JP6315781B2 - ビニルシクロプロパン、モノマー組成物、ポリマー、ポリマー組成物、及び物品 - Google Patents

ビニルシクロプロパン、モノマー組成物、ポリマー、ポリマー組成物、及び物品 Download PDF

Info

Publication number
JP6315781B2
JP6315781B2 JP2014048153A JP2014048153A JP6315781B2 JP 6315781 B2 JP6315781 B2 JP 6315781B2 JP 2014048153 A JP2014048153 A JP 2014048153A JP 2014048153 A JP2014048153 A JP 2014048153A JP 6315781 B2 JP6315781 B2 JP 6315781B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
vinylcyclopropane
monomer
carbon atoms
ppm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014048153A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015172133A5 (ja
JP2015172133A (ja
Inventor
宏治 北爪
宏治 北爪
寛人 千葉
寛人 千葉
阿部 哲也
哲也 阿部
友康 須永
友康 須永
遠藤 剛
剛 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dexerials Corp
Original Assignee
Dexerials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dexerials Corp filed Critical Dexerials Corp
Priority to JP2014048153A priority Critical patent/JP6315781B2/ja
Priority to KR1020167025147A priority patent/KR20160148516A/ko
Priority to US15/124,798 priority patent/US9580524B2/en
Priority to PCT/JP2015/056017 priority patent/WO2015137173A1/ja
Priority to CN201580013081.1A priority patent/CN106103504A/zh
Publication of JP2015172133A publication Critical patent/JP2015172133A/ja
Publication of JP2015172133A5 publication Critical patent/JP2015172133A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6315781B2 publication Critical patent/JP6315781B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F22/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof
    • C08F22/10Esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F22/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof
    • C08F22/10Esters
    • C08F22/12Esters of phenols or saturated alcohols
    • C08F22/14Esters having no free carboxylic acid groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/74Esters of carboxylic acids having an esterified carboxyl group bound to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring
    • C07C69/743Esters of carboxylic acids having an esterified carboxyl group bound to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring of acids with a three-membered ring and with unsaturation outside the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/74Esters of carboxylic acids having an esterified carboxyl group bound to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring
    • C07C69/753Esters of carboxylic acids having an esterified carboxyl group bound to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring of polycyclic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/02Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes
    • C08G61/04Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes only aliphatic carbon atoms
    • C08G61/06Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes only aliphatic carbon atoms prepared by ring-opening of carbocyclic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2601/00Systems containing only non-condensed rings
    • C07C2601/02Systems containing only non-condensed rings with a three-membered ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2603/00Systems containing at least three condensed rings
    • C07C2603/56Ring systems containing bridged rings
    • C07C2603/58Ring systems containing bridged rings containing three rings
    • C07C2603/70Ring systems containing bridged rings containing three rings containing only six-membered rings
    • C07C2603/74Adamantanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/13Morphological aspects
    • C08G2261/135Cross-linked structures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/33Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/332Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/33Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/332Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms
    • C08G2261/3323Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms derived from other monocyclic systems

