WO2010071212A1 - 環状カルボジイミドを使用する方法 - Google Patents

環状カルボジイミドを使用する方法 Download PDF

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WO2010071212A1
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carbon atoms
compound
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tetravalent
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信一郎 庄司
啓高 鈴木
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帝人株式会社
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    • C07D273/08Heterocyclic compounds containing rings having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D261/00 - C07D271/00 having two nitrogen atoms and more than one oxygen atom
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    • C07D245/00Heterocyclic compounds containing rings of more than seven members having two nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D245/02Heterocyclic compounds containing rings of more than seven members having two nitrogen atoms as the only ring hetero atoms not condensed with other rings
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    • C07D498/02Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D498/10Spiro-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/91Polymers modified by chemical after-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/48Polymers modified by chemical after-treatment

Definitions

  • the present invention relates to a method of using cyclic carbodiimide as a polymer end-capping agent.
  • Patent Documents 1 and 2 It has already been proposed to use a carbodiimide compound as an end-capping agent for a polymer having an acidic group such as a carboxyl group at its terminal to suppress hydrolysis of the polymer (Patent Documents 1 and 2).
  • the carbodiimide compound used in this proposal is a linear carbodiimide compound.
  • a linear carbodiimide compound is used as an end-capping agent for a polymer, a compound having an isocyanate group is liberated with a reaction in which the linear carbodiimide compound is bonded to the end of the polymer, and a unique odor of the isocyanate compound is generated. It has become a problem to deteriorate.
  • Patent Document 3 describes a macrocyclic carbodiimide compound.
  • Patent Document 3 does not discuss the reduction of the isocyanate odor associated with the end-capping of the polymer.
  • This macrocyclic carbodiimide compound has a long chain, is easily decomposed at high temperatures, and is not suitable as a terminal blocker for high-melting polymers such as polyester.
  • JP 2008-050584 A Japanese Patent Laid-Open No. 2005-2174 US Patent Publication No. 2008/0161554
  • An object of the present invention is to provide a method of sealing a polymer end with a carbodiimide compound without liberating an isocyanate compound.
  • the present inventors diligently studied a carbodiimide compound having a structure that does not liberate an isocyanate compound even when it reacts with the terminal of the polymer. As a result, it has been found that a compound having only one carbodiimide group in the cyclic structure does not liberate an isocyanate compound even when it reacts with the terminal of the polymer, thereby completing the present invention.
  • the method of sealing the terminal of a polymer efficiently was found by making the number of members of a cyclic structure into a specific range.
  • the present invention includes a compound having a carbodiimide group and a cyclic structure in which the first nitrogen and the second nitrogen are bonded by a bonding group (hereinafter sometimes referred to as a cyclic carbodiimide compound) It is a method used as a terminal blocking agent for a polymer having an acidic group.
  • the method of the present invention is a method for suppressing the generation of free isocyanate compounds.
  • the present invention relates to a method for suppressing the generation of a free isocyanate compound when a carbodiimide compound is added to a polymer having an acidic group for end-capping, and has one carbodiimide group as the carbodiimide compound.
  • the method includes using a compound having a cyclic structure in which mononitrogen and secondary nitrogen are bonded to each other through a linking group.
  • the cyclic carbodiimide compound used as a terminal blocking agent has a cyclic structure.
  • the cyclic carbodiimide compound may have a plurality of cyclic structures.
  • the cyclic structure has one carbodiimide group (—N ⁇ C ⁇ N—), and the first nitrogen and the second nitrogen are bonded by a bonding group.
  • One cyclic structure has only one carbodiimide group.
  • the number of atoms in the cyclic structure is preferably 8 to 50, more preferably 10 to 30, further preferably 10 to 20, and particularly preferably 10 to 115.
  • the number of atoms in the ring structure means the number of atoms directly constituting the ring structure, for example, 8 for a 8-membered ring and 50 for a 50-membered ring. This is because if the number of atoms in the cyclic structure is smaller than 8, the stability of the cyclic carbodiimide compound is lowered, and it may be difficult to store and use. From the viewpoint of reactivity, there is no particular restriction on the upper limit of the number of ring members, but cyclic carbodiimide compounds having more than 50 atoms are difficult to synthesize, and the cost may increase significantly.
  • the number of atoms in the cyclic structure is preferably 10 to 30, more preferably 10 to 20, and particularly preferably 10 to 15.
  • the molecular weight of the cyclic carbodiimide compound is preferably 100 to 1,000. If it is lower than 100, the structural stability and volatility of the cyclic carbodiimide compound may be problematic. On the other hand, if it is higher than 1,000, synthesis in a diluting system is required for the production of cyclic carbodiimide, and the yield is lowered, which may cause a problem in cost. From this viewpoint, it is more preferably 100 to 750, and further preferably 250 to 750.
  • the ring structure is preferably a structure represented by the following formula (1).
  • Q is a divalent to tetravalent linking group that is an aliphatic group, an alicyclic group, an aromatic group, or a combination thereof, and may contain a hetero atom or a substituent. Two of the valences of this linking group are used to form a cyclic structure.
  • Q is a trivalent or tetravalent linking group, it is bonded to a polymer or other cyclic structure via a single bond, a double bond, an atom, or an atomic group.
  • the linking group is an aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms having 2 to 4 carbon atoms, an alicyclic group having 3 to 20 carbon atoms having 2 to 4 carbon atoms, an aromatic group having 5 to 15 carbon atoms having 2 to 4 carbon atoms, or A combination of these is preferred.
  • the linking group one having the necessary number of carbon atoms for forming a cyclic structure is selected. Examples of combinations include structures such as an alkylene-arylene group in which an alkylene group and an arylene group are bonded.
  • the aliphatic group, alicyclic group, and aromatic group constituting the linking group may each include a hetero atom and a substituent.
  • a hetero atom refers to O, N, S, P.
  • Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.
  • examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • the linking group (Q) is preferably a divalent to tetravalent linking group represented by the following formula (1-1), (1-2) or (1-3).
  • Ar 1 And Ar 2 are each independently a divalent to tetravalent aromatic group having 5 to 15 carbon atoms, and may contain a heteroatom or a substituent.
  • the aromatic group include an arylene group having 5 to 15 carbon atoms, an arenetriyl group having 5 to 15 carbon atoms, and an arenetetrayl group having 5 to 15 carbon atoms.
  • the arylene group (divalent) include a phenylene group and a naphthalenediyl group.
  • examples of the arenetriyl group (trivalent) include a benzenetriyl group and a naphthalenetriyl group.
  • Examples of the arenetetrayl group include a benzenetetrayl group and a naphthalenetetrayl group. These aromatic groups may be substituted. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group. These aromatic groups may contain a hetero atom and have a heterocyclic structure. Heteroatoms include O, N, S, and P.
  • R 1 And R 2 are each independently an aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms having 2 to 4 carbon atoms, an alicyclic group having 2 to 4 carbon atoms having 3 to 20 carbon atoms, and combinations thereof, or these aliphatic groups and alicyclic Group and a divalent to tetravalent aromatic group having 5 to 15 carbon atoms, and may contain a hetero atom or a substituent.
  • the aliphatic group include an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an alkanetriyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an alkanetetrayl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • alkylene group examples include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group, an octylene group, a nonylene group, a decylene group, a dodecylene group, and a hexadecylene group.
  • alkanetriyl group methanetriyl group, ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group, hexanetriyl group, heptanetriyl group, octanetriyl group, nonanetriyl group, decantriyl group, dodecantriyl group
  • alkanetriyl group methanetriyl group, ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group, hexanetriyl group, heptanetriyl group, octanetriyl group, nonanetriyl group, decantriyl group, dodecantriyl group.
  • Examples include a hexadecantriyl group.
  • alkanetetrayl group methanetetrayl group, ethanetetrayl group, propanetetrayl group, butanetetrayl group, pentanetetrayl group, hexanetetrayl group, heptanetetrayl group, octanetetrayl group, nonanetetrayl group Decanetetrayl group, dodecanetetrayl group, hexadecanetetrayl group and the like.
  • These aliphatic groups may be substituted.
  • substituents examples include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.
  • these aliphatic groups may contain a hetero atom. Heteroatoms include O, N, S, and P.
  • the alicyclic group include a cycloalkylene group having 3 to 20 carbon atoms, a cycloalkanetriyl group having 3 to 20 carbon atoms, and a cycloalkanetetrayl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • Examples of the cycloalkylene group include a cyclopropylene group, a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a cycloheptylene group, a cyclooctylene group, a cyclononylene group, a cyclodecylene group, a cyclododecylene group, and a cyclohexadecylene group.
  • alkanetriyl group cyclopropanetriyl group, cyclobutanetriyl group, cyclopentanetriyl group, cyclohexanetriyl group, cycloheptanetriyl group, cyclooctanetriyl group, cyclononanetriyl group, cyclodecanetriyl group , Cyclododecanetriyl group, cyclohexadecanetriyl group and the like.
  • alkanetetrayl group cyclopropanetetrayl group, cyclobutanetetrayl group, cyclopentanetetrayl group, cyclohexanetetrayl group, cycloheptanetetrayl group, cyclooctanetetrayl group, cyclononanetetrayl group, cyclodecanetetrayl group Group, cyclododecanetetrayl group, cyclohexadecanetetrayl group and the like.
  • These alicyclic groups may be substituted.
  • substituents examples include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.
  • these alicyclic groups may include a hetero atom and have a heterocyclic structure.
  • Heteroatoms include O, N, S, and P.
  • aromatic group examples include an arylene group having 5 to 15 carbon atoms, an arenetriyl group having 5 to 15 carbon atoms, and an arenetetrayl group having 5 to 15 carbon atoms.
  • Examples of the arylene group include a phenylene group and a naphthalenediyl group.
  • examples of the arenetriyl group (trivalent) include a benzenetriyl group and a naphthalenetriyl group.
  • examples of the arenetetrayl group (tetravalent) include a benzenetetrayl group and a naphthalenetetrayl group. These aromatic groups may be substituted.
  • substituents examples include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.
  • aromatic groups may include a hetero atom and have a heterocyclic structure. Heteroatoms include O, N, S, and P.
  • X 1 And X 2 are each independently an aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms having 2 to 4 carbon atoms, an alicyclic group having 3 to 20 carbon atoms having 2 to 4 carbon atoms, and an aromatic group having 5 to 15 carbon atoms having 2 to 4 carbon atoms. Or a combination thereof, and may contain a heteroatom or a substituent.
  • the aliphatic group include an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an alkanetriyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an alkanetetrayl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • alkylene group examples include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group, an octylene group, a nonylene group, a decylene group, a dodecylene group, and a hexadecylene group.
  • alkanetriyl group methanetriyl group, ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group, hexanetriyl group, heptanetriyl group, octanetriyl group, nonanetriyl group, decantriyl group, dodecantriyl group
  • alkanetriyl group methanetriyl group, ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group, hexanetriyl group, heptanetriyl group, octanetriyl group, nonanetriyl group, decantriyl group, dodecantriyl group.
  • Examples include a hexadecantriyl group.
  • alkanetetrayl group methanetetrayl group, ethanetetrayl group, propanetetrayl group, butanetetrayl group, pentanetetrayl group, hexanetetrayl group, heptanetetrayl group, octanetetrayl group, nonanetetrayl group Decanetetrayl group, dodecanetetrayl group, hexadecanetetrayl group and the like.
  • These aliphatic groups may be substituted.
  • substituents examples include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.
  • these aliphatic groups may contain a hetero atom. Heteroatoms include O, N, S, and P.
  • the alicyclic group include a cycloalkylene group having 3 to 20 carbon atoms, a cycloalkanetriyl group having 3 to 20 carbon atoms, and a cycloalkanetetrayl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • Examples of the cycloalkylene group include a cyclopropylene group, a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a cycloheptylene group, a cyclooctylene group, a cyclononylene group, a cyclodecylene group, a cyclododecylene group, and a cyclohexadecylene group.
  • alkanetriyl group cyclopropanetriyl group, cyclobutanetriyl group, cyclopentanetriyl group, cyclohexanetriyl group, cycloheptanetriyl group, cyclooctanetriyl group, cyclononanetriyl group, cyclodecanetriyl group , Cyclododecanetriyl group, cyclohexadecanetriyl group and the like.
  • alkanetetrayl group cyclopropanetetrayl group, cyclobutanetetrayl group, cyclopentanetetrayl group, cyclohexanetetrayl group, cycloheptanetetrayl group, cyclooctanetetrayl group, cyclononanetetrayl group, cyclodecanetetrayl group Group, cyclododecanetetrayl group, cyclohexadecanetetrayl group and the like.
  • These alicyclic groups may be substituted.
  • substituents examples include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.
  • these alicyclic groups may include a hetero atom and have a heterocyclic structure.
  • Heteroatoms include O, N, S, and P.
  • aromatic group examples include an arylene group having 5 to 15 carbon atoms, an arenetriyl group having 5 to 15 carbon atoms, and an arenetetrayl group having 5 to 15 carbon atoms.
  • Examples of the arylene group include a phenylene group and a naphthalenediyl group.
  • examples of the arenetriyl group (trivalent) include a benzenetriyl group and a naphthalenetriyl group.
  • examples of the arenetetrayl group (tetravalent) include a benzenetetrayl group and a naphthalenetetrayl group. These aromatic groups may be substituted.
  • substituents examples include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.
  • aromatic groups may include a hetero atom and have a heterocyclic structure.
  • Heteroatoms include O, N, S, and P.
  • S and k are each independently an integer of 0 to 10, preferably an integer of 0 to 3, more preferably an integer of 0 to 1. When s and k exceed 10, the cyclic carbodiimide compound is difficult to synthesize, and the cost may increase significantly.
  • the integer is preferably selected in the range of 0 to 3.
  • X as a repeating unit 1 Or X 2 But other X 1 Or X 2 And may be different.
  • X 3 Is a divalent to tetravalent aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, 2 to 4 valent aliphatic groups having 3 to 20 carbon atoms, 2 to 4 valent aromatic groups having 5 to 15 carbon atoms, or these And may contain a heteroatom and a substituent.
  • Examples of the aliphatic group include an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an alkanetriyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an alkanetetrayl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group, an octylene group, a nonylene group, a decylene group, a dodecylene group, and a hexadecylene group.
  • alkanetriyl group methanetriyl group, ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group, hexanetriyl group, heptanetriyl group, octanetriyl group, nonanetriyl group, decantriyl group, dodecantriyl group
  • alkanetriyl group methanetriyl group, ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group, hexanetriyl group, heptanetriyl group, octanetriyl group, nonanetriyl group, decantriyl group, dodecantriyl group.
  • Examples include a hexadecantriyl group.
  • alkanetetrayl group methanetetrayl group, ethanetetrayl group, propanetetrayl group, butanetetrayl group, pentanetetrayl group, hexanetetrayl group, heptanetetrayl group, octanetetrayl group, nonanetetrayl group Decanetetrayl group, dodecanetetrayl group, hexadecanetetrayl group and the like.
  • These aliphatic groups may contain a substituent, such as an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, or an ester group. , Ether group, aldehyde group and the like.
  • these aliphatic groups may contain a hetero atom. Heteroatoms include O, N, S, and P.
  • Examples of the alicyclic group include a cycloalkylene group having 3 to 20 carbon atoms, a cycloalkanetriyl group having 3 to 20 carbon atoms, and a cycloalkanetetrayl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • Examples of the cycloalkylene group include a cyclopropylene group, a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a cycloheptylene group, a cyclooctylene group, a cyclononylene group, a cyclodecylene group, a cyclododecylene group, and a cyclohexadecylene group.
  • alkanetriyl group cyclopropanetriyl group, cyclobutanetriyl group, cyclopentanetriyl group, cyclohexanetriyl group, cycloheptanetriyl group, cyclooctanetriyl group, cyclononanetriyl group, cyclodecanetriyl group , Cyclododecanetriyl group, cyclohexadecanetriyl group and the like.
  • alkanetetrayl group cyclopropanetetrayl group, cyclobutanetetrayl group, cyclopentanetetrayl group, cyclohexanetetrayl group, cycloheptanetetrayl group, cyclooctanetetrayl group, cyclononanetetrayl group, cyclodecanetetrayl group Group, cyclododecanetetrayl group, cyclohexadecanetetrayl group and the like.
  • These alicyclic groups may contain a substituent, such as an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester. Group, ether group, aldehyde group and the like.
