JP6637491B2 - 粒状アミン官能化ポリアリールエーテルケトンポリマー及びそのコポリマー - Google Patents

粒状アミン官能化ポリアリールエーテルケトンポリマー及びそのコポリマー Download PDF

Info

Publication number
JP6637491B2
JP6637491B2 JP2017513605A JP2017513605A JP6637491B2 JP 6637491 B2 JP6637491 B2 JP 6637491B2 JP 2017513605 A JP2017513605 A JP 2017513605A JP 2017513605 A JP2017513605 A JP 2017513605A JP 6637491 B2 JP6637491 B2 JP 6637491B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
amine
copolymer
particles
present disclosure
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
JP2017513605A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017516909A (ja
JP2017516909A5 (ja
Inventor
ジェームズ フランシス プラット,
ジェームズ フランシス プラット,
ロビン ケー. マスケル,
ロビン ケー. マスケル,
イアン デーヴィッド ヘンダーソン トール,
イアン デーヴィッド ヘンダーソン トール,
ケイリ− ジェーン スミス,
ケイリ− ジェーン スミス,
Original Assignee
サイテック インダストリーズ インコーポレイテッド
サイテック インダストリーズ インコーポレイテッド
ケトネックス リミテッド
ケトネックス リミテッド
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 サイテック インダストリーズ インコーポレイテッド, サイテック インダストリーズ インコーポレイテッド, ケトネックス リミテッド, ケトネックス リミテッド filed Critical サイテック インダストリーズ インコーポレイテッド
Publication of JP2017516909A publication Critical patent/JP2017516909A/ja
Publication of JP2017516909A5 publication Critical patent/JP2017516909A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6637491B2 publication Critical patent/JP6637491B2/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
    • 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
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/127Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from carbon dioxide, carbonyl halide, carboxylic acids or their derivatives
    • 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
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
    • C08G65/48Polymers modified by chemical after-treatment
    • 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
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
    • C08G65/38Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols
    • C08G65/40Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols from phenols (I) and other compounds (II), e.g. OH-Ar-OH + X-Ar-X, where X is halogen atom, i.e. leaving group
    • C08G65/4012Other compound (II) containing a ketone group, e.g. X-Ar-C(=O)-Ar-X for polyetherketones
    • C08G65/4031(I) or (II) containing nitrogen
    • 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
    • C08G2261/16End groups
    • C08G2261/164End groups comprising organic end groups
    • C08G2261/1644End groups comprising organic end groups comprising other functional groups, e.g. OH groups, NH groups, COOH groups or boronic acid
    • 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
    • C08G2261/34Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/344Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain containing heteroatoms
    • C08G2261/3442Polyetherketones
    • 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
    • C08G2261/40Polymerisation processes
    • C08G2261/45Friedel-Crafts-type

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polyethers (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

本開示は、官能化(例えばアミン官能化)ポリアリールエーテルケトン(PAEK又はPEK)に関する。本開示は特に、例えば反応性エンドキャップが反応中に保護され、続いて最終ワークアップ中に脱−保護される求電子法を用いて反応性PAEKを製造するための方法に関する。
一般的用語は、このようなポリマーを、(高分子化学では標準であるように)繰り返し単位の構造を参考にして、繰り返し単位におけるエーテル(「E」で記号化される)及びケトン(「K」で記号化される)結合の順序に従って命名されているファミリーの付いた名称を示すことを伴う。例えば、繰り返し単位−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−から本質的になるポリマーは、「PEKK」と呼ばれる。
ポリアリールエーテルケトン(又は「PEK」)は、高温での優れた電気絶縁及び機械的特性、高強度、靱性、並びに耐熱性及び耐薬品性等、様々な有用な特性を有する。このようなポリマーは、非晶質又は半結晶であってもよい。両方の種類とも通常、高いガラス転移温度(Tg)を示し、半結晶形態は高い溶融温度(Tm)も示す。これらのポリマーの中でも、PEK、PEKK、PEEK、PEEKK、及びPEKEKKファミリーは、それらの優れた機械的特性、化学的不活性、及び応力亀裂に対する耐性の理由から、生物医学的インプラント及びインプラント材料を調製する際における使用のために特に関心の対象である。該材料はまた、航空宇宙、及び熱可塑性複合材料の調製を含む他の多くの広範な産業用途においても有用である。
アミノ末端PEEKの製造は、Corfieldら(「Synthesis and Colorimetric curing study of Amino-terminated PEEK oligomers」 J. Polymer Sci. (1992) 30:845-849)に記載されている。このポリマーは、メタ−アミノフェノールエンドキャッパーを用いて線状ポリマー鎖を終結させる求核法(nucleophilic process)によって製造される。このポリマーを製造する目的は、硬化時の系の挙動を調べることであった。具体的には、熱架橋が高度に架橋した非晶質固体を生じさせることが見出された。Corfieldには、アミノ末端PEEKを使用することに何か特別なメリットがあるとの示唆もなく、該方法を他のPAEKに拡張できるという示唆もない。
PEKKの製造のための改善された方法は、国際公開第2011/004164号(Ketonex)に記載されている。本方法は、求電子性(すなわちフリーデルクラフツ法)であり、ルイス酸、及び安息香酸のような調整剤を使用する。この分散法は、均一な形状及び制御可能なサイズ分布を有するPEKK生成物の粒子を与えうる。国際公開第’164号は、フェニル又はクロロフェニル末端基を有するもの以外のキャッピング剤の使用については言及しておらず、官能化エンドキャップをPEKKに組み込むための教示も何も提供していない。
上記のように、PAEKは、その優れた機械的特性、化学的不活性及び応力亀裂に対する耐性のために、幅広い用途を有する。しかしながら、該ポリマーの用途のいくつかは、さらなる機能性から利益を得るであろう。したがって、官能化されたPAEK及びその調製方法に対するニーズが存在する。
本発明者らは、驚くべきことに、アミン官能化(例えばアミン末端)PAEKが反応中に反応性アミンエンドキャップが保護され、続いて最終ワークアップ中に脱−保護される方法を用いて製造されうることを見出した。したがって、本発明は、重合反応を実施する際にアミン基の付加を簡便に可能にする。すなわち、アミン官能基化を達成するために追加の工程を必要としない。保護基の使用は、製薬有機化学では一般的であるが、それによって方法に追加される可能性がある追加のコスト及び複雑さのために、高分子化学及び他の産業用途では一般的に回避される。
したがって、第一の態様から見ると、本開示は、粒子形態の、アミン官能化(例えばアミン末端)ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのイミド若しくはスルホンコポリマー、及びそのアミン保護された類似体、すなわちアミン官能化(例えばアミン末端)ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのイミド若しくはスルホンコポリマー、及びそのアミン保護された類似体の粒子を提供する。
好ましくは、本開示の粒状ポリマーは、アミン官能化ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのコポリマーの粒子であり、前記ポリマー又はコポリマーは少なくとも0.28dl/g、特に0.4〜1.7dl/gの範囲の固有粘度(IV)を有し、幾つかの実施態様では、IVは0.6〜1.5dl/gであり、
ここで、前記アミン官能化ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのコポリマーは、末端アミン又は保護されたアミン官能基を有するポリアリールエーテルケトンポリマー;末端アミン又は保護されたアミン官能基を有するポリアリールエーテルケトン−イミドコポリマー;及び末端アミン又は保護されたアミン官能基を有するポリアリールエーテルケトン−スルホンコポリマーからなる群より選択される。粒子は、実質的に球形であっても棒状であってもよい。
いくつかの実施態様では、該粒子は、約1から1.5のアスペクト比(R)(ここで、R=a/b、「a」は最大寸法、「b」は最小寸法)を有し、実質的に球形であるか、又は1.5から10のアスペクト比を有し、棒状である。
さらなる態様から見ると、本開示の粒状ポリマーは、アミン官能化ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのコポリマーの粒子であり、前記ポリマー又はコポリマーは少なくとも8000の、好ましくは10000超の重量平均分子量(Mw)、少なくとも0.28dl/gの固有粘度、及び示差走査熱量測定で測定した少なくとも140℃のガラス転移温度を有し、
ここで、前記アミン官能化ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのコポリマーは、末端アミン又は保護されたアミン官能基を有するポリアリールエーテルケトンポリマー;末端アミン又は保護されたアミン官能基を有するポリアリールエーテルケトン−イミドコポリマー;及び末端アミン又は保護されたアミン官能基を有するポリアリールエーテルケトン−スルホンコポリマーからなる群より選択され、かつ
前記粒子は、約1から1.5のアスペクト比(R)(ここで、R=a/b、「a」は最大寸法、「b」は最小寸法)を有し、実質的に球形であるか、又は1.5から10のアスペクト比を有し、棒状である。
用語「官能化(された)」は、末端基として一又は複数のアミン官能基を有するポリマーを包含することが意図される。それは、アミン基がポリマー鎖上の置換基である、すなわちバックボーンにペンダントしているポリマーも包含する。好ましくは、該ポリマーは末端基で官能化される。
本開示のポリマーは、反応中に反応性(求核性)エンドキャップが保護され、続いて最終ワークアップ中に脱保護される方法を用いて製造されうる。
したがって、本開示は、アミン官能化(例えばアミン末端)ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのイミド若しくはスルホンコポリマーを調製する方法であって、
−NR、−NRH又は保護されたアミン基を含むキャッピング剤を含む反応媒体中のモノマー系を重合させる工程を含む方法を提供する。これは、重合反応を実施する際にアミン基の付加を簡便に可能にするので、該方法は、好ましくは一段階反応であり、すなわちアミン官能基化を達成するために重合の前又は後に追加の工程を必要としない。
好ましくは該方法は、ルイス酸の使用を伴う。したがって、さらなる態様から見ると、本開示は、アミン官能化(例えばアミン末端)ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのイミド若しくはスルホンコポリマーを調製する方法を提供し、
前記方法は、
(a) ルイス酸;及び
(b) −NR、−NRH又は保護されたアミン基を含むキャッピング剤
を含む反応媒体中のモノマー系を重合させる工程を含む。
特に好ましくは、該方法は調整剤をさらに伴う。したがって、一態様から見ると、本開示は、アミン官能化(例えばアミン末端)ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのイミド若しくはスルホンコポリマーを調製する方法を提供し、
前記方法は、
(a) ルイス酸;
(b) 調整剤、及び
(c) −NR、−NRH又は保護されたアミン基を含むキャッピング剤
を含む反応媒体中のモノマー系を重合させる工程を含む。
「R」は、脂肪族又は芳香族基のいずれかであり、下記に定義される。
好ましくは、調整剤は、芳香族カルボン酸、芳香族スルホン酸若しくはその誘導体又はルイス塩基を含む。
本開示の官能化ポリアリールエーテルケトンは、単位−Ar−O−Ar−C(=O)−を含むポリマーである。該ポリマーは、エーテル、カルボニル(ケトン)、スルホン又はイミド基を介して結合しているアリール基により特徴づけられ、以下のもの(及びそれらの組み合わせ)を含むがそれらに限定されない。
ポリ(エーテルケトン)すなわちPEKである、繰り返し単位−Ar−O−Ar−C(=O)−から本質的になるポリマー。
ポリ(エーテルケトンケトン)すなわちPEKKである、繰り返し単位−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−から本質的になるポリマー。
ポリ(エーテルエーテルケトン)すなわちPEEKである、繰り返し単位−Ar−O−Ar−O−Ar−C(=O)−から本質的になるポリマー。
ポリ(エーテルエーテルケトンケトン)すなわちPEEKKである、繰り返し単位−Ar−O−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−から本質的になるポリマー。
ポリ(エーテルケトンエーテルケトンケトン)すなわちPEKEKKである、繰り返し単位−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−から本質的になるポリマー。
ポリ(エーテルケトンケトン)すなわちPEKKが特に好ましい。
したがって、本開示のポリアリールエーテルケトンポリマー又はコポリマーは、以下のアリールエーテルケトン繰り返し単位の一又は複数を好ましくは含む。
−Ar−O−Ar−C(=O)−
−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−
−Ar−O−Ar−O−Ar−C(=O)−
−Ar−O−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−
−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−
(ここで、各Arは、独立して芳香族部分である。)
上記の種類のホモポリマーが好ましいが、上記繰り返し単位相互のコポリマー(例えばPEKK−PEKEKK−PEKK)及びイミド又はスルホン単位を有するコポリマーもまた包含される。本開示によるコポリマーは、交互、周期、統計、ランダム、及びブロックコポリマーを包含する。
本明細書に記載の特定の単位(例えばアリールエーテルケトン単位、並びに場合によりイミド単位及び/又はスルホン単位)を含むポリマーへの言及は、前記単位の一又は複数若しくは単位の組み合わせを含むポリマー及び前記単位又は単位の組み合わせからなるか又は本質的にそれらからなるポリマーを包含する。
本開示のポリマーは、必要に応じて、互いに又は他の種類のポリマーとブレンドしてポリマーブレンドを形成することができる。
ポリマー繰り返し単位(Ar)中の各芳香族部分は、置換及び無置換の単核芳香族部分(例えばフェニレン)並びに置換及び無置換の多核芳香族部分から独立して選択されうる。「多核」という用語は、ナフタレンなどの縮合芳香族環及びビフェニルなどの非縮合環を包含すると考えられる。特に好ましくは、Arは、フェニレン(Ph)、例えば無置換フェニレンである。
フェニレン及び多核芳香族部分(すなわち「Ar」)は、芳香環上に置換基を含んでいてもよい。そのような置換基は、当業者には容易に理解されるであろうし、重大な程度まで重合反応を阻害したり、そうでなければ妨げたりしてはならない。典型的な置換基は、例えばフェニル、ハロゲン(例えばF、Cl、Br、I)、エステル、ニトロ、シアノ等を含みうる。
Arが置換されている場合、置換基は好ましくは、バックボーンの中にあるよりもむしろ鎖にペンダンドしており、すなわちケトン結合のカルボニル炭素原子又はエーテル結合の酸素原子のいずれにも結合していない。したがって、特に好ましい態様において、ケトン結合(すなわちカルボニル基の炭素原子)は、炭素原子、特に隣接する芳香族(すなわち芳香族炭素)の炭素原子に直接結合している。同様に、エーテル結合の酸素原子は、好ましくは炭素原子、特に隣接する芳香族基の芳香族炭素原子に結合している。
本開示のポリマーは、一又は複数のアミン基を末端基として、すなわちポリマー鎖の一又は複数の末端において、及び/又はペンダント基として、すなわちポリマーバックボーンに沿った一又は複数の位置において含む限り、「官能化」されている。したがって、本開示の粒状ポリマーに関して、用語「官能化(された)」は、粒子上のアミン基を包含し、その少なくとも一部が他の材料、例えば製剤中の他のモノマーと結合する可能性を有することが意図される。
本開示のポリマーの官能基は、アミン、すなわち−NR、NRH又は−NH、好ましくはNRH又は−NH、特に−NH、及びそれらの誘導体であり、「R」は脂肪族基又は芳香族基のいずれかである。Rが芳香族基である場合、それは好ましくは本明細書に記載のAr(特にフェニル)である。−NR又はNRHのRが脂肪族基である場合、それは好ましくは、アルキル基、例えばC1−6の脂肪族基、特にメチル又はエチル基である。官能基が保護されている本明細書に記載の化合物、すなわち本明細書に記載の保護されたアミン基によって官能化されている化合物は、本開示のさらなる態様を形成する。
複数のアミン官能基化もまた包含され、例えばポリマーの末端のフェニル環は1より多い、すなわち1から5のアミン基をその上に有する。
好ましくは、本開示のポリマーはアミン基で終結され、すなわちポリマー鎖の少なくとも一方の末端にアミン基が見出される。典型的には、末端基の少なくとも50%、すなわちポリマー鎖の末端がアミン官能化されており、好ましくは少なくとも70%、特に好ましくは少なくとも85%、例えば少なくとも95%である。好ましくは、実質的にすべての鎖末端は、アミン基を含む。アミン末端ポリマーが特に好ましい。
さらなる態様では、鎖のアミン終結の代わりに、又はそれに加えて、アミン基はポリマー鎖にペンダントしていてもよく、すなわちポリマーの芳香族部分の置換基である。典型的には、Ar基の0から100%、好ましくは25から75%、すなわちAr基のおよそ50%がアミン基で置換されている。
本開示のアミン基は、自体がポリマーのケトン及び/又はエーテル結合に結合しているアリール基上に位置していてもよい。あまり好ましくない態様においては、ポリマー鎖のアリール基とアミン基との間にリンカー基が存在しうる。
線状ポリマーが好ましいが、架橋ポリマーもまた包含される。架橋ポリマーは、本開示の方法において、二を超える(すなわち3、4、5又は6)のエーテル又はカルボン酸ハライド(例えば塩化物)基を含有する適切なモノマー及び/又は架橋剤を用いることにより生成されうる。そのようなモノマー及び薬剤の例は、ベンゼン−1,3,5−トリカルボニルクロリド;1,3,5−トリフェノキシベンゼン;ベンゼン−2,3,5,6−テトラカルボニルクロリド;ベンゼン−1,2,3,4,5,6−ヘキサカルボニルクロリド;1,2,3,4,5,6−ヘキサフェノキシベンゼン;ナフタレンf−1,4,5,8−テトラカルボニルクロリド、トリフェノキシベンゼン、ベンゼントリカルボン酸クロリド、ヘキサフェニルベンゼン等を包含する。これらのモノマー又は薬剤は、典型的には、比較的低濃度、例えば0.5M%から25M%、又は0.5M%から25M%の間で使用される。
特に好ましくは、本開示の化合物は線状であり、官能基で終結される。特に好ましい化合物は、以下の式によるもの(及びそのイミド又はスルホンコポリマー)である。

