JPH0348216B2 - - Google Patents

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JPH0348216B2
JPH0348216B2 JP57041599A JP4159982A JPH0348216B2 JP H0348216 B2 JPH0348216 B2 JP H0348216B2 JP 57041599 A JP57041599 A JP 57041599A JP 4159982 A JP4159982 A JP 4159982A JP H0348216 B2 JPH0348216 B2 JP H0348216B2
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piperidine
hydrogen
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JP57041599A
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Bateisuta Piero Dei
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Montedison SpA
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Montedison SpA
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Publication date
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Publication of JPH0348216B2 publication Critical patent/JPH0348216B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3412Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having one nitrogen atom in the ring
    • C08K5/3432Six-membered rings
    • C08K5/3435Piperidines
    • 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
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/04Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers only
    • C08G65/22Cyclic ethers having at least one atom other than carbon and hydrogen outside the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/08Stabilised against heat, light or radiation or oxydation

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Hydrogenated Pyridines (AREA)
  • Polyethers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、新規ピペリジン重合体とその安定剤
としての使用に関する。 更に詳しくは、本発明は、光線、特に紫外線に
露出されることにより、また酸素、熱の作用によ
り生じる変色、脆さと言つた品質の低下を来しや
すい高分子物質の安定化に特に適している置換ポ
リ−オキシ−メチレン−ピペリジンに関する。 周知の如く、化学放射線、特に紫外線帯域で構
成されているものは、有機重合体の外観と性質に
悪影響を及ぼす。例えば、ポリエステルは、普通
無色であるが、日光に当てると黄変し、ポリオレ
フイン類の酸化速度は空気中では、紫外線光線に
より非常に増大し、ポリスチレンは変色して壊れ
る、など化学光線等に当てると、それぞれ、独自
の望ましい特性を喪失する。 そこで、こうした影響に抵抗を示す各種薬剤の
使用により、紫外光線を原因として生じる品質劣
化に対し高分子物質の安定化を計ろうとする提案
が行われて来た。 立体障害アミン(HALS)、特に2,2,6,
6−テトラ−アルキル−ピペリジンはこうした類
の安定剤に属する。 特に、米国特許第4104248号は、4−アミノ−
2,2,6,6−テトラ−アルキル−ピペリジン
高分子化合物について、高分子物質の紫外放射
線、酸素等の品質劣化作用に対する安定剤として
使用されるものであると記載している。 本発明の一目的は、上記高分子化合物の光安定
化及び熱安定化活性を増大させると同時に、その
他の望ましい理化学的性質、即ち、低水分抽出
性、被安定化対象物質に対する溶解度並びに一貫
