JPS6010044B2 - 重合体組成物の製造法 - Google Patents

重合体組成物の製造法

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JPS6010044B2
JPS6010044B2 JP48007326A JP732673A JPS6010044B2 JP S6010044 B2 JPS6010044 B2 JP S6010044B2 JP 48007326 A JP48007326 A JP 48007326A JP 732673 A JP732673 A JP 732673A JP S6010044 B2 JPS6010044 B2 JP S6010044B2
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    • Y10S528/906Fiber or elastomer prepared from an isocyanate reactant

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の背景 本発明はィソシアナート又はィソチオシアナートのいず
れかで末端基付けされた重合体を含有している重合体組
成物の形成に関するものである。
本発明はこれらの重合体と活性水素含有化合物との反応
にも関するものである。他の態様として、本発明はィソ
シアナート又はィソチオシアナート末端重合体をナイロ
ン形成性単量体と反応させることによるナイロンブロッ
ク共重合体の形成に関するものである。更に他の態様と
して、本発明はィソシアナート又はィソチオシアナート
末端重合0体をュリア形成性単量体と反応させることに
よるュリアブロック共重合体の形成に関するものである
。更に他の態様として、本発明はィソシアナート末端重
合体をウレタン形成性単量体と反応させることによるウ
レタンブロック共重合体の形成に関するものである。更
に他の態様として、本発明はィソシアナート又はィソチ
オシアナート末端重合体をィミド形成性単量体と反応さ
せることによるィミドブロック共重合体の形成に関する
ものである。有機アルカリ金属開始剤を用いて共役ジェ
ン及び(又は)ビニル置換芳香族化合物を重合させるこ
とは当業界で周知である。
生成したアルカリ金属末端重合体をいよいよ多官能化合
物と反応させてその重合体を連結させている。例えば、
米国特許第3135716号及び第3468972言明
細書に記載されているように、ポリイソシアナート又は
ポリイソチオシアナートである連続制を用いて末端アル
カリ金属原子を置換し、かつその重合体を連結している
。他の米国特許第322511y号明細書では、ィソシ
アナートをアルカリ金属末端重合体と反応させてA−B
−A型ブロック重合体を作っている。そのAはィソシア
ナート単量体から作られた重合体を表わす。更に他の米
国特許第3281383号明細書では、ポリィソシアナ
ートのような、少なくとも3個の官能基を含有している
化合物をアルカリ金属末端重合体との反応によって連結
させて“放射状の”即ち多数の長分枝の重合体を作って
いる。しかしながら、これらの特許はいずれも、イソシ
アナート又はィソチオシアナート基で末端基付けされて
いるァニオン重合した重合体の製造を記載していない。
更に、その重合体以外の成分を持ついずれかの成分がィ
ソシアナート単量体だけから作られているブロック共重
合体の製造に用いるアニオン重合体は記載されていない
。米国特許第329185y号及び第339621ぴ言
明細書には、少なくとも1個の活性水素を含有している
重合体をポリィソシアナート含有物質と反応させること
によって形成された重合体部分が記載されている。
しかしながら、これらの特許明細書には、活性水素がな
くかつ更にポリィソシアナートに結合されるベース重合
体が記載されていない。上記米国特許第3291859
明細書には、ブロック共重合体を作るのにその重合体部
分を用いうろことも記載されているが、それは二官能遊
離基開始剤を用いる時だけである。従来技術の他の態様
は特定の最終用途要求に対して成形樹脂としてナイロン
を用いる望ましさに関するものである。
用いられるナイロンはいましば、そのナイロンが迅速に
型に充填するのに必要な低落粘度を持つ程度の比較的低
い分子量を持っていた。しかしながら、低分子量のナイ
ロンを用いることは、いまいま強じん性(これは分子量
と共に増大する)が犠牲になるので望ましくない。従来
技術の更に他の態様は特定の最終用途要求に対してュリ
ア重合体を用いることに関するものである。しかしなが
ら、これらの重合体は一般にその重合体の溶融温度未満
の温度においては加工処理できない。従来技術の更に他
の態様は特定の最終用途要件に対してウレタン重合体を
使用することに関するものである。
しかしながら、これらの重合体は一般にその重合体の溶
融温度未満の温度においては加工処理できない。従来技
術の他の態様は熱可塑性ウレタンェラストマーに関する
ものであり、それはブロック共重合体であるが、その融
点以上の温度でのみ加工処理できるものである。従来技
術の更に他の態様は特定の最終用途要求に対してィミド
重合体を用いることに関するものである。
しかしながら、これらの重合体は一般にその重合体の溶
融温度未満の温度では成形したり「練ったり「加工処理
したりすることができない。本発明の要旨 それ故に、本発明の目的はアニオン重合した重合体を作
ることであり、その重合体は多官能ィソシアナート又は
多官能ィソチオシアナートのいずれかと反応してィソシ
アナート又はィソチオシアナート末端重合体を含有して
いる重合体組成物を作るものである。
又本発明の目的は活性水素化合物と反応させるイソシア
ナート末端又はィソチオシアナート末端重合体を作るこ
とである。
本発明の他の目的はィソシアナート又はィソチオシアナ
ート末端重合体をナイロン形成性単量体と反応させるこ
とにより新規なナイロンフロック共重合体を作ることで
ある。
本発明の更に他の目的はゴム様特性を持つか熱硬化性物
として適しているが、一方ではまだ一般にナイロンの特
性を保留しているナイロンフロック共重合体を作ること
である。
本発明のその上の目的はナイロン成分の溶融温度未満で
容易に成形されるナイロンフロツク共重合体を作ること
である。
本発明の他の目的はィソシアナート又はイソチオシアナ
ート末端重合体をュリア形成性単量体と反応させること
により新規なュリアブロック共重合体を作ることである
本発明の更に他の目的はュリア成分の溶融温度末端の温
度で加工処理できる特性を持つ新規なュリアブロック共
重合体を作ることである。
本発明の他の目的ィソシアナート末端重合体をウレタン
形成性単量体と反応させることにより新規なウレタンフ
ロック共重合体を作ることである。
本発明の更に他の目的はウレタン成分の溶融温度未満の
温度で加工処理できる特性を持つ新規なウレタンブロッ
ク共重合体を作ることである。
本発明の他の目的はィソシアナート又はィソチオシアナ
ート末端重合体をィミド形成性単量体と反応させること
により新規なィミドブロツク共重合体を作ることである
。本発明の更に他の目的はィミド成分の融点未満の温度
で練ることができ、成形することができ、加工処理でき
る新規なィミドブロック共重合体を作ることである。
本発明の更に他の目的はィソシアナート又はィソチオシ
アナートのいずれかで末端基付けされるアニオン重合し
た重合体の製造法を提供することである。
本発明の更に他の目的は活性水素化合物に連結されるイ
ソシアナート又はイソチオシアナート末端重合体の製造
法を提供することである。
本発明の更に他の目的は新規なナイロンブロック共重合
体の製造法を提供することである。
本発明の更に他の目的は新規なュリアブロック共重合体
の製造法に提供することである。本発明の更に他の目的
は新規なウレタンブロック共重合体の製造法を提供する
ことである。
本発明の更に他の目的は新規なィミドブロック共重合体
の製造法を提供することである。本発明のこれらの目的
及びその他の目的は以下の詳細な説明より明らかとなる
一般に、ィソシアナート又はイソチオシアナート末端重
合体を含有している重合体組成物は、ある種の単量体を
有機アルカリ金属開始剤でァニオン重合させ、次いでそ
の生成重合体を多官能ィソシアナート又はィソチオシア
ナートと反応させることによって作られる。
そのイソシアナート又はイソチオシアナート末端重合体
を活性水素含有化合物と反応させうる。ィソシアナート
又はィソチオシアナート末端重合体のいずれかをナイロ
ン形成性単量体と無水条件下で反応させるとナィ。ンブ
ロツク共重合体となる。ィソシアナート又はィソチオシ
アナ−ト末端重合体をュリア形成単量体と反応させると
ュリアブロツク共重合体となる。ィソシアナート末端重
合体はウレタン形成性単量体と反応する時にはウレタン
ブロック共重合体となる。イソシアナート又はイソチオ
シアナート末端重合体をィミド形成性単量体と反応させ
るとィミドブロック共重合体となる。本発明の好ましい
態様 本明細書に記載した開始剤によってアニオン重合してベ
ース重合体を作り、次いで本明細書に記載したポリィソ
シアナート又はポリィソチオシアナートと反応してィソ
シアナート又はィソチオシアナート末端重合体を作るこ
とのできる単量体としては広範囲の種々の物質がある。
一般に、アニオン重合を受けうる任意の単量体を用いう
る。一般にこれらの単量体の一部をオレフィンとして分
類できる。なぜならそれらは少なくとも1個のオレフィ
ン性基を含有しており、下記の構造式によって表わされ
、式中Rは水素、アルキル又はシクロアルキルであり、
Arは芳香族環又は被置換芳香族環である:【1ー
C比=CACN (式中AはCN、CF3、CH3又は日である)、■
C比=CAC02R(式中AはC02R、S02R、
CH3、又は日である)、{3} C比=CAN02
(式中AはCI、CH3又は日である)、【4ー C
比=CACON(R)2 (式中AはCH3又は日である)。
アニオン重合されるその他の単量体は下記の横造式によ
って表わされる:〔5’ (式中Aは、0又はSであり、Rは日、又は1〜19固
の炭素原子を含有している脂肪族、環式脂肪族又は芳香
族である)、{7} RCH=A (式中Aは○又はSであり、Rは1〜15個の炭素原子
を含有している脂肪族、環式脂肪族又は芳香族である)
、(R)2rC−℃ ■] (式中Aは○又はSであり、Rは1〜15個の炭素原子
を含有している脂肪族「環式脂肪族又は芳香族である)
、(9} (R)2C=S (式中Rは1〜19固の炭素原子を含有している脂肪族
、環式脂肪族又は芳香族である)。
本発明においては式■〜{9)で表わされるような単量
体が好ましい。
そのような単量体の例としてはエチレンオキシド、フ。
ロピレンオキシド、スチレンオキシド、エチレンサルフ
アイド、プロピレンサルフアイド、スチレンサルフアイ
ド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、イソブ
チルアルデヒド、n−カプロアルデヒド「アセトチオア
ルデヒド、プロピオンチオアルデヒド、イソブチルチオ
アルデヒド、n−カプロチオアルデヒド、3ージメチル
オキシシクロブタン、3−ジエチルオキシシクロブタン
、3ーメチルエチルオキシシクロブタン、3−ジメチル
チオシクロブタン、3−ジヱチルチオシクロブタン、3
−メチルエチルチオシクロプタソ、メチルエチルチオケ
トン、メチルインプロピルチオケトン及びジェチルチオ
ケトンがある。式【9}で表わされる適当な単量体は2
個のフェニル基のように大きな2個のRを含まない。な
ぜならそのような単量体は多分まちがいなく立体障害の
ために重合が困難であるからである。本発明のィソシア
ナート末端重合体を作るのに一般に用いられるその他の
好ましい単量体は共役ジェン及びビニル簿換芳香族化合
物である。
共役ジェンは通常4〜12個、好ましくは4〜8個の炭
素原子を含有している。そのようなジェンの例としては
1・3ーブタジエン;イソプレン;2・3−ジメチルー
1・3−ブタジエン;2−メチル−113−ペンタジエ
ン;3・4−ジメチル−1・3−へキサジヱン;4・5
−ジエチル−1’3−オクタジエン;3ーブチルー1・
3ーオクタジエソ;フェニルー1・3ーブタジェン及び
類似物がある。ビニル置換芳香族化合物としてはスチレ
ン、1ービニルナフタリン、2−ビニルナフタリン、及
