WO2010024431A1 - 溶媒フリーの架橋ポリロタキサンを有する材料、及びその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a material having a crosslinked polyrotaxane that can provide desired viscoelastic properties while being solvent-free, and a method for producing the same.
- Patent Document 1 A polyrotaxane in which a blocking group is arranged at both ends of a pseudopolyrotaxane in which the opening of a cyclic molecule is clasped by a linear molecule so that the cyclic molecule is not detached,
- Patent Document 2 discloses a material having a polyrotaxane and a polymer, at least a part of which is bonded via a cyclic molecule. Although the material has excellent viscoelasticity, it is disclosed that the material exhibits the viscoelasticity only when it contains water as a solvent.
- Patent Document 3 discloses a polyrotaxane having hydrolyzability (biodegradability) and a biocompatible group and a cross-linked product (hydrogel) thereof. While the crosslinked body (hydrogel) is disclosed to have water as a solvent, no viscoelasticity is disclosed.
- Patent Document 4 discloses a polyurethane elastomer having a rotaxane structure in which a linear diol is incorporated into a crown ether ring. However, the polyurethane elastomer does not have a polyrotaxane structure and does not have a crosslinked polyrotaxane structure.
- Non-Patent Document 1 discloses that an elastomer was obtained by cross-linking polycaprolactone-modified polyrotaxane with hexamethylene diisocyanate and removing the solvent.
- the elastomer exhibits a relatively large stress characteristic in the stress-strain characteristic, and in an application where a viscoelasticity with higher flexibility is required, the elastomer exhibits only an insufficient characteristic.
- an object of the present invention is to provide a material having a crosslinked polyrotaxane having a desired viscoelasticity without containing a solvent, particularly a material having a wide low stress region in the stress-strain characteristic as viscoelasticity.
- the objective of this invention is providing the method of manufacturing the material which has the said characteristic.
- a material having a first polyrotaxane and a second polyrotaxane In the first polyrotaxane, the first cyclic molecule is not detached at both ends of the first pseudo-polyrotaxane in which the opening of the first cyclic molecule is clasped by the first linear molecule.
- the first blocking group is arranged as follows, In the second polyrotaxane, the second cyclic molecule is not detached at both ends of the second pseudo-polyrotaxane in which the opening of the second cyclic molecule is clasped by the second linear molecule.
- a second blocking group is arranged as follows, The first and second polyrotaxanes are crosslinked via the first and second cyclic molecules,
- the material is solvent-free;
- the material described above, wherein the material has a 50% strain stress ( ⁇ 50) of 2.0 MPa or less, preferably 1.5 or less, more preferably 1.0 or less.
- the material 100% stress ( ⁇ 100) is 2.5 MPa or less, preferably 2.0 or less, more preferably 1.5 or less.
- the elongation at break of the material may be more than 100%, preferably more than 200%, more preferably more than 400%.
- the stress gradient ⁇ S represented by ( ⁇ 100 ⁇ 50) / ⁇ 50 is preferably 1.0 or less.
- ⁇ 5> In any one of the above items ⁇ 1> to ⁇ 4>, ⁇ 50 is 0.01 to 0.50 MPa, ⁇ S is 0.02 to 0.30, and the elongation at break is more than 800%. Is good.
- ⁇ 6> In any one of the above items ⁇ 1> to ⁇ 4>, ⁇ 50 is 0.20 to 0.70 MPa, ⁇ S is 0.15 to 0.70, and the elongation at break is more than 200% to 800%.
- ⁇ 50 is 0.60 to 2.0 MPa
- ⁇ S is 0.50 to 1.0
- the elongation at break is more than 100% to 200%. It should be:
- the first and second cyclic molecules have first and second active groups, respectively.
- it has a cross-linking part that binds the first cyclic molecule and the second cyclic molecule,
- the bridging portion has first and second reactive groups that react with the first and second active groups, respectively;
- the cross-linked portion may have a polymer portion having 10 or more, preferably 20 or more, more preferably 40 or more repeating units between the first reactive group and the second reactive group.
- the polymer part may have a molecular weight of 1000 or more, preferably 2000 or more, more preferably 3000 or more.
- the first and second cyclic molecules have first and second active groups, respectively.
- it has a cross-linking part that binds the first cyclic molecule and the second cyclic molecule,
- the bridging portion has first and second reactive groups that react with the first and second active groups, respectively;
- the cross-linked part may have a polymer part having a molecular weight of 1000 or more, preferably 2000 or more, more preferably 3000 or more, between the first reactive group and the second reactive group.
- each of the first and second reactive groups preferably has two or more functional groups.
- the reactive group is selected from the group consisting of an isocyanate group, a thioisocyanate group, an oxirane group, an oxetane group, a carbodiimide group, a silanol group, an oxazoline group, and an aziridine group. It is good to be.
- the two or more functional groups include an isocyanate group, a thioisocyanate group, an oxirane group, an oxetane group, a carbodiimide group, a silanol group, an oxazoline group, and an aziridine group. It may be two or more groups selected from the group.
- the polymer part may include a plurality of polymers and a linker part that connects the polymers.
- the polymer part may have a branched chain.
- the branched chain may be included in any of a plurality of polymers and / or in a linker part.
- the polymer part may be a polyether, polyester, polysiloxane, polycarbonate, poly (meth) acrylate, polyene, or a copolymer thereof.
- the active group is derived from an —OH group
- the reactive group or the functional group is an isocyanate group
- the polymer part is a polyether, polyester, or polysiloxane. It is good.
- the first and second cyclic molecules may be selected from the group consisting of ⁇ -cyclodextrin, ⁇ -cyclodextrin, and ⁇ -cyclodextrin. .
- the first and second linear molecules are polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, poly (meth) acrylic acid, cellulose resin (carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose , Hydroxypropyl cellulose, etc.), polyacrylamide, polyethylene oxide, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyvinyl acetal resin, polyvinyl methyl ether, polyamine, polyethyleneimine, casein, gelatin, starch etc.
- polyethylene Polyolefin resins such as polypropylene and copolymers with other olefin monomers, polyester resins, polyvinyl chloride resins, polystyrene and acrylonitrile Polystyrene resins such as styrene copolymer resins, acrylic resins such as polymethyl methacrylate and (meth) acrylate copolymers, acrylonitrile-methyl acrylate copolymer resins, polycarbonate resins, polyurethane resins, vinyl chloride-vinyl acetate copolymers Resins, polyvinyl butyral resins, etc .; and derivatives or modified products thereof, polyisobutylene, polytetrahydrofuran, polyaniline, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), polyamides such as nylon, polyimides, polyisoprene, polybutadiene, etc.
- ABS resin acrylonitrile-but
- Polysiloxanes such as polydimethylsiloxane, polysulfones, polyimines, polyacetic anhydrides, polyureas, polysulfides, polyphosphazenes, polyketones
- polyphenylenes Preferably selected from the group consisting of polyphenylenes, polyhaloolefins, and derivatives thereof, such as polyethylene glycol, polyisoprene, polyisobutylene, polybutadiene, polypropylene glycol, polytetrahydrofuran, polydimethylsiloxane, polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol.
- polyvinyl methyl ether and more specifically selected from the group consisting of polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetrahydrofuran, polydimethylsiloxane, polyethylene, and polypropylene, particularly polyethylene glycol. There should be.
- the first and second linear molecules have a molecular weight of 3,000 to 1,000,000, preferably 5,000 to 500,000, more preferably 10,000. It should be ⁇ 300,000.
- the first and second blocking groups are dinitrophenyl groups, cyclodextrins, adamantane groups, trityl groups, fluoresceins, pyrenes, substituted Benzenes (Substituents include, but are not limited to, alkyl, alkyloxy, hydroxy, halogen, cyano, sulfonyl, carboxyl, amino, phenyl, etc.
- substituents may be present.
- Optionally substituted polynuclear aromatics include, but are not limited to, the same as those described above.
- substituents may be present
- steroids Preferably selected from the group consisting of
- it is preferably selected from the group consisting of dinitrophenyl groups, cyclodextrins, adamantane groups, trityl groups, fluoresceins, and pyrenes, more preferably an adamantane group or a trityl group.
- the first and second cyclic molecules are derived from ⁇ -cyclodextrin, and the first and second linear molecules are polyethylene glycol. Good.
- the first and second cyclic molecules are included in a skewered manner by the first and second linear molecules, In the case where the amount of the cyclic molecules included is 1 to the maximum, the first and second cyclic molecules are 0.001 to 0.6, preferably 0.01 to 0.5, more preferably 0.8. It is preferable that the first and second linear molecules are included in a skewered manner in an amount of 05 to 0.4.
- a first polyrotaxane and a second polyrotaxane Having a first polyrotaxane and a second polyrotaxane, the first and second polyrotaxanes are crosslinked, the material is solvent-free, and the stress at 50% strain of the material is 2.0 MPa.
- the following is a method for producing a material, preferably 1.5 or less, more preferably 1.0 or less, a) The first cyclic molecule is formed so that the first cyclic molecule is not detached at both ends of the first pseudopolyrotaxane in which the opening of the first cyclic molecule is skewered by the first linear molecule.
- first polyrotaxane comprising a blocking group, wherein the first cyclic molecule has a first active group; b) The second cyclic molecule is formed so that the second cyclic molecule is not detached at both ends of the second pseudopolyrotaxane in which the opening of the second cyclic molecule is skewered by the second linear molecule.
- the polymer part may have a molecular weight of 1000 or more, preferably 2000 or more, more preferably 3000 or more.
- a first polyrotaxane and a second polyrotaxane wherein the first and second polyrotaxanes are cross-linked, the material is solvent-free, and the stress at 50% strain of the material is 2.0 MPa.
