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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-04
(45)【発行日】2023-08-15
(54)【発明の名称】脂肪族ポリカーボネート
(51)【国際特許分類】
   C08G 64/02 20060101AFI20230807BHJP
   C08L 69/00 20060101ALI20230807BHJP
   C09D 169/00 20060101ALI20230807BHJP
   C09J 169/00 20060101ALI20230807BHJP
【FI】
C08G64/02
C08L69/00
C09D169/00
C09J169/00
【請求項の数】 11
(21)【出願番号】P 2020568147
(86)(22)【出願日】2020-01-21
(86)【国際出願番号】 JP2020001854
(87)【国際公開番号】W WO2020153329
(87)【国際公開日】2020-07-30
【審査請求日】2022-07-14
(31)【優先権主張番号】P 2019010018
(32)【優先日】2019-01-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000195661
【氏名又は名称】住友精化株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】西岡 聖司
(72)【発明者】
【氏名】上羽 悠介
(72)【発明者】
【氏名】桐畑 明美
【審査官】前田 直樹
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第107446122(CN,A)
【文献】国際公開第2016/139831(WO,A1)
【文献】国際公開第2018/008662(WO,A1)
【文献】特表2013-536310(JP,A)
【文献】国際公開第2017/170079(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08G 64/02
C08L 69/00
C09D 169/00
C09J 169/00
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(1):
【化1】
(式中、R、R及びRは、同一又は異なって、水素原子、1もしくは2以上の置換基で置換されていてもよい炭素数1~10のアルキル基、又は1もしくは2以上の置換基で置換されていてもよい炭素数6~20のアリール基を示し、R~Rのうち2つが、互いに結合して、これらが結合する炭素原子と共に、置換もしくは非置換の飽和もしくは不飽和の環員数3~10の脂肪族環を形成していてもよく、Xは1もしくは2以上のヘテロ原子を含む2価の基又は炭素数3以上のアルキレン基を示す。)で表される構造単位と、式(2):
【化2】
(式中、R、R、R及びRは、同一又は異なって、水素原子、1もしくは2以上の置換基で置換されていてもよい炭素数1~10のアルキル基、又は1もしくは2以上の置換基で置換されていてもよい炭素数6~20のアリール基を示し、R~Rのうち2つが、互いに結合して、これらが結合する炭素原子と共に、置換もしくは非置換の飽和もしくは不飽和の環員数3~10の脂肪族環を形成していてもよい。)で表される構造単位とを含み、
式(1)で表される構造単位の含有量が、式(1)と式(2)の構造単位の合計量に対して、0.1モル%以上1.5モル%以下であり、
式(1)及び式(2)で表される構造単位以外の構造単位の含有量が、式(1)で表される構造単位の含有量と式(2)で表される構造単位の含有量との合計量に対して、10モル%以下である、脂肪族ポリカーボネート。
【請求項2】
質量平均分子量が6万以上100万以下である請求項1に記載の脂肪族ポリカーボネート。
【請求項3】
式(1)のXにおいて、ヘテロ原子を含む2価の基が、酸素原子、窒素原子、及び硫黄原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含む基である、請求項1又は2に記載の脂肪族ポリカーボネート。
【請求項4】
式(1)のXにおいて、ヘテロ原子を含む2価の基が、式(a):
【化3】
(式中、RX1、RX2、及びRX3は、同一又は異なって、単結合、炭素数1~6の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又は-C-を示し、Z及びZは、同一又は異なって、エーテル結合、エステル結合、アミノ結合、アミド結合、スルフィド結合、又はチオエステル結合を示し、nは0又は1を示す。)
で表される基である、請求項1又は2に記載の脂肪族ポリカーボネート。
【請求項5】
式(1)で表される構造単位及び式(2)で表される構造単位のみからなる、請求項1~4のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
【請求項6】
請求項1~5のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネートと架橋剤とを含む脂肪族ポリカーボネート組成物。
【請求項7】
請求項1~5のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート、又は請求項6に記載の脂肪族ポリカーボネート組成物を用いて得られる接着剤組成物。
【請求項8】
請求項1~5のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート、又は請求項6に記載の脂肪族ポリカーボネート組成物を含むインク組成物。
【請求項9】
請求項1~5のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート、又は請求項6に記載の脂肪族ポリカーボネート組成物を含むコーティング用組成物。
【請求項10】
請求項1~5のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート、又は請求項6に記載の脂肪族ポリカーボネート組成物を含む焼成用バインダー。
【請求項11】
請求項1~5のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート、又は請求項6に記載の脂肪族ポリカーボネート組成物を含む分散剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、脂肪族ポリカーボネート、及び該脂肪族ポリカーボネートを含む脂肪族ポリカーボネート組成物等に関する。なお、本明細書に記載される全ての文献の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
近年、様々な工業製品の原料を非石油由来のものに代替しようという動きが盛んになっている。例えば、石油由来のプラスチックとして代表的なポリエチレンについては、バイオマスの発酵で得られるエタノールを原料にしたエチレンから製造される、所謂バイオポリエチレンが市販されている。そのような潮流の中で、二酸化炭素を直接、工業原料として使用することが盛んに研究されており、いくつかの製品が実際に製造されている。その中でも、エポキシドと二酸化炭素の共重合から製造される脂肪族ポリカーボネートは古くから研究されており、従来の合成樹脂にはない特徴を有することから、様々な用途が検討されている。
【0003】
脂肪族ポリカーボネートは、二酸化炭素を原料に用いているという点から、環境配慮材料として使用することが検討されている。例えば、特許文献1には脂肪族ポリカーボネートにメタクリル樹脂とビニル樹脂を配合した組成物が、特許文献2には脂肪族ポリカーボネートを主成分として含むホットメルト接着剤組成物が開示されている。
【0004】
また、空気雰囲気下及び不活性雰囲気下のどちらの条件下でも低温で熱分解し残渣がほとんど残らないという、脂肪族ポリカーボネートの特徴を生かした用途開発も活発に行われている。例えば、特許文献3には脂肪族ポリカーボネートをバインダーに用いたハンダペースト組成物が、特許文献4には脂肪族ポリカーボネートをバインダーに用いたセラミック焼結体の製造方法が、特許文献5には脂肪族ポリカーボネートをバインダーに用いた金属ペースト組成物が、それぞれ開示されている。
【0005】
また、脂肪族ポリカーボネートは、エポキシドと二酸化炭素の共重合から製造されることから、他の材料と反応又は相互作用することが可能な部位がカーボネート基又はポリマー鎖末端にしか存在しない。カーボネート基は相互作用が弱く、ポリマー鎖末端は全体に占める割合が小さいため、脂肪族ポリカーボネートは他の材料との親和力が弱く、適用できる材料が制限されることがある。そのため、脂肪族ポリカーボネートに官能基を導入する試みが行われている。例えば、非特許文献1には側鎖にヒドロキシ基を導入した脂肪族ポリカーボネートが、非特許文献2には側鎖にアミノ基を導入した脂肪族ポリカーボネートが、非特許文献3には、ポリマー鎖の末端にカルボキシ基を導入した脂肪族ポリカーボネートが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】国際公開第2010/053110号パンフレット
【文献】国際公開第2012/091327号パンフレット
【文献】特開平5-123891号公報
【文献】特開2011-020916号公報
【文献】特開2014-055232号公報
【非特許文献】
【0007】
【文献】Jeannette Geschwind and HolgerFrey,「Macromolecules」,2013年,46巻,9号,p.3280-3287
【文献】Pengfei Song,Yingqi Shang,Siying Chong,Xiaogang Zhu,Haidong Xu and Yubing Xiong,「RSC Advances」,2015年,5巻,p.32092-32095
【文献】GAO Fengxiang,ZHOU Qinghai,QIN Yusheng,Wang Xianhong,ZHAO Xiaojiang and WANG Fosong,「Acta Polymerica Sinica」,2011年, 7期,p.772-777
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明者らは、官能基を導入することにより本来の脂肪族ポリカーボネートが有する優れた特徴(例えば、熱分解後に残査がほとんど残らないといった特徴)が損なわれる場合がしばしばあることを見出した。
【0009】
そこで、脂肪族ポリカーボネートの優れた熱分解性を損なうことなく、脂肪族ポリカーボネートに官能基を導入できないか検討した。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本願発明者らは、特定の構造を有する脂肪族ポリカーボネートが、官能基を側鎖に有しつつも、脂肪族ポリカーボネートが有する優れた熱分解性が損なわれ難いことを見出し、さらに検討を重ねた。
【0011】
本開示は、例えば、以下の項に記載の主題を包含する。
項1.
式(1):
【0012】
【化1】
【0013】
(式中、R、R及びRは、同一又は異なって、水素原子、1もしくは2以上の置換基で置換されていてもよい炭素数1~10のアルキル基、又は1もしくは2以上の置換基で置換されていてもよい炭素数6~20のアリール基を示し、R~Rのうち2つが、互いに結合して、これらが結合する炭素原子と共に、置換もしくは非置換の飽和もしくは不飽和の環員数3~10の脂肪族環を形成していてもよく、Xは1もしくは2以上のヘテロ原子を含む2価の基又は炭素数3以上のアルキレン基を示す。)で表される構造単位と、式(2):
【0014】
【化2】
【0015】
(式中、R、R、R及びRは、同一又は異なって、水素原子、1もしくは2以上の置換基で置換されていてもよい炭素数1~10のアルキル基、又は1もしくは2以上の置換基で置換されていてもよい炭素数6~20のアリール基を示し、R~Rのうち2つが、互いに結合して、これらが結合する炭素原子と共に、置換もしくは非置換の飽和もしくは不飽和の環員数3~10の脂肪族環を形成していてもよい。)で表される構造単位とを含み、
式(1)で表される構造単位の含有量が、式(1)と式(2)の構造単位の合計量に対して、0.1モル%以上1.5モル%以下である、脂肪族ポリカーボネート。
項2.