び結合置換分中の合計炭素数が一般に12よりも大きく
ないそれらのアルキル、シクロアルキル、アリール、ア
ルカリール及びアラルキル誘導体がある。そのような化
合物の例としては3−メチルスチレン、Q−メチルスチ
レン、4−n−プロピルスチレン、4−tーブチルスチ
レン、4ードデシルスチレン、4−シクロヘキシルスチ
レン、2ーエチル−4−ペンジルスチレン、4ーメトキ
シスチレン、4ージメチルアミノスチレン、3・5一ジ
フエノキシスチレン、4−p−トリルスチレン、4−フ
エニルスチレン、4・5−ジメチルー1ービニルナフタ
リン、3−n−プロピルー2ービニルナフタリン及び類
似物がある。本明細書に記載した共役ジェン及びビニル
置換芳香族化合物並びにその他の多くの単量体を一般に
単独で又は混合物として重合させてベース重合体として
役立つホモ重合体、英重合体又はブロック共重合体を作
ることができる。好ましいジェンは1・3−ブタジェン
及びイソプレンであり、好ましいビニル置換芳香族単量
体はスチレン、Q−メチルスチレン及び4−t−ブチル
スチレンである。好ましいベース共重合体はスチレンー
プタジエンである。用いうる更に他の単量体群は複素環
窒素含有単量体、例えば少なくとも1個のピニル又はQ
−〆チルビニル基を含有するピリジン及びキノリン誘導
体、例えば2ービニルピリジン、3−ピニルピリジン、
4−ビニルピリジン、3ーエチルー5ービニルピリジン
、3ーメチルー5ービニルピリジン、3・5ージェチル
ー4ーピニルピリジン及び同様なモノ−及びジー置換ア
ルケニルピリジン並びに同様なキノリン、例えば2−ビ
ニルキノリン、3ービニルキノリン、4ーピニルキノリ
ン等である。
一般に、種々のビニル置換ピリジン及びビニル置換キノ
リンも好ましい単量体である。重合体は当業者に周知の
方法で有機アルカリ金属開始剤を用いて単量体をアニオ
ン重合させることによって作られる。これらの開始剤は
単官能又は多官能でありうるが、本発明では単官能開始
剤が好ましい。好ましい金属はリチウムであるが、ナト
リウム、カリウム、ルビジウム及びセシウムが一般に適
している。それ故に好ましい種類の化合物は式友Liで
表わすことができる。式中Rは1分子当り1〜3の固の
炭素原子を含有している脂肪族、環式脂肪族及び芳香族
基からなる群から選ばれた炭化水素基である。これらの
開始剤の例としてはメチルリチウム.、nーブチルリチ
ウム、nーアミルリチウム、nーデシルリチウム、フヱ
ニルリチウム、ナフチルリチウム、pートリルリチウム
、シクロヘキシルリチウム、エイコシルリチウム、及び
類似物がある。これらの開始剤の本質的な特色は重合開
始時に作用する炭素−リチウム結合を持っていることで
ある。重合体の成長は又、この段階において重合体の一
部となる炭素−リチウム結合によって増大される。得ら
れた生成重合体の実質的に全てが一端において位置して
いるリチウム原子を持っている。用いる触媒の量は主と
して用いる単量体及び製造重合体に所望の特性に依存す
る。
一般に、触媒の量が増加するとより低分子量の重合体が
生成し、触媒の量が減少すると反応の影響を持つ。分子
量10000〜約100000を持つ適当な重合体は、
通常単量体100夕当り約1〜10ミリモル(mhm)
水準で開始剤を用いることにより容易作られる。無論、
開始剤水準を変えることによりより高分子量又はより低
分子量の重合体を作りうる。かように、約0.28hh
m又はそれ未満の開始剤水準を用いることにより粘性又
は固体である高分子量の重合体を作りうる。一般に、本
発明での開始剤水準は普通約1〜4仇nhmであるが、
より高い開始剤水準及びより低い開始剤水準も用いうる
。重合体の形成は一般に−100〜十1500C、好ま
しくは−78〜50こ0の温度で行なわれ、この段階で
は上記範囲の下方部分の温度が望ましい。
無論、重合の正確な温度は反応させる単量体の特定反応
性に大部分依存する。一般にプロセス則ち重合を炭化水
素又はエーテル媒質中で行なう。
通常、溶媒又は希釈剤は1分子当り4〜IN固の炭素原
子を含有しているパラフィン、シクロパラフィン又は芳
香族である。溶媒の例としてはn−ブタン、n−へキサ
ン、nーヘプタン、イソオクタン、シクロヘキサン、メ
チルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン「
テトラヒドロフラン及び類似物がある。溶媒を選択す
るのに考慮すべき重要なことは、溶媒は不活性であるべ
きこと、形成された重合体に対してある程度親和性を持
つこと、並びに構造中にいかなる活性水素原子も含有せ
ず、又は水、アルコール、酸又は鎖停止剤又は連鎖移動
剤として作用する傾向のある基のような活性水素原子を
持ついかなる不純物も含有しないことである。本発明の
概念に従って、リチウム末端重合体をポリイソシアナー
ト又はポリイソチオシアナート単量体と反応させて、少
なくとも1個の未反応ィソシアナート又はィソチオシア
ナート端部を持つ端部キャップ付重合体を作る。
本明細書において用語ボリィソシアナート及びポリィソ
チオシアナートを、これらの用語で記載した化合物は多
官能であり、それ故に2個以上の実在物と反応するとい
う意味で用いる。好ましくはポリィソシアナ−ト及びポ
リィソチオシアナートは式R(N=C=×)nによって
表わされる化合物である。式中Rは2〜約2の固の炭素
原子を含有する脂肪族、4〜約2の固の炭素原子を含有
する環式脂肪族及び6〜約2山固の炭素原子を含有する
芳香族であり得、nは2又は3、好ましくは2であり、
Xはカルコゲン(酸素又はィオウ)である。ポリィソシ
アナートの例としてはジフェニルジイソシアナート、ジ
クロルキサニレンジイソシアナート、2・4・4′ート
リイソシアナートージフエニルエーテル、トリフエニル
メタソトリイソシアナート、ベンゼン−1・2・4ート
リイソシアナート、ナフタリン−1・3・7ートリィソ
シアナート及び類似物がある。好ましいポリイソシアナ
ートとしてはメタ−又はパラーフェニレンジイソシアナ
ート、ジフエニルメタンジイソシアナート、ビトリレン
ジイソシアナート、ジアニシジンジイソシアナ−ト、イ
ソホロンジイソシアナート、トルエンジイソシアナート
、ヘキサメチレンジイソシ‐アナート及びペンタメチレ
ンジイソシアナートがある。ポリイソチオシアナートの
例としては一般に、ポリィソシアナートと同じものであ
るが、無論、イオゥ原子が酸素原子に対して置き換って
いる化合物Zがある。かように、適当なポリィソチオシ
アナートとしてはジフエニルジイソチオシアナート、ジ
クロルキサニレンジイソシアナート、2・4・4−トリ
イソチオシアナートージフエニルエーナル、トリフエニ
ルメタントリイソチオシアナート、ベンゼン−1・2・
4ートリイソチオシアナート、ナフタリン−1・3・7
ートリイソチオシアナート及び類似物がある。好ましい
ポリイソチオシアナートとしてはメタ−又はパラーフェ
ニレンジイソシアナート、ジフエニルメタソジイソチオ
シアナート、ビートリレンジイソチオシアナート、ジア
ニシジンジイソチオシアナート、イソホロンジイソチオ
シアナート、トルエンジイソチオシアナート、ヘキサメ
チレンジイソチオシアナート及びペンタメチレンジイソ
チオシアナートがある。本明細書において以後イソシア
ナート又はポリィソシアナート化合物と記載する場合に
は、そのような記載はィソチオシアナート又はポリイソ
チオシアナート化合物も含むことは当業者には明らかな
ことである。
用いる多官能ィソシアナートの量は一般に、作られる特
定の系に依存する。
ほとんどの系では重合体中に存在するアルカリ金属又は
リチウムに対するポリイソシアナートの当量比は1.1
〜約20であるが、他の系ではその比の上限は100を
超えうる。過剰量を用いる時には、遊離ナイロンが形成
され、それでナイロンは重合体組成物中に存在する。ポ
リイソシアナートを用いてリチウム末端重合体則ちベー
ス重合体と反応させる時には、各多官能ィソシアナート
は時には異なったりチウム末端重合体と反応し、そのた
め重合体を連結し、重合体の一端部にィソシアナート基
を含有しない生成重合体を形成する。
一般にこの状態は避けられないので、少なくともかなり
の重合体が少なくとも1個のィソシアナート端基を持つ
ようにするためには、リチウムに対する多官能ィソシア
ナートの当量比は1.0よりも大きくなければならない
。その当量比が1未満で0.5を超えると生成重合体溶
液はある程度の未反応リチウム末端重合体を含有するか
もしれず、その当量比が0.5又はそれ未満である時に
は生成重合体溶液は多分ある程度の未反応リチウム末端
重合体を含有する。その当量比が約2.0である時、ジ
イソシアナートを用いる時には約50%の重合体がィソ
シアナート端基を持つことを統計的考察が示している。
トリィソシアナートを当量比3で用いる時には、少なく
とも1個の禾反応ィソシアナート基で末端基付けされて
いる重合体の量は約67%に増大される。一般に、当量
比が増大するにつれて、ィソシアナート末端重合体の割
合並びに完全に未反応の則ち遊離のポリィソシアナート
が増大する。一般に、ポリィソシアナートの量は、少な
くとも5%、好ましくは少なくとも20%の重合体が少
なくとも1個のィソシアナート基で末端基付けされるよ
うに用いるべきである。当業者には明らかなように、多
官能ィソシアナートの添加は余分の連結を避けるように
迅速に行なわれるべきである。ィソシアナート末端重合
体の形成工程中、その反応を水、アルコール又は酸のよ
うな活性水素化合物の実質的にない雰囲気中で行なって
、重合体をィソシアナート基で末端基付けさせることが
重要である。
それで、通常その工程を窒素雰囲気のような不活性雰囲
気中で行なう。多官能ィソシァナート反応についての温
度範囲は一般に−100〜十15000、好ましくは−
78〜十70℃である。
上記好ましい範囲の下方端の温度ではより良好な結果と
なることが分った。これは多分多官能ィソシアナートを
消費する副反応が減少するからである。ィソシアナート
末端重合体を含有する新規重合体組成物はその特性が広
範囲に変り、一般に、ベース重合体の特性を示す。
幾つかの組成物は可塑性であり、他のものは弾性である
。それでこれらの組成物は広範囲の用途に用いられ、そ
れらは押出され、カレンダー処理され、又可塑体又は弾
性体として他の方法で処理される。ブタジェンから作ら
れた更に他の組成物はゴム様であり、それでワイヤーケ
ーブルの絶縁、タイヤトレツド及び内部チューブ用に用
いられる。更にこれらの化合物を硬化剤、充填剤及び類
似物と粗合せることができ、一般に成形できる。本発明
は以下の例を参照することによりより十分に理解される
であろう。
例1 きれいな、乾燥した、窒素でパージした765cc(2
8オンス)の飲料ビンに純粋にしたテトラヒドロフラン
600cc、ブタジェン77.6夕及びへキサン*中の
1.64モル濃度のブチルリチウム溶液1.52cc(
2.49×10‐3モル)を加えた。
このビンを−20o0に冷却し、この温度で4時間、ブ
タジェンが重合し終るまで保持した。85%が1・2−
ミクロ組織であるこのリチウムポリブタジエンにトルェ
ン中の1.22モル濃度のトルェンジィソシアナート溶
液5.92cc(7.21×10‐3モル)を迅速に加
えた。
生成重合体は平均分子量31000であった。上記の重
合体を160qCで約34分間、重合体10碇郡当り6
部のジクミルベルオキシドを用いて硬化させた。
下記の物理特性を得た:例2 きれいな、乾燥した765cc(28オンス)の飲料ビ
ンに純粋にしたトルェン500〜600cc、プタジヱ
ン98.1夕及びへキサン中の1.75モル濃度のブチ
ルリチウム溶液1.43cc(2.5×10‐3モル)
を加えた。
そのビンを一夜25qoで磁気鷹拝し、その後0.99
5モル濃度のトルェンジィソシアナート2.52cc(
2.5×10‐3モル)を迅速に加えた。この溶液を1
時間蝿拝し、その生成物をメタノールで沈殿させた。生
成重合体は粘度平均分子量56000夕/モルであった
。上記の重合体をクロロホルム溶液中で、重合体10礎
部当り1部のジクミルベルオキシドと化合させた。
下記の物理特性を得た:重合体組成物の上記したィソシ
アナート又はィソチオシアナート末端重合体をL.ィソ
シアナート又はィソチオシアナートと反応性の化合物、
例えば活性水素含有化合物と更に反応させてもよい。
非常に小さな数から大量合体までの分子量を持つ活性水
