KR20110093607A - 고리형 카르보디이미드 화합물 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 고분자 화합물의 말단 밀봉제로서 유용한 고리형 카르보디이미드 화합물을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 하기 식 (ⅰ) 로 나타내는 고리형 카르보디이미드 화합물이다.
Figure pct00066

(식 중, X 는 2 가의 기 또는 하기 식 (ⅰ-4) 로 나타내는 4 가의 기이다. X 가 2 가일 때 q 는 0 이고, X 가 4 가일 때 q 는 1 이다. Ar1 ∼ Ar4 는 각각 독립적으로 방향족기이다. 이들은 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 페닐기로 치환되어 있어도 된다)

Description

고리형 카르보디이미드 화합물{CYCLIC CARBODIIMIDE COMPOUNDS}
본 발명은 고리형 카르보디이미드 화합물에 관한 것이다.
폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리우레탄 등은 우수한 기계적 물성을 갖기 때문에 광범한 용도에 적용되고 있다. 이러한 폴리머는, 분자 중에 가수 분해성의 에스테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합, 카보네이트 결합, 우레탄 결합을 보유하기 때문에, 보다 엄격한 환경하에서의 사용에 관해서는, 그 신뢰성에 대하여 문제가 발생하는 경우가 있어, 지급한 대책이 기다려지고 있다.
에스테르 결합 등의 가수 분해성의 결합은, 분자 중에 카르복실기 등의 극성기가 존재하면, 촉매적 가수 분해가 촉진되기 때문에, 카르복실기의 밀봉제를 적용하여, 카르복실기 농도를 저감시켜, 이러한 결점을 억제하는 방법이 제안되어 있다 (특허문헌 1, 특허문헌 2).
이러한 카르복실기 등의 산성기의 밀봉제로는, 밀봉제의 안정성, 반응성 및 얻어지는 제품의 색조 등을 고려하여, 모노 또는 폴리카르보디이미드 화합물이 사용되고, 어느 정도의 효과가 얻어졌다. 그러나, 모노 또는 폴리카르보디이미드 화합물은, 모두 선 형상 카르보디이미드 화합물이기 때문에, 사용시 휘발성의 이소시아네이트 화합물이 부생되고, 악취를 발생시켜, 작업 환경을 악화시키는 본질적인 결함을 내장하고 있다. 이러한 결함을 포함하지 않고, 보다 높은 반응성을 갖는 밀봉제의 개발이 기다려지고 있다.
특허문헌 3 에는 우레탄 결합 및 분자량 100 ∼ 7,000 의 폴리머 사슬을 갖는 큰 고리형 카르보디이미드 화합물이 기재되어 있다. 큰 고리형 카르보디이미드 화합물은 고분자량이기 때문에 산성기의 밀봉제로서 효율이 나쁘다. 또, 특허문헌 3 에는 악취의 발생 방지에 대한 검토는 되어 있지 않다.
일본 공개특허공보 2004-332166호 일본 공개특허공보 2005-350829호 국제공개 제 2008/081230호 팜플렛
본 발명의 목적은 폴리에스테르 등의 가수 분해성 관능기를 갖는 폴리머의 안정제로서 유용한 고리형 카르보디이미드 화합물을 제공하는 것에 있다. 또 본 발명의 목적은 그 고리형 카르보디이미드 화합물의 제조 방법을 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명의 목적은 그 고리형 카르보디이미드 화합물을 유효 성분으로 하는 고분자 화합물의 말단 밀봉제를 제공하는 것에 있다. 또한 본 발명의 목적은, 그 고리형 카르보디이미드 화합물을 유효 성분으로 하는 산성기의 포착제를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 카르복실기 등의 산성기와 반응해도, 이소시아네이트 화합물이 유리되지 않는 밀봉제에 대해 예의 검토하였다. 그 결과, 고리형 구조를 갖는 카르보디이미드 화합물은 산성기와 반응해도, 이소시아네이트 화합물을 유리시키지 않고, 악취를 발생시키지 않아 작업 환경을 악화시키지 않는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 이하의 발명을 포함한다.
1. 하기 식 (ⅰ) 로 나타내는 고리형 카르보디이미드 화합물.
Figure pct00001
(식 중, X 는 하기 식 (ⅰ-1) ∼ (ⅰ-3) 으로 나타내는 2 가의 기 또는 하기 식 (ⅰ-4) 로 나타내는 4 가의 기이다. X 가 2 가일 때 q 는 0 이고, X 가 4 가일 때 q 는 1 이다. Ar1 ∼ Ar4 는 각각 독립적으로 방향족기인, 이들은 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 페닐기로 치환되어 있어도 된다)
Figure pct00002
(식 중, n 은 1 ∼ 6 의 정수이다)
Figure pct00003
(식 중, m 및 n 은 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수이다)
Figure pct00004
(식 중, R1 및 R2 는 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기, 페닐기를 나타낸다)
Figure pct00005
2. Ar1 ∼ Ar4 는 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 페닐기로 치환되어 있어도 되는, 오르토페닐렌기 또는 1,2-나프탈렌-디일기인 전항 1 에 기재된 화합물.
3. (1) 하기 식 (a-1) 의 화합물, 하기 식 (a-2) 의 화합물 및 하기 식 (b-1) 의 화합물을 반응시켜, 하기 식 (c) 의 니트로체를 얻는 공정 (1a),
Figure pct00006
Figure pct00007
(식 중, X, Ar1, Ar2 는 상기 식 (ⅰ) 과 동일하다. E1 및 E2 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다)
본 발명에 있어서, 할로겐 원자로서, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있다.
(2) 얻어진 니트로체를 환원시켜 하기 식 (d) 로 나타내는 아민체를 얻는 공정 (2a),
Figure pct00008
(식 중, Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다)
(3) 얻어진 아민체와 트리페닐포스핀디브로마이드를 반응시켜 하기 식 (e-1) 로 나타내는 트리페닐포스핀체를 얻는 공정 (3a),
Figure pct00009
(식 중, Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하고, Ara 는 페닐기이다)
및
(4) 얻어진 트리페닐포스핀체를 반응계 중에서 이소시아네이트화시킨 후, 직접 탈탄산시켜 하기 식 (f) 의 화합물을 얻는 공정 (4a),
Figure pct00010
(식 중, Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다)
를 포함하는 전항 1 에 기재된 고리형 카르보디이미드 화합물의 제조 방법.
4. 공정 (1a) 가 하기 식 (a-ⅰ) 의 화합물, 하기 식 (a-ⅱ) 의 화합물 및 하기 식 (b-ⅰ) 의 화합물을 반응시키는 공정 (1b) 인 전항 3 에 기재된 방법.
Figure pct00011
(식 중, Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다. E3, E4 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다)
5. 공정 (3a) 가 아민체와 이산화탄소 또는 이황화탄소를 반응시켜 하기 식 (e-2) 로 나타내는 우레아체 또는 티오우레아체를 얻는 공정 (3b) 이고,
Figure pct00012
(식 중, Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하고, Z 는 산소 원자 또는 황 원자이다)
공정 (4a) 가 얻어진 우레아체를 탈수시키거나, 또는 티오우레아체를 탈황시키는 공정 (4b) 인 전항 3 또는 4 에 기재된 제조 방법.
6. (1) 하기 식 (A-1) ∼ (A-4) 의 화합물 및 하기 식 (B-1) 의 화합물을 반응시켜, 하기 식 (C) 의 니트로체를 얻는 공정 (1A),
Figure pct00013
(식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다. E1 ∼ E4 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다)
(2) 얻어진 니트로체를 환원시켜 하기 식 (D) 의 아민체를 얻는 공정 (2A)
Figure pct00014
(식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다)
(3) 얻어진 아민체와 트리페닐포스핀디브로마이드를 반응시켜 하기 식 (E-1) 의 트리페닐포스핀체를 얻는 공정 (3A), 및
Figure pct00015
(식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하고, Ara 는 페닐기이다)
(4) 얻어진 트리페닐포스핀체를 반응계 중에서 이소시아네이트화시킨 후, 직접 탈탄산시켜 하기 식의 화합물 (F) 를 얻는 공정 (4A),
Figure pct00016
(식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다)
를 포함하는 전항 1 에 기재된 고리형 카르보디이미드 화합물의 제조 방법.
7. 공정 (1A) 가 하기 식 (A-ⅰ) ∼ (A-ⅳ) 의 화합물 및 하기 식 (B-ⅰ) 의 화합물을 반응시켜, 식 (C) 의 니트로체를 얻는 공정 (1B) 인 전항 6 에 기재된 방법.
Figure pct00017
(식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다. E5 ∼ E8 은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다)
8. 공정 (3A) 가 아민체와 이산화탄소 또는 이황화탄소를 반응시켜 하기 식 (E-2) 의 우레아체 또는 티오우레아체를 얻는 공정 (3B) 이고,
Figure pct00018
(식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하고, Z 는 산소 원자 또는 황 원자이다)
공정 (4A) 가 얻어진 우레아체를 탈수시키거나, 또는 티오우레아체를 탈황시키는 공정 (4B) 인 전항 6 또는 7 에 기재된 제조 방법.
9. 상기 식 (ⅰ) 로 나타내는 고리형 카르보디이미드 화합물을 유효 성분으로 하는 고분자 화합물의 말단 밀봉제.
10. 상기 식 (ⅰ) 로 나타내는 고리형 카르보디이미드 화합물을 유효 성분으로 하는 산성기의 포착제.
<고리형 카르보디이미드 화합물>
본 발명은 하기 식 (ⅰ) 로 나타내는 고리형 카르보디이미드 화합물이다.
Figure pct00019
식 중, Ar1 ∼ Ar4 는 각각 독립적으로 방향족기이다. 방향족기는 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 페닐기로 치환되어 있어도 된다. 방향족기로서 페닐렌기, 나프탈렌디일기 등의 탄소수 5 ∼ 15 의 방향족기를 들 수 있다.
치환기의 탄소수가 1 ∼ 6 인 알킬기로서, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, sec-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, n-펜틸기, sec-펜틸기, iso-펜틸기, n-헥실기, sec-헥실기, iso -헥실기 등을 들 수 있다. 이러한 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 페닐기의 존재는, 폴리에스테르 등의 폴리머와의 상용성을 증가시켜, 본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물의 작용을 높이는 효과를 기대할 수 있다. 또, 고리형 카르보디이미드 화합물의 휘발성을 억제하는 효과를 기대할 수 있다.
X 는 2 가 또는 4 가의 기이다. X 가 2 가일 때 q 는 0 이고, X 가 4 가일 때 q 는 1 이다. X 는 하기 식 (ⅰ-1) 의 2 가의 기인 것이 바람직하다.
Figure pct00020
식 중, n 은 1 ∼ 6 의 정수이다. (ⅰ-1) 의 기로서, 메틸렌기, 에틸렌기, 1,3-프로필렌기, 1,4-부틸렌기, 1,5-펜탄기, 1,6-헥산기가 바람직하다. 1,3-프로필렌기, 1,4-부틸렌기, 1,5-펜탄기, 1,6-헥산기에 있어서, 산소에 직접 결합하고 있지 않은 탄소는 각각 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기, 페닐기의 군에서 선택되는 적어도 1 종으로 치환되어 있어도 된다. 탄소수가 1 ∼ 6 인 알킬기로서, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, sec-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, n-펜틸기, sec-펜틸기, iso-펜틸기, n-헥실기, sec-헥실기, iso-헥실기 등이 예시된다.
X 는 하기 식 (ⅰ-2) 의 기인 것이 바람직하다.
Figure pct00021
