JP6185999B2 - 剛性回旋状ジビニル架橋剤 - Google Patents
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Description
本出願は、その開示内容が参照によって本願に組み込まれる、2012年9月25日に出願された米国特許仮出願第61/705369号の利点を主張するものである。
剛性回旋状ジビニル架橋剤を含む重合性組成物と、重合性組成物から調製した高分子材料が記載されている。
ii)スチレン、1つ以上のアルキル基で置換されたスチレン、アルキル(メタ)アクリレート、又はその組み合わせである第2のモノマー、が含まれる。式(I)において、各R1は、独立して、水素、ハロ、アルキル、アリール、アルカリール、又はアラルキルである。各R2は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシル、シリルオキシである、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR3とR2及びR3の両方が連結する炭素原子と結合してカルボニル基を形成する。各R3は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシル、シリルオキシである、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR2とR2及びR3の両方が連結する炭素と結合して、カルボニル基を形成する、又は隣接炭素原子に連結したR4と結合して炭素−炭素結合を形成する。各R4は、独立して、水素である、又は隣接する炭素原子と連結したR3と結合して炭素−炭素結合を形成する。モノマー混合物中の式(I)の架橋剤の量は、第2のモノマーのモル数に基づいて最大25モルパーセントである。
ii)スチレン、1つ以上のアルキル基で置換されたスチレン、アルキル(メタ)アクリレート、又はその組み合わせである第2のモノマー、が含まれる。式(I)中、各R1は、独立して、水素、ハロ、アルキル、アリール、アルカリール、又はアラルキルである。各R2は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシル、シリルオキシである、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR3とR2及びR3の両方が連結する炭素原子と結合してカルボニル基を形成する。各R3は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシル、シリルオキシである、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR2とR2及びR3の両方が連結する炭素と結合して、カルボニル基を形成する、又は隣接炭素原子に連結したR4と結合して炭素−炭素結合を形成する。各R4は、独立して、水素である、又は隣接する炭素原子と連結したR3と結合して炭素−炭素結合を形成する。モノマー混合物中の式(I)の架橋剤の量は、第2のモノマーのモル数に基づいて最大25モルパーセントである。
ii)スチレン、1つ以上のアルキル基で置換されたスチレン、アルキル(メタ)アクリレート、又はそれらの組み合わせである第2のモノマー、を含む。式(I)において、各R1は、独立して、水素、ハロ、アルキル、アリール、アルカリール、又はアラルキルである。各R2は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシル、シリルオキシである、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR3とR2及びR3の両方が連結する炭素原子と結合してカルボニル基を形成する。各R3は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシル、シリルオキシである、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR2とR2及びR3の両方が連結する炭素と結合して、カルボニル基を形成する、又は隣接炭素原子に連結したR4と結合して炭素−炭素結合を形成する。各R4は、独立して、水素である、又は隣接する炭素原子と連結したR3と結合して炭素−炭素結合を形成する。モノマー混合物中の式(I)の架橋剤の量は、第2のモノマーのモル数に基づいて最大25モルパーセントである。
ii)スチレン、1つ以上のアルキル基で置換されたスチレン、アルキル(メタ)アクリレート、又はその組み合わせである第2のモノマー、を含む。式(I)において、各R1は、独立して、水素、ハロ、アルキル、アリール、アルカリール、又はアラルキルである。各R2は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシル、シリルオキシである、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR3並びにR2及びR3の両方が連結する炭素原子と結合してカルボニル基を形成する。各R3は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシル、シリルオキシである、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR2並びにR2及びR3の両方が連結する炭素と結合して、カルボニル基を形成する、又は隣接炭素原子に連結したR4と結合して炭素−炭素結合を形成する。各R4は、独立して、水素である、又は隣接する炭素原子と連結したR3と結合して炭素−炭素結合を形成する。モノマー混合物中の式(I)の架橋剤の量は、第2のモノマーのモル数に基づいて最大25モルパーセントである。