  • these alicyclic groups may include a hetero atom and have a heterocyclic structure. Heteroatoms include O, N, S, and P.
  • Examples of the aromatic group include an arylene group having 5 to 15 carbon atoms, an arenetriyl group having 5 to 15 carbon atoms, and an arenetetrayl group having 5 to 15 carbon atoms.
  • Examples of the arylene group include a phenylene group and a naphthalenediyl group.
  • examples of the arenetriyl group (trivalent) include a benzenetriyl group and a naphthalenetriyl group.
  • examples of the arenetetrayl group (tetravalent) include a benzenetetrayl group and a naphthalenetetrayl group. These aromatic groups may be substituted.
  • substituents examples include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.
  • aromatic groups may include a hetero atom and have a heterocyclic structure. Heteroatoms include O, N, S, and P.
  • Ar 1 , Ar 2 , R 1 , R 2 , X 1 , X 2 And X 3 May contain heteroatoms.
  • Examples of the cyclic carbodiimide used in the present invention include a compound represented by the following formula (2) (hereinafter sometimes referred to as “cyclic carbodiimide (a)”).
  • Q a Is a divalent linking group which is an aliphatic group, an alicyclic group, an aromatic group or a combination thereof, and may contain a hetero atom or a substituent.
  • the aliphatic group, alicyclic group, and aromatic group are the same as those described in Formula (1).
  • the aliphatic group, alicyclic group, and aromatic group are all divalent.
  • Q a Is preferably a divalent linking group represented by the following formula (2-1), (2-2) or (2-3).
  • Ar a 1 , Ar a 2 , R a 1 , R a 2 , X a 1 , X a 2 , X a 3 , S and k are each Ar in the formulas (1-1) to (1-3) 1 , Ar 2 , R 1 , R 2 , X 1 , X 2 , X 3 , S and k.
  • these are all divalent.
  • the cyclic carbodiimide (a) a compound represented by the following formula (2-1-1) is preferable.
  • X in the formula a 1 Is preferably an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms.
  • the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, and a tetramethylene group.
  • Ar a 1 , Ar a 2 Each independently represents an optionally substituted arylene group having 5 to 15 carbon atoms.
  • the arylene group include a phenylene group and a naphthalenediyl group. The arylene group may be substituted.
  • the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • substituents examples include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group.
  • a a compound represented by the following formula (2-1-1a) is preferable.
  • X in the formula a 1 Is preferably an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and still more preferably 1 to 4 carbon atoms.
  • alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, and a tetramethylene group.
  • R q , R r are each independently preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a hydrogen atom.
  • alkyl group include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group.
  • the cyclic carbodiimide compound (a) include the following compounds. ⁇ Cyclic carbodiimide (b)>
  • examples of the cyclic carbodiimide used in the present invention include a compound represented by the following formula (3) (hereinafter sometimes referred to as “cyclic carbodiimide (b)”).
  • Q b Is a trivalent linking group which is an aliphatic group, an alicyclic group, an aromatic group, or a combination thereof, and may contain a hetero atom or a substituent.
  • Y is a carrier supporting a cyclic structure.
  • the aliphatic group, alicyclic group, and aromatic group are the same as those described in Formula (1).
  • Q b One of the groups constituting is trivalent.
  • Ar b 1 , Ar b 2 , R b 1 , R b 2 , X b 1 , X b 2 , X b 3 , S and k are each Ar in the formulas (1-1) to (1-3) 1 , Ar 2 , R 1 , R 2 , X 1 , X 2 , X 3 , S and k.
  • Y is preferably a single bond, a double bond, an atom, an atomic group or a polymer.
  • Y is a bonding portion, and a plurality of cyclic structures are bonded via Y to form a structure represented by Formula (3).
  • Examples of the cyclic carbodiimide compound (b) include the following compounds.
  • Examples of the cyclic carbodiimide used in the present invention include a compound represented by the following formula (4) (hereinafter sometimes referred to as “cyclic carbodiimide (c)”).
  • Q c Is a tetravalent linking group which is an aliphatic group, an alicyclic group, an aromatic group or a combination thereof, and may contain a hetero atom or a substituent.
  • Z 1 And Z 2 Is a carrier carrying a ring structure.
  • Z 1 And Z 2 May be bonded to each other to form a cyclic structure.
  • the aliphatic group, alicyclic group, and aromatic group are the same as those described in Formula (1).
  • Q c Is tetravalent Accordingly, one of these groups is a tetravalent group or two are trivalent groups.
  • Ar c 1 , Ar c 2 , R c 1 , R c 2 , X c 1 , X c 2 , X c 3 , S and k are each Ar in the formulas (1-1) to (1-3) 1 , Ar 2 , R 1 , R 2 , X 1 , X 2 , X 3 , S and k.
  • One of these is a tetravalent group, or two are trivalent groups.
  • Z 1 And Z 2 are each independently preferably a single bond, a double bond, an atom, an atomic group or a polymer.
  • Z 1 And Z 2 Is a connecting portion, and a plurality of cyclic structures are Z 1 And Z 2 To form a structure represented by the formula (4).
  • a compound represented by the following formula (4-1-1) is preferable.
  • X in the formula c 1 Is preferably an alkanetetrayl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and still more preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • alkanetetrayl group examples include an isobutanetetrayl group, an isopentanetetrayl group, and a neopentanetetrayl group.
  • a neopentanetetrayl group represented by the following formula is preferred.
  • Ar c 1 , Ar c 2 , Ar c 3 , Ar c 4 Is an arylene group having 5 to 15 carbon atoms which may be independently substituted.
  • the arylene group examples include a phenylene group and a naphthalenediyl group. The arylene group may be substituted.
  • substituent examples include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • Examples of the substituent include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group.
  • a compound represented by the following formula (2-1-1c) is preferable.
  • X in the formula c 1 Is preferably an alkanetetrayl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and still more preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • Examples of the alkanetetrayl group include an isobutanetetrayl group, an isopentanetetrayl group, and a neopentanetetrayl group.
  • a neopentanetetrayl group represented by the following formula is preferred.
  • R q , R r , R s , R t Each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a hydrogen atom.
  • alkyl group include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group.
  • the cyclic carbodiimide compound (c) include the following compounds. ⁇ Polymer> In the present invention, the polymer to which the cyclic carbodiimide compound is applied has an acidic group.
  • Examples of the acidic group include at least one selected from the group consisting of a carboxyl group, a sulfonic acid group, a sulfinic acid group, a phosphonic acid group, and a phosphinic acid group.
  • the melting point of the polymer is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher.
  • Examples of the polymer include at least one selected from the group consisting of polyester, polyamide, polyamideimide, polyimide, and polyesteramide.
  • the polymer is preferably at least one selected from the group consisting of polyester, polyamide and polyimide.
  • polyester examples include a polymer or copolymer obtained by polycondensation of one or more selected from dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof and diol or an ester-forming derivative thereof, hydroxycarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof, or a lactone. Is exemplified.
  • a thermoplastic polyester is illustrated.
  • Such a thermoplastic polyester may contain a cross-linked structure treated with a radical generation source, for example, an energy active ray or an oxidizing agent, for moldability and the like.
  • Dicarboxylic acid or ester-forming derivatives include terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, bis (p-carboxyphenyl) methane, anthracene dicarboxylic acid, 4, Aromatic dicarboxylic acids such as 4′-diphenyl ether dicarboxylic acid, 5-tetrabutylphosphonium isophthalic acid and 5-sodium sulfoisophthalic acid can be mentioned.
  • aliphatic dicarboxylic acids such as oxalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, dodecanedioic acid, malonic acid, glutaric acid, and dimer acid
  • alicyclic dicarboxylic acids such as 1, 3- cyclohexane dicarboxylic acid and 1, 4- cyclohexane dicarboxylic acid
  • ester-forming derivatives are mentioned.
  • diol or ester-forming derivative thereof examples include aliphatic glycols having 2 to 20 carbon atoms, that is, ethylene glycol, 1,3-propanediol, propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5 -Pentanediol, 1,6-hexanediol, decamethylene glycol, cyclohexanedimethanol, cyclohexanediol, dimer diol and the like.
  • long-chain glycols having a molecular weight of 200 to 100,000 that is, polyethylene glycol, poly 1,3-propylene glycol, poly 1,2-propylene glycol, polytetramethylene glycol and the like can be mentioned.
  • aromatic dioxy compounds that is, 4,4'-dihydroxybiphenyl, hydroquinone, tert-butylhydroquinone, bisphenol A, bisphenol S, bisphenol F and the like can be mentioned.
  • ester-forming derivatives are mentioned.
  • Examples of the hydroxycarboxylic acid include glycolic acid, lactic acid, hydroxypropioic acid, hydroxybutyric acid, hydroxyvaleric acid, hydroxycaproic acid, hydroxybenzoic acid, p-hydroxybenzoic acid, 6-hydroxy-2-naphthoic acid, and these Examples thereof include ester-forming derivatives.
  • Examples of the lactone include caprolactone, valerolactone, propiolactone, undecalactone, and 1,5-oxepan-2-one.
  • Examples of the polyester include an aromatic polyester obtained by polycondensation of an aromatic dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof and an aliphatic diol or an ester-forming derivative thereof as main components.
  • aromatic carboxylic acid or its ester-forming derivative examples include terephthalic acid or naphthalene 2,6-dicarboxylic acid or its ester-forming derivative.
  • aliphatic diol or its ester-forming derivative examples include ethylene glycol, propylene glycol, and butanediol.
  • Examples of the aliphatic polyester include a polymer mainly composed of an aliphatic hydroxycarboxylic acid, a polymer obtained by polycondensation of an aliphatic polyvalent carboxylic acid or an ester-forming derivative thereof and an aliphatic polyhydric alcohol as main components, and those polymers. Copolymers are exemplified.
  • Examples of the polymer containing aliphatic hydroxycarboxylic acid as a main constituent component include polycondensates such as glycolic acid, lactic acid, hydroxypropionic acid, hydroxybutyric acid, hydroxyvaleric acid, and hydroxycaproic acid, and copolymers.
  • polyglycolic acid polylactic acid, poly-3-hydroxycarboxylic butyric acid, poly-4-polyhydroxybutyric acid, poly-3-hydroxyhexanoic acid or polycaprolactone, and copolymers thereof can be mentioned.
  • poly L-lactic acid poly D-lactic acid, stereocomplex polylactic acid, and racemic polylactic acid can be mentioned.
  • a polymer having an aliphatic polyvalent carboxylic acid and an aliphatic polyhydric alcohol as main constituent components may be mentioned.
  • polyvalent carboxylic acids oxalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, dodecanedioic acid, malonic acid, glutaric acid, dimer acid and other aliphatic dicarboxylic acids, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1, Examples include alicyclic dicarboxylic acid units such as 4-cyclohexanedicarboxylic acid and ester derivatives thereof.
  • an aliphatic glycol having 2 to 20 carbon atoms that is, ethylene glycol, 1,3-propanediol, propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 1,6 -Hexanediol, decamethylene glycol, cyclohexanedimethanol, cyclohexanediol, dimer diol and the like.
  • long chain glycols having a molecular weight of 200 to 100,000 that is, polyethylene glycol, poly 1,3-propylene glycol, poly 1,2-propylene glycol, and polytetramethylene glycol can be mentioned.
  • polyethylene adipate polyethylene succinate, polybutylene adipate or polybutylene succinate, and copolymers thereof.
  • an aromatic carboxylic acid or an ester-forming derivative thereof preferably terephthalic acid or naphthalene 2,6-dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof and an aromatic polyhydroxy compound or an ester thereof
  • examples thereof include polymers obtained by polycondensation with a functional derivative as a main component.
  • Specific examples include poly (4-oxyphenylene-2,2-propylidene-4-oxyphenylene-terephthaloyl-co-isophthaloyl).
  • polyesters contain 1 to 50 equivalents / ton of a carboxyl group and / or a hydroxyl group terminal at the molecular end as a carbodiimide-reactive component.
  • Such end groups, particularly carboxyl groups are preferably sealed with a cyclic carbodiimide compound in order to reduce the stability of the polyester.
  • the carboxyl terminal group is sealed with a carbodiimide compound, by applying the cyclic carbodiimide compound of the present invention, there is a great advantage that the carboxyl group can be sealed without producing toxic free isocyanate.
  • the polyester has a chain extension action between an isocyanate end group which is not released when sealed with a cyclic carbodiimide compound and is formed in the polyester, and a hydroxyl end group or a carboxyl end group present in the polyester.
  • the industrial significance that the increase in the molecular weight or the suppression of the decrease in the molecular weight can be carried out more efficiently than the conventional linear carbodiimide compound is great.
  • Polyester can be produced by a known method (for example, a saturated polyester resin handbook (written by Kazuo Yuki, published by Nikkan Kogyo Shimbun, published December 22, 1989)).
  • examples of the polyester include an unsaturated polyester resin obtained by copolymerizing an unsaturated polyvalent carboxylic acid or an ester-forming derivative thereof in addition to the polyester, and a polyester elastomer including a low melting point polymer segment.
  • examples of the unsaturated polyvalent carboxylic acid include maleic anhydride, tetrahydromaleic anhydride, fumaric acid, and endomethylenetetrahydromaleic anhydride.
  • various monomers are added to the unsaturated polyester, and it is cured and molded by a curing treatment with an active energy beam such as thermal curing, radical curing, light, or electron beam.
  • the polyester may be a polyester elastomer obtained by copolymerizing a flexible component.
  • the polyester elastomer is a block copolymer composed of a high melting point polyester segment and a low melting point polymer segment having a molecular weight of 400 to 6,000 as described in known literatures such as JP-A-11-92636.
  • the melting point when the polymer is formed only from the high melting point polyester segment is 150 ° C. or higher.
  • Such an elastomer has a problem in hydrolytic stability.
  • the cyclic carbodiimide compound has great industrial significance in that it can control the carboxyl group and can suppress or increase the decrease in molecular weight without safety problems.
  • the polyester preferably contains at least one selected from the group consisting of butylene terephthalate, ethylene terephthalate, trimethylene terephthalate, ethylene naphthalene dicarboxylate and butylene naphthalene dicarboxylate as a main repeating unit.
  • the polymer is preferably an aliphatic polyester, particularly polylactic acid.
  • Polyamide Polyamide is a thermoplastic polymer having an amide bond composed mainly of amino acids, lactams or diamines and dicarboxylic acids or amide-forming derivatives thereof.
  • a polycondensate obtained by condensing a diamine and a dicarboxylic acid or an acyl active substance thereof, a polymer obtained by polycondensing aminocarboxylic acid or lactam, or an amino acid, or a copolymer thereof may be used.
  • the diamine include aliphatic diamines and aromatic diamines.
  • Aliphatic diamines include tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, undecamethylenediamine, dodecamethylenediamine, 2,2,4-trimethylhexamethylenediamine, 2,4,4-trimethylhexamethylenediamine, 5-methylnonamethylenediamine 2,4-dimethyloctamethylenediamine, metaxylylenediamine, paraxylylenediamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1-amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane, 3, , 8-bis (aminomethyl) tricyclodecane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, bis (3-methyl-4-aminocyclohexyl) methane, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) propane, bis (amino Propyl) piperazine Such as aminoethyl piperazine.
  • aromatic diamines p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,6-naphthalenediamine, 4,4′-diphenyldiamine, 3,4′-diphenyldiamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4 '-Diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl ketone, 3,4'-diaminodiphenyl ketone, 2,2-bis (4-amino Phenyl) propane and the like.
  • Dicarboxylic acids include adipic acid, speric acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanoic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, 2-chloroterephthalic acid, 2-methylterephthalic acid, 5-methylisophthalic acid, 5-sodium Examples include sulfoisophthalic acid, hexahydroterephthalic acid, hexahydroisophthalic acid, and diglycolic acid.
  • Polyamides such as polycaproamide (nylon 6), polytetramethylene adipamide (nylon 46), polyhexamethylene adipamide (nylon 66), polyhexamethylene sebacamide (nylon 610), polyhexamethylene dodecamide ( Nylon 612), polyundecane methylene adipamide (nylon 116), polyundecanamide (nylon 11), polydodecanamide (nylon 12), and other aliphatic polyamides.
