(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-20
(54)【発明の名称】反応性末端を含む側鎖官能化ポリ(アリールエーテルスルホン)コポリマー
(51)【国際特許分類】
C08G 65/48 20060101AFI20230213BHJP
【FI】
C08G65/48
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022537555
(86)(22)【出願日】2020-12-21
(85)【翻訳文提出日】2022-08-17
(86)【国際出願番号】 EP2020087370
(87)【国際公開番号】W WO2021123405
(87)【国際公開日】2021-06-24
(32)【優先日】2019-12-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(32)【優先日】2020-03-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】512323929
【氏名又は名称】ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ ユーエスエー, エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ナイル, カムレシュ
【テーマコード(参考)】
4J005
【Fターム(参考)】
4J005AA24
4J005BA00
4J005BB01
4J005BB02
4J005BD05
4J005BD06
(57)【要約】
本発明は、反応性末端基を含む側鎖官能化コポリマー(P1)に関する。本発明は、コポリマー(P0)から出発するコポリマー(P1)の調製プロセス及び膜、複合材料又はコーティングの調製におけるコポリマー(P1)の使用にも関する。本発明は、少なくとも本発明によるコポリマー(P1)を含む樹脂組成物にも関する。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コポリマー(P1)であって、
- 式(M):
【化1】
の繰り返し単位(R
P1)、
- 式(N):
【化2】
の繰り返し単位(R*
P1)、
- 少なくとも50μeqのヒドロキシル末端基、アミン末端基又は酸末端基
(式中、
- 各R
1は、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び第四級アンモニウムからなる群から独立して選択され;
- 各iは、0~4から独立して選択され;
- G
Nは、以下の式:
【化3】
の少なくとも1つからなる群から選択され、
- 各kは、1~4から独立して選択され;
- 各jは、3~7から独立して選択され;
- T及びQは、結合、-CH
2-;-O-;-SO
2-;-S-;-C(O)-;-C(CH
3)
2-;-C(CF
3)
2-;-C(=CCl
2)-;-C(CH
3)(CH
2CH
2COOH)-;-N=N-;-R
aC=CR
b-(ここで、各R
a及びR
bは、互いに独立して、水素又はC1~C12アルキル、C1~C12アルコキシ若しくはC6~C18アリール基である);-(CH
2)
m-及び-(CF
2)
m-(ここで、mは、1~6の整数である);最大で6個の炭素原子の直鎖又は分岐の脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から独立して選択され、
- 各R
2は、
-(CH
2)u-COOH(ここで、uは、1~5から選択される)、
-(CH
2)k-OH(ここで、kは、1~5から選択される)、
-(CH
2)p-NR
aR
b(ここで、pは、1~5から選択され、且つa及びbは、独立して、C1~C6アルキル又はHであり、但し、R
a及びR
bは、両方ともCH
3ではあり得ないことを条件とする)、
-(CH
2)q-SO
3Na(ここで、qは、1~5から選択される)、
-(CH
2)a-COCH
3(ここで、aは、0~10から選択される)、
-(CH
2)r-Si(OCH
3)
3(ここで、rは、1~5から選択される)、
-(CH
2)s-(CF
2)t-CF
3(ここで、sは、1~5から選択され、及びtは、1~10から選択される)、
-CO-R
c(ここで、R
cは、C1~C6アルキル又はH、好ましくはHである)、
-(CH
2)v-CH
3(ここで、vは、5~30から選択される)、及び
-(CH
2)w-Ar(ここで、wは、0~10から選択され、及びArは、1~10個の芳香族環又はヘテロ芳香族環を含み、Arは、場合によりNR
aR
bで置換されている)
からなる群から独立して選択され、
- 各R
3は、独立して、アルキル基、アリール基又はハロゲン基である)
を含むコポリマー(P1)。
【請求項2】
繰り返し単位(R
P1)中のTは、結合、-SO
2-及び-C(CH
3)
2-からなる群から選択される、請求項1に記載のコポリマー(P1)。
【請求項3】
繰り返し単位(R*
P1)の式(G
N1)、(G
N2)及び/又は(G
N3)中のQは、結合、-SO
2-及び-C(CH
3)
2-からなる群から選択される、請求項1又は2に記載のコポリマー(P1)。
【請求項4】
iは、繰り返し単位(R
P1)及び繰り返し単位(R*