性、製品中分散性、不揮発性、等々については、
変化させず、そのまま望ましい性質を維持させよ
うとするものである。 〔上記式中、R1、R2、R3、R4は、相互に同様或
は非同様で、夫々炭素原子数1乃至4のアルキル
基、又はR1とR2及び/又はR3とR4は共に炭素数
3乃至12のシクロ−アルキレン基を形成、R5
水素、炭素原子数1乃至6のアルキル、オキシア
ルキル又はアルコキシ基、炭素数6乃至18のアリ
ール又はアリール−アルキル基、炭素原子数2乃
至6のアルケニル基、又は(CH2x−CO2R7
(但し、式中xは0又は1乃至12の整数、R7は水
素、Na、K等のアルカリ金属から、Ba、Ca等の
アルカリ土類金属から、更にNi、Co等の遷移金
属から選ばれる−金属、各炭素原子数1乃至20の
アルキル、アルキレン、アルケニル、アルケニレ
ン基)R6は水素又は炭素原子数1乃至4のアル
キル基でありは2乃至100の整数である〕 の置換ポリ−オキシ−メチレン−ピペリジンの使
用により達せられることを本発明者は発見した。 本発明は、また、対酸化、対老化安定化熱可塑
性合成重合体系組成物で、安定剤として、一般式
()の置換オキシ−メチレン−ピペリジン重合
体を、当該重合体の品質低下の防止に充分な量含
有するものをも提供する。 本発明の実用的具現化についての好ましい安定
剤は、一般式()のアルキル−置換ポリ−オキ
シ−メチレン−ピペリジンである。尚、式()
に於いて、R1、R2、R3及びR4は夫々メチルであ
り、R5は水素又はメチル、R6は水素であり、
は4乃至20の整数である。 本発明の目的物たる置換ポリ−オキシ−メチレ
ン−ピペリジン類は、一般式 (但し、式中R1、R2、R3、R4、R5、R6は夫々上
記の意味をもつ)を有する置換ピペリジンの4−
スピロ−オキシラン誘導体類の重合反応により得
られる。 この重合反応は、エポキシド類の重合に適する
として公知の任意の触媒の存在下、窒素、ヘリウ
ム、アルゴン等の不活性雰囲気中で単量体を50乃
至250℃の温度で加熱することにより行われる。 一般式()の置換ピペリジンの4−スピロ−
オキシラン誘導体類の重合に使用して有利な公知
触媒の幾つかの例として、アルカリ及びアルカリ
土類金属の水酸化物、アルカリ、アルカリ土類両
金属のアミド類、アルカリ、アルカリ土類両金属
のアルコキシド類、アルカリ土類金属の酸化物、
ピリジン、ポリアミン類、ポリアミンポリアミド
類等の有機塩基類、アルカリ土類金属の炭酸塩
類、アルミニウム・トリエチル等のアルキル金属
或はアルミニウム・イソプロポキシド等の金属の
アルキル−酸化物等がある。(単独か或はルイス
酸と組合わせる。) 一般式()の置換ピペリジンの4−スピロ−
オキシランは、ジメチルスルホニウム・メチライ
ドのアセトニトリル溶液より出発し、これに得ら
れる誘導体に相当するカルボニル化合物を添加す
る従来の方法によつて作製することが出来る。当
該反応はアルカリ金属のアルコキシド又は水素化
物の存在下で行う。 当該反応は次のように図式化することが出来
る、即ち、 一般式()の置換ポリ−オキシ−メチレン−
ピペリジン類は、本発明の目的物の一つである
が、HALSの周知の秀れた光安定化性を有してい
る他、熱酸化に対しても、驚異的な安定力の向上
を見せる。 本発明の化合物により安定化することの出来る
物質は主として有機合成高分子物質で: ポリオレフイン類、オレフイン共重合体類、即
ち、高密度、低密度ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスチレン、ポリブテン、ポリイソプレン
等々、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン
−ブテン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合
体、スチレン・アクリロニトリル及びアクリロニ
トリル−スチレン−ブタジエン共重合体等のオレ
フイン類と他のエチレン式不飽和単量体との共重
合体類ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、 塩化ビニルと塩化ビニリデンの単一重合体と相
互の共重合体又は、各と酢酸ビニル又はその他の
エチレン式不飽和単量体との共重合体 ポリオキシメチレン、ポリオキシエチレン等の
ポリアセタル類 ポリエチンテレフタレート類等のポリエスチル
類ナイロン6、ナイロン6−6、ナイロン6−10
等のポリアミド類 ポリウレタン類 ポリカーボネイト類 熱可塑性エラストマー類 天然ゴム、合成ゴム等々 である。 上記合成重合体類は、粉体、粒体として、或
は、例えば、繊維、フイルム、シート等の成形品
として、或はゴム乳液又は発泡体として使用する
ことが出来よう。 上記合成共重合体の中で、本発明の方法による
安定化の対象として最も適しているのは、一般式
R−CH=CH2(式中Rはアルキル又はアリール基
或は水素原子)の単量体誘導ポリオレフイン類で
ある。 上記ポリオレフイン類のうち、主としてイソタ
クト高分子より成る、プロピレンの立体特異性重
合により得られたポリプロピレンの使用が好まし
