JPH06322116A - ポリオキサゾリンを含有するコポリマー並びにその製造方法 - Google Patents

ポリオキサゾリンを含有するコポリマー並びにその製造方法

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JPH06322116A
JPH06322116A JP13282493A JP13282493A JPH06322116A JP H06322116 A JPH06322116 A JP H06322116A JP 13282493 A JP13282493 A JP 13282493A JP 13282493 A JP13282493 A JP 13282493A JP H06322116 A JPH06322116 A JP H06322116A
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JP
Japan
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polyoxazoline
copolymer
polymer
polyurethane
formula
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JP13282493A
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Tokugen Shiyuu
徳元 周
Hideki Yamaguchi
日出樹 山口
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KANSAI SHIN GIJUTSU KENKYUSHO
KANSAI SHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
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KANSAI SHIN GIJUTSU KENKYUSHO
KANSAI SHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
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  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 ポリオキサゾリンが導入された新規なコポリ
マーを提供し、ポリマーの物性の改善を図る。 【構成】 下記の式(式中、n、m:整数)で表わされ
るように両末端に水酸基 を有するポリオキサゾリンを生成し、そのポリオキサゾ
リンをジオールの一成分として重付加に用い、ポリオキ
サゾリンセグメントをポリウレタン又はポリエステルの
主鎖に導入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ポリオキサゾリンを
含有するコポリマー、特にポリオキサゾリンとポリウレ
タンやポリエステルなどとのコポリマー、並びにその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
ポリマーの機能を向上させる目的でポリマーに第3成分
を導入する研究が盛んに行なわれている。これは、ポリ
マーへの第3成分の導入によってポリマーのモルフォロ
ジを多種多様に変え、それに伴って物性を改善しようと
の考えに基づくものである。
【0003】ところで、オキサゾリン(ジヒドロオキサ
ゾールC35NO及びその置換体)の開環重合物である
ポリオキサゾリンは、界面活性剤、ポリマーの相溶化
剤、分散剤、帯電防止剤などとしての用途に有用である
との提案がなされている。これは、ポリオキサゾリンの
構造がN,N−ジメチルアセトアミド(CH3CON
(CH32)やN,N−ジメチルホルムアミド(HCO
N(CH32)のポリマー同族体と同じであることによ
るものである。従って、このようなN,N−ジメチルア
セトアミド等のポリマー同族体をセグメントとしてポリ
マーに導入すれば、そのポリマーの物性を改善すること
が期待できる。ところが、それに関する研究、提案は、
従来殆んど行なわれていない。
【0004】この発明は、ポリオキサゾリンが導入され
た新規なコポリマー並びにその製造方法を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明では、ポリオキ
サゾリン、例えばポリ(メチルオキサゾリン)をセグメ
ントとしてポリウレタンやポリエステル等のポリマーの
主鎖に導入し、コポリマーを構成した。
【0006】上記コポリマーを製造するのに、中間生成
物として両末端に水酸基を有するポリオキサゾリンを生
成し、そのポリオキサゾリン両末端ジオール体をジオー
