JPH02503003A - 芳香族ポリシアネート/モノシアネート コモノマー組成物およびそれより誘導されるポリトリアジン - Google Patents
芳香族ポリシアネート/モノシアネート コモノマー組成物およびそれより誘導されるポリトリアジンInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
芳香族ポリシアネート/モノシアネート コモノマー組成物およびそれより誘導
されるポリトリアジン本発明は、芳香族ポリシアネートおよび芳香族モノシアネ
ートのコモノマー組成物、並びにそれより誘導されるポリトリアジンに関する。
さらに特に、本発明は芳香族モノシアネートがシアネート基に対しオルト位で置
換した組成物に関する。
ポリシアネートモノマーは重合しポリトリアジンを形成する公知の熱硬化性樹脂
である。ポリトリアジンは良好な耐熱性、硬度、電気特性、寸法安定性、耐蝕性
、および耐薬品性を有している。ポリトリアジンは基材への接着剤および塗料と
してを効である。またポリトリアジンはアドバンスト複合材料の製造および電気
用積層板の製造に有効である。
硬化前に芳香族ポリシアネートに種々のフェニルモノシアネートを混入すること
によりポリトリアジンの物理特性を高める試みが行なわれた0例えば、フェニル
シアネートおよびバラ位において置換したフェニルシアネートは、芳香族ポリシ
アネートから製造されたポリトリアジンを改質するコモノマーとして用いられて
きた。Korshakらはbbμ=力江肌聾USSR,A17 : k 1.2
3〜27頁、1975において、異なる量のフェニルシアネートおよびビスフェ
ノールAのジシアネートから製造したポリトリアジンの物理および機械特性の改
良を開示している。このポリトリアジンは下式、で表わされると考えられる。
Brand らはNASA ContractorRe ort 31B5 、
1979において異なる量の4−ノニルフェニルシアネートもしくは4−フェニ
ルフェニルシアネートおよびジシアネートから製造したポリトリアジンの水吸着
の低下を開示している。
不幸にも、フェニルシアネートの添加は製造したポリトリアジンの水吸着を低下
させたが、ポリトリアジンの他の物理および機械特性は悪影響をうける。最も重
要なことは、Korshakらはフェニルシアネートを添加しないで製造したポ
リトリアジンと較べ、衝撃強さにより測定したところ靭性の低下を開示している
。
従来技術の欠点について、芳香族ポリシアネートおよび芳香族モノシアネートの
コモノマー組成物より誘導された物理特性が高められたポリトリアジンが必要で
ある。さらに特に、靭性および顕著な物理特性が増したそのようなコモノマー組
成物より誘導されたポリトリアジンが必要である。
−態様において、本発明は芳香族ポリシアネートおよびシアネート基に対しオル
ト位で置換した芳香族モノシアネートを含んでなるコモノマー組成物である。
他の態様において、本発明は芳香族ポリシアネートおよびシアネート基に対しオ
ルト位で置換した芳香族モノシアネートを含んでなるポリトリアジンである。
驚くべきことに、本発明のコモノマー組成物より製造されるポリトリアジンは、
ポリシアネートのみより製造されたポリトリアジンと比較して改良された靭性を
示す、他の物理特性、例えば剛性および耐熱性は悪影響をうけず、事実、置換芳
香族モノシアネートの添加により改良される。
本発明のポリトリアジンはアドバンスト複合材料および繊維強化積層板の製造、
並びにポリトリアジンを用いる他のあらゆる用途に有効である。
芳香族ポリシアネートは米国特許第3.553.244号;3.738,962
号; 4.396.745号; 4.528.366号: 4.559,3
99号;および4.581.425号に開示されている。好ましい芳香族ポリシ
アネートは米国特許第4,528,366号に記載されているようなビスフェノ
ールAおよびビスフェノールSの多価フェノール、ビスフェノールAおよびビス
フェノールSのハロゲン化および/またはアルキル化同族体、ノボラック、およ
び1個以上の多環脂肪族基により架橋したポリフェノールより製造される。
より好ましい芳香族ポリシアネートはビスフェノールAの多価フェノール、ビス
フェノールAのハロゲン化同族体、および1個以上の多環脂肪族基により架橋し
たポリフェノールより製造される。最も好ましい芳香族ポリシアネートは1個以
上の多環脂肪族基により架橋したポリフェノールより製造される。特に好ましい
芳香族ポリシアネートは、下式を存する。
!)