い。 本発明の方法により、安定化の対象とされる高
分子物質に添加される、一般式()のポリ−オ
キシ−メチレン−ピペリジン使用量は重要ではな
く、対象物質の種類、特性、特定用途の函数とし
て広範囲に変化させることが出来よう。 一般的には、同安定剤の添加量は0.01乃至5.0
重量パーセントと言えよう。 実用的には、使用添加量は安定化対象物質の種
類の函数として変化する。即ち、例えば、ポリオ
レフイン類の場合には、使用量は0.1乃至2重量
パーセントの範囲であり、ポリ塩化ビニル、ポリ
塩化ビニリデンの場合には、使用量範囲は0.01乃
至1重量パーセントであり、他方、ポリウレタン
類、ポリアミド類については、0.01乃至5重量パ
ーセントである。 一般式()のポリ−オキシ−メチレン−ピペ
リジン類は単独、或は、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、顔料、充填剤、塩基性窒素含有重縮合物、安
定剤等々の公知添加剤との併用も可能である。 上記公知添加剤中、若干の例を挙げると、オキ
シベンゾトリアゾール類、オキシ−ベンゾ−フエ
ノン類、Ni−系安定剤、金属石鹸、フエノール
系酸化防止剤、燐酸塩、フオスフイナイト類、チ
オエステル類、ハイドロキノン誘導体類、トリア
ジン化合物類、アシルアミノ−フエノール類、ベ
ンジル−フオフホネート類、等々がある。 上記添加剤は、一般式()の重合体類と0.5
対1乃至3対1の重量比の範囲で併用し得る。 一般式()の重合体類或は同重合体含有混合
物の安定化対象合成重合体中への配合は、任意の
方法で、任意の段階、つまり重合工程の前後或は
合成重合体を使用して成形品を加工する工程中に
於いて、行うことが出来る。 従つて、粉状安定化用重合体を撹拌下に、安定
化対象ポリオレフイン或はその他の合成重合体と
簡単に混合することが可能である。或は又、何か
適当な溶剤中の安定化用重合体溶液を安定化対象
合成重合体と混合し、溶剤を蒸発除去することも
出来る。更に、安定化用重合体を重合の終了時に
合成重合体に添加することも出来る。また、安定
剤を加工成形品上に塗布して、例えば、加工成形
品を安定剤の溶溶又は分散液中に浸漬してから溶
剤或は分散剤を蒸発除去することによつて、安定
化作用を得ることが可能である。 本発明を更に詳しく理解するために、また当業
者が同発明を実施することが出来るようにとの目
的で、以下、本発明の非限定的実施例を挙げる。 別段の記載のない限り、全実例に示す部は凡て
重量部と理解される。 実施例 1 A 2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−
4−スピロ−オキシレンの製造 容量2のフラスコに、アセトニトリル350
c.c.中に溶解したジメチルサルフエート
(CH32SO494.6g(0.75モル)と、CH3CN150
c.c.中に溶解したジメチルサルフアイド51.25g
(0.825モル)を入れた。これを数時間かきま
ぜ、一晩放置する。 次いでCH3ONa44.55g(0.825モル)をその
混合液中にかきまぜつつ入れ、そこにまた
CH3CN50c.c.中に溶解したトリアセトンアミン
77.5g(0.5モル)の溶液を、30分かけて徐々
に加えた。 室温下、4時間その混合液をかきまぜた後、
溶剤の大半を真空中で蒸溜しそしてH2O500c.c.
を加えた。 それから、毎回CHCl3200c.c.を使い、3回か
けて反応混合物を抽出し、溶剤から蒸発させて
有機相を入手しそして真空下精留した。 沸点44〜45℃/1mmHgを有する生成物75.6
gが得られた。 その生成物をSUPELCO・SP・1000のコラ
ムでガス・クロマトグラフイー分析にかけ、滴
定濃度が95%より高いことが示された。 I.R.およびN.M.R.スペクトル、また百分法
分析をもとにして、その化合物は次式を有する
2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4
−スピロ−オキシレンと認めた: B ポリ−オキシ−メチレン−2,2,6,6−
テトラメチルピペリジンの製造 容量100mlのフラスコに、Aで得られた2,
2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−ス
ピロ−オキシレン10gおよびKOHO・66gを
窒素気流中で入れる。その混合物を窒素雰囲気
中、温度150℃で6時間、かきまぜつつ加熱す
る。室温まで温度が冷えてから生成した固形物
をCHCl3中に溶解した。溶液を何回も繰返し水
で洗い、Na2SO4により乾かした。溶剤を回転
式気化器によりまず除去し、続いて120℃/0.1
mmHgに加熱して除去した。非常に粘性のある
薄黄色の液体が得られたが、それはガラス転移
温度(Tg)は20℃であり、浸透圧法による測
定により平均分子量650であつた。 N.M.R.およびI.R.スペクトル、また百分法
分析をもととして、その生成物は次の構造式を
付せられた: C 安定性試験 温度130℃、テトラリン中の測定で、固有粘
度162c.c./g、ヘプタンによる抽出残分96.5%