E−[−Ar−O−Ar−C(=O)−]−E
E−[−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−]−E
E−[−Ar−O−Ar−O−Ar−C(=O)−]−E
E−[−Ar−O−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−]−E
E−[−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−]−E

(式中、nは整数1から200、例えば15から200又は20から200、特に30から150、特に好ましくは30から60、例えばおよそ40又は50であり、Eは、本明細書に記載のアミン官能基、特に−NHである。)
特に好ましい態様において、本開示の官能化ポリマー又はコポリマーは、以下の構造:
(ここで、Eは、本明細書に記載のアミン官能基又は保護されたアミン、好ましくはNHであり、nは、上記の通り、好ましくは15から200である。)
を有する。
アミン官能化モノマー及びオリゴマーは、本開示のさらなる態様を形成する。したがって、さらなる態様から見ると、本開示は、本明細書に記載のポリマー及びコポリマーのオリゴマー誘導体、例えばアミン官能化(例えばアミン末端)アリールエーテルケトンモノマー又はオリゴマー、あるいはそれらのイミド又はスルホン誘導体を提供する。一より多いエーテル−ケトン単位が存在する場合、化合物は、単官能性、二官能性、三官能性又は多官能性でありうる。
特に好ましいモノマー/オリゴマー化合物は、以下の式によるもの(及びそのイミド又はスルホン誘導体)である。

E−[−Ar−O−Ar−C(=O)−]−E
E−[−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−]−E
E−[−Ar−O−Ar−O−Ar−C(=O)−]−E
E−[−Ar−O−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−]−E
E−[−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−]−E