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

本発明は、ビニルシクロプロパン、モノマー組成物、ポリマー、ポリマー組成物、及び物品に関し、特に、ビニルシクロプロパン、該ビニルシクロプロパンを含むモノマー組成物、前記ビニルシクロプロパンの重合体であるポリマー、該ポリマーを含むポリマー組成物、及び前記モノマー組成物を硬化させてなる物品に関する。
従来、接着材料として、ビニルモノマー(アクリル材料等)、熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂、フェノール樹脂等)が使用されている。
しかしながら、これらのビニルモノマー、熱硬化性樹脂は、重合の際に体積収縮が生じるため、内部応力が残存して、クラックが発生し、さらに、接着力が低下するという問題がある。
斯かる問題を解決するために、接着材料として、環状モノマーを用いることが検討されている。環状モノマーは、同等の分子量のビニルモノマーと比較し、重合収縮性が低いことが知られている。斯かる環状モノマーとしては、例えば、ビニルシクロプロパン、ビニルオキシラン、4−メチレン−1,3−ジオキソラン、環状ケテンアセタール、ベンゾシクロブテン、スピロオルトカーボネート、スピロオルトエステル、ビニルシクロプロパン環状アセタール、環状アリルスルフィド、環状ビニルスルホン、などが知られている。
前記環状モノマーの中でも、特に、ビニルシクロプロパンが、注目されている。例えば、多官能のビニルシクロプロパンモノマー(下記構造式(1))の重合体(ホモポリマー、コポリマー)を歯科用材料として用いる技術が検討されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、ビニルモノマーとしてのウレタンジメタクリレートと多官能のビニルシクロプロパンとしてのビス(ビニルシクロプロパン)との共重合体が、ウレタンジメタクリレートとドデカンジオールジメタクリレートとの共重合体及びウレタンジメタクリレートと1,1−ビス(フェノキシカルボニル)−2−ビニルシクロプロパンとの共重合体よりも、機械的特性及び重合収縮性が改善されることが、開示されている。
しかしながら、ビニルモノマー(アクリル材料等)系材料の重合収縮性は著しく大きいため、ビニルモノマー(アクリル材料等)系材料に、特許文献1に記載の多官能のビニルシクロプロパンモノマーを共重合させた場合、重合収縮を十分に抑制できないという問題があり、体積膨張性が大きいモノマーである程有益であると考えられる。
また、多官能のビニルシクロプロパンとして、下記構造式(2)〜(4)で表わされる化合物が知られている(例えば、非特許文献1、2参照)。
下記構造式(2)で表わされる化合物(単独重合時における体積変化:−2.8%)及び下記構造式(4)で表わされる化合物(単独重合時における体積変化:−3.8%)は、嵩高い置換基で置換されており、下記構造式(3)で表わされる化合物(単独重合時における体積変化:−7.0%)と比べて、重合収縮性が低くなる。
しかしながら、これらの下記構造式(2)で表わされる化合物及び下記構造式(4)で表わされる化合物は、単独重合時において体積膨張性を示さないという問題がある。
これまでに、多官能構造であって、比較的大きな膨張性を示すビニルシクロプロパンは公知ではない。
さらに、嵩高い置換基を有する単官能ビニルシクロプロパンであって、体積膨張性の優れる化合物として、下記構造式(5)で表わされるアダマンチル基を有する単官能ビニルシクロプロパンが知られている(例えば、非特許文献3参照)。
しかしながら、前記構造式(5)で表わされる化合物は、アセトン等の溶剤に溶解しにくいことが課題である。よって、重合体を得るために、製造上、煩雑な工程が必要となり、モノマーの利便性の点で、不利であるという問題がある。
さらに、嵩高い置換基としての脂環式化合物を導入した単官能ビニルシクロプロパンが知られており、環員数を増減した検証がなされている(例えば、特許文献2、3参照)。
特許文献2、3に記載されたモノマーは、重合収縮性が改善されるものの、単独重合時において体積膨張性を示さないという問題がある。
以上のように、単独重合時において体積膨張性を示し、機械的特性が維持され、且つ、製造上利便性の高い化合物は未だ開発されておらず、その開発が強く求められている。
特開平10−45661号公報 特開2010−260945号公報 特開2010−260946号公報
N.Moszner etc., Journal of Applied Polymer Science, 1999, 72, 1775−1782 N.Moszner etc., Macromol.Rapid Commun., 1997, 18, 775−780 Ueda et al., Macromolecules, 27, 5543(1994)
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、単独重合時において体積膨張性を示し、且つ、溶媒への溶解性が向上したビニルシクロプロパン、該ビニルシクロプロパンを含むモノマー組成物、前記ビニルシクロプロパンの重合体であるポリマー、該ポリマーを含むポリマー組成物、及び前記モノマー組成物を硬化させてなる物品を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
<1> 下記一般式(I)で表されることを特徴とするビニルシクロプロパンである。
[前記一般式(I)中、
は、−H、−OH、−NH、−NO2、−COOR、−CN、=O、−OCOCH=CH、−OCO(CH)C=CH、ハロゲン、炭素数が1〜20のアルキレン基、炭素数が3〜20のシクロアルキレン基若しくは炭素数が6〜14のアリーレン基、又は、O、S、N若しくはNHにより介在される、炭素数が1〜20のアルキレン基、炭素数が3〜20のシクロアルキレン基若しくは炭素数が6〜14のアリーレン基を表し、
は、CO、CO−O、O−CO、CO−S、S−CO、CO−NR、NR−CO、O、S、SO、又は単結合を表し、
は、CO、CO−O、O−CO、CO−S、S−CO、CO−NR、NR−CO、O、S、SO、又は単結合を表し、
、X及びXにおいて、Rは、H、炭素数が1〜6のアルキル基、炭素数が3〜6のシクロアルキレン基、炭素数が6〜14のアリール基、又は炭素数が6〜14のヘテロ環基を表し、
kは、2〜4のいずれかの整数を表し、
lは、1〜9のいずれかの整数を表し、
mは、1〜8のいずれかの整数を表し、
Adは、アダマンチル基を表す。]
該<1>に記載のビニルシクロプロパンにおいて、前記一般式(I)で表される化合物は、単独重合時において体積膨張性を示し、且つ、溶媒への溶解性を向上させることができる。
<2> 前記X及びXが、エステルである前記<1>に記載のビニルシクロプロパンである。
<3> 前記kが2である前記<1>から<2>のいずれかに記載のビニルシクロプロパンである。
<4> 前記<1>から<3>のいずれかに記載のビニルシクロプロパンを含むことを特徴とするモノマー組成物である。
<5> 前記<1>から<3>のいずれかに記載のビニルシクロプロパンの重合体であることを特徴とするポリマーである。
<6> 前記ビニルシクロプロパンのモノマー体積に対する体積変化が、+5.0%以上である前記<5>に記載のポリマーである。
<7> 前記重合体が、前記ビニルシクロプロパンと該ビニルシクロプロパン以外の重合性化合物との共重合体である前記<5>に記載のポリマーである。
<8> 前記<5>から<7>のいずれかに記載のポリマーを含むことを特徴とするポリマー組成物である。
<9> 前記<4>に記載のモノマー組成物を硬化させてなることを特徴とする物品である。
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、単独重合時において体積膨張性を示し、且つ、溶媒への溶解性を向上させることができるビニルシクロプロパン、該ビニルシクロプロパンを含むモノマー組成物、前記ビニルシクロプロパンの重合体であるポリマー、該ポリマーを含むポリマー組成物、及び前記モノマー組成物を硬化させてなる物品を提供することができる。
図1は、実施例1におけるO−アダマンチルマロン酸(Ad−COOH)のH−NMRチャートである。 図2は、実施例1におけるO−アダマンチルマロン酸(Ad−COOH)の13C−NMRチャートである。 図3は、実施例1におけるO−アダマンチルマロン酸(Ad−COOH)の液体クロマトグラフィー/質量分析法(LC−MS)チャートである。 図4は、実施例1における1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシ)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad3)のH−NMRチャートである。 図5は、実施例1における1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシ)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad3)の13C−NMRチャートである。 図6は、実施例1における1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシ)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad3)のLC−MSチャートである。 図7は、実施例1における1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP)のH−NMRチャートである。 図8は、実施例1における1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP)の13C−NMRチャートである。 図9は、実施例1における1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP)のフーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)チャートである。 図10は、実施例1における1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP)のLC−MSチャートである。 図11は、実施例1における1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP)のモノマーと、得られたモノマーを構成成分とする重合体の交差分極マジックアングルスピニング法(CP−MAS)チャートである。