식 중, m 및 n 은 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수이다. m ＝ 0 인 메틸렌기는 단결합을 나타내는 것으로 한다. X 가 1,3-페닐렌기를 가짐으로써, 본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물의 안정성이 보다 높아져, 보다 높은 프로세스 온도에서 고분자 화합물을 적용할 수 있다는 이점을 갖는다.
X 는 하기 식 (ⅰ-3) 의 기인 것이 바람직하다.
Figure pct00022
식 중, R1 및 R2 는 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 페닐기이다. 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기로서, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, sec-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, n-펜틸기, sec-펜틸기, iso-펜틸기, n-헥실기, sec-헥실기, iso -헥실기 등이 예시된다.
X 는 하기 식 (ⅰ-4) 의 4 가의 기인 것이 바람직하다.
Figure pct00023
본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물로서, 하기 식 (f) 의 단고리의 화합물 및 하기 식 (F) 의 2 고리의 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00024
식 중, Ar1 ∼ Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다. Ar1 ∼ Ar2 는 치환되어 있어도 되는 o-페닐렌기인 것이 바람직하다. 치환기로서 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 페닐기가 바람직하다. X 는 2 가의 기이다.
Figure pct00025
식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다. Ar1 ∼ Ar4 는 치환되어 있어도 되는 o-페닐렌기인 것이 바람직하다. 치환기로서 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 페닐기가 바람직하다. X 는 4 가의 기이다.
본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물로서, 카르보디이미드기의 1,3-위치에서 결합하는 2 개의 o-페닐렌기를 보유하고, o-페닐렌기에 있어서, 카르보디이미드기의 오르토 위치에 에테르 산소를 보유하고, 에테르 산소 원자가 X 에 의해 연결되어 고리형 구조를 형성하고 있는 것이 바람직하다.
즉, 하기 식으로 나타내는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00026
식 중, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다. Y 및 Z 는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 페닐기이다. 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, sec-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, n-펜틸기, sec-펜틸기, iso-펜틸기, n-헥실기, sec-헥실기, iso-헥실기 등이 예시된다.
본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물로서 이하의 화합물이 예시된다.
Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물의 분자량은 바람직하게는 100 ∼ 1,000 이다. 100 보다 낮으면 고리형 카르보디이미드 화합물에 대해 구조의 안정성이나 휘발성이 문제가 되는 경우가 있다. 또 1,000 보다 높으면 고리형 카르보디이미드의 제조상, 희석계에서의 합성이 필요해지거나 수율이 저하되기 때문에, 비용면에서 문제가 되는 경우가 있다. 이러한 관점에서, 보다 바람직하게는 100 ∼ 750 이고, 더욱 바람직하게는 250 ∼ 750 이다. 본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물은 1 개 고리 중에 1 개의 카르보디이미드기를 갖는다. 1 개 고리 중에 2 개 이상의 카르보디이미드기를 갖는 경우에는, 말단 밀봉 반응에 의해, 이소시아네이트 화합물이 발생하여, 악취의 원인이 된다.
<단고리의 카르보디이미드 화합물 (f) 의 제조>
본 발명의 단고리의 카르보디이미드 화합물 (f) 는, 이하의 (1) ∼ (4) 의 공정에 의해 제조할 수 있다.
공정 (1) 은 니트로체 (c) 를 얻는 공정이다. 공정 (1) 에는, 공정 (1a) 및 공정 (1b) 의 2 개의 양태가 있다. 공정 (2) 는 니트로체 (c) 로부터 아미드체 (d) 를 얻는 공정이다. 공정 (3) 및 공정 (4) 는 아미드체 (d) 로부터 단고리의 카르보디이미드 화합물 (f) 를 얻는 공정이다. 공정 (3) ∼ (4) 에는, 공정 (3a) 및 공정 (4a) 를 경유하는 양태와, 공정 (3b) 및 공정 (4b) 를 경유하는 양태가 있다.
구체적으로는, 카르보디이미드 화합물 (f) 는 이하의 경로로 제조할 수 있다.
(스킴 1) 공정 (1a)-공정 (2a)-공정 (3a)-공정 (4a)
(스킴 2) 공정 (1a)-공정 (2a)-공정 (3b)-공정 (4b)
(스킴 3) 공정 (1b)-공정 (2a)-공정 (3b)-공정 (4b)
(스킴 4) 공정 (1b)-공정 (2a)-공정 (3a)-공정 (4a)
(공정 (1a))
공정 (1a) 는 하기 식 (a-1) 의 화합물, 하기 식 (a-2) 의 화합물 및 하기 식 (b-1) 의 화합물을 반응시켜, 하기 식의 니트로체 (c) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00030
식 중, X, Ar1, Ar2 는 상기 식 (ⅰ) 과 동일하다. X 는 2 가의 기이다.
E1 및 E2 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다. 할로겐 원자로서, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있다.
반응은 종래 공지된 에테르 합성법을 사용할 수 있고, 예를 들어 식 (a-1) 로 나타내는 화합물, 식 (a-2) 로 나타내는 화합물 및 식 (b-1) 로 나타내는 화합물을, 염기성 화합물의 존재하, 용매 중에서 반응시키는 윌리엄슨 반응 등이 사용된다.
염기성 화합물로는, 수소화나트륨, 금속 나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨 등이 사용된다. 용매로는 N,N-디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 테트라하이드로푸란 등이 사용된다. 반응 온도는 25 ℃ ∼ 150 ℃ 의 범위가 바람직하게 사용된다. 또, 반응은 상기 조건에서 충분히 신속하게 진행되지만, 반응을 촉진시키기 위해 상간 (相間) 이동 촉매를 첨가할 수도 있다.
(공정 (1b))
공정 (1b) 는 하기 식 (a-ⅰ) 의 화합물, 하기 식 (a-ⅱ) 의 화합물 및 하기 식 (b-ⅰ) 의 화합물을 반응시켜 하기 식 (c) 의 니트로체를 얻는 공정이다.
Figure pct00031
식 중, Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다. X 는 2 가의 기이다. E3, E4 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다.
반응은 종래 공지된 에테르 합성법을 사용할 수 있고, 예를 들어 식 (a-ⅰ) 로 나타내는 화합물, 식 (a-ⅱ) 로 나타내는 화합물 및 식 (b-ⅰ) 로 나타내는 화합물을 염기성 화합물의 존재하, 용매 중에서 반응시키는 윌리엄슨 반응 등이 사용된다.
염기성 화합물로는, 수소화나트륨, 금속 나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨 등이 사용된다. 용매로는 N,N-디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 테트라하이드로푸란 등이 사용된다. 반응 온도는 25 ℃ ∼ 150 ℃ 의 범위가 바람직하게 사용된다. 또, 반응은 상기 조건에서 진행되지만, 반응을 촉진시키기 위해 상간 이동 촉매를 첨가하는 것이 바람직하다. 상간 이동 촉매로는, 테트라부틸암모늄염, 트리옥틸메틸암모늄염, 벤질디메틸옥타데실암모늄염, 크라운에테르 등이 사용된다.
(공정 (2))
공정 (2) 는 얻어진 니트로체 (c) 를 환원시켜 하기 식의 아민체 (d) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00032
Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다. X 는 2 가의 기이다.
반응은 종래 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어, 니트로체 (c) 를 수소 및 촉매의 존재하, 용매 중에서 접촉 환원시키는 방법이 사용된다.
촉매로는, 팔라듐탄소, 팔라듐탄소-에틸렌디아민 복합체, 팔라듐-피브로인, 팔라듐-폴리에틸렌이민, 니켈, 구리 등이 사용된다. 용매로는, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 디옥산, 테트라하이드로푸란, 아세트산에틸, 디클로로메탄, 클로로포름, N,N-디메틸포름아미드 등이 사용된다. 반응 온도는 25 ℃ ∼ 100 ℃ 의 범위가 바람직하게 적용된다. 또, 반응은 상압에서 진행되지만, 반응을 촉진시키기 위해 압력을 가하는 것이 바람직하다.
그 밖에도 아민체 (d) 를 얻는 반응으로는, 니트로체 (c) 를 산 및 금속과 반응시키는 방법 또는 니트로체 (c) 를 하이드라진 및 촉매와 반응시키는 방법 등이 사용된다.
(공정 (3a))
공정 (3a) 는 얻어진 아민체 (d) 와 트리페닐포스핀디브로마이드를 반응시켜 하기 식의 트리페닐포스핀체 (e-1) 을 얻는 공정이다.
Figure pct00033
식 중, Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하고, Ara 는 페닐기이다.
반응은 종래 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어, 식 (d) 로 나타내는 아민체와 트리페닐포스핀디브로마이드를, 염기성 화합물의 존재하, 용매 중에서 반응시키는 방법 등이 사용된다. 염기성 화합물로는, 트리에틸아민, 피리딘 등이 사용된다. 용매로는 디클로로에탄, 클로로포름, 벤젠 등이 사용된다. 반응 온도는 0 ℃ ∼ 80 ℃ 가 바람직하게 사용된다.
(공정 (4a))
공정 (4a) 는 얻어진 트리페닐포스핀체를 반응계 중에서 이소시아네이트화시킨 후, 직접 탈탄산시켜 고리형 카르보디이미드 화합물 (f) 를 얻는 공정이다.
반응은 종래 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어, 식 (e-1) 의 트리페닐포스핀체를, 디-tert-부틸디카보네이트와 N,N-디메틸-4-아미노피리딘의 존재하, 용매 중에서 반응시키는 방법 등이 사용된다. 용매로는 디클로로메탄, 클로로포름 등이 사용된다. 반응 온도는 10 ℃ ∼ 40 ℃ 가 바람직하게 사용된다.
(공정 (3b))
공정 (3b) 는 아민체 (d) 와 이산화탄소 또는 이황화탄소를 반응시켜 하기 식 (e-2) 로 나타내는 우레아체 또는 티오우레아체를 얻는 공정이다.
Figure pct00034
식 중, Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하고, Z 는 산소 원자 또는 황 원자이다.
우레아체 (e-2) 를 얻는 반응은 종래 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어, 아민체 (d) 를 이산화탄소, 인 화합물 및 염기성 화합물의 존재하, 용매 중에서 반응시키는 방법이 사용된다.
인 화합물로는, 아인산에스테르, 포스폰산에스테르 등이 사용된다. 염기성 화합물로는 트리에틸아민, 피리딘, 이미다졸, 피콜린 등이 사용된다. 용매로는 피리딘, N,N-디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 클로로벤젠, 톨루엔 등이 사용된다. 반응 온도는 0 ℃ ∼ 80 ℃ 의 범위가 바람직하게 사용된다.
그 밖에도 우레아체 (e-2) 를 얻는 반응으로는, 아민체 (d) 와 일산화탄소를 반응시키는 방법 또는 아민체 (d) 와 포스겐을 반응시키는 방법 등이 사용된다.
티오우레아체 (e-2) 를 얻는 반응은 종래 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어, 아민체 (d) 를 이황화탄소 및 염기성 화합물의 존재하, 용매 중에서 반응시키는 방법 등이 사용된다.
염기성 화합물로는 트리에틸아민, 피리딘, 이미다졸, 피콜린 등이 사용된다. 용매로는 아세톤, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 2-부타논, 피리딘, N,N-디메틸포름아미드, 아세토니트릴 등이 사용된다. 반응 온도는 25 ℃ ∼ 90 ℃ 의 범위가 바람직하게 사용된다. 또, 반응은 상기 조건에서 충분히 신속하게 진행되지만, 반응을 촉진시키기 위해 4 브롬화탄소 등을 조합할 수도 있다.