- the following is a method for producing a material, preferably 1.5 or less, more preferably 1.0 or less, a) The first cyclic molecule is formed so that the first cyclic molecule is not detached at both ends of the first pseudopolyrotaxane in which the opening of the first cyclic molecule is skewered by the first linear molecule.
- the second cyclic molecule is formed so that the second cyclic molecule is not detached at both ends of the second pseudopolyrotaxane in which the opening of the second cyclic molecule is skewered by the second linear molecule.
- any one of the above items ⁇ 26> to ⁇ 28> it may include a step d) preparing a crosslinking compound before the step c).
- a reactive group in the above item ⁇ 29>, in the step d), in the process of polymerizing a monomer that can be a polymer part, it is preferable to give a reactive group to obtain a crosslinking compound.
- the present invention can provide a material having a crosslinked polyrotaxane having a desired viscoelasticity without containing a solvent, particularly a material having a wide low stress region in stress-strain characteristics as viscoelasticity. Further, according to the present invention, a method for producing a material having the above characteristics can be provided.
- the present invention is a material having first and second polyrotaxanes, The first and second polyrotaxanes are crosslinked via respective cyclic molecules,
- the material is solvent-free;
- the low stress region can provide wide stress-strain characteristics.
- solvent-free means that there is preferably no solvent, but may contain a very small amount, that is, 3 wt% of the solvent (when the entire material is 100 wt%), preferably 1 wt% or less.
- the material of the present invention when produced under normal conditions, or when it is processed or processed, it may contain a solvent, but it means that the final amount of the solvent is within the above range. .
- the stress at 50% strain is 2.0 MPa or less, preferably 1.5 or less, more preferably 1.0 or less. Further, the material of the present invention has a stress of 100% strain of 2.5 MPa or less, preferably 2.0 or less, more preferably 1.5 or less. Thus, when the stresses of 50% and 100% are in the above range, the present invention can provide a material having a wide low stress region in the stress-strain characteristics. Furthermore, the material of the present invention should have a breaking elongation of more than 100%, preferably more than 200%, more preferably more than 400%.
- the stress gradient ⁇ S represented by ( ⁇ 100 ⁇ 50) / ⁇ 50 is preferably 1.0 or less.
- the material of the present invention may have a ⁇ 50 of 0.01 to 0.50 MPa, a ⁇ S of 0.02 to 0.30, and a elongation at break of over 800%.
- the material of the present invention has a ⁇ 50 of 0.20 to 0.70 MPa, a ⁇ S of 0.15 to 0.70, and an elongation at break of more than 200% to 800% or less. Is good.
- the material of the present invention has a ⁇ 50 of 0.60 to 2.0 MPa, a ⁇ S of 0.50 to 1.0, and an elongation at break of more than 100% to 200%. Is good.
- the material of the present invention having such characteristics can be applied to a wide range of application fields with excellent viscoelastic properties that are not found in urethane elastomers and rubber elastomers that are existing elastomers.
- the stress applied to the material is relieved by the movement of the first and / or second cyclic molecules as the crosslinking points.
- the material of the present invention can be expected for applications such as pressure-sensitive adhesives / adhesives, scratch-resistant films, vibration-proof / vibration-damping materials, and the like.
- application to low driving pressure actuator materials and other piezoelectric elements can be greatly expected.
- an excellent elastomer having both low mechanical strength and sufficient mechanical strength and high elongation can be realized by using polyrotaxane. Furthermore, by combining with other polymer materials, stress relaxation properties can be imparted to the entire material, and for example, the brittleness, elongation rate, hardness, etc. of the material can be improved.
- each of the first or second polyrotaxane has the following configuration. That is, the first (second) polyrotaxane includes a first (second) cyclic molecule in which the opening of the first (second) cyclic molecule is included in a skewered manner by the first (second) linear molecule. ), A first (second) blocking group is arranged at both ends of the pseudopolyrotaxane so that the first (second) cyclic molecule is not eliminated.
- the first and second polyrotaxanes may be the same or different. In short, in the present invention, it is necessary that two or more polyrotaxane molecules exist and two or more molecules are crosslinked. Regarding the elements constituting the first (second) polyrotaxane, ie, the first (second) cyclic molecule, the first (second) linear molecule, and the first (second) blocking group This will be described later.
- the material of the present invention is obtained by crosslinking the first and second polyrotaxanes via respective cyclic molecules.
- the first and second cyclic molecules have the first and second active groups, respectively, and have a cross-linking portion that bonds the first cyclic molecule and the second cyclic molecule in the cross-linking.
- the crosslinked part has first and second reactive groups that react with the first and second active groups, respectively, and the crosslinked part is a polymer part between the first reactive group and the second reactive group. It has.
- a blocking group 3 is arranged at both ends of the linear molecule 2 so that the cyclic molecule 1 is not detached from the inclusion state, and a polyrotaxane is formed.
- the polyrotaxane forms a crosslinked polyrotaxane by bonding the cyclic molecules 1 to each other at the crosslinking portion.
- the cross-linked part has a polymer part 6 and reactive groups 5 arranged at both ends thereof.
- the cyclic molecule has an active group 4. The reactive group 5 and the active group 4 react to form a crosslinked polyrotaxane via the cyclic molecule 1 and the crosslinked part (polymer part 6 and reactive group 5).
- the “polymer part” has 10 or more, preferably 20 or more, more preferably 40 or more, and / or a molecular weight of 1000 or more, preferably 2000 or more, more preferably 3000 or more. Is good.
- the repeating unit of the “polymer part” may be divided in the middle of the polymer part by some spacer, but the repeating unit between the first and second reactive groups is in the above range. It is good.
- the molecular weight of the “polymer part” the polymer part may be divided by some spacer in the middle, but the molecular weight between the first and second reactive groups is in the above range. Is good.
- the polymer part may have a plurality of polymers and a linker part that connects the polymers. Even in this case, the repeating unit and / or molecular weight between the first and second reactive groups may be in the above-mentioned range.
- the polymer part may have a branched chain. In this case, the branched chain may be included in any of a plurality of polymers and / or in a linker part.
- the polymer part may be derived from one monomer or two or more monomers.
- polyether examples include polyether, polyester, polysiloxane, polycarbonate, poly (meth) acrylate or polyene, or a copolymer thereof, or their Mention may be made of mixtures.
- polyethylene glycol diol polyethylene glycol dicarboxylic acid terminal, polyethylene glycol dithiolic acid terminal, polypropylene diol, polytetrahydrofuran, poly (tetrahydrofuran) bis (3-aminopropyl) terminal, polypropylene glycol bis (2-aminopropyl ether) ), Glycerol propoxylate, glycerol tris [poly (propylene glycol) amino terminus], polyethers such as pentaerythritol ethoxylate, pentaerythritol propoxylate; poly (ethylene adipate), poly (1,3-propylene adipate) diol terminus Polyesters such as poly (1,4-butylene adipate) diol ends, polylactones; modified polybutadiene, modified polymers Polyenes such as isoprene; polydimethylsiloxane disilanol end, polydimethylsiloxane
- the polymer part can have reactive groups at both ends thereof by reacting the group of the polymer part with a certain group.
- a certain group for example, as the “reactive group” imparted by the “certain group”, hexamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate biuret type, isocyanurate type, adduct type, tolylene 2,4-diisocyanate, isophorone diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, Giving isocyanate groups with polyfunctional isocyanates such as xylylene diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, (4,4'-methylenedicyclohexyl) diisocyanate; oxirane compounds such as epichlorohydrin and epibromohydrin Giving an oxirane group with oxane; Giving an oxetane group with an oxetane compound such as 3- (chlor
- the reactive group is included in those described above, but is preferably selected from the group consisting of an isocyanate group, a thioisocyanate group, an oxirane group, an oxetane group, a carbodiimide group, a silanol group, an oxazoline group, and an aziridine group.
- Each of the first and second reactive groups may have two or more functional groups.
- Two or more functional groups may be two or more groups selected from the group consisting of isocyanate groups, thioisocyanate groups, oxirane groups, oxetane groups, carbodiimide groups, silanol groups, oxazoline groups, and aziridine groups.
- the cyclic molecule is a molecule in which a linear molecule is included in a skewered manner in the opening, and is not particularly limited as long as it has an active group.
- the active group may be derived from a group selected from the group consisting of —OH, —SH, —NH 2 , —COOH, —SO 3 H, and —PO 4 H.
- the cyclic molecule may be selected from the group consisting of ⁇ -cyclodextrin, ⁇ -cyclodextrin and ⁇ -cyclodextrin, for example. A part of the —OH group such as ⁇ -cyclodextrin may be substituted with other groups, for example, the above-mentioned groups.
- the cyclic molecule may have a group other than the active group described above.
- groups other than active groups include acetyl, propionyl, hexanoyl, methyl, ethyl, propyl, 2-hydroxypropyl, 1,2-dihydroxypropyl, cyclohexyl, butylcarbamoyl, hexylcarbamoyl Group, phenyl group, polycaprolactone group, alkoxysilane group, acryloyl group, methacryloyl group or cinnamoyl group, or derivatives thereof.
- linear molecule of the polyrotaxane of the present invention is not particularly limited as long as it can be clasped into the opening of the cyclic molecule.
- linear molecules polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, poly (meth) acrylic acid, cellulosic resins (carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, etc.), polyacrylamide, polyethylene oxide, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyvinyl Polyolefin resins such as acetal resins, polyvinyl methyl ether, polyamines, polyethyleneimine, casein, gelatin, starch, and / or copolymers thereof, polyethylene, polypropylene, and copolymers of other olefin monomers; Polyester resins, polyvinyl chloride resins, polystyrene resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene cop
- polyethylene glycol polyisoprene, polyisobutylene, polybutadiene, polypropylene glycol, polytetrahydrofuran, polydimethylsiloxane, polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol and polyvinyl methyl ether. More specifically, it may be selected from the group consisting of polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetrahydrofuran, polydimethylsiloxane, polyethylene, and polypropylene, particularly polyethylene glycol.
