CHPを、DCPDにおける1,000ppm濃度の貯蔵溶液として樹脂配合に添加した。tert−ブチルヒドロペルオキシドを、Sigma Aldrichから入手し、そのまま使用した(デカンにおける5.5Mの溶液)。mCPBA(3−クロロペルオキシ安息香酸)、ベンゾイルペルオキシド(純度97%)、ジ−tert−ブチルペルオキシド(純度98%)および、トリ−n−ブチルホスフィン(TNBP)を、Sigma Aldrichから入手し、そのまま使用した。トリフェニルホスフィン(TPP)を、Arkemaから入手し、そのまま使用した。さらに、触媒懸濁液を調製するのに使用した鉱油は、Crystal Plus 70FGとした。
ガラスロービングおよび布を、Ahlstrom(R338−2400)、Johns Manville(Star ROV(登録商標)−086)、Owens Corning(OCV 366−AG−207、R25H−X14−2400、SE1200−207、SE1500−2400、SE2350−250)および、PPG(Hybon(登録商標)2002、Hybon(登録商標)2026)から供給し、そのまま使用した。Toho Tenax(登録商標)HTR40炭素繊維ロービングを、入手したまま使用した。
前記樹脂への添加剤は、樹脂100万グラムあたりの添加剤のグラム量として規定されるppm、または、樹脂100gあたりの添加剤のグラム量として規定されるphrとして報告する。
ロービングラップ複合材料を、小規模バリエーションのハンドレイアップ技術を使用して調製した。ガラスロービングを、触媒されたジシクロペンタジエン樹脂で満たし、中程度の張力下で1/4’’×6’’の棒型に層状にした。前記棒型を圧縮して、1/8’’の厚みで、おおよそ50%の繊維体積を達成し、オーブン硬化処理中にC−クランプで固定した。ロービングラップ複合材料を、室温から120℃に1℃/分で加熱し、120℃で2時間保持した。
ガラス複合材料積層体を、VARTM処理を使用して調製した。前記積層体を切断し、アルミニウムツール上にガラス布を山のように配置することにより構築して、1/8’’の厚みで、おおよそ50%の繊維体積を達成した。硬いプレートを、層スタックの上面に置いて、圧力が表面にわたって均一に加えられることを確認した。網状のチューブを使用して、注入口および排出口を、前記ガラス布近くに適切に配置した。真空袋詰めフィルムのシートおよび粘着性テープを使用して、前記ガラスおよびチューブ上に気密カバーを作製し、25インチ−Hgから28インチ−Hgの間の真空レベルに真空にした。樹脂と触媒との混合物を、真空で15分間脱気し、ついで、アルゴンで充填した。ついで、前記混合物を、大気圧と前記真空のガラス布アッセンブリとの間の圧力勾配により、前記ガラス布に注入した。前記注入の完了後、前記複合材料積層体を、室温から75℃に1℃/分の速度で加熱し、ついで、前記複合材料積層体を、120℃に加熱し、その温度で2時間保持した。
ゲル調整剤のppmを、樹脂100万グラムあたりのゲル調整剤のグラム量として規定する。ゲル調整剤の純度に関する修正を行った。他の配合添加剤に関して、PHRを、ベース樹脂100gあたりの添加剤の重量として規定する。
粘度プロファイルを、Brookfield LVDVII粘度計で測定し、データを、Wingather V3.0−1ソフトウェアにより分析した。測定を、20〜25℃に平衡化した400gのサンプル上に、50RPMに設定したスピンドル#1で行った。データ点を、実験の時間スケールに応じて、2−秒から2−分の間隔で記録した。温度を、J−型熱電対を使用し、5秒間隔でサンプリングして測定し、Omega2.0 OM−CPシリーズデータロギングソフトウェアにより収集した。
前記機械的特性を、標準的な技術を使用して測定した。報告された全ての値は、3つのサンプルの平均とする。10%歪みでの層間せん断強度(ILSS)を、1’’×1/4’’×1/8’’のサンプル上で、ASTM D2344に基づくショートビームせん断法により測定した。前記ILSS値を、インチ平方あたりのポンド(psi)の単位で報告した。層間せん断強度(ILSS)は、複合材料におけるポリマーマトリクスと繊維補強材との間の接着および/または適合性の測定である。層間せん断強度値に基づく下記基準を使用して、ポリマーマトリクスと、ガラスまたは炭素繊維補強材料との間の接着および/または適合性を特徴付けた。前記ポリマーマトリクスと繊維補強材料との間の乏しい接着および/または適合性を有する複合材料を、前記ポリマーマトリクスと繊維補強材料との間の共有接着が欠損していることを示唆する、約3000psi未満のILSS値を有すると特徴付けた。前記ポリマーマトリクスと繊維補強材料との間の中程度の接着および/または適合性を有する複合材料は、前記ポリマーマトリクスと繊維補強材料との間に共有接着が最小限から無いことを示唆する、約3000psiから約6000psiのILSS値を有すると特徴付けた。前記ポリマーマトリクスと繊維補強材料との間の優れた接着および/または適合性を有する複合材料を、前記ポリマーマトリクスと繊維補強材料との間に、より高い度合いの共有接着を示唆する、約6000psiより大きいILSS値を有すると特徴付けた。熱たわみ温度を、5’’×1/2’’×1/4’’のサンプル上で、ASTM D648に基づいて測定した。曲げピーク強度および曲げ弾性率を、5’’×1/2’’×1/4’’のサンプルを使用して、ASTM D790に基づいて試験した。アイゾッド振り子衝撃耐性を、2.5’’×1/2’’×1/4’’のサンプルを使用して、ASTM D526に基づいて試験した。全てのサンプルを、室温条件で保存し、試験した。
HENB(2−ヒドロキシエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−5−カルボキシレート)の合成
