JP6757835B2 - 熱会合性で交換可能な共重合体、およびこれを含む組成物 - Google Patents
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Description
− 購入代金が高い;
− メタクリル酸ソルケタールユニットおよびメタクリル酸2,3−ジヒドロキシプロピルユニット(ソルケタール基の脱保護に起因する)の極性により、無極性媒体中での共重合体の溶解度が制限される;
− ペンダント・ジオール基は、共重合体において到達(access)するのが難しい;
− 共重合体の性質によって、モノマーがすでに重合したものの脱保護は困難であり、および/またはゲルの生成に結びつくことがありうる。
− すでに重合し、保護されたジオール基の到達性(accessibility)が良好であるため、脱保護がより簡便である;
− 無極性媒体においてより容易に可溶である;
− これらのポリマーは適応性を有しており、これらのポリマーは特性を変化させて外部刺激に応答することができる;
− これらのポリマーは、例えば、熱可逆的な方式で、(特に、無極性媒体中において)会合することができるとともに、少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を有している化合物と交換することができる。
− 疎水性の媒体中のこれらのモノマーの重合は、ゲルの生成に結びつき、それは希望の用途に適合しない;
− 4−ビニルフェニルボロン酸基を含んでいる共重合体は、疎水性の媒体において温度に安定的ではなく、ゲルを生成する。
− 化合物の合成が単純で安い;
− 化合物は、疎水性媒体(特に無極性の疎水性媒体)に可溶である;
− 化合物は重合中にゲルを形成しない;
− 化合物は疎水性の媒体において温度に安定的であり、ゲルの生成に結びつかない。
o一般式(I)の少なくとも1種の第1のモノマーM1、および一般式(II)の少なくとも1種の第2のモノマーM2との共重合に起因する統計共重合体A1:
− R1は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
− xは2から18の範囲の整数であり;
− yは0または1に等しい整数であり;
− X1およびX2は、酸素原子とともに、次の式の架橋構造を形成し、
− 星(*)は、酸素原子に対する結合を表わし、
− R’2およびR’’2は、同一または異なって、水素原子およびC1−C11アルキル(好ましくはメチル)によって形成された群から選択され、
−X1およびX2は、酸素原子とともに次式のボロン酸エステルを形成し、
− 星(*)は、酸素原子に対する結合を表わし、
− R’’’2は、C6−C18アリール基、C7−C18アラルキルおよびC2−C18アルキル基(好ましくはC6−C18アリール基)によって形成された群から選択され;
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され、
− R3は、C6−C18アリール基、R’3によって置換されたC6−C18アリール基、−C(O)−O−R’3、−O−R’3、−S−R’3および−C(O)−N(H)−R’3(ここで、R’3はC1−C30アルキル基)によって形成された群から選択され;
および
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
− R’’3はC1−C14アルキル基である;
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
− R’’’3はC15−C30アルキル基である。
・共重合体の側鎖は、8〜20個の炭素原子(好ましくは9〜15個の炭素原子)の範囲である平均長さを有している;
・前記共重合体中の式(I)のモノマーM1のモル百分率が1〜30%(好ましくは5〜25%、より好ましくは9〜21%)の範囲である;
・数平均重合度は、100〜2000(好ましくは150〜1000)の範囲であり;
・多分散指数(PDI)は1.05〜3.75(好ましくは1.10〜3.45)の範囲である。
− w1およびw2は、同一または異なって、0と1の間で選択された整数であり;
− R4、R5、R6およびR7は、同一または異なって、水素原子、および1〜24個の炭素原子(好ましくは4〜18個の炭素原子、より好ましくは6〜14個の炭素原子)を有する炭化水素含有基によって形成された群から選択され;
− Lは二価の連結基で、C6−C18アリール基、C6−C18アラルキル基およびC2−C24炭化水素含有鎖によって形成された群から選択される。
− tは0または1に等しい整数であり;
− uは0または1に等しい整数であり;
− MとR8は同一または異なって、二価の連結基であり、C6−C18アリール基、C7−C24アラルキル基およびC2−C24アルキル基(好ましくはC6−C18アリール基)によって形成された群から選択され、
− Xは、−O−C(O)−、−C(O)−O−、−C(O)−N(H)−、−N(H)−C(O)−、−S−、−N(H)−、−N(R’4)−、および−O−によって形成された群から選択された官能基であり(ここでR’4は1〜15個の炭素原子を含む炭化水素含有鎖である);
− R9は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
− R10とR11は、同一または異なって、水素原子、および1〜24個の炭素原子(好ましくは4〜18個の炭素原子、より好ましくは6〜14個の炭素原子)を有する炭化水素含有基によって形成された群から選択され;
− R12は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され、
− R13は、C6−C18アリール基、R’13によって置換されたC6−C18アリール基、−C(O)−O−R’13、−O−R’13、−S−R’13および−C(O)−N(H)−R’13(ここで、R’13はC1−C25アルキル基である)によって形成された群から選択される。
・一般式(IV)のモノマーのR10、M、X、および(R8)u(ここで、uは0または1に等しい)が連なって形成された鎖は、8〜38(好ましくは10〜26)の範囲である炭素原子総数を有し;
・共重合体A2の側鎖は、8個以上の炭素原子(好ましくは11〜16個の炭素原子)の平均長さを有し;
・共重合体A2は、前記共重合体中、式(IV)のモノマーをモル百分率0.25〜20%(好ましくは1〜10%)で有し;
・共重合体A2は、50〜1500(好ましくは80〜800)の範囲の数平均重合度を有し;
・共重合体A2は、1.04〜3.54(好ましくは1.10〜3.10)の多分散指数(PDI)を有し;
・組成物中の共重合体A1の量は、組成物の総重量に対して0.1重量%から50重量%の範囲であり;
・組成物中の化合物A2の量は、組成物の総重量に対して0.1重量%から50重量%の範囲であり;
・共重合体A1と化合物A2の間の重量による比率(比率A1/A2)は、0.005〜200(好ましくは0.05〜20、より好ましくは0.1〜10)の範囲であり;
・組成物は、ポリマー、色素、染料、充填剤(フィラー)、可塑剤、ファイバ、酸化防止剤、潤滑剤用添加剤、相溶化剤、消泡剤、分散剤、接着促進剤および安定化剤によって形成された群から選択された少なくとも1つの添加剤をさらに含む。
・後述するポリジオール統計共重合体A1(特に、後述する方法のうちの1つによって得ることが可能である共重合体);および
・少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む化合物A2;
で少なくとも構成された混合物に起因する。
本発明によるポリジオール統計共重合体(A1)は、ジオール基を有する少なくとも一種の第1のモノマーM1と、少なくとも一種の第2のモノマーM2(モノマーM1と異なる化学構造を有する)との共重合に起因する。
本発明のポリジオール統計共重合体(A1)の第1のモノマーM1は、一般式(I)を有している:
− R1は、−H、−CH3および−CH2−CH3(好ましくは−Hおよび−CH3)によって形成された群から選択され;
− xは2から18(好ましくは3〜8、より好ましくは4)の範囲である整数であり;
− yは0または1(好ましくは、yは0)に等しい整数であり;
− X1およびX2は、同一または異なって、水素原子、テトラヒドロピラニル、メチルオキシメチル、ter−ブチル、ベンジル、トリメチルシリルおよびt−ブチルジメチルシリルによって形成された群から選択され;
あるいは、
− X1およびX2は、酸素原子とともに次式の架橋を形成し:
− 星(*)は、酸素原子に対する結合を表わし、
− R’2とR’’2は、同一または異なって、水素およびC1−C11アルキル基によって形成された群から選択され;
あるいは、
− X1およびX2は、酸素原子と次式のボロン酸エステルを形成し:
− 星(*)は、酸素原子に対する結合を表わし、
− R’’’2は、C6−C18アリール、C7−C18アラルキルおよびC2−C18アルキル(好ましくはC6−C18アリール、より好ましくはフェニル)によって形成された群から選択される。
− R1は、−H、−CH3および−CH2−CH3(好ましくは−Hおよび−CH3)によって形成された群から選択され、
− xは2から18(好ましくは3〜8、より好ましくは4)の範囲の整数であり;
− yは0または1に等しい整数であり;好ましくは、yは0に等しい。
− R1は、−H、−CH3および−CH2−CH3(好ましくは−Hおよび−CH3)によって形成された群から選択され;