質量平均分子量が6万以上100万以下である項1に記載の脂肪族ポリカーボネート。
項3.
式(1)のXにおいて、ヘテロ原子を含む2価の基が、酸素原子、窒素原子、及び硫黄原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含む基である、項1又は2に記載の脂肪族ポリカーボネート。
項4.
式(1)のXにおいて、ヘテロ原子を含む2価の基が、式(a):
【0016】
【化3】
【0017】
(式中、RX1、RX2、及びRX3は、同一又は異なって、単結合、炭素数1~6の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又は-C-を示し、Z及びZは、同一又は異なって、エーテル結合、エステル結合、アミノ結合、アミド結合、スルフィド結合、又はチオエステル結合を示し、nは0又は1を示す。)
で表される基である、項1又は2に記載の脂肪族ポリカーボネート。
項5.
式(1)で表される構造単位及び式(2)で表される構造単位のみからなる、請求項1~4のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
項6.
項1~5のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネートと架橋剤とを含む脂肪族ポリカーボネート組成物。
項7.
項1~5のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート、又は項6に記載の脂肪族ポリカーボネート組成物を用いて得られる接着剤組成物。
項8.
項1~5のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート、又は項6に記載の脂肪族ポリカーボネート組成物を含むインク組成物。
項9.
項1~5のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート、又は項6に記載の脂肪族ポリカーボネート組成物を含むコーティング用組成物。
項10.
項1~5のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート、又は項6に記載の脂肪族ポリカーボネート組成物を含む焼成用バインダー。
項11.
項1~5のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート、又は項6に記載の脂肪族ポリカーボネート組成物を含む分散剤。
【発明の効果】
【0018】
本開示に包含される脂肪族ポリカーボネートは、官能基を側鎖に有しつつも、脂肪族ポリカーボネートが有する優れた熱分解性も有する。このため、従来の脂肪族ポリカーボネートの優れた熱分解性を有しつつ、且つ他の材料との反応性や親和性が向上し、より幅広い用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
図1】実施例1で得られた脂肪族ポリカーボネートのH-NMRスペクトルである。
図2】実施例1、比較例1、比較例2で得られた脂肪族ポリカーボネートの熱重量曲線である。
図3】実施例1、比較例1、比較例2で得られた脂肪族ポリカーボネートの示差熱曲線である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本開示に包含される各実施形態について、さらに詳細に説明する。本開示は、脂肪族ポリカーボネート、及び当該脂肪族ポリカーボネートを含有する組成物等を好ましく包含するが、これらに限定されるわけではなく、本開示は本明細書に開示され当業者が認識できる全てを包含する。
【0021】
本開示に包含される脂肪族ポリカーボネートは、下に詳述する式(1)で表される構造単位と式(2)で表される構造単位とを含む。以下、本開示に包含される当該脂肪族ポリカーボネートを「本開示の脂肪族ポリカーボネート」ということがある。また、当該脂肪族ポリカーボネートを含有する組成物を、「本開示の脂肪族ポリカーボネート含有組成物」ということがある。
【0022】
本開示の脂肪族ポリカーボネートは、式(1):
【0023】
【化4】
【0024】
(式中、R、R及びRは、同一又は異なって、水素原子、1もしくは2以上の置換基で置換されていてもよい炭素数1~10のアルキル基、又は1もしくは2以上の置換基で置換されていてもよい炭素数6~20のアリール基を示し、R~Rのうち2つが、互いに結合して、これらが結合する炭素原子と共に、置換もしくは非置換の飽和もしくは不飽和の環員数3~10の脂肪族環を形成していてもよく、Xは1もしくは2以上のヘテロ原子を含む2価の基又は炭素数3以上のアルキレン基を示す。)
で表される構造単位と、式(2):
【0025】
【化5】
【0026】
(式中、R、R、R及びRは、同一又は異なって、水素原子、1もしくは2以上の置換基で置換されていてもよい炭素数1~10のアルキル基、又は1もしくは2以上の置換基で置換されていてもよい炭素数6~20のアリール基を示し、R~Rのうち2つが、互いに結合して、これらが結合する炭素原子と共に、置換もしくは非置換の飽和もしくは不飽和の環員数3~10の脂肪族環を形成していてもよい。)
で表される構造単位とを含む、脂肪族ポリカーボネートである。
【0027】
前記の通り、R、R及びRは、同一又は異なっている。つまり、R、R及びRが全て同一でもよく、R及びRが同一でRは異なっていてもよく、R及びRが同一でRは異なっていてもよく、R、R及びRが全て異なっていてもよい。
【0028】
、R及びRで示されるアルキル基は、炭素数1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10の、直鎖又は分岐鎖状のアルキル基である。炭素数は、好ましくは1から9であり、より好ましくは1から8であり、さらに好ましくは1から6であり、よりさらに好ましくは1から4である。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等が挙げられる。
【0029】
、R及びRで示されるアルキル基は、1又は2以上の置換基で置換されていてもよい。R、R及びRで示されるアルキル基における置換基としては、例えば、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリール基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)等が挙げられる。ここでのアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert-ブトキシ基等が挙げられる。また、アシルオキシ基としては、例えばアセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等が挙げられる。また、アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基等が挙げられる。また、アリール基としては、例えばフェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、ナフチル基、インデニル基等が挙げられる。
【0030】
また、R、R及びRで示されるアリール基は、炭素数6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20のアリール基であり、好ましくは6から14である。例えば、フェニル基、インデニル基、ナフチル基、テトラヒドロナフチル基等が挙げられる。
【0031】
、R及びRで示されるアリール基は、1又は2以上の置換基で置換されていてもよい。当該アリール基における置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)等が挙げられる。ここでのアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が挙げられる。また、アリール基としては、例えばフェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、ナフチル基、インデニル基等が挙げられる。また、アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert-ブトキシ基等が挙げられる。また、アシルオキシ基としては、例えばアセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等が挙げられる。また、また、アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基等が挙げられる。
【0032】
、R、及びRのうち2つが互いに結合して形成される、置換もしくは非置換の飽和もしくは不飽和の環員数3~10の脂肪族環としては、例えば、置換基で置換されていてもよい3~8員環の脂肪族環が挙げられる。当該脂肪族環としては、より具体的には、シクロペンタン環、シクロペンテン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロヘプタン環等が挙げられる。また、当該脂肪族環が置換基で置換されている場合、置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アシルオキシ基、シリル基、スルファニル基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、ホルミル基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)等が挙げられる。また、当該脂肪族環は、1又は2以上の置換基で置換されていてもよい。ここでのアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が挙げられる。また、アリール基としては、例えばフェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、ナフチル基、インデニル基等が挙げられる。また、アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert-ブトキシ基等が挙げられる。また、アシルオキシ基としては、例えばアセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等が挙げられる。また、アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基等が挙げられる。
【0033】
特に制限はされないが、R、R及びRは、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1から4のアルキル基であることが好ましい。中でも、R、R及びRは水素原子であることが好ましい。
【0034】
式(1)において、Xはヘテロ原子を含む2価の基又は炭素数3以上のアルキレン基を示す。Xが当該2価の基である場合、ヘテロ原子は1又は2以上(例えば2、3、4、又は5)含まれてよい。
【0035】
Xで示される炭素数3以上のアルキレン基は、直鎖状または分岐鎖状であってよい。また、当該アルキレン基としては、炭素数3~10(3、4、5、6、7、8、9、又は10)のアルキレン基が好ましい。より具体的には、例えば、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、2-メチルプロピレン基、シクロヘキシレン基等が挙げられる。
【0036】