  • polytrimethylhexamethylene terephthalamide polyhexamethylene isophthalamide (nylon 6I), polyhexamethylene terephthalamide / isophthalamide (nylon 6T / 6I), polybis (4-aminocyclohexyl) methane dodecamide (nylon PACM12), polybis ( 3-methyl-4-aminocyclohexyl) methane dodecamide (nylon dimethyl PACM12), polymetaxylylene adipamide (nylon MXD6), polyundecamethylene terephthalamide (nylon 11T), polyundecamethylene hexahydroterephthalamide (nylon) 11T (H)) and aliphatic-aromatic polyamides such as these copolyamides, and copolymers and mixtures thereof.
  • poly (p-phenylene terephthalamide), poly (p-phenylene terephthalamide-co-isophthalamide) and the like can be mentioned.
  • amino acids include ⁇ -aminocaproic acid, ⁇ -aminoenanthic acid, ⁇ -aminocaprylic acid, ⁇ -aminopergonic acid, ⁇ -aminocapric acid, 11-aminoundecanoic acid, 12-aminododecanoic acid, paraaminomethylbenzoic acid and the like.
  • lactam examples include ⁇ -caprolactam, ⁇ -enantolactam, ⁇ -capryllactam, and ⁇ -laurolactam.
  • the molecular weights of these polyamides are not particularly limited, but those having a relative viscosity in the range of 2.0 to 4.0 measured at 25 ° C. in a 98% concentrated sulfuric acid solution having a polyamide 1% by weight concentration are preferable.
  • These amide resins can be produced according to a known method, for example, (Polyamide resin handbook (Fukumoto Osamu, Nikkan Kogyo Shimbun (issued January 30, 1988)).
  • Polyamide includes polyamides known as polyamide elastomers.
  • Such polyamides include, for example, a graft-forming or block copolymer by reaction with a polyamide-forming component having 6 or more carbon atoms and poly (alkylene oxide) glycol.
  • the bond between the polyamide-forming component having 6 or more carbon atoms and the poly (alkylene oxide) glycol component is usually an ester bond or an amide bond.
  • the bond is not particularly limited to these, and a third component such as a dicarboxylic acid or a diamine is used. It can also be used as a reaction component of both components.
  • poly (alkylene oxide) glycols examples include polyethylene oxide glycol, poly (1,2-propylene oxide) glycol, poly (1,3-propylene oxide) glycol, poly (tetramethylene oxide) glycol, poly (hexamethylene oxide) ) Glycol, block or random copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, block or random copolymer of ethylene oxide and tetrahydrofuran, and the like.
  • the number average molecular weight of the poly (alkylene oxide) glycol is preferably 200 to 6,000 in view of polymerizability and rigidity, and more preferably 300 to 4,000.
  • the polyamide elastomer used in the present invention is preferably a polyamide elastomer obtained by polymerizing caprolactam, polyethylene glycol, or terephthalic acid.
  • a polyamide contains a carboxyl group of 30 to 100 equivalents / ton and an amino group of 30 to 100 equivalents / ton as easily understood from the raw material, but the carboxyl group is an undesirable effect on the stability of the polyamide.
  • the carboxyl group is controlled to 20 equivalents / ton or less, or 10 equivalents / ton or less, more preferably less than that without any safety problem, and the composition in which molecular weight reduction is more effectively suppressed.
  • the polyamideimide used in the present invention has a main repeating structural unit represented by the following formula (I). (Where R 2 Represents a trivalent organic group, R 3 Represents a divalent organic group, and n represents a positive integer. )
  • a typical synthesis method of such polyamideimide (1) a method of reacting diisocyanate and tribasic acid anhydride, (2) a method of reacting diamine and tribasic acid anhydride, (3) diamine and tribasic acid anhydride. Examples include a method of reacting basic acid anhydride chloride.
  • the synthesis method of the polyamideimide used in the present invention is not limited to these methods.
  • diisocyanate 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, 3,3′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenyl ether diisocyanate, 3,3′-diphenyl ether diisocyanate, paraphenylene diisocyanate and the like are preferable.
  • diisocyanate 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, 3,3′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenyl ether diisocyanate, 3,3′-diphenyl ether diisocyanate, paraphenylene diisocyanate and the like are preferable.
  • diisocyanate 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, 3,3′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-
  • diamine examples include 4,4′-diaminodiphenyl sulfone, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, Preferred examples include 3′-diaminodiphenylmethane, xylylenediamine, and phenylenediamine.
  • trimellitic anhydride is mentioned as a preferable one
  • tribasic acid anhydride chloride trimellitic anhydride chloride and the like are mentioned.
  • dicarboxylic acids include terephthalic acid, isophthalic acid, and adipic acid.
  • tetracarboxylic dianhydrides include pyromellitic dianhydride, benzophenone tetracarboxylic dianhydride, biphenyltetracarboxylic dianhydride, and the like. Is mentioned. These are preferably used at 50 equivalent% or less in the total acid component. Since the durability may be lowered depending on the carboxyl group concentration contained in the polymer in the polyamideimide, the carboxyl group content is preferably controlled to 1 to 10 equivalents / ton or less. In the cyclic carbodiimide compound of the present invention, the carboxyl group concentration range can be suitably set.
  • the polyimide is not particularly limited, and conventionally known polyimide is exemplified, and among them, thermoplastic polyimide is preferably selected.
  • thermoplastic polyimide the polyimide which consists of the diamine component and tetracarboxylic acid as described below is illustrated, for example.
  • R 4 Is (I) a single bond; (Ii) C 2 ⁇ 12 An aliphatic hydrocarbon group; (Iii) C 4-30 An alicyclic group; (Iv) C 6-30 Aromatic groups; (V) -Ph-O-R 5 -O-Ph- group (Where R is 5 Is a phenylene group or Ph-W 1 —Ph— represents W 1 Is a single bond, C optionally substituted by a halogen atom 1-4 An alkylene group, -O-Ph-O- group, -O-, -CO-, -S-, -SO- or SO 2 -Represents a group); Or (Vi) -R 6 -(SiR 7 2 -O) m -SiR 7 2 -R 6 -Group (Where R is 6 Is-(CH 2 ) s -,-(CH 2 ) s -Ph
  • Y is C 2 ⁇ 12 A tetravalent aliphatic group, C 4 ⁇ 8 A tetravalent alicyclic group, C 6-14 A monovalent or polyfused tetravalent aromatic group of> Ph-W 2 -Ph ⁇ group (W 2 Is a single bond, C optionally substituted by a halogen atom 1-4
  • Examples of the tetracarboxylic acid anhydride used in the production of polyimide include pyromellitic anhydride (PMDA), 4,4′-oxydiphthalic anhydride (ODPA), and biphenyl-3,3 ′, 4,4′-tetra anhydride.
  • PMDA pyromellitic anhydride
  • ODPA 4,4′-oxydiphthalic anhydride
  • biphenyl-3,3 ′, 4,4′-tetra anhydride examples include pyromellitic anhydride (PMDA), 4,4′-oxydiphthalic anhydride (ODPA), and biphenyl-3,3 ′, 4,4′-tetra anhydride.
  • Carboxylic acid (BPDA), benzophenone anhydride-3,3 ′, 4,4′-tetracarboxylic acid (BTDA), ethylenetetracarboxylic anhydride, butanetetracarboxylic anhydride, cyclopentanetetracarboxylic anhydride, benzophenone-2, 2 ', 3,3'-tetracarboxylic acid, anhydrous biphenyl-2,2', 3,3'-tetracarboxylic acid, anhydrous 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane, anhydrous 2,2 -Bis (2,3-dicarboxyphenyl) propane, anhydrous bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether, anhydrous bis (3 4-dicarboxyphenyl) sulfone, anhydrous 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane, anhydrous bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane,
  • dicarboxylic acid anhydrides may be used alone or in combination of two or more.
  • PMDA pyromellitic anhydride
  • ODPA 4,4′-oxydiphthalic anhydride
  • BPDA biphenyl-3,3 ′, 4,4′-tetracarboxylic acid
  • benzophenone anhydride-3 3,3 ′, 4,4′-tetracarboxylic acid, anhydrous biphenylsulfone-3,3 ′, 4,4′-tetracarboxylic acid (DSDA) is used.
  • diamines used for the production of polyimide include, for example, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 4,4′- Diaminodiphenylthioether, 4,4′-di (meta-aminophenoxy) diphenylsulfone, 4,4′-di (para-aminophenoxy) diphenylsulfone, o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, benzidine 2,2′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminodiphenyl-2,2′-propane, 1,5-diaminonaphthalene, 1,8-diaminonaphthalene, trimethylenediamine, Tetra
  • thermoplastic polyimide examples include polyimides composed of tetracarboxylic anhydride and p-phenylenediamine, various cyclohexanediamines, hydrogenated bisphenol A-type diamines, and other known diamines represented by the following formula.
  • ULTEM from General Electric Co., Ltd. Ultem1000, Ultem1010, UltemCRS5001, UltemXH6050, and Aurum 250AM manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., which are commercially available under the trade names of [Wherein R 8 And R 9 Each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group.
  • R 10 Represents an arylene group having 6 to 30 carbon atoms or an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms.
  • m and n are each an integer of 0 to 5, and k is an integer of 1 to 3.
  • polyesteramide examples include conventionally known polyester amides obtained by copolymerization of a polyester component and a polyamide component. Of these, thermoplastic polyesteramide is preferably selected. Polyesteramide can be synthesized by a known method. For example, the polyamide component can be first advanced by a polycondensation reaction to synthesize a polyamide having a functional group at the terminal and then polymerize the polyester component in the presence of the polyamide.
  • This polycondensation reaction is usually carried out by allowing the amidation reaction to proceed as the first stage and the esterification reaction to proceed to the second stage.
  • the polyester component described above is preferably selected as the polyester component.
  • the above polyamide component is suitably selected. Any known additives and fillers can be added to these polymers to which cyclic carbodiimide acts so long as they do not lose their efficacy by reacting with carbodiimide.
  • the additive include an antioxidant, a heat stabilizer, a lubricant, a nucleating agent, a light stabilizer, an antistatic agent, and a coloring material.
  • the filler include glass flakes, glass fibers, organic fibers, talc, and inorganic fillers.
  • Sealing of the acidic group in the polymer can be performed by mixing the cyclic carbodiimide compound and the polymer and reacting the cyclic carbodiimide compound with the acidic group.
  • the cyclic carbodiimide compound can be added to the polymer as a solution, a melt, or a master batch of a polymer to be applied.
  • a polymer solid can be brought into contact with a liquid in which the cyclic carbodiimide compound is dissolved, dispersed or melted to allow the cyclic carbodiimide compound to permeate.
  • kneading In the case of adding a solution, a melt or a master batch of a polymer to be applied, it can be added using a conventionally known kneading apparatus.
  • a kneading method in a solution state or a kneading method in a molten state is preferable from the viewpoint of uniform kneading properties.
  • the kneading apparatus is not particularly limited, and a conventionally known vertical reaction vessel, mixing tank, kneading tank, or uniaxial or multiaxial horizontal kneading apparatus can be used.
  • a uniaxial or multiaxial ruder or kneader is exemplified.
  • the mixing time with the polymer is preferably 0.1 minutes to 2 hours, more preferably 0.2 minutes to 60 minutes, and further preferably 0.2 minutes to 30 minutes, although it depends on the mixing apparatus and the mixing temperature.
  • the solvent a solvent which is inert with respect to the polymer and the cyclic carbodiimide compound can be used. In particular, a solvent that has affinity for both and at least partially dissolves both is preferable.
  • the solvent for example, hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, ether solvents, halogen solvents, amide solvents and the like can be used.
  • hydrocarbon solvents examples include hexane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, heptane, decane and the like.
  • ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, cyclohexanone, and isophorone.
  • ester solvents include ethyl acetate, methyl acetate, ethyl succinate, methyl carbonate, ethyl benzoate, and diethylene glycol diacetate.
  • ether solvent examples include diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, diphenyl ether and the like.
  • halogen-based solvent examples include dichloromethane, chloroform, tetrachloromethane, dichloroethane, 1,1 ', 2,2'-tetrachloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene and the like.
  • amide solvent examples include formamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like.
  • solvents may be used alone or as a mixed solvent as desired.
  • the solvent is applied in the range of 1 to 1,000 parts by weight per 100 parts by weight in total of the polymer and the cyclic carbodiimide compound. If the amount is less than 1 part by weight, there is no significance in applying the solvent.
  • the upper limit of the amount of solvent used is not particularly limited, but is about 1,000 parts by weight from the viewpoints of operability and reaction efficiency.
  • a method in which a polymer solid is brought into contact with a liquid in which the cyclic carbodiimide compound is dissolved, dispersed or melted and the cyclic carbodiimide compound is infiltrated a method in which the solid polymer is brought into contact with a carbodiimide dissolved in a solvent as described above, Further, a method of bringing a solid polymer into contact with a carbodiimide emulsion liquid can be employed.
  • a method of immersing the polymer, a method of applying to the polymer, a method of spraying, etc. can be suitably employed.
  • the sealing reaction with the cyclic carbodiimide compound of the present invention is possible at room temperature (25 ° C.) to about 300 ° C., but preferably 50 to 280 ° C., more preferably 100 to 280 ° C. from the viewpoint of reaction efficiency. More promoted in range.
  • the reaction of the polymer is more likely to proceed at the melting temperature, but the reaction is preferably performed at a temperature lower than 300 ° C. in order to suppress volatilization and decomposition of the cyclic carbodiimide compound. It is also effective to apply a solvent to lower the melting temperature of the polymer and increase the stirring efficiency.
  • the reaction proceeds sufficiently quickly with no catalyst, but a catalyst that accelerates the reaction can also be used.
  • the catalyst used with the conventional linear carbodiimide compound is applicable (patent document 2: Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-2174).
  • Examples include alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds, tertiary amine compounds, imidazole compounds, quaternary ammonium salts, phosphine compounds, phosphonium salts, phosphate esters, organic acids, Lewis acids, and the like. Or 2 or more types can be used.
  • the addition amount of the catalyst is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 1 part by weight, more preferably 0.01 to 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the total of the polymer and the cyclic carbodiimide compound.
  • the amount is more preferably 0.02 to 0.1 parts by weight.
  • the application amount of the cyclic carbodiimide compound is selected such that the carbodiimide group contained in the cyclic carbodiimide compound is 0.5 to 100 equivalents per equivalent of acidic group. If the amount is less than 0.5 equivalent, there may be no significance in applying carbodiimide. On the other hand, if it exceeds 100 equivalents, the characteristics of the substrate may be altered. From this viewpoint, on the above criteria, a range of preferably 0.6 to 75 equivalents, more preferably 0.65 to 50 equivalents, further preferably 0.7 to 30 equivalents, and particularly preferably 0.7 to 20 equivalents is selected. Is done.
  • Method for producing a cyclic carbodiimide compound As a method for producing a cyclic carbodiimide compound, a method for producing an amine body via an isocyanate body, a method for producing an amine body via an isothiocyanate body, a method for producing an amine body via a triphenylphosphine body, Method for producing from amine body via urea body, Method for producing from amine body via thiourea body, Method for producing from carboxylic acid body via isocyanate body, Method for producing lactam body by induction Etc.
  • the monocyclic carbodiimide compound (f) represented by the following formula (2-1-1) can be produced by the following steps (1) to (4).
  • Ar a 1 , Ar a 2 Is an arylene group having 5 to 15 carbon atoms which may be independently substituted.
  • X a 1 Is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms.
  • Step (1) is a step of obtaining a nitro body (c).
  • Step (1) has two modes, step (1a) and step (1b).
  • Step (2) is a step of obtaining the amide body (d) from the nitro body (c).
  • Step (3) and step (4) are steps for obtaining a monocyclic carbodiimide compound (f) from the amide body (d).
  • Steps (3) to (4) include a mode via steps (3a) and (4a) and a mode via steps (3b) and (4b).
  • the carbodiimide compound (f) can be produced by the following route.
  • Step (1a) is a step of reacting a compound of the following formula (a-1), a compound of the following formula (a-2) and a compound of the following formula (b-1) to obtain a nitro form (c) of the following formula It is.
  • E 1 And E 2 are each independently a group selected from the group consisting of a halogen atom, a toluenesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a benzenesulfonyloxy group, and a p-bromobenzenesulfonyloxy group.
  • the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • a conventionally known ether synthesis method can be used.
  • a compound represented by formula (a-1), a compound represented by formula (a-2), and a compound represented by formula (b-1) Is used in a solvent in the presence of a basic compound.
  • a basic compound sodium hydride, sodium metal, sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate and the like are used.
  • the solvent N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, tetrahydrofuran or the like is used.