− xは2から18(好ましくは3〜8、より好ましくは4)の整数であり;
− yは0または1に等しい整数であり;好ましくは、yは0に等しく;
− Y1とY2は、同一または異なって、テトラヒドロピラニル、メチルオキシメチル、ter−ブチル、ベンジル、トリメチルシリルおよびt−ブチルジメチルシリルによって形成された群から選択され;
あるいは、
− Y1とY2は、酸素原子とともに次式の架橋を形成し:
− 星(*)は、酸素原子に対する結合を表わし、
− R’2とR’’2は、同一または異なって、水素およびC1−C11アルキル基によって形成された群から選択され;
あるいは
− Y1とY2は、q酸素原子と次式のボロン酸エステルを形成し:
− 星(*)は、酸素原子に対する結合を表わし、
− R’’’2は、C6−C18アリール基、C7−C18アラルキルおよびC2−C18アルキル(好ましくはC6−C18アリール基、より好ましくはフェニル基)によって形成された群から選択される。
一般式(I−A)のモノマーM1は、反応式1による、一般式(I−B)のモノマーのアルコール官能基の脱保護によって得られる:
− Y3は、ハロゲン原子(好ましくは塩素)、―OH、およびO−C(O)−R’1(ここで、R’1は、−H、−CH3および−CH2−CH3(好ましくは−Hおよび−CH3)によって形成された群から選択される)によって形成された群から選択され;
− R1、Y1、Y2、xおよびyは、一般式(I−B)で示されたものと同じ意味を有している。
本発明の統計共重合体の第2のモノマーは一般式(II)を有している:
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3(好ましくは−Hおよび−CH3)によって形成された群から選択され;
− R3は、C6−C18アリール基、R’3によって置換されたC6−C18アリール基、−C(O)−O−R’3、−O−R’3、−S−R’3および−C(O)−N(H)−R’3基(ここでR’3はC1−C30アルキル基)によって形成された群から選択される。
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3(好ましくは−Hおよび−CH3)によって形成された群から選択され;
− R’’3はC1−C14アルキル基である。
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3(好ましくは−Hおよび−CH3)によって形成された群から選択され;
− R’’’3はC15−C30アルキル基である。
式(II)、(II−A)および(II−B)のモノマーは当業者に周知である。それらはSigma-Aldrich(登録商標)およびTCI(登録商標)によって上市される。
一実施態様では、好ましい統計共重合体は、少なくとも以下のモノマーの共重合に起因する:
・上述する一般式(I)の第1のモノマーM1;
・上述する式(II)の第2のモノマーM2(式中R2は−Hであり、R3はC6−C18アリール基(好ましくは、R3はフェニル基)である)。
・上述する一般式(I)の第1のモノマーM1;
・上述する式(II−A)の第2のモノマーM2;
・上述する式(II−B)の第3のモノマーM2。
・上述する一般式(I)の第1のモノマーM1;
・式(II−A)の第2のモノマーM2(式中R2は−CH3であり、R’’3はC4−C12アルキル基(好ましくは直鎖C4−C12アルキル)である);
・式(II−B)の第3のモノマーM2(式中R2は−CH3であり、R’’’3はC16−C24アルキル基(好ましくは直鎖C16−C24アルキル)である)。
・上述する一般式(I)の第1のモノマーM1;
・メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸n−デシルおよびメタクリル酸n−ドデシルによって形成された群から選択された第2のモノマーM2;
・メタクリル酸パルミチル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸アラキジルおよびメタクリル酸ベヘニルによって形成された群から選択された第3のモノマーM2。
当業者は、一般的な知識を用いることによりポリジオール統計共重合体A1を合成できる。
i) 一般式(I)の第1のモノマーM1:
− R1は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
− xは2から18の整数であり;
− yは0または1に等しい整数であり;
− X1およびX2は、同一または異なって、水素原子、テトラヒドロピラニル、メチルオキシメチル、ter−ブチル、ベンジル、トリメチルシリルおよびt−ブチルジメチルシリルによって形成された群から選択され;
あるいは、
− X1およびX2は、酸素原子とともに次式の架橋を形成し
− 星(*) は、酸素原子に対する結合を表わし;
− R’2とR’’2は、同一または異なって、水素原子およびC1−C11アルキル(好ましくはメチル)によって形成された群から選択され;
あるいは
− X1およびX2は、酸素原子とともに次式のボロン酸エステルを形成し、
− 星(*)は、酸素原子に対する結合を表わす;
− R’’’2は、C6−C18アリール、C7−C18アラルキルおよびC2−C18アルキル(好ましくはC6−C18アリール)によって形成された群から選択され;
ii)一般式(II)の少なくとも1種の第2のモノマーM2:
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
− R3は、C6−C18アリール基、R’3によって置換されたC6−C18アリール基、−C(O)−O−R’3、−O−R’3、−S−R’3および−C(O)−N(H)−R’3基(ここでR’3はC1−C30アルキル基)によって形成された群から選択され;
iii)少なくとも1つのフリーラジカル源。
−少なくとも1つの、上述される重合(a)工程、(ここで、モノマーM1およびM2は水素と異なるX1およびX2とともに選択される)、そしてさらに
−少なくとも1つの、工程(a)により得られた共重合体のジオール基の脱保護(b)工程を含み、これによりX1およびX2が同一で、水素原子である共重合体を得ることができる。
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
− R’’3はC1−C14アルキル基であり;
また、別のモノマーM2は一般式(II−B)で表される:
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され、
− R’’’3はC15−C30アルキル基である。
ポリジオール統計共重合体A1は櫛形コポリマーである。
本発明の組成物の一実施態様では、2つのボロン酸エステル官能基を含む合成のA2は一般式(III)を有している:
− w1およびw2は、同一または異なって、0と1から選択された整数であり、
− R4、R5、R6およびR7は、同一または異なって、水素原子、および1〜24個の炭素原子(好ましくは4〜18個の炭素原子、より好ましくは6〜14個の炭素原子)を有する炭化水素含有基から選択され;
− Lは二価の連結基であり、C6−C18アリール基、C7−C24アラルキル基およびC2−C24炭化水素含有鎖(好ましくはC6−C18アリール基)からなる群から選択される。
・w1およびw2は同一または異なって、0と1の間で選択された整数であり;
・R4とR6は同一で、水素原子であり;
・R5とR7は同一で、1〜24個の炭素原子(好ましくは4〜18個の炭素原子、より好ましくは6〜16個の炭素原子)を有する炭化水素含有基(好ましくは直鎖アルキル)であり;
・Lは二価の連結基で、C6−C18アリール基(好ましくはフェニル基)である。
本発明の組成物の別の実施態様では、少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む化合物A2は、以下の式(IV)の少なくとも1種のモノマーM3と、以下の式(V)の少なくとも1種のモノマーM4との共重合に起因するボロン酸エステル統計共重合体である。
ボロン酸エステル統計共重合体化合物A2のモノマーM3は、以下の一般式(IV)を有している:
− tは0または1に等しい整数であり;
− uは0または1に等しい整数であり;
− MとR8は、同一または異なって二価の連結基で、C6−C18アリール、C7−C24アラルキルおよびC2−C24アルキル(好ましくはC6−C18アリール基)によって形成された群から選択され、
− Xは、−O−C(O)−、−C(O)−O−、−C(O)−N(H)−、−N(H)−C(O)−、−S−、−N(H)−、−N(R’4)−、および−O−(ここでR’4は1〜15の炭素原子を含む炭化水素含有鎖である)によって形成された群から選択された官能基であり;
− R9は、−H、−CH3および−CH2−CH3(好ましくは−Hおよび−CH3)によって形成された群から選択され;
− R10とR11は、同一または異なって、水素原子、および1〜24個の炭素原子(好ましくは4〜18個の炭素原子、より好ましくは6〜12の炭素原子)を有する炭化水素含有鎖によって形成された群から選択される。
・tは0または1に等しい整数であり;
・uは0または1に等しい整数であり;
・MとR8は二価の連結基であって、互いに異なっており、MはC6−C18アリール基(好ましくはフェニル基)であり、R8はC7−C24アラルキル基(好ましくはベンジル基)であり;