(式中、nは整数1から20、例えば1から10、特に1から5、特に好ましくは2から4であり、Eは、本明細書に記載のアミン官能基又は保護されたアミン、特に−NHであって、特にここで、該化合物は
(i) −NR、−NRH又は保護されたアミン基を含むキャッピング剤
(ii) ルイス酸、及び
(iii) 芳香族カルボン酸、芳香族スルホン酸又はそれらの誘導体を含む調整剤)
を含む反応媒体中でモノマー系を反応させる工程を含む方法により得られるか又は得ることが可能である。)
本開示による特に好ましいモノマー/オリゴマーは、以下である:
本開示の官能化化合物は、キャッピング剤の使用を伴う方法を用いて製造される。キャッピング剤は、−NR、−NRH、又はポリマー、コポリマー、モノマー若しくはオリゴマーを官能化することが意図されるアミン基の保護された型を含む。特定の保護されたキャッピング剤は新規であり、本開示のさらなる態様を形成する。好ましくは、キャッピング剤は、保護されたアミン基を含む。
理論に束縛されることを望むものではないが、保護されていなければ、重合反応に関与するアミン基(特に−NHを含むもの)はカルボン酸クロリドモノマーと反応して、ケトン基に比べて不安定なアミド結合をポリマー鎖中に生じると考えられる。したがって、本開示のキャッピング剤は、例えば−NR、NRH又は保護されたアミン官能基(好ましくは保護されたアミン基)を含み、保護基は重合中に最終アミン基(eventual amine group)を保護するように機能する。本明細書に記載されるポリアリールエーテルケトン並びにそのコポリマー、モノマー及びオリゴマー類似体の製造における−NR、−NRH又は保護されたアミンを含むキャッピング剤の使用は新規であり、したがって本開示のさらなる態様を形成する。脱離基を含むキャッピング剤(例えば保護されたアミン基を含むもの)が特に好ましい。ヒドロキシル基(−OH)を含むキャッピング剤はあまり好ましくない。
本開示の特に適切なキャッピング剤は、一般式(Z)−Ar−(X)を有し、式中:
各Xは、−O−Ar、−C(=O)Cl、−C(=O)−Ar−O−Ar、及び-O−Ar−[−C(=O)−Ar−O−Ar−]c−Hから独立して選択され、ここで各Arは独立して本明細書に定義される通りであり;
cは整数、例えば1から10、好ましくは1から4であり、
Zは−NR、−NRH又は保護されたアミン基であって、例えば各Zは−NR、−NRH、-NHL、−NRL又は−NL(好ましくは-NHL)から独立して選択され、Lは脱離基、例えばアセチル、ハロアセチル(例えばトリフルオロアセチル)、炭酸塩(例えばt−Boc)、スルホニル、ハロスルホニル、−SO−R、例えば−SO−CH3、−SO−CF等(t−Bocなどの炭酸基はあまり好ましくない)であり;
各R基は、独立して本明細書に定義される通り、すなわち脂肪族又は芳香族基であり;
aは、1から5、好ましくは1、2又は3、特に1であり、かつ
bは、1から5、好ましくは1、2又は3、特に1である。
一実施態様では、ZがNLである場合、二の脱離基は結合してイミドを形成することができ、例えばZは以下の構造を有する:
ここで、Yはリンカー基、特にアリール基(特にフェニル)、−(CH−又は−(CF−であり、ここでnは整数、好ましくは2から6である。この種類の好ましいキャッピング剤は、Molportから入手可能な以下のものである。
ここで、Rが芳香族基である場合、それは、好ましくは本明細書に記載のAr(特にフェニル)である。Rが脂肪族基である場合、それは、好ましくはアルキル基、例えばC1−6の脂肪族基、特にメチル又はエチル基から選択される。
キャッピング剤が−NR又は−NRHを含む場合、各R基は独立して本明細書に定義される通りであり、すなわちRは脂肪族又は芳香族(例えばPh)基から独立して選択され、好ましくは脂肪族、例えばC1−6の脂肪族基などのアルキル基、特にメチル又はエチル基である。
好ましくは、キャッピング剤は、式Z−Ph−O−Phを有する。
特に好ましくは、Zは、ハロアセチルで保護されたアミン基(haloacetyl protected amine group)、特に−NHnR、特にトリフルオロアセトアミド基である。
好ましいキャッピング剤は、以下の化合物及びそのアセチル等価体、すなわちnが1であり、ArがPhであり、Rがアセチル又はトリフルオロアセチルである上記の式の化合物を包含する。
(CF−EC又は2,2,2−トリフルオロ−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミドと称される)
トリフルオロアセチル基は、酸/塩基ワークアップ中に特に容易に除去されることが見出されている。
他の好ましいキャッピング剤は、HC−C(=O)N(H)PhC(=O)Cl、保護された3,5−ジアミノジフェニルエーテル、及びその誘導体を包含する。
本開示のキャッピング剤は、アミノ安息香酸、ジアミノ安息香酸、及びジフェニルエーテル等の容易に入手可能な材料から調製することができる。
本開示の官能基は、好ましくは化合物の鎖末端に存在するが、鎖にペンダントしている官能基も本開示の一態様である。この場合、(鎖の末端に官能基を付加する)キャッピング剤ではなく、官能化モノマーが使用される。不安定なアミド結合が形成されるのを避けるために、該モノマーのアミン官能基が保護されなければならない。適切なモノマーは、上記のように保護されたアミン基を含むイソ−又はテレフタル酸クロリドである。例えば、5−アミノイソフタル酸のアミン基は、分子の酸クロリドへの変換前に保護されてもよい。これは次に、本開示のPAEKを調製する際、いくつかのテレフタロイル又はイソフタロイルクロリドモノマーの代わりに使用されうる。
本開示の方法の有利な特徴は、キャッピング剤の脱離基(すなわちL)が、重合に続く標準的なワークアップ手順の間に除去されることである。したがって、別個の「脱保護」工程を必要としない。
脱離基の除去をもたらす典型的なワークアップ条件は、水、又は酸性/塩基性水溶液、例えばHCl又はNaOHの水溶液の使用である。水又は水溶液は、典型的には、大気圧で0から100℃、好ましくは20から100℃、例えば50から80℃の温度である。いくつかの態様において、ワークアップは、加圧条件下、例えば200kPaの圧力で行うことができる。
1リットルの反応器中で実施したPEKK重合の代表的なワークアップ手順は以下の通りである。
・ 脱イオン水中に一晩放置;
・ 濾過し、1.5リットルの攪拌した熱脱イオン水にゆっくりと加え、残留ジクロロメタンを除去
・ 1.5リットルの脱イオン水及び100mlの濃塩酸を加え、1時間煮沸し、濾過し、500mlの脱イオン水で洗浄し、濾過;
・ 1.5リットルの脱イオン水を1時間煮沸し、濾過し、500mlの脱イオン水で洗浄し、濾過;
・ 1.5リットルの脱イオン水をアンモニア溶液(〜30ml)でpH13にし、1時間煮沸し、濾過し、500mlの脱イオン水で洗浄し、濾過;
・ 1.5リットルの脱イオン水を1時間煮沸し、濾過し、500mlの脱イオン水で洗浄し、濾過;
・ オフホワイトのPEKK粉末を単離
本明細書に記載の方法において使用されるモノマー系は、ポリアリールエーテルケトン又はそのイミド若しくはスルホンコポリマーを製造するために、重合又は共重合に適したモノマーを含む。そのようなモノマー系及び組み合わせは、当業者には容易に明らかであろう。
好ましいモノマーは、限定されるものではないが、以下を包含しうる。
好ましくは、R1及びR3の少なくとも一つは、以下のような分岐単位である:
ここで、分枝単位が存在する場合、それは好ましくは0.5%から25%の分子百分率(すなわち0.5から25M%)で存在する。
好ましいモノマーは、イソ及びテレフタロイルハライド並びにフタロイルハライド(すなわち1,2置換型)、好ましくはイソ及びテレフタロイルハライド、好ましくはクロリド及び1,4−ビス(4−フェノキシベンゾイル)ベンゼンを包含しうる。
特に好ましいモノマーは以下の通りである。
本開示のコポリマーの製造のための好ましいモノマーは、以下のものを包含する(すなわちコポリマーは、アリールエーテルケトン繰り返し単位及び以下の繰り返し単位の一又は複数を含む)。
又は-C(CF-
イミド単位(−C(=O)−及び−SO−)間に電子求引基を有するPEK−イミドコポリマーは、特定の処理温度で融解不安定な生成物をもたらしうることが判明している。これは、イミド単位が-イミドC−イミドの形態である場合にも当てはまる。したがって、上記式中のRは、好ましくは電子供与性又は電子中性(electron neutral)のいずれか、例えば最も安定であることが判明している結合、エーテル又は−C(CF−である。
コポリマーを製造するための本開示の方法の特に好ましい態様において、反応媒体は、ルイス酸に加えて、調整剤及びキャッピング剤、芳香族部分及び一より多い反応性カルボニル基(例えば一より多いカルボン酸ハライド基)を含む化合物を含む。いくつかの態様では、この化合物は、アリールエーテルケトン結合を形成するのに適したモノマー系の代替物として使用することができる。このような化合物は、コポリマーのアリールエーテルケトン成分と非アリールエーテルケトン成分との間の反応を促進し、一又は複数のモノマーが自己重合しない場合に特に好ましい。適切な化合物は、多官能(特に二官能性又は三官能性)芳香族カルボン酸ハライド、特に芳香族ジ−又はトリカルボン酸ハライド、例えば(Clが好ましいが任意の他のハライドで置き換えられてもよい場合)以下の一又は複数を包含する。
この態様のための特に好ましい化合物は、イソ及びテレフタロイルハライド、好ましくはクロリドである。本開示のこの態様は、モノマーのケトン基が反応に関与するので、一又は複数のモノマーが自己重合しない場合に特に好ましい。
上に挙げた塩化物が好ましいが、他の酸ハライド、特にフッ化物及び臭化物を使用することもできる。一般に、その入手可能性及び反応性のために塩化物が好ましい。フリーデルクラフツ条件下で潜在的に置換可能な他の基も使用することができる。それは−ORなどの基を包含し得、この場合Rはメチル、エチル、イソプロピル又は他の低級アルキルである。
本明細書に記載のポリマー材料を製造するのに適したモノマーの組み合わせは、モノマーの相対的割合と同様に、当業者には容易に明らかであろう。
Ph−O−Ph−C(=O)−Cl(4−フェノキシベンゾイルクロリド)及びPh−O−Ph−N(C=O)Ph−C(=O)Clなどの自己縮合性モノマー、すなわち:
も適している。例えば、繰り返し単位「EKK」を有するモノマーは、PEKKを生成するために、単独で、すなわちコモノマーなしで重合しうる。
ポリアリールエーテルケトン中の1,4−結合芳香族(例えばフェニル)環の割合は、得られるポリマーの特性及び形成される粒子の大きさに大いに影響を及ぼす(例えば非晶質PEKK等を生成するほどのポリマーの加工性、ガラス転移温度、及び結晶融点)この特性は、生成されるポリマーの意図される用途に応じて、ポリマー中の1,4−結合芳香族環の割合を変更ことにより変えることができる。これは、1,3−置換芳香族環を含むモノマーの使用により達成することができる。例えば、所望の特性を有するポリマーを製造するために、イソフタロイルハライド、例えばイソフタロイルクロリドをモノマーとして使用することができ、その量は他のモノマーとの関連で選択することができる。好ましくは、モノマーは、得られるポリマー中の1,3−結合芳香族環の割合が0から100%、より特には0から50%又は0から40%、例えば5から50%、特に20から40%、例えば約30%であるように選択される。特に明記しない限り、百分率及び比率はすべて重量基準である。得られるポリマー中の1,4(テレ−又は「T」)対1,3(イソ−又は「I」)−結合芳香族環の割合は、テレ−:イソ−又は「T:I」比としても表すことができ、好ましくは100:0から60:40である。
特に好ましくは、モノマー系は、ビス1,4−(4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン並びにテレフタロイルハライド及びイソフタロイルハライド(例えばテレフタロイルクロリドとイソフタロイルクロリドの60:40混合物)を1:1の重量比で含む。これが80:20のPEKKポリマーを生成し、すなわちイソ結合単位は、最終ポリマー材料中に20重量%で存在するであろう。
本開示のコポリマー及びオリゴマー中のアリールエーテルケトン単位対非アリールエーテルケトン単位(すなわちスルホン又はイミド基)の比率(例えばモル比)は、1:99から99:1、例えば20:80から80:20、特に30:70から70:30、40:60から60:40又は50:50の範囲である。最も好ましい比率は30:70と70:30である。
反応が行われる温度は、約−50℃から約+150℃である。特にモノマー系が反応性の高いモノマーを含む場合、比較的低い温度、例えば約−50℃から約−10℃で反応を開始することが好ましい。重合が始まった後、所望により、例えば反応速度を高めるために、温度を上昇させることができる。一般的に約−30℃から+25℃の間の温度、特に+20℃で反応を実施することが一般に好ましい。
本開示の方法が比較的低温で実施され得るという事実は、本開示がブロックコポリマーの製造に特に有用であることを可能にする。なぜなら、第一の成分が反応したらすぐに反応器を開けることにより、二(又はそれ以上)の種類のモノマーを順次加えることができるからである。求核法に必要な高温(例えば350℃)は、この反応器を開けることを問題のあるものにし(例えば安全上の理由により)、本開示の低温法がこの問題を解決する。必要なブロックの長さに対するモノマー比(例えばPEKKブロックに対する、EKKEモノマー対KKモノマー比)を計算した後、第一のモノマー系を(好ましくはルイス酸及び調整剤の存在下で)重合させる。その後、本開示の方法を用いて+20℃で実施することができる適切な重合時間が与えられ、他のモノマーを付加することができる(例えば+5℃への任意選択の冷却後)。さらなるモノマーの付加は、理想的には、反応温度が過度に上昇しないように徐々に行われる。
コポリマーの製造の場合、アリールエーテルケトン単位を形成するのに適したモノマー系は、コモノマー(すなわち本開示のコポリマーの非アリールエーテルケトン単位を形成する単位)の前、後又は同時に重合される。さらに、アリールエーテルケトン単位を形成するのに適したモノマー系は、コモノマーの重合まで同じ容器又は異なる容器中で重合されてもよい。ランダムコポリマーの形成の場合、すべての種類のモノマーを一緒に付加及び/又は重合させることができ、すなわちそれらは同じ容器中で同時に重合される。ブロックコポリマーの形成の場合、種々のモノマーは別々に、例えば異なる時間に及び/又は異なる容器中で重合される。例えば、少なくとも一種のモノマーは、少なくとも一種の他のモノマーが重合した後に付加され、例えばアリールエーテルケトン単位を形成するのに適したモノマー系は、コモノマーの前又は後に重合される(又はその逆)。あるいは、ブロックコポリマーの形成に特に適した実施態様では、アリールエーテルケトン単位を形成するためのモノマー及び非アリールエーテルケトン単位コモノマーを形成するためのモノマー(すなわちイミド及び/又はスルホンモノマー)を異なる容器中で重合させ、次いで混ぜ合わせ、本開示のコポリマーを形成する。
したがって、好ましい態様では、アリールエーテルケトン単位を形成するのに適したモノマー系が、コモノマー(すなわちイミド及び/又はスルホンモノマー)が反応媒体に付加される前に重合されるか、又は該コモノマーが、アリールエーテルケトン単位を形成するのに適したモノマー系が反応媒体に付加される前に重合される。さらなる態様において、該モノマーは、混合前に異なる容器内で重合され、本開示のコポリマーを形成する。
本開示の一態様(特にコポリマー製造のための)において、アリールエーテルケトン単位を形成するのに適したモノマー系は、アリール及びケトン基から本質的になるか、又はアリール及びエーテル基から本質的になる一又は複数のモノマー、好ましくはアリール及びケトン基からなるもの、特に本明細書に記載のフタロイルハライドなどの「KK」単位に置き換えられうる。このような態様では、最終的なコポリマーがエーテル結合とケトン結合の両方を含むように、非アリールエーテルケトン単位を含むコモノマーはエーテル結合を含有しなければならない。
好ましくは、本開示の方法は調整剤を用いる。好ましくは、調整剤は、ルイス塩基又は芳香族カルボン酸、芳香族スルホン酸若しくはそれらの誘導体である。
調整剤が芳香族カルボン酸、芳香族スルホン酸又はそれらの誘導体である場合、そのような酸は、芳香環上に1、2又は3個のカルボン酸基又はスルホン酸基を含むことができる(すなわち、これらは一価、二価又は三価の酸であり得る)。そのような酸の誘導体は、金属塩及びエステルを包含する。
本開示の方法における使用のための好ましい調整剤は以下:
(i) Ar’(COOX)
(ii) Ar’(SOX)
(iii) (Ar’COOz+;又は
(iv) (Ar’SO z+
を包含し、
ここで、Ar’は、反応媒体の残りの成分と相溶性の芳香族基であり;
各Xは、独立して水素原子又は有機基(R)であり;
各yは、独立して1、2又は3であり;
各Mは、独立して金属イオンであり、かつ
各zは、独立して金属イオン(Mz+)の電荷に等しい整数である。
調整剤の芳香族基(すなわちAr’)は、置換及び無置換の単核(例えばフェニル)並びに置換及び無置換の多核芳香族部分から選択されうる。調整剤の芳香族基は、好ましくは置換されていてもよいフェニル基である。好ましい置換基は、ハロゲン(例えばF、Cl、Br、I)、ニトロ、シアノ、アルキル(例えばC1−6のアルキル)等を包含しうる。メチル、エチルなどのアルキル置換基が好ましい。置換基が存在する場合、これらは好ましくは、環を求電子攻撃に対し不活性化する電子求引基である。
X=Rの場合、有機基Rは直鎖又は分枝C1−6のアルキル基であることが好ましい。すなわち調整剤は芳香族カルボン酸または芳香族スルホン酸のアルキルエステルである。より好ましくは、RはC1−4のアルキル、例えばメチルである。
本開示に使用される特に好ましい調整剤は、安息香酸、クロロ安息香酸(例えば4−クロロ安息香酸)、メチル安息香酸(例えば4−メチル安息香酸)、安息香酸ナトリウム、安息香酸マグネシウム、安息香酸アルミニウム、安息香酸メチル、及びベンゼンスルホン酸を包含する。特に好ましくは、調整剤は安息香酸である。
所望であれば、二種以上の調整剤の混合物を使用することもできる。
本開示のいくつかの態様において、調整剤はルイス塩基である。用語「ルイス塩基」は、非共有電子対をルイス酸に供与することができる物質を指す。所望であれば、二種以上のルイス塩基の混合物を使用することができる。
用いることができる代表的なルイス塩基は、アミド、アミン、エステル、エーテル、ケトン、ニトリル、ニトロ化合物、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスホラミド、スルフィド、スルホン、スルホンアミド、スルホキシド、及びハロゲン塩を含む。より具体的には、ルイス塩基は、アセトン、ベンゾフェノン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、エチレンカーボネート、N−メチルホルムアミド、アセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、尿素、テトラメチル尿素、N−アセチルモルホリン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジフェニルスルホン、N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、塩化ホスホリル、フェニルホスホリルクロリド、ピリジン−N−オキシド、トリフェニルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド、ニトロプロパン、ニトロベンゼン、ベンゾニトリル、n−ブチロニトリル、メチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメチルスルフィド、トリメチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルドデシルアミン、イミダゾール、ピリジン、キノリン、イソキノリン、ベンズイミダゾール、2,2’−ビピリジン、o−フェナントロリン、4−ジメチルアミノピリジン等から選択されうる。共有結合性有機化合物に加えて、適切なルイス塩基は、ルイス酸と複合体を形成することができる無機塩、例えばトリメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムクロリド、塩化ナトリウム又は塩化リチウム、過塩素酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩等の塩化物を包含する。
特に好ましいルイス塩基は、ジメチルスルホン、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1−メチル−2−ピロリドン、テトラメチレンスルホン(スルホランとしても知られている)、n−ブチロニトリル、ジメチルスルフィド、イミダゾール、アセトン、ベンゾフェノン、トリメチルアミン塩酸塩、テトラメチルアンモニウムクロリド、ピリジン−N−オキシオド、1−エチルピリジニウムクロリド、塩化リチウム、臭化リチウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、及びそれらの混合物である。
存在する調整/分散剤の量は、好ましくは、モノマー系に存在する酸ハライド基1当量当たり0.1から6当量である。モノマー系に存在する酸ハライド基のモルに対する調整剤のモルの比の典型的な範囲は、0.1から10、好ましくは0.5から7、特に0.7から5、特に好ましくは1.5から2である。所望であれば、5当量を超える量、例えば10当量まで、例えば7当量を用いることができる。しかしながら、さらなる調整又は分散効果は、より多くの量を加えることによっては通常達成されず、一般に、より多くのルイス酸も必要なことを意味する。したがって、酸ハライド基1当量当たり5当量以下、より好ましくは0.5から4当量の間、特に1から3まで又は0.5から2の間又は2から4まで(例えば2から3まで)当量を使用することが好ましい。ルイス塩基調整剤の特に好ましい量は、酸ハライド基1当量当たり1当量であり、一方、カルボン酸/スルホン酸タイプの調整剤については、酸ハライド基1当量当たり2当量が特に好ましい。
添加する調整剤の実際の量は、とりわけ、使用する特定の調整剤、存在するモノマーの性質、並びに使用するルイス酸の種類及び量に依存する。示した範囲は、一の酸又は塩基酸官能基を含む調整剤、例えばy又はzが1に等しい上記(i)から(iv)に列挙したものに特に適用される。例えばy又はzが1でない、分子当たり一より多い酸又は塩基基を含む調整剤の場合、モノマー系中の酸ハライド基に対する調整剤の当量は適宜調節されてもよい。
調整剤を用いる先行技術の重合方法の多くは、複合ゲル(complexed gel)又は分散が生じるかどうか予測することができないほど信頼性が低い。ゲル形成に対する分散を促進するために、混合溶媒系が使用されている。このような系は本明細書に記載の方法において使用することはできるが、それは所望の効果を得るために必須ではない。したがって、本発明の方法は、溶媒除去を容易にする単一の溶媒(例えばジクロロメタン)の使用を可能にし、液滴の分散を調整することがより容易であり、例えは安息香酸はシクロヘキサンなどのさらなる希釈剤を必要とせずに純ジクロロメタン中でポリマーPEKKの分散液を与えることができる。溶媒混合物が必要でないという事実は、溶媒の除去をより容易にする(例えばジクロロメタンを非常に高い回収率で41℃で留去することができる)。したがって、本開示の方法において単一溶媒の使用が好ましい。
さらに、安息香酸などの調整剤はまた、本開示の方法を実施する際、先々の使用のために容易に回収することができる。調整剤安息香酸の回収は、酸が冷水中で非常に低い溶解度を有するが、熱水中では高い溶解度を有するという事実によって促進される。かくして、脱複合体後にポリマースラリーを加熱した後、ポリマーを濾過により回収し、濾液を冷却して安息香酸を結晶化させ、先々の使用のための回収を容易にすることができる。安息香酸を回収するための別の方法は、水溶性(水2mL中に1g)である安息香酸ナトリウムを形成するのに十分な水酸化ナトリウムを添加し、ポリマーを濾過して単離し、次いで塩酸などの酸を濾液に添加して安息香酸を再形成し、それが濾液から沈殿するであろう。
本開示のさらなる利点は、触媒残留物及び調整剤を除去するために必要な水の量の、ゲルチューブ法(gel and tube process)を用いるその必要量と比較した場合の減少である。複合ゲルチューブ法(the complexed gel and tube process)では、脱複合体化後のポリマーは、場合により0.08g/mLという非常に低い嵩密度を有し、したがって流動スラリーを得るために大きなワークアップ容器及び大量の水の使用が必要となる。本開示の分散方法(すなわち芳香族カルボン酸又は芳香族スルホン酸若しくはそれらの誘導体を調整剤として含むもの)を使用すると、単離されたポリマーの嵩密度がはるかに高くなり、したがって単離されたポリマーを精製するのに必要な、はるかに小容量のワークアップ容器の使用が可能になり、かつ水の量も著しく減る。
溶媒及び調整剤を回収できること、及び本方法で必要とされる水の量の削減は、溶媒混合物、除去が困難な調整剤、及び大量の水を必要とする先行技術の方法よりも、より持続可能でコスト効率の良い方法を提供する。
テレフタロイルクロリド(TPC)及びイソフタロイルクロリド(IPC)などの重合剤も使用することができる。これは、自己重合性モノマーを使用する場合は、任意選択である。
ルイス酸が触媒として使用される。用語「ルイス酸」は、別の分子から共有される電子対を受け入れることができる物質を指すために使用される。本開示の方法における使用に適した触媒は、三塩化アルミニウム、三臭化アルミニウム、五塩化アンチモン、五フッ化アンチモン、三塩化インジウム、三塩化ガリウム、三塩化ホウ素、三フッ化ホウ素、塩化亜鉛、塩化第二鉄、塩化第二スズ、四塩化チタン、及び五塩化モリブデンを包含する。好ましくは、触媒は、実質的に無水の三塩化アルミニウムである。
使用されるルイス酸触媒の量は、特定の選択した反応媒体及びモノマーによって変化する。典型的には、必要なルイス酸の量は、各ケトン単位に対して一のルイス酸と、それと等モル量のルイス塩基、又は最大20%までの過剰量を加えた調整剤をベースに算出される。より多い過剰量を用いることはできるが、大きな利点はない。
求電子法のための代替触媒系は、Pの有無にかかわらず、トリフルオロメタンスルホン酸の使用を包含し、またPの有無にかかわらず、CF−COOHとCF−SOHの混合物を使用するものも包含する。テレフタル及びイソフタル酸を、これらの超酸j混合物に使用することができる。例えば、PEKKは、CF−SOH中のテレフタル及びイソフタル酸とEKKEから生成することができ、CF−SOHは溶媒として使用される。CF−SOHは、テレ/イソ酸と反応して、混合カルボン酸−無水スルホン酸CF−SO−O−CO−Ph−CO−O−SO−CFを与え、これがEKKEのように電子豊富な−H基の存在下で次にCF−SOHを除去し、ケトン単位を形成する。CF−SOHの代替物として、いくらかのCF−SOHとPとともにCF−COOHを用いて、生成された水を除去することもできる。
必要であれば、アミン基を含まない(さもなければ保護されている)キャッピング剤を重合反応媒体に添加して、ポリマー鎖の少なくとも一方の末端でポリマーをキャップすることができる。これは、その鎖の継続的な成長を終わらせ、得られたポリマーの分子量を調整する。したがって、このようなキャッピング剤の使用は、選択された狭い分子量範囲内のポリマーを製造するために使用されうる。本態様では、求核性及び求電子性キャッピング剤の両方を用いて、鎖の各末端でポリマーをキャップすることができる。そのようなキャッピング剤は、使用されるならば、本開示の官能化化合物を製造するために使用される−NR、−NRH又は保護されたアミンを含むキャッピング剤に加えて使用されるであろう。この種類の好ましい求核性キャッピング剤は、4−クロロビフェニル、4−フェノキシベンゾフェノン、4−(4−フェノキシフェノキシ)ベンゾフェノン、ビフェニル4−ベンゼンスルホニルフェニルフェニルエーテル等である。典型的な求電子性キャッピング剤は、塩化ベンゾイル、塩化ベンゼンスルホニルなどを包含する。
求電子性重合反応に好ましい溶媒は、ハロゲン化炭化水素(例えばテトラクロロエチレン、1,2,4−トリクロロベンゼン、o−ジフルオロベンゼン、2−ジクロロエタンジクロロベンゼン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、特にオルト−ジクロロベンゼン、ジクロロメタン等)である。さらに又はこれに代えて、シクロヘキサン、二硫化炭素、ニトロメタン、ニトロベンゼン、HF等の非塩素化希釈剤を使用することができる。ジクロロメタン(DCM)は、本開示における使用に特に好ましい。
所望であれば、非プロトン性の希釈剤を使用することもできる。有利には、希釈剤はフリーデルクラフツ反応に対して不活性でなければならない。他の希釈剤は、例えばジクロロメタン、二硫化炭素、o−ジクロロベンゼン(すなわちオルト−又は1,2−ジクロロベンゼン)、1,2,4−トリクロロベンゼン、o−ジフルオロベンゼン、1,2−ジクロロエタン、シクロヘキサン、1,1,2,2,−テトラクロロエタン、及びそれらの混合物を包含する。これらの追加の希釈剤を使用することはできるが、本発明の方法に有意な利点を与えず、さらなる使用のために使用される希釈剤を分離することを困難にしうる。したがって、実質的に共溶媒を含まない方法が、本開示の好ましい態様である。
使用される任意の希釈剤の量は、ポリマー10gに対して、最も好ましくは10mLから400mL、特に50mLから200mLの範囲の希釈剤である。必要に応じて、高濃度と低濃度(好ましくは高濃度)の両方を使用することができる。
求電子性重合が完了すると、ポリマーは、任意のカルボニル基に(場合によってはエーテル基にも)複合体化したルイス酸触媒を含有する。触媒残留物は除去されなければならず、すなわちルイス酸をポリマーから脱複合体化(decomplexed)させて除去する必要がある。脱複合体化は、重合反応混合物を重合の完了後に脱複合体塩基(decomplexing base)で処理することによって達成されうる。脱複合体塩基は、少なくともポリマー鎖上の塩基性基と同程度にルイス酸に対して塩基性でなければならない。
使用される脱複合体塩基の量は、反応混合物中に存在する結合(複合体化)及び非結合ルイス酸の総量を超えるべきであり、好ましくはルイス酸の総量の少なくとも2倍である。使用することができる典型的な脱複合体塩基は、水、希塩酸水溶液、メタノール、エタノール、アセトン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ピリジン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、トリメチルアミン、トリメチルアミン塩酸塩、ジメチルスルフィド、テトラメチレンスルホン、ベンゾフェノン、テトラメチルアンモニウムクロリド、イソプロパノール、酢酸等を包含する。本開示における使用には、氷水又は冷希塩酸が好ましい。