  • the reaction temperature is preferably in the range of 25 ° C to 150 ° C.
  • the reaction proceeds sufficiently rapidly under the above conditions, but a phase transfer catalyst may be added to promote the reaction.
  • Step (1b) is a step of reacting a compound of the following formula (ai), a compound of the following formula (a-ii), and a compound of the following formula (bi) to obtain a nitro form of the following formula (c). is there.
  • Ar a 1 , Ar a 2 , X a 1 Is the same as formula (2-1-1).
  • E 3 , E 4 are each independently a group selected from the group consisting of a halogen atom, a toluenesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a benzenesulfonyloxy group, and a p-bromobenzenesulfonyloxy group.
  • a conventionally known ether synthesis method can be used.
  • a compound represented by formula (ai), a compound represented by formula (a-ii), and a compound represented by formula (bi) Is used in the presence of a basic compound in a solvent.
  • phase transfer catalyst tetrabutylammonium salt, trioctylmethylammonium salt, benzyldimethyloctadecylammonium salt, crown ether or the like is used.
  • Step (2) is a step of obtaining the amine body (d) of the following formula by reducing the obtained nitro body (c).
  • Ar a 1 , Ar a 2 , X a 1 Is the same as formula (2-1-1).
  • a conventionally known method can be used.
  • a method of catalytic reduction of the nitro form (c) in a solvent in the presence of hydrogen and a catalyst is used.
  • the catalyst palladium carbon, palladium carbon-ethylenediamine complex, palladium-fibroin, palladium-polyethyleneimine, nickel, copper or the like is used.
  • reaction temperature is preferably in the range of 25 ° C to 100 ° C.
  • the reaction proceeds at normal pressure, but it is preferable to apply pressure to promote the reaction.
  • a method of reacting the nitro body (c) with an acid and a metal a method of reacting the nitro body (c) with a hydrazine and a catalyst, or the like is used.
  • Step (3a) is a step of reacting the obtained amine body (d) with triphenylphosphine dibromide to obtain a triphenylphosphine body (e-1) of the following formula.
  • Ar a 1 , Ar a 2 , X a 1 Is the same as formula (2-1-1), Ar a Is a phenyl group.
  • a conventionally known method can be used.
  • a method of reacting an amine represented by the formula (d) and triphenylphosphine dibromide in a solvent in the presence of a basic compound is used.
  • the basic compound triethylamine, pyridine and the like are used.
  • Step (4a) is a step in which the obtained triphenylphosphine compound is isocyanated in the reaction system and then directly decarboxylated to obtain a cyclic carbodiimide compound (f) of the following formula. (Wherein Ar a 1 , Ar a 2 , X a 1 Is the same as formula (2-1-1). )
  • a conventionally known method can be used for the reaction.
  • Step (3b) is a step of obtaining a urea body or a thiourea body represented by the following formula (e-2) by reacting the amine body (d) with carbon dioxide or carbon disulfide.
  • Ar a 1 , Ar a 2 , X a 1 Is the same as in formula (2-1-1), and Z is an oxygen atom or a sulfur atom.
  • a conventionally known method can be used for the reaction for obtaining the urea compound (e-2).
  • a method in which the amine compound (d) is reacted in a solvent in the presence of carbon dioxide, a phosphorus compound and a basic compound. used.
  • the phosphorus compound phosphite, phosphonate, etc. are used.
  • As the basic compound triethylamine, pyridine, imidazole, picoline and the like are used.
  • reaction temperature is preferably in the range of 0 ° C to 80 ° C.
  • a reaction for obtaining the urea body (e-2) a method of reacting the amine body (d) and carbon monoxide or a method of reacting the amine body (d) and phosgene is used.
  • a conventionally known method can be used for the reaction for obtaining the thiourea compound (e-2). For example, a method in which the amine compound (d) is reacted in a solvent in the presence of carbon disulfide and a basic compound is used. Is done.
  • the basic compound triethylamine, pyridine, imidazole, picoline and the like are used.
  • solvent acetone, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, 2-butanone, pyridine, N, N-dimethylformamide, acetonitrile and the like are used.
  • the reaction temperature is preferably in the range of 25 ° C to 90 ° C.
  • the reaction proceeds sufficiently rapidly under the above conditions, but carbon tetrabromide or the like can also be combined to promote the reaction.
  • Step (4b) is a step of dehydrating the obtained urea body (e-2) or desulfurizing the thiourea body (e-2) to obtain a cyclic carbodiimide compound (f).
  • a conventionally known method can be used.
  • a urea compound or thiourea compound (e-2) is reacted in a solvent in the presence of toluenesulfonyl chloride or methylsulfonyl chloride, and the urea compound (e-2)
  • dehydration and desulfurization methods are used for thiourea (e-2).
  • the solvent dichloromethane, chloroform, pyridine or the like is used.
  • the reaction temperature is preferably in the range of 0 ° C to 80 ° C.
  • a method of reacting a urea compound (e-2) with mercury oxide or a method of reacting a thiourea compound (e-2) with sodium hypochlorite is used as a reaction for obtaining the cyclic carbodiimide compound (f).
  • the bicyclic carbodiimide compound (F) represented by the following formula (4-1-1) can be produced by the following steps (1) to (4).
  • X in the formula c 1 Is an alkanetetrayl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • Step (1) is a step of obtaining a nitro form (C).
  • Step (1) has two modes, step (1A) and step (1B).
  • Step (2) is a step of obtaining the amide form (D) from the nitro form (C).
  • Step (3) and step (4) are steps for obtaining a bicyclic carbodiimide compound (F) from the amide compound (D).
  • Steps (3) to (4) include a mode via steps (3A) and (4A) and a mode via steps (3B) and (4B).
  • the carbodiimide compound (F) can be produced by the following route.
  • Step (1A) is a step in which a compound of the following formula (A-1) to (A-4) and a compound of the following formula (B-1) are reacted to obtain a nitro form (C) of the following formula.
  • E 1 ⁇ E 4 are each independently a group selected from the group consisting of a halogen atom, a toluenesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a benzenesulfonyloxy group, and a p-bromobenzenesulfonyloxy group.
  • the reaction conditions are the same as in the step (1a) described above.
  • Step (1B) is a step of obtaining a nitro form (C) of the following formula by reacting a compound of the following formula (Ai) to (A-iv) and a compound of the following formula (Bi).
  • Ar c 1 ⁇ Ar c 4 , X c 1 Is the same as formula (4-1-1).
  • E 5 ⁇ E 8 are each independently a group selected from the group consisting of a halogen atom, a toluenesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a benzenesulfonyloxy group, and a p-bromobenzenesulfonyloxy group.
  • Step (2A) is a step of reducing the obtained nitro body to obtain an amine body (D) of the following formula.
  • Ar c 1 ⁇ Ar c 4 , X c 1 Is the same as formula (4-1-1).
  • the reaction conditions are the same as in the step (2a) described above.
  • Step (3A)) is a step of reacting the obtained amine body (D) with triphenylphosphine dibromide to obtain a triphenylphosphine body (E-1) of the following formula.
  • Step (4A) is a step in which the obtained triphenylphosphine compound is isocyanated in the reaction system and then directly decarboxylated to obtain a compound (F) of the following formula.
  • the reaction conditions are the same as in the above-described step (4a).
  • Step (3B) is a step in which an amine body and carbon dioxide or carbon disulfide are reacted to obtain a urea body or thiourea body (E-2) of the following formula.
  • Ar c 1 ⁇ Ar c 4 , X c 1 Is the same as in formula (4-1-1), and Z is an oxygen atom or a sulfur atom.
  • the reaction conditions are the same as in step (3b) described above.
  • Step (4B) Step (4B) is a step of dehydrating the obtained urea body or desulfurizing the thiourea body to obtain a compound (F) of the following formula.
  • the reaction conditions are the same as in the step (4b) described above.
  • the cyclic carbodiimide compound can effectively seal the acidic group of the polymer.
  • a known carboxyl group blocking agent of a polymer may be used in combination. it can.
  • Examples of such conventionally known carboxyl group blocking agents include agents described in JP-A-2005-2174, such as epoxy compounds, oxazoline compounds, and oxazine compounds.
  • intermediate product A (0.1 mol), hydroxylamine hydrochloride (0.11 mol), sodium bicarbonate (0.15 mol), and 100 ml of methanol were placed in a reactor equipped with a stirrer and a heating device under N 2 atmosphere. The reaction was refluxed under N 2 atmosphere.
  • intermediate product B was obtained by recrystallization from the filtrate.
  • an intermediate product B (0.1 mol) and 50 ml of pyridine are charged and stirred in a reactor equipped with a stirrer, a dropping funnel and an ice bath in an N 2 atmosphere.
  • Methanesulfonyl chloride (0.11 mol) is gradually added dropwise thereto.
  • the mixture is reacted for 6 hours in an ice bath under N 2 atmosphere.
  • a pale yellow solid is precipitated. The solid was collected by filtration and washed several times with 100 ml of water to obtain intermediate product C.
  • intermediate product D (0.1 mol), 5% palladium carbon (Pd / C) (1 g), and 200 ml of ethanol / dichloromethane (70/30) were charged into a reactor equipped with a stirrer, and 5 hydrogen substitution was performed. The reaction is performed in a state where hydrogen is constantly supplied at 25 ° C., and the reaction is terminated when there is no decrease in hydrogen. When Pd / C was recovered and the mixed solvent was removed, an intermediate product E (amine body) was obtained.
  • triphenylphosphine dibromide (0.11 mol) and 150 ml of 1,2-dichloroethane are charged and stirred in an N 2 atmosphere.
  • a solution prepared by dissolving intermediate product E (0.05 mol) and triethylamine (0.25 mol) in 50 ml of 1,2-dichloroethane is gradually added dropwise thereto at 25 ° C.
  • the reaction is carried out at 70 ° C. for 5 hours. Thereafter, the reaction solution was filtered, and the filtrate was separated 5 times with 100 ml of water.
  • CC2 was obtained by refine
  • the structure of CC2 was confirmed by NMR and IR.
  • Example 1 End sealing of polylactic acid with CC2 0.005 parts by weight of tin octylate was added to 100 parts by weight of L-lactide (manufactured by Musashino Chemical Laboratory, Inc., optical purity 100%), and stirred under a nitrogen atmosphere. In a reactor equipped with a blade, the reaction was carried out at 180 ° C. for 2 hours, and 1.2 times equivalent phosphoric acid was added as a catalyst deactivator to tin octylate, and then the remaining lactide was removed at 13.3 Pa.
  • L-lactide manufactured by Musashino Chemical Laboratory, Inc., optical purity 100%
  • the carboxyl group concentration of the obtained poly L-lactic acid was 14 equivalent / ton.
  • 100 parts by weight of the obtained poly-L-lactic acid and 0.5 parts by weight of cyclic carbodiimide (CC2) were melt-kneaded with a biaxial ruder (cylinder temperature 210 ° C., residence time 3 minutes).
  • the carboxyl group concentration of poly L-lactic acid was decreased to 0.4 equivalent / ton or less. Further, there was no isocyanate odor at the exit of the ruder after kneading.
  • Example 2 End-capping of polylactic acid with CC1
  • the cyclic carbodiimide (CC2) was replaced with the cyclic carbodiimide (CC1), and the other conditions were reacted in the same manner. It was reduced below equivalent / ton. Further, there was no isocyanate odor at the exit of the ruder after kneading.
  • Example 1 Polylactic acid end-capping with a linear carbodiimide compound
  • the cyclic carbodiimide compound (CC2) was replaced with a linear carbodiimide manufactured by Rhein Chemie Japan Co., Ltd., “STABAKZOL” I, and other conditions
  • the carboxyl group concentration was 0.6 equivalent / ton, but a strong malodor of isocyanate was generated at the outlet of the ruder.
  • Polymetaxylene adipamide (“MX Nylon S6001” manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) is a polyamide composed of metaxylylenediamine and adipic acid, and the carboxyl group concentration is 70. Equivalent / ton. 100 parts by weight of this polymetaxylene adipamide and 2.0 parts by weight of a cyclic carbodiimide compound (CC2) were melt-kneaded with a biaxial rudder (cylinder temperature 260 ° C., residence time 3 minutes). The carboxyl group concentration of polymetaxylene adipamide was reduced to 1.5 equivalents / ton or less.
  • the generation of malodor due to the free isocyanate compound can be suppressed, and the working environment can be improved.
  • an isocyanate group is formed at the end of the polymer, and the polymer can have a high molecular weight by the reaction of the isocyanate group.
  • the cyclic carbodiimide compound also has an action of capturing a free monomer in the polymer and other compounds having an acidic group.
  • the cyclic carbodiimide compound has the advantage of being capable of end-capping under a milder condition than the linear carbodiimide compound by having a cyclic structure.
  • the difference between the linear carbodiimide compound and the cyclic carbodiimide compound in the end-capping reaction mechanism is as described below.
  • a linear carbodiimide compound (R 1 —N ⁇ C ⁇ N—R 2 ) is used as an end-capping agent for a polymer having a carboxy group terminal
  • the reaction is represented by the following formula.
  • W is the main chain of the polymer.
  • a cyclic carbodiimide compound when used as a terminal blocker for a polymer having a carboxy group terminal, the reaction is represented by the following formula. It can be seen that when the cyclic carbodiimide compound reacts with a carboxy group, an isocyanate group (—NCO) is formed at the end of the polymer via an amide group, and the isocyanate compound is not liberated.
  • —NCO isocyanate group
  • Q is a divalent to tetravalent linking group which is an aliphatic group, alicyclic group, aromatic group or a combination thereof, and may contain a hetero atom or a substituent.
  • the cyclic carbodiimide compound used in the present invention does not contain a long chain, it has excellent heat resistance and can be used for end-capping a polymer having a high melting point.
  • the method of the present invention can be used for polymer stabilization.