素化合物のほとんどが一般に、安定なィソシアナート又
はィソチオシアナート付加物を形成する。この工程での
温度範囲は一般に−100〜100℃であるが、通常、
ィソシアナート又はイソチオシアナート末端ベース重合
体と活性水素含有化合物との反応は普通の温度で「又は
適度に加熱した後に、触媒を用いることないこ容易に進
行する。無論、その反応がむしろ遅く進行する場合には
この工程で触媒を用いてもよい。一般にィソシアナート
並びにィソチオシアナートは水と容易に反応するので、
ュリアを作るのに水を用いることが望まれる以外は、実
質的に水のない雰囲気、例えば不活性雰囲気中でその工
程を行なうことが重要である。更に、通常その工程を大
気圧で行なうけれども、適当な圧力或いは真空さえも利
用できる。明らかなように、その工程を望ましくない活
性水素化合物なしで行なうべきであり、それで所望の生
成物が作られる。一般に、イソシアナートの反応及び反
応度は、ィソシアナート基の電子構造及び窒素原子に付
いている種々の基の、この構造に対する影響を考慮する
時により良く理解される。
共鳴混成体を分子核外理論の見地から定性的に考慮する
に、電子又は電荷密度は酸素において最大(最高の正味
陰電荷)であり、炭素において最小(最高の正味陽電樹
)であり、窒素原子は中間で正味陰電荷を持っているこ
とを指摘できる。それでィソシアナートと活性水素化合
物との反応は通常、ィソシアナートの求電子炭素上の求
核中心による作用を伴う。立体因子を無視すると、NC
O部分に付いている任意の電子吸引基は炭素原子の腸電
荷を増大させ、それによって求核作用に対するィソシア
ナートの反応度を増大させる。逆に、任意の電子供与基
はNCO部分の反応度を減少させる。同様に、NCO部
分の求電子炭素に作用する試薬の反応度はその求核度が
増大するにつれて増大する。それで一般に、ほとんどの
場合にこれらの因子を考察することにより、種々のイソ
シアナートベース重合体と活性水素含有化合物との相対
的反応度を定性的に予想することが可能となる。無論、
立体因子も考慮しなければならない。ィソチオシアナー
トの電子構造は一般に「ィオウ原子の電荷密度が酸素原
子の電荷密度ほど大きくない以外は上記のィソシアナー
トと同様である。
それでィソチオシアナート化合物は一般にィソシアナー
ト化合物よりも反応性が小さい傾向がある。上託したよ
うに、以後ィソシアナート化合物と記載する時にはィソ
チオシアナート化合物も含むことを了解されたい。活性
水素を含有している多くの化合物が当業者には明らかで
あり、又そのような化合物は多数あるので、活性水素化
合物のわずかに幾つかの主要な群を記載する。
活性水素を含有している化合物群の例はハロゲン酸であ
る。
それらはィソシアナートと反応する時にはハロゲン化カ
ルバミルを作る。これは室温において安定であるが、9
0〜10000の温度ではィソシアナートとハロゲン化
水素に解離する傾向がある。活性水素を含有する他の化
合物群は窒素原子に結合した水素原子を含有する実質的
に全ての化合物である。
特定の例はシアン化水素であり「 これは2当量のィソ
シアナート及び水と反応する時には5員環化合物を形成
し、これは非常に熱安定性であり、高温度においてもそ
の特性を維持する。その他の例は、一般に反応して被置
換ュリァになるアミン、一般にアシルュリアになるアミ
ド、及びビューレツトになるュリアである。同様にヒド
ラジン、アミジン、ニトラミン及びジアゾアミノ化合物
も一般に期待通りに反応する。一般に活性水素を含有す
る更に他の化合物群は酸素原子に結合した水素原子を含
有する化合物である。
かように、第一、第二、第三及び多価のような全ての型
のアルコールは反応してカルバメートェステルを作る。
多価フェノールも含めてフェノールも、殊に塩化アルミ
ニウムの存在下で反応する。弱い芳香族及び脂肪族カル
ボン酸は反応して混合無水物となり、トリクロル酢酸及
びギ酸のような強酸はアミド及び二酸化炭素に容易に分
解する混合無水物となる。一般に、水は普通の温度でィ
ソシアナートと迅速に反応して2置換ュリア及び二酸化
炭素となり、又水酸化ナトリウムの存在下では主要生成
物として第一ァミンとなる活性水素化合物の他の群は炭
素−水素結合を含有しているものである。かように、マ
ロン酸ナトリウムェステル及び関連化合物のカルボアニ
オンはN−置換アミドを作る。更に、フリーデルークラ
フッ合成によってN−置換ァロィルァミドが作られる。
水素原子に結合したィオウ原子を含有する化合物群は一
般に活性水素を含有し「通常そのような化合物は、通常
反応性が小さい点を除いて、その酸素類似体と同様にし
てィソシアナートと反応する。
かように「硫化水素はィソシァナートと反応して2置換
ュリァ及びオキシ硫化炭素となる。更に、メルカプタン
基を含有する化合物も用いうる。活性水素含有重合体も
ィソシアナート末端ベース重合体と反応して共重合体を
形成する。
そのような重合体の例としてはポリェーテル、ポリエス
テル、ポリアミン、ポリイミド、ポリュリア及び類似物
がある。無論、ベース重合体と反応させる重合体をその
場所で形成してもよい。活性水素を含有しない、ィソシ
ァナートと反応性の化合物としては、一般にアリール及
びアルキルィソシアナートを還元して対応するメチアミ
ンにする水素化アルミニウムリチウム、及びィソシァナ
ートと迅速に反応して被置換ァミドを形成するほとんど
のグリニアール試薬がある。
上記の化合物はィソシアナートと反応性の化合物のほん
の一部であり、主に活性水素化合物である。
当業者には明らかなように、本発明は上記した化合物だ
けに限定されるものではない。活性水素化合物を含めて
、ィソシァナートと反応性の化合物を含有する化合物の
その他の例は、J.日.サ−ンダース(Saunde岱
)とR.J.スロ コ ンべ(SIocombe)によ
るザ・ケミストリ・オブ・ザ・オーガニツク・イソシア
ネーツ(TheChemistryoftheOrga
nic lsocyana企s)、ケミカル・レビュー
(ChemicalReview)、アメリカン・ケミ
カル・ソサイエテイ(AmericanChemica
lSociety)、1948:及びR.G.アーノル
ド(〜nord)、J.Aネルソン(Nelson)及
びJ.Jノゞーバンス(Ver舷nce)によるリセン
ト・アドバンセス・イン・イソシアナート・ケミストリ
(Recent Advances ln
lsoc匁nateChemistry)、ケミカル
・レビュー、アメリカン・ケミカル・ソサィェティ、1
956のような文献に記載されている。
一般に、活性水素化合物の分子量が非常に小さZい場合
には、ィソシアナート末端重合体と活性水素化合物並び
にィソシアナートと反応性の化合物との反応で形成され
た生成物はベース重合体の特性を表わす。
それ故に、そのような生成物は一般にベース重合体と同
じ目的に用いられる。ベースZ重合体に依存して、その
生成物をそれらのゴム様性質、可塑性又は弾性に従った
用途に加工処理して用いうる。それ故に、多くの生成物
は硬化されかつ成形され、又タイヤコード、タイヤトレ
ツド及びワイヤ絶縁に用いられる。 2
本発明がよりよく理解されるように、新規なブロック共
重合体生成物を作るために、種々の重合体形成性単量体
(これはその他の単量体と反応させられることもある)
によって例示されるような活性水素化合物とィソシアナ
ート末端ベース重合2体との反応を詳細に記載し、説明
する。ナイロン 一般に、重合体組成物のィソシアナート末端重合体をあ
る種の条件下でナイロン形成性単量体と反応させて、ナ
イロンの多くの特性を持つ新規な3フロック共重合体を
作ることができる。
しかしながら、ナイロンと異って、そのブロック共重合
体は、高ナイロン含量を有する時であっても相当するナ
イロンの溶融温度禾満の温度において成形できかつ雰囲
気温度において練りうる特性を持って3いる。ラクタム
又は内部アミドはアニオン重合される単量体を表わし、
又それらは活性水素を含有しているので、ィソシアナー
ト末端重合体と反応してナイロンブロック共重合体を形
成する。
ベース重合体を末端基付けするのにジイソシアナートを
用いる時には、これらのブロック共重合体は一般にBN
型であり、そのNはナイロン重合体を表わし、Bはィソ
シアナート末端重合体を表わし、好ましくは共役ジェン
、ビニル置換芳香族及びビニルピリジンから形成された
ものである。トリィソシアナートを用いる時には、一般
にBN型ブロック共重合体はブロック共重合体のバック
上にグラフト重合したベース重合体又はナイロン重合体
を含有する。ラクタムはラクタム環中に少なくとも3個
の炭素原子を含有すべきであり、下記の式によって表わ
される:式中のnは少なくとも2で15までの整数、好
ましくは5〜12である。
ラクタムの特定例としてはカプロラクタム及びカプリラ
クタムがある。イソシアナート末端重合体と反応する活
性水素化合物が存在するとナイロンフロック共重合体の
形成に有害であるので、無論、ナイロン形成性活性水素
単量体を除いては、実質的に水、アルコール、又は酸の
ような活性水素のない雰囲気中でナイロンフロツク共重
合体を形成させなければならないことが分った。更に、
ィソシアナートは水と容易に反応するので、その工程を
確実に無水条件で行なうように注意しなければならない
。ナイロンフロック共重合体の形成を伴う本発明の方法
において、「実質的にない」とは一般に、反応系の水含
量、それ故に活性水素含量が一般に100肌未満である
こと、好ましくは水の量は一般に5肌未満であることを
意味する。そのように低い活性水素水準を達成するため
には、反応容器を窒素のような比較的不活性な気体でパ
ージして不活性雰囲気が存在するようにすることが必要
である。重合を行なう温度は一般に0〜260qC、好
ましくは120〜180ooである。一般に、好都合な
特性を持つ共重合体を作るためには、対応するナイロン
の融点未満の温度で重合させることが望ましい。生成し
たナイロンブロック共重合体は一般にナイロンの好都合
な特性を保留している。
例えば、そのブロック共重合体は一般に、英重合体の合
計重量に対してナイロンの広範囲の重量%にわたって良
好な衝撃特性、良好な耐摩耗特性、低い摩擦係数特性及
び強じん特性を表わす。更に、ベース重合体の加工特性
は一般にナイロンフロツク共車合体に付与される。例え
ば、ナイロンブロック共重合体は雰囲気温度で容易に練
ることができかつ加工できる。過剰の多官能ィソシアナ
ートを用いる時に重合体組成物中に遊離ナイロンが存在
するならば、その好都合な加工特性は一般に遊離ナィo
ン量が増加するにつれて減少する。他の例として、ベー
ス重合体が1・2ーポリブタジェン又は104ーポリブ
タジヱンであるならば、生成共重合体はそれぞれ、ナイ
ロンの溶融温度未満の温度で可塑物として、又はゴム様
物として成形できZる。ベース重合体成分及び共重合体
のナイロン重合体成分の大きさ及び重量は一般に臨界的
ではなく、所望の最終物理特性に依存して広範囲にわた
って変りうる。一般に、ナイロン重合体成分はブZロッ
ク重合体の合計重量の約5〜約99%である。ナイロン
成分の分子量は、通常ナイロン含量のように重要ではな
いが、普通20000から30000まで変り所望によ
り一般にそれよりも大きくても小さくてもよい。一般に
ブロック共重合体は、ベース重2合体が114−ポリブ
タジェンである時には低い及び中位のナイロン含量にお
いてゴムとして(ホース及び類似物)、ベース重合体が
1・2−ポリブタジェンである時には低い及び中位のナ
イロン含量において可塑物として(脚車、ギャ及び類似
物)、並びにベース重合体が1・4ーポリブタジェンで
ある時には高い艮0ち約75〜99%ナイロン含量にお
いて繊維として(タイヤコード織物繊維及び類似物)有
用である。本発明がより十分に認識されるように、本発
明の概念に従って作った特定の共重合体の特性を概説す
る。
ベース重合体は1・4一ポリブタジェンミクロ構造で形
成されておりかつナイロン重合体はカプロラクタムで形
成されている時には、ナイロンの重量範囲はブロック重
合体の合計重要の5〜95%の範囲で変化し、ナイロン
の重量範囲が約25〜約75%であることが好ましい。
この好ましい型のブロック共重合体は耐衝撃性、高い耐
摩耗性、強じん性のようなナイロンの一般的な特性を持
ち、更にゴム様化合物の明確な加工特性を示す。それ故
に、その化合物は容易に練ることができかつ加工できる