および灰分80ppmを有する安定化されていない
ポリプロピレン300gに、上記のようにして入
手したポリ−オキシ−メチレン−2,2,6,
6−テトラメチルピペリジンを第1表に示され
た量づつ溶解したクロロホルム200c.c.を加える。 混合物は室温にて回転式気化器中6時間かき
まぜ、ついで50℃、0.01mmHgで1時間乾かし
た。生成した粉末をブレイベンダ
(Brabender)押出し機により200℃で押出し、
そして造粒した。その小粒を一様に50〜60ミク
ロンの厚さを有するフイルムと、また厚さ1mm
の板に成形した。 これらを材料として、熱−酸化安定性および
光−酸化安定性の試験を実施した。 熱−酸化安定性は、オーブン中の老化抵抗を
もととして決め、それはオーブン中で150℃に
熱せられた気流に曝されて生ずる表面のひび割
れ、粉ふきその他の変容を、試料板上に裸眼に
より認識するまでに要する脆弱化時間
(embrittlement.Time=E.T.と考えた。 光−酸化安定性は、同様な脆弱化時間の考え
方であるが、それはDIN・54004による次の条
件: ブラツク・パネル温度:43±2℃ 相対湿度:50±5% 交互露出 の下でキセノテスト(Xenotest)1200に曝し
た後、試料フイルムを一回180゜折り曲げること
により、試料に裂け目を生ずるまでになるのに
要する時間と考えた。
【表】 実施例 2 A 1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジ
ン−4−スピロ−オキシレンの製造 実施例1のAの方法に従つて調製し、それぞ
れ次の材料を用いた: N−メチルトリアセトンアミン
40g(0.237モル) ジメチルサルフアイド 24.24g(0.39モル) ジメチルサルフエート 44.78g(0.355モル) ナトリウム・メトキシド 21.06g(0.39モル) 精留後、有機相から沸点54℃/1mmHgおよ
び滴定濃度98%以上の生成物35.3gが入手され
た。 N.M.R.およびI.R.スペクトル、また百分法
分析をもととして、その生成物に次の構造式が
付せられた: B ポリ−オキシ−メチレン−1,2,2,6,
6−ペンタメチルピペリジンの製造 実施例1のBの方法に従つて調製し、1,
2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン−4
−スピロ−オキシレン10gをKOHの0.6gで処
理した。 固体状の薄黄色の生成物が得られ、それは77
℃で軟化し、浸透圧法により平均分子量1230が
測定された。 I.R.およびN.M.R.スペクトル、また百分法
分析をもととして、その生成物に次の構造式が
付せられた: C 安定性試験 実施例1のCの方法に従い作業し、2Bによ
り入手したポリ−オキシ−メチレン−1,2,
2,6,6−ペンタメチルピペリジンを第2表
に記された量により添加して安定化したポリプ
ロピレンを用いてフイルムおよび板を作つた。 熱−酸化安定性および光−酸化安定性をこれ
ら試料により測定し、その値を第2表に記す
る。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水素末端基を持つ一般式: [但し、式中 R1、R2、R3、R4は相互に同様或は非同様で、
    夫々、炭素原子数1乃至4のアルキル基、或は
    R1とR2及び/又はR3とR4は、共に、炭素数3乃
    至12のシクロ−アルキレン基を形成、 R5は水素、炭素数1乃至6のアルキル、オキ
    シアルキル又はアルコキシ基、炭素数6乃至18の
    アリール又はアリールアルキル基、炭素数2乃至
    6のアルケニル基、(CH2xCO2R7基(但し、x
    は0又は1乃至12の整数、R7は水素、アルカリ
    金属、アルカリ土類金属、遷移金属から選ばれる
    金属、夫々、炭素数1乃至20のアルキル、アルキ
    レン、アルケニル、アルケニレン基)、 R6は、水素又は炭素数1乃至4のアルキル基、 nは2乃至100の整数] の繰返し単位を持つ置換ポリ−オキシ−メチレン
    −ピペリジン。 2 R1、R2、R3、R4は夫々メチル、R5は水素又
    はメチル、R6は水素でありnは4乃至20の整数
    である特許請求の範囲第1項記載の置換ポリ−オ
    キシ−メチレン−ピペリジン。 3 R5が(CH2xCO2R7で、R7がBa、Ca、Na、
    K、Ni、Coより選ばれる特許請求の範囲第1項
    記載の置換ポリ−オキシ−メチレン−ピペリジ
    ン。 4 50乃至250℃の範囲の温度でエポキシド類の
    重合に適する公知の触媒の存在下、一般式: [但し、式中 R1、R2、R3、R4は相互に同様或は非同様で、
    夫々、炭素原子数1乃至4のアルキル基、又は
    R1とR2及び/又はR3とR4は、共に、炭素数3乃
    至12のシクロ−アルキレン基を形成、 R5は水素、炭素数1乃至6のアルキル、オキ
    シアルキル又はアルコキシ基、炭素数6乃至18の
    アリール又はアリールアルキル基、炭素数2乃至