- the linear molecule has a molecular weight of 3,000 to 1,000,000, preferably 5,000 to 500,000, more preferably 10,000 to 300,000.
- the first (second) cyclic molecule may be derived from ⁇ -cyclodextrin, and the linear molecule may be polyethylene glycol.
- the cyclic molecules are 0.001 to 0.6, preferably 0.00. It is preferable to squeeze into linear molecules in an amount of 01 to 0.5, more preferably 0.05 to 0.4.
- the maximum inclusion amount of the cyclic molecule can be determined by the length of the linear molecule and the thickness of the cyclic molecule. For example, when the linear molecule is polyethylene glycol and the cyclic molecule is an ⁇ -cyclodextrin molecule, the maximum inclusion amount is experimentally determined (see Macromolecules 1993, 26, 5698-5703). The contents of this document are all incorporated herein).
- the blocking group of the polyrotaxane of the present invention is not particularly limited as long as it is a group that is arranged at both ends of the pseudopolyrotaxane and acts so that the cyclic molecule is not eliminated.
- a blocking group dinitrophenyl groups, cyclodextrins, adamantane groups, trityl groups, fluoresceins, pyrenes, substituted benzenes (substituents are alkyl, alkyloxy, hydroxy, halogen, cyano, sulfonyl, Examples include, but are not limited to, carboxyl, amino, phenyl, etc.
- substituents may be present, and polynuclear aromatics that may be substituted (the same as the above as the substituent).
- the substituent may be one or more, and may be selected from the group consisting of steroids. In addition, it is preferably selected from the group consisting of dinitrophenyl groups, cyclodextrins, adamantane groups, trityl groups, fluoresceins, and pyrenes, more preferably an adamantane group or a trityl group. .
- the material of the present invention can be expected for uses such as pressure-sensitive adhesives / adhesives, scratch-resistant films, vibration-proof / vibration-damping materials, and the like. Further, by utilizing the fact that the low stress region is wide in the stress-strain characteristics, application to low driving pressure actuator materials and other piezoelectric elements can be greatly expected. Conversely, an excellent elastomer having both low mechanical strength and sufficient mechanical strength and high elongation can be realized by using polyrotaxane.
- the materials of the present invention include paints, coating agents, sealing materials, ink additives / binders, electrical insulating materials, electrical / electronic component materials, optical materials, friction control agents, cosmetic materials, rubber additives, rheology control agents, It can be applied to thickeners, fibers (additives), medical biomaterials, machinery / automotive materials, building materials, clothing / sports goods.
- the material of the present invention described above can be obtained, for example, by the following method. That is, a) The first cyclic molecule is formed so that the first cyclic molecule is not detached at both ends of the first pseudopolyrotaxane in which the opening of the first cyclic molecule is skewered by the first linear molecule.
- first polyrotaxane comprising a blocking group, wherein the first cyclic molecule has a first active group; b) The second cyclic molecule is formed so that the second cyclic molecule is not detached at both ends of the second pseudopolyrotaxane in which the opening of the second cyclic molecule is skewered by the second linear molecule.
- Steps a) and b) are steps for preparing a so-called polyrotaxane.
- the polyrotaxane can be obtained by referring to documents published prior to the filing of the present application (for example, WO2005-080469 and WO2005-108464, the entire contents of which are incorporated herein by reference). . If the first and second polyrotaxanes are the same, steps a) and b) can be performed in one step. The first and second polyrotaxanes are the same as described above.
- Step c) comprises iii) crosslinking compound, i) first polyrotaxane and ii) second polyrotaxane mixed and reacted to crosslink the first and second polyrotaxanes.
- the cross-linking compound has first and second reactive groups; and a polymer part between the reactive groups.
- the reactive group is the same as described above.
- the polymer part is the same as described above, and has 10 or more, preferably 20 or more, more preferably 40 or more, and / or a molecular weight of 1000 or more, preferably 2000 or more, more preferably 3000 or more. It is good.
- step c) is preferably carried out in a solvent.
- a solvent Depending on the first and second polyrotaxanes and the crosslinking compound as solvents, dimethylacetamide, dimethylformamide, tetrahydrofuran, ethyl acetate, butyl acetate, toluene, xylene, acetonitrile, cyclohexanone, methyl ethyl ketone or acetone, or a mixed solvent thereof
- the reaction depends on the reactive group, the active group, and the solvent, and examples thereof include, but are not limited to, room temperature to 100 ° C., 5 minutes to 24 hours, conditions in the presence of a catalyst, and the like.
- drying steps may be provided after step c) in order to make the obtained material containing the crosslinked product solvent-free.
- the drying process include, but are not limited to, a drying process by standing at room temperature, natural drying, a drying process by normal pressure heating, a drying process by heating under reduced pressure, a freeze drying process, and the like.
- step c) In addition to the steps a) to c), other steps may be provided.
- other steps may be provided.
- other components include, but are not limited to, other polymers or oligomers, plasticizers, low molecular weight crosslinking agents, surfactants, UV absorbers, antibacterial agents, and the like.
- polyethylene glycol monomethyl ether polyethylene glycol monobutyl ether, polyethylene glycol dimethyl ether, polypropylene glycol monobutyl ether, one-end hydroxylated polycaprolactone, polycaprolactone, polydimethylsiloxane, one-end hydroxylated poly
- examples thereof include, but are not limited to, dimethylsiloxane, polycarbonate, one-end hydroxylated polycarbonate, polyester, and one-end hydroxylated polyester.
- plasticizers include dibutyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, butyl benzyl phthalate, dihexyl phthalate, dioctyl adipate, bis (2-ethylhexyl) adipate, tris trimellitic acid (2 -Ethylhexyl), tricresyl phosphate, and the like, but are not limited thereto.
- low molecular weight crosslinking agents include cyanuric chloride, trimesoyl chloride, terephthaloyl chloride, epichlorohydrin, dibromobenzene, glutaraldehyde, aliphatic polyfunctional isocyanate, aromatic polyfunctional isocyanate, diisocyanic acid Acid anhydrides such as tolylene, hexamethylene diisocyanate, divinyl sulfone, 1,1′-carbonyldiimidazole, ethylenediaminetetraacetic acid dianhydride, meso-butane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, Examples thereof include, but are not limited to, polyfunctional acid hydrazines, polyfunctional carboimides, alkoxysilanes, and derivatives thereof.
- nonionic surfactants such as polyoxyethylene (8) octylphenyl ether, sorbitan polyoxyethylene trioleate, sorbitan polyoxyethylene monostearate; sodium dodecyl sulfate, dodecyl sulfate
- examples include, but are not limited to, ionic surfactants such as sodium sulfonate, triethanolamine dodecyl sulfate, dodecyltrimethylammonium salt, and dodecylpyridinium chloride.
- UV absorbers 2-dimethylhexyl paradimethylaminobenzoate, 2-ethylhexyl salicylate, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-n-octylbenzophenone, 2- (2′-hydroxy) -5'-t-butylphenyl) benzotriazole, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) -sebacate, 2-methoxyhexyl paramethoxycinnamate, isopropyl paramethoxycinnamate, ethylhexyl methoxycinnamate , Octyl methoxycinnamate, and the like, but are not limited thereto.
- antibacterial agents include, but are not limited to, silver, zinc, copper compounds or complexes and ions thereof; organosilicon compounds; organophosphorus compounds.
- examples of the viscosity modifier include, but are not limited to, carboxyvinyl polymer, propylene glycol alginate, ethyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose, sodium polyacrylate, and the like.
- examples of the inorganic fine particles include silica, alumina, titanium oxide, and silicon carbide, but are not limited thereto.
- the crosslinking compound is added.
- a method of obtaining a cross-linked compound by reacting a polymer having a portion capable of imparting a reactive group and a compound having two or more reactive groups ii) polymerizing a monomer by a general method;
- a method of preparing a part and providing a compound that becomes a reactive group in the manufacturing process can be given, but the method is not limited thereto.
- the monomer here may be a monomer having a repeating unit.
- a compound having two or more reactive groups is generally reacted with a polymer in excess, and then the reaction product may be used as it is, or may be used after purification.
- the compound having two or more reactive groups include, but are not limited to, the compound ([0035]) described above as the “reactive group” imparted by “a certain group”.
- a crosslinking compound obtained by adding glycidyl methacrylate to the polymerization of methyl (meth) acrylate, and ⁇ -methacryloyloxy- ⁇ -butyrolactone is added to the polymerization of methyl (meth) acrylate.
- Cross-linked compounds obtained by the above cross-linked compounds obtained by having terminal carboxylic acid groups by condensation polymerization of ethylene glycol and adipic acid, cross-linked compounds having an isocyanate terminal obtained by polyaddition of triethylene glycol and hexamethylene diisocyanate, etc.
- cross-linked compounds having an isocyanate terminal obtained by polyaddition of triethylene glycol and hexamethylene diisocyanate, etc.
- HAPR35 3.0 g of HAPR35 obtained above was dissolved in 45 ml of dehydrated N, N-dimethylacetamide (DMA), and 0.6 ml of triethylamine and 0.70 ml of acetic anhydride (25 mol% with respect to the number of hydroxyl groups of HAPR35) were added in order. For 5 hours. Thereafter, the solution was dropped into 360 ml of hexane, and the precipitate was dialyzed with a dialysis tube (fraction molecular weight 12,000) for 24 hours under running tap water. Furthermore, it was performed twice for 3 hours in purified water. The product obtained by freeze-drying was 3.0 g (acetylated product of HAPR.