。所望により、ナイロン舎量は75%を超えることもで
き、そのブロック共重合体を織物繊維として及びタイヤ
コードとして用し、うる。ナイロン含量が50〜80%
のように高い時であっても、1・2ーポリブタジェン型
で形成されているブロック重合体の特性として高い加熱
変形があり、熱硬化物として適当に用いうる。スチレン
又はQ−メチルスチレンのいずれかとカプロラクタムと
から形成された、ナイロン含量が75%を超える他のブ
1。ック重合体は繊維として用いるのに、殊にタイヤコ
ードとして用いるのに有益である。それ故に、各成分用
に種々の化合物を用いてほとんどの可能なナイロンフロ
ック共重合体を作ることができかつ特定最終用途用の大
多数の特製フロック共重合体は本発明の範囲内にあるこ
とはこれらの特定の例から明らかである。更に、一般に
多くの種々の英重合体を普通の添加剤及び充填剤と共に
練り、又ィオウ化合物又は有機過酸化物のような普通の
硬化剤で硬化させて、更に望ましい特性を付与する。特
定種類の有機過酸化物を用いてナイロンフロック共重合
体を硬化させる時には、その共重合体は更に改良されて
特性を表わし.殊にベース重合体成分が高ビニル含有で
ある時にそうであることが分った。
これらの有機過酸化物を下記の式で表わしうる:CH3
C(R)20−OC(R)2CH3式中Rは炭素原子数
1〜20個のシクロアルキル、アラルキル、アルカリル
等を含めてアリール又はアルキルを表わす。
代表的なR基としてはメチル、エチル、ブロピル、ブチ
ル、ヘキシル、ヘブチル、デシル、ドデシル「オクタデ
シル、フエニル、トリル、キシリル、ベンジル、フエネ
チル、ナフチル、メチルナフチル、ナフチルエチル、ジ
フヱニル、ベンジルフエニル、ブチルフエニル、シクロ
ヘキシル、シクロヘプチル、シクロヘキシルメチル、シ
クoヘプチルエチル、メチルシクロヘプチル、及び類似
物がある。上記式の有機過酸化物は二過酸化物又は混合
過酸化物、即ち2個の異なったCH3C(R)20・基
を持つ過酸化物であってもよい。
特定例としてはジクミルベルオキシド(好ましい過酸化
物)、ジ第三プチルベルオキシド、第三ブチルークミル
ベルオキシド、ジ第三アミルベルオキシド、第三ブチル
−第三アミルベルオキシド、第三ァミルークミルベルオ
キシド、ジ第三オクチルベルオキシド、ビス(1・1ー
ジフエニルーエチル)ベルオキシド、ビス(1−シクロ
ヘキシル−1ーメチルーエチル)ベルオキシド、ピス(
1−フエニルー1−エチルーェチル)ベルオキシド、及
び類似物がある。過酸化酸素の各側部に同じ基を持つ対
称過酸化物は一般により容易に入手できるので好ましい
。しかしながら、混合過酸化物も入手できる時には非常
に満足に用いうる。上記種類の混合過酸化物は二過酸物
のいずれかを用いると、上記種類のその他の普通の過酸
化物を用いる場合よりも一般により好都合な改良された
特性をブロック共重合体に付与することになる。
用いる過酸化物は有利には使用温度で合理的に遠い分解
速度を持つものである。ブロック重合している則ち遊離
のナイロンを含有している共重合体も作りうる。
所望の遊離ナイロン量に依存して、ベース重合体の形成
に用いたりチウムに対する多官能ィソシアナートの当量
比は無論1よりも大きく、それで完全に未反応のポリィ
ソシアナートが存在する。遊離ナイロンを含有するナイ
ロンブロック共重合体を作る時には、ナトリウムメトキ
シド又はナトリウムカプロラクタムのような追加の共触
媒を用いてラクタムの重合を助ける。当量比及び共触媒
以外の重合条件は一般にナイロンブロック共重合体の製
造と同じである。ナイロンブロック共重合体中に遊離ナ
イロンが存在しても一般に熱可塑性に損害を与えず、通
常低分子量調節物として有用であり、かつタイヤコード
用繊維を作るのに有用である。本発明のナイロンブロッ
ク共重合体を懸濁物として作ることもできる。その方法
は、通常その重合系をトルェン又は炭化水素基礎溶媒の
蒸気圧によって加圧する以外は、上託したナイロンブロ
ック共重合体の製造と一般に同じである。重合の好まし
い温度は約160〜17000である。非加圧重合を行
なう時には、一般にメシチレン及び純粋化ィソパルG(
lsoparG)のような市販の溶媒が適している。製
造された懸濁重合体をドラム乾燥によるようにして溶媒
から分離することができ、或いはその重合体を、例えば
メタノールを用いることのようにして沈殿させることが
でき、一般にナイロンブロック共重合と同様な種々の用
途に用いられる。ベース重合体を作るのに用いられる種
々の単量体の外に、前記したようにベース重合体はスチ
レンーブタジェンのような共重合体であってもよい。
そのようなべース重合体を持つナイロンフロツク共重合
体は硬化した時に、前記したナイロンブロック共重合体
の一般的特性及び用途を表わす。本発明は、種々のナイ
ロンフロック共重合体の製造を記載している以下の例を
参照することによりより十分に理解されるであろう。
カプロラクタムは容易に入手できるので、全ての例にお
いてそれを用いた。例1 ポリカプロラクタム/1・4ーポリブタジエン(65/
35)のブロック共重合体されいな乾燥した765cc
(28オンス)の飲料ビンに純粋にしたトルヱン600
cc、純粋にしたブタジェン42.4夕及びへキサン中
の1.64モル濃度のブチルリチウム溶液1.52cc
(2.5×10‐3モル)を加えた。
そのビンを磁気欄拝器を用いて一夜櫨拝した。次いでそ
のピンを一79q Cに冷却し、トルェン中の0.92
モル濃度のトルヱンジィソシアナート溶液2.71cc
(2.5×10‐3モル)を迅速に加えた。その溶液を
1時間縄拝した後、溶融した蒸留カプロラクタム77.
6夕及びトルェン中のフェニルー8−ナフチルアミン(
PBNA)の10%溶液2.1ccを加えた。次いでそ
の溶液を窒素でパージしながら油裕中で加熱しかつ燈拝
した。17000に達した時に、そのカプロラクタムは
十分に重合していて、それで櫨梓はもはや不可能であっ
た。
その反応を2時間170ooで続け、次いでそのビンを
冷却し、こわして重合体を得た。それはフェノールーテ
トラクロルェタン(1:1)中2500で固有粘度1.
91であり、4.7%の水溶性であった。この共重合体
100夕を2500で、ジクミルベルオキシド0.35
夕と共に練って物質を作り、これを20分間17500
で硬化させて次の特性を持つゴムを得た:伸び135%
、引張強度325.5k9/地(4650psi)、5
%時モジユラス15.8k9/地(226psi)、1
00%時モジュラス280k9/均(400岬si)、
ショアA硬度91。この重合体はDTA法で融点210
ooを示した。例0 ボリカプロラクタム/114ーポリブタジエン(50/
50)のブロック共重合体きれいな乾燥した765cc
(28オンス)の飲料ビンに純粋にしたトルヱン600
cc、純粋にしたブタジェン60夕及びへキサン中の1
.64モル濃度のブチルリチウム溶液1・83cc(2
.5×10‐3モル)を加えた。
そのビンを磁気損枠器を用いて一夜鷹拝した後、トルェ
ン中の0.49モル濃度のイソホロンジィソシアナート
溶液6.1cc(3×10‐3モル)を25℃で迅速に
加えた。その溶液を1時間渡洋した後、溶融した蒸留カ
プロラクタム60夕及びトルヱン中のPBNAの10%
溶液6.0ccを加えた。次いでそのビンを窒素でパー
ジしながら油浴中で加熱し、縄拝した。170ooにな
った時、そのカプロラクタム重合は始まってしまってお
り「蝿拝はもはや不可能であった。
その反応を3時間170ooで続け、次いでそのビンを
冷却し、こわした。この共重合体を酸化亜鉛5夕、ィオ
ウ2夕、ステアリン酸2夕及びサントキュアNS(Sa
ntocureNS)1.2夕と共に練って物質を作り
、これを150ooで30分間硬化させてゴムにした。
これは次の特性を持っていた:伸び127%、引張強度
271.3k9/地(3875psi入 5%時モジュ
ラス26.1k9/洲(373psj)、100%時モ
ジユラス264.3k9/地(3775psi)及びシ
ョアA硬度91.5。例mポリカプロラクタム/1・2
−ポリブタジヱン(74/26)のブロック共重合体さ
れいな乾燥した765cc(28オンス)の飲料ビンに
純粋にしたテトラヒドロフラン600cc「純粋にした
ブタジェン31.4夕及びへキサン中の1.64モル濃
度のブチルリチウム溶液2.02cc(3.31×10
‐3モル)を加えた。
そのビンを−2000に冷却し、ブタジェンが重合し終
るまで4時間この温度に保った。85%の1・2−ミク
ロ構造を含有するこのリチウムポリブタジェンにトルェ
ン中の1.22モル濃度のトルェンジィソシアナート溶
液2.70cc(3.31×10‐3モル)を迅速に加
えた。
その溶液を1時間損拝した後、溶融した蒸留カプロラク
タム88.6夕及びトルェン中のPBNAの10%溶液
1.6ccを加えた。次いでその溶液を窒素でパージし
ながら油浴中で加熱し、燈拝した。170qCになった
時、カプロラクタム重合は始まってしまっており、濃伴
はもはや不可能であった。
その反応を2時間170℃で続け、次いでそのビンを冷
却し、こわして重合体を得た。それはフェノール山テト
ラクロルヱタン(1:1)中25qoで固有粘度3.8
0であり、1.70%の水溶性であった。この共重合体
100夕を25℃でジクミルベルオキシドi.04夕と
共に練って物質を作り「 これを3時間145℃で硬化
させて下記の特性を持つ熱硬化性樹脂にした:曲げ強度
686kg/地(980蛇si)、曲げモジュラス17
010kg/の(24300のsi)、アィゾット衝撃
強度0.324k9一肌(2.38t−lb)/2。5
4肌(1インチ)ノッチ、滋錘衝撃強度8.1肌−k9
(7インチーポンド)(ガードナ‐衝撃強度)、ロック
ゥェル硬度5皿及び18.480k9/均(264ps
i)における加熱変形温度1620。
例Nポリカプロラクタムノポリスチレン(50/50)
のブロック共重合体きれいな乾燥した765cc(28
オンス)の飲料ビンに純粋にしたトルェン600Cc「
純粋にしたスチレン80夕及びへキサン中の1.64モ
ル濃度のブチルリチゥム溶液1.63cc(2.67×
10‐3モル)を加えた。
そのビンを磁気縄梓器を用いて一夜損拝した後、トルェ
ン中の1.22モル濃度のトルェンジィソシアナート溶
液2.19cc(2.67×10‐3モル)を迅速に加
えた。その溶液を1時間縄拝した後、溶融した蒸留カプ
ロラクタム80夕を加えた。窒素でパージしながら3時
間170ooに加熱して重合体を得た。それはフェノー
ルーテトラクロルエタン(1三1)中25ooで固有粘
度2.36を持っており、9.5%の水溶性であった。
例V フロツク共重合していないポリカプロラクタムを含有す
るポリカプロラクタムノ1・4ーポリブタジェン(65
/35)のブロック共重合体1.64モル濃度のブチル
リチウム溶液0.76cc(1.25×10‐3モル)
を用いかつカプロラクタムの重合の前にメタノール中の
6.58モル濃度のナトリウムメトキシド溶液0.57
cc(3.75×10‐3モル)を加えた以外は例1と
同じ方法を用いた。
共重合体を作った。それは少なくとも67%のブロック
重合していないポリカプロラクタムを持っていた。この
共重合体は固有粘度1.05を持っており、1.4%水
溶性であった。それを例D‘こ記載したィオゥ硬剤と共
に練って次の特性を得た:伸び206%、引張強度29
7.5k9/地(4250psi)、5%時モジュラス
18.13k9/地(25斑si)、100%時モジュ
ラス211.8k9/地(3025psi)、及びショ
アA硬度91.5。例のフロツク共重合していないポリ
カプロラクタムを含有するポリカプロラクタム/1・2
ーポリブタジェン(35/65)のブロック共重合体さ
れいな乾燥した765cc(28オンス)の飲料ピンに
純粋にしたテトラヒドロフラン600cc、純粋にした
ブタジェン77.6夕及びへキサン中の1.64モル濃
度のブチルリチウム溶液1.52cc(2.49×10
‐3モル)を加えた。
そのビンを−20℃に冷却し、ブタジェンが重合し終る
まで4時間この温度に保った。85%の1・2−ミクロ
構造を含有するりチウムポリブタジェンにトルェン中の
1.22モル濃度のトルヱンジイソシアナート5.92
cc(7.21×10‐3モル)を迅速に加えた。
その溶液を1時間蝿拝した後、溶融した蒸留カプロラク
タム42.4夕、トルェン中の10%PBNA溶液3.