HEA(2−ヒドロキシエチルアクリレート)(640g、1.0モル当量)を、トルエン(1kg)を含有する、3Lの丸底フラスコに添加した。DCPD(ジシクロペンタジエン)(1.5kg)を、別の3Lの丸底フラスコに添加した。DCPDを含有する3Lのフラスコを、冷却器に連結されたVigreauxカラムおよび蒸留ヘッドに取り付けた。HEAおよびトルエンを含有する3Lのフラスコを、前記冷却器に連結した。前記DCPDを、不活性雰囲気下で、160℃より高く加熱して、前記DCPDを「熱分解」し、CPD(シクロペンタジエン)を形成した。前記CPD(740g、2.0モル当量)を、前記HEA/トルエンの混合物に、10〜40℃で、不活性雰囲気下において滴下して添加した。HEAのHENB(2−ヒドロキシエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−5−カルボキシレート)への変換を、GC(ガスクロマトグラフィー)によりモニターした。トルエンおよび改質DCPD(364g)を、前記反応混合物から、真空蒸留により除去して、所望のHENB生成物を、無色の液体として得た(1004g、定量的収率、おおよそ98%純度)。
[実施例1(a−l)−4(a−l)]
イソシアネート接着剤で調製されたロービング複合材料
前記変性したDCPD(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)、20ppmのCHP、2phrのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤、および、2phrの適切なイソシアネート接着促進剤を使用して、樹脂を調製した。前記樹脂は、鉱油の懸濁液中で、C827の添加(触媒に対するモノマー比30,000:1)により触媒された。ガラスロービング(実施例1(a−l)PPG2002;実施例2(a−l)PPG2026;実施例3(a−l)Ahlstrom R338−2400;実施例4(a−l)Star ROV(登録商標)−086)に基づくロービングラップ複合材料を、前記触媒されたジシクロペンタジエン樹脂で満たし、中程度の張力下で、1/4’’×6’’の棒型に層状にした。前記棒型を圧縮して、1/8’’の厚みで、おおよそ50%の繊維体積を達成し、オーブン硬化処理中にC−クランプで固定した。ロービングラップ複合材料を、室温から120℃に1℃/分で加熱し、120℃で2時間保持した。得られた複合材料のILSSを、測定した(表1)。接着促進剤を含まないサンプル(実施例1a、2a、3a、4a)は全て、機械的特性が乏しかった。概して、前記試験した全ての接着促進剤は、PPG2026複合材料の機械的特性を改善した。複数の接着促進剤は、4つの複合材料試験:4,4’−MDI(c)、4,4’−MDI/2,4’−MDIの混合物(b)および、ヘキサメチレンジイソシアヌレート(HDIt、d)全ての前記機械的特性を改善した(表1)。
[実施例5(a−h)−8(a−h)]
イソシアネート接着剤およびHENBで調製されたロービング複合材料
前記変性したDCPD(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)、20ppmのCHP、2phrのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤、2phrの適切なジイソシアネート接着促進剤、および、2phrのHENBを使用して、樹脂を調製した。前記樹脂は、鉱油の懸濁液中で、C827の添加(触媒に対するモノマー比30,000:1)により触媒された。ガラスロービング(実施例5(a−h)PPG2002;実施例6(a−h)PPG2026;実施例7(a−h)Ahlstrom R338−2400;実施例8(a−h)Star ROV(登録商標)−086)に基づくロービングラップ複合材料を、実施例1に記載のように調製した。得られた複合材料のILSSを、測定した(表2)。ほとんどの場合、HENBの添加により、前記ジイソシアネート接着促進剤のみを使用したもの(表1からの1b−1h、2b−2h、3b−3hおよび4b−4h)と比較して、前記得られた複合材料の機械的特性が、さらに改善された。HENBのみでは、接着を改善しなかった(5h−8h)。
[実施例10(a−f);11(a−f)]
イソシアネート接着剤で調製されたロービング複合材料
前記変性したDCPD(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)、20ppmのCHP、2phrのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤、および、2phrの4,4’−MDI/2,4’−MDI(実施例10(a−f))またはHDIt(実施例11(a−f))のジイソシアネート接着促進剤のいずれかを使用して、樹脂を調製した。前記樹脂は、鉱油の懸濁液中で、C827の添加(触媒に対するモノマー比30,000:1)により触媒された。ガラスロービングに基づくロービングラップ複合材料を、実施例1に記載のように調製した。得られた複合材料のILSSを、測定した(表3および4)。4,4’−MDI/2,4’−MDIおよびHDItは、エポキシ樹脂との使用について示された、試験した全てのロービングについての効果的な接着促進剤である。

[実施例12(a−g)−15(a−g)]
HDIt接着促進剤および種々のアルコールで調製されたロービング複合材料
前記変性したDCPD(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)、20ppmのCHP、2phrのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤、および、2phrのHDIt接着促進剤および2phrの種々のアルコールを使用して、樹脂を調製した。前記樹脂は、鉱油の懸濁液中で、C827の添加(触媒に対するモノマー比30,000:1)により触媒された。ガラスロービング(実施例12(a−g)PPG2002;実施例13(a−g)PPG2026;実施例14(a−g)Ahlstrom R338−2400;実施例15(a−g)Star ROV(登録商標)−086)に基づくロービングラップ複合材料を、実施例1に記載のように調製した。得られた複合材料のILSSを、測定した(表5)。
[実施例16(a−f)−19(a−f)]
1phrの接着促進剤を含む複合材料ロービング