(上式中、nの平均値は0.2である)最も好ましい芳香族ポリシアネートおよ
び他の好ましい芳香族ポリシアネートの製造方法は係属米国出願Nα552,5
15(1983年11月り6日出[)に開示されている。
本発明の範囲内の芳香族モノシアネートはシアネート基に対し各オルト位で置換
している。各オルト位とは炭素−シアネート結合を有する位置に隣接した芳香族
環の各位置を意味する。置換とはハロまたは他の基による芳香族環の炭素−水素
結合からの水素の交換を意味する。この基は一価でもまたは縮合環の一部を形成
する二価であってもよい。
芳香族モノシアネートがポリトリアジンの靭性を増すメカニズムははっきりしな
・いが、モノシアネートのオルト置換がそれ自身とモノシアネートとの反応を立
体的に妨げ、従って芳香族ポリシアネートとの反応を増すと考えられる。モノシ
アネートとポリシアネートとの間の反応は形成したポリトリアジンの架橋密度を
低下させおよび靭性を増す、従って、芳香族モノシアネート上のシアネート基の
反応を立体的に妨げおよび重合反応の間安定であるあらゆる置換が適切である。
立体障害を測定するため、形成されたポリトリアジンが芳香族ポリシアネートの
ホモ重合により製造されたポリトリアジンにより示される靭性と比較してより増
した靭性を示す場合、置換は反応を立体的に妨げると考えられる。
ヒドロカルピル核を有しおよびシアネート基に対する各オルト位で置換したあら
ゆる芳香族モノシアネートをコモノマーとして用いてよいが、好ましい置換モノ
シアネートはシアネート基に対し各オルト位においてハロ、直鎖もしくは分校t
J c I〜4アルキル、フェニルもしくは置換フェニル、メルカプト、シアノ
、ホルミル、Y−0−、Y−3−、Y−CO−。
Y−COO−(Yは01〜4アルキル、またはフェニルもしくは置換フェニルで
ある)、または置換メチルで置換したフェニル、ナフチル、アントラシル、およ
びフエナントリルモノシアネートである。「置換フェニル」とはハロもしくはメ
チル、または製造したポリトリアジンに悪影響を与えない他の置換基で置換した
フェニルを意味する。「置換メチル」とはX−CHz 、Y OCH*
、Y 5CHz−、Y C0CHz−1またはY −COOCHt −(X
はハロ、フェニルもしくは置換フェニル、メルカプト、ホルミル、またはシアノ
であり、Yは前記規定のものである)を意味する。好ましくは、芳香族モノシア
ネ−トはシアネート基に対する各オルト位において独立にハロ、直鎖もしくは分
枝鎖CI〜4アルキル、または置換メチルにより置換されている。好ましい置換
メチルはX−Cl1□−、Y−OCH!−2またはY C00CHt (X
はハロ、フェニルもしくは置換フェニル、またはシアノであり、Yは前記規定の
ものである)である。
好ましくは、置換モノシアネートはフェニルまたはナフチルシアネートのいずれ
かである。好ましいナフチルシアネートは1−ナフチルシアネートおよび2−ナ
フチルシアネートから誘導される0本発明を説明するため、ナフチレン環での置
換は以下のように示される。
ナフチルシアネートの好ましい種類は2位および本質的に9位で置換した、およ
びこの他にさらに8位で置換した1−ナフチルシアネートである。他の好ましい
ナフチルシアネートは1および3位において置換した2−ナフチルシアネートで
ある。好ましい置換基はメチル、ブロモおよびクロロである。
最も好ましい芳香族モノシアネートはフェニルシアネートである。有利には、フ
ェニルシアネートは下式、(上式中、各Rは独立にハロ、直鎖もしくは分枝鎖C
I〜4アルキル、フェニルもしくは置換フェニル、メルカプト、シアY −CI
!、 −、Y −OCH,−、Y−5CI+□−、Y−COCt!!−1または
Y C00Cfb−であり;
各R,は独立に水素、ハロ、C8−4アルキル、C8−4アルコキシもしくはチ
オアルコキシ(すなわちアルキルチオ)、またはシアノであり;
R2は水素、ハロ、直鎖もしくは分枝鎖C1〜4アルキル1、フェニルもしくは
置換フェニル、メルカプト、シアノ、ホルミル、y−o−、y−s−、y−co
−、y−coo +、X−Cl! 、Y 0CHz 、Y 5C)It
−9,Y C0CHz−1またはy −coocu、−であり:
Xはハロ、フェニルもしくは置換フェニル、メルカプト、ホルミル、またはシア
ノであり:
YはC3−4アルキル、またはフェニルもしくは置換フェニルである)
で表わされる。
上式で表わされるハロゲン化フェニルシアネートは製造したポリトリアジンの靭
性を改良するだけでなく耐燃性も増す。