求電子法は、標準的な懸濁重合反応と同様の方法で行うことができる。該反応は、一般に、乾燥及び/又は不活性、好ましくは乾燥、特に乾燥及び不活性雰囲気で実施され、例えば反応容器を乾燥空気、窒素、アルゴン又はCOでパージすることができる。典型的には、触媒(例えばAlCl)を冷却溶媒(好ましくはジクロロメタン、好ましくは室温より十分に低い温度、例えば−20℃に冷却)に加え、続いて調整剤(好ましくは安息香酸)を、続いてモノマー及びエンドキャッパーを加える。次いで、必要に応じて、さらなるモノマー又はモノマー混合物を同じ溶媒の溶液中に、又は固体として加えてもよい。調整剤は、スラリーの温度が添加中に−10℃未満、好ましくは−20℃未満に保たれるならば、添加の順序の前か後に、好ましくは触媒の後かつモノマーの前に添加されうる。追加の反応成分、例えばキャッピング剤、追加の希釈剤なども、通常はこの段階で添加される。キャッピング剤はもっと後で、混合物が加温された後でも添加することができる。これは、分子量分布を変化させる効果を有し、場合によっては有利でありうる。
コポリマーが製造される場合、アリールエーテルケトン単位を形成するのに適したモノマー系は、コモノマーの前、後又は同時に重合される。ランダムコポリマーの形成の場合、すべての種類のモノマーを一緒に付加及び/又は重合させることができる。ブロックコポリマーの形成の場合、少なくとも一種のモノマーは、少なくとも一種の他のモノマーが重合した後に付加され、例えばアリールエーテルケトン単位を形成するのに適したモノマー系は、コモノマーの前又は後に重合される。
次いで通常は、得られた反応塊を、好適にバッフルが付いた反応器中で激しく撹拌しながら室温に加温させる。重合の間、任意の副生成物(例えば縮合物)(例えば塩化水素)をトラップし、処分することができる。適切な長さの時間(一般に4から8時間、好ましくは6時間)室温で撹拌後、反応塊全部を脱複合体塩基(例えば氷水)と混ぜ合わせることにより、ワークアップ/脱複合体化を開始することができる。脱複合体混合物の温度が室温以上(+25℃)に上昇するのを避けるように注意が必要である。脱複合体化の前、反応塊は典型的には橙色のスラリーであり、脱複合体化の完了後。該塊は通常スノーホワイト/オフホワイトのスラリーである。次いで、通常は該塊を室温又はそれ以下で撹拌し、最終ポリマー生成物を得る。
この生成物からの溶媒除去は、通常は蒸留によるであろうものの、任意の一般的な方法によって行うことができる。さらなる精製は、既知の方法、例えば懸濁液を熱濾過により達成することができ、典型的にはスノーホワイト/オフホワイトの残留物としてポリマー生成物を与えうる。任意の酸性洗浄を含め、合わせた濾液の冷却(例えば5℃まで)は、結晶化によって調整剤として使用される安息香酸の回収をもたらす。これらの方法を用いて、溶媒(通常はジクロロメタン)の最大95%を、調整剤の最大90%ともに回収することができる(例えば調整剤が安息香酸又は安息香酸誘導体である場合)。
本明細書に記載の方法によって製造されるポリマーは、本開示のさらなる態様を形成すると考えられる。
したがって、さらなる態様において、本開示は、本明細書に記載の任意の方法によって(好ましくは粒子形態で)得ることができるアミン官能化(例えばアミン末端)ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのイミド若しくはスルホンコポリマーを提供する。
一態様では、本開示は、
(i) −NR、−NRH又は保護されたアミン基を含むキャッピング剤
(ii) ルイス酸、及び
(iii) 芳香族カルボン酸、芳香族スルホン酸又はそれらの誘導体を含む調整剤
を含む反応媒体中でモノマー系を重合させる工程を含む方法により得られるか又は得ることができるアミン官能化(例えばアミン末端)ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのイミド若しくはスルホンコポリマー及びそのアミン保護類似体(amine-protected analogue)の粒子を提供する。
本開示のさらなる利点は、本方法が、本明細書に記載のカルボン酸又はスルホン酸ベースの調整剤を用いて実施される場合、ポリマー粒子、すなわち粒子形態のポリマー、例えば官能化ポリアリールエーテルケトンの球体及びそのイミド又はスルホンコポリマー、例えばPEKKを与えうることである。ポリマー製造プロセスから球状粒子が直接もたらされることは、粉砕及びふるい分けなどの費用のかかるさらなる処理工程が不要であることを意味するため、特に有利である。その代わりに、本方法は球状粒子を直接与える。さらに、本開示に従って製造される球状粒子は、粉砕によって生成されるであろう粗い粒子よりもむしろ形状がより均一である。
官能化ポリアリールエーテルケトンの粒子は、今まで得ることが不可能であり、それゆえに本開示の好ましい態様を形成する。したがって、本開示は、粒子、例えば本開示のアミン官能化ポリマーの球状又は実質的に球状の粒子を提供する。
直接的に粒子を生じない方法の場合、得られたポリマー材料は、必要に応じて粉砕されうる。
粒子の形状は、好ましくはアスペクト比1.5から10(ここでR=a/b、「a」は最大寸法、「b」は最小寸法)で、例えば菱形、繊維状又は棒状などのように不規則であってもよいが、好ましい実施態様では、ポリマー粒子は主に、すなわち実質的に、球状であり、好ましくは約1から1.5のアスペクト比(R)を有し、実質的に球形である。ポリマー形態は、良好な耐薬品性及び低吸湿量を付与するために、5%を超える結晶化度を有する半結晶状態にある。粒子の物理的構造は、固体(高密度;例えば1.3g/cc以上の密度)からセル(1g/ccより小さい密度)構造まで、又はその二つの組み合わせまでの範囲であり得る。
「粒径」とは、粒子の直径を意味する。本開示による粒子は、有利には、(例えばMalvern Mastersizer粒径分析器で測定した場合)0.1から3000μm、好ましくは1から500μm、特に好まししくは1から100μm、特に10から200μm、例えば50から100μmの粒径を有する。好ましくは、粒子は75μm以下、例えば10から50μmである一寸法を有する。
特に好ましくは、粒子は、75μm未満の直径を有する実質的に球状の粒子である。
好ましくは、粒子は、約1から1.5のアスペクト比(R)を有し、実質的に球形である。
典型的には、粒子の少なくとも25%(体積基準)は直径100μm未満、好ましくは少なくとも50%、例えば少なくとも75%である。あるいは又はさらに、粒子の少なくとも20%は70μm未満、好ましくは少なくとも40%、例えば少なくとも60%である。
粒子は、好ましくは20%未満、例えば10%未満、より好ましくは5%未満、さらにより好ましくは2%未満の変動係数(CV)を有する。CVは、CV=100×標準偏差平均(standard deviation mean) のように百分率で決定され、ここで平均値は平均粒子直径であり、標準偏差は粒径の標準偏差である。CVは、好ましくは主モードにおいて算出され、すなわち検出された粒度分布に単一モード分布曲線を当てはめることによって算出される。したがって、モードサイズ以下又は以上のいくつかの粒子は、粒子総数(すなわち検出可能な粒子)の例えば約90%に基づく計算においては割り引かれてもよい。このようなCVの決定は、Malvern Mastersizer粒度分析器で実施可能である。
好ましくは、本開示のポリマー又はコポリマーは、少なくとも8000、好ましくは9000超、特に10000超、より具体的には8000〜162000、より好ましくは26000〜162000の範囲の重量平均分子量(Mw)を有する。本明細書に開示のMは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により決定されうる。
好ましくは、本開示のポリマー又はコポリマーは、少なくとも0.2dl/g、例えば少なくとも0.28dl/g、特に少なくとも0.4dl/g、特に好ましくは少なくとも0.5dl/gの固有粘度(IV)を有する。好ましい範囲は、0.4〜1.7dl/g、例えば0.6〜1.5dl/gである。本明細書で論じているIVは、従来の粘度計を用いて測定することができる。
好ましくは、本開示のポリマー又はコポリマーは、示差走査熱量測定(DSC)により測定された場合に少なくとも140℃、より具体的には140〜178の範囲、特に少なくとも144℃、特に好ましくは少なくとも148℃、例えば158〜178℃のガラス転移温度(T)を有する。
ポリマー粒子のサイズは、添加される分散剤の量、溶媒の単位体積当たりのポリマーの量、スターラーの速度、スターラーのパドルの設計、温度傾斜率、反応器の設計及び/又は乱流を作り出すバッフルの装着を変えることにより制御することができる。分散高分子化学(dispersion polymer chemistry)において周知の他の技術を用いることができる。しかしながら、本発明者は驚くべきことに、本開示がPAEKの球状粒子を初めて提供することができるだけでなく、本方法が使用する調整剤(好ましくは安息香酸)の量を変化させることにより粒径(例えば分布及び/又は平均)を制御できることを見出した。
モノマーの量に対してカルボン酸/スルホン酸ベースの調整剤の量を増加させると、平均粒径が減少することが分かっている。モノマー系に存在する酸ハライド基のモルに対する調整剤のモルの比率の典型的な範囲を本明細書に記載する。
添加する調整剤の実際の量は、とりわけ、使用する特定の調整剤、存在するモノマーの性質、並びに使用するルイス酸の種類及び量に依存する。上記のように、示した範囲は、一のカルボン酸又はスルホン酸官能基を含有する調整剤に、例えばy又はzが1に等しい上記(i)から(iv)に列挙したものに特に適用される。例えばy又はzが1でない、分子当たり一より多い酸基を含有する調整剤の場合、モノマー系中の酸ハライド基に対する調整剤の当量は適宜調節されてもよい。
調整剤の相対量が多いほど、相対的に少ない量の調整剤よりも、より小さなモード粒径の粒子を生成することができる。粒径の制御は、1,4−結合単位が50重量%以上存在するPAEKに特に適していることが見出されている。
生成される粒子のサイズを小さくすることと同様に、使用する調整剤の相対量を増加させることで、極めて小さい粒子が形成されることになる。例えば1ミクロン未満、すなわち0.275μmほど小さな粒子が記録されている。非常に小さな粒子が望ましい場合、調整剤の量(及び/又は重合反応において粒径に影響を与えることが知られている他の因子)を選択して、例えばふるい分け、空気分級(例えば風ひ)、光分析、光学計数法(optical counting method)、電気抵抗計数法、沈降法、レーザー回折法、音響分光法、超音波減衰分光法等の従来技術を使用することにより、生成混合物から除去される最小粒子及び相対的に小さな粒子の量を最適化することができる。
本開示は、調整剤の量を変化させ、粒子のサイズに基づいて粒子を分離することによって、段階的な粒度のPAEKを製造することを可能にする。これは、最終用途に合うように粒子のサイズ範囲を制御することができるので、ポリマーに様々な異なる用途を与える。例えば、非常に小さな(例えばサブミクロンの粒子)は、複合材の粉末含浸に使用することができる。
したがって、本開示は、選択された粒度分布を有する、本明細書に記載のアミン官能化ポリアリールエーテルケトンの製造方法を提供し、前記方法は以下の工程:
(i) 以下:
(a) ルイス酸;
(b) 芳香族カルボン酸、芳香族スルホン酸又はそれらの誘導体を含む調整剤、及び
(c) −NR、−NRH又は保護されたアミン官能基を含むキャッピング剤
を含む反応媒体中でモノマー系を重合させること;
並びに
(ii) モノマー系中のモノマーに対する調整剤の比率を調節し、それにより粒度分布を制御すること
を含む。
好ましくは、粒径は、モノマー系に存在する酸ハライド基のモルに対するカルボン酸/スルホン酸タイプの調整剤のモルの比率を調節することにより選択される。モノマー系に存在する酸ハライド基のモルに対する調整剤の典型的なモル比率は、0.1から10、好ましくは0.5から7、特に0.7から5、特に好ましくは1.5から2である。
さらなる態様から見ると、本開示は、アミン官能化(例えばアミン末端)ポリアリールエーテルケトン−イミドコポリマー又はポリアリールエーテルケトン−スルホンコポリマー、及びそれらのアミン保護類似体を提供する。
上述のポリマー及びポリマーの球状粒子は、それらの用途及びそれらを含む物品/複合材と同様に、本開示のさらなる態様を形成する。したがって、本開示は、本明細書に記載のアミン官能化(例えばアミン末端)ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのイミド若しくはスルホンコポリマーの粒子、例えば実質的に球状の粒子を提供する。
本明細書に記載の官能化PAEK、特にアミン官能化PAEKの球状粒子を含む組成物は、アミン官能化PAEKの粒子(例えば球状粒子)を適切なマトリックス中に、例えば熱可塑性又は熱硬化性などの別のポリマー中に、含有するか又は含んでもよい。該粒子はまた、粉末含浸繊維複合材中の粉末として利用することもできる。
ポリマー粒子は、固体、中空又は多孔質、例えば外殻を有する多孔質であってよい。多孔質又は中空粒子が形成される場合、ポリマーに特別な機能性を付与するために、これらの粒子を使用して、材料、例えば活性剤を封入又は支持してもよい。例えば、本開示の粒子のセル構造は、浸出し、反応して物品表面に相互貫入網目構造を形成するほどの液状熱硬化性樹脂の浸透を可能にしうる。
本開示の材料の官能基は、ポリマー(例えばポリマー粒子)を他の材料、例えば他のポリマーに共有結合させるために使用することができ、また、例えば高靭性ポリマー材料の製造において使用することができる。
本開示のポリマーは、様々な目的に適したポリマーブレンドを製造するために、他のポリマーとブレンドすることができる。さらに、本開示のポリマーを含む物品は、本開示のさらなる態様を形成する。
本開示はこれ以降、非限定的な以下の実施例及び図によって説明される。
実施例1(100:0)、実施例2(80:20)、及び実施例(60:40)に従って製造された、異なるテレ:イソ(T: I) 比で製造された官能化PEKK粒子を示す。 サイズ、形状、及び表面特徴を示す異なる倍率で、実施例9及び5に従って製造されたコポリマーバックボーンのPEKKイミド及び架橋型を示す。 実施例2に従って80:20のT:I比で製造されたアミン反応性エンドキャップPEKKポリマー粒子の、500倍の倍率での走査電子顕微鏡写真(SEM)画像である。 この画像は、図3で見られた粒子の凝集を伴う、平均直径50〜60μmの球状粒子を示す。 実施例2に従って80:20のT:I比で製造されたアミン反応性エンドキャップPEKKポリマー粒子の、2000倍の倍率での走査電子顕微鏡写真(SEM)画像である。この画像は、図3で見られた粒子の凝集を伴う、平均直径50〜60μmの球状粒子を示す。図4に見られるような球状粒子の表面特徴は、おそらく溶液からの沈殿時の粒子の収縮のために割れ目及び隆起が形成された「樹脂(raisin)」と同様の特性を有する。 一級アミン基の存在を示す、赤外線スペクトル。
表1は、非官能化(すなわちアミンエンドキャップなしで、国際公開第2011/004164号の方法に従って調製された)PEKK粒子及び本開示の実施態様に従って得られたアミンエンドキャップ官能化PEKK粒子の重要な情報を示す。両ポリマーの固有粘度は類似しており、似たような分子量を示唆している。官能化PEKK粒子は、トリフルオロアセチル保護経路(これはトリフルオロアセチル保護基を除去するために粒子を強塩基で処理することにより除去される)を用いて、反応性アミン末端基を得た。
実施例1: 末端NH官能基を有し、5%不安定な全1,4−(100:0)PEKKの製造のための方法
反応容器は、底部出口及び4つのバッフルを備える、ジャケット付きガラス製5リットル丸底反応容器であった。アンカーヘッドと90°に設定した2つの中間パドル付きオーバーヘッドスターラー、固体入口、窒素入口、及び熱電対を備えた反応容器にジクロロメタン(2500ml)を入れた。容器の温度は、Julabo外部クーラー/ヒーターユニットによって制御され、Julabo EasyTempソフトウェアを用いて記録された。
容器を窒素でパージし、ジクロロメタンを200rpmで撹拌しながら−20℃に冷却し、この撹拌速度をすべての反応物の添加の間中用いた。固体添加中は窒素パージを止めたが、比較的長時間の冷却中は再接続した。塩化アルミニウム(AlCl)(764.8g;5.74M)を冷ジクロロメタンに加えて、わずかな温度上昇を得た。−20℃まで再冷却した後、安息香酸(292.96g;2.399M)をAlClスラリーにゆっくり加え、スラリーの温度を−10℃以下に維持した。ジクロロメタンスラリーは塩化アルミニウムにより黄色に発色し、その大部分は容器の底に残留した。次いで、反応混合物を−20℃に再冷却した。
反応混合物を−5℃以下に維持し、1,4−ビス(4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン(EKKE)265.99g;0.5653M)を少しずつ注意深く加えた。この時点で、混合物は、くすんだ明るい橙色に変わった。残りのモノマーを、約4×50ml(200ml)のジクロロメタンで洗浄することにより移した。混合物が−10℃以上に上昇しないような速度で、テレフタロイルクロリド(TPC)(120.81g;0.5951M)を注意深く加えた。テレフタロイルクロリドの残分を約200mlのジクロロメタンで3回に分けて洗浄することにより容器に移した。
最後に、米国サンディエゴのChem Bridge Corporationから入手可能で、使用前に精製されているエンドキャッパー(「CF−EC」)、2,2,2−トリフルオロ−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミド(16.69g;0.0596M)を、その洗浄液ともに、残りのジクロロメタン100mlとともに加えた。スターラー速度を500rpmに上げ、反応時間にわたって維持した。反応混合物を5℃まで、次に10分後に20℃になるまでゆっくりと加温し、反応時間を通して一定に保った。約30分後、固体のすべてが溶解し、橙赤色の溶液を形成した。この時点の後、分散したポリマー粒子が形成され始めた。この反応混合物を5時間急速に撹拌した。場合によっては、反応中に蒸発する物質に代わるジクロロメタンを500ml追加する必要がある。反応が加圧容器中で行われる場合、これは必要ではない。この段階の間、窒素パージをトラップに替え、反応中に発生した塩化水素を補集し、中和した。
反応混合物を底部出口を介して容器から取り出した。
反応混合物を反応容器から取り出し、シンターを通して減圧濾過により単離する。橙色の固体を約3リットルの冷脱イオン水中で撹拌しながら移して脱複合体化し、白色の粒子状生成物を生じさせた。脱複合体の間、混合物は5℃を超えてはならない。濾液を脱複合体及び除去のために氷水に注ぐ。ポリマーはワークアップまで脱イオン水中にとどまる。ワークアップに先立って、ポリマー粒子は完全に白色であり、橙色の残留物はない。
ワークアップ手順は、典型的には、スターラーホットプレートを用いて行われる。一定の撹拌は、大きな磁気スターラーバーで達成される。1リットルの反応器中で実施したPEKK重合の代表的なワークアップ手順は以下の通りである。
・ 脱イオン水中に室温で一晩放置/撹拌する。
・ 濾過し、1.5リットルの攪拌した熱脱イオン水にゆっくりと加え、残留ジクロロメタンを除去する。
・ 100mlの濃塩酸を加え、1時間煮沸し、濾過し、500mlの脱イオン水で洗浄し、濾過する。
・ 2リットルの脱イオン水中のスラリーを1時間煮沸し、濾過し、500mlの脱イオン水で洗浄し、濾過する。
上記を繰り返す。
・ 2リットルの脱イオン水中のスラリーをアンモニア溶液(〜30ml)でpH13にし、1時間煮沸し、濾過し、500mlの脱イオン水で洗浄し、濾過する。
・ 2リットルの脱イオン水中のスラリーを1時間煮沸し、濾過し、500mlの脱イオン水で洗浄し、濾過する。
・ 淡いクリーム色のPEKK粉末を単離する。
この方法の中で、トリフルオロアセチル保護基は、遊離末端アミン官能基を残してエンドキャッパーから除去される。
最初に粉末を、エアーオーブン中120℃で一晩又は乾くまで乾燥させた。次いで粉末を、オーブンを連続的に排気した減圧オーブン中200℃で一晩再乾燥させた。
乾燥収量〜270g:収率80%この方法は、合理的な量の超微粒子を生成させ、この超微粒子の多くは濾過工程中に失われる。
得られたポリマーのIVは0.85dl/gであった。Tは182℃;T(溶融温度)は396℃であった。一級アミン基の存在は、ニンヒドリン(Nihydrin)試験及び図5の赤外線スペクトルを用いることにより確認された。
実施例1a: 官能化及び非官能化ポリマーのIV値の比較
上記表1のように、実施例1のポリマーのIV値(0.85dl/g)は、非官能化(すなわち非アミン末端)類似体で見られるものに匹敵することが見出され、該類似体はベンゾイル基を用いてキャップされ、IV値0.91dl/gを有する。非官能化ポリマーは、国際公開第2011/004164号の実施例2の方法と同様の方法で調製された(本方法は3.5%不安定だが、国際公開第2011/004164号の実施例2は2.24%不安定であった)。
非官能化PEKKを生成させるのに用いた試薬は以下の通りである。
乾燥窒素でパージしたメカニカルスターラーを備えた700mlの反応フラスコに、1,4−ビス(4−フェノキシベンゾイル)ベンゼンを300mlのジクロロメタンとともに加えた。スラリーを−20℃に冷却した後、無水三塩化アルミニウムをゆっくりと添加して、スラリーの温度が−10℃以上に上昇しないようにし、反応器の壁面への飛散を最小限に抑えた。−20℃に再冷却後、イソフタロイルクロリドとテレフタロイルクロリドとの混合物をさらに100mlのジクロロメタンとともにスラリーに加えた。−20℃で安息香酸も加え、続いて塩化ベンゾイルをキャッピング剤として加えた。
100rpmで撹拌しながら、追加の加熱なしに反応塊を室温に温めた。この間、反応塊の色は黄色から淡い橙色に変化した。該塊が相分離の兆候を示したので、スターラーの速度を350rpmに上げ、この速度を合成の間維持した。重合中、塩化水素が発生したが、それをトラップし、安全に処分した。
室温で6時間撹拌後、反応塊を5リットルの氷水に注いだ(脱複合体混合物の温度が室温を上回らないように注意する必要がある)。その後、水性塊を室温で4時間、又は橙色の着色がすべて消えてスノーホワイトの塊が残るまで攪拌した。
白色の塊を適切な容器に移した後、その容器を加熱し、ジクロロメタンを留去した。すべてのジクロロメタンを除去した後、塊を還流に供し、1時間還流し、その際懸濁液を熱いうちに濾過した。濾液を放冷している間に、白色ポリマー固体をさらに3リットルの脱イオン水に加え、還流した。これをさらに2回繰り返し、毎回最初の濾液に濾液を加え、冷却した。次いで、ポリマー粉末を、部分真空下150℃で一晩乾燥させた。冷却時、安息香酸が合わせた濾液から結晶化した。濾液を5℃に冷却することにより安息香酸の収率を高めた。
実施例2: 末端NH官能基を有し、5%不安定な1,4:1,3−(80:20)PEKKの製造のための方法
これは実施例1と全く同じ方法で実施されたが、テレフタロイル(TPC)及びイソフタロイル(IPC)クロリドの量はそれぞれ73.69g、0.3630M及び47.12g、0.2321Mであった。
得られたポリマーのIVは0.81dl/gであった。T 165℃;T 355℃
実施例3: 末端NH官能基を有し、5%不安定な1,4:1,3−(70:30)PEKKの製造のための方法
これは実施例1と全く同じ方法で実施されたが、TPC及びIPCクロリドの量はそれぞれ50.13g、0.2470M及び70.68g、0.3481Mであった。
得られたポリマーのIVは0.79dl/gであった。T 160℃;T 338℃
実施例4: 末端NH官能基を有し、5%不安定な1,4:1,3−(60:40)PEKKの製造のための方法
これは実施例1と全く同じ方法で実施されたが、TPC及びIPCクロリドの量はそれぞれ26.58g、0.1309M及び94.23g、0.4642Mであった。
得られたポリマーのIVは0.83dl/gであった。Tは158℃であった。
実施例5: 末端NH官能基を有し、架橋され、5%不安定な1,4:1,3−(80:20)PEKKの製造のための方法
これは、以下の試薬を使用し、実施例1の手順を用いて実施された。
注:これは末端基の濃度に基づいている。
総酸塩化物末端基の濃度は、(0.3369+0.2249)x2+0.025x3=1.1986である。
5%不安定は、0.95x1.1986=1.1387又は0.5693MのEKKE=267.88gである。
求めるCF−ECは、1.1986−1.1387=0.0599M=16.85gである。
得られたポリマーのIVは1.5dl/gであった。T 166℃;T 352℃
実施例6: PEKK−イミド(70:30)、末端NH官能基を有し、5%不安定な全テレフタロイルの製造のための方法
これは、実施例1の手順を用いて実施されたが、EKKEのいくつかはビス−イミドモノマー5,5’−オキシビス(2−(4−フェノキシフェニル)イソインドリン−1,3−ジオン)である「EIEIE」で置き換えられている。
得られたポリマーのIVは0.78dl/gであった。T 178℃;T 342℃
実施例7: 5%不安定な、NHエンドキャップ80:20PEKKの製造のための方法
反応容器は、ジャケット付きでガラス製の2リットル丸底反応容器であった。アンカーヘッド付きオーバーヘッドスターラー、固体入口、窒素入口及び温度計を備えた反応容器にジクロロメタンを入れた。
ジクロロメタン(500mL)を容器に加え、乾燥窒素でパージし、200rpmで攪拌しながら−20℃に冷却した。反応容器中の混合物を、以下の添加中、常に約200rpmの速度で攪拌した。添加中は窒素パージを止めたが、比較的長時間の冷却中は再接続した。塩化アルミニウム(80.56g;0.6042M)、続いてジメチルスルホン(15.25g;0.162M)を加え、混合物が発熱により−10℃以上に上昇しないようにした。ジクロロメタンは塩化アルミニウムにより黄色に発色し、その大部分は容器の底に残留した。次いで、反応混合物を−20℃に再冷却した。
テレフタロイルクロリド(9.6657g;0.0476M)とイソフタロイルクロリド(6.7305g;0.03315M)の混合物を、混合物が−10℃以上に上昇しないような速度で注意深く加えた。残った酸塩化物を約50mlのジクロロメタンで3回に分けて洗浄することにより移した。1,4−ビス(4−フェノキシベンゾイルベンゼン)(40g;0.085M)を、混合物が−5℃以上に上昇しないような速度で注意深く加えた。この時点で、混合物は、くすんだ明るい橙色に変わった。残ったモノマーを約50mlのジクロロメタンで3回に分けて洗浄することにより移した。
最後に、(CF−EC)2,2,2−トリフルオロ−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミド(2.3849g;0.00848M)を、その洗浄液であるジクロロメタン(50ml)とともに加えた。スターラー速度を200rpmに保ち、反応時間にわたって維持した。反応混合物を5℃まで、次に10分後に20℃になるまでゆっくりと加温し、反応時間を通して一定に保った。加温に際し窒素パージを止め、重炭酸ナトリウムの水溶液を用いて発生した塩化水素を捕捉した。約30分後、固体のすべてが溶解し、橙赤色の溶液を形成した。この時点の後、反応混合物相が分離し、最終的にゲルが形成された。完全にゲル化した後、スターラーを停止させ、混合物を+20℃で4から5時間維持した。反応時間の終わりに、ゲルを容器から取り出した。ポリマー複合体を、4LのWaringブレンダーを用いて氷水中で脱複合体化させ、スノーホワイトの固体を得た。完全に脱複合体化されたら、ポリマーを濾別し、1.5Lの脱イオン水で洗浄した。ポリマーフラッフを2Lの脱イオン水中で再スラリー化し、濾過空気流下で一晩撹拌しておき、ジクロロメタンの大部分を除去した。
ワークアップに先立って、ポリマー粒子は完全に白色であり、橙色の部分が残っていてはいけない。
ワークアップ手順:
・ 脱イオン水に一晩放置
・ 濾過し、1.5リットルの攪拌した熱脱イオン水にゆっくりと加え、残留ジクロロメタンを除去
・ 100mlの濃塩酸を加え、1時間煮沸し、濾過し、500mlの脱イオン水で洗浄し、濾過;
・ 1.5リットルの脱イオン水を1時間煮沸し、濾過し、500mlの脱イオン水で洗浄し、濾過
・ 1.5リットルの脱イオン水を1時間煮沸し、濾過し、500mlの脱イオン水で洗浄し、濾過
・ 1.5リットルの脱イオン水をアンモニア溶液(〜30ml)でpH13にし、1時間煮沸し、濾過し、500mlの脱イオン水で洗浄し、濾過
・ 1.5リットルの脱イオン水を1時間煮沸し、濾過し、500mlの脱イオン水で洗浄し、濾過
・ オフホワイトのPEKK粉末を単離
ポリマーを減圧下、125℃で一晩乾燥させた後、さらに減圧下200℃で一晩乾燥させた。
得られたポリマーのIVは0.6dl/gであった。ポリマー構造及び遊離(保護されていない)二級アミン基の存在は、H、13C NMR及びFT−IR分光法により確認された。二級アミン基は、ニンヒドリンを用いても示唆された。DSC試験は、ポリマーが160℃のTg及び355から362℃の間のTmを有することを示した。
テレフタロイル対イソフタロイルの比率が100:0、90:10、70:30、及び60:40である実施例とともに、3%、4%、及び7%不安定での他の実施例も同様に調製し、特性決定した。
2,2,2−トリフルオロ−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミド(CF−EC)の代わりにN−アセチル−4−フェノキシアニリンを用いて同様の結果が得られた。しかしながら、比較的反応性の低い保護基の完全な除去を確実にするためには、ワークアップ時間を延長する必要があった。
実施例8 − アミン末端70:30PEKKの合成
N−Ph−O−Ph−[−CO−Ph−CO−Ph−O−Ph−]−NH
効率的なスターラー、温度計、窒素入口、及びガス出口を備え、1Lの無水ジクロロメタンを入れたジャケット付き2L反応容器を窒素パージ下で−20℃に冷却した。撹拌した冷ジクロロメタンに、113.6g(0.852モル)の無水三塩化アルミニウムを加えた。この添加中、ジクロロメタンの温度が−12℃に上昇した。−15℃に再冷却後、20.19g(0.2145モル)のジメチルスルホンを、スラリーの温度を−5℃未満に保ちながら、スラリーにゆっくりと加えた。−10℃で、イソフタロイルクロリド9.65g(0.0475モル)及びテレフタロイルクロリド6.0779g(0.0299モル)を反応混合物に加えた。両方の酸塩化物残留物が確実にビーカーから得られ、添加漏斗に捕捉されたものが100ccの新鮮なジクロロメタンを用いて反応容器中に完全に洗い流されるように注意した。この添加中の温度上昇は最小限であった。再び−15℃で、1,4−ビス(4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン(EKKE)38.3686g(0.0816モル)を、反応温度を−10℃以下に維持しながらスラリーにゆっくり加えた。100ccの新鮮なジクロロメタンを用いて、残ったEKKEを注意深く反応容器に洗い流した。反応容器を酸性ガススクラッバ