DCPD(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)、20ppmのCHP、2phrのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤、1phrの4,4’−MDI/2,4’−MDIまたはHDIt接着促進剤、および、1phrの任意のアルコール化合物を使用して、樹脂を調製した。前記樹脂は、鉱油の懸濁液中で、C827の添加(触媒に対するモノマー比30,000:1)により触媒された。ガラスロービング(実施例16(a−f)PPG2002;実施例17(a−f)PPG2026;実施例18(a−f)Ahlstrom R338−2400;実施例19(a−f)Star ROV(登録商標)−086)に基づくロービングラップ複合材料を、実施例1に記載のように調製した。得られた複合材料のILSSを、測定した(表6)。4,4’−MDI/2,4’−MDIは、1phrで、効果的な接着促進剤であった。1phrのHENBまたはNBMeOHの添加により、前記接着促進剤の性能が改善された。HDItは、PPG2026およびAhlstrom R338−2400に関して顕著に前記複合材料の特性を改善し、2つのロービング(PPG2002およびStar−ROV−086)に関してわずかに前記複合材料の特性を改善した。前記HENBおよびNBMeOHの添加により、前記接着促進剤の有効性が改善された(表6)。
[実施例20(a−k)−23(a−k)]
接着促進剤およびHENBの種々の充填による複合材料ロービング
前記変性したDCPD(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)、20ppmのCHP、2phrのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤、0.1、0.5または2phrの前記MDI接着促進剤(4,4’−MDI/2,4’−MDI)および、0、0.1、0.5、1または2phrのHENBを使用して、樹脂を調製した。前記樹脂は、鉱油の懸濁液中で、C827の添加(触媒に対するモノマー比30,000:1)により触媒された。ガラスロービング(実施例20(a−k)PPG2002;実施例21(a−k)PPG2026;実施例22(a−k)Ahlstrom R338−2400;実施例23(a−k)Star ROV(登録商標)−086)に基づくロービングラップ複合材料を、小規模バリエーションのハンドレイアップ技術を使用して調製した。ガラスロービングを、触媒されたジシクロペンタジエン樹脂で満たし、中程度の張力下で、1/4’’×6’’の棒型に層状にした。前記棒型を圧縮して、1/8’’の厚みで、おおよそ58%の繊維体積を達成し、オーブン硬化処理中にC−クランプで固定した。ロービングラップ複合材料を、室温から120℃に1℃/分で加熱し、120℃で2時間保持した。得られた複合材料のILSSを、測定した(表7)。
[実施例24(a−d)−26(a−d)]
接着促進剤および市販の布を含むVARTM
前記変性したDCPD(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)を、20ppmのCHP、2phrのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤、2phrの4,4’−MDI/2,4’−MDIおよび、2phrのHENBの有り無し(24(a、b)、25(a、b)、26(a、b))と配合した。前記樹脂は、鉱油の懸濁液中で、C827の添加(触媒に対するモノマー比30,000:1)により触媒された。VARTMサンプルを、市販の一方向性布、例えば、Vectorply ELR2410布(PPG2026ロービングから製造)、Ahlstrom R338に基づく布およびOC SE−1500に基づく布を使用して調製した。複合材料積層体を、120℃で2時間硬化した。得られた複合材料のILSSを、測定した(表8)。前記変性したDCPD(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)を、20ppmのCHP、2phrのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤、および2phrの2−ビフェニリルイソシアネート(24(c))、または、2phrの4−ベンジルフェニルイソシアネート(24(d))と配合した。前記樹脂は、鉱油の懸濁液中で、C827の添加(触媒に対するモノマー比30,000:1)により触媒された。VARTMサンプルを、市販の一方向性布であるVectorply ELR2410布(PPG2026ロービングから製造)を使用して調製した。得られた複合材料のILSSを、測定した(表8)。前記ジイソシアネート含有複合材料(24(a、b)、25(a、b)、26(a、b))は、優れた接着を示した。一方、前記モノイソシアネートを含有する複合材料(24c、24d)は、乏しい接着を示した。
[実施例27(a−c)]
炭素繊維を含む一方向性複合材料ラップ
前記変性したDCPD(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)、20ppmのCHP、および2phrのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤を使用して、樹脂を調製した。接着促進剤を含まないサンプル(a)、2phrの4,4’−MDI/2,4’−MDI(b)ならびに、2phrの4,4’−MDI/2,4’−MDIおよび2phrのHENB(c)を含むサンプルを調製した。前記樹脂は、鉱油の懸濁液中で、C827の添加(触媒に対するモノマー比30,000:1)により触媒された。Toho Tenax(登録商標)HTR40に基づく炭素繊維トウ複合材料を、実施例1に記載のように調製した。得られた複合材料のILSSを、測定した(表9)。前記イソシアネート接着促進剤は、炭素ロービングについて効果的である。
[実施例28(a−e)]