- DMA dehydrated N, N-dimethylacetamide
- acetic anhydride 25 mol% with respect to the number of hydroxyl groups of HAPR35
- acetylated product of HAPR35 may be generally abbreviated as “E2-HAPR35”).
- E2-HAPR35 the average weight molecular weight Mw was 150,000, and the molecular weight distribution Mw / Mn was 1.2.
- the decomposition temperature is 346 ° C. (in air).
- the acetylation rate relative to the total number of hydroxyl groups that is, the acetylation rate when the number of ⁇ -CD-derived hydroxyl groups is 100%, was 25%.
- the molecular weight and molecular weight distribution of the synthesized polyrotaxane were measured with a TOSOH HLC-8220 GPC apparatus.
- 1 H-NMR analysis was performed with 400 MHz JEOL JNM-AL400 (manufactured by JEOL Ltd.) (the same applies to Synthesis Examples 2 to 5).
- Synthesis Example 2 ⁇ Preparation of polyrotaxane having hydroxypropyl group and polycaprolactone group> 1.0 g of HAPR35 obtained in Synthesis Example 1 was placed in a three-necked flask, and 4.5 g of ⁇ -caprolactone was introduced while slowly flowing nitrogen. After stirring uniformly with a mechanical stirrer at 80 ° C. for 30 minutes, the reaction temperature was raised to 100 ° C., and 0.16 g of tin 2-ethylhexanoate (50 wt% solution) previously diluted with toluene was added and allowed to react for 5 hours.
- tin 2-ethylhexanoate 50 wt% solution
- HAPR35-g-PCL reaction product
- HAPR35-g-PCL reaction product
- a peak derived from an ester at 1736 cm ⁇ 1 was observed.
- the average weight molecular weight Mw was 586,800 and molecular weight distribution Mw / Mn was 1.7 by GPC.
- a polyrotaxane comprising a linear molecule: polyethylene glycol (average molecular weight 35,000), a cyclic molecule: ⁇ -CD, a blocking group: an adamantaneamine group (hereinafter sometimes abbreviated as “APR35”) is disclosed in WO2005-052026 (The contents of this document are all incorporated herein by reference.) ( ⁇ -CD inclusion rate: 25%, average weight molecular weight Mw by GPC: 110,000) .
- E2APR35-g-PCL a product obtained by introducing a polycaprolactone group into E2APR35
- a product obtained by introducing a polycaprolactone group into E2APR35 may be generally abbreviated as “E2APR35-g-PCL”.
- E2APR35-g-PCL a product obtained by introducing a polycaprolactone group into E2APR35
- 5.4 g was obtained.
- a peak derived from an ester at 1736 cm ⁇ 1 was observed.
- the average weight molecular weight Mw was 510,000 and molecular weight distribution Mw / Mn was 1.5 by GPC.
- the IR measurement was performed with Nicolet 4700 (manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.) (the same applies to Synthesis Examples 4 and 5).
- 1,2-dihydroxypropyl group was introduced into APR35
- the introduction ratio of 1,2-dihydroxypropyl group was 44% (ratio of polyrotaxane to all hydroxyl groups).
- reaction temperature was raised to 100 ° C., and 0.16 g of tin 2-ethylhexanoate (50 wt% solution) previously diluted with toluene was added and allowed to react for 5 hours.
- the solvent was removed, and the reaction product (a group consisting of a copolymer of ⁇ -caprolactone and ⁇ -methyl- ⁇ -butyrolactone was introduced into HAPR35, hereinafter, “ ⁇ -caprolactone and ⁇ -methyl- “Introducing a group consisting of a copolymer of ⁇ -butyrolactone” was generally sometimes abbreviated as “HAPR35-g-P (CL-MBL)”.
- HAPR35-g-P CL-MBL
- a toluene solution of polydimethylsiloxane was dropped into the flask over 1 hour, and after the dropping, the mixture was further stirred for 3 hours to obtain a compound having an isocyanate group in the structure of the siloxane chain.
- the solvent-free means that the crosslinked product A-1 is vacuum-dried at 40 to 80 ° C. (depending on the solvent used), and the weight of the crosslinked product A-1 is accurately measured every hour. Since the weight change disappeared, it was judged that the solvent was free (the same applies hereinafter).
- a solvent-free sheet-like crosslinked product A-3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of tolylene 2,4-diisocyanate terminal-modified polypropylene glycol was changed from 2.0 g to 1.0 g. .
- Example 4 ⁇ Preparation of crosslinked product A-5 comprising E2-HAPR35 and poly (ethylene adipate) having an isocyanate group>
- Example 4 except that the amount of tolylene 2,4-diisocyanate terminal-modified poly (ethylene adipate) was changed from 1.5 g to 1.0 g, a solvent-free sheet-like cross-linked product A-5 was obtained in the same manner as in Example 4.
- Example 9 ⁇ Preparation of cross-linked product A-10 comprising HAPR35-g-P (CL-MBL) and polypropylene glycol having an isocyanate group>
- a solvent-free crosslinked product was used in the same manner as in Example 9, except that HAPR35-g-P (CL-MBL) obtained in Synthesis Example 5 was used instead of “GAPR35-g-PCL”.
- A-10 was obtained.
- Mn 4000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries
- ⁇ Preparation of crosslinked product A-12 comprising a group derived from isocyanurate of HAPR35-g-PCL, polyethylene glycol diol, polyethylene glycol monomethyl ether and hexamethylene diisocyanate> 1.
- hexamethylene diisocyanate isocyanurate (H-2523, manufactured by Nippon Bee Chemical Co., Ltd.) was added and mixed, bubbles were removed by ultrasonic or reduced pressure and poured into a sample mold, 60 ° C., 20 hours Left to stand. The obtained gel was taken out of the mold, washed with toluene, and dried to obtain a solvent-free crosslinked product A-12.
- Mn 1000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries
- Comparative Example 2 Water-containing crosslinked product comprising APR35 and 1,4-butanediol diglycidyl ether> A crosslinked product was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, washed with water, and then dried, and a hydrous crosslinked product C-2 stored in water was obtained.
- the crosslinked bodies A-1 to A-14 (Examples 1 to 14) and the crosslinked bodies C-1 to C-3 were measured for viscoelasticity at 20 ° C.
- the viscoelasticity measurement was performed using a tensile tester texture analyzer plus XTPL / 1.
- a sample sheet having a sample size of 4.0 mm ⁇ 30 mm ⁇ thickness of 0.5 to 1.0 mm was used.
- the effective sample size was 4.0 mm ⁇ 10 mm ⁇ thickness 0.5 to 1.0 mm.
- the pulling speed was 0.2 mm / s.
- FIG. 2 shows a stress-strain curve as a result of the viscoelasticity measurement for the cross-linked product A-2.
- FIG. 3 shows a stress-strain curve for the crosslinked product A-6.
- viscoelasticity at 45 ° C. was also measured. The measurement results are shown in Tables 1 and 2 below.
- the crosslinked products A-1 to A-15 (Examples 1 to 15) have a wide stress-strain characteristic in a low stress region and a viscoelastic characteristic with an elongation rate exceeding 100%.
- the crosslinked products C-1 and C-3 (Comparative Examples 1 and 3) are so brittle or hard that the viscoelasticity cannot be measured in the solvent-free state.
- the “water-containing” crosslinked product (C-2) produced with a general low-molecular crosslinking agent can have a wide low-stress region, but “removed water” from the crosslinked product C-2.
- the cross-linked product C-1 is so brittle or hard that viscoelasticity cannot be measured. From Table 2, it can be seen that even when the measurement temperature is changed from 20 ° C. to 45 ° C., the low stress region has a wide stress-strain characteristic and the elongation at break hardly changes.
