JPH08333430A - 高分子量ポリカルボジイミド溶液の製造方法 - Google Patents

高分子量ポリカルボジイミド溶液の製造方法

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JPH08333430A
JPH08333430A JP7140145A JP14014595A JPH08333430A JP H08333430 A JPH08333430 A JP H08333430A JP 7140145 A JP7140145 A JP 7140145A JP 14014595 A JP14014595 A JP 14014595A JP H08333430 A JPH08333430 A JP H08333430A
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JP
Japan
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molecular weight
solvent
polycarbodiimide
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JP7140145A
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English (en)
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Yasuyoshi Kawamoto
泰良 河本
Yasuyuki Takiguchi
泰之 滝口
Takeshi Hachiman
健 八幡
Akira Hayashida
章 林田
稔 ▲高▼見澤
Minoru Takamizawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • 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
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • 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
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/02Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates of isocyanates or isothiocyanates only
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 より安定性の高い溶液状態の高分子量ポリカ
ルボジイミドを得る。 【構成】 2, 4−トリレンジイソシアネート、2, 6
−トリレンジイソシアネート等有機ジイソシアネートを
原料化合物として、触媒に環状ホスフィンオキシドを用
いて、クロロベンゼン等の塩素化芳香族化合物を溶媒と
し、反応温度を110℃以上150℃の範囲として反応
条件を制御することによって、極めて簡便に安定性の高
い数平均分子量5, 000以上60, 000以下のポリ
カルボジイミド溶液を得ることのできる製造方法を提供
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は塩素化芳香族化合物を溶
媒として用いた高分子量ポリカルボジイミド溶液の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的にポリカルボジイミドの製造方法
としてはT.W.Campbellら(J.Org.C
hem.,28,2069−2075,1963)の方
法などが知られている。例えば、この方法ではキシレ
ン、石油エーテル、ベンゼン等の炭化水素系溶媒を用い
て還流下で重合反応を行い、目的物を沈殿生成物として
得ている。しかしながら、この方法により得られたポリ
カルボジイミドは、不溶・不融の状態にあり、成型、加
工に不適当である。
【0003】また、D.J.Lymanら(Die M
akromol.Chem.,67,1−9,196
3)は、ベンゼン、キシレン、デカリン等の炭化水素系
溶媒やジメチルスルホキシドとクロロベンゼン(1:
1)の混合物、クロロベンゼン等の塩素化芳香族化合物
を重合溶媒に用いている。前記溶媒のうち、炭化水素系
溶媒はCampbellらの方法と同様に沈殿生成物を
与える。ジメチルスルホキシドとクロロベンゼン(1:
1)の混合物では、10分間という短時間の反応で粘稠
な油状溶液として得られるものの、クロロベンゼン単独
では、溶媒に不溶な固体しか得られていない旨が記され
ている。
【0004】また、天野ら(特開平2−292316)
及び今城ら(特開平5−178954)は重合溶媒にテ
トラクロロエチレンやトリクロロエチレン等の塩素化脂
肪族炭化水素又はテトラヒドロフランやジオキサン等の
脂環式エーテルを用いることで前記問題点を解決し、ポ
リカルボジイミドを安定な溶液状態で得ることを開示し
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、環境保
全の観点から難分解性化学物質による水質汚濁に対する
法的規制が強まっており、テトラクロロエチレンやトリ
クロロエチレン等については使用が制限されるなど、工
業的な利用は難しくなってきている。また、テトラヒド
ロフランに代表される脂環式エーテルは、工業的に使用
される汎用溶媒に比較して高価であることや、ジオキサ
ンについては発癌性の問題等から、やはり工業的な利用
は困難になってきている。
【0006】そこで本発明の目的は、従来技術の問題点
及び環境保全や工業的利用面に於ける問題点を解決し、
極めて簡便に安定性の高いポリカルボジイミド溶液を得
ることのできる製造方法を提供することにある。即ち、
本発明者らは、前記クロロベンゼン等、塩素化芳香族化
合物を溶媒として用い、反応条件を充分制御することに