・Xは、−O−C(O)−、−C(O)−O−、−C(O)−N(H)−および−O−(好ましくは−C(O)−O−または−O−C(O)−)によって形成された群から選択された官能基であり;
・R9は、−H、−CH3(好ましくは−H)によって形成された群から選択され;
・R10とR11は異なって、R10またはR11のうちの1つは、Hでありおよび他方のR10またはR11は、1〜24個の炭素原子(好ましくは4〜18個の炭素原子、より好ましくは6〜12の炭素原子)を有する炭化水素含有鎖(好ましくは直鎖アルキル基)である。
特に記載しなければ、以下の式において、R10、R11、M、u、t、X、R8、R’4およびR9は、上記の式(IV)と同じ定義を有している。
zは、0または1に等しい整数であり;
R12は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
u、X、M、R8およびR9は、上に定義される。
この式において:
・Xが−O−C(O)−を表わす場合、Y4はアルコール官能基―OHまたはハロゲン原子(好ましくは塩素または臭素)を表わし、Y5はカルボン酸官能基−C(O)−OHであり;
・Xが−C(O)−O−を表わす場合、Y4はカルボン酸官能基−C(O)−OHを表わし、Y5は、アルコール官能基−OHまたはハロゲン原子(好ましくは塩素または臭素)であり;
・Xが−C(O)−N(H)−を表わす場合、Y4はカルボン酸官能基−C(O)−OHまたは−C(O)−Hal官能基を表わし、Y5はアミン官能基NH2であり;
・Xが−N(H)−C(O)−を表わす場合、Y4はアミン官能基NH2を表わし、Y5はカルボン酸官能基−C(O)−OHまたは−C(O)−Hal官能基であり;
・Xが−S−を表わす場合、Y4はハロゲン原子であり、Y5はメルカプト官能基−SHであるか、あるいはY4はメルカプト官能基−SHであり、Y5はハロゲン原子であり;
・Xが−N(H)−を表わす場合、Y4はハロゲン原子であり、Y5はアミン官能基−NH2であるか、あるいは、Y4はアミン官能基−NH2であり、Y5はハロゲン原子であり;
・Xが−N(R’4)−を表わす場合、Y4はハロゲン原子であり、Y5はアミン官能基N(H)(R’4)であるか、あるいは、Y4はアミン官能基−N(H)(R’4)であり、Y5はハロゲン原子であり;
・Xが−O−を表わす場合、Y4はハロゲン原子であり、Y5はアルコール官能基−OHであるか、あるいは、Y4はアルコール官能基−OHであり、Y5はハロゲン原子である。
ボロン酸エステル統計共重合体化合物A2のモノマーM4は、一般式(V)を有している。
− R12は、−H、−CH3および−CH2−CH3(好ましくは−Hおよび−CH3)によって形成された群から選択され;
− R13は、C6−C18アリール基、R’13基によって置換されたC6−C18アリール基、−C(O)−O−R’13、−O−R’13、−S−R’13およびC(O)−N(H)−R’13(ここでR’13はC1−C25アルキル基)によって形成された群から選択される。
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3(好ましくは−Hおよび−CH3)によって形成された群から選択され;
− R’13はC1−C25アルキル基(好ましくは直鎖C1−C25アルキル、より好ましくは直鎖C5−C15アルキル)である。
式(V)および(V−A)のモノマーは当業者に周知である。それらはSigma-Aldrich(登録商標)およびTCI(登録商標)によって上市される。
当業者は、一般的な知識によりボロン酸エステル統計共重合体を合成できる。共重合は、塊状重合により、または有機溶媒中の溶液でフリーラジカルを生成する化合物により開始することが可能である。例えば、ボロン酸エステル統計共重合体は、ラジカル共重合、特に、精密ラジカル重合(例えば、可逆的付加開裂連鎖移動反応(RAFT)や、原子移動ラジカル重合(ATRP)と呼ばれる方法))として知られている方法によって得られる。従来のラジカル重合およびテロメリゼーションも、本発明の共重合体の調製のための使用できる(Moad, G.; Solomon, D. H., The Chemistry of Radical Polymerization. 2nd ed.; Elsevier Ltd: 2006; p 639; Matyaszewski, K.; Davis, T. P. Handbook of Radical Polymerization; Wiley-Interscience: Hoboken, 2002; p 936)。
− tは0または1に等しい整数であり;
− uは0または1に等しい整数であり;
− MとR8は同一または異なって二価の連結基であり、C6−C18アリール基、C7−C24アラルキルおよびC2−C24アルキル(好ましくはC6−C18アリール)によって形成された群から選択され;
− Xは、−O−C(O)−、−C(O)−O−、−C(O)−N(H)−、−N(H)−C(O)−、−S−、−N(H)−、−N(R’4)−および−O−(ここでR’4は1〜15個の炭素原子を含む炭化水素含有鎖)によって形成された群から選択された官能基であり;
− R9は、−H、−CH3および−CH2−CH3(好ましくは−H)によって形成された群から選択され;
− R10とR11は、同一または異なって、水素原子、および1〜24個の炭素原子(好ましくは4〜18個の炭素原子、より好ましくは6〜12個の炭素原子)を有する炭化水素含有鎖によって形成された群から選択され、
− R12は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から、好ましくは−Hまたは−CH3から選択され;
− R13は、C6−C18アリール基、R’13によって置換されたC6−C18アリール基、−C(O)−O−R’13、−O−R’13、−S−R’13および−C(O)−N(H)−R’13(ここでR’13はC1−C25アルキル基)によって形成された群から選択され、
好ましくは、R10、M、(R8)u(ここでuは0または1に等しい整数)、および一般式(IV)のモノマーM3のXが連続することによって形成された鎖は、8〜38(好ましくは10〜26)個の総炭素原子数を有している。
上に定義された少なくとも1つのポリジオール統計共重合体A1と、先に定義された少なくとも1の化合物A2との混合物に起因する本発明の組成物は、使用される化合物A1およびA2の割合に依存して、様々なレオロジー特性を有する。
− Rは化合物A2の化学基であり、
− 斜線の円は、化合物A2の化学構造の残りを表わし、
− クロス斜線の長方形は、ポリジオール統計共重合体A1の化学構造の残りを表わす。
− 組成物の総重量に対して、0.5%〜40重量%の、先に定義された少なくとも1つのポリジオール統計共重合体A1および先に定義された少なくとも1の化合物A2の混合物、好ましくは、混合物の総重量に対して統計共重合体A1を0.5〜99.5重量%含み、混合物の総重量に対して化合物A2(特にボロン酸エステル統計共重合体)を0.5〜99.5重量%含む混合物;
− 組成物の総重量に対して、60〜99.5重量%の疎水性媒体。
− 組成物の総重量に対して、重量で0.5%から40%までの先に定義される少なくとも1つのポリジオール統計共重合体A1および先に定義される少なくとも1種の化合物A2の混合物、好ましくは、前記混合物は、混合物の総重量に対して統計共重合体A1を0.5〜99.5重量%含み、混合物の総重量に対して、化合物A2(特にボロン酸エステル統計共重合体)を0.5〜99.5重量%含む;
− 組成物の総重量に対して、60〜99.5重量%の疎水性媒体。
本発明の新規な組成物は、当業者に周知の方法によって調製される。例えば、当業者は、以下の工程を行えばよい:
− 上に定義されたポリジオール統計共重合体A1を含む溶液の希望の量をサンプリングする;
− 上に定義される化合物A2を含む溶液の希望の量をサンプリングする;
− 本発明の組成物を得るためにサンプリングされた2つの溶液を混合する。
− ポリジオール統計共重合体A1の中のジオール基を有するモノマーM1のモル百分率;
− ボロン酸エステル統計共重合体A2中のボロン酸エステル官能基を有するモノマーM3のモル百分率;
− ポリジオール統計共重合体A1の側鎖の平均長さ;
− ボロン酸エステル統計共重合体A2の側鎖の平均長さ;
− ボロン酸エステル統計共重合体A2のモノマーM3の長さ;
− ボロン酸ジエステル化合物A2の長さ;
− ポリジオール統計共重合体A1の、およびボロン酸エステル統計共重合体A2の数平均重合度;
− ポリジオール統計共重合体A1の重量パーセント;
− ジボロン酸エステル化合物A2の重量パーセント;
− ボロン酸エステル統計共重合体A2の重量パーセント;
− など
本発明の組成物は、粘度が温度に応じて変わるすべての溶液の中で使用できる。本発明の組成物は、流体を増粘化し、その粘度をコントロールすることを可能にする。ポリジオール統計共重合体A1、化合物A2および組成物は、改良型石油回収、製紙業、塗料、食品添加物、化粧品または製薬の処方などの様々な分野の中で使用できる。
(o1.1:ケタール形で保護されたジオール基を有するモノマーからの出発)
一実施態様では、本発明の統計共重合体A1は次の反応式10により得られる:
ケタール形で保護されたジオール基を有するメタクリレートモノマーの合成は、以下のプロトコルにより、2工程(反応式10の工程1および2)で行なわれる:
1,2,6−ヘキサントリオール(1,2,6−HexTri)42.1g(314mmol)が1リットルのフラスコに導入される。モレキュラーシーブ(4°A)5.88gが、アセトン570mLに続けて加えられる。その後、p−トルエンスルホン酸(pTSA)5.01g(26.3mmol)がゆっくり加えられる。反応媒体は周囲温度で24時間撹拌下で放置される。その後、4.48g(53.3mmol)のNaHCO3が加えられる。反応媒体はろ過される前に周囲温度で3時間撹拌下で放置される。その後、白い結晶の懸濁液が得られるまで、ろ液はロータリーエバポレータによって減圧下で濃縮される。その後、水500mLがこの懸濁液に加えられる。このように得られた溶液はジクロロメタン300mLで4回抽出される。有機相は組み合わせられ、MgSO4を用いて乾燥される。その後、溶剤は、ロータリーエバポレータによって25℃減圧下で完全に蒸発される。
このように得られた産物は、次いで、滴下漏斗を上に載せた1リットルのフラスコに導入される。使用されるガラス器は、先に100℃にサーモスタットで制御されたオーブンで一晩乾燥されたものである。その後、無水ジクロロメタン500mLがフラスコに導入され、続いてトリエチルアミン36.8g(364mmol)がフラスコに導入される。無水ジクロロメタン50mLの塩化メタクリロイル(MAC)39.0g(373mmol)溶液が、滴下漏斗に導入される。その後、フラスコは反応媒体の温度を0℃前後に低下させるために氷浴に置かれる。その後、塩化メタクリロイル溶液は激しい撹拌下で滴下により加えられる。塩化メタクリロイルの添加が完了すると、反応媒体は0℃、1時間、そして次に周囲温度で23時間撹拌下で放置される。その後、反応媒体は3リットルのエルレンマイヤーフラスコに移され、ジクロロメタン1リットルが加えられる。その後、有機相は、300mLの水で4回、0.5M塩酸で6回、300mLのNaHCO3飽和水溶液で6回、および再び300mLの水で4回連続的に洗われる。有機相はMgSO4で乾燥され、その後ろ過され、ロータリーエバポレータを使用して、減圧下濃縮され、特性が以下のとおりである白黄色の液体である保護されたジオールモノマー64.9g(収率85.3%)を製造する。
6.02 (singlet, 1H), 5.47 (singlet, 1H), 4.08 (triplet, J = 6.8 Hz, 2H), 4.05-3.98 (multiplet, 1H), 3.96 (doublet of doublets, J = 6 Hz and J = 7.6 Hz, 1H), 3.43 (doublet of doublets, J = 7.2 Hz and J = 7.2 Hz, 1H), 1.86 (doublet of doublets, J = 1.2 Hz and J = 1.6 Hz, 3H), 1.69-1.33 (multiplet, 6H), 1.32 (singlet, 3H), 1.27 (singlet, 3H).
本発明によるジオール基を有するメタクリレート共重合体の合成は、2工程(反応式10の工程3および4)で行なわれる:
・2つのアルキルメタクリレートモノマーとケタール形で保護されたジオール基を有するメタクリレートモノマーとの共重合;
・共重合体の脱保護。
メタクリル酸ステアリル(StMA)10.5g(31.0mmol)、メタクリル酸ラウリル(LMA)4.76g(18.7mmol)、パラグラフ1.1.1に記述されたプロトコルにより得られたケタール形で保護されたジオール基を有するメタクリレート3.07g(12.7mmol)、ジチオ安息香酸クミル68.9mg(0.253mmol)、およびアニソール19.5mLが、100−mLシュレンク管に導入される。反応媒体は、撹拌下に置かれ、およびアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)8.31mg(0.0506mmol)のアニソール85μLの溶液が、このシュレンク管に導入される。その後、反応媒体は、アルゴンバブリングにより、30分間脱気され、16時間かけて65℃になる。シュレンク管は重合を止めるために氷浴に置かれる。次に、ポリマーはメタノールに沈殿させることによって分離され、次いでろ過され、30℃減圧下で一晩乾燥される。
先に得られた、およそ20%の保護されたジオール基を含んでいる共重合体7.02gは、500−mLエルレンマイヤーフラスコに導入される。ジオキサンの180mLが加えられる。また、反応媒体は撹拌下30℃に置かれる。1M塩酸3mL、次に塩酸(35重量%)2.5mLが滴下により加えられる。その後、反応媒体はわずかに不透明になる。また、THF20mLが媒体を完全に均質で、透明にするために導入される。その後、反応媒体は48時間40℃で撹拌下放置される。共重合体は、メタノールに沈殿させ、ろ過および30℃で減圧下一晩乾燥させることにより回収される。
別の実施態様では、本発明の統計共重合体A1は次の反応式11により得られる:
エステルの形で保護されたジオール基を有するメタクリレートモノマーの合成は、次のプロトコルによる、2工程(式11の工程1および2)で行なわれる:
フェニルボロン酸(PBA)6.01g(49.3mmol)およびアセトン300mLが500−mLビーカーに導入され、続けて、水1.5mLが導入される。反応媒体は撹拌下に置かれ、1,2,6−ヘキサントリオール6.07g(45.2mmol)が、ゆっくり加えられる。過剰量の硫酸マグネシウムが反応媒体に加えられ、最初に導入された水とともに、フェニルボロン酸と1,2,6−ヘキサントリオールとの縮合によって放出された水を捕捉する。反応媒体は30分間周囲温度で撹拌下放置され、、その後ろ過され、ロータリーエバポレータによって減圧下で濃縮される。
前の工程で得られた白黄色の液体が、滴下漏斗を上に載せた1リットルのフラスコに導入される。使用されるガラス器は、100℃でサーモスタット制御されたオーブンで、あらかじめ一晩乾燥させたものである。その後、無水ジクロロメタン90mLが、フラスコに導入され、続いてトリエチルアミン6.92g(68.4mmol)が導入される。無水ジクロロメタン10mLの塩化メタクリロイル(MAC)5.82g(55.7mmol)溶液が、滴下漏斗に導入される。その後、フラスコは氷浴に置かれ、反応媒体の温度を0℃前後に低下させる。その後、塩化メタクリロイル溶液は、激しい撹拌下で滴下により加えられる。一旦塩化メタクリロイルの添加が完了すると、反応媒体は1時間、0℃で、次に17時間、周囲温度で撹拌下放置される。その後、反応媒体は500−mLエルレンマイヤーフラスコに移され、ジクロロメタン300mLが加えられる。その後、有機相は、水100mLで4回、0.1M塩酸100mLで4回、NaHCO3飽和水溶液100mLで4回、および再び水100mLで4回、連続的に洗われる。有機相はMgSO4で乾燥され、その後ろ過され、ロータリーエバポレータを使用して、減圧下濃縮され、特性が以下のとおりである白黄色の液体である保護されたジオールモノマーを11.6g(収率89%)製造する。
7.81 (doublet of doublets, J = 4 Hz and J = 8 Hz, 2H), 7.48 (triplet of triplets, J = 1.2 Hz and J = 7.2 Hz, 1H), 7.38 (triplet of triplets, J = 1.2 Hz and J = 6.8 Hz, 1 H), 6.10 (singlet, 1H), 5.55(singlet, 1H), 4.63-4.53 (multiplet, 1H), 4.44 (doublet of doublets, J= 7.6 Hz and J = 8.8 Hz, 1H), 4.18 (triplet, J = 6.8 Hz, 2H), 3.95 (doublet of doublets, J = 6.8 Hz and J = 8.8 Hz, 1H), 1.94 (doublet of doublets, J = 1.2 Hz and J = 1.6 Hz, 3H), 1.81-1.47 (multiplet, 6H)
本発明によるジオール基を有するメタクリレート共重合体の合成は、2工程(式11の工程3および4)で行なわれる:
・2つのアルキルメタクリレートモノマー、およびボロン酸エステルの形で保護されたジオール基を有するメタクリレートモノマーの共重合;
・共重合体の脱保護。
メタクリル酸ステアリル(StMA)13.5g(40mmol)、メタクリル酸ラウリル(LMA)12g(47.2mmol)、ボロン酸エステルの形で保護されたジオール基を有するメタクリル酸エステル3.12g(10.8mmol)、ジチオ安息香酸クミル92.1mg(0.416mmol)およびアニソール34mLが、100−mLシュレンク管に導入される。反応媒体は撹拌下に置かれ、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)13.7mg(0.0833mmol)のアニソール135μLの溶液が、シュレンク管に導入される。その後、反応媒体はアルゴンバブリングにより30分間脱気され、24時間かけて65℃になる。シュレンク管は重合を止めるために氷浴に置かれる。また、テトラヒドロフラン(THF)30mLが反応媒体に次に加えられる。ポリマーは冷却メタノールに沈殿させることによって分離され、ろ過後、30℃で減圧下一晩乾燥される。