(ビニルシクロプロパン)
本発明のビニルシクロプロパンは、下記一般式(I)で表される化合物である。
前記一般式(I)中のR、X、X、k、l、m、Adを以下説明する。
<R
前記Rとしては、−H、−OH、−NH、−NO2、−COOR、−CN、=O、−OCOCH=CH、−OCO(CH)C=CH、ハロゲン、炭素数が1〜20のアルキレン基、炭素数が3〜20のシクロアルキレン基若しくは炭素数が6〜14のアリーレン基、又は、O、S、N若しくはNHにより介在される、炭素数が1〜20のアルキレン基、炭素数が3〜20のシクロアルキレン基若しくは炭素数が6〜14のアリーレン基である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。Rが、H、炭素数が1〜6のアルキル基、炭素数が3〜6のシクロアルキレン基、炭素数が6〜14のアリール基、又は炭素数が6〜14のヘテロ環基であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<X
前記Xとしては、CO、CO−O、O−CO、CO−S、S−CO、CO−NR、NR−CO、O、S、SO、又は単結合を表し、Rが、H、炭素数が1〜6のアルキル基、炭素数が3〜6のシクロアルキレン基、炭素数が6〜14のアリール基、又は炭素数が6〜14のヘテロ環基であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
これらの中でも、エステル(CO−O、O−CO)が好ましい。
<X
前記Xとしては、CO、CO−O、O−CO、CO−S、S−CO、CO−NR、NR−CO、O、S、SO、又は単結合を表し、Rが、H、炭素数が1〜6のアルキル基、炭素数が3〜6のシクロアルキレン基、炭素数が6〜14のアリール基、又は炭素数が6〜14のヘテロ環基であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
これらの中でも、エステル(CO−O、O−CO)が好ましい。
<k>
前記kとしては、2〜4のいずれかの整数である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2が好ましい。
前記kが、1であると、溶媒に対する溶解性が低く、前記kが2以上であると溶解性の点で有利である。しかし、kが4を超えると合成上、煩雑な工程が必要となる。
<l>
前記lとしては、1〜9のいずれかの整数である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<m>
前記mとしては、1〜8のいずれかの整数である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Ad>
前記Adは、アダマンチル基を表わす。前記アダマンチル基は、アダマンタンの官能基である。
本発明のビニルシクロプロパンは、アダマンチル基が導入されているため、重合条件に左右されにくく、高転化率で開環重合がおこるという利点がある。
前記ビニルシクロプロパンの具体例としては、前記一般式(I)で表される化合物である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP)(下記構造式(6)で表される化合物)、1, 3, 5−トリス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン、1, 3, 5, 7−テトラ[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン、などが挙げられる。
(モノマー組成物)
本発明のモノマー組成物は、少なくとも、前記ビニルシクロプロパンを含み、さらに、必要に応じて、その他の成分を含む。
<その他の成分>
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビニルシクロプロパン以外の重合性化合物、溶媒、重合開始剤、フィラー、安定剤、UV吸収剤、難燃剤、可塑剤、染料、顔料、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−ビニルシクロプロパン以外の重合性化合物−
前記ビニルシクロプロパン以外の重合性化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビニル系化合物、ジエン系化合物、非ビニル系化合物、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−−ビニル系化合物−−
前記ビニル系化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フルフリル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸プロピル、メタクリル酸メシチル、2−(メトキシメチル)アクリル酸、2−(エトキシメチル)アクリル酸、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸、N−エチルアクリルアミド、N,N’―ジメタクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)メタクリルアミド、N−ビニルピロリドン、アリルエーテル、ビスフェノール−A−ジ(メタ)アクリレート、ビス−GMA(メタクリル酸とビスフェノール−A−ジグリシジルエーテルとの付加生成物)、UDMA(メタクリル酸2−ヒドロキシエチルと2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナートとの付加生成物)、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールテトラ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,12−ドデカンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌル酸又はアクリル酸エステル、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルエトキシ)フェニル]フルオレン、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、エチレン、スチレン、塩化ビニル、ブタジエン、酢酸ビニル、アリルアルコール、アリルアミン臭化アリル、塩化アリル、アリルエーテル、硫化アリル、アリシン、二硫化アリル、アリルイソチオシアネート、アリルアルコール、アリルアミン、臭化アリル、塩化アリル、アリルエーテル、硫化アリル、アリシン、二硫化アリル、アリルイソチオシアネート、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−−ジエン系化合物−−
前記ジエン系化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリルニトリルブタジエンゴム(ABR)、ブタジエン系ラテックス、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂(ABS樹脂)、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−溶媒−
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、低級アルコール、芳香族炭化水素、脂環式炭化水素、脂肪族炭化水素、エステル類、ケトン類、アミド類、エーテル類、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、芳香族炭化水素が、転化率が良好である点で、好ましい。
−重合開始剤−
前記重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾ系化合物、有機過酸化物、光開始剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−−アゾ系化合物−−
前記アゾ系化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)、アゾビス(4−シアノ吉草酸)、などが挙げられる。
−−有機過酸化物−−
前記有機過酸化物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ジラウロイル、tert−ブチルパーオキシド、ベンゾピナコール、2,2’−ジアルキルベンゾピナコール、などが挙げられる。
−−光開始剤−−
前記光開始剤としては、UVもしくは可視領域光に適している限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ベンゾインエーテル、ジアルキルベンゼンケタール、ジアルコキシアセトフェノン、アシルもしくはビスアシルホスフィンオキシド、α−ジケトン(例えば、9,10−フェナントラキノン)、ジアセチル、フリル、アニシル、4,4’−ジクロロベンジル、4,4’−ジアルコキシベンジル、カンファーキノン、などが挙げられる。
前記重合開始剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。例えば、重合反応を促進するために、有機過酸化物(例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル)、α−ジケトン(例えば、カンファーキノン)、及び芳香族アミン(例えば、N, N’−ジメチル−p−トルイジン、N, N’−ジヒドロキシエチル−p−トルイジン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステルまたはその誘導体)を組み合わせて用いることが好ましい。また、必要に応じて、還元剤(例えば、アスコルビン酸、バルツレート、スルフィン酸)を併用してもよい。
−フィラー−
前記フィラーは、機械的特性を改良するためのものである。