ポリトリアジンにハロゲン含有物質を混入することにより耐燃性を増すことは技
術上公知である0例えば米国特許第4.097.455号参照。
好ましくは、フェニルシアネートは下式、(上式中、各Rは独立にハロ、直鎖も
しくは分枝鎖C3〜4アルキル、X CL 、Y 0CIh 、Y
5CII□−、Y −cocnz −1またはY−COOCHt−であり:
各R,は独立に水素、ハロ、C1〜4アルキル、Cl−アルコキシもしくはチオ
アルコキシ、またはシアノであり;Rtは水素、ハロ、直鎖もしくは分枝鎖CI
〜4アルキル、フェニルもしくは置換フェニル、メルカプト、シアノ、ホルミル
、y−o−、y−s−、y−co−、y−coo +、X−CL −Y 0
CHz 、Y 5CHz 、Y C0CH!−1またはY−COOCH
t−であり:
Xはハロ、フェニルもしくは置換フェニル、メルカプト、ホルミル、またはシア
ノであり:
YはCl−4アルキル・、またはフェニルもしくは置換フェニルである)
で表わされる。
フェニルシアネートのより好ましい種類は下式、(上式中、各Rは独立にハロ、
直鎖もしくは分枝鎖C1〜4アルキル、X CHz 、Y OCH!−
1またはY−COOCIIi−であり;
各R1は独立に水素、ハロ、C3−4アルキル、C8〜、アルコキシもしくはチ
オアルコキシ、またはシアノであり;R2は水素、ハロ、直鎖もしくは分枝鎖C
1−アルキル、フェニルもしくは置換フェニル、シアノ、y−o−、x−、CT
o 、Y QC)It 、Y C00Ctlt−であり;Xはハロ、フ
ェニルもしくは置換フェニル、またはシアノであり;
YはC8−4アルキル、またはフェニルもしくは置換フェニルである)
で表わされる。
好ましい直鎖もしくは分枝鎖C1〜4アルキルはメチル、第ルシアネートは下式
、・
(上式中、各Rは独立にハロ、メチル、メトキシメチル、アセトキシメチル、第
二もしくは第三ブチル、またはイソプロピルであり;
各RIは独立に水素、ハロ、メチル、メトキシ、またはシアノであり;
R1は水素、ハロ、メチル、メトキシメチル、アセトキシメチル、第二もしくは
第三ブチル、イソプロピル、メトキシ、シアノ、フェニル、フェニルオキシ、ま
たはベンジルである)で表わされる。
さらにより好ましい種類は下式、
(上式中、各Rは独立にハロ、メチル、メトキシメチル、アセトキシメチル、第
二もしくは第三ブチル、またはイソプロピルであり;
各R3は独立に水素、ハロ、またはメチルであり;Rすは水素、ハロ、メチル、
メトキシメチル、アセトキシメチル、第二もしくは第三ブチル、またはイソプロ
ピルである)
で表わされる。
好ましくは、パラ位での置換基の種類は、メタ位での置換基の好ましい種類に限
定され、フェニルシアネートは下式、(上式中、各Rは独立にメチル、メトキシ
メチル、アセトキシメチル、第ニブチル、またはイソプロピルであり;各R8は
独立に水素、クロロ、ブロモ、またはメチルである)
で表わされる。
メタおよびパラ位での好ましい置換基は、水素、ブロモ、およびメチルであり、
フェニルシアネートは下式、(上式中、各Rは独立にメチル、メトキシメチル、
アセトキシメチル、第ニブチル、またはイソプロピルであり;各R+は独立に水
素、ブロモ、またはメチルである)で表わされる。
フェニルシアネートのより好ましい種類は下式、(上式中、各Rは独立にメチル
、メトキシメチル、第ニブチル、またはイソプロピルであり;
各R,は独立に水素、ブロモ、またはメチルである)で表わされる。
フェニルシアネートの最も好ましい種類は、両方のオルト位がメチル、イソプロ
ピル、または第ニブチルで置換されたものである。この種類は下式、
(上式中、Rはメチル、イソプロピル、または第ニブチルであり;
各R1は独立に水素、ブロモ、またはメチルである)で表わされる。
好ましくは、各メタ位およびパラ位は独立にブロモまたはメチルで置換されてお
り、この種のフェニルシアネートは下式、
(上式中、Rはメチル、イソプロピル、または第ニブチルであり;
各R8は独立にブロモ、またはメチルである)で表わされる。
最も好ましいフェニルシアネートは両方のオルト置換基がメチルであり、両方の
メタ置換基がブロモであるものである。
このハロゲン化シアネートを下式、
(上式中、RIはブロモまたはメチルである)で表わされる。
最も好ましいフェニルシアネートは下式、で表わされる2、4.6−ドリメチル
ー3.5−ジブロモフェニルシアネートおよび下式、
で表わされる2、6−シメチルー3.4.5−1リプロモフエニルシアネートで
ある。