ルの一成分として重付加或いは重縮合に用い、ポリウレ
タンやポリエステルなどを生成するようにする。
【0007】上記した中間生成物であるポリオキサゾリ
ン両末端ジオール体を生成するには、例えば、まず、ビ
スオキサゾリンとメチルトリフレート(メチルトリフル
オロメタンスルフォネイト;CF3SO3CH3)とを反
応させてビスオキサゾリニウムの結晶を得て、それを触
媒にして溶媒、例えばアセトニトリル(CH3CN)中
でオキサゾリン、例えばメチルオキサゾリンを重合さ
せ、その後に、例えばイオン交換樹脂で処理するなどし
て、両末端を水酸基に変えるようにすればよい。
【0008】
【実施例】以下、この発明の好適な実施例について説明
する。
【0009】ポリオキサゾリンをセグメントとしてポリ
ウレタンの主鎖に導入したコポリマーの化学構造の1例
を化1に示す。
【0010】
【化1】
【0011】化1の構造式中、Iで示す部分がポリオキ
サゾリン、この例では、ポリ(メチルオキサゾリン)の
セグメントである。このポリオキサゾリンセグメントの
構造は、化2に化学構造を示す、N,N−ジメチルアセ
トアミドのポリマー同族体と同じである。従って、ポリ
ウレタンの主鎖にポリオキサゾリンがセグメントとして
導入されていることにより、ポリウレタンの物性が改善
されることになる。
【0012】
【化2】
【0013】上記した、ポリオキサゾリンセグメントが
主鎖に導入されたポリウレタンは、中間生成物として両
末端に水酸基を有するポリオキサゾリンを生成し、その
ポリオキサゾリン両末端ジオール体をジオールの一成分
としてブタンジオール(テトラメチレングリコール)、
ヘキサメチレンジオール等のジオールと混合させ、トリ
レンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナー
ト等のジイソシアナートと重付加反応させることにより
得られる。
【0014】ここで、ポリオキサゾリン両末端ジオール
体を生成する方法としては、例えば、化3に示すような
1,3−フェニレンビスオキサゾリン(以下、「1,3
−PBO」という)、化4に示すような2,2’−テト
ラメチレンビス−2−オキサゾリン等のビスオキサゾリ
ンを利用する方法がある。
【0015】
【化3】
【0016】
【化4】
【0017】上記したようなビスオキサゾリンを用いる
場合、ビスオキサゾリニウム塩を一旦単離してから、そ
のビスオキサゾリニウム塩の形で用いると、ポリオキサ
ゾリン両末端ジオール体を合成する際の反応制御が容易
になるので、好ましい。ポリオキサゾリン両末端ジオー
ル体の合成には、通常のトシルクロライド(p−トルエ
ンスルフォニルクロライド)又はメシルクロライド(メ
タンスルフォニルクロライド)とビスオキサゾリンとを
反応させるようにすればよい。
【0018】1,3−PBOを使用してポリオキサゾリ
ン両末端ジオール体を合成する方法について説明する
と、まず、化5に示すように1,3−PBOとメチルト
リフレートとを反応させる。
【0019】
【化5】
【0020】これにより、ビスオキサゾリニウムの白色
結晶が定量的に得られる。このビスオキサゾリニウムを
触媒として用い、アセトニトリル中でメチルオキサゾリ
ンを重合させた後、イオン交換樹脂で処理することによ
り、両末端に水酸基を有するポリオキサゾリンが得られ
る。このときの反応式を化6に示す。
【0021】
【化6】
【0022】ポリオキサゾリン両末端ジオール体は、上
記以外の方法でも生成することができる。例えば、ポリ
(エチレンオキサイド)グリコール等のジオールをトシ
ルクロライド又はメシルクロライドと反応させてトシレ
ート又はメシレートに変換し、そのトシレート又はメシ
レートとメチルオキサゾリン、エチルオキサゾリン等の
オキサゾリンと反応させた後、その生成物に水を反応さ
せると、ポリオキサゾリン両末端ジオール体が得られ
る。このときの反応式を化7に示す。
【0023】
【化7】
【0024】化7に示した式中、R1=H3C・C6
4−、CH3−、R2=−CH3、−C25である。
【0025】ポリオキサゾリン両末端ジオール体を生成
する方法としては、化8に示すように、ハライド化合物
(例示したものは2,3−ビス(ブロモメチル)−1,
3−ブタジエン)を利用する方法などがある。
【0026】
【化8】
【0027】上記したような種々の生成方法によって両
末端に水酸基を有するポリオキサゾリンが得られると、
それをジオールの一成分として、ジオール、例えばブタ
ンジオールと混合させ、ジイソシアナート、例えばトリ
レンジイソシアナートと反応させると、化1に示したよ
うな構造のコポリマーが得られる。このときの反応式を
化9に示す。
【0028】
【化9】
【0029】また、上記したような生成方法によって得
られた、両末端に水酸基を有するポリオキサゾリンをジ