Xで示されるヘテロ原子を含む2価の基としては、酸素原子、窒素原子、及び硫黄原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含む2価の基であることが好ましく、エーテル結合、エステル結合、アミノ結合(例えば-NH-、以下同様)、アミド結合、スルフィド結合、チオエステル結合から選ばれる少なくとも1つの結合を有する2価の基であることがより好ましい。製造の容易性の観点から、エーテル結合、エステル結合、スルフィド結合からなる群より選ばれる1つ又は2つ以上(例えば2つ、3つ、4つ、又は5つ)の結合を有することがより好ましい。また、当該群より選ばれる2つ以上の結合を有する場合、当該2つ以上の結合は同一または異なってよく、異なることが好ましい。
【0037】
Xで示されるヘテロ原子を含む2価の基としては、より具体的には、次の式(a)で表される基が好ましい。
【0038】
【化6】
【0039】
式(a)中、RX1、RX2、及びRX3は、同一又は異なって、単結合(結合手)、炭素数1~6(1、2、3、4、5、又は6)の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基(例えば、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、2-メチルプロピレン基、シクロヘキシレン基等)、又は-C-を示し、Z及びZは、同一又は異なって、エーテル結合、エステル結合、アミノ結合、アミド結合、スルフィド結合、又はチオエステル結合を示す。nは0又は1を示す。n=0のときは、RX2は単結合ではないことが好ましい。また、n=1のときは、RX2及びRX3は単結合ではないことが好ましい。また、-C-は、
【0040】
【化7】
【0041】
で表される基であり、より詳細には次の3つのいずれかの基であり、この中でも左端の基が好ましい。
【0042】
【化8】
【0043】
Xで示されるヘテロ原子を含む2価の基としては、より具体的には、例えば、-COOHに結合する側を右側として、-CHOCH-、-CHOCHCH-、-CHOCH(CH)-、-CHOCHCHCH-、-CHOCHCH(CH)CH-、-CHOCHCHOCH-、-CH(OCHCH-、-CHCHOCH-、-CHCHOCHCH-、-CHCH(OCHCH-、-CHSCH-、-CHSCHCH-、-CHSCH(CH)-、-CHSCHCHCH-、-CHSCHCH(CH)CH-、-CHSCHCHSCH-、CH(SCHCH-、-CHCHSCH-、-CHCHSCHCH-、-CHCH(SCHCH-、-CHOCHCHSCH-、-CHOCHCHCHSCH-、-CHOCHSCH-、-CHOCHCHSCHCH-、-COOCH-、-COOCHCH-、-COOC-、-CHCOOCH-、-CHCOOCHCH-、-CHCOOC-、-CHOCOCH-、-CHOCOC-、-CHCHCOOCH-、-CHCHCOOC-、-CHCHOCOCH-、-CHCHOCOCH-、-CHOCHCOOCH-、-CHSCHCOOCH-、又は-CHOCHCHOCOCH-等が好ましく挙げられる。
【0044】
前記の通り、R、R、R、及びRは、同一又は異なっている。つまり、R、R、R、及びRが全て同一でもよく、R、R、Rが同一でRは異なっていてもよく、R、R、Rが同一でRは異なっていてもよく、R、R、R、及びRが全て異なっていてもよい。
【0045】
、R、R、及びRで示されるアルキル基は、炭素数1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10の、直鎖又は分岐鎖状のアルキル基である。炭素数は、好ましくは1から9であり、より好ましくは1から8であり、さらに好ましくは1から6であり、よりさらに好ましくは1から4である。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等が挙げられる。
【0046】
、R、R、及びRで示されるアルキル基は、1又は2以上の置換基で置換されていてもよい。当該アルキル基における置換基としては、例えば、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリール基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)等が挙げられる。ここでのアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert-ブトキシ基等が挙げられる。また、アシルオキシ基としては、例えばアセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等が挙げられる。また、アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基等が挙げられる。また、アリール基としては、例えばフェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、ナフチル基、インデニル基等が挙げられる。
【0047】
また、R、R、R、及びRで示されるアリール基は、炭素数6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20のアリール基であり、好ましくは6から14である。例えば、フェニル基、インデニル基、ナフチル基、テトラヒドロナフチル基等が挙げられる。
【0048】
、R、R、及びRで示されるアリール基は、1又は2以上の置換基で置換されていてもよい。当該アリール基における置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)等が挙げられる。ここでのアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が挙げられる。また、アリール基としては、例えばフェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、ナフチル基、インデニル基等が挙げられる。また、アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert-ブトキシ基等が挙げられる。また、アシルオキシ基としては、例えばアセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等が挙げられる。また、また、アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基等が挙げられる。
【0049】
、R、R、及びRのうち2つが互いに結合して形成される、置換もしくは非置換の飽和もしくは不飽和の環員数3~10の脂肪族環としては、例えば、置換基で置換されていてもよい3~8員環の脂肪族環が挙げられる。当該脂肪族環としては、より具体的には、シクロペンタン環、シクロペンテン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロヘプタン環等が挙げられる。また、当該脂肪族環が置換基で置換されている場合、置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アシルオキシ基、シリル基、スルファニル基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、ホルミル基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)等が挙げられる。また、当該脂肪族環は、1又は2以上の置換基で置換されていてもよい。ここでのアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が挙げられる。また、アリール基としては、例えばフェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、ナフチル基、インデニル基等が挙げられる。また、アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert-ブトキシ基等が挙げられる。また、アシルオキシ基としては、例えばアセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等が挙げられる。また、アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基等が挙げられる。
【0050】
中でも、R、R、R、及びRは、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1から4のアルキル基であることが好ましい。特に、R、R及びRは水素原子であり、Rは炭素数1から4のアルキル基であることが好ましい。また、中でも、Rはメチル基又はエチル基であることが更に好ましい。
【0051】
前記式(1)で表される構造単位の含有量(含有率)は、前記式(1)で表される構造単位の含有量と前記式(2)で表される構造単位の含有量との合計量に対して0.1モル%以上1.5モル%以下である。当該範囲の下限は、例えば0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、又は0.7モル%であってもよい。また、当該範囲の上限は、例えば1.45、1.4、1.35、1.3、1.25、1.2、1.15、1.1、1.05、又は1.0モル%であってもよい。中でも、当該含有率は、0.2モル%以上であることが好ましく、0.4モル%以上であることがより好ましい。また当該含有率は、1.2モル%以下であることが好ましく、1.0モル%以下であることがより好ましい。
【0052】
また、当該含有量は、脂肪族ポリカーボネートを中和滴定して求めた値である。より詳細には、次のようにして求めた値である。
脂肪族ポリカーボネート2.0gをテトラヒドロフラン/水=10/1(wt/wt)溶液40.0gに溶解させ、その溶液を0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定を行い、要した水酸化ナトリウム水溶液の量、空試験(脂肪族ポリカーボネートを含まない溶液を用いた測定)に要した水酸化ナトリウム水溶液の量から樹脂中の式(1)で表される構造単位の含有量を算出した。式(1)及び式(2)の構造単位のみからなる脂肪族ポリカーボネートを例として、より詳細に説明すると、式(1)、式(2)の構造単位の分子量をそれぞれF1、F2、式(1)で表される構造単位の含有量をa(モル%)、滴下に要した水酸化ナトリウム水溶液の量をV1(mL)、空試験に要した水酸化ナトリウム水溶液の量をV2(mL)とすると、以下の等式が成立するから、当該等式に滴定結果を代入し、式(1)で表される構造単位の含有量aを算出した。
【0053】
【数1】
【0054】
なお、本開示の脂肪族ポリカーボネートは、効果を損なわない範囲で、式(1)で表される構造単位及び式(2)で表される構造単位以外に他の構造単位を含んでもよく、あるいは、式(1)で表される構造単位及び式(2)で表される構造単位のみからなるもの、であってもよい。
【0055】
式(1)及び式(2)で表される構造単位以外の構造単位としては、その構造単位が繰り返されることでポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、又はポリアミドが形成される構造単位等が挙げられる。これらの構造単位の含有量は、式(1)で表される構造単位の含有量と式(2)で表される構造単位の含有量との合計量に対して、100モル%以下が好ましく、50モル%以下がより好ましく、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、又は1モル%以下がさらに好ましい。
【0056】