ii)スチレン、1つ以上のアルキル基で置換されたスチレン、アルキル(メタ)アクリレート、又はその組み合わせである第2のモノマー、を含む。式(I)において、各R1は、独立して、水素、ハロ、アルキル、アリール、アルカリール、又はアラルキルである。各R2は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシル、シリルオキシである、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR3とR2及びR3の両方が連結する炭素原子と結合してカルボニル基を形成する。各R3は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシル、シリルオキシである、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR2とR2及びR3の両方が連結する炭素と結合して、カルボニル基を形成する、又は隣接炭素原子に連結したR4と結合して炭素−炭素結合を形成する。各R4は、独立して、水素である、又は隣接する炭素原子と連結したR3と結合して炭素−炭素結合を形成する。モノマー混合物中の式(I)の架橋剤の量は、第2のモノマーのモル数に基づいて最大25モルパーセントである。本方法は、更に、重合性組成物を、フリーラジカル重合にかけて、架橋高分子材料を形成する工程を含む。
TGAを用いて分析した試料を、先に計量した(tared)プラチナTGA試料パン上に試料を載せることによって調製した。試料を、TA Instruments製のModel Q5000IR Hi−Res Thermogravimetric Analyzer(TGA)を用いて分析した。20℃/分の直線加熱速度を、1.0の高解像度設定にて適用した。これらの条件の下、重量損失が検出されるまで器具が加熱し、重量損失が消えるまで温度が安定し、そして、再び加熱を開始する。試料を、窒素大気下、5℃〜800℃の範囲の加熱プロファイルにかけた。各試料について報告された値は、観察された有意な重量損失温度の開始の微分重量シグナルである。
試料を、それぞれ、分析の前1時間、200℃にて加熱した。個々の試料を、重量測定し、TA Instruments製のTゼロアルミニウムパン内に載せることによって調製した。試料を、TA Instruments製のModel Q2000(#130,Cell RC−02499) MOUDLATED Differential Scanning Calorimeterを用いて分析した。各試料の分析のために、以下の方法を用いた。1)30.00℃で平衡化、2)5.00分間の等温、3)データ保存、4)60秒ごとの±1.00℃調節、5)サンプリング間隔−1秒ごと1点、6)5.00℃/分で195.00℃まで上げる、8)1.00分間等温、9)5.00℃/分で30.00℃まで上げる、9)5.00分間等温、10)5.00℃/分で195.00℃まで上げる。各試料について報告された値は、第1の加熱サイクルからの中点である。
架橋剤のモルパーセントは、第2のモノマーのモル数で架橋剤のモル数を割り、商に100をかけることで計算する。
5.0L丸底フラスコ中、1000.69グラム(4.38モル)の4,4’−イソプロピリデンジフェノール(BPA)を溶解させた。一旦全てのBPAを溶解させた時点で、50.51グラム(0.526モル)のメタンスルホン酸(MSA)をゆっくりと加えた。反応混合液の温度を135℃〜150℃の間に維持しながら、反応混合液を、窒素大気下で、3時間撹拌した。3時間後、まだ熱いまま、溶解させた反応混合液を2.0Lの脱イオン水中に注いだ。茶色い沈殿物が形成された。
250mL丸底フラスコ中、5.0025g(16.2ミリモルミリモル)のSBI−ジオールと、4.755mL(47.1ミリモル)のピリジンと、を、150mLのCH2Cl2中に溶解させた。フラスコを氷/水浴中に配置した。本溶液に、7.930mL(58.8ミリモル)のトリフルオロメタンスルホン酸無水物(TFMSA)を滴下して加えた。添加が完了した後、フラスコを氷/水浴から取り出した。反応混合液を、窒素大気下、室温にて1時間撹拌した。10mLの塩酸水溶液(HCl)(10重量パーセント)を添加することによって、反応を停止した。
250mL丸底フラスコ内で、5.0025グラム(8.74ミリモル)のSBI−ビストリフラートを、75mLの無水N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)中に溶解させた。この溶液に、6.125mL(21.0ミリモル)のビニルトリブチルスズと、22.2225グラム(52.4ミリモル)の塩化リチウム(LiCl)と、を加えた。反応混合液を窒素大気下、室温にて、5分間撹拌し、0.6140g(875マイクロモル)の塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)を加えた。反応混合液を室温にて、窒素大気下、一晩撹拌した。室温にて24時間反応させた後、反応混合液を150mLの脱イオン水に注ぐことによって反応を止めた。沈殿物が形成された。