9cc及びメタノール中の6.55モル濃度のリチウム
メトキシド1.45cc(9.5×10‐3モル)を加
えた。その混合物を窒素でパージしながら2時間170
qoに加熱して共重合体を得た。それは少なくとも79
%のブロック共重合していないポリカプロラクタムを持
っていた。この共重合体は固有粘度1.11を持つてお
り、2.9%の水溶性であり、共重合体10の部当り2
.6部のジクミルベルオキシドで室温で練ることができ
た。3時間1450Cで硬化させた後、下記の特性を得
た:曲げ強度539k9′地(7700ps手)、曲げ
モジュラス15050k9/地(21500蛇si)、
アィゾット衝撃値0.185k9−仇(1.34ft一
1b)/2.54肌(1インチ)ノツチ、落錘衝撃値2
.02肌−k9(1.7)in−lb)、ロックウェル
硬度71E、18.48k9′地(264psj)にお
ける加熱変形温度16〆0。
この試料は毎分10℃のDTA法では結晶融点2100
0であった。例肌 懸濁法で作ったポリカプロラクタム/1・4−ポリブタ
ジェン(73/27)のブロック共重合体されいな乾燥
した765cc(28オンス)の飲料ビンに蒸留メシチ
レン500cc、純粋にしたブタジヱン116夕及びへ
キサン中の1.64モル濃度のブチルリチウム7.25
cc(1.19×10‐2モル)を加えた。
そのビンを磁気鷹洋器上で25qoで一夜櫨拝した後、
1.28モル濃度のトルェンジィソシアナート溶液9.
30cc(1.19×10‐2モル)を迅速に加えた。
この溶液を1時間蝿拝した後、溶融した蒸留カプロラク
タム315夕及び10%PBNA溶液11.6ccを加
えた。この溶液を、前もって十分に乾燥されかつ窒素で
パージされている2その樹脂かまに圧送した。その溶液
を迅速に燈拝しながら16000に加熱し、この温度に
1曲時間保った。その溶液は約130℃で不透明になっ
た。これはカプロラクタムの重合が始まったことを示す
ものである。その最終混合物はメシチレン中に50%の
共重合体を持つ微細懸濁物であった。これは静直しても
ほとんど沈殿を示さなかった。その重合体をメタノール
沈殿法によって溶媒から分離させて、25ooで練るこ
とのできる共重合体を得た。その固有粘度は4.13で
あつた。例血 懸濁法で作ったポリカプロラクタム/1・2−ポリブタ
ジェン(71/29)のブロック共重合体されいな乾燥
した765cc(28オンス)の飲料ビンに純粋にした
ィソパールG600cc、ヘキサン中の1.0モル濃度
のテトラメチルエチレンジアミン溶液4.0cc(4×
10‐3モル)、純粋にしたブタジェン31.4夕及び
−25ooに冷却した後にへキサン中の1.64モル濃
度のブチルリチウム溶液2.0cc(3.28×10‐
3モル)を加えた。
1時間後に溶融した蒸留カプロラクタム77.6夕及び
10%PBNA溶液3.2ccを加えた。
次いでこの溶液を乾燥した2その樹脂かまに圧送し、1
60qoに加熱した。160ooで16時間後、その反
応混合物は共重合体の不透明懸濁液となっており、これ
は容易には分離されなかった。
その重合体をメタノール中で沈殿させて練りうる共重合
体を得た。その固有粘度は4.10であった。上記した
ようにして本発明によって作られた弾性ブロック共重合
体をシリカ(Si02)、ノバサィト(Novac船)
(なめらかなシリカ)及び炭酸カルシウムのような普通
の充填剤で補強できる。一般にシリカが好ましい。一般
に、フロック共重合体10碇部当り75〜225部の充
填剤が好都合な結果となることが分った。その共重合体
は有酸過酸化物で硬化させる時に、殊に上記した特定の
種類の有機過酸化物で硬化させる時に、通常改良された
特性及び改良された加熱変形を示す。改良された特性の
特定の例として、下記の表に示す。
83%のビニル構造を持つナイロン6/1・2ーポリブ
タジェン(74/26)のブロック共重合体をジクミル
ベルオキシド3重量部と共に練り、175午0で20分
間硬化させた後、下記の特性を持つ製品を得た:上記と
同じブロック共重合体及び成分を145℃で3時間硬化
させた時に下記の特性値を得た:シリカ150部及びピ
ニルトリアシトキシシランを上記のナイロンフロツク共
重合体に加えかつ種々の量のジクミルベルオキシドを用
いて17500で20分間又は14500で3時間硬化
させた時にも改良された特性が得られた。
改良された特性の更に他の例を下記の表に示す。
この場合、90%がビニル構造のナイロン6ノ1・2−
ポリブタジェン共重合体を種々の量のシリカ及びジクミ
ルベルオキシドと共に練り、175℃で2び分間硬化さ
せて下記の特性値を得た:試 料 修 1
2 S−I S一2ンリ力、部 0
0 150 150ジクミルベルオキンK部
1 2 1 2曲げ強度 た9/
地 430.5 438.9 727.3
819.0くpSiXI。−3) く6・15)
(627)(10・39)(11‐70)曲げモジュラ
ス、29/の 10220 10640 3
7380 42630(PSiXI。−5 ) (1
−46) く・−52)(5134)く6・〇9)ノッ
チ付ァィゾジト衝撃値、 〇.166 o.11
o o.o83 009029−m/2,54肌(
′t−lb〆in) (1.2) (0.9)(0.
6) (0.65)ノッチをしァィゾット衝撃値、
135 o98 0.69 06429一m/
2.54肌(メt一lp〆in) (98) (7.
1)(5.0) (4.6)ガードナー衝撃値、肌一物
10.4 8.4 23.3 12.
7( in一lb) (9.0) (7.3)
(20.3)(11.0)ロックゥェルE硬度
47.5 53.5 49 57ユリア
重合体組成物のィソシアナ−ト末端重合体をュリア成分
又はュリア形成性単量体と反応させて新規なュリアブロ
ック共重合体を作ることができる。
作られたュリアブロツク共重合体は一般にュリア成分の
溶融温度未満の温度で良好に加工できる特性を表わす。
ブロック共重合体のュリア成分は水又はジアミン(これ
らは無論活性水素を含有している)とポリィソシアナー
トとを反応させることによって作られる。
都合よくは、そのポリイソシアナート単量体がベース重
合体組成物中に含まれており、アルカリ金属末端ベース
重合体と反応させる多官能イソシアナートと一般に同じ
ものである。ィソシアナート末端重合体の外に、完全に
遊離の又は未反応のポリィソシアナート単量体が存在す
るようにするためにト通常アルカリ金属に対するポリィ
ソシアナートの当量比が上記した範囲1.1〜約20.
0よりもかなり大きいこと以外は前記したようにしてベ
ース重合体組成物を作る。一般に、その当量比は70程
度のように非常に大きく、150のように大きい当量比
を持つことも珍らしくない。より大きなュリア成分を持
つ共重合体は当然より多量の未反応ポリィソシアナート
単量体を必要とするので、特定のブロック共重合体につ
いての当量比の決定はブロック共重合体中のュリア成分
量によって大きく支配される。イソシアナート末端ベー
ス重合体が拳量体を除いてはアルコール又は酸のような
活性水素含有化合物と反応しないで、ュリア成分にブロ
ック共重合されるように遊離のままであるためには、ィ
ソシアナート末端ベース重合体の形成及び重合工程を実
質的に活性水素のない雰囲気、例えば不活性窒素雰囲気
中で行なうことが一般に重要である。
しかしながら、所望の特性を持つブロック共重合体を作
るのに十分な数のィソシアナート末端ベース重合体が反
応するかぎりは、少量の活性水素が存在してもよいこと
は了解されるべきである。無論、ュリアを作るのに水を
用いる時には、水は上記に対して例外である活性水素化
合物である。水又はジアミンに対するポリィソシアナー
トの当量比が約1であることが望ましい。ポリィソシア
ナート単量体がジイソシアナートである時には、生成ブ
ロック共重合体は一般にB−U−B型である。この場合
Bはベース重合体を表わし「Uはュリア重合体を表わす
。ポリィソシアナート単量体がトリィソシアナートであ
る時は、生成共重合体はトリィソシアナ−トによって提
供される追加の反応席のため一般にゲルでありかつ架橋
した実在物である。この実在物は加工が困難であるので
、トリィソシアナートを用いることは一般に奨励されな
い。その当量比が1よりも非常に大きいか又は4・さし
、ならばL通常単たるB−U型ュリアフロック共重合体
及び遊離のポリュリアが形成される。一般に多量のB−
U−B型ュリアブロツク共重合体を含有している組成物
が望ましく、それでジィソシアナートが好ましい。重合
を行なう温度範囲は一般に0〜2600C、好ましくは
70〜180oCである。
一般に、ポリイソシアナートとジアミンとの重合は迅速
であり、触媒を必要としない。しかしながら、ュリアブ
ロツク共重合体を形成する反応系が一般に異成分混合物
であるので、媒質の粘度は反応速度に影響し、その結果
触媒が望ましい。いまいま系の粘度が増加するために重
合が停止する時は、そのュリアブロック共重合体は一般
に懸濁物として存在する。しかしながら、そのブロック
共重合体は「ブロック共重合体のベース部分に対しては
溶媒でないメタノールのような流体によって凝固しかつ
沈殿する。重合に用いられるポリイソシアナート単量体
はアルカリ金属末端ベース重合体との反応について前に
列記したものと同じである。
無論、当業者には明らかなように、前記したポリィソチ
オシアナートをポリイソシアナートの代り‘こ用いてチ
オュリア共重合体を形成することもできる。用いるのに
適したジアミンは式NH2−R−NH2で表わされる化
合物である。
このRは2〜約2の固の炭素原子を含有する脂肪族、4
〜約2の固の炭素原子を含有する環式脂肪族、又は6〜
約2の固の炭素原子を含有する芳香族である。ジアミン
の例としてはエチレンジアミン「テトラメチレンジアミ
ン、ペンタメチレソジアミン、オルトーフエニレンジア
ミン「/ゞラーフエニレンジアミン、216ートルエソ
ジアミン、415ージエチルー0−フェニルジアミン、
及びメターキシレンジアミンがある。好ましいジアミン
としてはへキサメチレンジアミン及びメターフェニレン
ジアミンがある。水はポリィソシアナート及びィソシア
ナート末端ベース重合体と反応してュリアブロツク共重
合体を形成するので、ジアミンの代りに水を用いてもよ
い。しかしながら、水を用いる時にはその反応は一般に
遅く、それでしばしば触媒が望ましい。一般に「本発明
においてウレタン重合体の形成を・促進するのに適する
触媒はュリア成分の形成を促進するのにも一般に適して
おり、そのような触媒は当業者には周知である。例えば
、普通のウレタン触媒である第三アミンを用いることが
でき「一般にその触媒強度は、立体障害が妨げる時以外
はその塩基性強度に比例する。例外はトリェチレンジア
ミン(IG4−ジアザ〔21202〕ビシクロオクタン
)であり、これは好ましい触媒であり、多分立体障害が
全くないためにその塩基性強度から予期されるよりもは
るかに有力なものである。大多数の金属化合物は他の触
媒であり、一般にこれらの触媒は“ヮンショット”プロ
セスを促進するのに十分有力なものである。
この種類の内有機スズが奨励される。適当な有機スズの
特定例としてはテトラ−n−ブチルスズアセテート、n
−ブチルスズトリクロライド、トリメチルスズヒドロオ
キサィド、ジメチルスズジクロラィド、及びトリブチル