に接続後、45分にわたり反応混合物の温度を+20℃に上昇させた。最後に、保護されたエンドキャッパーN−アセチル−4−フェノキシアニリン1.9316g(0.00851モル)を反応混合物に加え、残留物を50ccの新鮮なジクロロメタンで反応容器に洗い流した。この間、すべての反応固体が溶解して透明な橙色の溶液が得られ、塩化水素が発生することが分かった。反応容器の温度を6時間+20℃に維持した。最初の1.5時間の間に、橙色溶液の粘度は、ゲルが形成されてスターラー.を停止するまで増加した。この時点で、スターラーのスイッチを切った。
氷と水の存在下で橙色のゴム状塊をWaringブレンダー中で混ぜ合わせることにより、ブレンド混合物を+20℃以下に保ちながら、ポリマー複合体を脱複合体化した。このプロセスの間、ポリマーは橙色から白色に変化した。白色のポリマーフラッフを濾過し、2×1Lの脱イオン水を用いてフィルター上で洗浄した。減圧濾過によって大部分の水を除去した後、ポリマーを4Lの脱イオン水中で一晩、室温でスラリー化させた。濾過後、フラッフを3Lの熱(70℃)の脱イオン水に数回に分けてゆっくりと加え、ジクロロメタンを除去する際の発泡を最小限に抑えた。次いで、熱スラリーに150mLの濃塩酸を加え、スラリーを3時間還流し、ジクロロメタンの完全な除去及び保護基の除去を確実に行った。次いで、フラッフを再濾過し、2x2Lの脱イオン水を用いてフィルター上でフラッフを洗浄した。次いで、このプロセスを繰り返した。繰り返しの後、100mLの0.88アンモニアを含有する4Lの脱イオン水でフラッフをさらに1時間還流した。濾過及び2x2Lの脱イオン水で洗浄後、最後に4Lの脱イオン水中でフラッフを再還流し、濾過し、洗浄した。
ポリマーフラッフを100℃で一晩(16時間)乾燥させ、続いて減圧下200℃で8時間さらに乾燥させた。
任意選択的に、N−アセチル−4−フェノキシアニリン(CH−CO−NH−Ph−O−Ph)の代わりに、トリフルオロアセチル保護エンドキャッパー、CF−EC(2,2,2−トリフルオロ−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミド)を用いてポリマーをエンドキャップすることもできる。
ポリマーのIVは、濃硫酸中の0.1%溶液として0.85dl/g測定値であった。T 164℃、T 338℃
実施例9 − NHエンドキャップ100:0PEKK−EIEIEKK10%ランダムコポリマーの製造のための方法:
反応容器は、底部出口及び4つのバッフルを備える、ジャケット付きガラス製5リットル丸底反応容器であった。アンカーヘッド及びスターラーシャフトの全長の上方に追加の撹拌翼を有するオーバーヘッドスターラー、固体入口、窒素入口、及び熱電対を備えた反応容器にジクロロメタン(DCM)を入れた。容器の温度は、Julabo外部クーラー/ヒーターユニットによって制御され、Julabo EasyTempソフトウェアを用いて記録された。
容器を窒素でパージし、ジクロロメタン(DCM)を200rpmで攪拌しながら−20℃に冷却した。反応容器中の混合物を、以下の添加中、常に約200rpmの中速で攪拌した。添加中は窒素パージを止めたが、比較的長時間の冷却中は再接続した。塩化アルミニウム(609.64g、4.572M)、続いて安息香酸(218.24g、1.787M)を加え、混合物が発熱により−10℃以上に上昇しないようにした。ジクロロメタン(DCM)は塩化アルミニウムにより黄色に発色し、その大部分は容器の底に残った。次いで、反応混合物を−20℃に再冷却した。
混合物が−10℃以上に上昇しないような速度で、テレフタロイルクロリド(90.60g)を注意深く加えた。残った酸塩化物を約100mlのジクロロメタン(DCM)で3回に分けて洗浄することにより移した。混合物が−10℃以上に上昇しないような速度で(EIEIE)(82.20g)を注意深く加え、混合物をくすんだ明るい橙色に変えた。残りのモノマーを約50mlのジクロロメタン(DCM)で3回に分けて洗浄することにより移した。EKKE(1,4−ビス(4−フェノキシベンゾイルベンゼン)(140.00g、0.2975M)を、混合物が−5℃以上に上昇しないような速度で注意深く加えた。残りのモノマーを約50mlのジクロロメタン(DCM)で3回に分けて洗浄することにより移した。
最後に、CF−EC(2,2,2−トリフルオロ−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミド)(11.96g、0.0426M))を、その洗浄液とともに、残りのジクロロメタン(DCM)とともに加えた。スターラー速度を500rpmに上げ、反応時間にわたって維持した。窒素パージを止め、反応系を減圧下に置かないように通風口を備えたウォーターポンプで置き換えた。これは、重合から発生した塩化水素をトラップし、除去するためであった。反応混合物を5℃まで、次に10分後に20℃までゆっくりと加温し、それを反応時間を通して一定に保った。約30分後、固体のすべてが溶解し、橙赤色の溶液を形成した。この時点の後、分散したポリマー粒子が形成され始めた。この反応混合物を5時間急速に撹拌した。反応混合物を底部出口を通して容器から取り出した。
反応混合物を反応容器から取り出し、シンターに通して減圧濾過により単離する。橙色の固体を約3リットルの冷脱イオン水中で撹拌しながら脱複合体化し、白色の粒子状生成物を生じさせた。脱複合体の間、混合物は5℃を超えてはならない。脱複合体化及び除去のために、濾液を氷水に注ぐ。ポリマーはワークアップまで脱イオン水中にとどまる。ワークアップに先立って、ポリマー粒子は完全に白色であり、橙色の部分が残っていてはいけない。
1リットルの反応器中で実施したPEKK重合の代表的なワークアップ手順は以下の通りである。