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Abstract
Description
例えば、特許文献2は、ポリロタキサン及びポリマーを有し、それらの少なくとも一部が環状分子を介して結合する材料を開示する。該材料は優れた粘弾性を有するものの、溶媒として水を含むことによりはじめて該粘弾性を奏することが開示される。
そこで、本発明の目的は、溶媒を含まずに所望の粘弾性を有する、架橋ポリロタキサンを有する材料、特に粘弾性として、応力-歪み特性における低応力領域が広い材料を提供することにある。
また、本発明の目的は、上記特性を有する材料を製造する方法を提供することにある。
<1> 第1のポリロタキサン及び第2のポリロタキサンを有する材料であって、
前記第1のポリロタキサンは、第1の環状分子の開口部が第1の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第1の擬ポリロタキサンの両端に前記第1の環状分子が脱離しないように第1の封鎖基を配置してなり、
前記第2のポリロタキサンは、第2の環状分子の開口部が第2の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第2の擬ポリロタキサンの両端に前記第2の環状分子が脱離しないように第2の封鎖基を配置してなり、
該第1及び第2のポリロタキサンは前記第1及び第2の環状分子を介して架橋してなり、
該材料が溶媒フリーであり、
前記材料の歪50%の応力(δ50)が2.0MPa以下、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.0以下である、上記材料。
<3> 上記<1>又は<2>において、材料の破断伸長率が100%超、好ましくは200%超、より好ましくは400%超であるのがよい。
<5> 上記<1>~<4>のいずれかにおいて、δ50が0.01~0.50MPaであり、ΔSが0.02~0.30であり、破断伸長率が800%超であるのがよい。
<6> 上記<1>~<4>のいずれかにおいて、δ50が0.20~0.70MPaであり、ΔSが0.15~0.70であり、破断伸長率が200%超~800%以下であるのがよい。
<7> 上記<1>~<4>のいずれかにおいて、δ50が0.60~2.0MPaであり、ΔSが0.50~1.0であり、破断伸長率が100%超~200%以下であるのがよい。
架橋において、第1の環状分子と第2の環状分子とを結合する架橋部を有し、
架橋部が第1及び第2の活性基とそれぞれ反応する第1及び第2の反応基を有し、
架橋部は、第1の反応基と第2の反応基との間に、繰返し単位を10以上、好ましくは20以上、より好ましくは40以上有する重合体部を有するのがよい。
<9> 上記<8>において、重合体部が分子量1000以上、好ましくは2000以上、より好ましくは3000以上であるのがよい。
架橋において、第1の環状分子と第2の環状分子とを結合する架橋部を有し、
架橋部が第1及び第2の活性基とそれぞれ反応する第1及び第2の反応基を有し、
架橋部は、第1の反応基と第2の反応基との間に、分子量1000以上、好ましくは2000以上、より好ましくは3000以上である重合体部を有するのがよい。
<11> 上記<8>~<10>のいずれかにおいて、第1及び第2の反応基はそれぞれ2以上の官能基を有するのがよい。
<13> 上記<8>~<12>のいずれかにおいて、反応基が、イソシアネート基、チオイソシアネート基、オキシラン基、オキセタン基、カルボジイミド基、シラノール基、オキサゾリン基、及びアジリジン基からなる群から選ばれるのがよい。
<14> 上記<11>~<13>のいずれかにおいて、2以上の官能基が、イソシアネート基、チオイソシアネート基、オキシラン基、オキセタン基、カルボジイミド基、シラノール基、オキサゾリン基、及びアジリジン基からなる群から選ばれる2つ以上の基であるのがよい。
<16> 上記<8>~<15>のいずれかにおいて、重合体部が、分岐鎖を有するのがよい。
<17> 上記<16>において、分岐鎖が、複数の重合体のいずれかが有するか、及び/又はリンカー部が有するのがよい。
<19> 上記<8>~<18>のいずれかにおいて、活性基が-OH基由来であり、反応基又は官能基がイソシアネート基であり、重合体部がポリエーテル、ポリエステル又はポリシロキサンであるのがよい。
<21> 上記<1>~<20>のいずれかにおいて、第1及び第2の直鎖状分子が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ(メタ)アクリル酸、セルロース系樹脂(カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等)、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリビニルメチルエーテル、ポリアミン、ポリエチレンイミン、カゼイン、ゼラチン、でんぷん等及び/またはこれらの共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびその他オレフィン系単量体との共重合樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレンやアクリロニトリル-スチレン共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートや(メタ)アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル-メチルアクリレート共重合樹脂などのアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等;及びこれらの誘導体又は変性体、ポリイソブチレン、ポリテトラヒドロフラン、ポリアニリン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)、ナイロンなどのポリアミド類、ポリイミド類、ポリイソプレン、ポリブタジエンなどのポリジエン類、ポリジメチルシロキサンなどのポリシロキサン類、ポリスルホン類、ポリイミン類、ポリ無水酢酸類、ポリ尿素類、ポリスルフィド類、ポリフォスファゼン類、ポリケトン類、ポリフェニレン類、ポリハロオレフィン類、並びにこれらの誘導体からなる群から選ばれるのがよく、例えばポリエチレングリコール、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリプロピレングリコール、ポリテトラヒドロフラン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール及びポリビニルメチルエーテルからなる群から選ばれるのがよく、より具体的にはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラヒドロフラン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレン、及びポリプロピレンからなる群から選ばれるのがよく、特にポリエチレングリコールであるのがよい。
<23> 上記<1>~<22>のいずれかにおいて、第1及び第2の封鎖基が、ジニトロフェニル基類、シクロデキストリン類、アダマンタン基類、トリチル基類、フルオレセイン類、ピレン類、置換ベンゼン類(置換基として、アルキル、アルキルオキシ、ヒドロキシ、ハロゲン、シアノ、スルホニル、カルボキシル、アミノ、フェニルなどを挙げることができるがこれらに限定されない。置換基は1つ又は複数存在してもよい。)、置換されていてもよい多核芳香族類(置換基として、上記と同じものを挙げることができるがこれらに限定されない。置換基は1つ又は複数存在してもよい。)、及びステロイド類からなる群から選ばれるのがよい。なお、ジニトロフェニル基類、シクロデキストリン類、アダマンタン基類、トリチル基類、フルオレセイン類、及びピレン類からなる群から選ばれるのが好ましく、より好ましくはアダマンタン基類又はトリチル基類であるのがよい。
<25> 上記<1>~<24>のいずれかにおいて、第1及び第2の環状分子が第1及び第2の直鎖状分子により串刺し状に包接される際に第1及び第2の環状分子が最大限に包接される量を1とした場合、第1及び第2の環状分子が0.001~0.6、好ましくは0.01~0.5、より好ましくは0.05~0.4の量で第1及び第2の直鎖状分子に串刺し状に包接されるのがよい。
a)第1の環状分子の開口部が第1の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第1の擬ポリロタキサンの両端に前記第1の環状分子が脱離しないように第1の封鎖基を配置してなり、前記第1の環状分子が第1の活性基を有する前記第1のポリロタキサンを準備する工程;
b)第2の環状分子の開口部が第2の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第2の擬ポリロタキサンの両端に前記第2の環状分子が脱離しないように第2の封鎖基を配置してなり、前記第2の環状分子が第2の活性基を有する前記第2のポリロタキサンを準備する工程;及び
c)i)第1のポリロタキサン;ii)第2のポリロタキサン;及びiii)第1及び第2の活性基とそれぞれ反応する第1及び第2の反応基を有し且つ第1の反応基と第2の反応基との間に、繰返し単位を10以上、好ましくは20以上、より好ましくは40以上有する重合体部を有する架橋化合物;を混合し反応させる工程;
を有することにより、材料を得る、上記方法。
a)第1の環状分子の開口部が第1の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第1の擬ポリロタキサンの両端に前記第1の環状分子が脱離しないように第1の封鎖基を配置してなり、前記第1の環状分子が第1の活性基(活性水素の意)を有する前記第1のポリロタキサンを準備する工程;
b)第2の環状分子の開口部が第2の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第2の擬ポリロタキサンの両端に前記第2の環状分子が脱離しないように第2の封鎖基を配置してなり、前記第2の環状分子が第2の活性基(活性水素の意)を有する前記第2のポリロタキサンを準備する工程;及び
c)i)第1のポリロタキサン、ii)第2のポリロタキサン、及びiii)前記第1及び第2の活性基とそれぞれ反応する第1及び第2の反応基を有し且つ前記第1の反応基と前記第2の反応基との間に、分子量1000以上、好ましくは2000以上、より好ましくは3000以上である重合体部を有する架橋化合物、を混合し反応させる工程;
を有することにより、前記材料を得る、上記方法。
<30> 上記<29>において、d)工程は、反応基を付与できる箇所を有する重合体部と反応基2個以上を有する化合物とを反応させて、架橋化合物を得るのがよい。
<31> 上記<29>において、d)工程は、重合体部となりうるモノマーを重合させる過程において、反応基を付与して、架橋化合物を得るのがよい。
また、本発明により、上記特性を有する材料を製造する方法を提供することができる。
本発明は、第1及び第2のポリロタキサンを有する材料であって、
該第1及び第2のポリロタキサンは、各々の環状分子を介して架橋してなり、
該材料が溶媒フリーであり、
該材料の歪50%の応力が2.0MPa以下、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.0以下である材料を提供する。