(공정 (4b))
공정 (4b) 는 얻어진 우레아체 (e-2) 를 탈수시키거나, 또는 티오우레아체 (e-2) 를 탈황시켜, 고리형 카르보디이미드 화합물 (f) 를 얻는 공정이다.
반응은 종래 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어, 우레아체 또는 티오우레아체 (e-2) 를, 염화톨루엔술포닐 또는 염화메틸술포닐의 존재하, 용매 중에서 반응시키고, 우레아체 (e-2) 에서는 탈수, 티오우레아체 (e-2) 에서는 탈황시키는 방법이 사용된다.
용매로는, 디클로로메탄, 클로로포름, 피리딘 등이 사용된다. 반응 온도는 0 ℃ ∼ 80 ℃ 의 범위가 바람직하게 사용된다.
그 밖에도 고리형 카르보디이미드 화합물 (f) 를 얻는 반응으로는, 우레아체 (e-2) 와 산화수은을 반응시키는 방법 또는 티오우레아체 (e-2) 와 차아염소산나트륨을 반응시키는 방법 등이 사용된다.
<2 고리의 카르보디이미드 화합물 (F) 의 제조>
본 발명의 2 고리의 카르보디이미드 화합물 (F) 는, 이하의 (1) ∼ (4) 의 공정에 의해 제조할 수 있다.
공정 (1) 은 니트로체 (C) 를 얻는 공정이다. 공정 (1) 에는, 공정 (1A) 와 공정 (1B) 의 2 개의 양태가 있다. 공정 (2) 는 니트로체 (C) 로부터 아미드체 (D) 를 얻는 공정이다. 공정 (3) 및 공정 (4) 는 아미드체 (D) 로부터 2 고리의 카르보디이미드 화합물 (F) 를 얻는 공정이다. 공정 (3) ∼ (4) 에는, 공정 (3A) 및 공정 (4A) 를 경유하는 양태와, 공정 (3B) 및 공정 (4B) 를 경유하는 양태가 있다.
카르보디이미드 화합물 (F) 는 이하의 경로로 제조할 수 있다.
(스킴 1) 공정 (1A)-공정 (2A)-공정 (3A)-공정 (4A)
(스킴 2) 공정 (1A)-공정 (2A)-공정 (3B)-공정 (4B)
(스킴 3) 공정 (1B)-공정 (2A)-공정 (3B)-공정 (4B)
(스킴 4) 공정 (1B)-공정 (2A)-공정 (3A)-공정 (4A)
(공정 (1A))
공정 (1A) 는 하기 식 (A-1) ∼ (A-4) 의 화합물 및 하기 식 (B-1) 의 화합물을 반응시켜, 하기 식 (C) 의 니트로체를 얻는 공정이다.
Figure pct00035
식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다. X 는 4 가의 기이다. E1 ∼ E4 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다.
반응 조건은 전술한 공정 (1a) 와 동일하다.
(공정 (1B))
공정 (1B) 는 하기 식 (A-ⅰ) ∼ (A-ⅳ) 의 화합물 및 하기 식 (B -1) 의 화합물을 반응시켜, 하기 식 (C) 의 니트로체를 얻는 공정이다.
Figure pct00036
식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다. E5 ∼ E8 은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다.
반응 조건은 전술한 공정 (1b) 와 동일하다.
(공정 (2A))
공정 (2A) 는, 얻어진 니트로체를 환원시켜 하기 식의 아민체 (D) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00037
Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다.
반응 조건은 전술한 공정 (2a) 와 동일하다.
(공정 (3A))
공정 (3A) 는 얻어진 아민체 (D) 와 트리페닐포스핀디브로마이드를 반응시켜 하기 식의 트리페닐포스핀체 (E-1) 을 얻는 공정이다.
Figure pct00038
식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하고, Ara 는 페닐기이다.
반응 조건은 전술한 공정 (3a) 와 동일하다.
(공정 (4A))
공정 (4A) 는 얻어진 트리페닐포스핀체를 반응계 중에서 이소시아네이트화시킨 후, 직접 탈탄산시켜 하기 식의 화합물 (F) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00039
식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다.
반응 조건은 전술한 공정 (4a) 와 동일하다.
(공정 (3B))
공정 (3B) 는 아민체와 이산화탄소 또는 이황화탄소를 반응시켜 하기 식의 우레아체 또는 티오우레아체 (E-2) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00040
식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하고, Z 는 산소 원자 또는 황 원자이다.
반응 조건은 전술한 공정 (3b) 와 동일하다.
(공정 (4B))
공정 (4B) 는 얻어진 우레아체를 탈수시키거나, 또는 티오우레아체를 탈황시켜, 하기 식의 화합물 (F) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00041
식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다.
반응 조건은 전술한 공정 (4b) 와 동일하다.
(그 밖의 제조 방법)
또, 상기 제조 방법 이외에, 본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물은 종래 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다. 예로서, 아민체로부터 이소시아네이트체를 경유하여 제조하는 방법, 아민체로부터 이소티오시아네이트체를 경유하여 제조하는 방법, 카르복실산체로부터 이소시아네이트체를 경유하여 제조하는 방법 등을 들 수 있다.
고리형 카르보디이미드 화합물은, 고분자 화합물의 산성기를 유효하게 밀봉할 수 있지만, 본 발명의 주지 (主旨) 에 반하지 않는 범위에서, 원하는 바에 따라, 예를 들어, 종래 공지된 폴리머의 카르복실기 밀봉제를 병용할 수 있다. 이러한 종래 공지된 카르복실기 밀봉제로는, 일본 공개특허공보 2005-2174호에 기재된 제, 예를 들어, 에폭시 화합물, 옥사졸린 화합물, 옥사진 화합물 등이 예시된다.
<고분자 화합물>
본 발명에 있어서, 고리형 카르보디이미드 화합물을 적용하는 고분자 화합물은 산성기를 갖는다. 산성기로서, 카르복실기, 술폰산기, 술핀산기, 포스폰산기, 포스핀산기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 들 수 있다. 고분자 화합물로서, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리에스테르아미드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 들 수 있다.
폴리에스테르로는, 예를 들어, 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체와 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체, 하이드록시카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체, 락톤에서 선택된 1 종 이상을 중축합시켜 이루어지는 중합체 또는 공중합체가, 바람직하게는 열가소성 폴리에스테르 수지가 예시된다. 이러한 열가소성 폴리에스테르 수지는 성형성 등 때문에, 라디칼 생성원, 예를 들어 에너지 활성선, 산화제 등에 의해 처리되어 이루어지는 가교 구조를 함유하고 있어도 된다.
상기 디카르복실산 또는 에스테르 형성성 유도체로는, 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 1,5-나프탈렌디카르복실산, 비스(p-카르복시페닐)메탄, 안트라센디카르복실산, 4,4'-디페닐에테르디카르복실산, 5-테트라부틸포스포늄이소프탈산, 5-나트륨술포이소프탈산 등의 방향족 디카르복실산 및 이들의 에스테르 형성성 유도체를 들 수 있다. 또, 옥살산, 숙신산, 아디프산, 세바크산, 아젤라산, 도데칸디온산, 말론산, 글루타르산, 다이머산 등의 지방족 디카르복실산 및 이들의 에스테르 형성성 유도체를 들 수 있다. 또 1,3-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산 등의 지환식 디카르복실산 및 이들의 에스테르 형성성 유도체 등을 들 수 있다.
또, 상기 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체로는, 탄소수 2 ∼ 20 의 지방족 글리콜 즉, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 데카메틸렌글리콜, 시클로헥산디메탄올, 시클로헥산디올, 다이머디올 등을 들 수 있다. 또는 분자량 200 ∼ 100,000 의 장사슬 글리콜, 즉 폴리에틸렌글리콜, 폴리트리메틸렌글리콜, 폴리 1,2-프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 또 방향족 디옥시 화합물 즉, 4,4'-디하이드록시비페닐, 하이드로퀴논, tert-부틸하이드로퀴논, 비스페놀 A, 비스페놀 S, 비스페놀 F 등, 및 이들의 에스테르 형성성 유도체 등을 들 수 있다.
또, 상기 하이드록시카르복실산으로는, 글리콜산, 락트산, 하이드록시프로피온산, 하이드록시부티르산, 하이드록시발레르산, 하이드록시카프로산, 하이드록시벤조산, p-하이드록시벤조산, 6-하이드록시-2-나프토산 및 이들의 에스테르 형성성 유도체 등을 들 수 있다. 상기 락톤으로는 카프로락톤, 발레로락톤, 프로피오락톤, 운데카락톤, 1,5-옥세판-2-온 등을 들 수 있다.
방향족 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체와 지방족 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체를 주성분으로 하여 중축합시켜 이루어지는 방향족 폴리에스테르로는, 방향족 카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체, 바람직하게는, 테레프탈산 또는 나프탈렌 2,6-디카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체와, 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 부탄디올에서 선택되는 지방족 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체를 주성분으로 하여 중축합시켜 이루어지는 중합체가 예시된다.
구체적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트), 폴리트리메틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트), 폴리에틸렌테레프탈레이트·폴리에틸렌글리콜, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트·폴리에틸렌글리콜, 폴리부틸렌테레프탈레이트·폴리에틸렌글리콜, 폴리부틸렌나프탈레이트·폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌테레프탈레이트·폴리(테트라메틸렌옥사이드)글리콜, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트·폴리(테트라메틸렌옥사이드)글리콜, 폴리부틸렌테레프탈레이트·폴리(테트라메틸렌옥사이드)글리콜, 폴리부틸렌나프탈레이트·폴리(테트라메틸렌옥사이드)글리콜, 폴리에틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트)·폴리(테트라메틸렌옥사이드)글리콜, 폴리트리메틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트)·폴리(테트라메틸렌옥사이드)글리콜, 폴리부틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트)·폴리(테트라메틸렌옥사이드)글리콜, 폴리부틸렌(테레프탈레이트/숙시네이트), 폴리에틸렌(테레프탈레이트/숙시네이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/아디페이트), 폴리에틸렌(테레프탈레이트/아디페이트) 등을 바람직하게 들 수 있다.
지방족 폴리에스테르로는, 지방족 하이드록시카르복실산을 주된 구성 성분으로 하는 중합체, 지방족 다가 카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체와 지방족 다가 알코올을 주성분으로 하여 중축합시켜 이루어지는 중합체나 그것들의 공중합체가 예시된다.
지방족 하이드록시카르복실산을 주된 구성 성분으로 하는 중합체로는, 글리콜산, 락트산, 하이드록시프로피온산, 하이드록시부티르산, 하이드록시발레르산, 하이드록시카프로산 등의 중축합체, 또는 공중합체 등을 예시할 수 있다. 그 중에서도 폴리글리콜산, 폴리락트산, 폴리 3-하이드록시카르본부티르산, 폴리 4-폴리하이드록시부티르산, 폴리 3-하이드록시헥산산 또는 폴리카프로락톤, 그리고 이들의 공중합체 등을 들 수 있다. 특히 폴리 L-락트산, 폴리 D-락트산 및 스테레오 컴플렉스 폴리락트산, 라세미 폴리락트산에 바람직하게 사용할 수 있다.