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Abstract

 本発明の目的は、イソシアネート化合物を遊離させず、カルボジイミド化合物により、ポリマーの末端を封止する方法を提供することにある。 本発明は、カルボジイミド基を1個有し、その第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を含む化合物をポリマーの末端封止剤として使用する方法である。

Description

環状カルボジイミドを使用する方法
 本発明は、環状カルボジイミドをポリマーの末端封止剤として使用する方法に関する。
 カルボジイミド化合物をカルボキシル基などの酸性基を末端に有するポリマーの末端封止剤として用い、ポリマーの加水分解を抑制することは既に提案されている(特許文献1および2)。この提案において用いられているカルボジイミド化合物は、線状のカルボジイミド化合物である。
 線状カルボジイミド化合物をポリマーの末端封止剤として用いると、線状カルボジイミド化合物がポリマーの末端に結合する反応に伴いイソシアネート基を有する化合物が遊離し、イソシアネート化合物の独特の臭いを発生し、作業環境を悪化させることが問題となっている。
 特許文献3には、マクロ環状カルボジイミド化合物が記載されている。この化合物は、高希釈下で製造されるためマクロ環状カルボジイミド化合物の濃度は低く、ポリマーとの反応には何日もかかり、ポリマーの末端封止剤としての実用性は低い。また、カルボジイミド基に対する分子量が大きくポリマーの末端封止剤としての効率は低い。また、特許文献3には、ポリマーの末端封止に伴うイソシアネート臭の低減についての検討はなされていない。このマクロ環状カルボジイミド化合物は、長鎖を有し高温では分解し易くポリエステルなどの高融点のポリマーの末端封止剤には不適当である。
特開2008−050584号公報 特開2005−2174号公報 米国特許公開第2008/0161554号公報
 本発明の目的は、イソシアネート化合物を遊離させず、カルボジイミド化合物により、ポリマーの末端を封止する方法を提供することにある。
 本発明者らは、ポリマーの末端に反応しても、イソシアネート化合物を遊離しない構造のカルボジイミド化合物について、鋭意検討した。その結果、環状構造の中にカルボジイミド基を1個のみ有する化合物は、ポリマーの末端に反応してもイソシアネート化合物を遊離しないことを見出し、本発明を完成した。また、環状構造の員数を特定の範囲にすることにより、効率的にポリマーの末端を封止する方法を見出した。
 即ち、本発明は、カルボジイミド基を1個有し、その第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を含む化合物(以下、環状カルボジイミド化合物と呼ぶことがある)を、酸性基を有するポリマーの末端封止剤として使用する方法である。本発明の方法は遊離イソシアネート化合物の発生を抑制する方法である。
 本発明は、酸性基を有するポリマーにカルボジイミド化合物を添加して末端封止する際に、遊離イソシアネート化合物の発生を抑制する方法であって、カルボジイミド化合物として、カルボジイミド基を1個有し、その第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を含む化合物を用いることを特徴とする方法を包含する。
<環状構造>
 本発明において、末端封止剤として用いる環状カルボジイミド化合物は環状構造を有する。環状カルボジイミド化合物は、環状構造を複数有していてもよい。
 環状構造は、カルボジイミド基(−N=C=N−)を1個有しその第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている。一つの環状構造中には、1個のカルボジイミド基のみを有する。環状構造中の原子数は、好ましくは8~50、より好ましくは10~30、さらに好ましくは10~20、特に好ましくは10~115である。
 ここで、環状構造中の原子数とは、環構造を直接構成する原子の数を意味し、例えば、8員環であれば8、50員環であれば50である。環状構造中の原子数が8より小さいと、環状カルボジイミド化合物の安定性が低下して、保管、使用が困難となる場合があるためである。また反応性の観点よりは環員数の上限値に関しては特別の制限はないが、50を超える原子数の環状カルボジイミド化合物は合成上困難となり、コストが大きく上昇する場合が発生するためである。かかる観点より環状構造中の原子数は好ましくは10~30、より好ましくは10~20、特に好ましくは10~15である。
 環状カルボジイミド化合物の分子量は、好ましくは100~1,000である。100より低いと、環状カルボジイミド化合物について構造の安定性や揮発性が問題となる場合がある。また1,000より高いと、環状カルボジイミドの製造上、希釈系での合成が必要となったり、収率が低下するため、コスト面で問題となる場合がある。かかる観点より、より好ましくは100~750であり、さらに好ましくは250~750である。
 環状構造は、下記式(1)で表される構造であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
 式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2~4価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。この結合基の価のうち2つの価は環状構造を形成するために使用される。Qが3価あるいは4価の結合基である場合、単結合、二重結合、原子、原子団を介して、ポリマーあるいは他の環状構造と結合している。
 結合基は、2~4価の炭素数1~20の脂肪族基、2~4価の炭素数3~20の脂環族基、2~4価の炭素数5~15の芳香族基またはこれらの組み合わせであることが好ましい。結合基として、環状構造を形成するための必要炭素数を有するものが選択される。組み合わせの例としては、アルキレン基とアリーレン基が結合した、アルキレン−アリーレン基のような構造などが挙げられる。
 結合基を構成する脂肪族基、脂環族基、芳香族基は、各々ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。ヘテロ原子とは、O、N、S、Pを指す。置換基として、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
 本発明においては、ハロゲン原子として、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
 結合基(Q)は、下記式(1−1)、(1−2)または(1−3)で表される2~4価の結合基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
 式中、ArおよびArは各々独立に、2~4価の炭素数5~15の芳香族基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。
 芳香族基として、炭素数5~15のアリーレン基、炭素数5~15のアレーントリイル基、炭素数5~15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基(2価)として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。
 これらの芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。またこれらの芳香族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
 RおよびRは各々独立に、2~4価の炭素数1~20の脂肪族基、2~4価の炭素数3~20の脂環族基、およびこれらの組み合わせ、またはこれら脂肪族基、脂環族基と2~4価の炭素数5~15の芳香族基の組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。
 脂肪族基として、炭素数1~20のアルキレン基、炭素数1~20のアルカントリイル基、炭素数1~20のアルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、ヘキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、メタントリイル基、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ドデカントリイル基、ヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、メタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基、ヘキサンテトライル基、ヘプタンテトライル基、オクタンテトライル基、ノナンテトライル基、デカンテトライル基、ドデカンテトライル基、ヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。
 これらの脂肪族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。またこれらの脂肪族基はヘテロ原子を含んでいてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
 脂環族基として、炭素数3~20のシクロアルキレン基、炭素数3~20のシクロアルカントリイル基、炭素数3~20のシクロアルカンテトライル基が挙げられる。シクロアルキレン基として、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基、シクロデシレン基、シクロドデシレン基、シクロヘキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、シクロプロパントリイル基、シクロブタントリイル基、シクロペンタントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロヘプタントリイル基、シクロオクタントリイル基、シクロノナントリイル基、シクロデカントリイル基、シクロドデカントリイル基、シクロヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、シクロプロパンテトライル基、シクロブタンテトライル基、シクロペンタンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロヘプタンテトライル基、シクロオクタンテトライル基、シクロノナンテトライル基、シクロデカンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、シクロヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。
 これらの脂環族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。また、これらの脂環族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
 芳香族基として、炭素数5~15のアリーレン基、炭素数5~15のアレーントリイル基、炭素数5~15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。
 これら芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。また、これらの芳香族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
 XおよびXは各々独立に、2~4価の炭素数1~20の脂肪族基、2~4価の炭素数3~20の脂環族基、2~4価の炭素数5~15の芳香族基、またはこれらの組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。
 脂肪族基として、炭素数1~20のアルキレン基、炭素数1~20のアルカントリイル基、炭素数1~20のアルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、ヘキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、メタントリイル基、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ドデカントリイル基、ヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、メタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基、ヘキサンテトライル基、ヘプタンテトライル基、オクタンテトライル基、ノナンテトライル基、デカンテトライル基、ドデカンテトライル基、ヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。
 これらの脂肪族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。またこれらの脂肪族基はヘテロ原子を含んでいてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
 脂環族基として、炭素数3~20のシクロアルキレン基、炭素数3~20のシクロアルカントリイル基、炭素数3~20のシクロアルカンテトライル基が挙げられる。シクロアルキレン基として、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基、シクロデシレン基、シクロドデシレン基、シクロヘキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、シクロプロパントリイル基、シクロブタントリイル基、シクロペンタントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロヘプタントリイル基、シクロオクタントリイル基、シクロノナントリイル基、シクロデカントリイル基、シクロドデカントリイル基、シクロヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、シクロプロパンテトライル基、シクロブタンテトライル基、シクロペンタンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロヘプタンテトライル基、シクロオクタンテトライル基、シクロノナンテトライル基、シクロデカンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、シクロヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。
 これらの脂環族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。また、これらの脂環族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
 芳香族基として、炭素数5~15のアリーレン基、炭素数5~15のアレーントリイル基、炭素数5~15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。
 これらの芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。また、これらの芳香族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
 s、kは各々独立に、0~10の整数、好ましくは0~3の整数、より好ましくは0~1の整数である。sおよびkが10を超えると、環状カルボジイミド化合物は合成上困難となり、コストが大きく上昇する場合が発生するためである。かかる観点より整数は好ましくは0~3の範囲が選択される。なお、sまたはkが2以上であるとき、繰り返し単位としてのX、あるいはXが、他のX、あるいはXと異なっていてもよい。
 Xは、2~4価の炭素数1~20の脂肪族基、2~4価の炭素数3~20の脂環族基、2~4価の炭素数5~15の芳香族基、またはこれらの組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。
 脂肪族基として、炭素数1~20のアルキレン基、炭素数1~20のアルカントリイル基、炭素数1~20のアルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、ヘキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、メタントリイル基、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ドデカントリイル基、ヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、メタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基、ヘキサンテトライル基、ヘプタンテトライル基、オクタンテトライル基、ノナンテトライル基、デカンテトライル基、ドデカンテトライル基、ヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。
 これら脂肪族基は置換基を含んでいてもよく、置換基として、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。また、これらの脂肪族基はヘテロ原子を含んでいてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
 脂環族基として、炭素数3~20のシクロアルキレン基、炭素数3~20のシクロアルカントリイル基、炭素数3~20のシクロアルカンテトライル基が挙げられる。シクロアルキレン基として、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基、シクロデシレン基、シクロドデシレン基、シクロヘキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、シクロプロパントリイル基、シクロブタントリイル基、シクロペンタントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロヘプタントリイル基、シクロオクタントリイル基、シクロノナントリイル基、シクロデカントリイル基、シクロドデカントリイル基、シクロヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、シクロプロパンテトライル基、シクロブタンテトライル基、シクロペンタンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロヘプタンテトライル基、シクロオクタンテトライル基、シクロノナンテトライル基、シクロデカンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、シクロヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。
 これら脂環族基は置換基を含んでいてもよく、置換基として、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~15のアリーレン基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。また、これらの脂環族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
 芳香族基として、炭素数5~15のアリーレン基、炭素数5~15のアレーントリイル基、炭素数5~15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。
 これらの芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。また、これらの芳香族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
 以上のように、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXはヘテロ原子を含有していてもよい。
 また、Qが2価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXは全て2価の基である。Qが3価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが3価の基である。Qが4価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。
 本発明で用いる環状カルボジイミドとして、以下の(a)~(c)で表される化合物が挙げられる。
<環状カルボジイミド(a)>
 本発明で用いる環状カルボジイミドとして下記式(2)で表される化合物(以下、「環状カルボジイミド(a)」ということがある。)を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
 式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。
 脂肪族基、脂環族基、芳香族基は、式(1)で説明したものと同じである。但し、式(2)の化合物においては、脂肪族基、脂環族基、芳香族基は全て2価である。Qは、下記式(2−1)、(2−2)または(2−3)で表される2価の結合基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
 式中、Ar 、Ar 、R 、R 、X 、X 、X 、sおよびkは、各々式(1−1)~(1−3)中のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但し、これらは全て2価である。
 環状カルボジイミド(a)として、下記式(2−1−1)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
 式中、X は、好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~10のアルキレン基である。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基などが挙げられる。
 式中、Ar 、Ar は各々独立に、置換されていても良い炭素数5~15のアリーレン基である。アリーレン基としてフェニレン基、ナフタレンジイル基が挙げられる。アリーレン基は置換されていても良い。置換基として炭素数1~20、好ましくは炭素数1~6のアルキル基が挙げられる。置換基としてメチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。
 環状カルボジイミド(a)として、下記式(2−1−1a)で表される化合物が好ましい。
 式中、X は、好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~10、さらに好ましくは炭素数1~4のアルキレン基である。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基などが挙げられる。
 式中、R、Rは各々独立に、好ましくは炭素数1~20のアルキル基、より好ましくは炭素数1~6のアルキル基または水素原子である。アルキル基としてメチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。
 環状カルボジイミド化合物(a)としては、以下の化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023
<環状カルボジイミド(b)>
 さらに、本発明で用いる環状カルボジイミドとして下記式(3)で表される化合物(以下、「環状カルボジイミド(b)」ということがある。)を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024
 式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基、またはこれらの組み合わせである3価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。Yは、環状構造を担持する担体である。脂肪族基、脂環族基、芳香族基は、式(1)で説明したものと同じである。但し、式(3)の化合物においては、Qを構成する基の内一つは3価である。
 Qは、下記式(3−1)、(3−2)または(3−3)で表される3価の結合基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025
 式中、Ar 、Ar 、R 、R 、X 、X 、X 、sおよびkは、各々式(1−1)~(1−3)のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但しこれらの内の一つは3価の基である。
 Yは、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーであることが好ましい。Yは結合部であり、複数の環状構造がYを介して結合し、式(3)で表される構造を形成している。