接着促進剤を含むVARTMおよび触媒の範囲
前記変性したDCPD(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)を、2phrの4702Ethanox(登録商標)、2phrの4,4’−MDI/2,4’−MDIおよび、表10に記載の阻害剤と配合した。前記樹脂は、鉱油の懸濁液中で、表10に列記された触媒の添加(表10に列記されるように、5,000:1と45,000:1との間の触媒に対するモノマー比)により触媒された。VARTMサンプルを、市販の布であるVectorply ELR2410(PPG2026ロービングから製造)を使用して調製した。得られた複合材料のILSSを、測定した(表10)。触媒の範囲に関して、前記接着促進剤は、実施例2(a)と比較した場合、前記複合材料の物理的な特性を改善する。
[実施例29(a−h)]
接着促進剤および炭素布を含むVARTM
前記変性したDCPD(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)、20ppmのCHP、および、2phrのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤を使用して、樹脂を調製した。変動するイソシアネート接着促進剤組成物を含むサンプルを調製した。前記樹脂は、鉱油の懸濁液中で、C827の添加(触媒に対するモノマー比30,000:1)により触媒された。VARTMサンプルを、Zoltek UD500炭素布を使用して調製した。得られた複合材料のILSSを、測定した(表11)。
[実施例30(a−f)−32(a−f)]
4,4’−MDI/2,4’−MDI接着促進剤および種々のアルコールで調製されたロービング複合材料
前記変性したDCPD(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)、20ppmのCHP、2phrのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤、2phrの4,4’−MDI/2,4’−MDI接着促進剤、および、2phrの種々のアルコールを使用して、樹脂を調製した。前記樹脂は、鉱油の懸濁液中で、C827の添加(触媒に対するモノマー比30,000:1)により触媒された。ガラスロービング(実施例30(a−f)PPG2002;実施例31(a−f)PPG2026;実施例32(a−f)Star ROV(登録商標)−086)に基づくロービングラップ複合材料を、実施例1に記載のように調製した。得られた複合材料のILSSを、測定した(表12)。
[実施例33]
ゲル化状態の開始についてのクメンヒドロペルオキシドの効果
プラスチック製の250mLビーカーに、100gのジシクロペンタジエンベースの樹脂(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)を充填し、0〜100ppmのクメンヒドロペルオキシド(CHP)を、樹脂中に1000ppm濃度の貯蔵溶液として添加した。前記ビーカーを、オイルバス中に置き、温度プローブを反応容器中に置いた。前記サンプルを、試験温度(30℃)に平衡化した時点で、メタセシス触媒を添加した。重合33a〜33hは、1gのトルエンと2gの鉱油との混合物中に溶解された、9.6mgの触媒C827の添加(触媒に対するモノマー比60,000:1)により触媒された。重合33i−33mは、2gの鉱油に懸濁された、19.2mgの触媒C827の添加(触媒に対するモノマー比30,000:1)により触媒された。前記反応混合物の温度を、重合の経過にわたってモニターした。発熱時間は、重合の開始に関連付けられる。ピーク発熱温度は、重合反応の完了に関連付けられる。より低いピーク温度は、不完全な重合の目安である。前記非調整および調整した重合に関する前記発熱時間およびピーク温度を、表13に見ることができる。前記樹脂中のCHP濃度の増加により、発熱ピーク温度が明らかに低下することなく、重合発熱に達する時間の向上がもたらされた。両触媒濃度で、CHPの添加により、重合の開始が効果的に調整され、遅延時間は、添加したCHP量を調整することにより、数時間にわたって調整され得る。図1は、0、2.5および5ppmのCHPによる、実施例33a−33cの温度プロファイルを示す。本発明におけるゲル調整は、前記重合の全体的な温度プロファイルを変化させることを必要とせずに、前記触媒された樹脂が動き得るポットライフを向上するため、特に有用である。
[実施例34]
DCPD重合粘度プロファイルについてのクメンヒドロペルオキシド(CHP)の効果
ジシクロペンタジエンベースの樹脂(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)を、活性化アルミナおよびシリカゲルによりろ過し、任意の混入物質を除去した。プラスチック製の500mLビーカーに、コントロールとして400gのろ過した樹脂を充填した。更なるプラスチック製の500mLビーカーに、400gのろ過した樹脂ならびに、4、25または100ppmのクメンヒドロペルオキシド(CHP)を、樹脂中に1000ppm濃度の貯蔵溶液として添加した。各樹脂サンプルは、23〜25℃に平衡化され、2gの鉱油に懸濁された、9.6mgのC827の添加により触媒された。粘度プロファイルを、図2に示す。図2において、前記ろ過したコントロールサンプルの硬化プロファイルは、4、25および100ppmのCHP濃度を有するCHP調整樹脂組成物の硬化プロファイルに沿って示される。本発明の反応調整は、前記触媒された樹脂が動き得るポットライフを向上し、低い粘度特性をより長期間保持可能であるため、特に有用である。
[実施例35]
未調整および調整したポリDCPDプラークの機械的特性