スズアセテートがある。好ましい有機スズはジーn−プ
チルスズジラウレートである。フロック共重合体の特定
の最終用途要件に依存して、ュリァ成分の重量%は一般
にブロック共車合体の合計重量の5〜95%、好ましく
は25〜75%である。そのようなブロック共重合体に
おいて、高モジュラスのようなポリュリアの有用な特性
は通常保留されている。ベース重合体成分が1・4−ポ
リブタジェン又はポリイソプレンである時には、そのュ
リアブロック共重合体はタイヤゴムとして、又ゴムをウ
レタンに結合させるための接着剤として用いられる。更
に、そのようなブロック共重合体はカーボンブラックに
よって補強されることが分った。ベース重合体成分を前
記したその他の任意の単量体から作る時には、そのブロ
ックュリア共重合体を任意の普通の方法で硬化させるこ
とができ、一般に補強硬化ゴムと類似の特性を持つ。そ
れ故に、そのブロック共重合体をタイヤ、ベルト、ホー
ス及び成形品のような、ゴムが用いられる用途に用いる
ことができる。ベース重合体成分の性質に係りなく、そ
のブロック共重合体は又一般にュリア成分の溶融温度未
満で著しく改良された加工性を持つ。前記したように、
ベース重合体はホモ重合体でも、共重合体でも、或いは
ブロック共重合体でもよい。それ故に、ュリアブロツク
共重合体のベース重合体成分はスチレンーブタジェンの
ような共重合体でもよい。そのようなべース重合体を持
つュリアブロック共重合体は硬化した時に強化硬化ゴム
と類似の特性及び用途並びにュリア成分の熔融温度未満
の温度における改良された加工性を表*わす。本発明は
種々のュリアブロツク共重合体の製造及び特性を記載し
ている下記の例を参照することにより、より十分に理解
されるであろう。
例1 765cc(28オンス)の飲料ビン中でブタジェン6
2夕をトルマン500〜600ccに加えた。
これにへキサン中の1.51モル濃度のブチルリチウム
0.75cc(1.13ミリモル)を加え、室温で一夜
重合させた。変換は定量的であった。次いで7.03M
のトルエンジイソシアナート14.2cc(0.1モル
)を加え、室温で1時間燈拝した。これに溶融mーフェ
ニレンジアミン11.3夕(0.10モル)を加え、そ
のビンを80ooの重合浴中に3〜6日間置いた。この
期間の終りに、その共重合体をメタノール中で処理し、
分離させた。変換は定量的であった。次いでその共重合
体を下記の処方で6600(150T)で練った:共重
合体 100イオウ
2 酸化亜鉛 5 ステアリン酸 2 サントキユアNS I.2油
9その配合樹脂を14900(3000F)で30
分間硬化させて下記の特性値を得たミ例D 765cc(28オンス)のビン中でブタジェン62夕
を乾燥トルェン500〜600ccに加えた。
これにへキサン中の1。51Mのブチルリチウム0.5
0cc(0.75のM)を加え、30こ0で一夜重合さ
せた。
変換は定量的であった。次いで7.03Mのトルェンジ
イソシアナート12.8cc(0.09モル)を加え、
室温で1時間反応させた。これに溶融m−フェニレンジ
アミン10.8夕(0.10モル)を加え、そのビンを
80qoの重合裕中に3〜6日間置いた。この期間の終
り1こその共重合体をメタノール中で処理して回収した
。変換は定量的であった。その共重合体を下記の処方で
66℃(1500F)で練った:その配合樹脂を149
q0(3000F)で30分間硬化させて下記の特性値
を得た三例m 765cc(28オンス)の飲料ビン中でブタジェン5
0夕を乾燥トルェン500〜600ccに加えた。
これにへキサン中の1.51Mのブチルリチウム0.2
8cc(0.42mM)を加え、30ooで−夜重合さ
せた。変換は定量的であった。次いで7.03Mのトル
ェンジイソシアナート9.95cc(0.07モル)を
加え、3000で1時間燈拝した。これに溶融へキサメ
チレンジアミン9.3夕(0.08モル)を加え、その
ピンを80℃の炉内に2〜1曲時間置いた。この期間の
終りに共重合体をメタノール中で処理して回収した。変
換は定量的であった。その共重合体を下記の処方で66
00(1500F)で練った:A B 共重合体 100 100 イオワ 14 1.4酸化純鉛
35 3.5ステァリン酸
1.4 1.4サントキユアNS
0,84 0例W水を用いて作ったポリブ
タジェン/ュリア(70ノ30)のブロック共重合体 765cc(28オンス)の飲料ビン中でブタジェン5
1夕を乾燥トルェン500〜6皿ccに加えた。
これにへキサン中の1.57Mのブチルリチウム0.5
6cc(88mM)を加え、250Cで一夜重合させた
。変換は定量的であった。これに7.03 Mのトルェ
ンジイソシアナート19.2cc(135mM)を加え
、1時間反応させた。今度は蒸留水2.44cc(13
5mMをジブチルスズジラウレート(DBTDL)0.
1ccと共に加えた。そのビンを80oCの浴中に一夜
置いた。この期間の終りにその共重合体をメタノール中
で処理して回収した。変換は定量的であった。その共重
合体を下記の処方に従ってミルで配合した:共重合体1
0碇都‘こ基づく処方 試料協 1 2 S 2 2 Zn0 5 5 ステァリン酸 2 2 促進剤 1.2 1.2 カーボンブラック 0 15 その配合共重合体を14900(3000F)で30分
間硬化させて下記の特性値を得た:その配合樹脂を14
9qo(3000F)で30分間硬化させて下記の特性
値を得た:例V スチレンーブタジエン/ユーJア(70/30)のブロ
ック共重合体乾燥トルェン500ccにスチレン15.
2夕とブタジェン46.6夕とを加えた。
次いで1.0モル濃度のへキサメチルホスホラミド(H
M円A)ランダム化剤o.22cc及び1.57モル濃
度のブチルリチウム0.56ccを加えた。室温で一夜
重合させた。今度は7。03モル濃度のトルェンジィソ
シアナート12.8ccを加え「室温で1時間反応させ
た。
これに溶融m−フエニレンジアミン9.5ccを加え、
そのビンを8000の裕中に一夜置いた。変換は定量的
であった。この共重合体を分光分析したところ、ポリブ
タジェン部分に約45%の1、2反復単位を持つことを
示した。その共重合体を下記処方に従ってミルで配合し
た:共重合体100部に基づく処方 その配合共重合体を14900(3000F)で30分
間硬化させて下記の特性値を得た三例の スチレンーブタジエン/ユリア(70/30)のブロッ
ク共重合体乾燥トルェン500ccにスチレン15.4
夕及びブタジェン46.8を加えた。
次いで1.0モル濃度のへキサメチルホスホラミド(H
MPA)タンダム化剤0.10cc及び1.57Mのプ
チルリチウム0.56ccを加えた。室温で一夜重合さ
せた。今度は7.03モル濃度のトルェンジイソシアナ
ート12.8ccを加え、室温で1時間反応させた。こ
れに溶融mーフェニレンジアミン9.5ccを加え、そ
のビンを80q○の浴中に一夜置いた。変換は定量的で
あった。分光分析したところ、この共重合体のプタジェ
ン部分は約34%の1、2単位を含有していることを示
した。その共重合体を下記の処方に従ってミルで配合し
た:その配合共重合体を14900(3000F)で3
0分間硬化させて下記の特性値を得た:ウレタン 重合体組成物のィソシアナート末端重合体をウレタン成
分又はウレタン形成性単量体と反応させて新規なウレタ
ンブロック共重合体を作ることができる。
更に、ウレタン成分自体もウレタン−ュリアのようなブ
ロック共重合体であってもよい。このタイプのウレタン
ブロック共重合体並びにホモ重合体ウレタン成分を含有
するウレタンブロック共重合体は一般にウレタン成分の
溶融温度未満の温度で良好な加工性を示す。フロック共
重合体のウレタン成分は一般に、いかなる分子残部を含
有するかにかかわらず、かなりの数のウレタン基を含有
する。
一般に、ウレタン成分は、アルカリ金属末端ベース重合
体と反応させる前記した多官能ィソシアナートの任意の
もと少なくとも2個の水酸基を持つポリヒドロオキシ化
合物とを反応させることによって作られる。当業者には
明らかなように〜前記したポリィソチオシアナートをポ
リイソシアナートの代りに用いることができ「それによ
りチオウレタン共重合体が形成される。無論、一般に活
性水素を含有しているポリヒドロオキシ化合物の例とし
ては二価及び多価アルコール、二価及び多価フェノール
、ポリェーテル、ポリエステル「ポリラクトンジオール
及びヒマシ油がある。
アミノ基及びカルボキシル基のような基を含有する化合
物も用いられる。それ故に、代表的なウレタンブロック
共重合体は、ウレタン成分中のウレタン基の外に、脂肪
族及び芳香族炭化水素残基、ェステル、エーテル、アミ
ド及びュリア基を含みうる。ポリィソシアナートと反応
させる適当な二価及び多価アルコールとしてはウレタン
の形成に通常用いられる普通のアルコール及び一般に、
アルコールが脂肪族である場合には2〜3川固の炭素を
含有し又アルコールが環式脂肪族である場合には4〜3
の固の炭素原子を含有する二価及び多価アルコールがあ
る。
二価アルコールの特定例としてはエチレングリコール;
1・2−プロパンジオール;1・4−ブタンジオール;
116−へキサンジオ−ノレ;1・3−ブタンジオール
:1・2ーブタンジオール;2・3ーヘキサンジオール
;314−へキサンジオール及び2,5−へキサンジオ
ールのような第一及び第二ジオールがある。特定のシク
ロアルコールの例は1・2−シクロベンタンジオールで
ある。6〜3の固の炭素原子を含有する二価及び多価フ
ェノールはアルコールよりも遅く反応する傾向があるが
、それらも用いうる。
二価及び多価フェノールの例としてはカテコール、レゾ
ルシノール「キノール、ピロガロール、フロログルシノ
ール、11204−トリヒドロオキシベンゼン及び1・
2・3ートリヒドロオキシベンゼンがある。ポリェーテ
ルはポリィソシアナートと反応してフロツク共重合体の
ウレタン成分を形成する他の豊富な部類のポリヒドロオ
キシ化合物である。
一般に、ウレタンの形成に用いられる任意のポリヱーテ
ルがブロック共重合体のウレタン成分を形成するのに用
いられる。ポリェーテルの例としてはプロピレンオキサ
イド及び(又は)エチレンオキサィドから誘導されたも
の並びにグリセロール、2一エチル−2ーヒドロオキシ
メチル−113−プロパンジオール、11216ーヘキ
サントリオール及びソルピトールのような多価アルコー
ルのポリ(オキシアルキレン)謙導体がある。用いられ
るその他のポリェーテルとしてはポリ(オキシプロピレ
ン)トリオール並びにソルビトール、マンニトール、ベ
ンタェリスリトール、及びサツカロースのポリオールか
ら作られたもののような、3個よりも多い水酸基を持つ
ポリェーテルがある。好ましいポリヱーテルはポリテト
ラメチレンオキサィドグリコールであり、これは無論テ
トラヒドロフランの重合によって作られる。ポリエステ
ルはブロック共重合体のウレタン成分を形成するのに用
いられる更に他の部類のポリヒドロオキシ化合物であり
、一般にウレタン重合体の形成に用いられる任意のポリ
エステルがブロック共重合体のウレタン成分を形成する
のに用いられる。
ウレタン成分用のポリエステルを作るのに用いられる代
表的な単量体としてはアジピン酸、無水フタル酸、エチ
レングリコール、プロピレングリコール、1・3−ブチ