前記フィラーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機粒子フィラー(例えば、酸化物をベースにした非晶質球状物質)、微細フィラー(例えば、熱分解シリカ、沈降シリカ)、マクロまたはミニフィラー(例えば、0.01μm〜5μmの平均粒子サイズを有する石英粉末、ガラスセラミック粉末、またはガラス粉末)、X線不透過性フィラー(例えば、三フッ化イッテルビウム)、ガラス繊維、ポリアミド繊維、炭素繊維、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−安定剤−
前記安定剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヒドロキノン(HQ);ヒドロキノンモノメチルエーテル(HQME);4−tert−ブチルカテコール(TBC);アデカスタブLA62、アデカスタブLA67(以上、株式会社ADEKA(アデカ)社製)等のヒンダードアミン系光安定剤;チヌビン765、チヌビン144、チヌビン770、チヌビン622(以上、チバ・ジャパン社製)等のヒンダードアミン系光安定剤;チヌビンB75、チヌビンPUR866(以上、チバ・ジャパン社製)等のブレンド系光安定剤;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−UV吸収剤−
前記UV吸収剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ベンゾフェノン系UV吸収剤;ベンゾトリアゾール系UV吸収剤;トリアジン系UV吸収剤;シアノアクリレート系UV吸収剤;チヌビン213、チヌビン234、チヌビン326、チヌビン571等(以上、チバ・ジャパン社製);アデカスタブLA29、アデカスタブLA31、LA31RG、LA31G、LA−32、LA36、LA36RG、LA−46、1413、LA−F70等(以上、株式会社ADEKA(アデカ)社製);などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−その他の成分−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、難燃剤、可塑剤、染料、顔料、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
(ポリマー)
本発明のポリマーは、本発明のビニルシクロプロパンの重合体である。
<重合体>
前記重合体としては、前記ビニルシクロプロパンの単独重合体(ホモポリマー)、前記ビニルシクロプロパンと該ビニルシクロプロパン以外の重合性化合物との共重合体(コポリマー)のいずれであってもよい。
本発明のポリマーが前記ビニルシクロプロパンと該ビニルシクロプロパン以外の重合性化合物との共重合体(コポリマー)である場合において、前記ビニルシクロプロパン以外の重合性化合物は、前述したものと同様である。
<モノマー体積に対する体積変化>
前記モノマー体積に対する体積変化は、ポリマーの構成成分であるモノマー体積に対するポリマーの体積変化であり、重合前のモノマーの25℃における密度(モノマー密度)と、重合後のポリマーの25℃における密度(ポリマー密度)をそれぞれ測定し、下記式により求めたものである。
((モノマー密度)−(ポリマー密度))/(モノマー密度)×100(%)
得られた体積変化(%)の値が正の値であれば、重合に伴い体積膨張が生じる(重合において体積膨張性を示す)。一方、得られた体積変化(%)の値が負の値であれば、重合に伴い体積収縮が生じる(重合において体積収縮性を示す)。
前記ポリマーが前記ビニルシクロプロパンの単独重合体(ホモポリマー)である場合における前記モノマー体積に対する体積変化としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、+5.0%以上が好ましい。
前記モノマーの体積に対する体積変化が、+5.0%未満であると、前記ポリマーが共重合体(コポリマー)である場合に体積収縮が大きいことがある。一方、前記モノマーの体積に対する体積変化が、前記好ましい範囲内であると、前記ビニルシクロプロパンとビニル系化合物等のような体積収縮性の高い重合性化合物とを共重合することにより、体積変化率を所望の範囲に調整することが容易となる点で有利である。
(ポリマー組成物)
本発明のポリマー組成物は、少なくとも、本発明のポリマーを含み、さらに、必要に応じて、その他の成分を含む。
<その他の成分>
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビニルシクロプロパン以外の重合性化合物、溶媒、重合開始剤、フィラー、安定剤、UV吸収剤、難燃剤、可塑剤、染料、顔料、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
(物品)
本発明の物品は、本発明のモノマー組成物を硬化させて得られるものである。
前記物品としては、本発明のモノマー組成物を硬化させて得られるものである限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光学材料、成形材料、複合材料、注型材料、封止材料、医用材料、歯科材料、記録材料、セメント、塗料、接着剤、ホログラム光記録媒体の材料、などが挙げられる。
<硬化>
前記硬化としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱硬化、光硬化、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−熱硬化−
前記熱硬化における加熱温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、60℃〜180℃が好ましい。前記加熱温度が、60℃未満であると、転化率が低いことがあり、180℃を超えると、徐々に熱分解が生じうる。前記熱硬化における加熱時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
(実施例1)
<1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP)の合成>
下記構造式(6)で表わされる化合物を、以下の反応スキームに示すように、第一段階反応、第二段階反応、及び第三段階反応を経て製造した。
<<反応スキーム>>
以下、第一段階反応、第二段階反応、及び第三段階反応を説明する。
<<第一段階反応(O−アダマンチルマロン酸(Ad−COOH)の合成)>>
主管に三方コックを取り付けたジムロート冷却管を備え、側管をラバーセプタムキャップで封をし、内部に攪拌子を入れた二口フラスコ(100mL)をヒートガンで加熱しながら、真空ポンプで脱気乾燥を行い器具表面に付着している水分を完全に除去した。その後、窒素を封入したガス捕集袋(または風船)を三方コックに繋ぎ、反応器内に窒素を導入した。その後、側管から、1−アダマンタノール9.14g(60mmol)と、メルドラム酸8.65g(60mmol)を投入した。その際、一時的に開封状態となるため、窒素を導入したガス捕集袋を押して窒素を流しながら投入し空気の混入を防いだ。投入後、再びラバーセプタムで密封し、トルエン(脱水)60mLを加え、スターラーで攪拌を行いながらオイルバスを120℃まで昇温した。トルエンの還流が確認できた時点から4時間保持し反応を行った。反応後は室温まで冷却し、抽出を行うため分液ロートに移した。そこへ炭酸水素ナトリウム飽和水溶液600mLを加え、分液操作を行った。分液後、生成物はNa塩となるため水層側に存在する。この水層を1Nの塩酸900mLに滴下した。生成物のNa塩を塩酸へ投入することで末端をカルボン酸ナトリウム塩からカルボン酸にした。この際、炭酸ガスが発生するため、ガスの発生が落ち着くまで1時間ほど静置する。この溶液は1500mLと大容量になるため、500mLずつ分液ロートに移しジクロロメタン200mLで3回抽出を行い、有機層を三角フラスコに回収した。得られた有機層1200mLは硫酸マグネシウム(無水)で30分間乾燥し、ろ過後、エバポレーターで溶媒を留去した。その後、真空ポンプを用いて溶媒を完全に留去、冷蔵庫で冷却することで白色固体として生成物(O−アダマンチルマロン酸(Ad−COOH);下記構造式(8)で表わされる化合物)を得た。生成物はNMR(図1及び2)、液体クロマトグラフィー/質量分析法(LC/MS)(図3)で構造を評価し、LC/MSの面積比より純度を求めた(収率93.7%、純度100.0%)。
<<第二段階反応(1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシ)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad3)の合成)>>
主管に上部をラバーセプタムで蓋をした滴下ロート、側管に三方コックを備えたジムロート冷却管、もう一方の側管をラバーセプタムで蓋をし、内部に攪拌子を備えた三口フラスコ(1000mL)をヒートガンで加熱しながら、真空ポンプで脱気乾燥を行い器具表面に付着している水分を完全に除去した。その後、窒素を封入したガス捕集袋(または風船)を三方コックに繋ぎ、反応器内に窒素を導入した。その後、側管からAdCOOH12.0g(50.39mmol)、1,3−アダマンタンジオール4.236g(25.18mmol)を投入した。その際、一時的に開封状態となるため、窒素を導入したガス捕集袋を押して窒素を流しながら投入し空気の混入を防いだ。投入後、再びラバーセプタムで密封し、テトラヒドロフラン(THF)(超脱水)を540mL加え、室温下で2時間、強く攪拌した。攪拌の際、1,3−アダマンタンジオールが非常に溶解しにくいため、目視で溶解したか確認し、溶解していなければ溶解するまで攪拌を行った。三口フラスコは1,3−アダマンタンジオール溶解後、10分間氷浴を行い、氷浴を保持したまま21分間かけて攪拌しながら、別途脱気乾燥した容器内で調製したN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)10.40g(50.41mmol)のTHF(120mL)溶液を滴下ロートから滴下した。滴下後、氷浴をはずし、室温下で3時間攪拌し反応を行った。反応は薄層クロマトグラフィー(TLC)およびLC/MSを用いて反応追跡を行った。反応後、フラスコ内には大量に析出したウレア体が存在するため、ろ過を行って溶液を回収した。回収した溶液はエバポレーターおよび真空ポンプを用いて完全に溶媒を留去した。得られた粗生成物はカラムクロマトグラフィー(シリカゲル)を行い精製した。カラムは直径90cmのカラム管を用いオープンカラムで行った。シリカゲルの高さを300mm(シリカゲル質量約1200g)とし、展開溶媒にはトルエン:ジエチルエーテル=9:1を用いた。粗生成物は展開溶媒80mlで溶解した。カラムの流速100ml/30分間で行った。溶液はTLCで生成物の有無を確認した。カラム後の溶液は、エバポレーターおよび真空ポンプを用いて完全に溶媒を留去し、冷蔵庫で冷却することで生成物の白色固体を得た。生成物(1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシ)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad3);下記構造式(9)で表わされる化合物)はNMR(図4及び5)、LC/MS(図6)で構造を評価し、LC/MSの面積比より純度を求めた(収率56.7%、純度100.0%)。