또 폴리에스테르로서, 지방족 다가 카르복실산과 지방족 다가 알코올을 주된 구성 성분으로 하는 중합체를 들 수 있다. 다가 카르복실산으로서, 옥살산, 숙신산, 아디프산, 세바크산, 아젤라산, 도데칸디온산, 말론산, 글루타르산, 다이머산 등의 지방족 디카르복실산을 들 수 있다. 또 1,3-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산 등의 지환식 디카르복실산 단위 및 그 에스테르 유도체를 들 수 있다.
디올 성분으로서 탄소수 2 ∼ 20 의 지방족 글리콜 즉, 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 데카메틸렌글리콜, 시클로헥산디메탄올, 시클로헥산디올, 다이머디올 등을 들 수 있다. 또는 분자량 200 ∼ 100,000 의 장사슬 글리콜, 즉 폴리에틸렌글리콜, 폴리트리메틸렌글리콜, 폴리 1,2-프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜을 주된 구성 성분으로 하는 축합체를 예시할 수 있다. 구체적으로는, 폴리에틸렌아디페이트, 폴리에틸렌숙시네이트, 폴리부틸렌아디페이트 또는 폴리부틸렌숙시네이트 그리고 이들의 공중합체 등을 들 수 있다.
또한 전체 방향족 폴리에스테르로는, 방향족 카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체, 바람직하게는, 테레프탈산 또는 나프탈렌 2,6-디카르복실산 또는 그것들의 에스테르 형성성 유도체와 방향족 다가 하이드록시 화합물 또는 그 에스테르 형성성 유도체를 주성분으로 하여 중축합시켜 이루어지는 중합체가 예시된다.
구체적으로는, 폴리(4-옥시페닐렌-2,2-프로필리덴-4-옥시페닐렌-테레프탈로일-co-이소프탈로일) 등이 예시된다.
이들 폴리에스테르류는, 카르보디이미드 반응성 성분으로서, 분자 말단에 카르복실기 및/또는 히이드록실기 말단을 1 내지 50 당량/ton 을 함유한다. 이러한 말단기, 특히 카르복실기는 폴리에스테르의 안정성을 저하시키기 때문에, 고리형 카르보디이미드 화합물로 밀봉하는 것이 바람직하다.
카르복실 말단기를 카르보디이미드 화합물로 밀봉할 때, 본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물을 적용함으로써, 유독한 유리 이소시아네이트의 생성없이, 카르복실기를 밀봉할 수 있다는 이점은 크다.
또한 추가적 효과로서, 고리형 카르보디이미드 화합물로 밀봉되었을 때에 유리되지 않고 폴리에스테르 중에 형성되는 이소시아네이트 말단기와, 폴리에스테르 중에 존재하는 히이드록실 말단기 또는 카르복실 말단기의 사슬 연장 작용에 의한 폴리에스테르의 분자량 증대 또는 분자량 저하의 억제를, 종래의 선 형상 카르보디이미드 화합물과 비교하여, 보다 효율적으로 실시할 수 있는 공업적인 의의는 크다.
전술한 폴리에스테르류는 주지된 방법 (예를 들어, 포화 폴리에스테르 수지 핸드북 (유키 카즈오 저, 일간 공업 신문사 (1989년 12월 22일 발행) 등에 기재) 에 따라 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 폴리에스테르로는, 상기 폴리에스테르에 추가하여, 불포화 다가 카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체를 공중합시켜 이루어지는 불포화 폴리에스테르 수지, 저융점 중합체 세그먼트를 함유하는 폴리에스테르 엘라스토머가 예시된다.
불포화 다가 카르복실산으로는, 무수 말레산, 테트라하이드로 무수 말레산, 푸마르산, 엔도메틸렌테트라하이드로 무수 말레산 등이 예시된다. 이러한 불포화 폴리에스테르에는, 경화 특성을 제어하기 위해 각종 모노머류가 첨가되고, 열 큐어, 라디칼 큐어, 광, 전자선 등의 활성 에너지선에 의한 큐어 처리에 의해 경화, 성형된다. 이러한 불포화 수지는, 카르복실기의 제어는 틱소트로피 등의 리올로지 특성, 수지 내구성 등에 관하여 중요한 기술적 과제이지만, 고리형 카르보디이미드 화합물에 의해, 유독한 유리 이소시아네이트의 생성없이, 카르복실기를 밀봉, 제어할 수 있다는 이점, 또한 보다 유효하게 분자량을 증대시킨다는 이점의 공업적 의의는 크다.
또한 본 발명에 있어서 폴리에스테르는, 유연 성분을 공중합시켜 이루어지는 폴리에스테르 엘라스토머이어도 된다. 폴리에스테르 엘라스토머는 공지 문헌, 예를 들어 일본 공개특허공보 평11-92636호 등에 기재된 바와 같이 고융점 폴리에스테르 세그먼트와 분자량 400 ∼ 6,000 의 저융점 중합체 세그먼트로 이루어지는 공중합체이다.
고융점 폴리에스테르 세그먼트만으로 공중합체를 형성한 경우의 융점이 150 ℃ 이상이다. 저융점 중합체 세그먼트만으로 공중합체를 형성한 경우의 융점 내지 연화점이 80 ℃ 이하이다. 저융점 중합체 세그먼트는, 폴리알킬렌글리콜류 또 탄소수 2 ∼ 12 의 지방족 디카르복실산과 탄소수 2 ∼ 10 의 지방족 글리콜로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 엘라스토머는 가수 분해 안정성에 문제가 있지만, 고리형 카르보디이미드 화합물에 의해, 안전상 문제없이, 카르복실기의 제어를 할 수 있다는 의의, 분자량 저하를 억제 또는 증대시킬 수 있다는 공업적인 의의는 크다.
폴리아미드로는, 아미노산, 락탐 또는 디아민과 디카르복실산 또는 그 아미드 형성성 유도체를 주된 구성 원료로 한 아미드 결합을 갖는 열가소성 중합체이다.
본 발명에 있어서 폴리아미드로는, 디아민과 디카르복실산 또는 그 아실 활성체를 축합시켜 이루어지는 중축합물, 또는 아미노카르복실산 또는 락탐, 또는 아미노산을 중축합시켜 이루어지는 중합체, 또는 그것들의 공중합체를 사용할 수 있다.
디아민으로는, 지방족 디아민, 방향족 디아민을 들 수 있다. 지방족 디아민으로는, 예를 들어 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 운데카메틸렌디아민, 도데카메틸렌디아민, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 5-메틸노나메틸렌디아민, 2,4-디메틸옥타메틸렌디아민, 메타자일릴렌디아민, 파라자일릴렌디아민, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 1-아미노-3-아미노메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥산, 3,8-비스(아미노메틸)트리시클로데칸, 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 비스(3-메틸-4-아미노시클로헥실)메탄, 2,2-비스(4-아미노시클로헥실)프로판, 비스(아미노프로필)피페라진, 아미노에틸피페라진을 들 수 있다.
방향족 디아민으로는, p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 2,6-나프탈렌디아민, 4,4'-디페닐디아민, 3,4'-디페닐디아민, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,4'-디아미노디페닐술폰, 4,4'-디아미노디페닐케톤, 3,4'-디아미노디페닐케톤, 2,2-비스(4-아미노페닐)프로판 등을 들 수 있다.
디카르복실산으로는 아디프산, 수베르산, 아젤라산, 세바크산, 도데칸산, 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌디카르복실산, 2-클로로테레프탈산, 2-메틸테레프탈산, 5-메틸이소프탈산, 5-나트륨술포이소프탈산, 헥사하이드로테레프탈산, 헥사하이드로이소프탈산, 디글리콜산 등을 들 수 있다. 구체적으로는 폴리카프로아미드 (나일론 6), 폴리테트라메틸렌아디파미드 (나일론 46), 폴리헥사메틸렌아디파미드 (나일론 66), 폴리헥사메틸렌세바카미드 (나일론 610), 폴리헥사메틸렌도데카미드 (나일론 612), 폴리운데카메틸렌아디파미드 (나일론 116), 폴리운데칸아미드 (나일론 11), 폴리도데칸아미드 (나일론 12) 등의 지방족 폴리아미드를 들 수 있다.
또 폴리트리메틸헥사메틸렌테레프탈아미드, 폴리헥사메틸렌이소프탈아미드 (나일론 6I), 폴리헥사메틸렌테레프탈/이소프탈아미드 (나일론 6T/6I), 폴리비스(4-아미노시클로헥실)메탄도데카미드 (나일론 PACM12), 폴리비스(3-메틸-4-아미노시클로헥실)메탄도데카미드 (나일론 디메틸 PACM12), 폴리메타자일릴렌아디파미드 (나일론 MXD6), 폴리운데카메틸렌테레프탈아미드 (나일론 11T), 폴리운데카메틸렌헥사하이드로테레프탈아미드 (나일론 11T(H)) 및 이들의 공중합 폴리아미드 등의 지방족-방향족 폴리아미드, 이들의 공중합체나 혼합물을 들 수 있다. 나아가서는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드), 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드-co-이소프탈아미드) 등을 들 수 있다.
아미노산으로는, 예를 들어 ω-아미노카프로산, ω-아미노에난트산, ω-아미노카프릴산, ω-아미노페르곤산, ω-아미노카프르산, 11-아미노운데칸산, 12-아미노도데칸산, 파라아미노메틸벤조산 등이, 락탐으로는 예를 들어 ω-카프로락탐, ω-에난트락탐, ω-카프릴락탐, ω-라우로락탐 등이 예시된다.
이들 폴리아미드 수지의 분자량은 특별히 제한되지는 않지만, 폴리아미드 수지 1 중량％ 농도의 98 ％ 진한 황산 용액 중, 25 ℃ 에서 측정한 상대 점도가 2.0 ∼ 4.0 의 범위인 것이 바람직하다.
또, 이들 아미드 수지는 주지된 방법, 예를 들어, 「폴리아미드 수지 핸드북 (후쿠모토 오사무 저, 일간 공업 신문사, 1988년 1월 30일 발행)」등에 준거하여 제조할 수 있다.
또한 본 발명의 폴리아미드에는, 폴리아미드 엘라스토머로서 공지된 폴리아미드를 포함한다. 이러한 폴리아미드로는, 예를 들어 탄소수가 6 이상인 폴리아미드 형성 성분 및 폴리(알킬렌옥사이드)글리콜과의 반응에 의한 그래프트 또는 블록 공중합체를 들 수 있고, 탄소수가 6 이상인 폴리아미드 형성 성분과 폴리(알킬렌옥사이드)글리콜 성분의 결합은, 통상적으로 에스테르 결합, 아미드 결합인데, 특별히 이들에만 한정되지 않고, 디카르복실산, 디아민 등의 제 3 성분을 양 성분의 반응 성분으로서 사용할 수도 있다.
폴리(알킬렌옥사이드)글리콜의 예로는, 폴리에틸렌옥사이드글리콜, 폴리(1,2-프로필렌옥사이드)글리콜, 폴리(1,3-프로필렌옥사이드)글리콜, 폴리(테트라메틸렌옥사이드)글리콜, 폴리(헥사메틸렌옥사이드)글리콜, 에틸렌옥사이드와 프로필렌옥사이드의 블록 또는 랜덤 공중합체, 에틸렌옥사이드와 테트라하이드로푸란의 블록 또는 랜덤 공중합체 등이 예시된다. 그 폴리(알킬렌옥사이드)글리콜의 수평균 분자량은 200 ∼ 6,000 이 중합성 및 강성의 면에서 바람직하고, 300 ∼ 4,000 이 보다 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 폴리아미드 엘라스토머는, 카프로락탐, 폴리에틸렌글리콜, 테레프탈산을 중합시켜 얻어지는 폴리아미드 엘라스토머가 바람직하다.
이러한 폴리아미드 수지는, 원료로부터 용이하게 이해되는 바와 같이, 카르복실기를 30 내지 100 당량/ton, 아미노기를 30 내지 100 당량/ton 정도 함유하는데, 카르복실기는 폴리아미드의 안정성이 바람직하지 않은 효과를 갖는다는 것은 잘 알려져 있다.
본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물에 의해, 안전상 문제없이 카르복실기가 20 당량/ton 이하, 또는 10 당량/ton 이하, 더욱 바람직하게는 그 이하로까지 제어되어, 분자량 저하가 보다 유효하게 억제된 조성물의 의의는 크다.
본 발명에 사용되는 폴리아미드이미드 수지는, 하기 식 (Ⅰ) 로 나타내는 주된 반복 구조 단위를 갖는다.
Figure pct00042
식 중, R2 는 3 가의 유기기를 나타내고, R3 은 2 가의 유기기를 나타내고, n 은 정 (正) 의 정수를 나타낸다.
이와 같은 폴리아미드이미드 수지의 대표적인 합성 방법으로는, (1) 디이소시아네이트와 3 염기산 무수물을 반응시키는 방법, (2) 디아민과 3 염기산 무수물을 반응시키는 방법, (3) 디아민과 3 염기산 무수물 클로라이드를 반응시키는 방법 등을 들 수 있다. 단, 본 발명에 사용되는 폴리아미드이미드 수지의 합성 방법은, 이들 방법에 제한되는 것은 아니다. 상기 합성 방법에서 사용되는 대표적인 화합물을 다음에 열거한다.
먼저, 디이소시아네이트로는, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 자일릴렌디이소시아네이트, 3,3'-디페닐메탄디이소시아네이트, 4,4'-디페닐에테르디이소시아네이트, 3,3'-디페닐에테르디이소시아네이트, 파라페닐렌디이소시아네이트 등을 바람직한 것으로서 들 수 있다.
또, 디아민으로는, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,3'-디아미노디페닐술폰, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,3'-디아미노디페닐메탄, 자일릴렌디아민, 페닐렌디아민 등을 바람직한 것으로서 들 수 있다. 이들 중에서, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 3,3'-디페닐메탄디이소시아네이트, 4,4'-디페닐에테르디이소시아네이트, 3,3'-디페닐에테르디이소시아네이트, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,3'-디아미노디페닐메탄을 보다 바람직한 것으로서 들 수 있다.