 かかる環状カルボジイミド化合物(b)としては、下記化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000027
<環状カルボジイミド(c)>
 本発明で用いる環状カルボジイミドとして下記式(4)で表される化合物(以下、「環状カルボジイミド(c)」ということがある。)を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000028
 式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである4価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。ZおよびZは、環状構造を担持する担体である。ZおよびZは、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。
 脂肪族基、脂環族基、芳香族基は、式(1)で説明したものと同じである。但し、式(4)の化合物において、Qは4価である。従って、これらの基の内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。
 Qは、下記式(4−1)、(4−2)または(4−3)で表される4価の結合基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000029
 Ar 、Ar 、R 、R 、X 、X 、X 、sおよびkは、各々式(1−1)~(1−3)の、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但し、Ar 、Ar 、R 、R 、X 、X およびX は、これらの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。
 ZおよびZは各々独立に、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーであることが好ましい。ZおよびZは結合部であり、複数の環状構造がZおよびZを介して結合し、式(4)で表される構造を形成している。
 環状カルボジイミド化合物(c)として、下記式(4−1−1)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000030
 式中、X は、好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~10、さらに好ましくは炭素数1~6のアルカンテトライル基である。アルカンテトライル基として、イソブタンテトライル基、イソペンタンテトライル基、ネオペンタンテトライル基などが挙げられる。好ましくは下記式で表されるネオペンタンテトライル基である。
 式中、Ar 、Ar 、Ar 、Ar は、各々独立に置換されていても良い炭素数5~15のアリーレン基である。アリーレン基としてフェニレン基、ナフタレンジイル基が挙げられる。アリーレン基は置換されていても良い。置換基として炭素数1~20、好ましくは炭素数1~6のアルキル基が挙げられる。置換基としてメチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。
 環状カルボジイミド(c)として、下記式(2−1−1c)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000032
 式中、X は、好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~10、さらに好ましくは炭素数1~6のアルカンテトライル基である。アルカンテトライル基として、イソブタンテトライル基、イソペンタンテトライル基、ネオペンタンテトライル基などが挙げられる。好ましくは下記式で表されるネオペンタンテトライル基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000033
 式中、R、R、R、Rは各々独立に、炭素数1~20のアルキル基、好ましくは炭素数1~6のアルキル基または水素原子である。アルキル基としてメチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。
 かかる環状カルボジイミド化合物(c)としては、下記化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000035
<ポリマー>
 本発明において、環状カルボジイミド化合物を適用するポリマーは酸性基を有する。酸性基として、カルボキシル基、スルホン酸基、スルフィン酸基、ホスホン酸基およびホスフィン酸基からなる群より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。ポリマーの融点は、好ましくは100℃以上、より好ましくは150℃以上である。
 ポリマーとして、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミドおよびポリエステルアミドからなる群より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。ポリマーが、ポリエステル、ポリアミドおよびポリイミドからなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
(ポリエステル)
 ポリエステルとしては、例えば、ジカルボン酸あるいはそのエステル形成性誘導体とジオールあるいはそのエステル形成性誘導体、ヒドロキシカルボン酸あるいはそのエステル形成性誘導体、ラクトンから選択された1種以上を重縮合してなるポリマーまたはコポリマーが例示される。好ましくは熱可塑性ポリエステルが例示される。
 かかる熱可塑性ポリエステルは、成形性などのため、ラジカル生成源、例えばエネルギー活性線、酸化剤などにより処理されてなる架橋構造を含有していてもよい。
 ジカルボン酸あるいはエステル形成性誘導体としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、ビス(p−カルボキシフェニル)メタン、アントラセンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、5−テトラブチルホスホニウムイソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸が挙げられる。またシュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸、マロン酸、グルタル酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。また、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸が挙げられる。またこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
 また、ジオールあるいはそのエステル形成性誘導体としては、炭素数2~20の脂肪族グリコールすなわち、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、デカメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、ダイマージオールなどが挙げられる。また、分子量200~100,000の長鎖グリコール、すなわちポリエチレングリコール、ポリ1,3−プロピレングリコール、ポリ1,2−プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどが挙げられる。また、芳香族ジオキシ化合物すなわち、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、tert−ブチルハイドロキノン、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールFなどが挙げられる。またこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
 また、ヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシプロピオ酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ安息香酸、p−ヒドロキシ安息香酸、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸およびこれらのエステル形成性誘導体などが挙げられる。ラクトンとしてはカプロラクトン、バレロラクトン、プロピオラクトン、ウンデカラクトン、1,5−オキセパン−2−オンなどが挙げられる。
 ポリエステルとして、芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体と脂肪族ジオールまたはそのエステル形成性誘導体を主成分として重縮合してなる芳香族ポリエステルが例示される。芳香族カルボン酸またはそのエステル形成性誘導体として、テレフタル酸あるいはナフタレン2,6−ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体が挙げられる。脂肪族ジオールまたはそのエステル形成性誘導体として、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオールが挙げられる。
 具体的にはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリプロピレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリトリメチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリブチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリエチレンテレフタレート・ポリエチレングリコール、ポリトリメチレンテレフタレート・ポリエチレングリコール、ポリブチレンテレフタレート・ポリエチレングリコール、ポリブチレンナフタレート・ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリトリメチレンテレフタレート・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリブチレンテレフタレート・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリブチレンナフタレート・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリトリメチレン(テレフタレート/イソフタレート)・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリブチレン(テレフタレート/イソフタレート)・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリブチレン(テレフタレート/サクシネート)、ポリエチレン(テレフタレート/サクシネート)、ポリブチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)などを好ましく挙げることができる。
 脂肪族ポリエステルとしては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸を主たる構成成分とするポリマー、脂肪族多価カルボン酸またはそのエステル形成性誘導体と脂肪族多価アルコールを主成分として重縮合してなるポリマーやそれらのコポリマーが例示される。
 脂肪族ヒドロキシカルボン酸を主たる構成成分とするポリマーとしては、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸などの重縮合体、もしくはコポリマーなどを例示することができる。なかでもポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ3−ヒドロキシカルボン酪酸、ポリ4−ポリヒドロキシ酪酸、ポリ3−ヒドロキシヘキサン酸またはポリカプロラクトン、ならびにこれらのコポリマーなどが挙げられる。特にポリL−乳酸、ポリD−乳酸およびステレオコンプレックスポリ乳酸、ラセミポリ乳酸が挙げられる。
 また脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコールを主たる構成成分とするポリマーが挙げられる。多価カルボン酸として、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸、マロン酸、グルタル酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸単位およびそのエステル誘導体が挙げられる。また、ジオール成分として炭素数2~20の脂肪族グリコールすなわち、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、デカメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、ダイマージオールなどが挙げられる。また分子量200~100,000の長鎖グリコール、すなわちポリエチレングリコール、ポリ1,3−プロピレングリコール、ポリ1,2−プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールが挙げられる。具体的には、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンアジペートまたはポリブチレンサクシネートならびにこれらのコポリマーなどが挙げられる。
 さらに全芳香族ポリエステルとしては、芳香族カルボン酸またはそのエステル形成性誘導体、好ましくは、テレフタル酸あるいはナフタレン2,6−ジカルボン酸またはそれらのエステル形成性誘導体と芳香族多価ヒドロキシ化合物またはそのエステル形成性誘導体を主成分として重縮合してなるポリマーが例示される。
 具体的には例えば、ポリ(4−オキシフェニレン−2,2−プロピリデン−4−オキシフェニレン−テレフタロイル−co−イソフタロイル)などが例示される。
 これらのポリエステルは、カルボジイミド反応性成分として、分子末端にカルボキシル基およびまたはヒドロキシル基末端を1から50当量/tonを含有する。かかる末端基、とりわけカルボキシル基はポリエステルの安定性を低下させるため、環状カルボジイミド化合物で封止することが好ましい。
 カルボキシル末端基をカルボジイミド化合物で封止するとき、本発明の環状カルボジイミド化合物を適用することにより、有毒な遊離イソシアネートの生成無く、カルボキシル基を封止できる利点は大きい。
 さらに追加的効果として、環状カルボジイミド化合物で封止された際に遊離せずポリエステル中に形成されるイソシアネート末端基と、ポリエステル中に存在するヒドロキシル末端基あるいはカルボキシル末端基との鎖延長作用によるポリエステルの分子量の増大あるいは分子量低下の抑制を、従来の線状カルボジイミド化合物に比較して、より効率的に行うことができる工業的な意義は大きい。
 ポリエステルは周知の方法(例えば、飽和ポリエステル樹脂ハンドブック(湯木和男著、日刊工業新聞社(1989年12月22日発行)などに記載)により製造することができる。
 さらにポリエステルとしては、前記ポリエステルに加え、不飽和多価カルボン酸あるいはそのエステル形成性誘導体を共重合してなる不飽和ポリエステル樹脂、低融点ポリマーセグメントを含むポリエステルエラストマーが例示される。
 不飽和多価カルボン酸としては、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水マレイン酸、フマル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水マレイン酸などが例示される。かかる不飽和ポリエステルには、硬化特性を制御するため、各種モノマー類が添加され、熱キュア、ラジカルキュア、光、電子線などの活性エネルギー線によるキュア処理により硬化、成形される。かかる不飽和ポリエステルにおけるカルボキシル基の制御はチクソトロピーなどのレオロジー特性、樹脂耐久性などに関して重要な技術的課題である。環状カルボジイミド化合物により、有毒な遊離イソシアネートの生成無く、カルボキシル基を封止、制御することができる利点、さらにより有効に分子量を増大させる利点の工業的意義は大きい。
 さらに本発明においてポリエステルは、柔軟成分を共重合してなるポリエステルエラストマーでもよい。ポリエステルエラストマーは公知文献、例えば特開平11−92636号公報などに記載のごとく高融点ポリエステルセグメントと分子量400~6,000の低融点ポリマーセグメントとからなるブロックコポリマーである。高融点ポリエステルセグメントだけでポリマーを形成した場合の融点が150℃以上である。ポリアルキレングリコール類また炭素数2~12の脂肪族ジカルボン酸と炭素数2~10の脂肪族グリコールから製造される脂肪族ポリエステルなどよりなる低融点ポリマーセグメントのみで測定した場合の融点ないし軟化点が80℃以下である。かかるエラストマーは、加水分解安定性に問題があるが、環状カルボジイミド化合物により、安全上問題なく、カルボキシル基の制御できる意義、分子量低下を抑制あるいは増大できる工業的な意義は大きい。
 ポリエステルは、ブチレンテレフタレート、エチレンテレフタレート、トリメチレンテレフタレート、エチレンナフタレンジカルボキシレートおよびブチレンナフタレンジカルボキシレートからなる群より選ばれる少なくとも一種を主たる繰り返し単位として含むものが好ましい。またポリマーが、脂肪族ポリエステル、特にポリ乳酸であることが好ましい。
(ポリアミド)
 ポリアミドは、アミノ酸、ラクタムあるいはジアミンと、ジカルボン酸あるいはそのアミド形成性誘導体とを主たる構成原料としたアミド結合を有する熱可塑性ポリマーである。
 本発明においてポリアミドとしては、ジアミンとジカルボン酸あるいはそのアシル活性体を縮合してなる重縮合物、あるいはアミノカルボン酸もしくはラクタム、あるいはアミノ酸を重縮合してなるポリマー、あるいはそれらのコポリマーを用いることができる。ジアミンとしては、脂肪族ジアミン、芳香族ジアミンが挙げられる。
 脂肪族ジアミンとして、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミン、2,4−ジメチルオクタメチレンジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、3,8−ビス(アミノメチル)トリシクロデカン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(アミノプロピル)ピペラジン、アミノエチルピペラジンなどが挙げられる。
 芳香族ジアミンとしては、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、4,4’−ジフェニルジアミン、3,4’−ジフェニルジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルケトン、3,4’−ジアミノジフェニルケトン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパンなどが挙げられる。
 ジカルボン酸としてはアジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、2−クロロテレフタル酸、2−メチルテレフタル酸、5−メチルイソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ジグリコール酸などが挙げられる。
 ポリアミドとして、ポリカプロアミド(ナイロン6)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン612)、ポリウンデカメチレンアジパミド(ナイロン116)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリドデカンアミド(ナイロン12)などの脂肪族ポリアミドが挙げられる。
 また、ポリトリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ナイロン6I)、ポリヘキサメチレンテレフタル/イソフタルアミド(ナイロン6T/6I)、ポリビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド(ナイロンPACM12)、ポリビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド(ナイロンジメチルPACM12)、ポリメタキシリレンアジパミド(ナイロンMXD6)、ポリウンデカメチレンテレフタルアミド(ナイロン11T)、ポリウンデカメチレンヘキサヒドロテレフタルアミド(ナイロン11T(H))およびこれらの共重合ポリアミドなどの脂肪族−芳香族ポリアミドおよびこれらのコポリマーや混合物などが挙げられる。
 さらにはポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)、ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド−co−イソフタルアミド)などが挙げられる。
 アミノ酸としては、例えばω−アミノカプロン酸、ω−アミノエナント酸、ω−アミノカプリル酸、ω−アミノペルゴン酸、ω−アミノカプリン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸などが、ラクタムとしては例えばω−カプロラクタム、ω−エナントラクタム、ω−カプリルラクタム、ω−ラウロラクタムなどが例示される。
 これらのポリアミドの分子量は特に制限はないが、ポリアミド1重量%濃度の98%濃硫酸溶液中、25℃で測定した相対粘度が2.0~4.0の範囲のものが好ましい。
 また、これらのアミド樹脂は周知の方法、例えば、(ポリアミド樹脂ハンドブック(福本修著、日刊工業新聞社(昭和63年1月30日発行)などに準じて製造することができる。
 ポリアミドには、ポリアミドエラストマーとして公知のポリアミドを包含する。かかるポリアミドとしては、例えば炭素数が6以上のポリアミド形成成分およびポリ(アルキレンオキシド)グリコールとの反応によるグラフトまたはブロックコポリマーが挙げられる。炭素数が6以上のポリアミド形成成分とポリ(アルキレンオキシド)グリコール成分との結合は、通常エステル結合、アミド結合であるが、特にこれらのみに限定されず、ジカルボン酸、ジアミンなどの第3成分を両成分の反応成分として用いることも可能である。
 ポリ(アルキレンオキシド)グリコールの例としては、ポリエチレンオキシドグリコール、ポリ(1,2−プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(1,3−プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ヘキサメチレンオキシド)グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのブロックまたはランダムコポリマー、エチレンオキシドとテトラヒドロフランのブロックまたはランダムコポリマーなどが例示される。該ポリ(アルキレンオキシド)グリコールの数平均分子量は200~6,000が重合性および剛性の点で好ましく、300~4,000がより好ましい。
 本発明で用いるポリアミドエラストマーは、カプロラクタム、ポリエチレングリコール、テレフタル酸を重合して得られるポリアミドエラストマーが好ましい。
 かかるポリアミドは、原料より容易に理解されるごとく、カルボキシル基を30から100当量/ton、アミノ基を30から100当量/ton程度含有するが、カルボキシル基はポリアミドの安定性に対して好ましくない効果を有することは良く知られている。
 本発明の環状カルボジイミド化合物により、安全上問題なくカルボキシル基を20当量/ton以下、あるいは10当量/ton以下、さらに好ましくはそれ以下にまで制御され、分子量低下がより有効に抑制された組成物の意義は大きい。
(ポリアミドイミド)
 本発明に用いられるポリアミドイミドは、下記式(I)で示される主たる繰り返し構造単位を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000036
(式中Rは3価の有機基を表し、Rは2価の有機基を表し、nは正の整数を表す。)
 このようなポリアミドイミドの代表的な合成方法としては、(1)ジイソシアネートと三塩基酸無水物を反応させる方法、(2)ジアミンと三塩基酸無水物を反応させる方法、(3)ジアミンと三塩基酸無水物クロライドを反応させる方法などが挙げられる。ただし、本発明に用いられるポリアミドイミドの合成方法は、これらの方法に制限するものではない。上記合成方法で用いられる代表的な化合物を次に列挙する。
 まず、ジイソシアネートとしては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、3,3’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、3,3’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネートなどが好ましいものとして挙げられる。