<<第三段階反応(1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP)の合成)>>
主管に上部をラバーセプタムで蓋をした滴下ロート、側管に三方コックを備えたジムロート冷却管、もう一方の側管をラバーセプタムで蓋をし、内部に攪拌子を備えた三口フラスコ(1000mL)をヒートガンで加熱しながら、真空ポンプで脱気乾燥を行い器具表面に付着している水分を完全に除去した。その後、窒素を封入したガス捕集袋(または風船)を三方コックに繋ぎ、反応器内に窒素を導入した。その後、側管からNaH(流動パラフィンに分散)を3.848g(NaH量2.336g、97.36mmol)投入した。その際、一時的に開封状態となるため、窒素を導入したガス捕集袋を押して窒素を流しながら投入し空気の混入を防いだ。投入後、NaHの流動パラフィンを除去するためデカンテーションを行った。方法はフラスコへn−ヘキサン(超脱水)480mLを加え、30分間攪拌した。その後、5分間静置することで流動パラフィンが洗浄されたNaHが沈殿するので、その上澄みをシリンジで除去した。この洗浄操作を3回繰り返した。続いて、真空ポンプで減圧下NaHを乾燥させた。デカンテーション後、trans−1,4−ジブロモ−2−ブテンを5.624g(26.29mmol)、THF(超脱水)240mLを加え30分間攪拌した。その後、攪拌したまま氷浴を15分間行い十分に冷却した。続いて氷浴を保持しながら200分間かけて、別途脱気乾燥した容器内で調製した1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシ)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad3)8.0g(13.14mmol)のTHF(120mL)溶液を滴下ロートから滴下した。(注:滴下時間は仕込み量に比例する。例:1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシ)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad3)1.0gなら25分間)。滴下後、氷浴をはずし、70℃で3時間攪拌を行い反応させた。反応はTLCおよびLC/MSを用いて反応追跡を行った。反応後、室温まで冷却し、水360mLを少量ずつ加え過剰の水素化ナトリウムを失活させた。この際、水素ガスが多量に発生し、さらに発熱が起こり非常に危険であるため大気開放および氷浴下で操作を行った。ろ過後、エバポレーターでTHFのみを留去し、ジエチルエーテル360mLを加え、分液ロート(1000mL)へ移して抽出を行った。はじめに水層を除去し、炭酸水素ナトリウム飽和水溶液400mLで3回、塩化ナトリウム飽和水溶液400mLで4回抽出操作を行った。有機層は回収し、硫酸マグネシウム(無水)で30分間乾燥し、ろ過後、エバポレーター、真空ポンプで溶媒を留去し粗生成物の固体を得た。得られた粗生成物はカラムクロマトグラフィー(シリカゲル)を行い精製した。カラムは直径90cmのカラム管を用いフラッシュカラムで行った。シリカゲルの高さを250mm(シリカゲル質量約900g)、展開溶媒にはn−ヘキサン:酢酸エチル=10:1を用いた。粗生成物は展開溶媒30mLで溶解した。加圧には二連球を用いた。溶液はTLCで生成物の有無を確認した。カラム後の溶液は、エバポレーターおよび真空ポンプを用いて完全に溶媒を留去し、白色固体として生成物(1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP);下記構造式(6)で表わされる化合物)を得た。生成物はNMR(図7及び8)、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)(図9)、LC/MS(図10)で構造を評価し、LC/MSの面積比より純度を求めた(収率49.6%、純度100.0%)。
上述したように得られた1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP)について、(i)重合時における体積変化、(ii)得られたモノマーを構成成分とする重合体の動的粘弾性、(iii)得られたモノマーの溶解性、(iv)得られたモノマーを構成成分とする重合体の耐熱性を、以下の方法により、評価した。評価結果を下記表1〜表4に示す。
<(i)重合時における体積変化の評価>
まず、得られたモノマー(構造式(6)の化合物)の重合を下記のように行った。
凍結アンプル管(20mL)にAIBN4.03mg(4mol%)、Ad−MVCP440.2mg(0.61mmol)、トルエン0.267g(0.31ml)を投入し、モノマーを溶解させた。その後、凍結乾燥を3回行い溶存酸素の除去を行った。凍結アンプル管をオイルバスに浸し、60℃、48時間加熱し、モノマーの重合を行った。重合後、液体窒素で冷却し、ラジカルを失活させた。そこへトルエン50mLを加え、ポリマー以外の不溶成分を溶解させ、吸引ろ過を行った。ろ紙上のポリマーはトルエン、アセトンで洗浄し、100℃、48時間、真空乾燥させ、白色固体のポリマーを回収した。回収したポリマーを評価サンプルとした。
前記重合体(ポリマー)はネットワークを形成しており溶媒に溶けない。このため前記ポリマーが1,5−開環構造であるかの判断は、 13 C NMR(CP−MASにより確認した(図11)。
<<重合時における体積変化の算出>>
前記の操作で作製した各サンプルのモノマー密度及びポリマー密度を乾式自動密度計(アキュピックII1340、株式会社島津製作所製)を用いて測定し、下記式を用いて、重合時における体積変化を算出した。
((モノマー密度)−(ポリマー密度))/(モノマー密度)×100(%)
得られた値が、正の値であれば体積膨張を示し、負の値であれば体積収縮を示す。
<(ii)重合体の動的粘弾性の評価>
得られたモノマーに、パーヘキサHC0.5質量部(製造会社名:日油株式会社)、及びアセトン0.2mLを添加し、均一にした後、アルミ板上に作製した10mm×40mm×0.5mmのシリコンゴムシートの型に流し、真空オーブン内に移動させた。室温で20〜40cmHgに保ち、アセトン溶媒を気化させた後、常圧状態に戻し、140℃で5時間硬化させ、硬化物を作製した。作製した硬化物は、動的粘弾性測定装置(DMA)の引っ張りモードで下記に示すように測定し、評価した。
動的粘弾性測定装置(製造会社名:ティー・エイ・インスツルメント株式会社、商品名:RSA3)を用い、作製した硬化物を装着し、昇温速度10.0℃/minの条件下で、30℃〜300℃の温度範囲の貯蔵弾性率(E’)を測定した。また、周波数11.0Hzの測定条件で得られたtanδ(損失弾性率/貯蔵弾性率)の最大点における温度をガラス転移温度(Tg)とした。
<(iii)モノマーの溶解性の評価>
得られたモノマー40mgの各種溶剤(メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA))1.0mLに対する溶解性を評価した。
<(iv)重合体の耐熱性の評価>
前記(i)重合時における体積変化の評価で用いた重合体(ポリマー)について、熱重量分析装置(製造会社名:セイコーインスツルメント株式会社、商品名:EXSTAR6000)を用いて、耐熱性評価を行った。さらに、前記得られた重合体(ポリマー)の熱重量変化を測定し、重量が10%減少した温度を求め、10%重量損失温度を熱分解温度(Td10)とした。
(比較例1)
実施例1において、合成した(1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP)を用いる代わりに、下記構造式(10)で表されるトリシクロデカンジメタノールジメタクリレート(製造会社名:新中村化学工業株式会社、商品名:NKエステルDCP)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、(i)重合時における体積変化及び(ii)重合体の動的粘弾性を評価した。評価結果を下記表1〜表3に示す。
なお、比較例1では、得られた重合体(ポリマー)をジクロロメタン20mLに溶解させ、メタノール200mLに注いで沈殿を生成させ、生成した白色ポリマーを3回の再沈殿操作によって精製し、100℃で加熱しながら48時間真空乾燥を行い、白色固体のポリマーを回収した。回収したポリマーを評価サンプルとした。
(比較例2)
実施例1において、合成した(1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP)を用いる代わりに、下記構造式(5)で表わされる1,1−ビス[(1−アダマンチルオキシ)カルボニル]−2−ビニルシクロプロパン(Ad−VCP)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、(i)重合時における体積変化、(ii)重合体の動的粘弾性、(iii)モノマーの溶解性、及び(iv)重合体の耐熱性を、評価した。評価結果を下記表1、3、及び4に示す。
ここで、Ad−VCPは、Ueda et al., Macromolecules,27,5543(1994)の記載に基づいて合成した。
なお、比較例2では、得られた重合体(ポリマー)をジクロロメタン20mLに溶解させ、メタノール200mLに注いで沈殿を生成させ、生成した白色ポリマーを3回の再沈殿操作によって精製し、100℃で加熱しながら48時間真空乾燥を行い、白色固体のポリマーを回収した。回収したポリマーを評価サンプルとした。