本願において「溶媒フリー」とは、より好ましくは溶媒が全くないことを意味するが、微少量、即ち溶媒を3wt%(材料全体を100wt%とした場合)好ましくは1wt%以下まで含んでもよい。なお、本発明の材料を、通常の条件下で製造する際、もしくは処理又は加工する際には、溶媒を含んでもよいが、最終的な材料の溶媒量が上記範囲内にあることを意味する。
また、本発明の材料は、歪100%の応力が2.5MPa以下、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.5以下であるのがよい。
このように、歪50%及び100%の応力が、上記の範囲にあることにより、本発明は、応力-歪み特性における低応力領域が広い材料を提供することができる。
さらに、本発明の材料は、破断伸長率が100%超、好ましくは200%超、より好ましくは400%超であるのがよい。
ここで、破断伸長率とは、次の式により表すことができる。式中、Ltは破断時の有効長さ、Loは延伸する前の有効長さである。
破断伸長率(%)={(Lt-Lo)/Lo}×100。
ある面において、本発明の材料は、δ50が0.01~0.50MPaであり、ΔSが0.02~0.30であり、破断伸長率が800%超であるのがよい。
また、ある面において、本発明の材料は、δ50が0.20~0.70MPaであり、ΔSが0.15~0.70であり、破断伸長率が200%超~800%以下であるのがよい。
さらに、ある面において、本発明の材料は、δ50が0.60~2.0MPaであり、ΔSが0.50~1.0であり、破断伸長率が100%超~200%以下であるのがよい。
これらのことから、本発明の材料は、粘着剤・接着剤、耐キズ性膜、防振・制振・免振材料などの用途に期待できる。また、応力-歪特性において、低応力領域が広いことを利用して、低駆動圧アクチュエータ材料やその他の圧電素子への応用も大いに期待できる。逆に、低応力特性を有しながら、十分な機械的強度、且つ高伸長率を併せ持った優れたエラストマーがポリロタキサンを使用することで実現できる。
さらには、他ポリマー材料と組み合わせることで、応力緩和特性を材料全体に付与し、例えば、材料の脆さ、伸長率、硬さなどの改善を図ることができる。
第1又は第2のポリロタキサンは、それぞれ、つぎのような構成を有する。即ち、第1(第2)のポリロタキサンは、第1(第2)の環状分子の開口部が第1(第2)の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第1(第2)の擬ポリロタキサンの両端に第1(第2)の環状分子が脱離しないように第1(第2)の封鎖基を配置してなる。
第1及び第2のポリロタキサンは、同じであっても異なってもよい。要するに、本発明において、ポリロタキサン分子が2以上存在し、2以上の分子が架橋していることが必要である。
なお、第1(第2)のポリロタキサンを構成する要素、即ち、第1(第2)の環状分子、第1(第2)の直鎖状分子、第1(第2)の封鎖基については、後述する。
具体的には、第1及び第2の環状分子がそれぞれ第1及び第2の活性基を有し、架橋において、第1の環状分子と第2の環状分子とを結合する架橋部を有し、架橋部が第1及び第2の活性基とそれぞれ反応する第1及び第2の反応基を有し、架橋部は、第1の反応基と第2の反応基との間に重合体部を有してなる。
これらについて、図1を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の材料を模式的に示す図である。
図1中、環状分子1の開口部が直鎖状分子2によって串刺し状に包接されてなる。直鎖状分子2の両端には封鎖基3が、環状分子1が包接状態から脱離しないように、配置されて、ポリロタキサンが形成される。
ポリロタキサンは、環状分子1同士を架橋部が結合して、架橋ポリロタキサンを形成する。架橋部は、重合体部6とその両端に配置される反応基5を有してなる。また、環状分子は活性基4を有してなる。反応基5と活性基4とが反応して、環状分子1及び架橋部(重合体部6及び反応基5)を介して、架橋ポリロタキサンが形成される。
例えば、重合体部は、複数の重合体及び該重合体を連結するリンカー部を有するのがよい。この場合であっても、第1及び第2の反応基間の繰返し単位及び/又は分子量が上述の範囲であるのがよい。
重合体部は、分岐鎖を有してもよい。この場合、該分岐鎖は、複数の重合体のいずれかが有するか、及び/又はリンカー部が有するのがよい。
重合体部は、1種のモノマー由来であっても、2種以上のモノマー由来であってもよい。
より具体的には、ポリエチレングリコールジオール、ポリエチレングリコールジカルボン酸末端、ポリエチレングリコールジチオール酸末端、ポリプロピレンジオール、ポリテトラヒドロフラン、ポリ(テトラヒドロフラン)ビス(3-アミノプロピル)末端、ポリプロピレングリコールビス(2-アミノプロピルエーテル)、グリセロールプロポキシレート、グリセロールトリス[ポリ(プロピレングリコール)アミノ末端]、ペンタエリトリトールエトキシレート、ペンタエリトリトールプロポキシレートなどのポリエーテル類;ポリ(エチレンアジペート)、ポリ(1、3-プロピレンアジペート)ジオール末端、ポリ(1、4-ブチレンアジペート)ジオール末端、ポリラクトンなどのポリエステル類;変性ポリブタジエン、変性ポリイソプレンなどのポリエン類;ポリジメチルシロキサンジシラノール末端、ポリジメチルシロキサン水素化末端、ポリジメチルシロキサンビス(アミノプロピル)末端、ポリジメチルシロキサンジグリシジルエーテル末端、ポリジメチルシロキサンジカルビノール末端、ポリジメチルシロキサンジビニール末端、ポリジメチルシロキサンジカルボン酸末端などのシロキサン類;を挙げることができるが、これらに限定されない。特に、重合体部は、ポリエーテル類又はポリエステル類であるのがよい。
第1及び第2の反応基はそれぞれ2以上の官能基を有してもよい。
2以上の官能基が、イソシアネート基、チオイソシアネート基、オキシラン基、オキセタン基、カルボジイミド基、シラノール基、オキサゾリン基、及びアジリジン基からなる群から選ばれる2つ以上の基であるのがよい。
<<環状分子>>
環状分子は、その開口部に直鎖状分子が串刺し状に包接される分子であり、活性基を有するのであれば、特に限定されない。
活性基として、-OH、-SH、-NH2、-COOH、-SO3H、及び-PO4Hからなる群から選ばれる基由来であるのがよい。
環状分子として、例えば、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン及びγ-シクロデキストリンからなる群から選択されるのがよい。α-シクロデキストリンなどの-OH基の一部を、他の基、例えば上述の基に置換してもよい。なお、環状分子は、上述の活性基以外の基を有してもよい。
本発明のポリロタキサンの直鎖状分子は、環状分子の開口部に串刺し状に包接され得るものであれば、特に限定されない。
例えば、直鎖状分子として、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ(メタ)アクリル酸、セルロース系樹脂(カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等)、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリビニルメチルエーテル、ポリアミン、ポリエチレンイミン、カゼイン、ゼラチン、でんぷん等及び/またはこれらの共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびその他オレフィン系単量体との共重合樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレンやアクリロニトリル-スチレン共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートや(メタ)アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル-メチルアクリレート共重合樹脂などのアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等;及びこれらの誘導体又は変性体、ポリイソブチレン、ポリテトラヒドロフラン、ポリアニリン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)、ナイロンなどのポリアミド類、ポリイミド類、ポリイソプレン、ポリブタジエンなどのポリジエン類、ポリジメチルシロキサンなどのポリシロキサン類、ポリスルホン類、ポリイミン類、ポリ無水酢酸類、ポリ尿素類、ポリスルフィド類、ポリフォスファゼン類、ポリケトン類、ポリフェニレン類、ポリハロオレフィン類、並びにこれらの誘導体からなる群から選ばれるのがよい。例えばポリエチレングリコール、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリプロピレングリコール、ポリテトラヒドロフラン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール及びポリビニルメチルエーテルからなる群から選ばれるのがよい。より具体的にはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラヒドロフラン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレン、及びポリプロピレンからなる群から選ばれるのがよく、特にポリエチレングリコールであるのがよい。
本発明の第1(第2)のポリロタキサンにおいて、第1(第2)の環状分子がα-シクロデキストリン由来であり、直鎖状分子がポリエチレングリコールであるのがよい。
なお、環状分子の最大包接量は、直鎖状分子の長さと環状分子の厚さとにより、決定することができる。例えば、直鎖状分子がポリエチレングリコールであり、環状分子がα-シクロデキストリン分子の場合、最大包接量は、実験的に求められている(Macromolecules 1993, 26, 5698-5703を参照こと。なお、この文献の内容はすべて本明細書に組み込まれる)。
本発明のポリロタキサンの封鎖基は、擬ポリロタキサンの両端に配置され、環状分子が脱離しないように作用する基であれば、特に限定されない。
例えば、封鎖基として、ジニトロフェニル基類、シクロデキストリン類、アダマンタン基類、トリチル基類、フルオレセイン類、ピレン類、置換ベンゼン類(置換基として、アルキル、アルキルオキシ、ヒドロキシ、ハロゲン、シアノ、スルホニル、カルボキシル、アミノ、フェニルなどを挙げることができるがこれらに限定されない。置換基は1つ又は複数存在してもよい。)、置換されていてもよい多核芳香族類(置換基として、上記と同じものを挙げることができるがこれらに限定されない。置換基は1つ又は複数存在してもよい。)、及びステロイド類からなる群から選ばれるのがよい。なお、ジニトロフェニル基類、シクロデキストリン類、アダマンタン基類、トリチル基類、フルオレセイン類、及びピレン類からなる群から選ばれるのが好ましく、より好ましくはアダマンタン基類又はトリチル基類であるのがよい。
また、本発明の材料は、塗料、コーティング剤、シール材、インク添加物・バインダー、電気絶縁材料、電気・電子部品材料、光学材料、摩擦制御剤、化粧品材料、ゴム添加剤、レオロジー制御剤、増粘剤、繊維(添加剤)、医療用生体材料、機械・自動車材料、建築材料、衣料・スポーツ用品に応用することができる。