また、本開示の脂肪族ポリカーボネートには、式(1)で表される1種または複数種の構造単位が含まれていてもよく、また、式(2)で表される1種または複数種の構造単位が含まれていてもよい。ここでの複数種とは、例えば2、3、4、又は5種であり得る。式(1)で表される構造単位は1種しか含まれていなくてもよく、また、式(2)で表される構造単位は1種しか含まれていなくてもよい。また、式(1)で表される構造単位は1種しか含まれておらず、且つ、式(2)で表される構造単位も1種しか含まれていなくてもよい。
【0057】
本開示の脂肪族ポリカーボネートの製造方法としては、(α)所定のエポキシドと二酸化炭素とを、好ましくは金属触媒の存在下で、重合反応させて、脂肪族ポリカーボネートを得る方法、あるいは、(β)所定のエポキシドと二酸化炭素とを、好ましくは金属触媒の存在下で、重合反応させて、脂肪族ポリカーボネート(主鎖)を得た後、さらに修飾反応(例えば、付加反応、置換反応、脱保護反応等)により側鎖を付与及び/又は修飾する(例えば、Xを介してカルボキシ基を付与する)方法が挙げられる。修飾反応の前に、反応性基の導入を行ってもよい。製造の容易性という観点から、(β)の方法がより好ましい。なお、当該修飾反応は、1つの反応のみでもよく、2つ以上の反応を組み合わせてもよい。
【0058】
(β)の方法について、以下により詳細に説明する。
【0059】
前記所定のエポキシドのうち、式(1)で表される構造単位を形成するために用いられるエポキシドとしては、例えば、1,3-ブタジエンモノエポキシド、1,2-エポキシ-5-ヘキセン、1,2-エポキシ-9-デセン、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、プロパギルグリシジルエーテル、フルフリルグリシジルエーテル、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、2-クロロエチルオキシラン、2-ブルモエチルオキシラン、3-クロロプロピルオキシラン、3-ブロモプロピルオキシラン、p-フルオロスチレンオキシド、p-フルオロベンジルオキシラン、p-トルエンスルホン酸グリシジル、メタンスルホン酸グリシジル、ベンジルグリシジルエーテル、o-ニトロベンジルグリシジルエーテル、トリメチルシリルグリシジルエーテル、tert-ブチルジメチルシリルグリシジルエーテル、tert-ブチルグリシジルエーテル、1-エトキシエチルグリシジルエーテル、3-オキシラニル酪酸ベンジル、3-オキシラニル酪酸tert-ブチル、グリシジルジベンジルアミン等が挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのエポキシドを用いることにより、例えば、脂肪族ポリカーボネートの側鎖に反応性基を導入することが出来、それを起点に修飾反応を行うことが出来る。
【0060】
また、式(2)で表される構造単位を形成するために用いられるエポキシドとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1-ブテンオキシド、2-ブテンオキシド、イソブチレンオキシド、1-ペンテンオキシド、2-ペンテンオキシド、1-ヘキセンオキシド、1-オクテンオキシド、1-ドデセンオキシド、シクロペンテンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド、ビニルシクロヘキサンオキシド、3-フェニルプロピレンオキシド、エピクロロヒドリン、3,3,3-トリフルオロプロピレンオキシド、3-ナフチルプロピレンオキシド、3-フェノキシプロピレンオキシド、3-ナフトキシプロピレンオキシド、ブタジエンモノオキシド、3-ビニルオキシプロピレンオキシド、及び、3-トリメチルシリルオキシプロピレンオキシド等が挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、高い反応性を有する観点から、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及びシクロヘキセンオキシドが好ましい。
【0061】
これらのエポキシドと二酸化炭素とを重合反応させる際には、金属触媒を用いることができる。金属触媒としては、例えば、亜鉛系触媒、アルミニウム系触媒、クロム系触媒、及び、コバルト系触媒等が挙げられる。これらの中では、前記エポキシドと二酸化炭素との重合反応において、高い重合活性を有することから、亜鉛系触媒及びコバルト系触媒がより好ましい。
【0062】
亜鉛系触媒としては、例えば、有機亜鉛触媒が好ましく挙げられる。有機亜鉛触媒としては、酢酸亜鉛、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛等の他、一級アミン、2価のフェノール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシ酸、脂肪族ジカルボン酸、脂肪族モノカルボン酸等の化合物と亜鉛化合物とを反応させることにより得られる有機亜鉛触媒等が挙げられる。これらの有機亜鉛触媒の中でも、より高い重合活性を有することから、亜鉛化合物と脂肪族ジカルボン酸と脂肪族モノカルボン酸とを反応させて得られる有機亜鉛触媒が好ましく、酸化亜鉛とグルタル酸と酢酸とを反応させて得られる有機亜鉛触媒がより好ましい。
【0063】
前記コバルト系触媒としては、例えば、下記式(3):
【0064】
【化9】
【0065】
(式中、R及びRは、互いに独立して、水素原子、置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換の芳香族基、又は置換もしくは非置換の芳香族複素環基であるか、又は2個のRもしくは2個のRが互いに結合して置換もしくは非置換の飽和もしくは不飽和の脂肪族環を形成してもよく、R10、R11及びR12はそれぞれ独立して水素原子、置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアルケニル基、置換もしくは非置換の芳香族基、置換もしくは非置換の芳香族複素環基、置換もしくは非置換のアルコキシ基、置換もしくは非置換のアシル基、置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル基、置換もしくは非置換の芳香族オキシカルボニル基、置換もしくは非置換のアラルキルオキシカルボニル基であるか、又は隣り合う炭素原子上のR11とR12とが互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族環又は置換もしくは非置換の芳香環を形成していてもよく、Zは、F、Cl、Br、I、N 、CFSO 、p-CHSO 、BF 、NO 、NO 、OH、PF 、BPh 、SbF 、ClO 、脂肪族カルボキシラート、芳香族カルボキシラート、アルコキシド、及び芳香族オキシドからなる群より選択されるアニオン性配位子である)
で表されるコバルト錯体を用いることができる。
【0066】
式(3)で示されるコバルト錯体の中で、好適な具体例として、次の式(4-1)から(4-5)で示されるコバルト錯体が挙げられる。
【0067】
【化10】
【0068】
前記重合反応に用いられる金属触媒の使用量は、エポキシド100質量部に対して、重合反応の進行を促進する観点から、0.001質量部以上が好ましく、0.01質量部以上がより好ましく、使用量に見合う効果を得る観点から、30質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。
【0069】
前記重合反応は、必要に応じて、金属触媒に加えて、助触媒の存在下で行ってもよい。助触媒としては、例えば、ビス(トリフェニルホスフォラニリデン)アンモニウムクロリド(PPNCl)、ピペリジン、ビス(トリフェニルホスフォラニリデン)アンモニウムフルオリド(PPNF)、ビス(トリフェニルホスフォラニリデン)アンモニウムペンタフルオロベンゾエート(PPNOBzF)、テトラ-n-ブチルアンモニウムクロライド(nBuNCl)、テトラ-n-ブチルアンモニウムブロマイド(nBuNBr)、テトラ-n-ブチルアンモニウムアイオダイド(nBuNI)、テトラ-n-ブチルアンモニウムアセテート(nBuNOAc)、テトラ-n-ブチルアンモニウムナイトレート(nBuNO)、トリエチルホスフィン(EtP)、トリ-n-ブチルホスフィン(nBuP)、トリフェニルホスフィン(PhP)、ピリジン、4-メチルピリジン、4-ホルミルピリジン、4-(N,N-ジメチルアミノ)ピリジン、N-メチルイミダゾール、N-エチルイミダゾール、N-プロピルイミダゾール等が挙げられる。これらのなかでは、PPNCl、PPNF、PPNOBzF及びnBuNClが好ましく、高い反応活性を有する観点から、PPNCl及びPPNFがより好ましい。
【0070】
助触媒の使用量は、金属触媒1モルに対して、0.1~10モルが好ましく、0.3~5モルがより好ましく、0.5~1.5モルがさらに好ましい。
【0071】
前記重合反応には、必要に応じて反応溶媒を用いてもよい。反応溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,1-ジクロロエタン、1,2-ジクロロエタン、エチルクロリド、トリクロロエタン、1-クロロプロパン、2-クロロプロパン、1-クロロブタン、2-クロロブタン、1-クロロ-2-メチルプロパン、クロルベンゼン、ブロモベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、アニソール等のエーテル系溶媒;酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル等のエステル系溶媒;N,N-ジメチルホルミアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒等が挙げられる。
【0072】
反応溶媒の使用量は、反応を円滑に進行させる観点から、エポキシド100質量部に対して、100~10000質量部が好ましく、200~5000質量部がより好ましく、300質量部~1000質量部がさらに好ましい。
【0073】
なお、所定のエポキシドと二酸化炭素とを金属触媒の存在下で重合反応させる方法としては、例えば、オートクレーブに、所定のエポキシド、金属触媒、及び必要に応じて助触媒、反応溶媒等を仕込み、混合した後、二酸化炭素を圧入して、反応させる方法が挙げられる。
【0074】
前記重合反応において用いられる二酸化炭素の使用量は、エポキシド1モルに対して、1~10モルが好ましく、1~5モルがより好ましく、1~3モルがさらに好ましい。二酸化炭素は一括で添加しても、逐次添加しても、連続添加しても良い。
【0075】
前記重合反応において用いられる二酸化炭素の使用圧力は、反応を円滑に進行させる観点から、0.1MPa以上が好ましく、0.2MPa以上がより好ましく、0.5MPa以上がさらに好ましく、使用圧力に見合う効果を得る観点から、20MPa以下が好ましく、10MPa以下がより好ましく、5MPa以下がさらに好ましい。
【0076】
前記重合反応における重合反応温度は、反応時間短縮の観点から、0℃以上が好ましく、10℃以上がより好ましく、20℃以上がさらに好ましく、副反応を抑制し、収率を向上させる観点から、100℃以下が好ましく、90℃以下がより好ましく、80℃以下がさらに好ましい。
【0077】
重合反応時間は、重合反応条件により異なるために一概には決定できないが、通常、1~40時間程度であることが好ましい。
【0078】
本開示の脂肪族ポリカーボネートは、このようにして得られた脂肪族ポリカーボネート(以下、脂肪族ポリカーボネート前駆体ともいい、当該前駆体の式(1)に相当する構造単位を、式(1)で表される構造単位の前駆体などともいう)にカルボキシ基を導入することで製造することができる。カルボキシ基の導入方法としては、脂肪族ポリカーボネート前駆体の側鎖部位を酸化することでカルボキシ基に変換する方法、置換反応によりカルボキシ基を導入する方法、脱保護反応を用いる方法、付加反応によりカルボキシ基を導入する方法、及びこれらを組み合わせる方法等が挙げられる。中でも反応の容易さの観点から、脱保護反応を用いる方法又は付加反応によりカルボキシ基を導入する方法が好ましく用いられる。