8mLバイアル瓶中、0.791グラム(7.59ミリモル)のスチレンと、50.1mg(153マイクロモル)のDV−SBIを、0.789グラムのEtOAc中に溶解させた。この溶液に、15.9ミリグラム(65.6マイクロモル)のBPOを加えた。したがって、重合混合物は、52重量固体パーセント及び1.9重量パーセントのBPOでの、モル比が49.6:1のスチレン:DB−SBIのEtOAc溶液からなった。重合混合物を、10分間窒素で泡立てた。次に、バイアル瓶に蓋をして、90℃にて砂浴中に配置した。重合を、この高温にて18時間、加熱した。
8mLバイアル瓶中、0.791グラム(7.59ミリモル)のスチレンと、0.125グラム(380マイクロモル)のDV−SBIを、0.789グラムのEtOAc中に溶解させた。本溶液に、15.7ミリグラム(64.8マイクロモル)のBPOを加えた。したがって、重合混合物は、54重量固体パーセント及び1.7重量パーセントのBPOでの、モル比が20.0:1のスチレン:DV−SBIのEtOAc溶液からなった。重合混合物を、窒素にて10分間泡立てた。次に、バイアル瓶に蓋をして、90℃にて砂浴中に配置した。重合を、この高温にて18時間加熱した。
8mLバイアル瓶中、0.791グラム(7.59ミリモル)のスチレンと、0.250グラム(761マイクロモル)のDV−SBIを、0.789グラムのEtOAc中に溶解させた。本溶液に、16.0ミリグラム(66.1マイクロモル)のBPOを加えた。したがって、重合混合物は、57重量固体パーセント及び1.5重量パーセントのBPOでの、モル比が10.0:1のスチレン:DV−SBIのEtOAc溶液からなった。重合混合物を、10分間窒素で泡立てた。次に、バイアル瓶に蓋をして、90℃にて砂浴中に配置した。重合を、この高温にて18時間加熱した。
100mLフラスコ中、0.1グラム(413マイクロモル)のBPOと、0.5グラム(1.52ミリモル)のDV−SBIを、4.5グラム(43.2ミリモル)のスチレン中に溶解させた。この溶液に、水中1重量%のポリ(ビニルアルコール)の溶液20mLを加えた。このフラスコを80℃にて油浴中に配置し、2cm長の磁気攪拌子で撹拌した。フラスコを、5分間窒素でパージした。次に、試料を油浴中8時間撹拌したままにした。次に、ポリマービーズを真空濾過によって槽より回収し、水ですすいだ。ビーズを、30分間、150℃オーブン中で後硬化させた。
8mLバイアル瓶中、2.00グラム(19.2ミリモル)のスチレンと、50.3ミリグラム(386マイクロモル)のジビニルベンゼン(DVB)を、2.04グラムのEtOAc中に溶解させた。本溶液に、40.3ミリグラム(166マイクロモル)のBPOを加えた。したがって、重合混合物は、50重量固体パーセント及び2.0重量パーセントのBPOでの、モル比が49.2:1のスチレン:DVBのEtOAc溶液からなった。重合混合物を、10分間窒素で泡立てた。次に、バイアル瓶に蓋をして、90℃にて砂浴中に配置した。重合を、この高温にて18時間加熱した。
8mLバイアル瓶中、2.00グラム(19.2ミリモル)のスチレンと、125ミリグラム(962マイクロモル)のDVBを、2.04グラムのEtOAc中に溶解させた。本溶液に、40.0ミリグラム(165マイクロモル)のBPOを加えた。したがって、重合混合物は、51重量固体パーセント及び1.9重量パーセントのBPOでの、モル比が20.0:1のスチレン:DVBのEtOAc溶液からなった。重合混合物を、10分間窒素で泡立てた。次に、バイアル瓶に蓋をして、90℃にて砂浴中に配置した。重合を、この高温にて18時間加熱した。
8mLバイアル瓶中、2.00グラム(19.2ミリモル)のスチレンと、250ミリグラム(1.92ミリモル)のDVBを、2.05グラムのEtOAc中に溶解させた。本溶液に、40.1ミリグラム(166マイクロモル)のBPOを加えた。したがって、重合混合物は、52重量固体パーセント及び1.8重量パーセントのBPOでの、モル比が10.0:1のスチレン:DVBのEtOAc溶液からなった。重合混合物を、10分間窒素で泡立てた。次に、バイアル瓶に蓋をして、90℃にて砂浴中に配置した。重合を、この高温にて18時間加熱した。
100mLフラスコ中、0.1グラム(413マイクロモル)のBPOと、0.2グラム(1.54ミリモル)のDVBを、4.8グラム(46.1ミリモル)のスチレン中に溶解させた。この溶液に、水中1重量%のポリビニルアルコール(PVA)の溶液20mLを加えた。このフラスコを80℃にて油浴中に配置し、2cm長の磁気攪拌子で撹拌した。フラスコを、5分間窒素でパージした。次に、試料を油浴中18時間撹拌したままにした。次に、ポリマービーズを真空濾過によって槽より回収し、水ですすいだ。ビーズを30分間、150℃オーブン中で後硬化させた。
50mLフラスコ中、0.09グラム(372マイクロモル)のBPOと、0.45グラム(3.46ミリモル)のDVBを、4.05グラム(38.9ミリモル)のスチレン中に溶解させた。この溶液に、水中1重量%(1 precent by weight)のPVAの溶液20mLを加えた。このフラスコを80℃にて油浴中に配置し、2cm長の磁気攪拌子で撹拌した。フラスコを、5分間窒素でパージした。次に、試料を油浴中17時間撹拌したままにした。次に、ポリマービーズを真空濾過によって槽より回収し、水ですすいだ。ビーズを90分間、140℃オーブン中で後硬化させた。
実施例1〜3及び比較例1〜3を、変調示差走査熱量計(MDSC)によって分析して、ガラス転移温度(Tg)を判定した。これらの同一の6つの試料をまた、熱重量分析(TGA)によって分析して、熱安定性に違いがあるか否かを判定した。