前の工程で得られ、保護されたジオール基約10%を含んでいる共重合体19gが、1リットルのエルレンマイヤーフラスコに導入される。ジクロロメタン250mLおよび塩酸30mLが加えられる。反応媒体は、さらに24時間周囲温度で撹拌されて、その後、水酸化ナトリウム水溶液(pH=10)1リットルに滴下により投入され、24時間周囲温度で撹拌される。撹拌の間中、反応媒体は二相から構成される。有機相は分液漏斗を使用して、回収される。また、ポリマーは冷却メタノールに沈殿させられる。このようにして得られるポリマーを、ジクロロメタン100mlに再度溶解し、再び冷却メタノールに沈殿させる。ポリマーは回収され、30℃で減圧下一晩乾燥される。
(o2.1:架橋剤としてのボロン酸ジエステルの合成)
本発明による化合物A2の合成は、次のプロトコルおよび反応式12により行なわれる:
7.82 (singlet, 2H), 4.63-4.51 (multiplet, 2H), 4.42 (doublet of doublets, J = 8 Hz and J = 8.8 Hz, 2H), 3.95 (doublet of doublets, J = 7.2 Hz and J = 8.8 Hz, 2H), 1.81-1.31 (multiplet, 36H), 0.88 (triplet, J = 7.2 Hz, 6H); 1,2−ドデカンジオール: δ: 3.85-3.25 (multiplet, approximately 2.17H), 1.81-1.31 (multiplet, approximately 13.02H), 0.88 (triplet, J = 7.2 Hz, approximately 2.17H)
(2.2.1 ボロン酸エステルモノマーの合成)
本発明のボロン酸エステルモノマーは次の反応式13により合成される:
4−カルボキシフェニルボロン酸(CPBA)(5.01g;30.2mmol)は1リットルビーカーに導入され、続いてアセトン350mLが導入される。反応媒体は撹拌下に置かれる。4−カルボキシフェニルボロン酸が完全に溶解するまで、水7.90mL(439mmol)が滴下により加えられる。反応媒体はそのとき透明で均質である。その後、1,2−プロパンジオール(2.78g;36.6mmol)がゆっくり加えられ、過剰量の硫酸マグネシウムを加え、最初に導入された水と、CPBAと1,2−プロパンジオールの間の縮合によって放出された水を捕捉する。反応媒体はろ過される前に25℃で1時間撹拌下で放置される。その後、溶剤はロータリーエバポレータによってろ液から取り除かれる。このようにして得られた産物、およびDMSO85mLが250mLフラスコに導入される。反応媒体は撹拌下に置かれ、反応媒体の完全な均質化の後に、8.33g(60.3mmol)のK2CO3が加えられる。その後、4−クロロメチルスチレン(3.34g;21.9mmol)が、フラスコにゆっくり導入される。その後、反応媒体は16時間50℃で撹拌下放置される。反応媒体は2Lエルレンマイヤーフラスコに移される。次に、水900mLが加えられる。水相は、酢酸エチル150mLで8回抽出される。有機相は組み合わせられ、次に、水250mLで3回抽出される。有機相はMgSO4により乾燥され、ろ過される。溶剤はロータリーエバポレータによってろ液から取り除かれ、白い粉状のボロン酸モノマー(5.70g;92.2%の収率)を製造する。その特性は以下のとおりである:
7.98 (doublet, J = 5.6 Hz, 4H), 7.49 (doublet, J = 4 Hz, 4H), 6.77 (doublet of doublets, J = 10.8 Hz and J = 17.6 Hz, 1H), 5.83 (doublet of doublets, J = 1.2 Hz and J = 17.6 Hz, 1H), 5.36 (singlet, 2H), 5.24 (doublet of doublets, J = 1.2 Hz and J = 11.2 Hz, 1H).
第1工程の間に得られたボロン酸モノマー(5.7g;20.2mmol)、およびアセトン500mLが、1リットルのエルレンマイヤーフラスコに導入される。反応媒体は撹拌下に置かれ、ボロン酸モノマーが完全に溶解されるまで、水2.6mL(144mmol)が滴下により加えられる。反応媒体はそのとき透明で均質である。アセトン50mLの1,2−ドデカンジオール(5.32g;26.3mmol)溶液が反応媒体にゆっくり加えられ、続いて過剰量の硫酸マグネシウムが加えられ、最初に導入された水と、ボロン酸モノマーと1,2−ドデカンジオールの間の縮合によって放出された水を捕捉する。周囲温度で3時間撹拌後、反応媒体はろ過される。その後、溶剤はロータリーエバポレータによってろ液から取り除かれ、白黄色の固体状のボロン酸エステルモノマーおよび1,2−ドデカンジオールの混合物を10.2g製造する。特性は以下のとおりである:
反応媒体は撹拌下に置かれ、ボロン酸モノマーが完全に溶解されるまで、水1.8mL(100mmol)が滴下により加えられる。反応媒体はそのとき透明で均質である。1,2−プロパンジオール(1.08g;14.2mmol)が、反応媒体にゆっくり加えられ、次いで過剰量の硫酸マグネシウムが加えられ、最初に導入された水と、ボロン酸モノマーと1,2−プロパンジオールの間の縮合によって放出された水を捕捉する。周囲温度で2時間撹拌後、反応媒体はろ過される。その後、溶剤はロータリーエバポレータによってろ液から取り除かれ、白黄色の固体状のボロン酸エステルモノマーおよび1,2−プロパンジオールの混合物を製造する。
1H NMR(400MHz、CDCl3):ボロン酸エステルモノマー:δ:8.06 (doublet, J = 8 Hz, 2H), 7.87 (doublet, J = 8 Hz, 2H), 7.42 (doublet, J = 2 Hz, 4H), 6.72 (doublet of doublets, J = 11 Hz and J = 18 Hz, 1H), 5.76 (doublet of doublets, J = 1 Hz and J = 18 Hz, 1H), 5.35 (singlet, 2H),5.26 (doublet of doublets, J = 1 Hz and J = 11 Hz, 1H), 4.77-4.68 (multiplet, 1H), 4.48 (doublet of doublets, J = 8 Hz and J = 9 Hz, 1H), 3.91 (doublet of doublets, J = 8 Hz and J = 9 Hz, 1H), 1.42 (doublet, J = 6Hz, 3H);1,2−ドデカンジオール:δ:3.66-3.37 (multiplet, approximately 0.26H), 1.17 (doublet, J = 6 Hz, approximately 0.39H)
本発明の統計共重合体A2は次のプロトコルにより得られる:先に準備したボロン酸エステルモノマーおよび1,2−ドデカンジオール(ボロン酸エステルモノマー3.78mmolを含む)の混合物2.09g、ジチオ安息香酸クミル98.3mg(0.361mmol)、メタクリル酸ラウリル(LMA)22.1g(86.9mmol)およびアニソール26.5mLが、100−mLシュレンク管に導入される。反応媒体は撹拌下に置かれ、また、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)11.9mg(0.0722mmol)のアニソール120μLの溶液が、シュレンク管に導入される。その後、反応媒体は、アルゴンバブリングにより、30分間脱気され、16時間かけて65℃になる。シュレンク管は重合を止めるために氷浴に置かれ、次に、ポリマーは無水アセトンに沈殿させることによって分離され、ろ過され、30℃で減圧下で一晩乾燥される。
(o3.1粘度の測定のための装置およびプロトコル)
Anton Paar社の応力制御クエット型MCR 501レオメーターを使用して、レオロジー的検討が実行された。その測定は、型番DG 26.7の円筒形状を使用して、グループIII基油中の溶液でのポリマーの処方で行なわれた。粘度は、10℃から110℃までの温度範囲において変化させたとき、せん断速度の関数として測定された。各温度については、系の粘度が、0.01〜1000s−1のせん断速度の関数として測定された。T=10℃,20℃,30℃,50℃,70℃,90℃および110℃の範囲(10℃から110℃の範囲)のせん断速度の関数としての粘度の測定は行なわれ、続いて、系の可逆性を評価するために10℃および/または20℃で新しい測定を行った。その際、平均粘度は同じプレート上に位置する測定ポイントを使用して、各温度について計算された。
[テストされた組成物]
(共重合体A1)
本発明の4種のポリ(アルキルメタクリレート−co−アルキルジオールメタクリレート)統計共重合体がテストされる。共重合体は以下のとおりである:
・共重合体A1−1:この共重合体は、ジオール基を有するモノマーを20mol%含む。平均側鎖長さは13.8個の炭素原子である。その数平均モル質量は49,600g/molである。その多分散指数は1.51である。その数平均重合度(DPn)は167である。数平均モル質量および多分散指数はポリスチレン換算により、サイズ排除クロマトグラフィー測定によって測定される。
・共重合体A1−2:この共重合体は、ジオール基を有するモノマーを20mol%含む。平均側鎖長さは10.8個の炭素原子である。その数平均モル質量は59,700g/molである。その多分散指数は1.6である。その数平均重合度(DPn)は196である。数平均モル質量および多分散指数はポリスチレン換算により、サイズ排除クロマトグラフィー測定によって測定される。