P1)の各R
1についてゼロである、請求項1~3のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)。
【請求項5】
繰り返し単位(R
P1)/繰り返し単位(R*
P1)のモル比は、0.01/100~100/0.01、好ましくは1/100~100/1、より好ましくは1/1~10/1で変動する、請求項1~4のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)。
【請求項6】
繰り返し単位(R
P1)は、式(M1):
【化4】
に従う、請求項1~5のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)。
【請求項7】
式(G
N1)、(G
N2)又は(G
N3)中のR
2は、
-CH
2-COOH、
-(CH
2)
2-OH、
-(CH
2)
2-NH
2、
-(CH
2)
3-SO
3Na、
-(CH
2)
3-Si(OCH
3)
3、
-(CH
2)
2-(CF
2)
7-CF
3、
-C=O-H、
-(CH
2)
9-CH
3、
-CH
2-Ph(ここで、Phは、ベンゼンである)、
-Ph-NH
2(ここで、Phは、ベンゼンである)
からなる群から独立して選択される、請求項1~6のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)。
【請求項8】
前記コポリマー(P1)中の総モル数を基準として合計で少なくとも50モル%の繰り返し単位(R
P1)及び(R*
P1)を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)。
【請求項9】
GPCによって決定される20,000g/モル未満の数平均分子量(Mn)を有する、請求項1~8のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)。
【請求項10】
コポリマー(P1)を調製するプロセスであって、
- 式(M):
【化5】
の繰り返し単位(R
P0)、
- 式(P):
【化6】
の繰り返し単位(R*
P0)、
- 少なくとも50μeqのヒドロキシル末端基、アミン末端基又は酸末端基
(式中、
- 各R
1は、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び第四級アンモニウムからなる群から独立して選択され;
- 各iは、0~4から独立して選択され;
- G
Pは、以下の式:
【化7】
の少なくとも1つからなる群から選択され、
- 各kは、0~4から独立して選択され、
- T及びQは、結合、-CH
2-;-O-;-SO
2-;-S-;-C(O)-;-C(CH
3)
2-;-C(CF
3)
2-;-C(=CCl
2)-;-C(CH
3)(CH
2CH
2COOH)-;-N=N-;-R
aC=CR
b-(ここで、各R
a及びR
bは、互いに独立して、水素又はC1~C12アルキル、C1~C12アルコキシ若しくはC6~C18アリール基である);-(CH
2)
m-及び-(CF
2)
m-(ここで、mは、1~6の整数である);最大で6個の炭素原子の直鎖又は分岐の脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から独立して選択される)
を含むコポリマー(P0)を、式(I):
R
2-SH
(式中、R
2は、
-(CH
2)u-COOH(ここで、uは、1~5から選択される)、
-(CH
2)k-OH(ここで、kは、1~5から選択される)、
-(CH
2)p-NR
aR
b(ここで、pは、1~5から選択され、且つa及びbは、独立して、C1~C6アルキル又はHであり、但し、R
a及びR
bは、両方ともCH
3ではあり得ないことを条件とする)、
-(CH
2)q-SO
3Na(ここで、qは、1~5から選択される)、
-(CH
2)a-COCH
3(ここで、aは、0~10から選択される)、
-(CH
2)r-Si(OCH
3)
3(ここで、rは、1~5から選択される)、
-(CH
2)s-(CF
2)t-CF
3(ここで、sは、1~5から選択され、及びtは、1~10から選択される)、
-CO-R
c(ここで、R
cは、C1~C6アルキル又はHである)、
-(CH
2)v-CH
3(ここで、vは、5~30から選択される)、及び
-(CH
2)w-Ar(ここで、wは、0~10から選択され、及びArは、1~10個の芳香族環又はヘテロ芳香族環を含み、Arは、場合によりNR
aR
bで置換されている)
の化合物と溶媒中で10℃~300℃の範囲の温度において反応させることを含み、化合物(I)/ポリマー(P0)のモル比は、0.01/100~100/0.01で変動する、プロセス。
【請求項11】
- N-メチルピロリドン(NMP)、N-ブチルピロリドン(NBP)、N-エチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(DMI)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAC)、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、クロロベンゼン、アニソール、クロロホルム、ジクロロメタン(DCM)及びスルホランからなる群から選択される溶媒中において、