(比較例3)
実施例1において、合成した(1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP)を用いる代わりに、下記構造式(1)で表される1,3−ビス[(1−メトキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボキシ]ベンゼン(Me−MVCP)を用いた以外は、実施例1と同様にして、(i)重合時における体積変化を評価した。評価結果を下記表1に示す。
ここで、Me−MVCPは、N. Moszner et al., Journal of Applied Polymer Science, 72, 1775 (1999)の記載に基づいて合成した。
なお、比較例3では、モノマーの重合は上記文献に基づき、バルク重合でおこなった。凍結アンプル管(20mL)にAIBN15.8mg(0.096mmol)、Me−MVCP1.000g(2.41mmol)を投入し、モノマーを溶解させた。その後、凍結乾燥を3回行い溶存酸素の除去を行った。凍結アンプル管をオイルバスに浸し、60℃、48時間加熱し、モノマーの重合を行った。重合後、液体窒素で冷却し、ラジカルを失活させた。そこへトルエン50mLを加え、ポリマー以外の不溶成分を溶解させ、吸引ろ過を行った。ろ紙上のポリマーはトルエン、アセトンを用いて十分に洗浄し、100℃で加熱しながら48時間真空乾燥を行い、白色固体のポリマーを回収した。回収したポリマーを評価サンプルとした。
(実施例2)
実施例1において、合成した(1,3−ビス[(1−アダマンチルオキシカルボニル−2−ビニルシクロプロパン−1−イル)カルボニルオキシ]アダマンタン(Ad−MVCP)を単独で用いる代わりに、Ad−MVCPとトリシクロデカンジメタノールジメタクリレート(DCP)(製造会社名:新中村化学工業株式会社、商品名:NKエステルDCP)との2種類のモノマーを等量(mmol)用いたこと以外は、実施例1と同様にして、(i)重合時における体積変化を評価した。評価結果を下記表2に示す。
なお、実施例2では、DCP0.159g(0.479mmol)、Ad−MVCP0.341g(0.479mmol)、トルエン(脱水)0.2mL、及び攪拌子をアンプル管に入れて70℃に加熱し、攪拌して均一にさせた。室温まで冷却させた後、AIBNの希釈溶液(AIBN6.3mgをトルエン(脱水)0.28mLに溶解(0.038mmol))をアンプル管に入れ、凍結脱気後、ガスバーナでアンプル管を封管させた。アンプル管をオイルバスに浸し、60℃、48時間反応させた。反応後、アンプル管を液体窒素に浸し、重合体(ポリマー)を回収した。得られた重合体(ポリマー)はトルエンおよびアセトンで十分洗浄し、100℃で加熱しながら48時間真空乾燥を行い、白色固体のポリマーを回収した。回収したポリマーを評価サンプルとした。
また、実施例2では、下記に示すように、モノマー密度評価サンプルを作製した。
<モノマー密度評価サンプルの作製>
Ad−MVCP0.153g(0.215mmol)とDCP0.072g(0.216mmol)をアセトン0.3mLに溶解し、均一にした。アセトンを除去後、室温で72時間、真空乾燥させ、得られたモノマーを密度評価サンプルとした。
(実施例3)
実施例2において、DCPとAd−MVCPのモノマーを等量で用いる代わりに、DCPとAd−MVCPとのモノマー比を1:2としたこと以外は、実施例2と同様にして、(i)重合時における体積変化を評価した。評価結果を下記表2に示す。
(実施例4)
実施例2において、DCPとAd−MVCPのモノマーを等量で用いる代わりに、DCPとAd−MVCPとのモノマー比を1:3としたこと以外は、実施例2と同様にして、(i)重合時における体積変化を評価した。評価結果を下記表2に示す。
(単独重合による体積変化の評価結果)
比較例1〜3、実施例1の単独重合による体積変化の評価結果を表1に示す。
比較例1のDCPの単独重合における体積変化が−8.5%であり、収縮を示すのに対し、実施例1のビニルシクロプロパン(Ad−MVCP)の単独重合における体積変化は+6.1%であり、体積膨張性を示すことが確認された。比較例2のアダマンチル基を置換基とする単官能ビニルシクロプロパンAd−VCPは、文献で公知のように、単独重合における体積変化が+4.3%であり、体積膨張性を示したが、多官能化構造の実施例1はそれを上回る+6.1%を示した。なお、実施例1のように大きな体積膨張性を示す多官能ビニルシクロプロパンは公知ではない。
(共重合による体積変化の評価結果)
実施例1は+6.1%の体積膨張性を発現することが確認できたため、収縮性を示す比較例1のDCP(−8.5%)に対して1〜3倍等量の実施例1のビニルシクロプロパン(Ad−MVCP)を共重合させて得た実施例2〜4の共重合体において、実施例1のビニルシクロプロパン(Ad−MVCP)を共重合体の構成成分として含むことで、収縮の緩和を認めるかを確認した。比較例1及び実施例1〜4の共重合による体積変化の結果を表2に示す。
実施例2〜4の比較により、ビニルシクロプロパン(Ad−MVCP)を共重合体の構成成分として多く含む程、重合収縮性が緩和することを確認できた。
(動的粘弾性の評価結果)
実施例1と比較例1、2の重合体の動的粘弾性の結果を表3に示す。
実施例1のビニルシクロプロパン(Ad−MVCP)の単独重合体は、室温付近では比較例1のDCPの単独重合体と同等の特性を示し、高温条件下では比較例1のDCPの単独重合体より優れた特性を示した。このことより、実施例1のビニルシクロプロパン(Ad−MVCP)の単独重合体は、重合収縮性を示すアクリル化合物の代替、添加材料として収縮緩和の目的で利用が可能であることが分かった。
(モノマー溶解性の評価結果)
アダマンチル基を有するモノマー化合物(比較例2及び実施例1)のモノマー溶解性の評価結果を表4に示す。
比較例2のAd−VCP(単官能モノマー)では溶解しなかった溶剤に対し、実施例1のビニルシクロプロパン(Ad−MVCP)(多官能モノマー)は優れたモノマー溶解性を示した。
(耐熱性の評価結果)
比較例2及び実施例1の重合体について耐熱性を評価したところ、比較例2のAd−VCPの単独重合体のTd10が361℃であるのに対し、実施例1のビニルシクロプロパン(Ad−MVCP)の単独重合体のTd10は399℃を示し、実施例1のビニルシクロプロパン(Ad−MVCP)の単独重合体は、比較例2のAd−VCPの単独重合体よりも耐熱性が優れることが分かった。実施例1のビニルシクロプロパン(Ad−MVCP)の単独重合体は、アダマンチル基とネットワーク構造形成による効果で耐熱性が向上したものと考えられる。
H−NMR分析結果、図1参照>
H−NMR(CDClδ1.66ppm(m,6H,adamantyl),2.10−2.20ppm(m,9H,adamantyl),3.50ppm(s,2H,−OOCCHCOO−),11.34ppm(s,1H,−COOH).
13C−NMR分析結果、図2参照>
13C−NMR(CDClδ30.77ppm(C−f),35.90ppm(C−g),40.95ppm(C−e),42.03ppm(C−d),82.85ppm(C−c),165.77ppm(C−b),171.94ppm(C−a).
<LC−MS分析結果、図3参照>
m/z-237.4(M−H)
H−NMR分析結果、図4参照>
H−NMR(CDClδ1.57ppm(s,2H,adamantyl),1.60−1.70ppm(m,12H,adamantyl),2.00−2.20ppm(m,26H,adamantyl),2.36ppm(s,2H,adamantyl),2.48ppm(s,2H,adamantyl),3.18ppm(s,−OOCCHCOO−,4H).
13C−NMR分析結果、図5参照>
13C−NMR(CDClδ 30.08ppm(C−k),31.10(C−l),34.64ppm(C−j),36.08ppm(C−i),39.77ppm(C−h),41.13ppm(C−g),44.32ppm(C−e),45.01ppm(C−f),81.77 and 81.85ppm(C−c/d),165.07ppm(C−a/b).
<LC−MS分析結果、図6参照>
m/z-1234.9(2M+NH),625.5(M+NH).
H−NMR分析結果、図7参照>
H−NMR(CDClδ1.35−1.54ppm(m,HCH<ofcyclopropane,4H),1.57ppm(s,2H,adamantly),1.60−1.70ppm(m,adamantly,12H), 2.00−2.20ppm(m,adamantly and CH< of cyclopropane,6H+12H+8H),5.08−5.50ppm(m,HCH=CH 及び CH=CH,6H).
13C−NMR分析結果、図8参照>
13C−NMR(CDClδ20.09ppm(C−o),30.02ppm(C−p),30.95ppm(C−m),31.27ppm(C−n),34.90ppm(C−l),36.28ppm(C−k),37.80ppm(C−j),40.09ppm(C−i),41.41ppm(C−h),45.36ppm(C−g),81.71及び82.02ppm(C−e/f),117.95ppm(C−d),133.62ppm(C−c),166.57及び168.89ppm(C−a/b).
<IR分析結果(cm−1)、図9参照>
FT−IR(KBr):1702cm−1(C=O),1639cm−1(C=C).
<LC−MS分析結果、図10参照>
m/z-1444.7(2M+NH),730.4(M+NH),713.6(M+H).
<CP−MAS分析結果、図11参照>
モノマー:14.34−24.78ppm,24.78−52.03ppm,78.60−85.24ppm,113.83−123.61ppm,130.80−139.54ppm,162.51−170.0ppm.
ポリマー:17.77−24.02ppm,24.02−50.98ppm,56.10−64.84ppm,77.54−84.96ppm,114.45−139.06ppm,164.84−173.44ppm.
本発明のビニルシクロプロパンは、例えば、光学材料、成形材料、複合材料、注型材料、封止材料、医用材料、歯科材料、記録材料、セメント、塗料、接着剤、ホログラム光記録媒体の材料、などの製造に好適に利用可能である。