上述の、本発明の材料は、例えば、次の方法により得ることができる。
即ち、
a)第1の環状分子の開口部が第1の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第1の擬ポリロタキサンの両端に前記第1の環状分子が脱離しないように第1の封鎖基を配置してなり、前記第1の環状分子が第1の活性基を有する前記第1のポリロタキサンを準備する工程;
b)第2の環状分子の開口部が第2の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第2の擬ポリロタキサンの両端に前記第2の環状分子が脱離しないように第2の封鎖基を配置してなり、前記第2の環状分子が第2の活性基を有する前記第2のポリロタキサンを準備する工程;及び
c)i)第1のポリロタキサン、ii)第2のポリロタキサン、及びiii)前記第1及び第2の活性基とそれぞれ反応する第1及び第2の反応基を有し且つ前記第1の反応基と前記第2の反応基との間に重合体部を有する架橋化合物、を混合し反応させる工程;
を有することにより、本発明の材料を得ることができる。
架橋化合物は、第1及び第2の反応基;及び該反応基間に重合体部;を有する。
反応基については上述と同じである。
重合体部についても上述と同じであり、繰返し単位を10以上、好ましくは20以上、より好ましくは40以上有するか、及び/又は、分子量1000以上、好ましくは2000以上、より好ましくは3000以上であるのがよい。
溶媒を用いる場合、得られた架橋体を含む材料を溶媒フリーとするために、種々の乾燥工程を、c)工程後に設けてもよい。さらに、乾燥工程を効率的に行うため、溶媒置換工程を乾燥工程の前に設けてもよい。
乾燥工程として、室温放置して自然乾燥による乾燥工程、常圧加熱による乾燥工程、減圧加熱による乾燥工程、凍結乾燥工程などを挙げることができるがこれらに限定されない。
他の成分のうち、粘度調整剤として、カルボキシビニルポリマー、アルギン酸プロピレングリコール、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムなどを挙げることができるが、これらに限定されない。
他の成分のうち、無機微粒子として、シリカ、アルミナ、酸化チタン、炭化ケイ素などを挙げることができるが、これらに限定されない。
上記ii)の具体的な例として、(メタ)アクリル酸メチルの重合にグリシジルメタクリレートを添加して得られる架橋化合物、(メタ)アクリル酸メチルの重合にα-メタクリロイルオキシ-γ-ブチロラクトンを添加して得られる架橋化合物、エチレングリコールとアジピン酸の縮合重合による末端カルボン酸基を有するようにして得られる架橋化合物、トリエチレングリコールとヘキサメチレンジイソシアネートの重付加によって得られるイソシアネート末端を有する架橋化合物などが挙げられるが、これらに限定されない。
以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
<ヒドロキシプロピル基及びアセチル基を有するポリロタキサンの作製>
直鎖分子:ポリエチレングリコール(平均分子量3.5万)、環状分子:α-CD、封鎖基:アダマンタンアミン基からなるポリロタキサンを、さらにヒドロキシプロピル化した化合物(以下、ヒドロキシプロピル化ポリロタキサンを「HAPR35」と略記する)を、WO2005-080469(なお、この文献の内容は全て参考として本明細書に組み込まれる)に記載される方法と同様に調製した(1H-NMR分析により、α-CD包接率:25%、ヒドロキシプロピル基の導入率:48%、GPCにより平均重量分子量Mw:150,000)。
<ヒドロキシプロピル基及びポリカプロラクトン基を有するポリロタキサンの作製>
合成例1で得られたHAPR35 1.0gを三口フラスコに入れ、窒素をゆっくり流しながら、ε-カプロラクトン4.5gを導入した。80℃、30分間メカニカル撹拌機によって均一に撹拌した後、反応温度を100℃まで上げ、予めトルエンで薄めた2-エチルヘキサン酸スズ(50wt%溶液)0.16gを添加し、5時間反応させ、溶媒を除去し、反応生成物(HAPR35にポリカプロラクトン基を導入したものであり、以下、「HAPR35にポリカプロラクトンを導入したもの」を一般に「HAPR35-g-PCL」と略記する場合がある)5.5gを得た。IRを測定した結果、1736cm-1のエステル由来のピークが見られた。また、GPCにより、平均重量分子量Mwは586,800、分子量分布Mw/Mnは1.7であった。
<アセチル基及びポリカプロラクトン基を有するポリロタキサンの作製>
直鎖分子:ポリエチレングリコール(平均分子量3.5万)、環状分子:α-CD、封鎖基:アダマンタンアミン基からなるポリロタキサン(以下、単に「APR35」と略記する場合がある)を、WO2005-052026(なお、この文献の内容は全て参考として本明細書に組み込まれる)に記載される方法と同様に調製した(α-CD包接率:25%、GPCにより平均重量分子量Mw:110,000)。
<1,2-ジヒドロキシプロピル基及びポリカプロラクトン基を有するポリロタキサンの合成>
三口フラスコにAPR35 50gを250mlの1.5N-NaOH水溶液に溶解した。得られた溶液にグリシドール(和光純薬製)250mlをゆっくり滴下した後、室温で24時間反応させた。反応溶液を塩酸で中和した後、透析チューブ(分画分子量12,000)にて、48時間水道水流水下で透析した。さらに、精製水中で3時間2回行った。濾過(桐山5A)後、凍結乾燥を行い、α-CDの-OH基を一部1,2-ジヒドロキシプロピル基で置換した生成物(以下、「APR35に1,2-ジヒドロキシプロピル基を導入したもの」を一般に「GAPR35」と略記する場合がある)48gを得た。1NMR(DMSO-d6)の4-6ppmのα-CDのC1-Hと水酸基及びグリシドールの水酸基由来のプロトンと、3-4ppmのポリエチレングリコール、α-CD及びグリシドール由来のプロトンの積分比より、1,2-ジヒドロキシプロピル基の導入率が44%であった(ポリロタキサンのすべての水酸基に対する割合)。GPCにより、平均重量分子量Mwは165,000、分子量分布Mw/Mnは1.3であった。
<ヒドロキシプロピル基及びε-カプロラクトンとα-メチル-γ-ブチロラクトンの共重合体からなる基を有するポリロタキサンの合成>
乾燥したHAPR35 1.0gを三口フラスコに入れ、窒素をゆっくり流しながら、ε-カプロラクトン4.3gと及びα-メチル-γ-ブチロラクトン0.2gの混合物を導入した。80℃、30分間メカニカル撹拌機によって均一に撹拌した後、反応温度を100℃まで上げ、予めトルエンで薄めた2-エチルヘキサン酸スズ(50wt%溶液)0.16gを添加し、5時間反応させ、溶媒を除去し、反応生成物(HAPR35にε-カプロラクトンとα-メチル-γ-ブチロラクトンの共重合体からなる基を導入したものであり、以下、「HAPR35にε-カプロラクトンとα-メチル-γ-ブチロラクトンの共重合体からなる基を導入したもの」を一般に「HAPR35-g-P(CL-MBL)」と略記する場合がある)5.3gを得た。IRを測定した結果、1736cm-1のエステル由来のピークが見られた。また、GPCにより、平均重量分子量Mwは550,000、分子量分布Mw/Mnは1.6であった。
<反応基を有する重合体部(架橋化合物)の合成:イソシアネート基を有するシロキサン1000の調製>
攪拌装置、滴下ロート、窒素導入管を備えたフラスコ中に、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン1.0ml、滴下ロート中に両末端アミノプロピル基を有するポリジメチルシロキサン(分子量:1,000)2.5mlを脱水トルエン6.0mlと混合した溶液を入れ、攪拌を開始した。フラスコ中にポリジメチルシロキサンのトルエン溶液を1時間かけて滴下し、滴下後さらに3時間攪拌し、シロキサン鎖の構造中にイソシアネート基を有する化合物を得た。
合成例1で得られたE2-HAPR35 1.5g、トリレン2,4-ジイソシアネート末端変性ポリプロピレングリコール(Mn=2300、Aldrich製)2.0g、ジメチルホルムアミド(DMF)10mlを均一に混合し、脱泡した後、厚み0.8mmシート状のモールドに注入し、60℃で反応させた。得られたシートをトルエン又はアセトンで溶媒置換した後、乾燥し、溶媒フリーのシート状の架橋体A-1を得た。なお、溶媒フリーであることは、架橋体A-1を40~80℃(使用した溶媒に依存する)で真空乾燥し、一時間毎に架橋体A-1の重量を正確に測定し、その重量変化がなくなったことにより、溶媒フリーである、と判断した(以降においても同様である)。
実施例1において、トリレン2,4-ジイソシアネート末端変性ポリプロピレングリコールの量を2.0gから1.5gとした以外、実施例1と同様に、溶媒フリーのシート状の架橋体A-2を得た。
実施例1において、トリレン2,4-ジイソシアネート末端変性ポリプロピレングリコールの量を2.0gから1.0gとした以外、実施例1と同様に、溶媒フリーのシート状の架橋体A-3を得た。
合成例1で得られたE2-HAPR35 2.0g、トリレン2、4-ジイソシアネート末端変性ポリ(エチレンアジペート)(Mn=2700、Aldrich製)1.5g、DMF10mlを均一に混合し、脱泡した後、厚み0.8mmシート状のモールドに注入し、60℃で反応させた。得られたシートをトルエン又はアセトンで溶媒置換した後、乾燥し、溶媒フリーのシート状の架橋体A-4を得た。
実施例4において、トリレン2、4-ジイソシアネート末端変性ポリ(エチレンアジペート)の量を1.5gから1.0gとした以外、実施例4と同様に、溶媒フリーのシート状の架橋体A-5を得た。
合成例2で得られたHAPR35-g-PCLのキシレン溶液(35wt%)2gに、トリレン2、4-ジイソシアネート末端変性ポリプロピレングリコール(Mn=2300、Aldrich製)0.4gを加えて混合し、超音波または減圧により気泡を除去してサンプル型に流し入れ、60℃で20時間静置した。得られたゲルを型から取出してエタノールで洗浄し、乾燥させて、溶媒フリーの架橋体A-6を得た。
合成例2で得られたHAPR35-g-PCL 1gをトルエン2mlに溶解させた。合成例6で得られたイソシアネート基を有するシロキサン1000 1.5mlを加え、触媒としてジブチル錫ジラウレート5μlを加えた。アプリケーター10milでガラス板に上記溶液を塗装した。塗装したガラス板を90℃のホットプレート上に15分放置した。2時間以上の放冷の後、塗装皮膜をガラス板よりはがし、溶媒フリーの架橋体A-7を得た。
合成例3で得られたE2APR35-g-PCL 0.7gをDMF1.3mlに溶解し、トリレン2,4-ジイソシアネート末端変性ポリプロピレングリコール(Mn=2300、Aldrich製)0.4gを加えて混合し、超音波または減圧により気泡を除去してサンプル型に流し入れ、それぞれ60℃、40℃で20時間静置した。得られたゲルを型から取出してエタノールで洗浄し、乾燥させて、溶媒フリーの架橋体A-8を得た。
合成例4で得られたGAPR35-g-PCL 0.7gをキシレン1.3mlに溶解し、トリレン2,4-ジイソシアネート末端変性ポリプロピレングリコール(Mn=2300、Aldrich製)0.4gを加えて混合し、超音波または減圧により気泡を除去してサンプル型に流し入れ、それぞれ60℃、40℃で20時間静置した。得られたゲルを型から取出してエタノールで洗浄し、乾燥させて、溶媒フリーの架橋体A-9を得た。