・ 脱イオン水中に一晩放置
・ 濾過し、1.5リットルの攪拌した熱脱イオン水にゆっくりと加え、残留ジクロロメタン(DCM)を除去
・ 熱脱イオン水で5リットルにし、100mlの濃塩酸を加え、1時間煮沸し、濾過し、1Lの脱イオン水で洗浄し、濾過;
・ 5リットルの脱イオン水を水酸化ナトリウムペレットでpH13にし、1時間煮沸し、濾過し、1Lの脱イオン水で洗浄し、濾過
・ 5リットルの脱イオン水を1時間煮沸し、濾過し、1Lの脱イオン水で洗浄し、濾過
・ 5リットルの脱イオン水を1時間煮沸し、濾過し、1Lの脱イオン水で洗浄し、濾過
・ 5リットルの脱イオン水を1時間煮沸し、濾過し、1Lの脱イオン水で洗浄し、濾過
・ オフホワイトのPEKK粉末を単離
得られたポリマーのIVは0.75dl/gであった。
実施例10 - キャッピング剤−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミドの調製
4−フェノキシアニリン(20.4g、0.110mol)を撹拌しながら氷酢酸(200ml)に溶解した。かなり暗褐色の溶液に脱色炭(3g)を加え、得られた懸濁液を15分間撹拌した。懸濁液を、ソックスレーシンブルに通して円錐フラスコへ濾過した。シンブルの排水の際に、さらなる氷酢酸(200ml)をシンブルに通して円錐フラスコへ濾過した。円錐フラスコを氷浴中で5℃に冷却後、無水酢酸(11.1cm、0.109mol)をアニリン溶液に加えた。発熱反応が起こり、温度が30℃に上昇した。30分間撹拌後、溶液を水(1000ml)に注ぎ、10分間撹拌した。生成物を濾過により集めた後、粗生成物を80℃で一晩空気中で乾燥させた。粗生成物を熱メチルシクロヘキサン(300ml)からの結晶化により精製し、活性炭を用いて脱色した。淡いピンク色の生成物を濾過により回収し、50mlのメタノールで洗浄し、80℃で一晩減圧下で乾燥させた。生成物N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミドをピンク色の結晶性固形物として単離した(21.0g、85%);純度99.99mol%(DSC);融点131.2℃{lit.=130〜131℃}。構造は、FT−IR、H NMR、13C NMR、及び質量分析によって確認した。
実施例11 − CF−ECである2,2,2−トリフルオロ−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミドの加水分解による4−フェノキシアニリン
使用前に精製したCF−EC(2,2,2−トリフルオロ−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミド)の一部(100mg、0.36mmol)を、脱イオン水(25ml)及びIPA(25ml)とともにビーカーに入れ、単一の水酸化ナトリウムペレットでpHを13にし、CF−EC(2,2,2−トリフルオロ−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミド)を溶解した。混合物を85℃で1.5時間加熱し、その間に白色懸濁液が生成した。固体を濾過により単離し、脱イオン水で洗浄し、エアーオーブン中で乾燥させ、4−フェノキシアニリンを白色結晶性固形物として得た(47mg、71%)、融点85.1℃{lit.85〜86℃};純度99.95mol%(DSC)。構造は、FT−IR、H NMR、13C NMR、及び質量分析によって確認した。