オールの一成分として用い、ポリオキサゾリンをセグメ
ントとして含有する他のポリマーを得るようにすること
もできる。例えば、両末端に水酸基を有するポリオキサ
ゾリンをヘキサメチレンジオール等のジオールと混合さ
せてジカルボン酸クロライドと重縮合反応させると、ポ
リオキサゾリンをセグメントとして含有するポリエステ
ルが得られる。
【0030】次に、ポリオキサゾリンをセグメントとし
て含有するポレリウレタンの具体的製法例、並びに、得
られたポリウレタンの物性試験の結果について説明す
る。
【0031】〔ポリオキサゾリン両末端ジオール体の製
法例〕反応は、全て窒素雰囲気下、乾燥条件下において
行なわせる。まず、アセトニトリル20mlに0.02m
olのメチルトリフレートを溶解させる。また、アセト
ニトリルとクロロホルムとの混合液(CH3CN:CH
Cl3=2:1)20mlに0.01molの1,3−P
BOを溶解させ、その溶液を前記のメチルトリフレート
のアセトニトリル溶液中へ滴下し、室温において40時
間反応させる。そして、ガスクロマトグラフ分析又は1
HNMR(核磁気共鳴)分析で原料が無くなったことを
確認して、反応終了とする。次に、反応終了後の溶液中
にクロロホルムを300ml添加し、結晶を析出させた
後、窒素中で濾過し、濾過物をクロロホルムで洗浄し
て、ビスオキサゾリニウムの白色結晶を得た。
【0032】次に、得られたビスオキサゾリニウムの結
晶にアセトニトリルを40ml加え、そのアセトニトリル
溶液中に0.04molのメチルオキサゾリンを添加
し、70℃の温度で24時間反応させる。そして、反応
終了後の溶液をエーテル1,000ml中に滴下し、再沈
殿させた後、濾過し、濾過物である反応生成物を70℃
の温度で真空乾燥させる。次に、反応生成物に水を加
え、その水中にイオン交換樹脂アンバーリスト(Amb
erlist A−21;日本オルガノ社製)を添加
し、室温で1夜置く。その後に、濾過し、濾過物から水
分を蒸発させ、さらに反応生成物をクロロホルムに溶解
させた後、そのクロロホルム溶液をn−ヘキサン中に滴
下し、再沈殿させた後、濾過し、濾過物である反応生成
物を80℃の温度で真空乾燥させる。これにより、化6
に最終生成物として示したポリオキサゾリン両末端ジオ
ール体が得られた。この得られたポリオキサゾリン両末
端ジオール体は、その分子量をゲル浸透クロマトグラフ
ィー(GPC)法(カラム:プロティンパック 300
(ワータズ社製)、溶媒:0.1モル塩化ナトリウム水
溶液、流速:0.8ml/分、検出光:紫外線−波長21
5nm)によって測定した結果、13量体(m+n=1
3)であることが確認された。また、NMR分析によ
り、化6に示した構造式であると同定された。
【0033】〔コポリマーの合成例〕反応は、全て窒素
雰囲気下において行なわせる。まず、上記操作で得られ
たポリオキサゾリン両末端ジオール体(13量体)5.
5gをアセトニトリル20mlに溶解させ、その溶液にク
ロルベンゼン40mlを添加し(少し懸濁した液にな
る)、さらに2,4−トリレンジイソシアナートを1
1.3ml(ポリオキサゾリン両末端ジオール体の20倍
モル)添加する。トリレンジイソシアナートを添加する
と液は懸濁し、この懸濁液を昇温させ、1夜還流させ
る。この際、還流開始後30分程度経過すると、薄黄色
の均一溶液になる。還流終了後、室温まで放冷し、溶液
を60℃の温度、0.3mmHg程度の減圧下で減圧蒸留
し、アセトニトリル、クロルベンゼン及び未反応のトリ
レンジイソシアナートを除去する。
【0034】次、蒸留残渣をアセトニトリル30mlに溶
解させ、その溶液にブタンジオールを0.335ml(ポ
リオキサゾリン両末端ジオール体と当量モル)添加した
後、その混合溶液を還流させる。還流後の時点で、溶液
中には未反応のトリレンジイソシアナートがポリオキサ
ゾリン両末端ジオール体の3.5倍モル程度残っている
(NMRによって確認した)ので、さらにブタンジオー
ルを1.2ml追加してから、1夜還流させる。そして、
得られた黄色の塊を90℃の温度で真空乾燥させる。こ
れにより、化1に示した構造(m+n=13)のコポリ
マーが得られた。この得られたコポリマーは、ジメチル
ホルムアミド(DMF)やジメチルスルフォキシド(D
MSO)に溶解せずに、その液中で膨潤する。以上の操
作で使用した各薬剤の分子量及び使用量を表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】〔比較例としてのポリウレタンの製法例〕
反応は、全て窒素雰囲気下において行なわせる。まず、
ブタンジオール0.45g(5mmol)をクロルベン
ゼンとo−ジクロルベンゼンとの混合溶媒(C65
l:C64Cl2=4:1)10mlに溶解させ、その溶
液に2,4-トリレンジイソシアナートを0.712ml
(5mmol=0.87g)添加する。この溶液を3時