【0079】
脱保護反応を用いる方法としては、ベンジルエステル基に対して水素添加反応を行うことによりカルボキシ基を導入する方法、あるいは、ベンジルエーテル基若しくはベンジルアミノ基に対して水素添加反応を、又はシリルエーテル基若しくはアセタール基に対して加水分解反応を行うことにより、ヒドロキシ基又はアミノ基を導入し、そのヒドロキシ基又はアミノ基に対して環状酸無水物等を反応させカルボキシ基を導入する方法等が挙げられる。
【0080】
ベンジルエステル、ベンジルエーテル基、又はベンジルアミノ基の脱保護のための水素添加反応は、一般に、適当な溶媒中、触媒存在下、水素雰囲気下で行われる。
【0081】
溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、アニソール、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
【0082】
触媒としては、例えば、ニッケル系触媒、コバルト系触媒、ルテニウム系触媒、ロジウム系触媒、パラジウム系触媒、白金系触媒及びこれらの混合物又は合金系触媒が挙げられる。
【0083】
触媒の使用量は、式(1)で表される構造単位の前駆体1モルに対して、通常少なくとも0.05モル以上であり、好ましくは0.1~0.3モルである。
【0084】
使用する水素の圧力としては、通常0.05MPa以上15MPa以下であり、0.1MPa以上6MPa以下が好ましい。
【0085】
当該反応は、通常0℃~100℃程度(好ましくは20℃~80℃)にて好適に進行し、一般に2時間~24時間程度にて該反応は終了する。
【0086】
シリルエーテル基やアセタール基の脱保護のための加水分解反応は、一般に、適当な溶媒中、酸触媒存在下で行われる。
【0087】
溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、アニソール、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
【0088】
酸触媒としては、塩酸、硫酸、リン酸などの無機酸、ギ酸、酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の有機酸、強酸性又は弱酸性イオン交換樹脂、メソポーラスシリカ、ゼオライト、酸性アルミナ等の固体酸が挙げられる。
【0089】
触媒の使用量は、式(1)で表される構造単位の前駆体1モルに対して、通常少なくとも0.05モル以上であり、好ましくは0.1~0.3モルである。
【0090】
当該反応は、通常0℃~100℃程度(好ましくは20℃~80℃)にて好適に進行し、一般に2時間~24時間程度にて該反応は終了する。
【0091】
当該反応を行うことにより、式(1)で表される構造単位の前駆体の側鎖をヒドロキシ基又はアミノ基を有する構造に変換することが出来る。ヒドロキシ基又はアミノ基は、さらに適当な溶媒中、環状酸無水物等と反応させることにより、式(1)で表される構造単位に変換することが出来る。
【0092】
環状酸無水物としては、無水コハク酸、無水マレイン酸、グルタル酸無水物、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸無水物、無水フタル酸等が挙げられる。
【0093】
溶媒としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、アニソール、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
【0094】
当該反応は、通常0℃~100℃程度(好ましくは20℃~80℃)にて好適に進行し、一般に2時間~24時間程度にて該反応は終了する。
【0095】
付加反応によりカルボキシ基を導入する方法としては、メタセシス反応やディールズ・アルダー反応等により不飽和カルボン酸を付加させる方法、マイケル付加反応によりアミノ基やヒドロキシ基を有するカルボン酸を付加させる方法、エン・チオール反応によりメルカプト基を有するカルボン酸を付加させる方法等が挙げられる。
【0096】
メタセシス反応に用いられる不飽和カルボン酸としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、3-ブテン酸、p-ビニル安息香酸等が挙げられる。
【0097】
不飽和カルボン酸の使用量は、式(1)で表される構造単位の前駆体1モルに対して、通常少なくとも1モル以上であり、好ましくは1~10モルである。
【0098】
当該反応は、一般に、適当な溶媒中、触媒存在下で行われる。
【0099】
溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、アニソール、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
【0100】
触媒としては、例えば、トリシクロヘキシルホスフィン[1,3-ビス(2,4,6-トリメチルエチルフェニル)イミダゾール-2-イリデン][3-フェニル-1H-インデン-1-イリデン]ルテニウムジクロリド、トリシクロヘキシルホスフィン[3-フェニル-1H-インデン-1-イリデン][1,3-ビス(2,4,6-トリメチルエチルフェニル)-4,5-ジヒドロ-イミダゾール-2-イリデン]ルテニウムジクロリド、トリシクロヘキシルホスフィン[1,3-ビス(2,4,6-トリメチルエチルフェニル)-4,5-ジヒドロイミダゾール-2-イリデン][(フェニルチオ)メチレン]ルテニウムジクロリド、ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)-3-フェニル-1H-インデン-1-イリデンルテニウムジクロリド、1,3-ビス(2,4,6-トリメチルエチルフェニル)-4,5-ジヒドロイミダゾール-2-イリデン[2-(イソプロポキシ)-5-(N,N-ジメチルアミノスルホニル)フェニル]メチレンルテニウムジクロリド、(2,6-ジイソプロピルフェニルイミド)(ネオフィリデン)モリブデンビス(tert-ブトキシド)、(2,6-ジイソプロピルフェニルイミド)(ネオフィリデン)モリブデンビス(ヘキサフルオロtert-ブトキシド)、(2-トリフルオロメチル-2-フェニル-1,1,1-トリフルオロエトキシ)2,6-ジメチルフェニルイミドタングステン(2,5-ジメチルピロリド)(ネオフィリデン)(1,10-フェナントロリン)、(2-トリフルオロメチル-2-フェニル-1,1,1-トリフルオロエトキシ)フェニルイミドタングステン(2,5-ジメチルピロリド)(ネオフィリデン)(1,10-フェナントロリン)等が挙げられる。
【0101】
触媒の使用量は、式(1)で表される構造単位の前駆体1モルに対して、通常少なくとも0.01モル以上であり、好ましくは0.05~0.3モルである。
【0102】
当該反応は、通常0℃~100℃程度(好ましくは20℃~80℃)にて好適に進行し、一般に2時間~24時間程度にて該反応は終了する。
【0103】
ディールズ・アルダー反応に用いられる不飽和カルボン酸としては、例えば、2-フランカルボン酸、1,3-シクロペンタジエン-1-カルボン酸、2,4-シクロペンタジエン-1-カルボン酸、1,3-ブタジエン-1-カルボン酸等が挙げられる。
【0104】
不飽和カルボン酸の使用量は、式(1)で表される構造単位の前駆体1モルに対して、通常少なくとも1モル以上であり、好ましくは1~5モルである。
【0105】
当該反応は、一般に、適当な溶媒中、ルイス酸の存在下又は非存在下で行われる。
【0106】
溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、テトラヒドロフラン、1,2-ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、アニソール、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
【0107】
ルイス酸としては、例えば、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、アルミニウムイソプロポキシド、トリメチルアルミニウム、四塩化チタン、チタンイソプロポキシド、トリフルオロボラン・ジエチルエーテル錯体等が挙げられる。
【0108】
ルイス酸を使用する場合におけるルイス酸の使用量としては、式(1)で表される構造単位の前駆体1モルに対して、通常少なくとも0.05モル以上であり、好ましくは0.1~1モルである。
【0109】
当該反応は、通常0℃~120℃程度(好ましくは25℃~80℃)にて好適に進行し、一般に3時間~48時間程度にて該反応は終了する。
【0110】
マイケル反応に用いられるアミノ基やヒドロキシ基を有するカルボン酸としては、例えば、グリシン、ロイシン、グリコール酸、乳酸等が挙げられる。当該反応は、一般に、適当な溶媒中、塩基性化合物の存在下で行われる。
【0111】
アミノ基やアルコキシ基を有するカルボン酸の使用量は、式(1)で表される構造単位の前駆体1モルに対して、通常少なくとも1モル以上であり、好ましくは1~5モルである。
【0112】
溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、テトラヒドロフラン、1,2-ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、アニソール、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
【0113】
塩基性化合物としては、有機塩基、無機塩基を用いることが出来、有機塩基としては、例えば、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、4-ジメチルアミノピリジン、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン、ナトリウムメトキシド、ナトリウムtert-ブトキシド等が挙げられる。無機塩基としては、例えば、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられる。
【0114】
塩基性化合物の使用量は、アミノ基やアルコキシ基を有するカルボン酸1モルに対して、通常少なくとも0.01モル以上であり、好ましくは0.1~1モルである。
【0115】
当該反応は、通常-78℃~100℃程度(好ましくは25℃~60℃)にて好適に進行し、一般に3時間~48時間程度にて該反応は終了する。
【0116】
エン・チオール反応に用いられるメルカプト基を有するカルボン酸としては、例えば、チオグリコール酸、3-メルカプトプロピオン酸、4-メルカプト酪酸、チオ乳酸、3-メルカプト酪酸、p-メルカプト安息香酸、メルカプトコハク酸、3-メルカプト乳酸等が挙げられる。
【0117】
当該反応は、一般に、適当な溶媒中、ラジカル開始剤存在下で行われる。
【0118】
メルカプト基を有するカルボン酸の使用量は、式(1)で表される構造単位の前駆体1モルに対して、通常少なくとも1モル以上であり、好ましくは1~20モルである。
【0119】
溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、テトラヒドロフラン、1,2-ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、アニソール、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
【0120】