    6のアルケニル基、又は(CH2xCO2R7基(xは
    0又は1乃至12の整数であり、R7は水素、アル
    カリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属から選ば
    れる金属、夫々、炭素数1乃至20のアルキル、ア
    ルキレン、アルケニル、アルケニレン基である)、
    R6は、水素又は炭素数1乃至4のアルキル基で
    ある] のピペリジンの4−スピロ−オキシラン誘導体を
    重合することよりなることを特徴とする、水素末
    端基を持つ一般式: [式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6は前記の意味
    である。nは2乃至100の整数である] の繰返し単位を持つ置換ポリ−オキシ−メチレン
    −ピペリジンの製造法。 5 ピペリジンの4−スピロ−オキシラン誘導体
    の一般式中、R5が(CH2xCO2R7であり、R7
    Ba、Ca、Na、K、Ni及びCoの金属から選ばれ
    る特許請求の範囲第4項記載の製造法。 6 水素末端基を持つ一般式: [但し、式中 R1、R2、R3、R4は相互に同様或は非同様で、
    夫々、炭素原子数1乃至4のアルキル基、或は
    R1とR2及び/又はR3とR4は、共に、炭素数3乃
    至12のシクロ−アルキレン基を形成、 R5は水素、炭素数1乃至6のアルキル、オキ
    シアルキル又はアルコキシ基、炭素数6乃至18の
    アリール又はアリールアルキル基、炭素数2乃至
    6のアルケニル基、(CH2xCO2R7基(但し、x
    は0又は1乃至12の整数、R7は水素、アルカリ
    金属、アルカリ土類金属、遷移金属から選ばれる
    金属、夫々、炭素数1乃至20のアルキル、アルキ
    レン、アルケニル、アルケニレン基)R6は、水
    素又は炭素数1乃至4のアルキル基、nは2乃至
    100の整数] の繰返し単位を持つ置換ポリ−オキシ−メチレン
    −ピペリジンを活性成分として含有する熱可塑性
    合成重合体用の光、酸素及び熱に対する安定剤。 7 一般式()の繰返し単位を持つ置換ポリ−
    オキシ−メチレン−ピペリジンが、熱可塑性合成
    重合体について、0.01乃至5重量%の量で存在す
    る特許請求の範囲第6項記載の安定剤。 8 熱可塑性合成重合体がポリオレフインである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の安
    定剤。 9 ポリオレフインが主としてイソタクト高分子
    よりなるポリプロピレンであることを特徴とする
    特許請求の範囲第8項記載の安定剤。 10 一般式()の繰返し単位を持つ置換ポリ
    −オキシ−メチレン−ピペリジンが0.01乃至2重
    量%の範囲の量で含有されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第8項記載の安定剤。 11 一般式()の繰返し単位を持つ置換ポリ
    −オキシ−メチレン−ピペリジンが0.01乃至2重
    量%の範囲の量で含有されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第9項記載の安定剤。 12 熱可塑性合成重合体がポリ塩化ビニル又は
    ポリ塩化ビニリデンであることを特徴とする特許
    請求の範囲第6項記載の安定剤。 13 一般式()の繰返し単位を持つ置換ポリ
    −オキシ−メチレン−ピペリジンがポリ塩化ビニ
    ル又はポリ塩化ビニリデンに対して0.01乃至1重
    量%含有されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第12項記載の安定剤。 14 熱可塑性合成重合体がポリウレタン又はポ
    リアミドであることを特徴とする特許請求の範囲
    第6項記載の安定剤。 15 一般式()の繰返し単位を持つ置換ポリ
    −オキシ−メチレン−ピペリジンが0.01乃至5重
    量%の量で含有されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第14項記載の安定剤。 16 一般式()の繰返し単位を持つ置換ポリ
    −オキシ−メチレン−ピペリジンが酸化防止剤、
    充填剤、塩基性窒素含有重縮合物及び安定剤中よ
    り選ばれるその他の添加剤と併用されことを特徴
    とする特許請求の範囲第6項又は第7項記載の安
    定剤。 17 その他の添加剤が一般式()の繰返し単
    位を持つ置換ポリ−オキシ−メチレン−ピペリジ
    ンと、0.5対1乃至3対1の重量比で共存してい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第16項記載
    の安定剤。
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