JPH08302010A - ポリチオウレタン - Google Patents

ポリチオウレタン

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JPH08302010A
JPH08302010A JP7109697A JP10969795A JPH08302010A JP H08302010 A JPH08302010 A JP H08302010A JP 7109697 A JP7109697 A JP 7109697A JP 10969795 A JP10969795 A JP 10969795A JP H08302010 A JPH08302010 A JP H08302010A
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JP
Japan
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polythiourethane
compound
polymer
formula
reaction
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JP7109697A
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English (en)
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Takeshi Endo
剛 遠藤
Hidefumi Tochigi
秀文 栩木
Hiroshi Omura
博 大村
Shuji Suyama
修治 須山
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NOF Corp
Original Assignee
Nippon Oil and Fats Co Ltd
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた機械的物性や光学的物性を発揮でき、
光学材料や架橋剤などとして好適に利用できる新規なポ
リチオウレタンを提供する。また、イソシアナートやチ
オイソシアナートを使用することなく、容易に得ること
ができるポリチオウレタンの製造方法を提供する。 【構成】 新規なポリチオウレタンは、下記一般式
(1)で表される。このポリチオウレタンは、下記化学
式(2)で表される二官能性5員環ジチオカーボナート
と炭素数が 2〜12の1,ω- アルカンジアミンとを反応さ
せることにより、容易に製造される。このポリチオウレ
タンは、光学材料、架橋剤、エポキシ樹脂硬化剤などと
して有用である。 【化1】 (式中 nは 2〜12の整数、 Rは水素または-COCH3を表
す。) 【化2】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光学材料、架橋剤、
エポキシ樹脂硬化剤などとして利用される新規なポリチ
オウレタンおよびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリチオウレタンは高屈折率の光学材料
(特開平5−208950号公報、特開平5−2023
47号公報)、光学材料用の接着剤(特開平3−565
25号公報)などの原料として有用な化合物であること
が知られている。このポリチオウレタンは、メルカプト
化合物とイソシアナートあるいはイソチオシアナートと
の反応により製造されている。これらのイソシアナー
ト、イソチオシアナートは極めて反応性が高いことか
ら、各種活性水素化合物との反応により、多種多様の構
造と物性とを有するポリチオウレタンを合成することが
できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、その反応性
の多様さ故に、他の活性水素化合物の混在下でアミンと
のみ選択的に反応させることは不可能であり、アルコー
ル、チオール、カルボン酸などの官能基を有する化合物
の共存下には、これらとの副反応なしにポリチオウレタ
ンを合成することはできないという問題があった。
【0004】このため、これら官能基を有するポリチオ
ウレタンの自由な分子設計を妨げている。かかる困難さ
のため、特定のポリチオウレタンは従来、合成されてい
なかった。
【0005】この発明は、上記のような従来技術の問題
に着目してなされたものである。その目的とするところ
は、優れた機械的物性や光学的物性を発揮でき、光学材
料や架橋剤などとして好適に利用できる新規なポリチオ
ウレタンを提供することにある。また、他の目的とする
ところは、イソシアナートやチオイソシアナートを使用
することなく、容易に得ることができるポリチオウレタ
ンの製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に記載のポリチオウレタンの発明は、前記