ポリジシクロペンタジエン(ポリDCPD)配合の機械的特性を評価するために、200gのジシクロペンタジエンベースの樹脂(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)は、2PHRのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤、および、0〜100ppmのクメンヒドロペルオキシドと配合され、30℃に平衡化され、2gの鉱油に懸濁された、19.2mgのC827の添加により触媒された。混合後、前記触媒された樹脂を、10×10×0.5’’のガラスおよびアルミニウム型に注ぎ、発熱するまで40℃のオーブンに置いた(実施例35a−d)。硬化後、前記ポリDCPDパネルを、熱たわみ温度(HDT、ASTM D648)、アイゾッド振り子衝撃耐性(ASTM D526)および屈曲特性(ASTM D790)の測定用サンプルに切断した。表14に示すように、触媒に対するヒドロペルオキシド比の範囲にわたって、パネルの機械的特性において、有意な偏差は存在しない。
[実施例36]
ホスフィンゲル調整剤の保存安定性
ストック樹脂配合を、ジシクロペンタジエンベースの樹脂(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)と、2PHRのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤、および、ゲル調整剤として、ジシクロペンタジエンにおける、0.5PHRの0.15wt%のTNBP溶液とを混合することにより調製した。発熱試験を、実施例33で説明した手順に基づいて40℃に平衡化したこの樹脂の、100gアリコートについて、1gのトルエンと2gの鉱油との混合物中に溶解された、オレフィンメタセシス触媒としてのC771(触媒に対するモノマー比15,000:1)を使用して行った(実施例36a)。前記残りのストック配合に、窒素を注入し、密封し、室温で保存した。さらに、発熱試験を、実施例36aの手順に基づいて、100gのアリコートについて、4時間、8時間および24時間の間隔で行った(実施例36b−36d)。重合開始の遅延についてのホスフィンの効果は、24時間以内のポットライフ延長のほぼ完全な損失を伴って、これらの時間間隔に対してはっきりと低下した(表15)。
[実施例37]
クメンヒドロペルオキシドゲル調整剤の保存安定性
ストック樹脂配合を、ジシクロペンタジエンベースの樹脂(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)と、2PHRのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤および、反応ゲル調整剤として、ジシクロペンタジエンにおける、23ppmのクメンヒドロペルオキシドとを混合することにより調製した。発熱試験を、実施例33で説明した手順に基づいて30℃に平衡化したこの樹脂の、100gアリコートについて、2gの鉱油に懸濁された、オレフィンメタセシス触媒としての19.2mgのC827(触媒に対するモノマー比30,000:1)を使用して行った(実施例37a)。前記残りのストック配合に、窒素を注入し、密封し、室温で保存した。さらに、発熱試験を、実施例37aの手順に基づいて、100gのアリコートについて、15日(360時間)、35日(840時間)および90日(2,160時間)の間隔で行った(表15)。標準的なホスフィンゲル調整樹脂(実施例36)にも関わらず、重合の開始を遅延するクメンヒドロぺルオキシドの能力は、安定なままである。前記クメンヒドロぺルオキシド調整樹脂は、ピーク発熱温度を明らかに変化させることなく、90日後の遅延発熱時間効果を84%保持した。
[実施例38]
他のヒドロペルオキシド(TBHP)によるゲル調整
発熱試験を、実施例33で説明した手順に基づいて、オイルバスおよび樹脂の温度として40℃を使用して行った。前記樹脂を、0〜21ppmのtert−ブチルヒドロペルオキシド(TBHP)と配合し、前記反応重合は、1gのトルエンと2gの鉱油との混合物中に溶解された9.6mgのC827の添加により触媒された(実施例38a−38e)。前記発熱時間および発熱ピーク温度を、表16に見ることができる。TBHPの増加した量の添加により、発熱ピーク温度が明らかに低下することなく、重合発熱に達する時間の向上がもたらされた。
[実施例39]
第1世代触媒を含む樹脂のCHPゲル調整
発熱試験を、実施例33で説明した手順に基づいて、0〜100ppmのクメンヒドロペルオキシドおよび30℃に平衡化した樹脂を使用して行った。前記反応重合は、1gのトルエンと2gの鉱油との混合物中に溶解された、第1世代ルテニウムメタセシス触媒C801の添加(触媒に対するモノマー比5,000:1)により触媒された(実施例39a−39d)。前記発熱時間および発熱ピーク温度を、表17に見ることができる。CHPの増加した量の添加により、発熱ピーク温度が明らかに低下することなく、重合発熱に達する時間の向上がもたらされた。
[実施例40]
第2世代触媒を配合した樹脂のCHPゲル調整
発熱試験を、実施例33で説明した手順に基づいて、0〜50ppmのクメンヒドロペルオキシドおよび60℃に平衡化した樹脂を使用して行った。前記反応重合は、1gのトルエンと2gの鉱油の混合物中に溶解された、第2世代メタセシス触媒C771の添加(触媒に対するモノマー比60,000:1)により触媒された(実施例40a−40d)。前記発熱時間および発熱ピーク温度を、表17に見ることができる。CHPの増加した量の添加により、発熱ピーク温度が明らかに低下することなく、重合発熱に達する時間の向上がもたらされた。
[実施例41]
より高い充填でのヒドロペルオキシドゲル調整
発熱試験を、実施例33で説明した手順に基づいて、0〜5,000ppmのCHPを使用して行った。重合速度を加速するために、前記樹脂を60℃に平衡化した。前記反応重合は、1gのトルエンと2gの鉱油との混合物中に溶解された、9.6mgのメタセシス触媒C827の添加により触媒された(実施例41a−d)。前記発熱時間および発熱ピーク温度を、表18に見ることができる。発熱時間および発熱ピーク温度の比較から、重合発熱に達するのに要する時間の向上、重合の開始が、反応条件が必要とする場合、高いCHP:触媒比で効果的に遅延され得ることの説明が示される。しかしながら、ヒドロペルオキシド濃度が高いレベルに達する場合、全体的な発熱ピーク温度が低下し始め(実施例41c)、重合の完全性に対する高レベルのクメンヒドロペルオキシドの一部のネガティブな影響を説明する。ヒドロペルオキシドの充填が、所定の重合条件の設定に対して高くなり過ぎた場合、前記重合は、発熱に失敗するであろう(実施例41d)。ゲル調整剤として、ヒドロペルオキシド化合物を効果的に使用するための濃度の上限は、メタセシス触媒、オレフィン樹脂および反応条件に応じて変動するであろう。ただし、実施例33b−33gおよび実施例41b−41dに示されるように、重合の開始の有用な調整を与える幅広い範囲のヒドロペルオキシド:触媒のモル比が存在する。ゲル化および硬化状態に達する時間は、所定の重合に関して幅広い範囲で調整され得る。