ラジカル開始剤としては、例えば、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸)ジメチル、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、ベンゾイルパーオキシド、ジ-tert-ブチルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、tert-ブチルヒドロパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、ペルオキソ二硫酸カリウム等が挙げられる。
【0121】
ラジカル開始剤の使用量は、式(1)で表される構造単位の前駆体1モルに対して、通常少なくとも0.1モル以上であり、好ましくは0.5~1モルである。
【0122】
当該反応は、使用するラジカル開始剤の種類にもよるが、通常0℃~120℃程度(好ましくは20℃~80℃)にて好適に進行し、一般に2時間~12時間程度にて該反応は終了する。
【0123】
なお、各反応においては、必要に応じて、公知の精製方法(例えばカラムクロマトグラフィー、再沈殿法など)を用いて、反応物を適宜精製してもよい。
【0124】
本開示の脂肪族ポリカーボネートの質量平均分子量は、用途にもよるため一概には言えないが、一般に6万以上100万以下であることが好ましい。
【0125】
ハンドリング性の観点から、質量平均分子量は6万以上であることが好ましく、10万以上であることがより好ましく、20万以上であることがさらに好ましい。また、溶媒への適度な溶解性をもたせる観点から、質量平均分子量は100万以下であることが好ましく、80万以下であることがより好ましく、50万以下であることがさらに好ましい。
【0126】
本開示は、本開示の脂肪族ポリカーボネートを含有する組成物(本開示の脂肪族ポリカーボネート含有組成物)も、その実施形態として好ましく包含する。
【0127】
本開示の脂肪族ポリカーボネート含有組成物における、脂肪族ポリカーボネート以外の含有成分としては、例えば、架橋剤、溶剤、添加剤、溶媒、顔料、モノマー成分、無機材料等が挙げられる。このような、脂肪族ポリカーボネート以外の含有成分は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0128】
例えば、本開示の脂肪族ポリカーボネートと架橋剤とを含む組成物が好ましく挙げられる。当該組成物は、例えば、本開示の脂肪族ポリカーボネートと架橋剤とを適宜混合することにより、調製できる。当該組成物を、以下「ポリカ架橋剤組成物」ということがある。また、当該組成物は、例えば接着剤組成物として好ましく用いることができる。
【0129】
架橋剤としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、ジグリシジルアニリン、ジグリシジルアミン、エポキシ化大豆油、グリシジルメタクリレートコポリマー等のエポキシ系架橋剤;トリレンジイソシアネート、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、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート等のイソシアネート系架橋剤;ジフェニルメタン-4,4’-ビス(1-アジリジンカーボキサミド)、トリメチロールプロパン-トリ-β-アジリジニルプロピオネート、テトラメチロールメタン-トリ-β-アジリジニルプロピオネート、トルエン-2,4-ビス(1-アジリジンカーボキサミド)等のアジリジン系架橋剤;ジイソプロポキシアルミニウムモノオレイルアセトアセテート、モノイソプロポキシアルミニウムビスオレイルアセトアセテート、モノイソプロポキシアルミニウムモノオレエートモノエチルアセトアセテート等の金属キレート架橋剤等が挙げられる。
【0130】
組成物中の架橋剤の量は、脂肪族ポリカーボネート100質量部に対して、例えば、0.1質量部~20質量部が好ましい。当該範囲の下限は、例えば0.2、0.5、1、2、3、4、又は5質量部程度であってもよい。また、当該範囲の上限は、例えば19、18、17、16、15、14、13、12、11、又は10質量部程度であってもよい。例えば、0.5質量部~15質量部がより好ましく、1質量部~10質量部がさらに好ましい。
【0131】
なお、当該組成物において、一部の架橋剤は脂肪族ポリカーボネートと反応して架橋が形成されていてもよい。この場合、当該組成物には、架橋済み脂肪族ポリカーボネートも含有されているということができる。
【0132】
また例えば、本開示の脂肪族ポリカーボネート若しくはポリカ架橋剤組成物と溶剤及び/又は添加剤とを含む組成物が好ましく挙げられる。当該組成物は、例えば、本開示の脂肪族ポリカーボネート若しくはポリカ架橋剤組成物と溶剤及び/又は添加剤とを適宜混合することにより、調製できる。また、当該組成物は、優れた接着効果を好ましく奏することから、例えば接着剤組成物として好ましく用いることができる。
【0133】
溶媒としては、例えば、トルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、N-メチル-2-ピロリドン、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、トリメチルペンタンジオールモノイソブチレート、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ターピネオール、ターピネオールアセテート、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテート、テキサノール、イソホロン、乳酸ブチル、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、ベンジルアルコール、フェニルプロピレングリコール、クレゾール、N,N-ジメチルホルムアミド、及び、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
【0134】
添加剤としては、架橋剤、粘着付与剤、光安定剤、シランカップリング剤、帯電防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止剤、充填剤、可塑剤等が挙げられる。架橋剤としては、例えばエチレングリコールグリシジルエーテル、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
【0135】
接着剤組成物として用いる場合には、例えば、本開示の脂肪族ポリカーボネート100質量部に対して、架橋剤を2~20質量部程度含有するものが好ましい。当該架橋剤の含有比率範囲は、下限が3、4、又は5質量部程度であってもよく、また上限が19、18、17、16、15、14、13、12、11、又は10質量部程度であってもよい。
【0136】
また例えば、本開示の脂肪族ポリカーボネート若しくはポリカ架橋剤組成物と溶媒及び/又は顔料とを含む組成物が好ましく挙げられる。当該組成物は、例えば、本開示の脂肪族ポリカーボネート若しくはポリカ架橋剤組成物と溶媒及び/又は顔料(さらに必要に応じてその他の成分)とを適宜混合することにより、調製できる。また、当該組成物は、優れた沈降安定性を好ましく奏することから、例えばインク組成物として好ましく用いることができる。
【0137】
溶媒としては、例えば、トルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、N-メチル-2-ピロリドン、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、トリメチルペンタンジオールモノイソブチレート、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ターピネオール、ターピネオールアセテート、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテート、テキサノール、イソホロン、乳酸ブチル、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、ベンジルアルコール、フェノキシエタノール、フェニルプロピレングリコール、クレゾール、N,N-ジメチルホルムアミド、及び、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
【0138】
顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、カドミウムレッド、フェロシアン鉄、群青、及び、カーボンブラック等の無機顔料、並びに、フタロシアニンブルー、ニッケルアゾイエロー、マラカイトグリーンレーキ、ジオキサドンバイオレット、及び、アニリンブラック等の有機顔料等が挙げられる。
【0139】
その他の成分としては、界面活性剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、チクソ剤、可塑剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。分散剤としては、例えばポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸アンモニウム等が挙げられる。
【0140】
インク組成物として用いる場合には、例えば、本開示の脂肪族ポリカーボネート30質量部に対して、顔料を40~70質量部程度含有するものが好ましい。当該顔料の含有比率範囲は、下限が41、42、43、44、45、46、47、48、49、又は50質量部程度であってもよく、また上限が69、68、67、66、又は65質量部程度であってもよい。また、特に分散剤を組み合わせて用いる場合には、本開示の脂肪族ポリカーボネート30質量部に対して、2~10質量部程度、又は3~9質量部程度用いることが好ましい。
【0141】
また例えば、本開示の脂肪族ポリカーボネート若しくはポリカ架橋剤組成物と、溶剤及び/又は添加剤並びにモノマー成分と、を含む組成物が好ましく挙げられる。当該組成物は、例えば、本開示の脂肪族ポリカーボネート若しくはポリカ架橋剤組成物と溶剤及び/又は添加剤並びにモノマー成分とを適宜混合することにより、調製できる。また、当該組成物は、基材密着性を好ましく奏することから、例えばコーティング用組成物として好ましく用いることができる。
【0142】
溶媒としては、例えば、トルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、N-メチル-2-ピロリドン、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、トリメチルペンタンジオールモノイソブチレート、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ターピネオール、ターピネオールアセテート、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテート、テキサノール、イソホロン、乳酸ブチル、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、ベンジルアルコール、フェノキシエタノール、フェニルプロピレングリコール、クレゾール、N,N-ジメチルホルムアミド、及び、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
【0143】