一般式(1)で表される単位を有するものである。
【0007】また、請求項2に記載のポリチオウレタン
の製造方法の発明では、前記化学式(2)で表される二
官能性5員環ジチオカーボナートと炭素数が 2〜12の1,
ω-アルカンジアミンとを反応させるものである。
【0008】以下に、この発明について詳細に説明す
る。この発明の新規なポリチオウレタンは、前記一般式
(1)で表される単位を有し、ビスフェノールA骨格と
直鎖アルキル鎖とがチオウレタン結合により交互に連続
してなる主鎖と、それに結合した遊離または保護された
チオール基とから構成される。このポリチオウレタン
は、強度などの機械的性質に優れ、また屈折率などの光
学的性質にも優れ、さらに架橋により溶媒不溶の硬化物
を生じる等の性質を有している。
【0009】一般式(1)中、 nは 2〜12の整数、 Rは
水素または-COCH3である。この範囲で上記優れた物性を
発揮できるとともに、ポリチオウレタンを容易に製造す
ることができる。そして、前記物性に基づいて、ポリチ
オウレタンは例えば、光学材料、架橋剤、エポキシ樹脂
硬化剤、加硫剤、重合調整剤、合成樹脂原料、酸化防止
剤、金属錯体生成剤、生化学的薬物、潤滑油添加剤、塗
膜等として広範囲の用途を有する。
【0010】次に、このポリチオウレタンの製造方法に
ついて説明する。ポリチオウレタンは、前記一般式
(2)で表される二官能性5員環ジチオカーボナート
(以下化合物2という)と炭素数が 2〜12の1,ω- アル
カンジアミンとの反応によって得られる。
【0011】この化合物2は、二官能性エポキシ化合物
と二硫化炭素とをアルカリ金属塩、アルカリ土類金属
塩、第四アンモニウム塩などの適当な触媒の存在下に反
応させて容易に合成される。この場合、溶媒としては非
プロトン性溶媒を用いると化合物2を収率良く得ること
ができる(特開平5−247027号公報)。
【0012】1,ω- アルカンジアミンの量は、化合物2
に対し当量を反応させると、分子量の増大には好ましい
が、これに限定されるものではない。また、反応温度、
反応時間および反応圧力はいずれも特に限定されない
が、反応温度は 0〜120 ℃、反応時間は 2〜30時間、圧
力は常圧あるいはごくわずかな加圧であることが望まし
い。
【0013】また、化合物2と1,ω- アルカンジアミン
との反応は、溶媒中または無溶媒で行うことができる。
溶媒としては、化合物2および1,ω- アルカンジアミン
をよく溶解し、それらに不活性なテトラヒドロフラン
(THF)、クロロホルムなどが使用される。さらに、
通常のイソシアナート、イソチオシアナートを用いたポ
リチオウレタンの合成においては副反応を生じるアルコ
ール、チオール、カルボン酸、水などの化合物が共存し
ていても、これらと副反応を起こさず、可溶性の反応生
成物(重合体)を得ることが可能である。
【0014】このように、この発明では、従来用いられ
ていたイソシアナートやイソチオシアナートを使用する
ことなく、ポリチオウレタンを容易に製造することがで
きる。
【0015】加えて、1,ω- アルカンジアミンと化合物
2とを反応させると同時または反応後に無水酢酸などの
カルボン酸無水物を加えると、チオール基をチオエステ
ルとして保護したポリチオウレタンが得られる。これを
加えない場合には、遊離のチオール基を有するポリチオ
ウレタンが得られる。
【0016】遊離のチオール基を有するチオウレタンは
溶液中では可溶性の重合体であるが、空気中に放置すれ
ばチオール基が容易に空気酸化して重合体間で架橋を生
じ、溶媒不溶の硬化物が生じる。例えば、これを塗膜原
料として用いれば、塗布直後に酸化され、架橋、硬化し
て強固な塗膜を形成することができる。
【0017】
【実施例】以下に、参考例および実施例を挙げ、この発
明をさらに具体的に説明する。 (参考例1)ビスフェノールAジグリシジルエーテル34
g 、臭化リチウム0.44g 、テトラヒドロフラン30mlを還
流冷却器を取り付けたフラスコに入れ、二硫化炭素7ml
をこれらの混合溶液中に滴下し、室温下で反応させた。
生じた二官能性5員環ジチオカーボナート(化合物2)
をシリカゲルカラムクロマトグラフィー( ヘキサン/ア
セトン=1/1) で分離した。
【0018】化合物2の分析値:1 H NMR (CDCl3,δppm): 1.63(s, 6H, CH3), 3.72(d, 4
H, CH2)、4.28(d, 4H,CH2)、5.40(m, 2H, CH) 、6.81,
7.19(d, 8H, Ph) 、 IR (KBr,cm-1): 3034(Ph), 2965, 2928(CH2, CH)、1246
(Ph-O)、1186(C=S) 、 元素分析:C23H24O4S4, found(calcd.), C,56.36(56.0