 また、ジアミンとしては、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、キシリレンジアミン、フェニレンジアミンなどが好ましいものとして挙げられる。
 これらの中で、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、3,3’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタンがより好ましいものとして挙げられる。
 また、三塩基酸無水物としては、トリメリット酸無水物が好ましいものとして挙げられ、三塩基酸無水物クロライドとしては、トリメリット酸無水物クロライドなどが挙げられる。
 ポリアミドイミドを合成する際に、ジカルボン酸、テトラカルボン酸二無水物などをポリアミドイミド樹脂の特性を損わない範囲で同時に反応させることができる。ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸などが挙げられ、テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。これらは、全酸成分中の50当量%以下で使用することが好ましい。
 ポリアミドイミドがポリマー中含有されるカルボキシル基濃度により耐久性が低下することがあるので、カルボキシル基の含有量は、好ましくは1から10当量/tonあるいはそれ以下に制御することが好ましい。本発明の環状カルボジイミド化合物においては好適に上記カルボキシル基濃度範囲とすることが可能である。
(ポリイミド)
 ポリイミドは特に限定無く、従来公知のポリイミドが例示されるが、中でも熱可塑性ポリイミドが好適に選択される。かかるポリイミドとしては、例えば、以下に記載のジアミン成分とテトラカルボン酸よりなるポリイミドが例示される。
 HN−R−NH
〔式中、Rは、
(i)単結合;
(ii)C2~12脂肪族炭化水素基;
(iii)C4~30脂環族基;
(iv)C6~30芳香族基;
(v)−Ph−O−R−O−Ph−基
 (式中、Rは、フェニレン基またはPh−W−Ph−基を示し、Wは単結合、ハロゲン原子により置換されても良いC1~4アルキレン基、−O−Ph−O−基、−O−、−CO−、−S−、−SO−またはSO−基を示す);
または
(vi)−R−(SiR −O)−SiR −R−基
 (式中、Rは、−(CH−、−(CH−Ph−、−(CH−O−Ph−、またはPh−を示し、mは1~100の整数であり;sは1−4の整数を示し;RはC1~6アルキル基、フェニル基またはC1~6アルキルフェニル基を示す)
を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000037
〔式中、YはC2~12の四価の脂肪族基、C4~8の四価の脂環族基、C6~14のモノまたはポリ縮合環の四価の芳香族基、>Ph−W−Ph<基(式中、Wは単結合、ハロゲン原子によって置換されても良いC1~4アルキレン基、−O−Ph−O−、−O−、−CO−、−S−、−SO−またはSO−基を示す)〕。
 ポリイミドの製造に用いられるテトラカルボン酸無水物としては、例えば、無水ピロメリット酸(PMDA)、無水4,4’−オキシジフタル酸(ODPA)、無水ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸(BPDA)、無水ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸(BTDA)、無水エチレンテトラカルボン酸、無水ブタンテトラカルボン酸、無水シクロペンタンテトラカルボン酸、無水ベンゾフェノン−2,2’,3,3’−テトラカルボン酸、無水ビフェニル−2,2’,3,3’−テトラカルボン酸、無水2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、無水2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン、無水ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、無水ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン、無水1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン、無水ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン、無水ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン、無水4,4’−(P−フェニレンジオキシ)ジフタル酸、無水4,4’−(m−フェニレンジオキシ)ジフタル酸、無水ナフタリン−2,3,6,7−テトラカルボン酸、無水ナフタリン−1,4,5,8−テトラカルボン酸、無水ナフタリン−1,2,5,6−テトラカルボン酸、無水ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、無水ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸、無水アントラセン−2,3,6,7−テトラカルボン酸と無水フェナントレン−1,2,7,8−テトラカルボン酸などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらジカルボン酸無水物は単独で使用、または2種以上混合して使用しても良い。上記のうち、好ましくは無水ピロメリット酸(PMDA)、無水4,4’−オキシジフタル酸(ODPA)、無水ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸(BPDA)、無水ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸、無水ビフェニルスルホン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸(DSDA)が使用される。
 本発明において、ポリイミドの製造に使用されるジアミンの具体例としては、例えば、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルチオエーテル、4,4’−ジ(メタ−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4’−ジ(パラ−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、ベンジジン、2,2’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニル−2,2’−プロパン、1,5−ジアミノナフタリン、1,8−ジアミノナフタリン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4−ジメチルヘプタメチレンジアミン、2,11−ドデカジアミン、ジ(パラ−アミノフェノキシ)ジメチルシラン、1,4−ジ(3−アミノプロピルジアミノシラン)ベンゼン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、オルト−トリルジアミン、メタ−トリルジアミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(APB)、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、1,1−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、1,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕ブタン、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン,4,4’−ジ(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、ジ〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕ケトン、ジ〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ジ〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホキシド、ジ〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ジ(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)エーテルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記のジアミンは単独または多くを混合して使用しても良い。
 熱可塑性ポリイミドとしては、下記式で表される、テトラカルボン酸無水物とp−フェニレンジアミン、各種シクロヘキサンジアミン、水添ビスフェノールA型ジアミンなどの公知のジアミンとからなるポリイミド、さらにゼネラルエレクトリック社よりUltemの商品名で市販されている、Ultem1000、Ultem1010、UltemCRS5001、UltemXH6050、三井化学(株)製のオーラム250AMなどが例示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000039
[式中、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または、アリール基を表す。R10は炭素数6~30のアリーレン基または炭素数2~20のアルキレン基を示す。m、n、はそれぞれ、0~5の整数、kは1~3の整数。]
(ポリエステルアミド)
 ポリエステルアミドとして、ポリエステル成分とポリアミド成分の共重合により得られる従来公知のポリエステルアミドが例示される。中でも熱可塑性ポリエステルアミドが好適に選択される。
 ポリエステルアミドは、公知の方法などにより合成することができる。例えば、ポリアミド成分をまず重縮合反応により進行させ、末端に官能基を有したポリアミドを合成した後、ポリアミドの存在下、ポリエステル成分を重合させる方法などによって行うことができる。この重縮合反応は、通常、第一段階としてアミド化反応を進行させ、第二段階にエステル化反応を進行させることにより実施される。
 ポリエステル成分としては、上記記載のポリエステル成分が好適に選択される。また、かかるポリアミド成分としては、上記のポリアミド成分が好適に選択される。
 環状カルボジイミドを作用させるこれらのポリマーには、カルボジイミドと反応してその効力を失わない範囲で、公知のあらゆる添加剤、フィラーを添加して用いることができる。添加剤としては、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、核剤、光安定剤、帯電防止剤、色材などが挙げられる。またフィラーとしては、ガラスフレーク、ガラス繊維、有機繊維、タルク、無機充填剤などが挙げられる。
<カルボジイミド化合物の使用方法>
 ポリマー中の酸性基の封止は、環状カルボジイミド化合物とポリマーとを混合し、環状カルボジイミド化合物と酸性基とを反応させることによって行なうことができる。環状カルボジイミド化合物は、溶液、融液あるいは適用する高分子のマスターバッチとしてポリマーへ添加することができる。また環状カルボジイミド化合物が溶解、分散または溶融している液体に、ポリマーの固体を接触させ環状カルボジイミド化合物を浸透させることができる。
 溶液、融液あるいは適用する高分子のマスターバッチとして添加する方法をとる場合には、従来公知の混練装置を使用して添加することができる。混練に際しては、溶液状態での混練法あるいは溶融状態での混練法が、均一混練性の観点より好ましい。混練装置としては、特に限定なく、従来公知の縦型の反応容器、混合槽、混練槽あるいは一軸または多軸の横型混練装置を用いることができる。例えば一軸あるいは多軸のルーダー、ニーダーなどが例示される。
 ポリマーとの混合時間は、混合装置、混合温度にもよるが、好ましくは0.1分から2時間、より好ましくは0.2分から60分、さらに好ましくは0.2分から30分である。
 溶媒としては、ポリマーおよび環状カルボジイミド化合物に対し、不活性であるものを用いることができる。特に、両者に親和性を有し、両者を少なくとも部分的に溶解する溶媒が好ましい。溶媒としてはたとえば、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、ハロゲン系溶媒、アミド系溶媒などを用いることができる。
 炭化水素系溶媒として、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘプタン、デカンなどが挙げられる。ケトン系溶媒として、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどが挙げられる。エステル系溶媒としては、酢酸エチル、酢酸メチル、コハク酸エチル、炭酸メチル、安息香酸エチル、ジエチレングリコールジアセテートなどが挙げられる。エーテル系溶媒としては、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、ジフェニルエーテルなどが挙げられる。
 ハロゲン系溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、テトラクロロメタン、ジクロロエタン、1,1’,2,2’−テトラクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどが挙げられる。アミド系溶媒としては、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどが挙げられる。これらの溶媒は単一であるいは所望により混合溶媒として使用することができる。
 本発明において、溶媒は、ポリマーと環状カルボジイミド化合物の合計100重量部あたり1~1,000重量部の範囲で適用される。1重量部より少ないと、溶媒適用に意義がない。また、溶媒使用量の上限値は、特にないが、操作性、反応効率の観点より1,000重量部程度である。
 環状カルボジイミド化合物が溶解、分散または溶融している液体にポリマーの固体を接触させ環状カルボジイミド化合物を浸透させる方法をとる場合には、上記のごとき溶剤に溶解したカルボジイミドに固体のポリマーを接触させる方法や、カルボジイミドのエマルジョン液に固体のポリマーを接触させる方法などをとることができる。接触させる方法としては、ポリマーを浸漬する方法や、ポリマーに塗布する方法、散布する方法などを好適にとることができる。
 本発明の環状カルボジイミド化合物による封止反応は、室温(25℃)~300℃程度の温度で可能であるが、反応効率の観点より、好ましくは50~280℃、より好ましくは100~280℃の範囲でより促進される。ポリマーは、溶融している温度ではより反応が進行しやすいが、環状カルボジイミド化合物の揮散、分解などを抑制するため、300℃より低い温度で反応させることが好ましい。また高分子の溶融温度を低下、攪拌効率を上げるためにも、溶媒を適用することは効果がある。
 反応は無触媒で十分速やかに進行するが、反応を促進する触媒を使用することもできる。触媒としては、従来の線状カルボジイミド化合物で使用される触媒が適用できる(特許文献2:特開2005−2174号公報)。例えば、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、3級アミン化合物、イミダゾール化合物、第4級アンモニウム塩、ホスフィン化合物、ホスホニウム塩、リン酸エステル、有機酸、ルイス酸などが挙げられ、これらは1種または2種以上使用することができる。触媒の添加量は、特に限定されるものではないが、ポリマーと環状カルボジイミド化合物の合計100重量部に対し、0.001~1重量部が好ましく、また0.01~0.1重量部がより好ましく、さらには0.02~0.1重量部が最も好ましい。
 環状カルボジイミド化合物の適用量は、酸性基1当量あたり、環状カルボジイミド化合物に含まれるカルボジイミド基が0.5から100当量の範囲が選択される。0.5当量より過少に過ぎると、カルボジイミド適用の意義がない場合がある。また100当量より過剰に過ぎると、基質の特性が変成する場合がある。かかる観点より、上記基準において、好ましくは0.6~75当量、より好ましくは0.65~50当量、さらに好ましくは0.7~30当量、とりわけ好ましくは0.7~20当量の範囲が選択される。
<環状カルボジイミド化合物の製造方法>
 環状カルボジイミド化合物の製造方法として、アミン体からイソシアネート体を経由して製造する方法、アミン体からイソチオシアネート体を経由して製造する方法、アミン体からトリフェニルホスフィン体を経由して製造する方法、アミン体から尿素体を経由して製造する方法、アミン体からチオ尿素体を経由して製造する方法、カルボン酸体からイソシアネート体を経由して製造する方法、ラクタム体を誘導して製造する方法などが挙げられる。
(単環のカルボジイミド化合物(f)の製造)
 単環の下記式(2−1−1)で表されるカルボジイミド化合物(f)は、以下の(1)~(4)の工程により製造することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000040
(式中、Ar 、Ar は、各々独立に置換されていても良い炭素数5~15のアリーレン基である。X は、炭素数1~20のアルキレン基である。)
 工程(1)は、ニトロ体(c)を得る工程である。工程(1)には、工程(1a)および工程(1b)の2つの態様がある。工程(2)は、ニトロ体(c)からアミド体(d)を得る工程である。工程(3)および工程(4)は、アミド体(d)から単環のカルボジイミド化合物(f)を得る工程である。工程(3)~(4)には、工程(3a)および工程(4a)経由する態様と、工程(3b)および工程(4b)経由する態様がある。
 具体的には、カルボジイミド化合物(f)は、以下の経路で製造することができる。
(スキーム1)工程(1a)−工程(2a)−工程(3a)−工程(4a)
(スキーム2)工程(1a)−工程(2a)−工程(3b)−工程(4b)
(スキーム3)工程(1b)−工程(2a)−工程(3b)−工程(4b)
(スキーム4)工程(1b)−工程(2a)−工程(3a)−工程(4a)
(工程(1a))
 工程(1a)は、下記式(a−1)の化合物、下記式(a−2)の化合物および下記式(b−1)の化合物を反応させ、下記式のニトロ体(c)を得る工程である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000042
 式中、X 、Ar 、Ar は式(2−1−1)と同じである。
 EおよびEは各々独立に、ハロゲン原子、トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基およびp−ブロモベンゼンスルホニルオキシ基からなる群から選ばれる基である。ハロゲン原子として、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
 反応は従来公知なエーテル合成法を用いることができ、例えば式(a−1)で表される化合物、式(a−2)で表される化合物および式(b−1)で表される化合物を、塩基性化合物の存在下、溶媒中で反応させるウィリアムソン反応等が使用される。
 塩基性化合物としては、水素化ナトリウム、金属ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム等が使用される。溶媒としてはN,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、テトラヒドロフラン等が使用される。反応温度は25℃~150℃の範囲が好適に使用される。また、反応は上記条件で十分速やかに進行するが、反応を促進させるために相間移動触媒を加えることもできる。
(工程(1b))
 工程(1b)は、下記式(a−i)の化合物、下記式(a−ii)の化合物および下記式(b−i)の化合物を反応させ下記式(c)のニトロ体を得る工程である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000043
 式中、Ar 、Ar 、X は式(2−1−1)と同じである。E、Eは各々独立に、ハロゲン原子、トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基およびp−ブロモベンゼンスルホニルオキシ基からなる群から選ばれる基である。
 反応は従来公知なエーテル合成法を用いることができ、例えば式(a−i)で表される化合物、式(a−ii)で表される化合物および式(b−i)で表される化合物を塩基性化合物の存在下、溶媒中で反応させるウィリアムソン反応等が使用される。
 塩基性化合物としては、水素化ナトリウム、金属ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム等が使用される。溶媒としてはN,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、テトラヒドロフラン等が使用される。反応温度は25℃~150℃の範囲が好適に使用される。また、反応は上記条件で進行するが、反応を促進させるために相間移動触媒を加えることが好ましい。相間移動触媒としては、テトラブチルアンモニウム塩、トリオクチルメチルアンモニウム塩、ベンジルジメチルオクタデシルアンモニウム塩、クラウンエーテル等が使用される。
(工程(2))
 工程(2)は、得られたニトロ体(c)を還元して下記式のアミン体(d)を得る工程である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000044
 Ar 、Ar 、X は式(2−1−1)と同じである。
 反応は従来公知な方法を用いることができ、例えば、ニトロ体(c)を、水素および触媒の存在下、溶媒中で接触還元する方法が使用される。
 触媒としては、パラジウム炭素、パラジウム炭素−エチレンンジアミン複合体、パラジウム−フィブロイン、パラジウム−ポリエチレンイミン、ニッケル、銅等が使用される。溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ジオキサン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、ジクロロメタン、クロロホルム、N,N−ジメチルホルムアミド等が使用される。反応温度は25℃~100℃の範囲が好適に適用される。また、反応は常圧で進行するが、反応を促進させるために圧力を加えることが好ましい。
 他にもアミン体(d)を得る反応としては、ニトロ体(c)を酸および金属と反応させる方法あるいはニトロ体(c)をヒドラジンおよび触媒と反応させる方法等が使用される。
(工程(3a))
 工程(3a)は、得られたアミン体(d)とトリフェニルホスフィンジブロミドとを反応させ下記式のトリフェニルホスフィン体(e−1)を得る工程である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000045
 式中Ar 、Ar 、X は式(2−1−1)と同じであり、Arはフェニル基である。
 反応は従来公知の方法が使用でき、例えば、式(d)で表されるアミン体とトリフェニルホスフィンジブロミドを、塩基性化合物の存在下、溶媒中で反応させる方法等が使用される。塩基性化合物としては、トリエチルアミン、ピリジン等が使用される。溶媒としてはジクロロエタン、クロロホルム、ベンゼン等が使用される。反応温度は0℃~80℃が好適に使用される。
(工程(4a))
 工程(4a)は、得られたトリフェニルホスフィン体を反応系中でイソシアネート化した後、直接脱炭酸させ下記式の環状カルボジイミド化合物(f)を得る工程である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000046
(式中、Ar 、Ar 、X は式(2−1−1)と同じである。)
 反応は従来公知の方法が使用でき、例えば、式(e−1)のトリフェニルホスフィン体を、ジ−tert−ブチルジカーボネートとN,N−ジメチル−4−アミノピリジンの存在下、溶媒中で反応させる方法等が使用される。溶媒としてはジクロロメタン、クロロホルム等が使用される。反応温度は10℃~40℃が好適に使用される。
(工程(3b))
 工程(3b)は、アミン体(d)と二酸化炭素または二硫化炭素とを反応させ下記式(e−2)で表されるウレア体またはチオウレア体を得る工程である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000047
 式中Ar 、Ar 、X は式(2−1−1)と同じであり、Zは酸素原子またはイオウ原子である。
 ウレア体(e−2)を得る反応は従来公知な方法を用いることができ、例えば、アミン体(d)を、二酸化炭素、リン化合物および塩基性化合物の存在下、溶媒中で反応させる方法が使用される。
 リン化合物としては、亜リン酸エステル、ホスホン酸エステル等が使用される。塩基性化合物としてはトリエチルアミン、ピリジン、イミダゾール、ピコリン等が使用される。溶媒としてはピリジン、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、クロロベンゼン、トルエン等が使用される。反応温度は0℃~80℃の範囲が好適に使用される。