[実施例42]
ベンゾイルペルオキシドの効果−ジアシルペルオキシドはゲル調整剤ではない
発熱試験を、実施例33で説明した手順に基づいて、0〜2000ppmのベンゾイルペルオキシドおよび40℃に平衡化した樹脂を使用して行った。前記反応重合は、1gのトルエンと2gの鉱油との混合物中に溶解された、メタセシス触媒C827の添加(触媒に対するモノマー比60,000:1)により触媒された(実施例42a−42f)。前記発熱時間および発熱ピーク温度を、表19に見ることができる。ベンゾイルペルオキシドの量の増加により、比較的高いペルオキシド:触媒比まで、前記重合の開始(発熱温度)の明らかな遅延がもたらされなかった。このような極端に高い濃度のベンゾイルペルオキシドでは、前記発熱ピーク温度が、劇的に低下した。このことは、前記ジアシルペルオキシド官能基は、前記ヒドロペルオキシド官能基と比較して、効果的なゲル調整剤ではないことを示す。
[実施例43]
mCPBAの効果−ペルオキシカルボン酸はゲル調整剤ではない
発熱試験を、実施例42で説明した手順に基づいて、触媒を添加する前の樹脂配合に、20〜2,000ppmのmCPBA(3−クロロペルオキシ安息香酸)の添加により行った(実施例43a−43d)。前記発熱の明らかな遅延は、いずれの濃度のmCPBAでも見られなかった(表19)。前記発熱時間は、いくらか加速し、前記発熱ピーク温度が劇的に低下した。このことは、前記ペルオキシカルボン酸官能基は、前記ヒドロペルオキシド官能基がするように、重合の開始を調整する作用を有しないことを示す。
[実施例44]
ジ−tert−ブチルペルオキシドの効果−ジアルキルペルオキシドはゲル調整剤ではない
発熱試験を、実施例42で説明した手順に基づいて、10,000ppmのジ−tert−ブチルペルオキシドの添加により行った。この高いペルオキシド:触媒比でさえ、前記発熱の非常に小さい調整のみしか、観察されない(表19)。このことは、ジアルキルペルオキシド官能基は、前記ヒドロペルオキシド官能基と同様のゲル調整法において作用を有しないことを示す。
[実施例45(a−c)および46(a−c)]
前記変性したDCPD(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)、20ppmのCHP、2phrのEthanox(登録商標)4702酸化防止剤、および、接着促進剤およびアルコール化合物のいずれも含まない(実施例45a、46a)か、または、2phrのジイソシアネート接着促進剤(4,4’−MDI/2,4’−MDI)(実施例45b、46b)または、2phrのジイソシアネート接着促進剤(4,4’−MDI/2,4’−MDI)および2phrのアルコール化合物(HENB)(実施例45c、46c)を使用して、樹脂を調製した。実施例45aおよび46aの樹脂は、鉱油の懸濁液中で、C827の添加(触媒に対するモノマー比60,000:1)により触媒された。実施例45b、46b、45cおよび46cにおける樹脂は、鉱油の懸濁液中で、C827の添加(触媒に対するモノマー比30,000:1)により触媒された。VARTMサンプルを、下記ガラス布(Hexcel7781−F12;加熱洗浄済み、シラン結合剤を含まない);(BGF7781−497A;アミノ−およびメタクリレート−シラン結合剤のみ)を使用して調製した。得られた複合材料のILSSを、測定した(表20)。前記シラン結合剤を含まない加熱洗浄済みガラス布(Hexcel7781−F12)は、(i)接着促進剤およびアルコールなしではほとんど接着しないこと(実施例45a);(ii)接着促進剤のみによる中程度の接着(実施例45b);および、(iii)接着促進剤およびアルコールによる中程度の接着(実施例45c)を示した。アミノ−およびメタクリレート−シラン結合剤のみを含むマルチ適合ガラス(BGF7781−497A)は、(i)接着促進剤およびアルコールなしでの中程度の接着(実施例46a);(ii)接着促進剤のみによる中程度の接着(実施例46b);および、(iii)接着促進剤およびアルコールによる優れた接着(実施例46c)を示した。完全なサイジング組成物(例えば、塗膜形成剤、潤滑剤、シラン結合剤等)を含む市販のガラス布および/または繊維は、接着促進剤およびアルコールなしでほとんど接着しないことを示し(表1.実施例1a−4a)、接着促進剤のみによる優れた接着を示し(表1.実施例1b−4b&表8.実施例24a−26a)、接着促進剤およびアルコールによる優れた接着を示した(表2.実施例5a−8a&表8.実施例24b−26b)。
[実施例47(a−e)および48(a−e)]
150グラムのジシクロペンタジエン(20〜25%のトリシクロペンタジエンを含有する)および、2phrのEthanox(登録商標)4702、および、20,000ppmのジ−tert−ブチルペルオキシド(実施例47a、48a)または、20,000ppmのクメンヒドロペルオキシド(実施例47b、48b)または、2000ppmのジ−tert−ブチルペルオキシド(実施例47c、48c)または、2000ppmのクメンヒドロペルオキシド(実施例47d、48d)または、ペルオキシドを含まない(実施例47e、48e)のいずれかを使用して、樹脂を調製した。前記調製した樹脂を、30℃に平衡化し、鉱油の懸濁液中で、C827触媒(触媒に対するモノマー比30,000:1)と混合した。混合後、前記混合した樹脂を、5’’×7’’×1/4’’のアルミニウム型に注ぎ、30℃のオーブンに置いた。発熱前に、未硬化ポリマーを、前記型から除去し、ついで、180℃または200℃のいずれかで2時間、後硬化した。20,000ppmのクメンヒドロペルオキシドを含有する実施例47bおよび48bは、30℃で18時間後に重合しなかった。このため、ポリマーサンプルを、ガラス転移温度(Tg)を測定するのに利用できなかった。ガラス転移温度(Tg)を、1/4’’×1/4’’×1/4’’のサンプルにおいて、ISO11359−2に基づいて、熱機械的分析(TMA)により測定した。クメンヒドロペルオキシド(CHP)(純度80%)を、Sigma Aldrichから入手し、そのまま使用した。ジ−tert−ブチルペルオキシド(純度98%)を、Sigma Aldrichから入手し、そのまま使用した。