- 少なくとも1つのフリーラジカル開始剤、好ましくは2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)(AIBN)の存在下において、
- 好ましくは過酸化物及びヒドロペルオキシドから選択される少なくとも1つの触媒の存在下において、及び/又は
- 例えば、N-エチル-N-(プロパン-2-イル)プロパン-2-アミン(ヒューニッヒ塩基)、トリエチルアミン(TEA)及びピリジンからなる群から選択される塩基の存在下において実施される、請求項10に記載のプロセス。
【請求項12】
コポリマー(P0)であって、
- 式(M):
【化8】
の繰り返し単位(R
P0)、
- 式(P):
【化9】
の繰り返し単位(R*
P0)、
- 少なくとも50μeqのヒドロキシル末端基、アミン末端基又は酸末端基
(式中
- 各R
1は、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び第四級アンモニウムからなる群から独立して選択され;
- 各iは、0~4から独立して選択され;
- G
Pは、以下の式:
【化10】
の少なくとも1つからなる群から選択され、
- 各kは、0~4から独立して選択され、
- T及びQは、結合、-CH
2-;-O-;-SO
2-;-S-;-C(O)-;-C(CH
3)
2-;-C(CF
3)
2-;-C(=CCl
2)-;-C(CH
3)(CH
2CH
2COOH)-;-N=N-;-R
aC=CR
b-(ここで、各R
a及びR
bは、互いに独立して、水素又はC1~C12アルキル、C1~C12アルコキシ若しくはC6~C18アリール基である);-(CH
2)
m-及び-(CF
2)
m-(ここで、mは、1~6の整数である);最大で6個の炭素原子の直鎖又は分岐の脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から独立して選択される)
を含むコポリマー(P0)。
【請求項13】
膜、複合材料又はコーティングの調製における、請求項1~9のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)又は請求項12に記載のコポリマー(P0)の使用。
【請求項14】
少なくとも1つのエポキシ化合物と、請求項1~9のいずれか一項に記載の少なくとも1つのコポリマー(P1)又は請求項12に記載の少なくとも1つのコポリマー(P0)とを含むエポキシ樹脂組成物。
【請求項15】
エポキシ、ポリウレタン又は不飽和ポリエステル樹脂組成物中の強化剤としての、請求項1~9のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)又は請求項12に記載のコポリマー(P0)の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願
本出願は、2019年12月19日出願の米国仮特許出願第62/944,121号及び2020年3月10日出願の欧州特許出願公開第20162138.0号に対する優先権を主張するものであり、これらの出願の全内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。
【0002】
本発明は、反応性末端基を含む側鎖官能化コポリマー(P1)及び本発明の目的でもあるコポリマー(P0)から出発する、このコポリマー(P1)を調製するプロセスに関する。本発明は、膜、複合材料又はコーティングの調製におけるコポリマー(P1)の使用及び少なくとも本発明によるコポリマー(P1)を含む樹脂組成物にも関する。
【背景技術】
【0003】
ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)ポリマーは、優れた靭性及び衝撃強さを有する非常に熱的に安定なポリマーである。これらの樹脂は、典型的には、ビスフェノールA(BPA)、4,4’-ビフェノール(BP)又は4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン(DHDPS、ビスフェノールS又はBPSとも呼ばれる)などの他の芳香族ジオールと共に、4,4’-ジクロロジフェニルスルホン(DCDPS)を使用して重縮合反応によって製造される。
【0004】
PAESは、エポキシ樹脂複合材料における強化剤として使用される。複合材料の靭性又は衝撃特性は、マトリックス内のPAESの量を増やすことによって強化することができる。しかしながら、これらのポリマーは、エポキシ複合材料マトリックスへの溶解度が不十分であるため、PAESポリマーをエポキシ複合材料マトリックス中に配合することは、困難である。
【0005】
上記の問題を克服するために、PAES自体よりも低い溶解度を有する反応性末端基を特徴とするPAESが、エポキシ樹脂の界面特性を改善するために使用されてきた。例えば、米国特許出願公開第2014/329973号明細書(Solvay)は、エポキシ樹脂と、1つの硬化剤と、1つの促進剤と、異なる反応性末端基を有する少なくとも2つのPAESポリマーとを含むエポキシ樹脂組成物を記載している。
【0006】