レングリコール、1・4ーブチレングリコール及びジェ
チレングリコールがある。分枝したポリエステルを作る
ためには、1・2・6ーヘキサントリオール、トリメチ
ロールプロパン及び2ーヒドロオキシメチル−2−メチ
ル−1・3−プロパンジオールのようなトリオールを用
いる。又カプロラクトンのようなラクトンもポリエステ
ルを作るのに用いられている。当業者には明らかなよう
に、反応席として水酸基だけを含有するポリエステルを
用いることが望ましく、それで非常に低い酸価及び非常
に低い水舎量を持つポリエステルが好ましい。ポリラク
トンジオール付ブロック共重合体のウレタン成分を形成
するのに用いられる更に他の部類のポリヒドロオキシ化
合物である。
ポリラクトンジオールを作るのに用いられるラクトンは
少なくとも2個、一般には15個までの炭素を含有する
。特定ラクトンの例としてはカプロラクトン及びカピラ
クトンがある。本発明においては「 カプロラクトンか
ら作ったポリラクトンジオールが好ましい。フロツク共
重合体のウレタン成分を形成するためにポリィソシアナ
ートと反応させる更に他の化合物はヒマシ油である。
通常ヒマシ油を、グリセリド結合を形成するようにグリ
セロールのようなポリヒドロオキシ化合物とェステル交
換する。そのポリヒドロオキシ化合物を次いでポリィソ
シアナートと反応させることができる。好都合には、ブ
ロック共重合体のウレタン成分を形成するためにポリヒ
ドロオキシ化合物と反応させるポリィソシアナート単量
体はベース重合体組成物中に含まれている。
ィソシアナート末端ベース重合体の外に、完全に遊離の
又は未反応のポリィソシアナート単量体を存在させるた
めには、一般にアルカリ金属に対するポリイソシアナー
トの当量比が前記した範囲1.1〜約20.0よりもか
なり大きいこと以外は前記したようにしてベース重合体
組成物を作る。一般に、その当量比は7の重度のように
非常に大きくL150のように大きな当量比を持つこと
も珍らしくない。大きなウレタン成分を持つ共重合体は
当然それを形成するのに多量の禾反応又は遊離ポリィソ
シアナート単量体を必要とするので、特定のブロック共
重合体についてのその当量比の決定はブロック共重合体
中のウレタン成分量によって大きく支配される。イソシ
アナート末端ベース重合体がその単量体を除いては、水
、アルコール又は酸のような活性水素含有化合物と反応
しないで、ウレタン成分にフロツク共重合されるように
遊離のままであるようにするためには、ィソシアナート
末端ベース重合体の形成及び重合工程を実質的に活性水
素のない雰囲気、例えば不活性窒素雰囲気中で行なうこ
とが一般に重要である。
しかしながら、所望の特性を持つブロック共重合体を作
るのに十分な数のィソシアナ−ト末端ベース重合体が反
応する限りは、少量の活性水素が存在してもよいことを
了解すべきである。ポリヒドロオキシ化合物に対するポ
リィソシアナートの当量比が約1であることが望ましい
ポリイソシアナート単量体がジイソシアナートである時
には、生成ブロック共重合体は一般にB−U−B型であ
り、ここでBはベース重合体を表わし、Uはウレタン重
合体を表わす。ポリィソシアナート単量体がトリィソシ
アナートである時には、生成共重合体は、トリィソシア
ナートによって提供される追加の反応性席のために一般
にゲルでありかつ架橋された実在物である。この実在物
は加工が困難であるので、トリイソシアナートを用いる
ことは一般奨励されない。その当量比が1よりも非常に
大きいか又は小さいならば、通常B−U型及び遊離ポリ
ウレタンのみが形成される。一般に、多量のB−U−B
型ウレタンブロック共重合体を含有する組成物が望まし
く、それでジィソシアナートが好ましい。フロック共重
合体のウレタン成分の形成を促進するためにいまいま触
媒を用いる。
ウレタン重合体の形成を促進するのに適している触媒は
本発明におけるウレタン成分の形成を促進するのにも一
般に通しており、そのような触媒は当業者には周知であ
る。例えば、普通のウレタン触媒である第:アミンが用
いられ、一般にその触媒強度は、立体障害が妨げとなる
時以外はその塩基性強度に比例する。例外はトリェチレ
ンジアミン(1・4−ジアザ〔2・2・2〕ビシクロオ
クタン)であり、これは好ましい触媒であり、多分立体
障害が全くないためにその塩基性強度から予期されるよ
りもはるかに有力である。多数の金属化合物は他の部類
の触媒であり、一般にこれらの触媒は“ワンショット”
法を促進するのに十分有力である。この部類の内では、
有機スズが奨励される。適当な有機スズの特定例として
は酢酸テトラ−n−フチルスズ、三塩化nーブチルスズ
、水酸化トリメチルスズ、二塩化ジメチルスズ及び酢酸
トリブチルスズがある。好ましい有機スズはジーnーブ
チルスズジラウレートである。重合を行なう温度範囲は
一般に20〜100ooである。
温度、ポリィソシアナート及びポリヒドロオキシ化合物
を選ぶことによってその反応を相当調節できるけれども
、触媒を選択することによりしばいまより広範囲に調節
できる。事実、ある種の触媒の触媒効果は有力であり、
その結果反応物の影響をいよいよなくする。それ故にそ
のような触媒を、反応を調節するためにいまいま用いる
。当業者には周知であるように、そのような触媒群の1
つは1〜8個の炭素原子を含有する前記の有機スズであ
る。フロック共重合体の特定の最終用途要求に依存して
、ウレタン成分の重量%はそのようなブロック共重合体
中で一般に5〜95%、好ましくは25〜75%である
更に、良好な耐摩耗性及びたわみ性のようなウレタンの
一般的特性は通常保留されており、又そのような共重合
体はカーボンブラックで補強されることが分った。ベー
ス重合体成分が1・4−ポリプタジェン又はポリイソプ
レンである時には、ウレタンブロック共重合体をタイヤ
ゴムとして用いることができる。ベース重合体成分が前
記したその他の任意の単量体から作られる時には、ブロ
ックウレタン共重合体は普通の任意の方法で硬化され、
一般に補強硬化ゴムと非常に似た特性を持つ。かように
、そのブロック共重合体はタイヤ、ゴム製品、成形製品
及び耐薬品性、耐摩耗性及び耐食性が望まれるヘビーデ
ューティ産業の仕上げのような種目、要するに通常ゴム
が用いられていた任意の種目に用いられる。べ−ス重合
体成分の性質にかかわらず、そのブロック共重合体は一
般にウレタン成分の溶融温度未満で著しく改良された加
工性も持つ。更に、ウレタンブロック共重合体の物理特
性は補強剤としてカーボンブラックを用いた時の特性も
含めて前記したュリアプロック共重合体と一般に類似し
ている。ベース重合体を作るのに用いた種々のタイプの
単量体のほかに、ベース重合体は前記したようにスチレ
ソーブタジェンのような英重合体であってもよい。その
ようなべース重合体を持つウレタンブロック共重合体は
又一般に、補強硬化ゴムの特性及び用途を示し、又その
溶融温度未満で改良された特性を持つ。ウレタン成分は
ホモ重合体の代りにウレタン−ュリア共重合体のような
共重合体であってもよい。
それでしその製造工程において多官能ィソシアナート及
びポリヒドロオキシ化合物の外に活性水素化合物である
ジアミンを含有する。無論、ポリヒドロオキシ化合物及
びジアミンに対する多官能ィソシアナートの当量比は1
であり、その製造は一般にホモ重合体ウレタン成分につ
いてと同じである。用いるのに適するジアミンは式NH
2−R−N比で表わされる化合物である。ここでRは2
〜約2川固の炭素原子を含有する脂肪族、4〜約20個
の炭素原子を含有する環式脂肪族又は6〜約20個の炭
素原子を含有する芳香族である。ジアミンの例としては
エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメ
チレンジアミン、oーフエニレンジアミン、pーフエニ
レンジアミン、2・6−トルエンジアミン、4・5−ジ
エチル−o−フェニルジアミン及びm−キシレンジアミ
ンがある。好ましいジアミンとしてはへキサメチレンジ
アミン及びm−フェニレンジアミンがある。一般に、こ
のタイプのウレタンブロック共重合体は、ウレタン成分
がホモ重合体であるウレタンブロック共重合体と非常に
類似した特性及び用途を持ち、カーボンブラックで補強
されうる。本発明は、種々のウレタンブロック共重合体
の製造及び特性を記載している下記の例を参照すること
により、より十分に理解されるであろう。例1ボリプタ
ジヱン/ウレタン(30/70)のブロック共重合体き
れいな乾燥した765cc(28オンス)の飲料ビンに
純粋にしたトルェン600cc、純粋にしたブタジェン
40夕及びへキサン中の1.75モル濃度のブチルリチ
ウム溶液0.38ccを加えた。
そのビンを一夜25o0で磁気燈拝し、その後7.03
モル濃度のトルェンジイソシアナート12.8cc(0
.09モル)を迅速に加えた。この溶液を1時間濯拝し
た後、ニアツクス(Niax)520(分子量850タ
ノモルのポリカプロラクトン)76.5夕(0.09モ
ル)及びジブチルスズジラウレート0.1ccを加えた
。この溶液を80qoで−夜重合用浴中に置いた。その
最終混合物は粘性な懸濁液であり、それは何日間か静遣
しても沈降の徴候を示さなかった。その共重合体をメタ
ノールで沈殿させて溶媒から分離して、強じんなゴム様
物質を得た。例0 ポリブタジエン/ウレタン(50/50)のブロック共
重合体きれいな乾燥した765cc(28オンス)の飲
料ビンに純粋にしたトルェン600cc、純粋にしたブ
タジェン51夕及びへキサン中の1.75モル濃度のブ
チルリチウム溶液0.50cc(0.875×10‐3
モル)を加えた。
そのビンを一夜25qoで磁気蝿拝した後、7.03モ
ル濃度のトルェンジイソシアナート9.25cc(0.
065モル)を迅速に加えた。この溶液を1時間燈梓し
た後、ポリメグ(Polymeg)610(分子量61
0夕/モルのポリテトラメチレンオキサイド)39.6
9(0.65モル)及びジブチルスズジラウレート0.
1ccを加えた。この溶液を80qoで一夜重合用浴中
に置いた。最終混合物は粘性な溶液であった。その共重
合体をメタノールで沈殿させて回収してねばねばするゴ
ム様の物質を得た。例m ポリブタジエン/ウレタン(70/30)のブロック共
重合体きれいな乾燥した765cc(28オンス)の飲
料ビンに純粋にしたトルェン600cc、純粋にしたプ
タジェン51夕及びへキサン中の1・75モル濃度のブ
チルリチウム溶液0.50cc(0.875×10‐3
モル)を加えた。
そのビンを一夜25qoで磁気櫨拝した後、7.03モ
ル濃度のトルェンジィソシアナート2.98cc(0.
021モル)を迅速に加ええた。この溶液を1時間燈拝
した後、ニアックス520(分子量850タノモルのポ
リカプロラクトン)17.8夕(0.021モル)及び
ジブチルスズジラウレート0.1ccを加えた。この溶
液を80『0で一夜重合用浴中に置いた。その最終混合
物は粘性な懸濁液であり、それは何日間か静暦しても沈
降の徴候を示さなかった。その共重合体をメタノールで
沈殿させて溶媒から分離して、強じんなゴム様物質を得
た。例N ポリブタジエン/ウレタン(70/30)のプロツク共
重合体乾燥トルヱン500ccにブタジェン50.1夕
を加え、次いで1.57モル濃度のブチルリチウム0.