表21におけるデータは、(i)アルキルヒドロペルオキシド、例えば、CHPが、ゲル調整剤であり、ジアルキルペルオキシド、例えば、ジ−tert−ブチルペルオキシドが、ゲル調整剤でないこと;および(ii)ジアルキルペルオキシド、例えば、ジ−tert−ブチルペルオキシドが、より高いTgの要因となるポリマー架橋結合を増加し、アルキルヒドロペルオキシド、例えば、CHPが、ポリマー架橋結合を増加しないことを示す。
本発明は、それらの具体的な実施形態と併せて記載されているが、上記記載およびそれに続く実施例は、本発明の範囲を説明することを意図し、限定することを意図していないと理解すべきである。本発明の範囲内での他の態様、利点および修正は、本発明の属する当業者には明らかであろう。

Claims (10)

  1. ジシクロペンタジエンを含んでなる少なくとも1つの環状オレフィンと、
    少なくとも1つのオレフィンメタセシス触媒と、
    メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)の3つの異性体である、2,2’−MDI、2,4’−MDIおよび4,4’−MDIの任意の混合物;液状MDI;固体状MDI;ヘキサメチレンジイソシアネートトリマー;ヘキサメチレンジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート;4,4’メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート);ポリマーMDI;MDIプレポリマー;そして液状カルボジイミド変性4,4’−MDIを含むメチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)から選択される、少なくとも2つのイソシアネート基を含有する少なくとも1つの化合物を含む少なくとも1つの接着促進剤と、
    tert−ブチルヒドロペルオキシドおよび/又はクメンヒドロペルオキシドのゲル調整添加剤と
    を含む、
    組成物。
  2. 前記少なくとも1つのオレフィンメタセシス触媒が、式(I)

    の化合構造を有する第8族遷移金属錯体であり、式(I)中、
    Mが、第8族遷移金属であり;
    、LおよびLが、中性の電子供与配位子から独立して選択され;
    nが、0または1であり、そのため、Lが、存在しても、存在しなくてもよく;
    mが、0、1または2であり;
    kが、0または1であり;
    およびXが、独立して、アニオン性配位子であり;および、
    およびRが、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび官能基から、独立して選択され;RおよびRの一方または両方が、構造−(W)−Uを有してもよく、Wが、ヒドロカルビレン、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンから選択され;Uが、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビルまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルで置換された、正の荷電を有する第15族または第16族の元素であり;Vが、負の荷電を有する対イオンであり;および、xが、0または1であり、
    任意の2つ以上のX、X、L、L、L、RおよびRが、まとまって1つ以上の環状基を形成することができ、および、さらに、任意の1つ以上のX、X、L、L、L、RおよびRが、支持体に付着されてもよい、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記少なくとも1つの接着促進剤が、さらに、少なくとも1つのヘテロ原子含有官能基および少なくとも1つのメタセシス活性オレフィンを含有する、少なくとも1つの化合物を含む、請求項1に記載の組成物。
  4. 基材材料への樹脂組成物の接着を改善するための方法であって、
    メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)の3つの異性体である、2,2’−MDI、2,4’−MDIおよび4,4’−MDIの任意の混合物;液状MDI;固体状MDI;ヘキサメチレンジイソシアネートトリマー;ヘキサメチレンジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート;4,4’メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート);ポリマーMDI;MDIプレポリマー;そして液状カルボジイミド変性4,4’−MDIを含むメチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)から選択される、少なくとも1つの接着促進剤と、ジシクロペンタジエンを含んでなる少なくとも1つの環状オレフィンと、少なくとも1つのオレフィンメタセシス触媒と、tert−ブチルヒドロペルオキシドおよび/又はクメンヒドロペルオキシドのゲル調整添加剤とを混合して、前記樹脂組成物を形成する工程と、
    前記樹脂組成物を、前記基材材料の少なくとも1つの表面と接触させ、前記環状オレフィンのオレフィンメタセシス反応を促進する工程と、