9), H,4.77(4.88), S,25.52(26.02) (実施例1)アルゴン置換THF 中、参考例1で得た化合
物2を493mg とヘキサメチレンジアミン114mg とを反応
させ、下記化学式(3)で表される単位を有する化合物
(重合体3という)を得た。
【0019】
【化3】
【0020】重合体3の分析値:1 H NMR (CDCl3,δppm): 1.3〜1.7(m, 8H, CH2) 、1.47
(br,2H, SH) 、1.69(s, 6H, CH3)、3.08(d, 4H, CH2)、
3.54(m, 4H, CH2)、4.13(d, 4H, CH2)、5.7 〜6.0(m, 2
H, CH)、6.4(br, NH) 、6.7 〜7.4(m, 8H, Ph)、 IR (KBr,cm-1): 3038(Ph) 、2965, 2928(CH2, CH) 、12
53(Ph-O)、1183(C=S) 重合体3をメタノールで再沈殿精製した。処理中にチオ
ールが空気酸化されてポリマー間でS-S 結合が生じ、溶
媒に不溶の下記化学式(4)で表される単位を有する化
合物(重合体4という)が得られた。
【0021】
【化4】
【0022】重合体4 の分析値: IR (KBr,cm-1): 3034(Ph) 、2965, 2928(CH2, CH) 、12
58(Ph-O)、1179(C=S)、559(S-S) (実施例2)アルゴン置換THF 中、参考例1で得た化合
物2を493mg とエチレンジアミン58mgとを反応させ、下
記化学式(5)で表される単位を有する化合物(重合体
5という)を得た。
【0023】
【化5】
【0024】重合体5の分析値:1 H NMR (CDCl3,δppm): 1.47(br, 2H, SH) 、1.69(s,
6H, CH3)、3.08(d, 4H, CH2)、4.13(d, 4H, CH2)、4.33
(m, 4H, CH2)、5.7 〜6.0(m, 2H, CH)、6.4(br, NH) 、
6.7 〜7.4(m, 8H, Ph)、 IR (KBr,cm-1): 3036(Ph) 、2965, 2926(CH2, CH) 、12
53(Ph-O)、1183(C=S) 重合体5をメタノールで再沈殿精製した。処理中にチオ
ールが空気酸化されて重合体間でS-S 結合が生じ、溶媒
に不溶の下記化学式(6)で表される単位を有する化合
物(重合体6)が得られた。
【0025】
【化6】
【0026】重合体6の分析値: IR (KBr,cm-1): 3034(Ph) 、2963, 2928(CH2, CH) 、12
58(Ph-O)、1179(C=S)、560(S-S) (実施例3)アルゴン置換されたTHF 中、参考例1で得
た化合物2を493mg と1,12- ドデカンジアミン198mg と
を反応させ、下記化学式(7)で表される単位を有する
化合物(重合体7という)を得た。
【0027】
【化7】
【0028】重合体7の分析値:1 H NMR (CDCl3,δppm): 1.3〜1.7(m, 20H, CH2)、1.47
(br, 2H, SH)、1.69(s, 6H, CH3)、3.08(d, 4H, CH2)、
3.54(m, 4H, CH2)、4.14(d, 4H, CH2)、5.7 〜6.0(m, 2
H, CH)、6.4(br, NH) 、6.7 〜7.4(m, 8H, Ph)、 IR (KBr,cm-1): 3038(Ph) 、2965, 2928(CH2, CH) 、12
53(Ph-O)、1183(C=S) そして、重合体7をメタノールで再沈殿して精製した。
処理中にチオールが空気酸化されてポリマー間でS-S 結
合が生じ、溶媒に不溶の下記化学式(8)で表される単
位を有する化合物(重合体8という)が得られた。
【0029】
【化8】
【0030】重合体8の分析値: IR (KBr,cm-1): 3034(Ph) 、2965, 2928(CH2, CH) 、12
58(Ph-O)、1179(C=S)、559(S-S) (実施例4)THF中で化合物2を493mg とヘキサメチレ
ンジアミン114mg とを反応させ、無水酢酸1ml とトリエ
チルアミン101mg とを加えた。メタノールで再沈殿精製
し、下記化学式(9)で表される単位を有する化合物
(重合体9という)を得た。
【0031】
【化9】
【0032】重合体9の分析値:1 H NMR (CDCl3,δppm): 1.3 〜1.7(m, 8H, CH2) 、1.69
(s, 6H, CH3)、2.29(s, 6H, CH3)、3.35(d, 4H, CH2)、
3.54(m, 4H, CH2)、4.13(d, 4H, CH2)、5.7 〜6.0(m, 2
H, CH)、6.4(br, NH) 、6.7 〜7.4(m, 8H, Ph)、 IR (KBr,cm-1): 3038(Ph) 、2965, 2927(CH2, CH) 、12