最も好ましいフェニルシアネートおよび他の芳香族モノシアネートの製造方法は
1987年11月13日出願の米国係属出願随120.310に開示されている
。
最も好ましいコモノマー組成物は、2,4.6−)ツメチル−3,5−ジブロモ
フエニルシアネートまたは2.6−シメチルー3.4.5−)ジブロモフェニル
シアネートのいずれかと式Iで表わされる芳香族ポリシアネートの組成物である
。
コモノマー組成物は、本発明の範囲内の2種以上の芳香族モノシアネートと芳香
族ポリシアネートとの混合物であってよい。またコモノマー組成物は、2種以上
の芳香族ポリシアネートと好適な芳香族モノシアネートとの混合物であってよい
。同様に、コモノマー組成物は2種以上の好適な芳香族モノシアネートと2種以
上の芳香族ポリシアネートとの混合物であってよい。
コモノマーは均質混合物を形成するに有効などのような方法で混合してもよい、
ポリシアネートが室温において固体または粘稠な液体である場合、均質混合物は
まずポリシアネートを高温で融解し、次いでモノシアネートをこの融解したポリ
シアネートと混合することにより製造される。この他に、均質混合物はポリシア
ネートを好適な溶媒に溶解し、この溶液をモノシアネートと混合し、次いで溶媒
を除去することにより製造される。
コモノマー組成物に混入されるモノシアネートの量は製造したポリトリアジンに
所望の靭性を与えるに有効な量である。
好ましくは、この組成物はモノシアネートを1〜50パーセント、より好ましく
は5〜30パーセント含む。このパーセントは芳香族モノシアネート由来のシア
ネート基の割合として規定される0例えば、芳香族ジシアネートを2モルおよび
芳香族モノシアネートを1モル含むコモノマー組成物はモノシアネートと20パ
ーセント含む。
製造したポリトリアジンの物理、化学、または電気特性を改良するためコモノマ
ー組成物に反応性および非反応性添加剤を加えてもよい。反応性添加剤は、本発
明の範囲内ではない芳香族モノシアネート、並びに他のシアネート反応性モノマ
ーを含む。非反応性添加剤は、1987年7月30日出願の係属米国出願Nα7
9,378に記載のような靭性を高めるためのグラフトゴム粒子、耐燃性を改良
するためのハロゲン含有物質、および熱安定性を改良するための抗酸化剤を含む
。
コモノマー組成物は硬化しポリトリアジンを形成する。こネートの硬化と同様の
方法で硬化される。この組成物は触媒を用いないで熱硬化される。好ましくは触
媒を用いる。米国特許第3.694.410号: 4.094.852号;お
よび4,528.366号は好適な触媒を開示している。好ましい触媒はコバル
ト触媒、例えばコバルトアセチルアセトネート、コバルトオフテート、およびコ
バルトナフチネートである。触媒の量はコモノマー組成物の重量を基準として1
0ppa+〜11000ppである。
■
各実験において、式Iの好ましい芳香族ポリシアネートと表Iにサンプル1〜7
で示した芳香族モノシアネートとの均質混合物を製造した。コバルトアセチルア
セトネートとして1100ppのコバルトをこの混合物に加えた。この混合物を
標準注型法を用いて175°Cで1時間、225°Cで2時間、および250℃
で1時間硬化した。次いで注型品を分析し製造したポリトリアジンの物理特性を
測定した。結果を表■に示す。
表I
コモノマーとして用いた芳香族モノシアネートのサンプル・本発明の例ではない
。
表■のデータは、本発明のポリトリアジンが、破壊エネルギーの増加により示さ
れるように靭性を増すだけでな(、剪断弾性率の増加により示されるように剛性
も改良することを示している。この改良された特性は、ガラス転移温度により示
される°ようにポリトリアジンの耐魅性をそれほど犠牲にせず得られた。逆に、
ポリトリアジンの剪断弾性率、特に湿剪断弾性率は、本発明の範囲内ではない芳
香族モノシアネートをコモノマーとして用いた場合の未改質ポリトリアジン(対
リシアネートを用いてこの例を繰り返すことにより同様のすぐれた結果が得られ
る。
国際調査報告
1−醐4aa+^―””−’W”wlne*61W9+電
Claims (10)
- 1.芳香族ポリシアネートおよびシアネートに対し各オルト位で置換した芳香族 モノシアネートを含んでなるコモノマー組成物。
- 2.芳香族ポリシアネートがビスフェノールA、ビスフェノールAのハロゲン化 同族体、または少なくとも1種の多環式脂肪族基により架橋したポリフェノール のポリシアネートである、請求項1記載のコモノマー組成物。