또, 3 염기산 무수물로는, 트리멜리트산 무수물을 바람직한 것으로서 들 수 있고, 3 염기산 무수물 클로라이드로는, 트리멜리트산 무수물 클로라이드 등을 들 수 있다.
폴리아미드이미드 수지를 합성할 때, 디카르복실산, 테트라카르복실산 2 무수물 등을 폴리아미드이미드 수지의 특성을 저해하지 않는 범위에서 동시에 반응시킬 수 있다. 디카르복실산으로는, 테레프탈산, 이소프탈산, 아디프산 등을 들 수 있고, 테트라카르복실산 2 무수물로는, 피로멜리트산 2 무수물, 벤조페논테트라카르복실산 2 무수물, 비페닐테트라카르복실산 2 무수물 등을 들 수 있다. 이들은, 전체 산 성분 중의 50 당량％ 이하로 사용하는 것이 바람직하다.
폴리아미드이미드 수지는 폴리머 중에 함유되는 카르복실기 농도에 따라 내구성이 저하되는 경우가 있으므로, 카르복실기의 함유량은, 바람직하게는 1 내지 10 당량/ton 또는 그 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물에 있어서는 바람직하게 상기 카르복실기 농도 범위로 할 수 있다.
폴리이미드 수지로서 열가소성 폴리이미드 수지가 바람직하게 선택된다. 폴리이미드 수지로는, 예를 들어, 이하에 기재된 디아민 성분과 테트라카르복실산으로 이루어지는 폴리이미드가 예시된다.
H2N-R4-NH2
〔식 중, R4 는 (ⅰ) 단결합 ;
(ⅱ) C2 ∼ 12 지방족 탄화수소기 ;
(ⅲ) C4 ∼ 30 지환족기 ;
(ⅳ) C6 ∼ 30 방향족기 ;
(ⅴ) -Ph-O-R5-O-Ph- 기 (식 중, R5 는 페닐렌기 또는 Ph-W1-Ph- 기를 나타내고, W1 은 단결합, 할로겐 원자에 의해 치환되어도 되는 C1 ∼ 4 알킬렌기, -O-Ph-O- 기, -O-, -CO-, -S-, -SO- 또는 -SO2- 기를 나타낸다) ; 또는
(ⅵ) -R6-(SiR7 2O)m-SiR7 2-R6- 기 (식 중, R6 은 -(CH2)s-, -(CH2)s-Ph-, -(CH2)s-O-Ph-, 또는 Ph- 를 나타내고, m 은 1 ∼ 100 의 정수이고 ; s 는 1 - 4 의 정수를 나타내고 ; R7 은 C1 ∼ 6 알킬기, 페닐기 또는 C1 ∼ 6 알킬페닐기를 나타낸다) 를 나타낸다〕
Figure pct00043
〔식 중, Y 는 C2 ∼ 12 의 4 가의 지방족기, C4 ∼ 8 의 4 가의 지환족기, C6 ∼ 14 의 모노 또는 폴리 축합 고리의 4 가의 방향족기, > Ph-W2-Ph < 기 (식 중, W2 는 단결합, 할로겐 원자에 의해 치환되어도 되는 C1 ∼ 4 알킬렌기, -O-Ph-O-, -O-, -CO-, -S-, -SO- 또는 -SO2- 기를 나타낸다) 를 나타낸다〕
폴리아미드산의 제조에 사용되는 테트라카르복실산 무수물의 구체예로는, 무수 피로멜리트산 (PMDA), 무수 4,4'-옥시디프탈산 (ODPA), 무수 비페닐-3,3',4,4'-테트라카르복실산 (BPDA), 무수 벤조페논 3,3',4,4'-테트라카르복실산 (BTDA), 무수 에틸렌테트라카르복실산, 무수 부탄테트라카르복실산, 무수 시클로펜탄테트라카르복실산, 무수 벤조페논 2,2',3,3'-테트라카르복실산, 무수 비페닐-2,2',3,3'-테트라카르복실산, 무수 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판, 무수 2,2-비스(2,3-디카르복시페닐)프로판, 무수 비스(3,4-디카르복시페닐)에테르, 무수 비스(3,4-디카르복시페닐)술폰, 무수 1,1-비스(2,3-디카르복시페닐)에탄, 무수 비스(2,3-디카르복시페닐)메탄, 무수 비스(3,4-디카르복시페닐)메탄, 무수 4,4'-(P-페닐렌디옥시)디프탈산, 무수 4,4'-(m-페닐렌디옥시)디프탈산, 무수 나프탈린-2,3,6,7-테트라카르복실산, 무수 나프탈린-1,4,5,8-테트라카르복실산, 무수 나프탈린-1,2,5,6-테트라카르복실산, 무수 벤젠-1,2,3,4-테트라카르복실산, 무수 페릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실산, 무수 안트라센-2,3,6,7-테트라카르복실산과 무수 페난트렌-1,2,7,8-테트라카르복실산 등을 들 수 있는데, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 디카르복실산 무수물은 단독으로, 또는 2 종 이상 혼합하여 사용해도 된다. 상기 중, 바람직하게는 무수 피로멜리트산 (PMDA), 무수 4,4'-옥시디프탈산 (ODPA), 무수 비페닐-3,3',4,4'-테트라카르복실산 (BPDA), 무수 벤조페논-3,3',4,4'-테트라카르복실산, 무수 비페닐술폰-3,3',4,4'-테트라카르복실산 (DSDA) 이 사용된다.
폴리이미드의 제조에 사용되는 디아민의 구체예로는, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 4,4'-디아미노디페닐티오에테르, 4,4'-디(메타-아미노페녹시)디페닐술폰, 4,4'-디(파라-아미노페녹시)디페닐술폰, o-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 벤지딘, 2,2'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노디페닐-2,2'-프로판, 1,5-디아미노나프탈린, 1,8-디아미노나프탈린, 트리메틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 4,4-디메틸헵타메틸렌디아민, 2,11-도데카디아민, 디(파라-아미노페녹시)디메틸실란, 1,4-디(3-아미노프로필디아미노실란)벤젠, 1,4-디아미노시클로헥산, 오르토-톨릴디아민, 메타-톨릴디아민, 아세토구아나민, 벤조구아나민, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠 (APB), 비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕메탄, 1,1-비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕에탄, 1,2-비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕에탄, 2,2-비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕에탄, 2,2-비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕프로판, 2,2-비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕부탄, 2,2-비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 4,4'-디(3-아미노페녹시)비페닐, 디〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕케톤, 디〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕술파이드, 디〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕술폭사이드, 디〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕술폰, 디(4-(3-아미노페녹시)페닐)에테르 등을 들 수 있는데, 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기의 디아민은 단독으로 또는 대부분을 혼합하여 사용해도 된다.
열가소성 폴리이미드로는, 예를 들어 하기 식으로 나타내는 테트라카르복실산 무수물과, p-페닐렌디아민, 각종 시클로헥산디아민, 수소 첨가 비스페놀 A 형 디아민 등의 공지된 디아민으로 이루어지는 폴리이미드 수지가 예시된다. 또한 제네럴 일렉트릭사로부터 Ultem 의 상품명으로 시판되고 있는, Ultem 1000, Ultem 1010, Ultem CRS5001, Ultem XH6050, 미츠이 화학 (주) 제조의 오럼 250AM 등이 예시된다.
Figure pct00044
〔식 중, R8 및 R9 는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 직사슬형 또는 분기형의 알킬기, 또는 아릴기를 나타낸다. R10 은 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴렌기 또는 탄소수 2 ∼ 20 의 알킬렌기를 나타낸다. m, n 은 각각 0 ∼ 5 의 정수, k 는 1 ∼ 3 의 정수이다〕
폴리에스테르아미드 수지로서, 폴리에스테르 구성 성분과 폴리아미드 구성 성분의 공중합에 의해 얻어지는 종래 공지된 폴리에스테르아미드 수지가 예시되는데, 그 중에서도 열가소성 폴리에스테르아미드 수지가 바람직하게 선택된다.
폴리에스테르아미드 수지는 공지된 방법 등에 의해 합성할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리아미드 구성 성분을 먼저 중축합 반응에 의해 진행시켜, 말단에 관능기를 가진 폴리아미드를 합성한 후, 폴리아미드의 존재하에서 상기 폴리에스테르 구성 성분을 중합시키는 방법 등에 의해 실시할 수 있다. 이 중축합 반응은, 통상적으로 제 1 단계로서 아미드화 반응을 진행시키고, 제 2 단계에 에스테르화 반응을 진행시킴으로써 실시된다. 이러한 폴리에스테르 구성 성분으로는, 상기 기재된 폴리에스테르 구성 성분이 바람직하게 선택된다. 또, 이러한 폴리아미드 구성 성분으로는, 상기 기재된 폴리아미드 구성 성분이 바람직하게 선택된다.
<카르보디이미드의 용도>
본 발명에 있어서는, 고리형 카르보디이미드 화합물은 산성기를 갖는 고분자 화합물과 혼합하여 반응시킴으로써, 산성기를 밀봉할 수 있다. 고리형 카르보디이미드 화합물을 고분자 화합물에 첨가, 혼합하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 방법에 의해, 용액, 융액 또는 적용하는 고분자의 마스터 배치로서 첨가하는 방법, 또는 고리형 카르보디이미드 화합물이 용해, 분산 또는 용융되어 있는 액체에 고분자 화합물의 고체를 접촉시켜 고리형 카르보디이미드 화합물을 침투시키는 방법 등을 취할 수 있다.
용액, 융액 또는 적용하는 고분자의 마스터 배치로서 첨가하는 방법을 취하는 경우에는, 종래 공지된 혼련 장치를 사용하여 첨가하는 방법을 취할 수 있다. 혼련시에는, 용액 상태에서의 혼련법 또는 용융 상태에서의 혼련법이, 균일 혼련성의 관점에서 바람직하다. 혼련 장치로는, 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 종형 (縱型) 의 반응 용기, 혼합조, 혼련조 또는 1 축 또는 다축의 횡형 (橫型) 혼련 장치, 예를 들어 1 축 또는 다축의 루더, 니더 등이 예시된다. 고분자 화합물과의 혼합 시간은 특히 지정되지 않고, 혼합 장치, 혼합 온도에 따라 다르기도 하지만, 바람직하게는 0.1 분 내지 2 시간, 보다 바람직하게는 0.2 분 내지 60 분, 더욱 바람직하게는 0.2 분 내지 30 분이 선택된다.
용매로는, 고분자 화합물 및 고리형 카르보디이미드 화합물에 대하여 불활성인 것을 사용할 수 있다. 특히, 양자에 친화성을 갖고, 양자를 적어도 부분적으로 용해시키는 용매가 바람직하다.
용매로는 예를 들어, 탄화수소계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 에테르계 용매, 할로겐계 용매, 아미드계 용매 등을 사용할 수 있다.
탄화수소계 용매로서, 헥산, 시클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 헵탄, 데칸 등을 들 수 있다. 케톤계 용매로서, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 시클로헥사논, 이소포론 등을 들 수 있다. 에스테르계 용매로는, 아세트산에틸, 아세트산메틸, 숙신산에틸, 탄산메틸, 벤조산에틸, 디에틸렌글리콜디아세테이트 등을 들 수 있다. 에테르계 용매로는, 디에틸에테르, 디부틸에테르, 테트라하이드로푸란, 디옥산, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜디에틸에테르, 디페닐에테르 등을 들 수 있다.
할로겐계 용매로는, 디클로로메탄, 클로로포름, 테트라클로로메탄, 디클로로에탄, 1,1',2,2'-테트라클로로에탄, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등을 들 수 있다. 아미드계 용매로는, 포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등을 들 수 있다. 이들 용매는 단일로 또는 원하는 바에 따라 혼합 용매로 하여 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 용매는 고분자 화합물과 고리형 카르보디이미드 화합물의 합계, 100 중량부당 1 ∼ 1,000 중량부의 범위에서 적용된다. 1 중량부보다 적으면 용매 적용에 의의가 없다. 또, 용매 사용량의 상한값은 특별히 없지만, 조작성, 반응 효율의 관점에서 1,000 중량부 정도이다.