間加熱還流させる。放冷後、塊をDMFで溶解させ、こ
のDMF溶液からメタノールで再沈殿させた後、濾過
し、濾過物を真空乾燥させる。これにより、ポリウレタ
ンが得られた。
【0037】〔染色試験〕上記した製法によって得られ
たポリオキサゾリンセグメント含有ポリウレタンと上記
した通常の製法によって得られたポリウレタンとについ
て、その染色性を調べた。試験は、染料として酸性染料
のオレンジG(東京化成製)を使用し、オレンジGをD
MF溶媒に溶解させた溶液、そのDMF溶液中にポリオ
キサゾリンセグメント含有ポリウレタンを投入して膨潤
させた液における溶解部分、並びに、前記DMF溶液に
ポリオキサゾリンセグメント非含有ポリウレタンを溶解
させた液の各吸光度をそれぞれ測定することにより行な
われた。その結果を図1に示す。図1中、曲線Iがオレ
ンジGのDMF溶液の吸収スペクトル、曲線IIがポリオ
キサゾリンセグメント含有ポリウレタンの前記溶解部分
の吸収スペクトル、曲線IIIがポリウレタンのDMF溶
液の吸収スペクトルをそれぞれ示している。
【0038】図1から分かるように、ポリオキサゾリン
セグメント含有ポリウレタンは、ポリオキサゾリンセグ
メントを含有しないポリウレタンに比べてオレンジGに
対する染色性が優れている。
【0039】また、ポリオキサゾリンセグメントを含有
するポリマーは、それを含まないポリマーと比較する
と、溶媒親和性、水親和性などの物性面で差異が認めら
れ、ポリマー主鎖へのポリオキサゾリンセグメントの導
入技術は、ポリマーに対する染色性の付与の他、例え
ば、水溶性塗料への応用、発泡ポリウレタンの孔径制御
などの用途に利用することが期待できる。
【0040】
【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
かつ作用するので、この発明によれば、ポリオキサゾリ
ンが導入された新規なコポリマー並びにその製造方法を
提供することができ、ポリマーの物性の改善を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る製造方法によって得られたポリ
オキサゾリンセグメント含有ポリウレタンと通常の製法
によって得られたポリウレタンとの染色性を比較した試
験結果を示す吸収スペクトル図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオキサゾリンをセグメントとしてポ
    リマーの主鎖に導入してなる、ポリオキサゾリンを含有
    するコポリマー。
  2. 【請求項2】 ポリマーがポリウレタンである請求項1
    記載の、ポリオキサゾリンを含有するコポリマー。
  3. 【請求項3】 ポリマーがポリエステルである請求項1
    記載の、ポリオキサゾリンを含有するコポリマー。
  4. 【請求項4】 ポリオキサゾリンがポリ(メチルオキサ
    ゾリン)である請求項1ないし請求項3の何れかに記載
    の、ポリオキサゾリンを含有するコポリマー。
  5. 【請求項5】 両末端に水酸基を有するポリオキサゾリ
    ンを生成する工程と、そのポリオキサゾリンをジオール
    の一成分として重付加又は重縮合に用いてポリマーを生
    成する工程とからなる、ポリオキサゾリンを含有するコ
    ポリマーの製造方法。
  6. 【請求項6】 ビスオキサゾリンとメチルトリフレート
    とを反応させてビスオキサゾリニウムの結晶を得て、そ
    れを触媒として用いて溶媒中でオキサゾリンを重合させ
    た後、両末端に水酸基を有するポリオキサゾリンを生成
    するようにする請求項5記載の、ポリオキサゾリンを含
    有するコポリマーの製造方法。
JP13282493A 1993-05-10 1993-05-10 ポリオキサゾリンを含有するコポリマー並びにその製造方法 Pending JPH06322116A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011040318A (ja) * 2009-08-17 2011-02-24 Hitachi Vehicle Energy Ltd リチウム二次電池
JP2020158659A (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 国立大学法人信州大学 共役ジエン単位を有するポリマー及びその製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011040318A (ja) * 2009-08-17 2011-02-24 Hitachi Vehicle Energy Ltd リチウム二次電池
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