Claims (9)

  1. 下記一般式(I)で表されることを特徴とするビニルシクロプロパン。
    [前記一般式(I)中、
    は、−H、−OH、−NH、−NO2、−COOR、−CN、=O、−OCOCH=CH、−OCO(CH)C=CH、ハロゲン、炭素数が1〜20のアルキル基、炭素数が3〜20のシクロアルキル基若しくは炭素数が6〜14のアリール基、又は、O、S、N若しくはNHにより介在される、炭素数が1〜20のアルキル基、炭素数が3〜20のシクロアルキル基若しくは炭素数が6〜14のアリール基を表し、
    は、CO、CO−O、O−CO、CO−S、S−CO、CO−NR、NR−CO、O、S、SO、又は単結合を表し、
    は、CO、CO−O、O−CO、CO−S、S−CO、CO−NR、NR−CO、O、S、SO、又は単結合を表し、
    、X及びXにおいて、Rは、H、炭素数が1〜6のアルキル基、炭素数が3〜6のシクロアルキル基、炭素数が6〜14のアリール基、又は炭素数が6〜14のヘテロ環基を表し、
    kは、2〜4のいずれかの整数を表し、
    lは、1〜9のいずれかの整数を表し、
    mは、1〜8のいずれかの整数を表し、
    Adは、アダマンタン骨格
    を表す。]
  2. 前記X及びXが、エステルである請求項1に記載のビニルシクロプロパン。
  3. 前記kが2である請求項1から2のいずれかに記載のビニルシクロプロパン。
  4. 請求項1から3のいずれかに記載のビニルシクロプロパンを含むことを特徴とするモノマー組成物。
  5. 請求項1から3のいずれかに記載のビニルシクロプロパンの重合体であることを特徴とするポリマー。
  6. 前記ビニルシクロプロパンのモノマー体積に対する体積変化が、+5.0%以上である請求項5に記載のポリマー。
  7. 前記重合体が、前記ビニルシクロプロパンと該ビニルシクロプロパン以外の重合性化合物との共重合体である請求項5に記載のポリマー。
  8. 請求項5から7のいずれかに記載のポリマーを含むことを特徴とするポリマー組成物。
  9. 請求項4に記載のモノマー組成物を硬化させてなることを特徴とする物品。
JP2014048153A 2014-03-11 2014-03-11 ビニルシクロプロパン、モノマー組成物、ポリマー、ポリマー組成物、及び物品 Active JP6315781B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014048153A JP6315781B2 (ja) 2014-03-11 2014-03-11 ビニルシクロプロパン、モノマー組成物、ポリマー、ポリマー組成物、及び物品
KR1020167025147A KR20160148516A (ko) 2014-03-11 2015-02-24 비닐시클로프로판, 모노머 조성물, 폴리머, 폴리머 조성물, 및 물품
US15/124,798 US9580524B2 (en) 2014-03-11 2015-02-24 Vinylcyclopropane, monomer composition, polymer, polymer composition, and article
PCT/JP2015/056017 WO2015137173A1 (ja) 2014-03-11 2015-02-24 ビニルシクロプロパン、モノマー組成物、ポリマー、ポリマー組成物、及び物品
CN201580013081.1A CN106103504A (zh) 2014-03-11 2015-02-24 乙烯基环丙烷、单体组合物、聚合物、聚合物组合物及物品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014048153A JP6315781B2 (ja) 2014-03-11 2014-03-11 ビニルシクロプロパン、モノマー組成物、ポリマー、ポリマー組成物、及び物品