고리형 카르보디이미드 화합물이 용해, 분산 또는 용융되어 있는 액체에 고분자 화합물의 고체를 접촉시켜 고리형 카르보디이미드 화합물을 침투시키는 방법을 취하는 경우에는, 상기와 같은 용제에 용해된 카르보디이미드 화합물에 고체의 고분자 화합물을 접촉시키는 방법이나, 고리형 카르보디이미드 화합물의 에멀션액에 고체의 고분자 화합물을 접촉시키는 방법 등을 취할 수 있다. 접촉시키는 방법으로는, 고분자 화합물을 침지시키는 방법이나, 고분자 화합물에 도포하는 방법, 산포하는 방법등을 바람직하게 취할 수 있다.
본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물에 의한 밀봉 반응은, 실온 (25 ℃) ∼ 300 ℃ 정도의 온도에서 가능하지만, 반응 효율의 관점에서 바람직하게는 50 ∼ 280 ℃, 보다 바람직하게는 100 ∼ 280 ℃ 의 범위에서는 보다 촉진된다. 고분자 화합물은 용융된 온도에서는 보다 반응이 진행되기 쉽지만, 고리형 카르보디이미드 화합물의 휘산, 분해 등을 억제하기 위해, 300 ℃ 보다 낮은 온도에서 반응시키는 것이 바람직하다. 또 고분자의 용융 온도를 저하, 교반 효율을 높이기 위해서도, 용매를 적용하는 것은 효과가 있다.
반응은 무촉매에서 충분히 신속하게 진행되지만, 반응을 촉진시키는 촉매를 사용할 수도 있다. 촉매로는, 종래의 선 형상 카르보디이미드 화합물에서 사용되는 촉매를 적용할 수 있다 (일본 공개특허공보 2005-2174호). 예를 들어, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 3 급 아민 화합물, 이미다졸 화합물, 제 4 급 암모늄염, 포스핀 화합물, 포스포늄염, 인산에스테르, 유기산, 루이스산 등을 들 수 있고, 이들은 1 종 또는 2 종 이상 사용할 수 있다. 촉매의 첨가량은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 고분자 화합물과 고리형 카르보디이미드 화합물의 합계 100 중량부에 대하여, 0.001 ∼ 1 중량부가 바람직하고, 또 0.01 ∼ 0.1 중량부가 보다 바람직하고, 나아가서는 0.02 ∼ 0.1 중량부가 가장 바람직하다.
고리형 카르보디이미드 화합물의 적용량은, 산성기 1 당량당, 고리형 카르보디이미드 화합물에 함유되는 카르보디이미드기가 0.5 내지 100 당량의 범위가 선택된다. 0.5 당량보다 적으면 카르보디이미드 적용의 의의가 없는 경우가 있다. 또 100 당량보다 많으면 기질의 특성이 변성되는 경우가 있다. 이러한 관점에서, 상기 기준에 있어서, 바람직하게는 0.6 ∼ 75 당량, 보다 바람직하게는 0.65 ∼ 50 당량, 더욱 바람직하게는 0.7 ∼ 30 당량, 특히 바람직하게는 0.7 ∼ 20 당량의 범위가 선택된다.
실시예
이하 본 발명을 실시예에 의해 더욱 설명한다. 각 물성은 이하의 방법에 의해 측정하였다.
(1) 고리형 카르보디이미드 구조의 NMR 에 의한 동정
합성한 고리형 카르보디이미드 화합물은 1H-NMR, 13C-NMR 에 의해 확인하였다. NMR 은 니혼 전자 (주) 제조의 JNR-EX270 을 사용하였다. 용매는 중클로로포름을 사용하였다.
(2) 고리형 카르보디이미드의 카르보디이미드 골격의 IR 에 의한 동정
합성한 고리형 카르보디이미드 화합물의 카르보디이미드 골격의 유무는, FT-IR 에 의해 카르보디이미드에 특징적인 2,100 ∼ 2,200 ㎝-1 을 확인하였다. FT-IR 은 서모 니콜레 (주) 제조의 Magna-750 을 사용하였다.
(3) 카르복실기 농도
시료를 정제 o-크레졸에 용해시키고, 질소 기류하에서 용해시키고, 브로모크레졸 블루를 지시약으로 하여, 0.05 N 수산화칼륨의 에탄올 용액으로 적정하였다.
실시예 1 고리형 카르보디이미드 CC1 의 합성 (스킴 1)
CC1 : MW ＝ 252
Figure pct00045
공정 (1a)
o-니트로페놀 (0.11 ㏖) 과 1,2-디브로모에탄 (0.05 ㏖), 탄산칼륨 (0.33 ㏖), N,N-디메틸포름아미드 200 ㎖ 를 교반 장치 및 가열 장치를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 주입하고, 130 ℃ 에서 12 시간 반응시킨 후, DMF 를 감압에 의해 제거하고, 얻어진 고형물을 디클로로메탄 200 ㎖ 에 용해시키고, 물 100 ㎖ 로 3 회 분액하였다. 유기층을 황산나트륨 5 g 으로 탈수시키고, 디클로로메탄을 감압에 의해 제거하여, 중간 생성물 A (니트로체) 를 얻었다.
공정 (2a)
다음으로 중간 생성물 A (0.1 ㏖) 와 5 ％ 팔라듐카본 (Pd/C) (1 g), 에탄올/디클로로메탄 (70/30) 200 ㎖ 를 교반 장치를 설치한 반응 장치에 주입하고, 수소 치환을 5 회 실시하고, 25 ℃ 에서 수소를 항상 공급한 상태에서 반응시키고, 수소의 감소가 없어지면 반응을 종료시킨다. Pd/C 를 회수하여 혼합 용매를 제거하면 중간 생성물 B (아민체) 가 얻어졌다.
공정 (3a)
다음으로 교반 장치 및 가열 장치, 적하 깔때기를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 트리페닐포스핀디브로마이드 (0.11 ㏖) 와 1,2-디클로로에탄 150 ㎖ 를 주입하고 교반시킨다. 거기에 중간 생성물 B (0.05 ㏖) 와 트리에틸아민 (0.25 ㏖) 을 1,2-디클로로에탄 50 ㎖ 에 용해시킨 용액을 25 ℃ 에서 서서히 적하시킨다. 적하 종료 후, 70 ℃ 에서 5 시간 반응시킨다. 그 후, 반응 용액을 여과하고, 여과액을 물 100 ㎖ 로 5 회 분액하였다. 유기층을 황산나트륨 5 g 으로 탈수시키고, 1,2-디클로로에탄을 감압에 의해 제거하여, 중간 생성물 C (트리페닐포스핀체) 가 얻어졌다.
공정 (4a)
다음으로, 교반 장치 및 적하 깔때기를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 디-tert-부틸디카보네이트 (0.11 ㏖) 와 N,N-디메틸-4-아미노피리딘 (0.055 ㏖), 디클로로메탄 150 ㎖ 를 주입하고 교반시킨다. 거기에 25 ℃ 에서 중간 생성물 C (0.05 ㏖) 를 용해시킨 디클로로메탄 100 ㎖ 를 천천히 적하시킨다. 적하 후, 12 시간 반응시킨다. 그 후, 디클로로메탄을 제거하여 얻어진 고형물을 정제함으로써, CC1 을 얻었다. CC1 의 구조는 NMR 및 IR 에 의해 확인하였다.
실시예 2 고리형 카르보디이미드 CC2 의 합성 (스킴 1)
CC2 : MW ＝ 516
Figure pct00046
공정 (1A)
o-니트로페놀 (0.11 ㏖) 과 펜타에리트리틸테트라브로마이드 (0.025 ㏖), 탄산칼륨 (0.33 ㏖), N,N-디메틸포름아미드 200 ㎖ 를 교반 장치 및 가열 장치를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 주입하고, 130 ℃ 에서 12 시간 반응시킨 후, DMF 를 감압에 의해 제거하고, 얻어진 고형물을 디클로로메탄 200 ㎖ 에 용해시키고, 물 100 ㎖ 로 3 회 분액하였다. 유기층을 황산나트륨 5 g 으로 탈수시키고, 디클로로메탄을 감압에 의해 제거하여, 중간 생성물 D (니트로체) 를 얻었다.
공정 (2A)
다음으로 중간 생성물 D (0.1 ㏖) 와 5 ％ 팔라듐카본 (Pd/C) (2 g), 에탄올/디클로로메탄 (70/30) 400 ㎖ 를 교반 장치를 설치한 반응 장치에 주입하고, 수소 치환을 5 회 실시하고, 25 ℃ 에서 수소를 항상 공급한 상태에서 반응시키고, 수소의 감소가 없어지면 반응을 종료시킨다. Pd/C 를 회수하여 혼합 용매를 제거하면 중간 생성물 E (아민체) 가 얻어졌다.
공정 (3A)
다음으로 교반 장치 및 가열 장치, 적하 깔때기를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 트리페닐포스핀디브로마이드 (0.11 ㏖) 와 1,2-디클로로에탄 150 ㎖ 를 주입하고 교반시킨다. 거기에 중간 생성물 E (0.025 ㏖) 와 트리에틸아민 (0.25 ㏖) 을 1,2-디클로로에탄 50 ㎖ 에 용해시킨 용액을 25 ℃ 에서 서서히 적하시킨다. 적하 종료 후, 70 ℃ 에서 5 시간 반응시킨다. 그 후, 반응 용액을 여과하고, 여과액을 물 100 ㎖ 로 5 회 분액하였다. 유기층을 황산나트륨 5 g 으로 탈수시키고, 1,2-디클로로에탄을 감압에 의해 제거하여, 중간 생성물 F (트리페닐포스핀체) 가 얻어졌다.
공정 (4A)
다음으로, 교반 장치 및 적하 깔때기를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 디-tert-부틸디카보네이트 (0.11 ㏖) 와 N,N-디메틸-4-아미노피리딘 (0.055 ㏖), 디클로로메탄 150 ㎖ 를 주입하고 교반시킨다. 거기에 25 ℃ 에서 중간 생성물 F (0.025 ㏖) 를 용해시킨 디클로로메탄 100 ㎖ 를 천천히 적하시킨다. 적하 후, 12 시간 반응시킨다. 그 후, 디클로로메탄을 제거하여 얻어진 고형물을 정제함으로써, CC2 를 얻었다. CC2 의 구조는 NMR 및 IR 에 의해 확인하였다.
실시예 3 고리형 카르보디이미드 CC2 의 합성 (스킴 2)
공정 (1A)
o-니트로페놀 (0.11 ㏖) 과 펜타에리트리틸테트라브로마이드 (0.025 ㏖), 탄산칼륨 (0.33 ㏖), N,N-디메틸포름아미드 200 ㎖ 를 교반 장치 및 가열 장치를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 주입하고, 130 ℃ 에서 12 시간 반응시킨 후, N,N-디메틸포름아미드를 감압에 의해 제거하고, 얻어진 고형물을 디클로로메탄 200 ㎖ 에 용해시키고, 물 100 ㎖ 로 3 회 분액하였다. 유기층을 황산나트륨 5 g 으로 탈수시키고, 디클로로메탄을 감압에 의해 제거하여, 중간 생성물 D (니트로체) 를 얻었다.
공정 (2A)
다음으로 중간 생성물 D (0.1 ㏖) 와 5 ％ 팔라듐카본 (Pd/C) (1.25 g), N,N-디메틸포름아미드 500 ㎖ 를 교반 장치를 설치한 반응 장치에 주입하고, 수소 치환을 5 회 실시하고, 25 ℃ 에서 수소를 항상 공급한 상태에서 반응시키고, 수소의 감소가 없어지면 반응을 종료시킨다. Pd/C 를 여과 회수하고, 여과액을 3 ℓ 의 물에 넣으면 고체가 석출된다. 이 고체를 회수하여 건조시킴으로써 중간 생성물 E (아민체) 가 얻어졌다.
공정 (3B)
다음으로 교반 장치 및 가열 장치, 알칼리수가 들어간 월터를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 중간 생성물 E (0.025 ㏖) 와 이미다졸 (0.2 ㏖), 이황화탄소 (0.2 ㏖), 2-부타논 150 ㎖ 를 주입한다. 이 반응 용액의 온도를 80 ℃ 로 하고, 15 시간 반응시킨다. 반응 후 석출된 고체를 여과 회수하여 세정함으로써 중간 생성물 G (티오우레아체) 가 얻어졌다.
공정 (4B)
다음으로, 교반 장치를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 중간 생성물 G (0.025 ㏖), 염화파라톨루엔술포닐 (0.1 ㏖), 피리딘 50 ㎖ 를 주입하고 교반한다. 25 ℃ 에서 3 시간 반응시킨 후, 메탄올 150 ㎖ 를 첨가하고 다시 25 ℃ 에서 1 시간 교반한다. 석출된 고체를 여과 회수하여 세정함으로써 CC2 를 얻었다. CC2 의 구조는 NMR 및 IR 에 의해 확인하였다.
실시예 4 고리형 카르보디이미드 CC2 의 합성 (스킴 2)
공정 (1A)
o-니트로페놀 (0.11 ㏖) 과 펜타에리트리틸테트라브로마이드 (0.025 ㏖), 탄산칼륨 (0.33 ㏖), N,N-디메틸포름아미드 200 ㎖ 를 교반 장치 및 가열 장치를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 주입하고, 130 ℃ 에서 12 시간 반응시킨 후, N,N-디메틸포름아미드를 감압에 의해 제거하고, 얻어진 고형물을 디클로로메탄 200 ㎖ 에 용해시키고, 물 100 ㎖ 로 3 회 분액하였다. 유기층을 황산나트륨 5 g 으로 탈수시키고, 디클로로메탄을 감압에 의해 제거하여, 중간 생성물 D (니트로체) 를 얻었다.
공정 (2A)
다음으로 중간 생성물 D (0.1 ㏖) 와 5 ％ 팔라듐카본 (Pd/C) (1.25 g), N,N-디메틸포름아미드 500 ㎖ 를 교반 장치를 설치한 반응 장치에 주입하고, 수소 치환을 5 회 실시하고, 25 ℃ 에서 수소를 항상 공급한 상태에서 반응시키고, 수소의 감소가 없어지면 반응을 종료시킨다. Pd/C 를 여과 회수하고, 여과액을 3 ℓ 의 물에 넣으면 고체가 석출된다. 이 고체를 회수하여 건조시킴으로써 중간 생성물 E (아민체) 가 얻어졌다.
공정 (3B)
다음으로 교반 장치 및 가열 장치, 적하 깔때기를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 중간 생성물 E (0.025 ㏖) 와 이미다졸 (0.2 ㏖), 아세토니트릴 125 ㎖ 를 주입하고, 아인산디페닐 (0.1 ㏖) 을 적하 깔때기에 주입하였다. 이산화탄소 치환을 5 회 실시한 후, 25 ℃ 에서 이산화탄소를 항상 공급한 상태에서 교반하면서 아인산디페닐을 천천히 적하시키고, 15 시간 반응시킨다. 반응 후 석출된 고체를 여과 회수하여 세정함으로써 중간 생성물 H (우레아체) 가 얻어졌다.
공정 (4B)
다음으로, 교반 장치를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 중간 생성물 H (0.025 ㏖), 염화파라톨루엔술포닐 (0.1 ㏖), 피리딘 50 ㎖ 를 주입하고 교반한다. 25 ℃ 에서 3 시간 반응시킨 후, 메탄올 150 ㎖ 를 첨가하고 다시 25 ℃ 에서 1 시간 교반한다. 석출된 고체를 여과 회수하여 세정함으로써 CC2 를 얻었다. CC2 의 구조는 NMR 및 IR 에 의해 확인하였다.