実施例9において、「GAPR35-g-PCL」の代わりに、合成例5で得られたHAPR35-g-P(CL-MBL)を用いた以外、実施例9と同様に、溶媒フリーの架橋体A-10を得た。
HAPR35-g-PCL 1.35g、ポリエチレングリコールジオール(Mn=4000、和光純薬製)0.15gをトルエン7.5mlに溶解させた後、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(H-2523、日本ビー・ケミカル製)0.43gを加えて混合し、超音波または減圧により気泡を除去してサンプル型に流し入れ、60℃で、20時間静置した。得られたゲルを型から取出して乾燥させて、溶媒フリーの架橋体A-11を得た。
HAPR35-g-PCL 1.35g、ポリエチレングリコールジオール(Mn=1000、和光純薬製)0.075g、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(Mn=1100、和光純薬製)0.075gをDMF7.5mlに溶解させた後、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(H-2523、日本ビー・ケミカル製)0.12gを加えて混合し、超音波または減圧により気泡を除去してサンプル型に流し入れ、60℃、20時間静置した。得られたゲルを型から取出してトルエンで洗浄し、乾燥させて、溶媒フリーの架橋体A-12を得た。
HAPR35-g-PCL 1.35g、ポリプロピレングリコールジオール(Mn=1000、和光純薬製)0.15gをDMF7.5mlに溶解させた後、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(H-2523、日本ビー・ケミカル製)0.12gを加えて混合し、超音波または減圧により気泡を除去してサンプル型に流し入れ、60℃、20時間静置した。得られたゲルを型から取出してトルエンで洗浄し、乾燥させて、溶媒フリーの架橋体A-13を得た。
実施例13において、ポリプロピレングリコールジオールのMnを1000から3000(和光純薬製)とし且つヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体の量を0.43gとした以外、実施例13と同様に、溶媒フリーの架橋体A-14を得た。
<APR35及び1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテルからなる架橋体>
APR35 1.0gを1N NaOH水溶液5.0mlに溶解させた後、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル(東京化成製)0.2gを加えて混合し、超音波または減圧により気泡を除去してサンプル型に流し入れ、40℃、20時間静置した。得られたゲルを型から取出して水で洗浄し、乾燥させて、溶媒フリーの架橋体C-1を得た。
<APR35及び1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテルからなる含水架橋体>
比較例1と同様な方法で架橋体を作製し、水洗浄した後、乾燥せずに、水中に保存した含水架橋体C-2を得た。
<E2-HAPR35及びヘキサメチレンイソシアネートからなる架橋体>
E2-HAPR35 200mgをジメチルスルホキシド(DMSO)1.0mlに溶解し、ヘキサメチレンジイソシアネート5μlを添加し、60℃、20時間静置した。得られたゲルを型から取出して水で洗浄し、乾燥させて、溶媒フリーの架橋体C-3を得た。
架橋体A-2についての粘弾性測定の結果である応力-歪曲線を、図2に示す。また、架橋体A-6についての応力-歪曲線を、図3に示す。
なお、架橋体A-6については、45℃における粘弾性も測定した。測定結果を以下の表1及び表2に示す。
さらに、一般の低分子架橋剤で作製した「水が含有する」架橋体(C-2)は、広い低応力領域を有することができるが、該架橋体C-2から「水を除去」した架橋体C-1は粘弾性が測定できないほど脆いか又は硬い材料になることもわかる。
表2から、測定温度を20℃から45℃に変更した場合においても、低応力領域が広い応力-歪特性を有し且つ破断伸長率がほとんど変化しないことがわかる。
Claims (21)
- 第1のポリロタキサン及び第2のポリロタキサンを有する材料であって、
前記第1のポリロタキサンは、第1の環状分子の開口部が第1の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第1の擬ポリロタキサンの両端に前記第1の環状分子が脱離しないように第1の封鎖基を配置してなり、
前記第2のポリロタキサンは、第2の環状分子の開口部が第2の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第2の擬ポリロタキサンの両端に前記第2の環状分子が脱離しないように第2の封鎖基を配置してなり、
該第1及び第2のポリロタキサンは前記第1及び第2の環状分子を介して架橋してなり、
該材料が溶媒フリーであり、
前記材料の歪50%の応力(δ50)が2.0MPa以下である、上記材料。 - 前記材料の歪100%の応力(δ100)が2.5MPa以下である請求項1記載の材料。
- 前記材料の破断伸長率が100%超である請求項1又は2記載の材料。
- 前記材料は、(δ100-δ50)/δ50で表される応力勾配ΔSが1.0以下である請求項1~3のいずれか1項記載の材料。
- 前記材料は、δ50が0.01~0.50MPaであり、ΔSが0.02~0.30であり、破断伸長率が800%超である請求項1~4のいずれか1項記載の材料。
- 前記材料は、δ50が0.20~0.70MPaであり、ΔSが0.15~0.70であり、破断伸長率が200%超~800%以下である請求項1~4のいずれか1項記載の材料。
- 前記材料は、δ50が0.60~2.0MPaであり、ΔSが0.50~1.0であり、破断伸長率が100%超~200%以下である請求項1~4のいずれか1項記載の材料。
- 前記第1及び第2の環状分子がそれぞれ第1及び第2の活性基を有し、
前記架橋において、前記第1の環状分子と第2の環状分子とを結合する架橋部を有し、
前記架橋部が前記第1及び第2の活性基とそれぞれ反応する第1及び第2の反応基を有し、
前記架橋部は、前記第1の反応基と前記第2の反応基との間に、繰返し単位を10以上有する重合体部を有する請求項1~7のいずれか1項記載の材料。 - 前記重合体部が分子量1000以上である請求項8記載の材料。
- 前記第1及び第2の環状分子がそれぞれ第1及び第2の活性基を有し、
前記架橋において、前記第1の環状分子と第2の環状分子とを結合する架橋部を有し、
前記架橋部が前記第1及び第2の活性基とそれぞれ反応する第1及び第2の反応基を有し、
前記架橋部は、前記第1の反応基と前記第2の反応基との間に、分子量が1000以上である重合体部を有する請求項1~7のいずれか1項記載の材料。 - 前記第1及び第2の反応基はそれぞれ2以上の官能基を有する請求項8~10のいずれか1項記載の材料。
- 前記重合体部が、複数の重合体及び該重合体を連結するリンカー部を有する請求項8~11のいずれか1項記載の材料。
- 前記重合体部が、分岐鎖を有する請求項8~12のいずれか1項記載の材料。
- 前記分岐鎖が、前記複数の重合体のいずれかが有するか、及び/又は前記リンカー部が有する請求項13記載の材料。
- 前記活性基が、-OH、-SH、-NH2、-COOH、-SO3H、及び-PO4Hからなる群から選ばれる基由来である請求項8~14のいずれか1項記載の材料。
- 前記反応基が、イソシアネート基、チオイソシアネート基、オキシラン基、オキセタン基、カルボジイミド基、シラノール基、オキサゾリン基、及びアジリジン基からなる群から選ばれる請求項8~15のいずれか1項記載の材料。
- 前記2以上の官能基が、イソシアネート基、チオイソシアネート基、オキシラン基、オキセタン基、カルボジイミド基、シラノール基、オキサゾリン基、及びアジリジン基からなる群から選ばれる2つ以上の基である請求項11~16のいずれか1項記載の材料。
- 前記重合体部がポリエーテル、ポリエステル、ポリシロキサン、ポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリレート又はポリエン、もしくはそれらの共重合体である請求項8~17のいずれか1項記載の材料。
- 前記活性基が-OH基由来であり、
前記反応基又は官能基がイソシアネート基であり、
前記重合体部がポリエーテル、ポリエステル又はポリシロキサンである請求項8~18のいずれか1項記載の材料。 - 第1のポリロタキサン及び第2のポリロタキサンを有し、該第1及び第2のポリロタキサンは架橋してなり、該材料が溶媒フリーであり、該材料の歪50%の応力(δ50)が2.0MPa以下である材料の製造方法であって、
a)第1の環状分子の開口部が第1の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第1の擬ポリロタキサンの両端に前記第1の環状分子が脱離しないように第1の封鎖基を配置してなり、前記第1の環状分子が第1の活性基を有する前記第1のポリロタキサンを準備する工程;
b)第2の環状分子の開口部が第2の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第2の擬ポリロタキサンの両端に前記第2の環状分子が脱離しないように第2の封鎖基を配置してなり、前記第2の環状分子が第2の活性基を有する前記第2のポリロタキサンを準備する工程;及び
c)i)第1のポリロタキサン、ii)第2のポリロタキサン、及びiii)前記第1及び第2の活性基とそれぞれ反応する第1及び第2の反応基を有し且つ前記第1の反応基と前記第2の反応基との間に、繰返し単位を10以上有する重合体部を有する架橋化合物、を混合し反応させる工程;
を有することにより、前記材料を得る、上記方法。 - 第1のポリロタキサン及び第2のポリロタキサンを有し、該第1及び第2のポリロタキサンは架橋してなり、該材料が溶媒フリーであり、該材料の歪50%の応力(δ50)が2.0MPa以下である材料の製造方法であって、
a)第1の環状分子の開口部が第1の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第1の擬ポリロタキサンの両端に前記第1の環状分子が脱離しないように第1の封鎖基を配置してなり、前記第1の環状分子が第1の活性基を有する前記第1のポリロタキサンを準備する工程;
b)第2の環状分子の開口部が第2の直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる第2の擬ポリロタキサンの両端に前記第2の環状分子が脱離しないように第2の封鎖基を配置してなり、前記第2の環状分子が第2の活性基を有する前記第2のポリロタキサンを準備する工程;及び
c)i)第1のポリロタキサン、ii)第2のポリロタキサン、及びiii)前記第1及び第2の活性基とそれぞれ反応する第1及び第2の反応基を有し且つ前記第1の反応基と前記第2の反応基との間に、分子量が1000以上である重合体部を有する架橋化合物、を混合し反応させる工程;
を有することにより、前記材料を得る、上記方法。
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