- 3.芳香族ポリシアネートが下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、nの平均値は0.2である)を有する、請求項2記載のコモノマー組 成物。
- 4.芳香族モノシアネートが下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、各Rは独立にハロ、直鎖もしくは分枝鎖C1〜4アルキル、フェニル もしくは置換フェニル、メルカプト、シアノ、ホルミル、Y−O−,Y−S−, Y−CO−,Y−COO−,Y−CH2−,Y−OCH2−,Y−SCH2−, Y−COCH2−、またはY−COOCH2−であり; 各R1は独立に水素、ハロ、C1〜4アルキル、C1〜4アルコキシもしくはチ オアルコキシ(すなわちアルキルチオ)、またはシアノであり; R2は水素、ハロ、直鎖もしくは分枝鎖C1〜4アルキル、フェニルもしくは置 換フェニル、メルカプト、シアノ、ホルミル、Y−O−,Y−S−,Y−CO− ,Y−COO−,X−CH2−,Y−OCH2−,Y−SCH2−,Y−COC H2−、またはY−COOCH2−であり; Xはハロ、フェニルもしくは置換フェニル、メルカプト、ホルミル、またはシア ノであり; YはC1〜4アルキル、またはフェニルもしくは置換フェニルである) で表わされるフェニルシアネートである、請求項1記載のコモノマー組成物。
- 5.フェニルシアネートが下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、各Rは独立にハロ、メチル、メトキシメチル、アセトキシメチル、第 二もしくは第三ブチル、またはイソプロピルであり; 各R1は独立に水素、ハロ、メチル、メトキシ、またはシアノであり; R2は水素、ハロ、メチル、メトキシメチル、アセトキシメチル、第二もしくは 第三ブチル、イソプロピル、メトキシ、シアノ、フェニル、フェニルオキシ、ま たはベンジルである)で表わされる、請求項4記載のコモノマー組成物。
- 6.芳香族ポリシアネートおよびシアネート基に対し各オルト位において置換し た芳香族モノシアネートのコポリマーを含んでなるポリトリアジン。
- 7.芳香族ポリシアネートがビスフェノールA、ビスフェノールAのハロゲン化 同族体、または少なくとも1種の多環式脂肪族基により架橋したポリフェノール のポリシアネートである、請求項6記載のポリトリアジン。
- 8.芳香族ポリシアネートが下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、nの平均値は0.2である)を有する、請求項7記載のポリトリアジ ン。
- 9.芳香族モノシアネートが下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、各Rは独立にハロ、直鎖もしくは分枝鎖C1〜4アルキル、フェニル もしくは置換フェニル、メルカプト、シアノ、ホルミル、Y−O−,Y−S−, Y−CO−,Y−COO−,Y−CH2−,Y−OCH2−,Y−SCH2−, Y−COCH2−、またはY−COOCH2−であり; 各R1は独立に水素、ハロ、C1〜4アルキル、C1〜4アルコキシもしくはチ オアルコキシ(すなわちアルキルチオ)、またはシアノであり; R2は水素、ハロ、直鎖もしくは分枝鎖C1〜4アルキル、フェニルもしくは置 換フェニル、メルカプト、シアノ、ホルミル、Y−O−,Y−S−,Y−CO− ,Y−COO−,X−CH2−,Y−OCH2−,Y−SCH2−,Y−COC H2−、またはY−COOCH2−であり; Xはハロ、フェニルもしくは置換フェニル、メルカプト、ホルミル、またはシア ノであり; YはC1〜4アルキル、またはフェニルもしくは置換フェニルである) で表わされるフェニルシアネートである、請求項6記載のポリトリアジン。
- 10.フェニルシアネートが下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、各Rは独立にハロ、メチル、メトキシメチル、アセトキシメチル、第 二もしくは第三ブチル、またはイソプロピルであり; 各R1は独立に水素、ハロ、メチル、メトキシ、またはシアノであり; R2は水素、ハロ、メチル、メトキシメチル、アセトキシメチル、第二もしくは 第三ブチル、イソプロピル、メトキシ、シアノ、フェニル、フェニルオキシ、ま たはベンジルである)で表わされる、請求項9記載のポリトリアジン。
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