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2015172133A JP2015172133A (ja) 2015-10-01
JP2015172133A5 JP2015172133A5 (ja) 2017-03-30
JP6315781B2 true JP6315781B2 (ja) 2018-04-25

Family

ID=54071621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014048153A Active JP6315781B2 (ja) 2014-03-11 2014-03-11 ビニルシクロプロパン、モノマー組成物、ポリマー、ポリマー組成物、及び物品

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9580524B2 (ja)
JP (1) JP6315781B2 (ja)
KR (1) KR20160148516A (ja)
CN (1) CN106103504A (ja)
WO (1) WO2015137173A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2718766T3 (es) * 2016-08-03 2019-07-04 Ivoclar Vivadent Ag Materiales dentales a base de derivados de vinilciclopropano que contienen grupos uretano
AU2020259278A1 (en) 2019-04-15 2021-10-07 Dentsply Sirona Inc. Dental composition

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4391823A (en) * 1980-02-19 1983-07-05 Rhone-Poulenc Agrochimie Novel polycyclic insecticidal esters
DE19612004C2 (de) * 1996-03-18 1998-05-28 Ivoclar Ag Multifunktionelle Vinylcyclopropan-Derivate
JP5459465B2 (ja) * 2009-05-01 2014-04-02 日産化学工業株式会社 低重合収縮性ビニルシクロプロパン化合物及びその重合方法
JP5284866B2 (ja) * 2009-05-01 2013-09-11 国立大学法人電気通信大学 ビニルシクロプロパン化合物を含む感光性組成物

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160148516A (ko) 2016-12-26
WO2015137173A1 (ja) 2015-09-17
US9580524B2 (en) 2017-02-28
CN106103504A (zh) 2016-11-09
JP2015172133A (ja) 2015-10-01
US20170022302A1 (en) 2017-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5187825B2 (ja) ハイパーブランチポリマー及びその製造方法
JP6315781B2 (ja) ビニルシクロプロパン、モノマー組成物、ポリマー、ポリマー組成物、及び物品
Pasupuleti et al. Ultrasonic degradation of poly (styrene-co-alkyl methacrylate) copolymers
KR102217181B1 (ko) 공중합체의 제조 방법
JP4957497B2 (ja) ポリヘミアセタールエステル、硬化樹脂用組成物及び硬化樹脂の分解方法
JP6500982B2 (ja) マクロモノマー共重合体およびその製造方法
JP5877507B2 (ja) 耐硬化収縮性の硬化性組成物、当該硬化性組成物を硬化させた硬化物、及び方法
JP6389246B2 (ja) 少なくとも3つのモノマーから作製される無糖の統計的コポリマー
JP3002152B2 (ja) 多官能性ビニルシクロプロパン誘導体
US3515656A (en) Photopolymerization process for hydroxy alkyl acrylates
JP2015172133A5 (ja)
CA2262166A1 (en) Vinylcyclopropane-(meth)acrylates and their use
JP5085263B2 (ja) フォトレジスト用高分子化合物及びフォトレジスト組成物
TW201840527A (zh) 單體、聚合物及正光阻劑組成物
JP3474234B2 (ja) 環状カーボナートを有するビニルシクロプロパン化合物およびそれから得られるポリマー
WO2012017879A1 (ja) 硬化性樹脂組成物および成形体
Coreño Alonso et al. Synthesis of two PET waste derived bisacrylic and bisallylic monomers and their potential use as crosslinking agents and dental resin composites
WO2004041877A1 (ja) 含フッ素ポリマー
Omrane et al. Photodecarbonylation and photoinitiated polymerization from a monomer and polymer based on the α-keto ester methacryloyl phenylglyoxylate
Mathias et al. Superfast Methacrylate Photomonomers: Ester Derivatives of Ethyl. alpha.-Hydroxymethacrylates
JP6717006B2 (ja) 成形用組成物、樹脂成形体、及び樹脂成形体を製造する方法
SIMNETT Synthesis and Characterisation of Polymers Containing the Pyrrolidone Functional Group
Moszner et al. Synthesis, characterization and polymerization of waxy monomers
JP2019035029A (ja) 活性エネルギー線硬化性組成物
JPH04335008A (ja) 環状カーボナート化合物の重合方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170222

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171212

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20171221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180104

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180320

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180326

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6315781

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250