モデル化合物 − 線状

実施例12 - モデル化合物3の合成
磁気スターラーを備えた円錐フラスコにDCM(50ml)を加え、氷中で5℃まで冷却した。塩化アルミニウム(5.03g、37.7mmol)を、攪拌しながら、DCM洗浄液とともに加えた。その後の各添加と洗浄の合間に、混合物を攪拌しながら氷中で室温以下に冷却した。次に、CF−EC(2,2,2−トリフルオロ−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミド)(4.17g、14.8mmol)を、続いてDCM洗浄液を含むTPC(1.51g、7.44mmol)を加えた(合計100ml)。混合物を室温で1.5時間撹拌し、その間に橙褐色の溶液が黄色になった。反応混合物を撹拌氷水に注ぎ、DCM層中に白色沈殿物を得た。この混合物をホットプレート上で加熱し、DCMを除去した。クリーム色の沈殿物3を濾過により単離し、脱イオン水(3x50ml)で洗浄し、エアーオーブン中で乾燥させた。クリーム色の生成物をジメチルアセトアミド中で再結晶させ、アセトンで洗浄し、エアーオーブン中で乾燥させ、灰色の固体(4.72g、92%)として5を得た;融点325.0℃;純度98.85mol%(DSC)。構造は、FT−IR、H NMR、13C NMR、及び質量分析によって確認した。
実施例13 - モデル化合物4の合成
磁気スターラーを備えた円錐フラスコにDCM(50ml)を加え、氷中で5℃まで冷却した。塩化アルミニウム(4.84g、36.3mmol)を、攪拌しながら、DCM洗浄液とともに加えた。その後の各添加と洗浄の合間に、混合物を攪拌しながら氷中で室温以下に冷却した。次に、CF−EC(2,2,2−トリフルオロ−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミド)(4.16g、14.8mmol)を、続いてDCM洗浄液を含むTPC(1.51g、7.44mmol)を加えた(合計100ml)。混合物を室温で1.5時間撹拌し、その間に橙褐色の溶液が明橙色になった。反応混合物を撹拌氷水に注ぎ、DCM層中に白色沈殿物を得た。この混合物をホットプレート上で加熱し、DCMを除去した。クリーム色の沈殿物4を濾過により単離し、脱イオン水(3x50ml)で洗浄し、エアーオーブン中で乾燥させた。クリーム色の生成物をジメチルアセトアミド中で再結晶させ、アセトンで洗浄し、エアーオーブン中で乾燥させ、灰色の固体(4.76g、92%)として4を得た;融点231.0℃;純度97.42mol%(DSC)。構造は、FT−IR、H NMR、13C NMR、及び質量分析によって確認した。
実施例14 − 3の脱保護によるモデル化合物5の合成
3の一部(130mg、0.188mmol)を、脱イオン水(25ml)及びプロパン−2−オール(25ml)とともにビーカーに入れ、単一の水酸化ナトリウムペレットでpHを13にし、3を溶解した。混合物を85℃で1.5時間加熱し、その間にクリーム色の懸濁液が生成した。固体を濾過により単離し、脱イオン水で洗浄し、エアーオーブン中で乾燥させ、ベージュ色の結晶性固形物(76mg、85%)として5を得た;融点199.5℃;純度97.63mol%(DSC)。構造は、FT−IR、H NMR、13C NMR、及び質量分析によって確認した。
実施例15 − 4の脱保護によるモデル化合物6の合成
4の一部(113mg、0.164mmol)を、脱イオン水(25ml)及びIPA(25ml)とともにビーカーに入れ、単一の水酸化ナトリウムペレットでpHを13にし、4を溶解した。混合物を85℃で1.5時間加熱し、その間に白色懸濁液が生成した。固体を濾過により単離し、脱イオン水で洗浄し、エアーオーブン中で乾燥させ、白色の結晶性固形物(62mg、80%)として6を得た;融点165.2℃;純度98.74mol%(DSC)。構造は、FT−IR、H NMR、13C NMR、及び質量分析によって確認した。
モデル化合物 − 三官能性