53(Ph-O)、1184(C=S) この重合体9の物性値を次に示す。
【0033】数平均分子量〔ポリスチレン換算のGPC
(ゲルパーミエーションクロマトグラフ)分析値〕:1
2000 10%重量減少温度〔TGA(熱重量分析法)分析
値〕:225℃ ガラス転移点〔DSC(示差走査熱量測定法)分析
値〕:59℃ (実施例5)化合物2を493mg とエチレンジアミン58mg
とを反応させ、無水酢酸1ml とトリエチルアミン101mg
とを加えた。メタノールで再沈殿精製し、下記化学式
(10)で表される単位を有する化合物(重合体10と
いう)を得た。
【0034】
【化10】
【0035】重合体10の分析値:1 H NMR (CDCl3,δppm):1.69(s, 6H, CH3) 、2.29(s, 6
H, CH3)、3.35(d, 4H,CH2)、4.13(d, 4H, CH2)、4.34
(m, 4H, CH2)、5.7 〜6.0(m, 2H, CH)、6.4(br,NH) 、
6.7 〜7.4(m, 8H, Ph)、 IR (KBr,cm-1): 3038(Ph) 、2965, 2927(CH2, CH) 、12
53(Ph-O)、1184(C=S) (実施例6)化合物2を493mg と1,12- ドデカンジアミ
ン198mg とを反応させ、無水酢酸1ml とトリエチルアミ
ン101mg とを加えた。メタノールで再沈殿精製し、下記
化学式(11)で表される単位を有する化合物(重合体
11という)を得た。
【0036】
【化11】
【0037】重合体11の分析値:1 H NMR (CDCl3,δppm): 1.3 〜1.7(m, 20H, CH2)、1.69
(s, 6H, CH3)、2.29(s, 6H, CH3)、3.35(d, 4H, CH2)、
3.54(m, 4H, CH2)、4.13(d, 4H, CH2)、5.7 〜6.0(m, 2
H, CH)、6.4(br, NH) 、6.7 〜7.4(m, 8H, Ph)、 IR (KBr,cm-1): 3038(Ph) 、2965, 2927(CH2, CH) 、12
54(Ph-O)、1184(C=S) (参考例2)参考例1で得た化合物2を493mg とヘキサ
メチレンジアミン114mg とを均一に混合し、重合体3を
得た。そこにビスフェノールA 340mgを加え、均一とし
た後、ガラスモールドとガスケットよりなるモールド型
に注入し、ついで加熱硬化させて透明樹脂を得た。この
透明樹脂は、屈折率Nd=1.61 、アッベ数νD=32で、光学
材料などとして利用可能なものであった。
【0038】なお、前記実施態様より把握される技術的
思想について、以下に記載する。 (1)二官能性5員環ジチオカーボナートは、二官能性
エポキシ化合物と二硫化炭素とを触媒の存在下に反応さ
せて得られるものである請求項2に記載のポリチオウレ
タンの製造方法。この製造方法によれば、二官能性5員
環ジチオカーボナートを容易に製造することができる。 (2)触媒は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩ま
たは第四アンモニウム塩である上記(1)に記載のポリ
チオウレタンの製造方法。この方法によれば、二官能性
エポキシ化合物と二硫化炭素との反応を促進させること
ができる。 (3)二官能性5員環ジチオカーボナートと、1,ω- ア
ルカンジアミンと、カルボン酸無水物とを反応させ、チ
オール基をチオエステルとした請求項2に記載のポリチ
オウレタンの製造方法。この製造方法によれば、ポリチ
オウレタン中のチオール基をチオエステルとして保護す
ることができる。
【0039】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1に記載の
発明によれば、チオウレタン結合を有する主鎖と、それ
に結合した遊離または保護されたチオール基とを有し、
優れた機械的物性や光学的物性を発揮でき、光学材料や
架橋剤などとして好適に利用できる新規なポリチオウレ
タンを提供することができる。
【0040】また、請求項2に記載の発明によれば、イ
ソシアナートやチオイソシアナートを使用することな
く、容易かつ確実にポリチオウレタンを製造することが
できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で表される単位を有す
    るポリチオウレタン。 【化1】 (式中 nは 2〜12の整数、 Rは水素または-COCH3を表
    す。)
  2. 【請求項2】 下記化学式(2)で表される二官能性5
    員環ジチオカーボナートと炭素数が 2〜12の1,ω- アル
    カンジアミンとを反応させる請求項1に記載の一般式
    (1)で表されるポリチオウレタンの製造方法。 【化2】
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