    を含む、前記方法。
  5. 前記少なくとも1つのオレフィンメタセシス触媒が、式(I)

    の化合構造を有する第8族遷移金属錯体であり、式(I)中、
    Mが、第8族遷移金属であり;
    、LおよびLが、中性の電子供与配位子から独立して選択され;
    nが、0または1であり、そのため、Lが、存在しても、存在しなくてもよく;
    mが、0、1または2であり;
    kが、0または1であり;
    およびXが、独立して、アニオン性配位子であり;および、
    およびRが、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび官能基から、独立して選択され;RおよびRの一方または両方が、構造−(W)−Uを有してもよく、Wが、ヒドロカルビレン、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンから選択され;Uが、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビルまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルで置換された、正の荷電を有する第15族または第16族の元素であり;Vが、負の荷電を有する対イオンであり;および、xが、0または1であり、
    任意の2つ以上のX、X、L、L、L、RおよびRが、まとまって1つ以上の環状基を形成することができ、および、さらに、任意の1つ以上のX、X、L、L、L、RおよびRが、支持体に付着されてもよい、請求項4に記載の方法。
  6. 前記少なくとも1つの接着促進剤が、さらに、少なくとも1つのヘテロ原子含有官能基および少なくとも1つのメタセシス活性オレフィンを含有する、少なくとも1つの化合物を含む、請求項4に記載の方法。
  7. ジシクロペンタジエンを含んでなる少なくとも1つの環状オレフィンと、
    少なくとも1つのオレフィンメタセシス触媒と、
    メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)の3つの異性体である、2,2’−MDI、2,4’−MDIおよび4,4’−MDIの任意の混合物;液状MDI;固体状MDI;ヘキサメチレンジイソシアネートトリマー;ヘキサメチレンジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート;4,4’メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート);ポリマーMDI;MDIプレポリマー;そして液状カルボジイミド変性4,4’−MDIを含むメチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)から選択される、少なくとも2つのイソシアネート基を含有する少なくとも1つの化合物を含む少なくとも1つの接着促進剤と、
    tert−ブチルヒドロペルオキシドおよび/又はクメンヒドロペルオキシドのゲル調整添加剤と
    を含有する、少なくとも1つの樹脂組成物を含む、製品。
  8. 前記少なくとも1つのオレフィンメタセシス触媒が、式(I)


    の化合構造を有する第8族遷移金属錯体であり、式(I)中、
    Mが、第8族遷移金属であり;
    、LおよびLが、中性の電子供与配位子から独立して選択され;
    nが、0または1であり、そのため、Lが、存在しても、存在しなくてもよく;
    mが、0、1または2であり;
    kが、0または1であり;
    およびXが、独立して、アニオン性配位子であり;および、
    およびRが、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび官能基から、独立して選択され;RおよびRの一方または両方が、構造−(W)−Uを有してもよく、Wが、ヒドロカルビレン、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンから選択され;Uが、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビルまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルで置換された、正の荷電を有する第15族または第16族の元素であり;Vが、負の荷電を有する対イオンであり;および、xが、0または1であり、
    任意の2つ以上のX、X、L、L、L、RおよびRが、まとまって1つ以上の環状基を形成することができ、および、さらに、任意の1つ以上のX、X、L、L、L、RおよびRが、支持体に付着されてもよい、請求項7に記載の製品。
  9. 前記少なくとも1つの接着促進剤が、さらに、少なくとも1つのヘテロ原子含有官能基および少なくとも1つのメタセシス活性オレフィンを含有する、少なくとも1つの化合物を含む、請求項7に記載の製品。
  10. オレフィンメタセシス触媒により触媒される環状オレフィンのROMP反応の開始を調整するための方法であって、
    tert−ブチルヒドロペルオキシドおよび/又はクメンヒドロペルオキシドのヒドロペルオキシドゲル調整剤を、ジシクロペンタジエンを含んでなる環状オレフィンおよびオレフィンメタセシス触媒と混合することにより、ROMP組成物を形成して、前記ROMP組成物を、前記オレフィンメタセシス触媒および前記添加されたヒドロペルオキシドゲル調整剤の存在下で、前記環状オレフィンのROMP反応を促進させる工程
    を含み、
    前記添加されたヒドロペルオキシドが、前記添加されたヒドロペルオキシドの不存在下での前記オレフィンメタセシス触媒により触媒される前記環状オレフィンのROMP反応と比較して、前記添加されたヒドロペルオキシドの存在下での前記オレフィンメタセシス触媒により触媒される前記オレフィンのROMP反応のゲル化時間を向上させる、前記方法。
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