56ccを加えた。
一夜室温で重合させた。次いで7.03Mのトルェンジ
イソシアナート11.0ccを加え、1時間反応させた
。次いでペンタンジオール8.5cc及びピリジン触媒
0.1ccを加えた。次いでそのビンを80つCの重合
用格に移し、一夜反応させた。変換は定量的であった。
その共重合体を下記の処方に従ってミルで配合した:共
重合体10坊部‘こ基づく処方 S I.4Zn0
3.5ステアリン酸
1.4促進剤
0.84上記配合物を149午0(3000F)
で30分間硬化させて下記の結果を得た。
例V ポリブタジエン/ユリアーウレタン(70/30)のブ
ロック共重合体乾燥トルェン500ccにプタジェン5
0.2夕を加えた。
次いで1.75モル濃度のブチルリチウム0.5ccを
加えた。一夜室温で重合させた。これに7.03モル濃
度のトルェンジィソシアナート10.76ccを加え、
1時間反応させた。次いで溶融へキサメチレンジアミン
5.5cc及びペンタンジオール4.2ccを加えた。
触媒としてピリジン約0.1ccを加えた。そのビンを
8000の裕中に2岬時間置いた。変換は定量的であっ
た。この共重合体を下記の処方でミルで配合した:共重
合体10疎織こ基づく処方S 2 Zn0 5ス
テアリン酸 2促進剤
1.2上記の配合物を149qC(30
00F)で30分間硬化させて下記の特性値を得た:イ
ミド 重合体組成物のィソシアナート末端重合体をィミド成分
又はィミド形成性単量体と反応させて新規なィミドブロ
ック共重合体を作ることができる。
作られたィミドブロック共重合体は一般に、普通のィミ
ド重合体と同じ特性を示し「又非常に改良された加工特
性も持っており、普通のィミド重合体の融点より十分低
い温度で容易に練ることができかつ成形できる。そのブ
ロック共重合体のィミド成分は芳香族二無水物と芳香族
ジアミン又はアルキレンジアミン*(これは無論活性水
を含有している)との化学反応によって作られる。
芳香族二無水物の例としてはピロメリット酸二無水物;
2・3・6・7−ナフタリンテトラカルポン酸二無水物
:3・3・4・4ージフェニルテトラカルボン酸二無水
物:1・2・516−ナフタリンテトラカルボン酸二無
水物;2・2′・3・ゴージフェニルテトラカルボン酸
二無水物;212−ビス(3・4−ジカルボキシフェニ
ル)プロパン二無水物;ビス(3・4一ジカルボキシフ
ェニル)スルホン二無水物;3・4・9・10ーベリレ
ンテトラカルボン酸二無水物;ビス(314一ジカルボ
キシフェニル)エーテル二無水物:3・413・4−ペ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物;エチレングリ
コ−ルピストリメリテート二無水物及び下記式を持つ二
無水物がある:好ましい二無水物としてはピロメリット
酸二無水物及びペンゾフェノンテトラカルボン酸二無水
物がある。
ジアミンの例としてはへキサメチレンジアミンのような
2〜8個の炭素原子を持つアルキレンジアミン;m−フ
ヱニレンジアミン及び下記式のジアミンがある。式中R
は炭素原子数1〜3個のアルキレン;からなる群から選
ばれた二価基の1つである。
好ましいジアミンとしてはビス(4ーアミノフエニル)
エーテル、ビス(4−アミノフエニル)スルフアイド、
mーフェニレンジアミン及びp−フェニレソジアミンが
ある。ベース重合体組成物は、重合体の少なくとも5%
が少なくとも1種のィソシアナート又はイソチオシアナ
ート基で末端基付けされるように、前記したようにして
作られる。
そのブロック共重合体の特定の最終用途要求に依存して
、ィミド成分の重量は一般にブロック共重合体の合計重
量の約25〜約75%で変る。当業者には明らかなよう
に、二無水物に対するジアミンの当量比は、遊離又は未
反応単量体を避けるために1前後にあるべきであること
及びィミド形成性単量体の量はィミド成分の所望の分子
量(これは一般に10000〜35000である)達成
するように用いるべきであることが望ましい。無論より
高いか又は低い分子量もいまし‘ギ望ましい。ィソシア
ナート末端ベース重合体がその単量体を除いては、水、
アルコール又は酸のような活性水素含有化合物と反応し
ないで、ィミド成分にブロック共重合されるように遊離
のままであるようにするためには、イソシアナート末端
ベース重合体の形成及び重合工程を実質的に活性水素の
ない雰囲気、例えば不活性窒素雰囲気中で行なうことが
一般に重要である。
しかしながら、所望の特性を持つブロック共重合体を作
るのに十分な数のィソシアナート末端ベース重合体が反
応する限りは、少量の活性水素が存在してもよいことを
了解すべきである。ィミドブロック共重合体を作る際、
ジアミン単量体をベース重合体に加える。
その結果ジアミンはィソシアナート末端重合体と反応す
る。次いで、一般に二無水物単量体を好ましくはジアミ
ンの量よりわずかに少ない量で加える。重合は熱を加え
た時に容易に起り、重合の温度範囲は一般に単に室温で
あり、約10ぴ0までである。それ故通常触媒は必要が
ない。反応容器はジメチルホルムアミド、ジメチルアセ
トアミド及びジメチルスルホキシドのようなィミド溶媒
を含有し、ベース重合体溶媒は蒸留によって除去される
。ィミド成分の形成は極めて湿分に感応性であるので、
重合が遅くならないように実質的に全こん跡の湿分も反
応容器中に存在しないことが非常に重要である。ィミド
成分の形成は縮合反応であり、水はその反応の副生物で
ある。水はィミド成分から蒸留されないので、トルェン
又はベンゼンのような芳香族溶媒を反応系に加えて共沸
混合物を作る。次いでその容器を加熱し、水及び芳香族
溶媒の蒸気を凝縮させて水を除去する。ディーン・スタ
ーク(DeanStark)トラツプを用いて蒸気を凝
縮させる時には、芳香族溶媒より大きな比重を持ってい
る水はトラップの底に蓄積し、溶媒はトラップの上方部
分からあふれ出て反応容器に戻るので、必要な芳香族溶
媒量は少なくなる。その容器の還流温度は芳香族溶媒の
種類によって決まる。そのイミドブロック共重合体は重
合が完了した時に非水性懸濁液となり、ドラム乾燥のよ
うにして溶媒から分離できるか、或いはその重合体を任
意の非溶煤、即ちブロック共重合体のベース成分に対し
て溶媒でない溶液によって沈殿させることができる。前
記したように種々の重量%のィミド成分を含有しかつ一
般に前記した任意のベース形成性単量体から作られたベ
ース重合体成分を含有するィミドプロツク共重合体は一
般に普通の任意の方法で硬化される。
例外は種々のビニル芳香族単量体から作られたベース重
合体のような、硬化時に劣化する傾向のあるベース重合
体を持つ共重合体である。殊にベース重合体成分が高ビ
ニル含量を持ち、式CH3C(R)20一○・C(R)
2C馬(式中Rは炭素原子数1〜2の固のシクロアルキ
ル、アラルキル、アルカリル等も含めてアリール又はア
ルキルを表わす)を持つ特定種類の有機過酸化物を用い
る時には、改良された物理特性が得られる。代表的なR
基並びに特定の混合過酸化物及びジ過酸化物の例はナイ
ロンフロツク共重合体について前記したものである。好
ましい過酸化物の例はジクミルベルオキサイドである。
一般に、種々のイミドブロック共重合体は一般に普通の
イミド重合体によって示される特性を持っている。
種々のイ・ミドブロツク共重合体は通常非常に強く、非
常に軽く、又その製法のため間隙のないものである。更
に、本発明のィミドブロック共重合体についての、60
000に加熱した時の分裂及び劣化による分子量の減少
は、普通のィミド重合体の分子量の減少に比べて通常非
常に低い。イミドブロック共重合体の他の利益は、普通
のィミド重合体では600二0の温度が必要であるのに
対して約150ooのような低温で練り及び成形によっ
て処理できることである。それ故に本発明のィミドブロ
ック共重合体は固形体又は被覆物並びにフィルムとして
用いられる。イミドブロツク共重合体についての幾つか
の特定用途としてはバルブシート、シール、止め輪、コ
ンブレッサー羽根、ピストン及びベアリング止め輪、継
電器作用物、ワイヤ一及びケーブル外被、モータースロ
ットライナー、成形コイル外被、変圧器、テープ、ホー
ス及び管並び成形品目がある。ベース重合体を作るのに
種々の単量体が用いられるほかに、前記したようにベー
ス重合体はスチレンーブタジェンのような共重合体であ
ってもよい。
そのようなべース重合体を持つィミドブロツク共重合体
は硬化した時に前記したィミドプロツク共重合体の一般
的な特性及び用途も示す。本発明は、種々のィミドブロ
ック共重合体の製造及び特性を記載する下記の例を参照
することにより十分に理解されるであろう。例1 ペンゾフヱノンテトラカルポン酸二無水物とm−フエニ
レンジアミンとからのポリイミドとピニルポリブタジヱ
ンとの(40/60)ブロック共重合体の製造きれいな
乾燥した765cc(28オンス)の飲料ビンに純粋に
したシクロヘキサン600cc、純粋にしたブタジェン
51.4夕及びテトラメチルエチレンジアミン0.44
ccを加えた。
次いでこの溶液を氷裕中で0℃に冷却した後、1.51
モル濃度のブチルリチウム溶液1.71ccを加えた。
215時間後、そのビンから試料を取り、試験したとこ
ろ、分子量21700及び固有粘度0.331を持って
いた。
この試料のビニル含量はN.M.R.で調べたところ9
0%であつた。リチウムポリブタジヱンのこのビンにト
ルェン中の1.081Mのトルェンジィソシアナート溶
液2.38ccを迅速に加えた。この試料の分子量は3
3200であった。この溶液に純粋にした溶融mーフェ
ニレンジアミン20cc及びトルェン中の10%フェニ
ル−8−ナフチルアミン溶液15ccを加えた。次いで
この混合物を純粋にしたジメチルアセトアミド(DMA
C)600ccを含有するきれいな、乾燥した、窒素で
パージした樹脂かまに移した。そのシクロヘキサンを蒸
留によって除去し「次いでその温度を67q0で安定に
し「 その時にその溶液の粘度を測定した。その溶液を
蝿拝し、純粋なべンゾフェノンテトラカルボン酸二無水
物64.4夕を加えた。それは相対粘度を4.78に迅
速に増大させた。更に無水物をゆっくりと加えたところ
、2.2夕を加えた後にその粘度は最高の10.4にな
った。二無水物を更に0.7夕加えた後の相対粘度10
.1において添加を最終的にやめた。デイーンGスター
クトラツプを樹脂かまに付け「純粋にしたトルェン10
0ccを加え、次いでその溶液を130つ0に加熱した
。DMACのある程度の推進と共に水の安定な発生が認
められた。トルェン不溶相が全体の30〜50%に達し
た時に、その透明な溶液は黄褐色の不透明な懸濁液とな
った。反応を1曲時間続け、その間に水の発生はとまっ
た。そのトルェン不港層をG.P.C.で調べたところ
DMAC及び少量のトルェンと共に予想量の水を含有し
ていることを示した。反応が完了した時にその懸濁液を
メタノール中で沈殿させ、洗浄し、真空中で乾燥させた
。そ0の共重合体はベース重合体(ポリブタジェン)用
の溶媒に容易に分散してラテックスとなったが、任意の
溶媒には不綾性であった。この共重合体は室温で練るこ
とができ、共重合体中に存在するゴム10碇郡当り1森
部のジクミルベルオキシドを加え夕ることができた。こ
の練った試料を145qoで3時間(その過酸化物の半
減期の1の音)硬化させたとこ ろ 、曲げモ ジ ユ
ラ ス30.229kg/の(43000倣si)、
曲げ強度527k9/地(7490psj)、アィゾッ
ト衝撃強度0.029k9一肌(0.21ft−lb)
/02.54伽(1インチ)ノッチ「 カードナー衝撃
強度2.07伽−k9(1.8in−lb)「 ロック
ウェルE硬度9i.ふ及び18.5k9′の(264p
si)における加熱変形温度178qのこなった。空気
中及び窒素中で毎分1000で操作した重量熱分析(T
GA)は43800のオソセット温度を持つほとんど同
じ曲線を示し、空気中では57900までに45%の全
重量損失、窒素中で579ooまでに50%の全軍量損
失があった。空気中及び窒素中での450こ0における
等温TGAでは最初の3分間中に迅速な重量損失を示し
、それから下記の結果を示した。例 ロ〜V 例1と同様な方法で下記の共重合体を作り、硬化させた
:本明細書に記載した発明は前記の目的を遂行すること
が分る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 末端反応性重合体を含有する重合体組成物の製造法
    において、オレフイン、共役ジエン、ビニル置換芳香族
    、ピニル置換ピリジン、ビニル置換キノリン、▲数式、
    化学式、表等があります▼ R_5CH=X及び ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中R_1、R_2、R_3、R_4、R_5及びR
    _6は炭素原子数1〜15個の脂肪族、炭素原子数4〜
    15個の環式脂肪族、又は炭素原子数6〜15個の芳香
    族であり、R_6はHであってもよく、XはO又はSで
    ある)からなる群から選ばれた単量体を有機アルカリ金
    属開始剤の存在下でアニオン重合させてアルカリ金属末
    端重合体を作る工程、並びにポリイソシアナート及びポ
    リイソチオシアナートからなる群から選ばれた化合物の
    十分量を迅速に加えて該重合体の少なくとも5%をイソ
    シアナート及びイソチオシアナートからなる群から選ば
    れた少なくとも1種の化合物で末端基付けする工程を含
    む上記の製造法。
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