・共重合体A1−3:この共重合体はジオール基を有するモノマー10mol%を含む。平均側鎖長さは13.8個の炭素原子である。その数平均モル質量は47,800g/molである。その多分散指数は1.3である。その数平均重合度(DPn)は198である。数平均モル質量および多分散指数はポリスチレン換算により、サイズ排除クロマトグラフィー測定によって測定される。
・共重合体A1−4:この共重合体はジオール基を有するモノマー10mol%を含む。平均側鎖長さは13.8個の炭素原子である。その数平均モル質量は97,100g/molである。その多分散指数は3.11である。その数平均重合度(DPn)は228である。数平均モル質量および多分散指数はポリスチレン換算により、サイズ排除クロマトグラフィー測定によって測定される。
化合物A2−1は、パラグラフ2.1に記述されたプロトコルにより得られたボロン酸ジエステルである。
テストされる組成物の中で使用される潤滑基油は、Yubase 4という名称でSKによって上市されている、API分類のグループIIIの油である。
その潤滑基油は次の特性を有している:
− ASTM D445により測定された40℃の動粘度が、19.57 cStである;
− ASTM D445による100℃で測定された動粘度が、4.23 cStである;
− ASTM D2270により測定された粘度指数が、122である;
− DIN 51581により測定した、重量パーセントによるNoack揮発性が、14.5である;
− ASTM D92により測定された摂氏度での引火点が、230℃である;
− ASTM D97により測定された摂氏度での流動点が、−15℃である。
組成物Aは、API分類のグループIIIの潤滑基油中ポリメタクリレートポリマー4.2重量%を含む溶液を含んでいる。ポリマーは106,000g/molと等しい数平均モル質量(Mn)、3.06に等しい多分散指数(PDI)、466の数平均重合度、および14個の炭素原子である平均ペンダント鎖長を有している。
ポリジオール共重合体A1−1(4.14g)およびグループIII基油37.2gが、フラスコに導入される。ポリジオールが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
先に調製されたグループIII基油の10重量%ポリジオール共重合体A1−1溶液8gが、フラスコに導入される。ボロン酸ジエステルA2−1(55.8mg)がこの溶液に加えられる。ボロン酸ジエステルが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
先に調製されたグループIII基油の10重量%ポリジオール共重合体A1−1溶液8gが、フラスコに導入される。ボロン酸ジエステルA2−1(223mg)がこの溶液に加えられる。ボロン酸ジエステルが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
ポリジオール共重合体A1−2(6.52g)およびグループIII基油58.7gが、フラスコに導入される。ポリジオールが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
先に調製されたグループIII基油の10重量%ポリジオール共重合体A1−2溶液8gが、フラスコに導入される。ボロン酸ジエステルA2−1(65.4mg)がこの溶液に加えられる。ボロン酸ジエステルが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
先に調製されたグループIII基油の10重量%ポリジオール共重合体A1−2溶液8gが、フラスコに導入される。ボロン酸ジエステルA2−1(262mg)がこの溶液に加えられる。ボロン酸ジエステルが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
ポリジオール共重合体A1−3(7.24g)およびグループIIIの基油65.2gが、フラスコに導入される。ポリジオールが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
先に調製されたグループIII基油の10重量%ポリジオール共重合体A1−3を含む溶液8gが、フラスコに導入される。ボロン酸ジエステルA2−1(28.2mg)がこの溶液に加えられる。ボロン酸ジエステルが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
ポリジオール共重合体A1−4(4.99g)およびグループIIIの基油44.4gが、フラスコに導入される。ポリジオールが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
先に調製されたグループIII基油中の10重量%ポリジオール共重合体A1−4を含む溶液(6.01g)が、フラスコに導入される。ボロン酸ジエステルA2−1(18.6mg)がこの溶液に加えられる。ボロン酸ジエステルが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
先に調製されたグループIII基油の10重量%ポリジオール共重合体A1−4を含む溶液6.03gが、フラスコに導入される。ボロン酸ジエステルA2−1(74.7mg)がこの溶液に加えられる。ボロン酸ジエステルが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
組成物C1−1のレオロジー挙動が、10℃から110℃までの温度範囲において検討された。結果は図5で示される。組成物C1−1の動粘度は、低いせん断速度で、および50℃より低い温度で変化する。組成物C1−1は、50℃より低い温度のせん断応力下で変形する。
ポリジオール共重合体A1−1およびA1−2は、1つの鎖当たりのジオールモノマーM1の割合が同じ百分率であり、同等のモル質量であるが、モノマーの平均のアルキル基の鎖長(LC=13.8およびLC=10.8)をそれぞれで異なって有している。
ポリジオール共重合体A1−1およびA1−3は同じ平均のアルキル基の鎖長(LC)(同等の分子量)であるが、バックボーン鎖当たりのジオールモノマーM1はそれぞれ異なる割合(20%および10%)を有している。
ポリジオールA1−3およびA1−4は、1つの鎖当たりのジオールモノマーM1の同じ百分率を有しており、同じ平均のアルキル基の鎖長(LC)を有しているが、それぞれ異なる分子量(47,800g/molおよび97,100g/mol)とそれぞれ実質的に異なる数平均重合度(DPn198と228)を有している。
本発明のポリ(アルキルメタクリレート−co−アルキルジオールメタクリレート)統計共重合体がテストされる。共重合体は以下のとおりである:
・共重合体A1−1:
この共重合体は、ジオール基を有するモノマーを20mol%含む。平均側鎖長さは13.8個の炭素原子である。その数平均モル質量は49,600g/molである。その多分散指数は1.51である。その数平均重合度(DPn)は167である。数平均モル質量および多分散指数はポリスチレン換算により、サイズ排除クロマトグラフィー測定によって測定される。
組成物Bはパラグラフ3.1の中で使用される組成物B−1と同じである。
先に調製されたグループIII基油の10重量%ポリジオール共重合体A1−1を含む溶液4gが、フラスコに導入される。ボロン酸エステルポリマーA2−2(76.8mg)およびグループIII基油4gが、この溶液に加えられる。ボロン酸エステルポリマーが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
前記組成物C(つまり組成物の総重量に対して、5重量%のポリジオール共重合体A1−1および1重量%のボロン酸エステルポリマーA2−2の組成物)6gが、フラスコに導入される。ボロン酸エステルポリマーA2−2(61.9mg)がこの溶液に加えられる。ボロン酸エステルポリマーが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
先に調製されたグループIII基油の10重量%のポリジオール共重合体A1−1を含む溶液(3g)が、フラスコに導入される。ボロン酸エステルポリマーA2−2(176mg)およびグループIII基油(3g)が、この溶液に加えられる。ボロン酸エステルポリマーが完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は90℃で撹拌下維持される。
組成物Eのレオロジー挙動が10℃から110℃までの温度範囲において検討された。結果は図7で示される。組成物Eの動粘度は、低いせん断速度、および50℃より低い温度で変わる。組成物Eは、50℃より低い温度でせん断応力の下で変形する。
本発明によるジオール基を有するスチレン−メタクリレートエステル共重合体の合成は、2工程で行なわれる:
・ケタール形で保護されたジオール基を有するメタクリレートモノマーとスチレンモノマーとの共重合;
・共重合体のジオール基の脱保護。
ケタール形で保護されたジオール基を有するヘキシルジオールメタクリレートモノマー(パラグラフ1.1.1プロトコルにより得られた)3.03g(12.50mmol)、スチレン11.6g(111.7mmol)、および2−フェニル−2−プロピルベンゾジチオエート50.8mg(0.187mmol)のアニソール0.89gの溶液が、100−mLシュレンク管に導入される。その後、反応媒体は撹拌下に置かれ、窒素バブリングにより30分間脱気されて、30時間かけて120℃になる。その後、シュレンク管は重合を止めるために冷水浴に置かれ、続いてテトラヒドロフラン20mLが反応媒体に加えられる。ポリマーを周囲温度でメタノールに沈殿させて分離し、次いでろ過し、17時間30℃で減圧下乾燥する。