실시예 5 고리형 카르보디이미드 CC2 의 합성 (스킴 3)
공정 (1B)
o-클로로니트로벤젠 (0.125 ㏖) 과 펜타에리트리톨 (0.025 ㏖), 탄산칼륨 (0.25 ㏖), 테트라부틸암모늄브로마이드 (0.018 ㏖), N,N-디메틸포름아미드 50 ㎖ 를 교반 장치 및 가열 장치를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 주입하고, 130 ℃ 에서 12 시간 반응시켰다. 반응 후, 용액을 물 200 ㎖ 에 첨가하고, 석출된 고체를 여과 회수하였다. 이 고체를 세정하고, 건조시킴으로써 중간 생성물 D (니트로체) 를 얻었다.
공정 (2A)
다음으로 중간 생성물 D (0.1 ㏖) 와 5 ％ 팔라듐카본 (Pd/C) (1.25 g), N,N-디메틸포름아미드 500 ㎖ 를 교반 장치를 설치한 반응 장치에 주입하고, 수소 치환을 5 회 실시하고, 25 ℃ 에서 수소를 항상 공급한 상태에서 반응시키고, 수소의 감소가 없어지면 반응을 종료시킨다. Pd/C 를 여과 회수하고, 여과액을 3 ℓ 의 물에 넣으면 고체가 석출된다. 이 고체를 회수하여 건조시킴으로써 중간 생성물 E (아민체) 가 얻어졌다.
공정 (3B)
다음으로 교반 장치 및 가열 장치, 적하 깔때기를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 중간 생성물 E (0.025 ㏖) 와 이미다졸 (0.2 ㏖), 아세토니트릴 125 ㎖ 를 주입하고, 아인산디페닐 (0.1 ㏖) 을 적하 깔때기에 주입하였다. 이산화탄소 치환을 5 회 실시한 후, 25 ℃ 에서 이산화탄소를 항상 공급한 상태에서 교반하면서 아인산디페닐을 천천히 적하시키고, 15 시간 반응시킨다. 반응 후 석출된 고체를 여과 회수하여 세정함으로써 중간 생성물 H (우레아체) 가 얻어졌다.
공정 (4B)
다음으로, 교반 장치를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 중간 생성물 H (0.025 ㏖), 염화파라톨루엔술포닐 (0.1 ㏖), 피리딘 50 ㎖ 를 주입하고 교반한다. 25 ℃ 에서 3 시간 반응시킨 후, 메탄올 150 ㎖ 를 첨가하고 다시 25 ℃ 에서 1 시간 교반한다. 석출된 고체를 여과 회수하여 세정함으로써 CC2 를 얻었다. CC2 의 구조는 NMR 및 IR 에 의해 확인하였다.
실시예 6 고리형 카르보디이미드 CC2 의 합성 (스킴 3)
공정 (1B)
o-클로로니트로벤젠 (0.125 ㏖) 과 펜타에리트리톨 (0.025 ㏖), 탄산칼륨 (0.25 ㏖), 테트라부틸암모늄브로마이드 (0.018 ㏖), N,N-디메틸포름아미드 50 ㎖ 를 교반 장치 및 가열 장치를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 주입하고, 130 ℃ 에서 12 시간 반응시켰다. 반응 후, 용액을 물 200 ㎖ 에 첨가하고, 석출된 고체를 여과 회수하였다. 이 고체를 세정하고, 건조시킴으로써 중간 생성물 D (니트로체) 를 얻었다.
공정 (2A)
다음으로 중간 생성물 D (0.1 ㏖) 와 5 ％ 팔라듐카본 (Pd/C) (1.25 g), N,N-디메틸포름아미드 500 ㎖ 를 교반 장치를 설치한 반응 장치에 주입하고, 수소 치환을 5 회 실시하고, 25 ℃ 에서 수소를 항상 공급한 상태에서 반응시키고, 수소의 감소가 없어지면 반응을 종료시킨다. Pd/C 를 여과 회수하고, 여과액을 3 ℓ 의 물에 넣으면 고체가 석출된다. 이 고체를 회수하여 건조시킴으로써 중간 생성물 E (아민체) 가 얻어졌다.
공정 (3B)
다음으로 교반 장치 및 가열 장치, 알칼리수가 들어간 월터를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 중간 생성물 E (0.025 ㏖) 와 이미다졸 (0.2 ㏖), 이황화탄소 (0.2 ㏖), 2-부타논 150 ㎖ 를 주입한다. 이 반응 용액의 온도를 80 ℃ 로 하고, 15 시간 반응시킨다. 반응 후 석출된 고체를 여과 회수하여 세정함으로써 중간 생성물 G (티오우레아체) 가 얻어졌다.
공정 (4B)
다음으로, 교반 장치를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 중간 생성물 G (0.025 ㏖), 염화파라톨루엔술포닐 (0.1 ㏖), 피리딘 50 ㎖ 를 주입하고 교반한다. 25 ℃ 에서 3 시간 반응시킨 후, 메탄올 150 ㎖ 를 첨가하고 다시 25 ℃ 에서 1 시간 교반한다. 석출된 고체를 여과 회수하여 세정함으로써 CC2 를 얻었다. CC2 의 구조는 NMR 및 IR 에 의해 확인하였다.
실시예 7 고리형 카르보디이미드 CC2 의 합성 (스킴 4)
공정 (1B)
o-클로로니트로벤젠 (0.125 ㏖) 과 펜타에리트리톨 (0.025 ㏖), 탄산칼륨 (0.25 ㏖), 테트라부틸암모늄브로마이드 (0.018 ㏖), N,N-디메틸포름아미드 50 ㎖ 를 교반 장치 및 가열 장치를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 주입하고, 130 ℃ 에서 12 시간 반응시켰다. 반응 후, 용액을 물 200 ㎖ 에 첨가하고, 석출된 고체를 여과 회수하였다. 이 고체를 세정하고, 건조시킴으로써 중간 생성물 D (니트로체) 를 얻었다.
공정 (2A)
다음으로 중간 생성물 D (0.1 ㏖) 와 5 ％ 팔라듐카본 (Pd/C) (1.25 g), N,N-디메틸포름아미드 500 ㎖ 를 교반 장치를 설치한 반응 장치에 주입하고, 수소 치환을 5 회 실시하고, 25 ℃ 에서 수소를 항상 공급한 상태에서 반응시키고, 수소의 감소가 없어지면 반응을 종료시킨다. Pd/C 를 여과 회수하고, 여과액을 3 ℓ 의 물에 넣으면 고체가 석출된다. 이 고체를 회수하여 건조시킴으로써 중간 생성물 E (아민체) 가 얻어졌다.
공정 (3A)
다음으로 교반 장치 및 가열 장치, 적하 깔때기를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 트리페닐포스핀디브로마이드 (0.11 ㏖) 와 1,2-디클로로에탄 150 ㎖ 를 주입하고 교반시킨다. 거기에 중간 생성물 E (0.025 ㏖) 와 트리에틸아민 (0.25 ㏖) 을 1,2-디클로로에탄 50 ㎖ 에 용해시킨 용액을 25 ℃ 에서 서서히 적하시킨다. 적하 종료 후, 70 ℃ 에서 5 시간 반응시킨다. 그 후, 반응 용액을 여과하고, 여과액을 물 100 ㎖ 로 5 회 분액하였다. 유기층을 황산나트륨 5 g 으로 탈수시키고, 1,2-디클로로에탄을 감압에 의해 제거하여, 중간 생성물 F (트리페닐포스핀체) 가 얻어졌다.
공정 (4A)
다음으로, 교반 장치 및 적하 깔때기를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에서 디-tert-부틸디카보네이트 (0.11 ㏖) 와 N,N-디메틸-4-아미노피리딘 (0.055 ㏖), 디클로로메탄 150 ㎖ 를 주입하고 교반시킨다. 거기에 25 ℃ 에서 중간 생성물 F (0.025 ㏖) 를 용해시킨 디클로로메탄 100 ㎖ 를 천천히 적하시킨다. 적하 후, 12 시간 반응시킨다. 그 후, 디클로로메탄을 제거하여 얻어진 고형물을 정제함으로써, CC2 를 얻었다. CC2 의 구조는 NMR 및 IR 에 의해 확인하였다.
실시예 8 CC1 에 의한 폴리락트산의 말단 밀봉
L 락티드 ((주) 무사시노 화학 연구소 제조, 광학 순도 100 ％) 100 중량부에 대하여 옥틸산주석을 0.005 중량부 첨가하고, 질소 분위기하, 교반 날개가 부착된 반응기에서 180 ℃ 에서 2 시간 반응시키고, 옥틸산주석에 대하여 촉매 실활제로서 1.2 배 당량의 인산을 첨가하고 그 후, 13.3 ㎩ 에서 잔존하는 락티드를 제거하고, 칩화시켜 폴리 L-락트산을 얻었다. 얻어진 폴리 L-락트산의 카르복실기 농도는 14 당량/ton 이었다.
얻어진 폴리 L-락트산 100 중량부당, CC1 0.5 중량부와 함께 2 축 루더 (실린더 온도 230 ℃), 체류 시간 3 분으로 용융 혼련하였다. 카르복실기 농도는 0.4 당량/ton 이하로 감소하였다. 또, 혼련 후의 루더 출구에서 이소시아네이트 냄새는 나지 않았다.
실시예 9 CC2 에 의한 폴리락트산의 말단 밀봉
실시예 8 에 있어서, 고리형 카르보디이미드 : CC1 을 고리형 카르보디이미드 : CC2 로 변경하고, 그 밖의 조건은 동일하게 하여 반응시킨 결과, 카르복실기 농도는 0.3 당량/ton 이하로 감소하였다. 또, 혼련 후의 루더 출구에서 이소시아네이트 냄새는 나지 않았다.
비교예 1 직사슬형 카르보디이미드 화합물에 의한 폴리락트산의 말단 밀봉
실시예 8 에 있어서, 고리형 카르보디이미드 화합물 : CC1 을 라인케미 재팬 (주) 제조의 선 형상 카르보디이미드 「스타박졸」Ⅰ 로 변경하고, 그 밖의 조건은 동일하게 하여 반응시킨 결과, 카르복실기 농도는 0.4 당량/ton 이었지만, 루더 출구에서 이소시아네이트의 악취가 강하게 발생하였다.
실시예 10 CC2 에 의한 폴리아미드의 말단 밀봉
폴리메타자일렌아디파미드 (미츠비시 가스 화학 (주) 제조의 「MX 나일론 S6001」), 메타자일릴렌디아민과 아디프산으로 이루어지는 폴리아미드이고, 카르복실기 농도는 70 당량/ton 이었다. 이 폴리메타자일렌아디파미드 100 중량부당, CC2 2.0 중량부와 함께 2 축 루더 (실린더 온도 260 ℃), 체류 시간 3 분으로 용융 혼련하였다. 카르복실기 농도는 1.2 당량/ton 이하로 감소하였다. 또, 혼련 후의 루더 출구에서 이소시아네이트 냄새는 나지 않았다.
비교예 2 직사슬형 카르보디이미드 화합물에 의한 폴리아미드의 말단 밀봉
실시예 8 에 있어서, 고리형 카르보디이미드 화합물 : CC2 를 라인케미 재팬 (주) 제조의 선 형상 카르보디이미드 「스타박졸」Ⅰ 로 변경하고, 그 밖의 조건은 동일하게 하여 반응시킨 결과, 카르복실기 농도는 2.2 당량/ton 이었지만, 루더 출구에서 이소시아네이트의 악취가 강하게 발생하였다.
발명의 효과
본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물은 고분자 화합물의 가수 분해성 성분을 유효하게 안정화시킬 수 있다. 또 그 때, 유리의 이소시아네이트 화합물의 부생을 억제할 수 있다. 본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물은 고분자 화합물의 말단을 밀봉하여도, 이소시아네이트 화합물에 의한 악취의 발생을 억제할 수 있어 작업 환경을 악화시키지 않는다. 또, 고리형 카르보디이미드 화합물에 의해 고분자 화합물의 말단을 밀봉하면, 고분자 화합물의 말단에 이소시아네이트기가 형성되고, 그 이소시아네이트기의 반응에 의해 고분자 화합물의 고분자량화가 가능해진다.
또, 본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물은 고분자 화합물 중의 유리 단량체나 그 밖의 산성기를 갖는 화합물을 포착하는 작용도 갖는다.
또한, 본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물은 고리형 구조를 가짐으로써, 선 형상 카르보디이미드 화합물과 비교하여, 보다 온화한 조건에서 말단 밀봉할 수 있다는 이점을 갖는다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 고리형 카르보디이미드를 용이하게 제조할 수 있다. 본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물은, 고분자 화합물의 말단 밀봉제로서 유용하다. 본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물은 산성기의 포착제, 특히 고분자 화합물 중의 유리 화합물의 포착제로서 유용하다.
말단 밀봉의 반응 기구에 있어서의, 선 형상 카르보디이미드 화합물과 고리형 카르보디이미드 화합물의 차이점은 이하에 설명하는 바와 같다.
선 형상 카르보디이미드 화합물 (R1-N＝C＝N-R2) 을 카르복시기 말단을 갖는 고분자 화합물의 말단 밀봉제로서 사용하면 이하의 식으로 나타내는 반응이 된다. 식 중, W 는 고분자 화합물의 주사슬이다. 선 형상 카르보디이미드 화합물이 카르복시기와 반응함으로써, 고분자 화합물의 말단에는 아미드기가 형성되고, 이소시아네이트 화합물 (R1NCO) 이 유리된다.
Figure pct00047
한편, 고리형 카르보디이미드 화합물을 카르복시기 말단을 갖는 고분자 화합물의 말단 밀봉제로서 사용하면 이하의 식으로 나타내는 반응이 된다. 고리형 카르보디이미드 화합물이 카르복시기와 반응함으로써, 고분자 화합물의 말단에는 아미드기를 개재하여 이소시아네이트기 (-NCO) 가 형성되고, 이소시아네이트 화합물이 유리되지 않음을 알 수 있다.
Figure pct00048
(식 중, Q 는 지방족기, 지환족기, 방향족기 또는 이들의 조합인 2 ∼ 4 가의 결합기이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다)
또, 1 개의 고리 중에 2 개 이상의 카르보디이미드를 가지면, 카르보디이미드기의 반응에 의해, 이소시아네이트 화합물이 유리된다는 결점이 있다.
본 발명의 고리형 카르보디이미드 화합물은 가수 분해성의 관능기를 구성 성분으로 하는 유기 고분자 화합물의 안정화에 바람직하게 적용된다.