高分子材料の圧縮試験を、圧縮プレートを備え、制御された力のモードにて操作された、Q800 DMA(TA Instruments,New Castle,DE)中で実施した。0.83mm〜0.95mmの直径を有する単一のビーズを、圧縮プレート間に配置した。温度を25℃にて平衡化した。13.53N/mm2に、ビーズ直径の平方をかけることで計算したレベルまで、力を4N/分で強くした。一定の負荷を維持しながら、次に、温度を3℃/分の速度で250℃まで上げた。各温度でのビーズの圧縮抵抗を、プレート分離をビーズの本来の直径で割ることによって計算した[(高さ÷初期高さ)×100]。実施例4、比較例4及び比較例5の分析の結果を図1に示す。圧縮抵抗を、温度の関数としてプロットした。
Claims (3)
- a)i)式(I)の第1のモノマー、及び
各R1は、独立して、水素、ハロ、アルキル、アリール、アルカリール、又はアラルキルであり、
各R2は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシルである、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR3とR2及びR3の両方が連結する炭素原子と結合してカルボニル基を形成し、
各R3は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシルである、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR2とR2及びR3の両方が連結する炭素と結合して、カルボニル基を形成する、又は隣接炭素原子に連結したR4と結合して炭素−炭素結合を形成し、
各R4は、独立して、水素である、又は隣接する炭素原子と連結したR3と結合して炭素−炭素結合を形成する)
ii)スチレン、1つ以上のアルキル基で置換されたスチレン、アルキル(メタ)アクリレート、又はこれらの組み合わせである第2のモノマー、を含み、
前記式(I)の第1のモノマーが、前記第2のモノマーのモル数に基づいて、最大25モルパーセントの量で存在する、モノマー混合物と、
b)フリーラジカル反応開始剤と、を含む、重合性組成物。 - a) i)式(I)の第1のモノマー、及び
各R1は、独立して、水素、ハロ、アルキル、アリール、アルカリール、又はアラルキルであり、
各R2は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシルである、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR3とR2及びR3の両方が連結する炭素原子と結合してカルボニル基を形成し、
各R3は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシルである、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR2とR2及びR3の両方が連結する炭素と結合してカルボニル基を形成する、又は隣接炭素原子に連結したR4と結合して炭素−炭素結合を形成し、
各R4は、独立して、水素である、又は隣接する炭素原子と連結したR3と結合して炭素−炭素結合を形成する)
ii)スチレン、1つ以上のアルキル基で置換されたスチレン、アルキル(メタ)アクリレート、又はこれらの組み合わせである第2のモノマー、を含み、
前記式(I)の第1のモノマーが、前記第2のモノマーのモル数に基づいて、最大25モルパーセントの量で存在する、モノマー混合物と、
b)フリーラジカル反応開始剤とを含む重合性組成物の重合物を含む、ポリマー。 - 架橋高分子材料を調製する方法であって、
a) i)式(I)の第1のモノマー、及び
各R1は、独立して、水素、ハロ、アルキル、アリール、アルカリール、又はアラルキルであり、
各R2は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシルである、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR3と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR3とR2及びR3の両方が連結する炭素原子と結合してカルボニル基を形成し、
各R3は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルカリール、アラルキル、ヒドロキシルである、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して環状アルキルを形成する、又は同一の炭素原子と連結したR2と結合して1つ以上の炭素環に縮合する環状アルキルを形成する、又はR2とR2及びR3の両方が連結する炭素と結合してカルボニル基を形成する、又は隣接炭素原子に連結したR4と結合して炭素−炭素結合を形成し、
各R4は、独立して、水素である、又は隣接する炭素原子と連結したR3と結合して炭素−炭素結合を形成する)
ii)スチレン、1つ以上のアルキル基で置換されたスチレン、アルキル(メタ)アクリレート、又はこれらの組み合わせである第2のモノマー、を含み、
前記式(I)の第1のモノマーが、前記第2のモノマーのモル数に基づいて、最大25モルパーセントの量で存在する、モノマー混合物と、
b)フリーラジカル反応開始剤と、を含む重合性組成物を調整する工程と、
前記重合性組成物を、フリーラジカル重合にかけて、架橋高分子材料を形成する工程と、を含む、方法。
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