前の工程で得られ、およそ10%の保護されたジオールを含んでいる共重合体9.72gは、ポリマーを溶解するためのジオキサン280mLを含む500−mLフラスコに導入される。塩酸(1mol/リットル)36mLが加えられる。その後、媒体は完全に不透明になる。24時間撹拌後、25℃で媒体は再び透明になる。その後、塩酸(36重量%)1.5mLが媒体に加えられ、24時間25℃で撹拌下放置される。一旦脱保護が完了すれば、媒体は再び完全に透明になる。ポリマーは周囲温度でメタノールに沈殿させることによる分離を2回連続して行い、次いでろ過し、17時間30℃で減圧下乾燥する。
別の化合物A2(スチレン−フェニルボロンサンエステルスチレン共重合体)の合成は、次のプロトコルにより行われる:
パラグラフ2.2.1に従って先に調製されたボロン酸エステルモノマー、および1,2−プロパンジオールの混合物1.00g(ボロン酸エステルモノマー3.06mmolを含む)、スチレン8.59g(82.5mmol)、および2−フェニル−2−プロピルベンゾジチオエート33.5mg(0.123mmol)のアニソール0.59gの溶液が、30−mLシュレンク管に導入される。その後、反応媒体は、撹拌下に置かれ窒素バブリングにより30分間脱気され、次いで24時間かけて120℃になる。シュレンク管は重合を止めるために冷水浴に置かれ、テトラヒドロフラン15mLが反応媒体に次に加えられる。ポリマーを周囲温度でヘキサンに沈殿させることによって分離し、次いでろ過し、17時間30℃で減圧下乾燥する。
(6.1 粘度の測定のための装置およびプロトコル)
Anton Paar社の応力制御Couette MCR 302レオメーターを使用して、レオロジー的検討が実行された。
(テトラリン)
テストにおいて組成物の中で使用された1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン(いわゆるテトラリン)は、低い揮発性の無極性の炭化水素溶剤である。テトラリンは、供給業者から示された情報によると、次の特性を有している:
− 密度は0.966である;
− 融点は−36℃である;
− 沸点は206〜207℃の範囲である;
− 引火点は77℃である。
この共重合体は、ジオール基を有するモノマー10mol%、およびスチレンモノマー90mol%を含む。その数平均モル質量は43,800g/molである。その多分散指数は1.34である。数平均モル質量と多分散指数はポリスチレン換算を使用して、サイズ排除クロマトグラフィーによって測定される。
この共重合体は、ボロン酸エステル官能基を有するモノマー4mol%、およびスチレンモノマー96mol%を含む。その数平均モル質量は35,200g/molである。
その多分散指数は1.31である。数平均モル質量と多分散指数はポリスチレン換算を使用して、サイズ排除クロマトグラフィーによって測定される。
ポリジオール共重合体A1−5(1.00g)およびテトラリン(19.00g)が、フラスコに導入される。ポリジオールA1−5が完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は4時間周囲温度で撹拌下維持される。
ポリ(ボロン酸エステル)共重合体A2−3(1.00g)およびテトラリン(19.00g)が、フラスコに導入される。ポリ(ボロン酸エステル)A2−3が完全に溶解されるまで、このように得られた溶液は4時間周囲温度で撹拌下維持される。
先に調製された、原液C−5(テトラリン中にポリ(ボロン酸エステル)共重合体A2−3を5重量%で含む)0.1mLが、テトラリン0.9mLが加えられているフラスコに導入される。その溶液は2分の間撹拌下90℃で熱した油浴に放置される。その後、5重量%でポリジオール共重合体A1−5を含んでいる原液B−5の4mLが、この溶液に加えられ、そして、撹拌下フラスコを浴中に放置する。このように得られた溶液は1時間90℃で撹拌下維持される。
先に調製された、原液C−5(テトラリン中5重量%でポリ(ボロン酸エステル)共重合体A2−3を含む)0.3mLが、テトラリン1.7mLが加えられているフラスコに導入される。その溶液は2分の間撹拌下50℃で熱した油浴に放置される。その後、5重量%でポリジオール共重合体A1−5を含んでいる原液B−5(3mL)が、この溶液に加えられ、撹拌下フラスコを浴中に放置する。このように得られた溶液は1時間50℃で撹拌下維持される。
組成物FおよびGのレオロジー特性の挙動が50から100℃までの温度範囲で調べられた。結果は図10に示される。温度が上がる場合のテトラリンの粘度低下が、ポリ(スチレン−アルキルジオールメタクリレート)共重合体A1−5およびポリ(スチレン−フェニルボロン酸エステルスチレン)共重合体A2−3により抑制されることが観察される。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
〔態様1〕
o一般式(I)の少なくとも1種の第1のモノマーM1、および一般式(II)の少なくとも1種の第2のモノマーM2との共重合に起因する統計共重合体A1:
− R1は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
− xは2から18の範囲の整数であり;
− yは0または1に等しい整数であり;
− X1およびX2は、同一または異なって、水素原子、テトラヒドロピラニル、メチルオキシメチル、ter−ブチル、ベンジル、トリメチルシリルおよびt−ブチルジメチルシリルによって形成された群から選択され;
あるいは、
− X1およびX2は、酸素原子とともに、次式の架橋構造を形成し、
− 星(*)は、酸素原子に対する結合を表わし、
− R’2およびR’’2は、同一または異なって、水素およびC1−C11アルキル基(好ましくはメチル)によって形成された群から選択され;
あるいは、
− X1およびX2は、酸素原子と次式のボロン酸エステルを形成し、
− 星(*)は、酸素原子に対する結合を表わし、
− R’’’2は、C6−C18アリール基、C7−C18アラルキル基、およびC2−C18アルキル基(好ましくはC6−C18アリール基)によって形成された群から選択され;
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され、
− R3は、C6−C18アリール基、R’3によって置換されたC6−C18アリール基、−C(O)−O−R’3、−O−R’3、−S−R’3および−C(O)−N(H)−R’3(ここで、R’3はC1−C30アルキル基)によって形成された群から選択され;
および
o少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む化合物A2、
とを少なくとも含む混合物に起因する組成物。
〔態様2〕
態様1による組成物であって、前記統計共重合体A1は、少なくとも1種のモノマーM1、および異なるR3基を有する少なくとも2種のモノマーM2の共重合に起因する、組成物。
〔態様3〕
態様2による組成物であって、モノマーM2のうちの1つは一般式(II−A)を有している:
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
− R’’3はC1−C14アルキル基であり、
および
別のモノマーM2は一般式(II−B)を有している:
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
− R’’’3はC15−C30アルキル基である、組成物。
〔態様4〕
態様1〜3のいずれか一態様による組成物であって、前記統計共重合体A1の側鎖が、8〜20個の炭素原子(好ましくは9〜15個の炭素原子)による平均長さを有している、組成物。
〔態様5〕
態様1〜4のいずれか一態様による組成物であって、前記統計共重合体A1は、1〜30%(好ましくは5〜25%、より好ましくは9〜21%)のモル百分率で、前記共重合体の中に式(I)のモノマーM1を有している、組成物。
〔態様6〕
態様1〜5のいずれか一態様による組成物であって、前記統計共重合体A1は、100〜2000(好ましくは150〜1000)の数平均重合度を有している、組成物。
〔態様7〕
態様1〜6のいずれか一態様による組成物であって、前記統計共重合体A1は、1.05〜3.75(好ましくは1.10〜3.45)の多分散指数(PDI)を有している、組成物。
〔態様8〕
態様1による組成物であって、化合物A2は式(III)の化合物である:
− w1およびw2は、同一または異なって、0と1の間で選択された整数であり;
− R4、R5、R6およびR7は、同一または異なって、水素原子、および1〜24個の炭素原子(好ましくは4〜18個の炭素原子、より好ましくは6〜14個の炭素原子)を有する炭化水素含有基から選択され;
− Lは二価の連結基で、C6−C18アリール基、C6−C18アラルキル基およびC2−C24炭化水素含有鎖によって形成された群から選択される、組成物。
〔態様9〕
態様1による組成物であって、化合物A2は、式(IV)の少なくとも1種のモノマーM3と、一般式(V)の少なくとも1種の第2のモノマーM4との共重合に統計共重合体である:
− tは0または1に等しい整数であり;