添加剤としては、例えば、クレー、タルク、炭酸カルシウム、マイカ等の充填剤、チタンホワイト等の白色顔料、染料、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、澱粉、デキストリン等の増粘剤、分散剤、乳化剤、湿潤剤、消泡剤、成膜助剤、熱酸発生剤、光酸発生剤、ラジカル発生剤、硬化剤、硬化促進剤等が挙げられる。硬化剤としては、例えばメチルテトラヒドロ無水フタル酸、メタフェニレンジアミン等が挙げられる。
【0144】
モノマー成分としては、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテル、ポリグリセリンポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、イソソルビドジグリシジルエーテル、イソマンニドジグリシジルエーテル、イソイディットジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、クレゾールノボラックポリグリシジルエーテル等の多官能エポキシ系モノマー、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイドオキサイド)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート系モノマー等が挙げられる。
コーティング用組成物として用いる場合には、例えば、本開示の脂肪族ポリカーボネート10質量部に対して、モノマーを10~70質量部程度含有するものが好ましい。当該モノマーの含有比率範囲は、下限が、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、又は25質量部程度であってもよく、また上限が69、68、67、66、65、64、63、62、61、60、59、58、57、56、55、54、53、52、51、又は50質量部程度であってもよい。また、特に硬化剤を組み合わせて用いる場合には、本開示の脂肪族ポリカーボネート10質量部に対して、10~70質量部程度含有するものが好ましい。当該モノマーの含有比率範囲は、下限が、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、又は25質量部程度であってもよく、また上限が69、68、67、66、65、64、63、62、61、60、59、58、57、56、55、54、53、52、51、又は50質量部程度であってもよい。モノマーと硬化剤とを同量程度用いることがより好ましい。
【0145】
また、本開示の脂肪族ポリカーボネート若しくはポリカ架橋剤組成物は、焼成用バインダー(すなわち、熱分解性を有するバインダー)として使用することができる。本開示の脂肪族ポリカーボネート若しくはポリカ架橋剤組成物以外に、溶媒及び/又は添加剤を含む組成物を焼成用バインダーとして用いることも出来る。溶媒としては、例えば、トルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、N-メチル-2-ピロリドン、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、トリメチルペンタンジオールモノイソブチレート、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ターピネオール、ターピネオールアセテート、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテート、テキサノール、イソホロン、乳酸ブチル、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、ベンジルアルコール、フェニルプロピレングリコール、クレゾール、N,N-ジメチルホルムアミド、及び、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
【0146】
添加剤としては、分解促進剤、密着促進剤、界面活性剤、可塑剤、保存安定剤、消泡剤等が挙げられる。
【0147】
また、本開示の脂肪族ポリカーボネート若しくはポリカ架橋剤組成物は、無機材料を均一に分散させるための分散剤として用いることが出来る。
【0148】
無機材料としては、金、銀、銅、鉄、ニッケル、パラジウム、白金、アルミニウム、タングステン、これらの合金等からなる金属粒子;CaO-Al-SiO系、MgO-Al-SiO系、LiO-Al-SiO系等のケイ素酸化物、酸化ビスマスガラス、ケイ酸塩ガラス、鉛ガラス、亜鉛ガラス、ボロンガラス等のガラス粉;アルミナ、ジルコニア、セリア、酸化チタン、チタン酸バリウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素等のセラミック粉末;カーボンブラック、グラファイトカーボン、フラーレン類、カーボンナノチューブ類、ナノダイヤモンド等の炭素材料等が挙げられる。
【0149】
本開示の脂肪族ポリカーボネート若しくはポリカ架橋剤組成物及び無機材料、さらに必要に応じて溶剤やその他添加剤を、ボールミルやビーズミル等の公知の方法で分散することで、均一な組成物(例えば、好ましくはスラリー)を得ることが出来る。
【0150】
なお、本明細書において「含む」とは、「本質的にからなる」と、「からなる」をも包含する(The term "comprising" includes "consisting essentially of” and "consisting of.")。また、本開示は、本明細書に説明した構成要件を任意の組み合わせを全て包含する。
【0151】
また、上述した本開示の各実施形態について説明した各種特性(性質、構造、機能等)は、本開示に包含される主題を特定するにあたり、どのように組み合わせられてもよい。すなわち、本開示には、本明細書に記載される組み合わせ可能な各特性のあらゆる組み合わせからなる主題が全て包含される。
【実施例
【0152】
以下に、実施例により本開示をさらに具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。なお、脂肪族ポリカーボネートの物性の測定は、以下の方法により行った。
【0153】
[脂肪族ポリカーボネートに含まれる式(1)で表される構造単位の含有量(含有率)] JIS K 2501;2003に記載の方法に従い、以下の方法で測定した。
試料(脂肪族ポリカーボネート)2.0gをテトラヒドロフラン/水=10/1(wt/wt)溶液40.0gに溶解させ、その溶液を0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定を行い、要した水酸化ナトリウム水溶液の量、空試験(脂肪族ポリカーボネートを含まない溶液を用いた測定)に要した水酸化ナトリウム水溶液の量から樹脂中の式(1)で表される構造単位の含有量を算出した。より詳細には、式(1)、式(2)の構造単位の分子量をそれぞれF1、F2、式(1)で表される構造単位の含有量をa(モル%)、滴下に要した水酸化ナトリウム水溶液の量をV1(mL)、空試験に要した水酸化ナトリウム水溶液の量をV2(mL)とすると、以下の等式が成立するから、当該等式に滴定結果を代入し、式(1)で表される構造単位の含有量aを算出した。
【0154】
【数2】
【0155】
[脂肪族ポリカーボネートの質量平均分子量(Mw)]
脂肪族ポリカーボネート濃度が0.2質量%のN,N-ジメチルホルムアミド溶液を調製し、高速液体クロマトグラフ(HPLC)を用いて測定した。測定後、同一条件で測定した質量平均分子量が既知のポリスチレンと比較することにより、質量平均分子量を算出した。
測定条件は、以下の通りである。
カラム:GPCカラム(昭和電工株式会社の商品名、Shodex OHPac SB-804,SB-805)
カラム温度:40℃
溶出液:5mmol/L LiBr-N,N-ジメチルホルムアミド溶液
流速:1.0mL/min
【0156】
[脂肪族ポリカーボネートの熱分解挙動]
日立ハイテクサイエンス社製TG/DTA6200を用い、窒素雰囲気下、10℃/minの昇温速度で室温から500℃まで昇温して、熱分解挙動を測定し、熱重量曲線および示差熱曲線を得た。熱分解開始温度は、熱重量曲線における試験加熱開始前の質量を通る横軸に平行な線と、重量曲線における屈曲点間の勾配が最大となるように引いた接線との交点とした。分解反応における発熱ピークの有無は示差熱曲線におけるベースラインよりも上に凸となるピークの有無で判断した(上に凸となるピークが発熱ピークを表す)。400℃残査量は熱重量曲線上の温度400℃における重量から計算した。
【0157】
製造例1[亜鉛触媒の製造]
冷却管、温度計及び攪拌機を備え付けた300mL容四つ口フラスコに、酸化亜鉛6.10g(0.075mol)、グルタル酸9.50g(0.15mol)、酢酸0.08g(0.003mol)及びトルエン160.00gを仕込んだ。次いで、窒素雰囲気下で60℃まで昇温し、さらに同温度で4時間攪拌して反応させた。その後、110℃まで昇温し、さらに同温度で4時間攪拌し、共沸蒸留により水分を除去した後、室温まで冷却して、亜鉛触媒を含む触媒スラリーを130.21g得た。
【0158】
実施例1
〔脂肪族ポリカーボネート前駆体1の製造〕
【0159】
【化11】
【0160】
1L容のオートクレーブの系内を窒素雰囲気に置換した後、製造例1で得られた触媒スラリー130.21g(亜鉛触媒を0.075mol含む)、ヘキサン614.00g、プロピレンオキシド87.00g(1.5mol)、アリルグリシジルエーテル1.14g(0.010mol)を仕込み、攪拌下、二酸化炭素を加え、反応系内が1.5MPaとなるまで二酸化炭素を充填した。その後、60℃に昇温し、12時間重合を行った。反応終了後、オートクレーブを脱圧し、内容物をアセトンで希釈した。不溶物をろ過後、ろ液をメタノールに注ぎ、白色固体を析出させた。得られた白色固体を減圧乾燥することにより、脂肪族ポリカーボネート前駆体1を125.18g得た。
【0161】
得られた脂肪族ポリカーボネート前駆体1の構造は、H-NMRにより同定した。H-NMR(CDCl)δ=5.90-5.80(1H),5.30-5.15(2H),5.06-5.02(1H),4.50-4.30(2H),4.01-3.99(2H),3.65-3.62(2H),3.53-3.40(2H),1.40-1.30(3H)ppm.
得られた脂肪族ポリカーボネート前駆体1の質量平均分子量は356,000であり、アリル基の含有量(すなわち、当該前駆体1における、式(1)の構造単位の前駆体単位の含有率)は0.70モル%であった。当該値は、H-NMRの結果から算出した。具体的には、5.8ppm付近のアリル基由来のピークの積分値をA、5.0ppm付近のカーボネート基に隣接するメチン水素に由来するピークの積分値をBとし、次の等式を用いて算出した。
【0162】
アリル基の含有量(モル%)=A/B×100
【0163】
[脂肪族ポリカーボネートの製造]
【0164】
【化12】
【0165】
攪拌機、ガス導入管、温度計を備えた1L容のセパラブルフラスコを窒素置換した後、得られた脂肪族ポリカーボネート前駆体1を100.00g、アセトニトリル560.00g、チオグリコール酸14.34g、及び2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.45gを仕込み、攪拌しながら、60℃に昇温し、その温度で4時間攪拌した。反応後、反応溶液をメタノールに注ぎ、ポリマーを析出させた。得られたポリマーを乾燥させることにより、脂肪族ポリカーボネート95.12gを得た。得られた脂肪族ポリカーボネートの質量平均分子量は357100であった。
【0166】
得られた脂肪族ポリカーボネートの構造は、H-NMRにより同定した(図1)。H-NMR(CDCl)δ=5.05-4.95(1H),4.51-4.23(2H),3.64-3.40(4H),3.24(2H),2.73(2H),1.86(2H),1.31(3H)ppm.