Claims (10)

  1. 하기 식 (ⅰ) 로 나타내는 고리형 카르보디이미드 화합물.
    Figure pct00049

    (식 중, X 는 하기 식 (ⅰ-1) ∼ (ⅰ-3) 으로 나타내는 2 가의 기 또는 하기 식 (ⅰ-4) 로 나타내는 4 가의 기이다. X 가 2 가일 때 q 는 0 이고, X 가 4 가일 때 q 는 1 이다. Ar1 ∼ Ar4 는 각각 독립적으로 방향족기인, 이들은 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 페닐기로 치환되어 있어도 된다)
    Figure pct00050

    (식 중, n 은 1 ∼ 6 의 정수이다)
    Figure pct00051

    (식 중, m 및 n 은 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수이다)
    Figure pct00052

    (식 중, R1 및 R2 는 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기, 페닐기를 나타낸다)
    Figure pct00053
  2. 제 1 항에 있어서,
    Ar1 ∼ Ar4 는 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 페닐기로 치환되어 있어도 되는, 오르토페닐렌기 또는 1,2-나프탈렌-디일기인 화합물.
  3. (1) 하기 식 (a-1) 의 화합물, 하기 식 (a-2) 의 화합물 및 하기 식 (b-1) 의 화합물을 반응시켜, 하기 식 (c) 의 니트로체를 얻는 공정 (1a),
    Figure pct00054

    (식 중, X, Ar1, Ar2 는 상기 식 (ⅰ) 과 동일하다. E1 및 E2 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다)
    (2) 얻어진 니트로체를 환원시켜 하기 식 (d) 로 나타내는 아민체를 얻는 공정 (2a),
    Figure pct00055

    (식 중, Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다)
    (3) 얻어진 아민체와 트리페닐포스핀디브로마이드를 반응시켜 하기 식 (e-1) 로 나타내는 트리페닐포스핀체를 얻는 공정 (3a),
    Figure pct00056

    (식 중, Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하고, Ara 는 페닐기이다)
    및
    (4) 얻어진 트리페닐포스핀체를 반응계 중에서 이소시아네이트화시킨 후, 직접 탈탄산시켜 하기 식 (f) 의 화합물을 얻는 공정 (4a),
    Figure pct00057

    (식 중, Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다)
    를 포함하는 제 1 항에 기재된 고리형 카르보디이미드 화합물의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    공정 (1a) 가 하기 식 (a-ⅰ) 의 화합물, 하기 식 (a-ⅱ) 의 화합물 및 하기 식 (b-ⅰ) 의 화합물을 반응시키는 공정 (1b) 인 방법.
    Figure pct00058

    (식 중, Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다. E3, E4 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다)
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    공정 (3a) 가 아민체와 이산화탄소 또는 이황화탄소를 반응시켜 하기 식 (e-2) 로 나타내는 우레아체 또는 티오우레아체를 얻는 공정 (3b) 이고,
    Figure pct00059

    (식 중, Ar1, Ar2, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하고, Z 는 산소 원자 또는 황 원자이다)
    공정 (4a) 가 얻어진 우레아체를 탈수시키거나, 또는 티오우레아체를 탈황시키는 공정 (4b) 인 제조 방법.
  6. (1) 하기 식 (A-1) ∼ (A-4) 의 화합물 및 하기 식 (B-1) 의 화합물을 반응시켜, 하기 식 (C) 의 니트로체를 얻는 공정 (1A),
    Figure pct00060

    (식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다. E1 ∼ E4 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다)
    (2) 얻어진 니트로체를 환원시켜 하기 식 (D) 의 아민체를 얻는 공정 (2A)
    Figure pct00061

    (식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다)
    (3) 얻어진 아민체와 트리페닐포스핀디브로마이드를 반응시켜 하기 식 (E-1) 의 트리페닐포스핀체를 얻는 공정 (3A), 및
    Figure pct00062

    (식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하고, Ara 는 페닐기이다)
    (4) 얻어진 트리페닐포스핀체를 반응계 중에서 이소시아네이트화시킨 후, 직접 탈탄산시켜 하기 식의 화합물 (F) 를 얻는 공정 (4A),
    Figure pct00063

    (식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다)
    를 포함하는 제 1 항에 기재된 고리형 카르보디이미드 화합물의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    공정 (1A) 가 하기 식 (A-ⅰ) ∼ (A-ⅳ) 의 화합물 및 하기 식 (B-ⅰ) 의 화합물을 반응시켜, 식 (C) 의 니트로체를 얻는 공정 (1B) 인 방법.
    Figure pct00064

    (식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하다. E5 ∼ E8 은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다)
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    공정 (3A) 가 아민체와 이산화탄소 또는 이황화탄소를 반응시켜 하기 식 (E-2) 의 우레아체 또는 티오우레아체를 얻는 공정 (3B) 이고,
    Figure pct00065

    (식 중, Ar1 ∼ Ar4, X 는 식 (ⅰ) 과 동일하고, Z 는 산소 원자 또는 황 원자이다)
    공정 (4A) 가 얻어진 우레아체를 탈수시키거나, 또는 티오우레아체를 탈황시키는 공정 (4B) 인 제조 방법.
  9. 상기 식 (ⅰ) 로 나타내는 고리형 카르보디이미드 화합물을 유효 성분으로 하는 고분자 화합물의 말단 밀봉제.
  10. 상기 식 (ⅰ) 로 나타내는 고리형 카르보디이미드 화합물을 유효 성분으로 하는 산성기의 포착제.
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