 他にもウレア体(e−2)を得る反応としては、アミン体(d)と一酸化炭素を反応させる方法あるいはアミン体(d)とホスゲンを反応させる方法等が使用される。
 チオウレア体(e−2)を得る反応は従来公知な方法を用いることができ、例えば、アミン体(d)を、二硫化炭素および塩基性化合物の存在下、溶媒中で反応させる方法等が使用される。
 塩基性化合物としてはトリエチルアミン、ピリジン、イミダゾール、ピコリン等が使用される。溶媒としてはアセトン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、2−ブタノン、ピリジン、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトニトリル等が使用される。反応温度は25℃~90℃の範囲が好適に使用される。また、反応は上記条件で十分速やかに進行するが、反応を促進させるために四臭化炭素等を組み合わせることもできる。
(工程(4b))
 工程(4b)は、得られたウレア体(e−2)を脱水させ、またはチオウレア体(e−2)を脱硫させ、環状カルボジイミド化合物(f)を得る工程である。
 反応は従来公知な方法を用いることができ、例えば、ウレア体またはチオウレア体(e−2)を、塩化トルエンスルホニルあるいは塩化メチルスルホニルの存在下、溶媒中で反応し、ウレア体(e−2)では脱水、チオウレア体(e−2)では脱硫させる方法が使用される。
 溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、ピリジン等が使用される。反応温度は0℃~80℃の範囲が好適に使用される。
 他にも環状カルボジイミド化合物(f)を得る反応としては、ウレア体(e−2)と酸化水銀を反応させる方法あるいはチオウレア体(e−2)と次亜塩素酸ナトリウムを反応させる方法等が使用される。
(2環のカルボジイミド化合物(F)の製造)
 下記式(4−1−1)で表される2環のカルボジイミド化合物(F)は、以下の(1)~(4)の工程により製造することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000048
 式中、X は炭素数1~20のアルカンテトライル基である。Ar 、Ar 、Ar 、Ar は、各々独立に置換されていても良い炭素数5~15のアリーレン基である。
 工程(1)は、ニトロ体(C)を得る工程である。工程(1)には、工程(1A)と工程(1B)の2つの態様がある。工程(2)は、ニトロ体(C)からアミド体(D)を得る工程である。工程(3)および工程(4)は、アミド体(D)から2環のカルボジイミド化合物(F)を得る工程である。工程(3)~(4)には、工程(3A)および工程(4A)経由する態様と、工程(3B)および工程(4B)を経由する態様がある。
 カルボジイミド化合物(F)は、以下の経路で製造することができる。
(スキーム1)工程(1A)−工程(2A)−工程(3A)−工程(4A)
(スキーム2)工程(1A)−工程(2A)−工程(3B)−工程(4B)
(スキーム3)工程(1B)−工程(2A)−工程(3B)−工程(4B)
(スキーム4)工程(1B)−工程(2A)−工程(3A)−工程(4A)
(工程(1A))
 工程(1A)は、下記式(A−1)~(A−4)の化合物および下記式(B−1)の化合物を反応させ、下記式のニトロ体(C)を得る工程である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000049
 式中、Ar ~Ar 、X は式(4−1−1)と同じである。E~Eは各々独立に、ハロゲン原子、トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基およびp−ブロモベンゼンスルホニルオキシ基からなる群から選ばれる基である。
 反応条件は、前述した工程(1a)と同じである。
(工程(1B))
 工程(1B)は、下記式(A−i)~(A−iv)の化合物および下記式(B−i)の化合物を反応させ、下記式のニトロ体(C)を得る工程である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000051
 式中、Ar ~Ar 、X は式(4−1−1)と同じである。E~Eは各々独立に、ハロゲン原子、トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基およびp−ブロモベンゼンスルホニルオキシ基からなる群から選ばれる基である。
 反応条件は、前述した工程(1b)と同じである。
(工程(2A))
 工程(2A)は、得られたニトロ体を還元して下記式のアミン体(D)を得る工程である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000052
 Ar ~Ar 、X は式(4−1−1)と同じである。
 反応条件は、前述した工程(2a)と同じである。
(工程(3A))
 工程(3A)は、得られたアミン体(D)とトリフェニルホスフィンジブロミドを反応させ下記式のトリフェニルホスフィン体(E−1)を得る工程である。
 式中Ar ~Ar 、X は式(4−1−1)と同じであり、Arはフェニル基である。反応条件は、前述した工程(3a)と同じである。
(工程(4A))
 工程(4A)は、得られたトリフェニルホスフィン体を反応系中でイソシアネート化した後、直接脱炭酸させ下記式の化合物(F)を得る工程である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000054
(式中、Ar ~Ar 、X は式(4−1−1)と同じである。)
 反応条件は、前述した工程(4a)と同じである。
(工程(3B))
 工程(3B)は、アミン体と二酸化炭素あるいは二硫化炭素とを反応させ下記式のウレア体またはチオウレア体(E−2)を得る工程である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000055
 式中Ar ~Ar 、X は式(4−1−1)と同じであり、Zは酸素原子あるいは硫黄原子である。反応条件は、前述した工程(3b)と同じである。
(工程(4B)
 工程(4B)は、得られたウレア体を脱水させ、またはチオウレア体を脱硫させ、下記式の化合物(F)を得る工程である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000056
(式中、Ar ~Ar 、X は式(4−1−1)と同じである。)
 反応条件は、前述した工程(4b)と同じである。
 環状カルボジイミド化合物は、ポリマーの酸性基を有効に封止することができるが、本発明の主旨に反しない範囲において、所望により、例えば、従来公知のポリマーのカルボキシル基封止剤を併用することができる。かかる従来公知のカルボキシル基封止剤としては、特開2005−2174号公報記載の剤、例えば、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、オキサジン化合物などが例示される。
以下、実施例により本発明を説明する。
 各種特性は以下の方法で測定した。
(1)環状カルボジイミド構造のNMRによる同定
 合成した環状カルボジイミド化合物はH−NMR、13C−NMRによって確認した。NMRは日本電子(株)製JNR−EX270を使用した。溶媒は重クロロホルムを用いた。
(2)環状カルボジイミドのカルボジイミド骨格のIRによる同定:
 合成した環状カルボジイミド化合物のカルボジイミド骨格の有無は、FT−IRによりカルボジイミドに特徴的な2,100~2,200cm−1の確認を行った。FT−IRはサーモニコレー(株)製Magna−750を使用した。
(3)カルボキシル基濃度:試料を精製o−クレゾールに窒素気流下溶解、ブロモクレゾールブルーを指示薬とし、0.05規定水酸化カリウムのエタノール溶液で滴定した。
合成例1 環状カルボジイミドCC1
CC1: MW=194
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000057
 ω−ラウリンラクタム(0.05mol)とトリメチルオキソニウムフルボレート(0.1mol)、ジクロロメタン100mlを攪拌装置および加熱装置を設置した反応装置にN雰囲気下で仕込み、N雰囲気下還流反応を行った。反応6時間後、発生した塩をろ別除去し、ろ液を15%炭酸カリウム水溶液100mlで三回洗浄、さらに蒸留水100mlで三回洗浄した。有機層を硫酸ナトリウム5gで脱水し、ジクロロメタンを減圧により除去し、中間生成物Aを得た。
 次に、中間生成物A(0.1mol)と塩酸ヒドロキシルアミン(0.11mol)、炭酸水素ナトリウム(0.15mol)、メタノール100mlを攪拌装置および加熱装置を設置した反応装置にN雰囲気下で仕込み、N雰囲気下還流反応を行った。反応6時間後、反応混合物をろ過し、ろ液から再結晶により中間生成物Bを得た。
 次に、攪拌装置および滴下ロート、氷浴を設置した反応装置に中間生成物B(0.1mol)とピリジン50mlをN雰囲気下で仕込み攪拌させる。そこにメタンスルホニルクロリド(0.11mol)を徐々に滴下する。滴下後、N雰囲気下で氷浴中で6時間反応させる。反応後、500mlの水の入ったビーカーに移すと淡黄色固体が析出する。ろ過により固体を回収し、100mlの水で数回洗浄し、中間生成物Cを得た。
 次に、攪拌装置および氷浴を設置した反応装置に中間生成物C(0.1mol)とジメトキシエタン50mlを仕込み、そこに、N雰囲気下、カリウムtert−ブトキシド(0.11mol)を分散させたジメトキシエタン20mlを徐々に加えた。氷浴中で2時間反応させた後、反応液よりCC1を得た。CC1の構造はNMR、IRにより確認した。
合成例2 環状カルボジイミドCC2
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000058
 o−ニトロフェノール(0.11mol)と1,2−ジブロモエタン(0.05mol)、炭酸カリウム(0.33mol)、N,N−ジメチルホルムアミド200mlを攪拌装置および加熱装置を設置した反応装置にN雰囲気下仕込み、130℃で12時間反応後、DMFを減圧により除去し、得られた固形物をジクロロメタン200mlに溶かし、水100mlで3回分液を行った。有機層を硫酸ナトリウム5gで脱水し、ジクロロメタンを減圧により除去し、中間生成物D(ニトロ体)を得た。
 次に中間生成物D(0.1mol)と5%パラジウムカーボン(Pd/C)(1g)、エタノール/ジクロロメタン(70/30)200mlを、攪拌装置を設置した反応装置に仕込み、水素置換を5回行い、25℃で水素を常に供給した状態で反応させ、水素の減少がなくなったら反応を終了する。Pd/Cを回収し、混合溶媒を除去すると中間生成物E(アミン体)が得られた。
 次に攪拌装置および加熱装置、滴下ロートを設置した反応装置に、N雰囲気下、トリフェニルホスフィンジブロミド(0.11mol)と1,2−ジクロロエタン150mlを仕込み攪拌させる。そこに中間生成物E(0.05mol)とトリエチルアミン(0.25mol)を1,2−ジクロロエタン50mlに溶かした溶液を25℃で徐々に滴下する。滴下終了後、70℃で5時間反応させる。その後、反応溶液をろ過し、ろ液を水100mlで5回分液を行った。有機層を硫酸ナトリウム5gで脱水し、1,2−ジクロロエタンを減圧により除去し、中間生成物F(トリフェニルホスフィン体)が得られた。
 次に、攪拌装置および滴下ロートを設置した反応装置に、N雰囲気下、ジ−tert−ブチルジカーボネート(0.11mol)とN,N−ジメチル−4−アミノピリジン(0.055mol)、ジクロロメタン150mlを仕込み攪拌させる。そこに、25℃で中間生成物F(0.05mol)を溶かしたジクロロメタン100mlをゆっくりと滴下させる。
 滴下後、12時間反応させる。その後、ジクロロメタンを除去し得られた固形物を、精製することで、CC2を得た。CC2の構造はNMR、IRにより確認した。
実施例1 CC2によるポリ乳酸の末端封止
 Lラクチド((株)武蔵野化学研究所製、光学純度100%)100重量部に対し、オクチル酸スズを0.005重量部加え、窒素雰囲気下、攪拌翼のついた反応機にて、180℃で2時間反応し、オクチル酸スズに対し触媒失活剤として、1.2倍当量の燐酸を添加しその後、13.3Paで残存するラクチドを除去し、チップ化し、ポリL−乳酸を得た。得られたポリL−乳酸のカルボキシル基濃度は14当量/tonであった。
 得られたポリL−乳酸100重量部と、0.5重量部の環状カルボジイミド(CC2)とを2軸ルーダーで、溶融混練した(シリンダー温度210℃、滞留時間3分間)。ポリL−乳酸のカルボキシル基濃度は0.4当量/ton以下に減少していた。また、混練後のルーダー出口でイソシアネート臭はしなかった。
実施例2 CC1によるポリ乳酸の末端封止
 実施例1において、環状カルボジイミド(CC2)を、環状カルボジイミド(CC1)に替え、その他の条件は同様にして反応させたところ、カルボキシル基濃度は0.7当量/ton以下に減少していた。また、混練後のルーダー出口でイソシアネート臭はしなかった。
比較例1 直鎖状カルボジイミド化合物によるポリ乳酸の末端封止
 実施例1において、環状カルボジイミド化合物(CC2)を、ラインケミージャパン(株)製の線状カルボジイミド、「スタバクゾール」Iに替え、その他の条件は同様にして反応させたところ、カルボキシル基濃度は0.6当量/tonであったが、ルーダー出口においてイソシアネートの悪臭が強く発生した。
実施例3 CC2によるポリアミドの末端封止
 ポリメタキシレンアジパミド(三菱ガス化学(株)製「MXナイロンS6001」)は、メタキシリレンジアミンとアジピン酸からなるポリアミドであり、カルボキシル基濃度は70当量/tonであった。このポリメタキシレンアジパミド100重量部と、2.0重量部の環状カルボジイミド化合物(CC2)とを、2軸ルーダーで溶融混練した(シリンダー温度260℃、滞留時間3分)。ポリメタキシレンアジパミドのカルボキシル基濃度は1.5当量/ton以下に減少していた。また、混練後のルーダー出口でイソシアネート臭はしなかった。
比較例2 直鎖状カルボジイミド化合物によるポリアミドの末端封止
 実施例3において、環状カルボジイミド化合物(CC2)を、ラインケミージャパン(株)製の線状カルボジイミド、「スタバクゾール」Iに替え、その他の条件は同様にして反応させたところ、カルボキシル基濃度は2.2当量/tonであったが、ルーダー出口においてイソシアネートの悪臭が強く発生した。
発明の効果
 本発明によれば、イソシアネート化合物を遊離させず、環状カルボジイミド化合物により、ポリマーの末端を封止することができる。その結果、遊離イソシアネート化合物による悪臭の発生を抑制することができ作業環境を向上させることができる。
 また、環状カルボジイミド化合物により、ポリマーの末端を封止すると、ポリマーの末端にイソシアネート基が形成され、そのイソシアネート基の反応により、ポリマーの高分子量化が可能となる。
 また環状カルボジイミド化合物は、ポリマー中の遊離単量体やその他酸性基を有する化合物を捕捉する作用も有する。
 さらに本発明によれば、環状カルボジイミド化合物は、環状構造を有することにより、線状カルボジイミド化合物に比較して、より温和な条件で、末端封止できる利点を有する。
 末端封止の反応機構における、線状カルボジイミド化合物と環状カルボジイミド化合物との相違点は以下に説明する通りである。
 線状カルボジイミド化合物(R−N=C=N−R)を、カルボキシ基末端を有するポリマーの末端封止剤として用いると以下の式で表されるような反応となる。式中Wはポリマーの主鎖である。線状カルボジイミド化合物がカルボキシ基と反応することにより、ポリマーの末端にはアミド基が形成され、イソシアネート化合物(RNCO)が遊離される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000059
 一方、環状カルボジイミド化合物を、カルボキシ基末端を有するポリマーの末端封止剤として用いると以下の式で表されるような反応となる。環状カルボジイミド化合物がカルボキシ基と反応することにより、ポリマーの末端にはアミド基を介してイソシアネート基(−NCO)が形成され、イソシアネート化合物が遊離されないことが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000060
(式中、Qは脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組合せである2~4価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。)
 また本発明に用いる環状カルボジイミド化合物は、長鎖を含有しないので耐熱性に優れ、高い融点のポリマーの末端封止に用いることができる。
 本発明の方法は、ポリマーの安定化に利用することができる。

Claims (21)

  1.  カルボジイミド基を1個有し、その第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を含む化合物を、酸性基を有するポリマーの末端封止剤として使用する方法。
  2.  環状構造を形成する原子数が8~50である請求項1記載の方法。
  3.  遊離イソシアネート化合物の発生を抑制する請求項1記載の方法。
  4.  環状構造が、下記式(1)で表される請求項1記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    (式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2~4価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。)
  5.  Qは、下記式(1−1)、(1−2)または(1−3)で表される2~4価の結合基である請求項4記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
    (式中、ArおよびArは各々独立に、2~4価の炭素数5~15の芳香族基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。RおよびRは各々独立に、2~4価の炭素数1~20の脂肪族基、2~4価の炭素数3~20の脂環族基、これらの組み合わせ、またはこれら脂肪族基、脂環族基と2~4価の炭素数5~15の芳香族基の組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。XおよびXは各々独立に、2~4価の炭素数1~20の脂肪族基、2~4価の炭素数3~20の脂環族基、2~4価の炭素数5~15の芳香族基、またはこれらの組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。sは0~10の整数である。kは0~10の整数である。なお、sまたはkが2以上であるとき、繰り返し単位としてのX、あるいはXが、他のX、あるいはXと異なっていてもよい。Xは、2~4価の炭素数1~20の脂肪族基、2~4価の炭素数3~20の脂環族基、2~4価の炭素数5~15の芳香族基、またはこれらの組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。また、Qが2価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXは全て2価の基である。Qが3価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが3価の基である。Qが4価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。)
  6.  環状構造を含む化合物が、下記式(2)で表される化合物である請求項1記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
    (式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。)
  7.  Qは、下記式(2−1)、(2−2)または(2−3)で表される2価の結合基である請求項6記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
    (式中、Ar 、Ar 、R 、R 、X 、X 、X 、sおよびkは、各々式(1−1)~(1−3)中のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。)
  8.  環状構造を含む化合物が、下記式(2−1−1)で表される化合物である請求項6記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
    (式中、Ar 、Ar は、各々独立に置換されていても良い、炭素数5~15のアリーレン基である。X は、炭素数1~20のアルキレン基である。)
  9.  環状構造を含む化合物が、下記式(2−1−1a)で表される化合物である請求項6記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
    (式中、R、Rは各々独立に、水素原子または炭素数1~20のアルキル基である。X は、炭素数1~20のアルキレン基である。)
  10.  環状構造を含む化合物が、下記式(3)で表される化合物である請求項1記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
    (式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである3価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。Yは、環状構造を担持する担体である。)
  11.  Qは、下記式(3−1)、(3−2)または(3−3)で表される3価の結合基である請求項10記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
    (式中、Ar 、Ar 、R 、R 、X 、X 、X 、sおよびkは、各々式(1−1)~(1−3)のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但しこれらの内の一つは3価の基である。)
  12.  Yは、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーである請求項10記載の方法。
  13.  環状構造を含む化合物が、下記式(4)で表される化合物である請求項1記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
    (式中、Qは、脂肪族基、芳香族基、脂環族基またはこれらの組み合わせである4価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。ZおよびZは、環状構造を担持する担体である。)
  14.  Qは、下記式(4−1)、(4−2)または(4−3)で表される4価の結合基である請求項13記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
    (式中、Ar 、Ar 、R 、R 、X 、X 、X 、sおよびkは、各々式(1−1)~(1−3)の、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但し、これらの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。)
  15.  ZおよびZは各々独立に、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーである請求項13記載の方法。
  16.  環状構造を含む化合物が、下記式(4−1−1)で表される化合物である請求項13記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
    (式中、X は炭素数1~20のアルカンテトライル基である。Ar 、Ar 、Ar 、Ar は、各々独立に置換されていても良い、炭素数5~15のアリーレン基である。)
  17.  環状構造を含む化合物が、下記式(4−1−1c)で表される化合物である請求項13記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
    (式中、X は炭素数1~20のアルカンテトライル基である。R、R、R、Rは各々独立に、水素原子または炭素数1~20のアルキル基である。)
  18.  ポリマーが、ポリエステル、ポリアミドおよびポリイミドからなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項1に記載の方法。
  19.  ポリマーが、ポリ乳酸である請求項1に記載の方法。
  20.  酸性基を有するポリマーにカルボジイミド基を有する化合物を添加して酸性基を封止する際に、遊離イソシアネート化合物の発生を抑制する方法であって、カルボジイミド化合物として、カルボジイミド基を1個有し、その第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を含む化合物を用いることを特徴とする方法。
  21.  該酸性基を有するポリマーと該環状構造を含む化合物とを、0.1分から2時間、溶融混練する請求項20記載の方法。
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