中和滴定により算出された、得られた脂肪族ポリカーボネート中、式(1)で表される構造単位の含有量は0.66モル%であった。
【0167】
実施例2~6
プロピレンオキシド及びアリルグリシジルエーテルの使用量を表1に示す量に変更した以外は実施例1と同様に反応を行うことにより、脂肪族ポリカーボネートを得た。
【0168】
比較例1
アリルグリシジルエーテルを使用しない以外は実施例1と同様の反応を行うことにより、脂肪族ポリカーボネート130gを得た。
【0169】
比較例2、3
プロピレンオキシド及びアリルグリシジルエーテルの使用量を表1に示す量に変更した以外は実施例1と同様に反応を行うことにより、脂肪族ポリカーボネートを得た。
【0170】
以上の実施例及び比較例で得られた脂肪族ポリカーボネートの質量平均分子量及び式(1)の構造単位含有率(%)について、表1にまとめて示す。
【0171】
また、実施例1、比較例1、及び比較例2の脂肪族ポリカーボネートの、熱重量曲線及び示差熱曲線を、それぞれ図2及び図3に示す。
【0172】
【表1】
【0173】
実施例7
〔脂肪族ポリカーボネート前駆体2の製造〕
【0174】
【化13】
【0175】
1L容のオートクレーブの系内を窒素雰囲気に置換した後、製造例1で得られた触媒スラリー130.21g(亜鉛触媒を0.075mol含む)、ヘキサン614.00g、プロピレンオキシド87.00g(1.5mol)、3-オキシラニル酪酸ベンジル4.74g(0.023mol)を仕込み、攪拌下、二酸化炭素を加え、反応系内が1.5MPaとなるまで二酸化炭素を充填した。その後、60℃に昇温し、12時間重合を行った。反応終了後、オートクレーブを脱圧し、内容物をアセトンで希釈した。不溶物をろ過後、ろ液をメタノールに注ぎ、白色固体を析出させた。得られた白色固体を減圧乾燥することにより、脂肪族ポリカーボネート前駆体2を125.18g得た。
【0176】
得られた脂肪族ポリカーボネート前駆体2の構造は、H-NMRにより同定した。H-NMR(CDCl)δ=7.40-7.20(5H),5.10(2H),5.06-4.90(1H),4.40-4.10(2H),2.41-2.33(2H),1.70-1.60(4H),1.40-1.30(3H)ppm.
得られた脂肪族ポリカーボネート前駆体2の質量平均分子量は286,000であり、ベンジル基の含有量(すなわち、当該前駆体における式(1)の構造単位の含有率)は1.48モル%であった。当該値は、H-NMRの結果から算出した。具体的には、7.3ppm付近のフェニル基由来のピークの積分値をC、1.3ppm付近のメチル基に由来するピークの積分値をDとし、次の等式を用いて算出した。
【0177】
ベンジル基の含有量(モル%)=3×C/(3×C+5×D)×100
【0178】
[脂肪族ポリカーボネートの製造]
【0179】
【化14】
【0180】
磁気攪拌子、ガス導入管を備えた1L容のナス型フラスコを窒素置換した後、得られた脂肪族ポリカーボネート前駆体2を100.00g、酢酸エチル560.00g、メタノール240.00g、5%パラジウム炭素10.0gを仕込み、凍結脱気を行った。反応容器内を水素雰囲気に置換し、水素圧0.1MPaを保ちながら、25℃で24時間攪拌した。反応完了後、ろ過により不溶分を除去した後、ろ液をメタノールに注ぎポリマーを析出させた。得られたポリマーを乾燥させることによりカルボキシ基を側鎖に有する脂肪族ポリカーボネート95.12gを得た。得られた脂肪族ポリカーボネートの質量平均分子量は197100であった。
【0181】
得られた脂肪族ポリカーボネートの構造は、H-NMRにより同定した。
H-NMR(CDCl)δ=5.05-4.95(1H),4.51-4.23(2H),2.80-2.73(2H),1.86-1.65(4H),1.31(3H)ppm.
中和滴定により算出された、得られた脂肪族ポリカーボネート中、式(1)で表される構造単位の含有量は1.48モル%であった。
【0182】
実施例8
攪拌機、ガス導入管、温度計を備えた1L容のセパラブルフラスコを窒素置換した後、実施例4で得られた脂肪族ポリカーボネート100.00g、酢酸エチル560.00g、ヘキサメチレンジイソシアネート5.0gを仕込み、攪拌しながら、50℃に昇温し、その温度で1時間攪拌した。その後、反応溶液を乾燥させることにより架橋剤(ヘキサメチレンジイソシアネート)を含む脂肪族ポリカーボネート含有組成物105.0gを得た。当該反応により、一部の架橋剤は脂肪族ポリカーボネートと反応し、架橋済み脂肪族ポリカーボネートが得られた。なお、当該組成物を上述したようにしてHPLCにより解析したところ、得られた架橋済み脂肪族ポリカーボネートの質量平均分子量は317400であった。
【0183】
中和滴定により算出された、得られた脂肪族ポリカーボネート中、式(1)で表される構造単位の含有量は1.05モル%であった。(式(1)で表される構造単位におけるカルボキシル基が架橋反応に用いられて架橋されたため、当該構造単位の含有量が減少した。)
【0184】
評価例1[接着剤組成物としての評価]
表2に記載の材料を酢酸エチルに均一に溶解させることで接着剤組成物を得た。例えば、評価例1-aは、脂肪族ポリカーボネート100部に架橋剤7部を組み合わせて用いたことを示す。なお、以下表中の「部」は質量部を示す。なお、実施例8の脂肪族ポリカーボネート樹脂組成物を使用した評価例では、すでに架橋剤が含まれているため、接着剤組成物を作成する際には新たな架橋剤は混合しなかった。得られた接着剤組成物をアルミニウム箔に塗布した後、40℃で6時間乾燥させ、試験片を作成した。試験片をSUS304板に130℃、1分間、5.0MPaの圧力で圧着し、24時間放置後、JIS K 6854-2:1999に従い、100mm/minの引張速度で180°剥離試験を行った。評価結果を表2にまとめた。
【0185】
【表2】
【0186】
表2に示す通り、各実施例の脂肪族ポリカーボネート及び架橋剤を含む組成物は、優れた接着性を示した。
【0187】
評価例2[インク組成物としての評価]
表3に記載の材料をフェノキシエタノールに加え、500rpmで1時間攪拌し、インク組成物を得た。得られたインク組成物を15cmの沈降管に充填し、40℃で7日間保存し、1日後又は7日後に、液面上部から2cm下の部分の濁度を目視で確認し沈降性を評価した。初期段階と変化が見られなかった場合はA、初期状態と並べて比較しないと変化が認識できない程度に若干薄くなった場合はB、明らかに薄くなった場合はC、完全に沈降し濁りが見られない場合はDとした。
【0188】
【表3】
【0189】
表3に示す通り、各実施例の脂肪族ポリカーボネートを使用したときは、インク組成物は優れた沈降安定性を示した。
【0190】
評価例3[コーティング用組成物としての評価]
表4に記載の材料をメチルエチルケトンに加え、均一に溶解させコーティング用組成物を得た。得られたコーティング用組成物を、アプリケータを用いて脱脂処理を施したガラス基板上に塗布した。その後、60℃で5時間を乾燥させ、さらに180℃で5時間加熱し、コーティング膜を備えたガラス基板を作成した。基材との密着性はJIS K 5600-5-6:1999に従い評価した。剥離が全く見られなかった場合をA、15%未満の剥離が見られた場合をB、15%以上の剥離が見られた場合をCとした。
【0191】
【表4】
【0192】
表4に示す通り、各実施例の脂肪族ポリカーボネートを用いた場合は優れた基材密着性を示すコーティング用組成物が得られた。
【0193】
評価例4[バインダー樹脂としての評価]
チタン酸バリウム100部、脂肪族ポリカーボネート15部をメチルエチルケトンに加え、ボールミルを用いて分散した後、アプリケータを用いてのシート状に成形し、60℃で溶剤を乾燥させた。得られたシートの密度をシートの寸法と重量から求め、さらに用いたチタン酸バリウム、脂肪族ポリカーボネートの重量、比重からそれぞれの体積を算出し、シートの理論密度を求め、以下の計算からシートの空隙率を求めた。
空隙率(%)=(1-測定したシート密度/シートの理論密度)×100
シートの理論密度=(チタン酸バリウム重量+脂肪族ポリカーボネート重量)/(チタン酸バリウム体積+脂肪族ポリカーボネート体積)
空隙率が0以上10%未満をA、10%以上20%未満をB、20%以上をCと評価した。
また、評価に用いた脂肪族ポリカーボネートの熱分解測定を行い、熱分解開始温度、400℃残査量、分解反応における発熱ピークの有無を評価した。
【0194】
【表5】
【0195】
表5に示す通り、各実施例の脂肪族ポリカーボネートを用いることで、従来の脂肪族ポリカーボネートを用いるよりも緻密なシートが得られた。さらに各実施例の脂肪族ポリカーボネートは従来の脂肪族ポリカーボネートと同等の熱分解性を示した。このことから、各実施例の脂肪族ポリカーボネート(又はこれを含む組成物)は焼成用バインダーとして有用であることが確認できた。
【0196】
評価例5[分散剤としての評価]
チタン酸バリウム100部、脂肪族ポリカーボネート5部をメチルエチルケトンに加え、ボールミルを用いて分散を行い、島津製作所製レーザー回折式粒度分布計SALD-7100を用いて、分散前後の粒度分布の変化を測定した。原料であるチタン酸バリウムよりも粒度分布が狭くなった場合はA、粒度分布がほとんど変化しなかった場合はB、粒度分布が広くなり明らかな凝集が見られた場合はCと評価した。
【0197】
【表6】
【0198】
表6に示す通り、各実施例の脂肪族ポリカーボネートを分散剤として用いると、優れた分散性を示すことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【0199】
本開示の脂肪族ポリカーボネートは、従来の脂肪族ポリカーボネートに、さらに有用な機能が付与されていることから、より広範な用途に適用することができる。
図1
図2
図3