より、本発明を完成するに至った。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明は、カルボジイミド化触媒の存在下、有機ジイソシ
アネートからポリカルボジイミド溶液を製造する際に、
溶媒として塩素化芳香族化合物を使用することを特徴と
するものである。さらには、生成されたポリカルボジイ
ミドの数平均分子量を5,000以上60,000以下
に制御することを特徴とするものである。以下に本発明
において使用される化合物および反応条件を詳細に説明
する。
【0008】有機ジイソシアネート 本発明に於いて用いられる原料化合物となる有機ジイソ
シアネートには、2,4−トリレンジイソシアネート、
2,6−トリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシ
アネートやイソホロンジイソシアネート、2,4−シク
ロヘキシレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネ
ート等を用いることができる。有機ジイソシアネートは
単独でも混合物でも使用することができる。
【0009】カルボジイミド化触媒 本発明に於いてカルボジイミド化触媒は、言うまでもな
く速やかに重合反応を促進するものであり、未反応の有
機ジイソシアネートや副生成物を含まず、なおかつそれ
自身安定性の高いものがよく、特に限定されない。これ
らの条件を満たすものには、例えば、1−フェニル−2
−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−2−ホスホ
レン−1−オキシド、3−メチル−1−フェニル−3−
ホスホレン−1−オキシド等の環状ホスフィンオキシド
が好適に用いられる。
【0010】溶媒 本発明に於いて、有機ジイソシアネートの重合反応は、
塩素化芳香族化合物中で行う。この塩素化芳香族化合物
は、その沸点が120℃以上のものが望ましく、クロロ
ベンゼン、o−ジクロロベンゼン、p−クロロトルエン
等を例示することができる。
【0011】数平均分子量条件 製造されたポリカルボジイミドの数平均分子量は5,0
00〜60,000であることが望ましく、より好まし
い範囲は、5, 000から30, 000である。数平均
分子量が5, 000未満の時には、重合が十分進行して
いないため、フィルム成型等の際に強度の低い物しかで
きず、成型性に障害を与えるので好ましくない。60,
000を越えるとポリカルボジイミド溶液は粘稠とな
り、更にはゲル状となって、移送・濾過等の精製工程に
対する障害やフィルム成型等の際にムラを生じたり、所
望の形状に成型できない場合が生じること等、成型性に
障害を与えるので好ましくない。前記の範囲に生成物の
分子量を制御するために、有機ジイソシアネートの溶媒
に対する濃度、触媒の有機ジイソシアネートに対する割
合、反応温度、反応時間などの製造条件を変更する。
【0012】反応温度、触媒、濃度条件 原料の有機ジイソシアネートの溶媒に対する濃度は、成
型性の観点から、1w/w%以上20w/w%以下、好
ましくは2w/w%以上10w/w%以下である。ま
た、1w/w%より低い濃度では経済的でなく、逆に2
0w/w%を超える濃度では、反応速度が大きくなるた
めに分子量制御が難しくなり、保存中の分子量変化も大
きくなるので好ましくない。したがって、20w/w%
以下の濃度に於ける触媒量や温度、時間が問題となる。
触媒量としては0. 05mol%〜0. 2mol%の範
囲が、また反応温度は100〜150℃の範囲が好まし
く、115℃〜135度の範囲がさらに好ましい。何れ
もこの範囲を超える場合は時間に対する分子量の増大率
が大きくて調整が困難となる。また、この範囲未満では
反応時間が長引いて経済的でない。概ね、この範囲の反
応条件下では反応時間を1〜4時間で終了することがで
きるが、1〜4時間に限定されるものではない。なお、
数平均分子量の測定にはゲル浸透クロマトグラフィーを
用いることが好適である。
【0013】
【実施例】以下に本発明の実施例及び比較例を示す。
【0014】実施例1 100mlの4ツ口フラスコ中に2,4−トリレンジイ
ソシアネート(以下、「2,4−TDI」と略す)を
5. 40g及びクロロベンゼンを50ml入れ、カルボ
ジイミド化触媒として3−メチル−1−フェニル−3−
ホスホレン−1−オキシド(以下、「ホスホレンオキシ
ド」と略す)を12. 0mg添加し、窒素雰囲気下12
0℃で攪拌しながら4時間反応させた。反応終了後、得
られたポリカルボジイミド溶液の赤外吸収スペクトルを
図1に示す。2142cm-1にカルボジイミド結合の示
す強い吸収が認められた。また、反応終了後のポリカル
ボジイミド溶液のゲル浸透クロマトグラフィー(以下、
「GPC」と略す)分析により、数平均分子量(以下、
「Mn」と略す)は10,000であった(図2)。
【0015】実施例2 100mlの4ツ口フラスコ中に2,4−TDIを5.
40g及びクロロベンゼンを50ml入れ、カルボジイ
ミド化触媒としてホスホレンオキシドを12.0mg添
加し、窒素雰囲気下130℃で攪拌しながら2時間反応
させた。反応終了後、得られたポリカルボジイミド溶液
の赤外吸収スペクトル測定により2148cm-1にカル
ボジイミド結合の示す強い吸収が認められた。また、反
応終了後のポリカルボジイミド溶液のGPC分析によ
り、Mnは58,800であった(図2)。
【0016】実施例3 100mlの4ツ口フラスコ中に2,4−TDIを5.
40g及びo−ジクロロベンゼンを50ml入れ、カル
ボジイミド化触媒としてホスホレンオキシドを12. 0
mg添加し、窒素雰囲気下120℃で攪拌しながら4時
間反応させた。反応終了後、得られたポリカルボジイミ
ド溶液の赤外吸収スペクトル測定により2143cm-1
にカルボジイミド結合の示す強い吸収が認められた。ま
た、反応終了後のポリカルボジイミド溶液のGPC分析
により、Mnは12,300であった(図2)。
【0017】実施例4 100mlの4ツ口フラスコ中に2,4−TDIを5.