− uは0または1に等しい整数であり;
− MとR8は同一または異なって、二価の連結基であり、C6−C18アリール基、C7−C24アラルキル基およびC2−C24アルキル基(好ましくはC6−C18アリール基)によって形成された群から選択され、
− Xは、−O−C(O)−、−C(O)−O−、−C(O)−N(H)−、−N(H)−C(O)−、−S−、−N(H)−、−N(R’4)−、および−O−(ここでR’4は1〜15個の炭素原子を含む炭化水素含有鎖)によって形成された群から選択された官能基であり;
− R9は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
− R10とR11は、同一または異なって、水素原子、および1〜24個の炭素原子(好ましくは4〜18個の炭素原子、より好ましくは6〜14個の炭素原子)を有する炭化水素含有基によって形成された群から選択され;
− R12は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され、
− R13は、C6−C18アリール基、R’13によって置換されたC6−C18アリール基、−C(O)−O−R’13、−O−R’13、−S−R’13および−C(O)−N(H)−R’13基(ここで、R’13はC1−C25アルキル基である)によって形成された群から選択される、組成物。
〔態様10〕
態様9による組成物であって、R10、M、X、および(R8)u(ここで、uは、一般式(IV)のモノマーのうちの、0または1に等しい)の連続によって形成された鎖は、8〜38(好ましくは10〜26)個の炭素原子の総数を有している、組成物。
〔態様11〕
態様9〜10のいずれか一態様による組成物であって、前記共重合体A2の側鎖は、8個以上(好ましくは11〜16個)の炭素原子の平均長さを有している、組成物。
〔態様12〕
態様9〜11のいずれか一態様による組成物であって、前記共重合体A2は、モル百分率0.25〜20%(好ましくは1〜10%)で、前記共重合体中に式(IV)のモノマーを有している、組成物。
〔態様13〕
態様9〜12のいずれか一態様による組成物であって、前記共重合体A2は、50〜1500(好ましくは80〜800)の数平均重合度を有している、組成物。
〔態様14〕
態様9〜13のいずれか一態様による組成物であって、前記共重合体A2は、1.04〜3.54(好ましくは1.10〜3.10)の多分散指数(PDI)を有している、組成物。
〔態様15〕
態様1〜14のいずれか一態様による組成物であって、前記共重合体A1の量は、組成物の総重量に対して0.1〜50重量%の範囲である、組成物。
〔態様16〕
態様1〜15のいずれか一態様による組成物であって、前記化合物A2の量は、組成物の総重量に対して0.1〜50重量%の範囲である、組成物。
〔態様17〕
態様1〜16のいずれか一態様による組成物であって、共重合体A1と化合物A2の重量による比率(比率A1/A2)が、0.005〜200(好ましくは0.05〜20、さらに好ましくは0.1〜10)である、組成物。
〔態様18〕
態様1〜17のいずれか一態様による組成物であって、ポリマー、色素、染料、充填剤、可塑剤、ファイバ、酸化防止剤、潤滑剤用添加剤、相溶化剤、消泡剤、分散性の添加剤、接着促進剤および安定化剤によって形成された群から選択された少なくとも1つの添加剤をさらに含む、組成物。
Claims (16)
- o一般式(I)の少なくとも1種の第1のモノマーM1、および一般式(II)の少なくとも1種の第2のモノマーM2との共重合に起因する統計共重合体A1:
− R1は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
− xは2から18の範囲の整数であり;
− yは0または1に等しい整数であり;
− X1およびX2は、同一または異なって、水素原子、テトラヒドロピラニル、メチルオキシメチル、ter−ブチル、ベンジル、トリメチルシリルおよびt−ブチルジメチルシリルによって形成された群から選択され;
あるいは、
− X1およびX2は、酸素原子とともに、次式の架橋構造を形成し、
− 星(*)は、酸素原子に対する結合を表わし、
− R’2およびR’’2は、同一または異なって、水素およびC1−C11アルキル基によって形成された群から選択され;
あるいは、
− X1およびX2は、酸素原子と次式のボロン酸エステルを形成し、
− 星(*)は、酸素原子に対する結合を表わし、
− R’’’2は、C6−C18アリール基、C7−C18アラルキル基、およびC2−C18アルキル基によって形成された群から選択され;
− R2は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され、
− R3は、C6−C18アリール基、R’3によって置換されたC6−C18アリール基、−C(O)−O−R’3、−O−R’3、−S−R’3および−C(O)−N(H)−R’3(ここで、R’3はC1−C30アルキル基)によって形成された群から選択され;
および
o少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む、架橋剤である化合物A2、
とを少なくとも含む混合物に起因し、
前記統計共重合体A1中の、前記第1のモノマーM1のモル百分率が1〜30%であり、
前記統計共重合体A1は、100〜2000の数平均重合度を有しており、
前記統計共重合体A1および前記化合物A2は、統計共重合体A1のジオール基と架橋剤である化合物A2のボロン酸エステル官能基との間のエステル交換反応により熱可逆的な方式で架橋されうる組成物。 - 請求項1による組成物であって、前記統計共重合体A1は、少なくとも1種のモノマーM1、および異なるR3基を有する少なくとも2種のモノマーM2の共重合に起因する、組成物。
- 請求項1〜3のいずれか一項による組成物であって、前記統計共重合体A1の側鎖が、8〜20個の炭素原子による平均長さを有している、組成物。
- 請求項1〜4のいずれか一項による組成物であって、前記統計共重合体A1は、5〜25%のモル百分率で、前記共重合体の中に式(I)のモノマーM1を有している、組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項による組成物であって、前記統計共重合体A1は、150〜1000の数平均重合度を有している、組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項による組成物であって、前記統計共重合体A1は、1.05〜3.75の多分散指数(PDI)を有している、組成物。
- 請求項1による組成物であって、化合物A2は、式(IV)の少なくとも1種のモノマーM3と、一般式(V)の少なくとも1種の第2のモノマーM4との共重合に起因する統計共重合体である:
− tは0または1に等しい整数であり;
− uは0または1に等しい整数であり;
− MとR8は同一または異なって、二価の連結基であり、C6−C18 アリーレン基、C7−C24 アラルキレン基およびC2−C24 アルキレン基によって形成された群から選択され、
− Xは、−O−C(O)−、−C(O)−O−、−C(O)−N(H)−、−N(H)−C(O)−、−S−、−N(H)−、−N(R’4)−、および−O−(ここでR’4は1〜15個の炭素原子を含む炭化水素含有鎖)によって形成された群から選択された官能基であり;
− R9は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され;
− R10とR11は、同一または異なって、水素原子、および1〜24個の炭素原子を有する直鎖アルキル基によって形成された群から選択され;
− R12は、−H、−CH3および−CH2−CH3によって形成された群から選択され、
− R13は、C6−C18アリール基、R’13によって置換されたC6−C18アリール基、−C(O)−O−R’13、−O−R’13、−S−R’13および−C(O)−N(H)−R’13基(ここで、R’13はC1−C25アルキル基である)によって形成された群から選択される、組成物。 - 請求項9による組成物であって、前記化合物A2は、モル百分率0.25〜20%で、前記共重合体中に式(IV)のモノマーを有している、組成物。
- 請求項9または10による組成物であって、前記化合物A2は、50〜1500の数平均重合度を有している、組成物。
- 請求項9〜11のいずれか一項による組成物であって、前記化合物A2は、1.04〜3.54の多分散指数(PDI)を有している、組成物。
- 請求項1〜12のいずれか一項による組成物であって、前記共重合体A1の量は、組成物の総重量に対して0.1〜50重量%の範囲である、組成物。
- 請求項1〜13のいずれか一項による組成物であって、前記化合物A2の量は、組成物の総重量に対して0.1〜50重量%の範囲である、組成物。
- 請求項1〜14のいずれか一項による組成物であって、共重合体A1と化合物A2の重量による比率(比率A1/A2)が、0.005〜200である、組成物。
- 請求項1〜15のいずれか一項による組成物であって、共重合体A1および化合物A2とは異なるポリマー、色素、染料、充填剤、可塑剤、ファイバ、酸化防止剤、潤滑剤用添加剤、相溶化剤、消泡剤、分散性の添加剤、接着促進剤および安定化剤によって形成された群から選択された少なくとも1つの添加剤をさらに含む、組成物。
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