実施例16 - モデル化合物1の合成
磁気スターラーを備えた円錐フラスコにDCM(100ml)を加え、氷中で5℃まで冷却した。塩化アルミニウム(5.11g、38.3mmol)を、攪拌しながら、DCM洗浄液とともに加えた。その後の各添加と洗浄の合間に、混合物を攪拌しながら氷中で室温以下に冷却した。次に、1,3,5−ベンゼントリカルボニルクロリド(1.52g、5.73mmol)を加え、続いてDCM洗浄液を含む2,2,2−トリフルオロ−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミド(6.00g、21.3mmol)を加えた(合計100ml)。2,2,2−トリフルオロ−N−(4−フェノキシフェニル)アセトアミドの添加が溶液を緑色に変えた。その混合物を室温で1.5時間撹拌した。5分後、溶液は橙色になり、さらに15分後に暗色の粘性液体がフラスコの底に形成された。得られた橙色の溶液及び暗橙色の粘性固体を氷水に注ぎ、中速で1時間撹拌し、水層及び橙色の有機層中に少量の白色沈殿物を得た。この混合物をホットプレート上で加熱し、DCMを除去した。水層をデカントすることにより、緑色の粘性固体を単離した。この固体をアセトン(100ml)に溶解し、脱色炭(〜1g)を加えた。10分間攪拌後、溶液を濾過し、淡褐色の溶液を得た。アセトンが蒸発すると、褐色の粘性固体が残った。この固体をメタノール(100ml)中で撹拌し、白色固体を沈殿させた。この固体を濾過により単離し、エアーオーブン中で乾燥させ、1を淡灰色の固体(0.78g、32%)として得た;融点172.3℃;純度97.82mol%(DSC)。構造は、FT−IR、H NMR、13C NMR、及び質量分析によって確認した。
実施例17 - モデル化合物2の合成
1の一部(153mg、0.153mmol)を、脱イオン水(25ml)及びプロパン−2−オール(25ml)とともにビーカーに入れ,単一の水酸化ナトリウムペレットでpHを13にし、1を溶解した。混合物を85℃で1.5時間加熱し、その間に黄色の懸濁液が生成した。固体を濾過により単離し、脱イオン水で洗浄し、エアーオーブン中で乾燥させ、淡黄色の固体(0.0771g、71%)として2を得た;融点167.4℃;純度97.72mol%(DSC)。構造は、FT−IR、H NMR、13C NMR、及び質量分析によって確認した。保護されたアミンは脱保護されていた。
実施例18 − スルホンコポリマー(ランダム)
実施例1と同様に、使用した試薬は以下の通り:
反応は3%不安定で行い、ランダムコポリマーを得た。
ポリマーゲルをWaringブレンダーを用いて氷/水中で脱複合体化した。実施例1と同様にポリマーフラッフをワークアップした。
得られたポリマーのIVは1.13dl/gであった。Tは183℃であり、ポリマーは非晶質であった。
実施例19 - スルホンコポリマー(ブロック)
実施例18と同様だが、得られたポリマーはプロックコポリマーであった。
この場合、ESEを9.4556g(0.04657M)のTPCと最初に反応させ、1時間後に20℃で残りのTPCとEKEを加え、続いてCF−ECを加えた。実施例18と同様にポリマーゲルをワークアップした。
得られたポリマーのIVは1.08dl/gであった。生成物のTは180℃で、Tは 362℃であった。ポリマーは半結晶であった。

Claims (8)

  1. アミン官能化ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのコポリマーの粒子であって、前記粒子が球形又は実質的に球形であり、
    前記アミン官能化ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのコポリマーが、末端アミン官能基(一又は複数)を有するポリアリールエーテルケトンポリマー;末端アミン官能基(一又は複数)を有するポリアリールエーテルケトン−イミドコポリマー;及び末端アミン官能基(一又は複数)を有するポリアリールエーテルケトン−スルホンコポリマーからなる群より選択され、前記ポリマー又はコポリマーが以下の構造:
    (ここで、Eはアミン官能基であり、n=15〜200である。)
    を有する、粒子。
  2. 前記ポリアリールエーテルケトンポリマー又はコポリマーが、以下:
    −Ar−O−Ar−C(=O)−
    −Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−
    −Ar−O−Ar−O−Ar−C(=O)−
    −Ar−O−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−
    −Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−O−Ar−C(=O)−Ar−C(=O)−
    (式中、各Arは独立して芳香族部分である)
    のアリールエーテルケトン繰り返し単位の一又は複数を有する、請求項1に記載の粒子。
  3. 各Arが単核芳香族部分及び多核芳香族部分から独立して選択される、請求項2に記載の粒子。
  4. Arがフェニレンである、請求項2又は3に記載の粒子。
  5. 前記コポリマーがアリールエーテルケトン繰り返し単位と、以下:
    又は-C(CF-
    の繰り返し単位の一又は複数とを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の粒子。
  6. 75μm未満の直径を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の粒子。
  7. 前記アミン官能化ポリアリールエーテルケトンポリマー又はそのコポリマーが−NH末端基及び100:0から60:40の範囲内のテレ−対イソ−結合した芳香族環の比を有するポリエーテルケトンケトン(PEKK)又はそのイミド若しくはスルホンコポリマーである、請求項1から6のいずれか一項に記載の粒子。
  8. アミン官能化ポリアリールエーテルケトンポリマー又はコポリマーの粒子であって、以下の構造:
    (ここで、Eはアミン官能基であり、nは15から200である)
    を有し、
    及びRの少なくとも一が分岐単位:
    であり、かつ
    分岐単位(一又は複数)が0.5%から25%の分子百分率で存在する、粒子。
JP2017513605A 2014-05-22 2015-05-21 粒状アミン官能化ポリアリールエーテルケトンポリマー及びそのコポリマー Active JP6637491B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462001709P 2014-05-22 2014-05-22
US62/001,709 2014-05-22
PCT/US2015/031876 WO2015179587A1 (en) 2014-05-22 2015-05-21 Particulate amine-functionalized polyaryletherketone polymer and copolymers thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2017516909A JP2017516909A (ja) 2017-06-22
JP2017516909A5 JP2017516909A5 (ja) 2018-06-28
JP6637491B2 true JP6637491B2 (ja) 2020-01-29

Family

ID=53396562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017513605A Active JP6637491B2 (ja) 2014-05-22 2015-05-21 粒状アミン官能化ポリアリールエーテルケトンポリマー及びそのコポリマー

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9683079B2 (ja)
EP (1) EP3145980B1 (ja)
JP (1) JP6637491B2 (ja)
CN (2) CN106661205B (ja)
AU (1) AU2015264157B2 (ja)
BR (1) BR112016027028B1 (ja)
CA (1) CA2949718C (ja)
ES (1) ES2799730T3 (ja)
TW (1) TWI649347B (ja)
WO (1) WO2015179587A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201409128D0 (en) * 2014-05-22 2014-07-09 Ketonex Ltd Method
GB201415972D0 (en) 2014-09-10 2014-10-22 Ketonex Ltd Process
US9976063B2 (en) 2016-03-11 2018-05-22 The Boeing Company Polyarylether ketone imide sulfone adhesives
US10011685B2 (en) * 2016-03-11 2018-07-03 The Boeing Company Polyarylether ketone imide adhesives
CN114716665B (zh) 2016-12-21 2024-01-09 索尔维特殊聚合物美国有限责任公司 聚(醚酮酮)聚合物、相应的合成方法和聚合物组合物以及由其制成的制品
JP2018168270A (ja) * 2017-03-29 2018-11-01 日立化成株式会社 芳香族ポリケトン及びその製造方法、芳香族ポリケトン組成物、芳香族ポリケトン硬化物、光学素子並びに画像表示装置
CN109206644A (zh) * 2018-09-05 2019-01-15 张家港祥成医用材料科技有限公司 一种聚醚酮酮(pekk)膜材料的制备方法
KR102250300B1 (ko) * 2018-12-11 2021-05-07 한화솔루션 주식회사 폴리에테르케톤케톤의 중합방법 및 이에 의해 중합된 폴리에테르케톤케톤
KR20200091202A (ko) * 2019-01-22 2020-07-30 한화솔루션 주식회사 폴리에테르케톤케톤의 제조방법 및 이에 의해 제조된 폴리에테르케톤케톤
EP4041800A4 (en) * 2019-11-27 2023-11-29 Gharda Chemicals Limited POLYETHERKETONKETON AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
TWI843998B (zh) * 2021-03-25 2024-06-01 日商旭化成股份有限公司 聚伸芳基醚酮樹脂、其製造方法及成形品
CN114853985B (zh) * 2022-06-06 2023-06-16 中国科学技术大学 一种无醚共轭芳香主链的自交联阴离子交换膜及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4959424A (en) * 1986-07-25 1990-09-25 Amoco Corporation Amino-terminated poly(aryl ether ketones)
US5137988A (en) * 1986-07-25 1992-08-11 Amoco Corporation Amino-terminated poly(aryl ether ketones)
US4841013A (en) 1986-09-18 1989-06-20 Raychem Limited Preparation of poly(arylene ether ketones)
US5260404A (en) 1988-04-19 1993-11-09 Raychem Limited Polyetherketonimides
US4987171A (en) * 1989-08-28 1991-01-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Stabilization of poly(ether ketone ketones)
US5910558A (en) 1993-01-08 1999-06-08 Basf Aktiengesellschaft Micropowders
US6369132B2 (en) 1997-10-17 2002-04-09 Hercules Incorporated Fine particle size low bulk density thermoplastic polymers
GB0911905D0 (en) 2009-07-09 2009-08-19 Ketonex Ltd Method
CN102875819B (zh) * 2012-10-29 2014-05-07 吉林大学 芳香族聚醚醚酮-聚酰亚胺嵌段共聚物、制备方法及其应用
GB201409126D0 (en) * 2014-05-22 2014-07-09 Ketonex Ltd Process

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017516909A (ja) 2017-06-22
CN106661205B (zh) 2019-08-06
WO2015179587A1 (en) 2015-11-26
CN110317322B (zh) 2022-06-14
CN110317322A (zh) 2019-10-11
AU2015264157B2 (en) 2018-08-02
BR112016027028A2 (pt) 2017-08-15
CA2949718C (en) 2022-09-06
EP3145980B1 (en) 2020-04-08
US20150337082A1 (en) 2015-11-26
US9683079B2 (en) 2017-06-20
TW201609859A (zh) 2016-03-16
ES2799730T3 (es) 2020-12-21
CA2949718A1 (en) 2015-11-26
BR112016027028B1 (pt) 2021-07-06
AU2015264157A1 (en) 2016-11-10
EP3145980A1 (en) 2017-03-29
CN106661205A (zh) 2017-05-10
TWI649347B (zh) 2019-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6637491B2 (ja) 粒状アミン官能化ポリアリールエーテルケトンポリマー及びそのコポリマー
EP3145974B1 (en) Method for making particulate amine-functionalized polyaryletherketone polymers and copolymers thereof
US9023468B2 (en) Method for preparing poly (ether ketone ketones)
US10800876B2 (en) Amine and non-amine derivatized polyaryletherketone random and block copolymers
JP4104679B2 (ja) ポリフェニレンコポリマー
US10450408B2 (en) Method for making polyarylaliphaticetherketone polymers and copolymers thereof
JP5070071B2 (ja) ポリフェニレンコポリマー
Rusanov et al. Highly phenylated polyarylenes: Synthesis, properties, and applications
JP4220990B2 (ja) 可溶性・低誘電率・非対称ポリイミド及びその製造方法
Zhang et al. Ultra-thin composite films from polyimide and electroactive polymer through covalent molecular assembly
Ding et al. Novel soluble aromatic poly (ether amide sulfone amide ether ketone ketone) s by electrophilic solution polycondensation
WO2015177551A1 (en) Particulate aromatic poly(ether ketone ether ketone ketones)

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180516

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180516

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181121

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190108

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190405

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190708

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190910

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191204

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: 20191210

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191220

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6637491

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