40g及びp−クロロトルエンを50ml入れ、カルボ
ジイミド化触媒としてホスホレンオキシドを12. 0m
g添加し、窒素雰囲気下120℃で攪拌しながら4時間
反応させた。反応終了後、得られたポリカルボジイミド
溶液の赤外吸収スペクトル測定により2143cm-1
カルボジイミド結合の示す強い吸収が認められた。ま
た、反応終了後のポリカルボジイミド溶液のGPC分析
により、Mnは10,700であった(図2)。
【0018】比較例1 100mlの4ツ口フラスコ中に2,4−TDIを5.
40g及びクロロベンゼンを50ml入れ、カルボジイ
ミド化触媒としてホスホレンオキシドを12.0mg添
加し、窒素雰囲気下130℃で攪拌しながら4時間反応
させた。130℃で反応開始後、2時間目までは均一な
溶液状態を維持したが、3時間目から攪拌棒の周囲に僅
かなゲル化を生じた。3時間目以降のポリカルボジイミ
ド溶液のMnは60, 000を越えるものと考えられる
が、ゲル化のためGPC分析によるMn値を求めること
はできなかった。
【0019】比較例2 100mlの4ツ口フラスコ中に2,4−TDIと2,
6−TDIの混合物(混合比80:20)を5. 40g
及びキシレンを50ml入れ、カルボジイミド化触媒と
してホスホレンオキシドを12. 0mg添加し、窒素雰
囲気下120℃で攪拌しながら4時間反応させた。反応
開始後、2. 5時間でゴム状の固体が析出した。反応開
始後2時間(固体析出直前)のポリカルボジイミド溶液
のGPC分析により、Mnは9,800であった。
【0020】比較例3 100mlの4ツ口フラスコ中に2,4−TDIを5.
40g及びキシレンを50ml入れ、カルボジイミド化
触媒としてホスホレンオキシドを12. 0mg添加し、
窒素雰囲気下120℃で攪拌しながら4時間反応させ
た。2,4−TDIと2,6−TDIの混合物(混合比
80:20)のときと比較して、反応終了後まで固体の
析出は認められなかった。しかしながら、反応開始後、
3時間目からサンプリング溶液が白濁し、反応終了後、
室温まで冷却すると固体の沈殿物が認められた。反応開
始後2時間目(固体析出直前)のポリカルボジイミド溶
液のGPC分析により、Mnは4,000であった。
【0021】比較例4 100mlの4ツ口フラスコ中に2,4−TDIを5.
40g及びアニソールを50ml入れ、カルボジイミド
化触媒としてホスホレンオキシドを12. 0mg添加
し、窒素雰囲気下120℃で攪拌しながら4時間反応さ
せた。比較例3と同様に、反応終了後まで固体の析出は
認められなかったが、反応開始後、3時間目からサンプ
リング溶液が白濁し、反応終了後、室温まで冷却すると
固体の沈殿物が認められた。反応開始後2時間目(固体
析出直前)のポリカルボジイミド溶液のGPC分析によ
り、Mnは7,000であった。
【0022】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よる塩素化芳香族化合物を溶媒として使用することによ
り、高分子量かつ安定性の高いポリカルボジイミド溶液
を製造することが可能となる。また、難分解性塩素化脂
肪族炭化水素に代替することにより、環境保全問題に対
応することが可能であり、脂環式エーテルに比較して工
業的にもコスト低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例1で得られたポリカルボジイミド
溶液の赤外吸収スペクトルを示したものである。
【図2】図2は実施例1〜4で得られたポリカルボジイ
ミドの分子量の経時変化を示したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八幡 健 神奈川県川崎市高津区坂戸3丁目2番1号 信越化学工業株式会社コーポレートリサ ーチセンター内 (72)発明者 林田 章 神奈川県川崎市高津区坂戸3丁目2番1号 信越化学工業株式会社コーポレートリサ ーチセンター内 (72)発明者 ▲高▼見澤 稔 神奈川県川崎市高津区坂戸3丁目2番1号 信越化学工業株式会社コーポレートリサ ーチセンター内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩素化芳香族化合物を溶媒とし、カルボ
    ジイミド化触媒の存在下において有機ジイソシアネート
    を重合する高分子量ポリカルボジイミド溶液の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 上記高分子量ポリカルボジイミドの数平
    均分子量を5,000以上60,000以下に制御する
    ことを特徴とする請求項1記載の高分子量ポリカルボジ
    イミド溶液の製造方法。
JP7140145A 1995-06-07 1995-06-07 高分子量ポリカルボジイミド溶液の製造方法 Pending JPH08333430A (ja)

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US08/658,165 US5750636A (en) 1995-06-07 1996-06-04 Process for the preparation of a high-molecular-weight polycarbodiimide solution

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