反応性末端基を含むそのようなPAESは、他のPAESと比較して、エポキシ樹脂とのより良好な溶解性及び反応性を有することが示されているものの、それらをエポキシ複合材料マトリックスに添加できる量には限界があり、それにより複合材料用途におけるそれらの有益な効果が限定される。
【0007】
本発明の1つの目的は、エポキシマトリックスへのPAESの量を増やすことにより、複合材料の衝撃特性及び靭性を更に改善することである。この目的は、本発明の目的である側鎖官能化PAESコポリマー(P1)をそのような複合材料のマトリックスに配合することによって解決される。
【0008】
ポリマー側鎖の官能化のそのようなアプローチは、文献に報告されており、側鎖官能化ポリ(エーテルエーテルケトン)(PEEK)ポリマーの調製及び使用は、複数の論文に記載されている。
【0009】
NI JINGらの論文(J.Mater.Chem、2010、20、6352-6358)は、スルホン化ポリ(エーテルエーテルケトン)(PEEK)に基づく架橋ハイブリッド膜に関する。この論文は、ジアリルビスフェノールA(daBPA)、4,4-ジフルオロベンゾフェノン(DFB)及び5,5-カルボニル-ビス(2-フルオロベンゼンスルホネート)(SDFR)から出発する、その一部がスルホン化されているPEEK繰り返し単位を含むコポリマーの調製並びにこのコポリマー、更にリンタングステン酸(PWA)及び3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KH570)から出発する膜の調製について記載している。
【0010】
XUEHONG HUANGらの論文(Applied Surface Science 258、2012、2312-2318)は、側鎖型イオン交換膜の合成に関する。この論文は、DFB、ビスフェノールA及びジアリルビスフェノールAから出発するコポリマーの調製について記載しており、このコポリマーのグラフト反応は、スルホン酸ナトリウムスチレン及びKH570の存在である。
【0011】
DING FCらの論文(Journal of Power Sources 170、2007、20-27)は、ジアリルビフェノール(daBP)を使用する、プロトン交換膜のための架橋されたスルホン化フルオレン含有PEEKの製造に関する。
【0012】
米国特許第5,212,264号明細書(Ciba)は、主鎖に特定のセグメントを有する実質的に直鎖のPAESポリマーに関する。実施例によれば、PAESは、DHDPSとDCDPSとの混合物(実施例A)から調製され、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(BGEBPA)と反応し、それによりポリアリールエーテルスルホンブロックとグリシジルエーテル基とからなる半芳香族/半脂肪族ブロックコポリマーの合成を記述している。ポリマーは、フェノール性末端基とエポキシ剤との反応により得られる、ペンダント側鎖としての脂肪族ヒドロキシル基を有する。これらの基の濃度は、100マイクロ当量/g未満である。この文献は、本発明の意味における側鎖で官能化された完全に芳香族の主鎖を有する直鎖ポリマーの合成を記述していない。本発明者らは、そのようなコポリマーの架橋反応性が本発明のコポリマーのものに匹敵しないことを本明細書で示す。
【0013】
しかしながら、これらの論文は、以下で詳述する構造を含み、且つ少なくとも50μeqのヒドロキシル、アミン又は酸反応性末端基も含む本発明のコポリマーを記載していない。これらの論文は、エポキシ樹脂組成物の強化剤としてのそのようなコポリマーの使用についても記載していない。
【発明の概要】
【0014】
本開示の第1の態様は、側鎖官能化ポリ(アリールエーテルスルホン)(PAES)コポリマー(P1)に関する。このコポリマー(P1)は、
- PAES繰り返し単位(RP1)と、
- ペンダント基(R*P1)を有するPAES繰り返し単位、より正確には側鎖基で官能化されたPAES繰り返し単位と、
- 少なくとも50μeqのヒドロキシル末端基、アミン末端基又は酸末端基と
を含む。
【0015】
本発明は、反応性末端基及びアリル/ビニレン側鎖(すなわち不飽和炭素-炭素二重結合官能基)を有するコポリマー(P0)からこれらのコポリマー(P1)を調製するプロセスにも関する。したがって、本発明は、PAESポリマーに側鎖官能性基と末端基との両方を導入する方法を提供する。得られるコポリマーは、その後、複合材料の機械的特性(例えば、衝撃特性及び靭性)を改善するために、例えば複合材料において様々な用途で使用することができる。
【0016】
本発明は、反応性末端基とアリル/ビニレン側鎖とを有する、コポリマー(P1)の中間体としてのコポリマー(P0)自体にも関する。
【0017】
本発明は、複合材料におけるコポリマー(P0)の使用にも関する。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本化学は、特に、特定の材料(例えば、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂又は不飽和ポリエステル)におけるPAESの溶解性を増加させ、且つ例えばポリマー及び/又は無機フィラー(ガラス繊維など)を含む物質の組成物中の成分間の結合を増加させるために使用することができる。組成物の成分間の相互作用を増加させると、例えば複合材料中のポリマー成分及び無機フィラーなどの材料の機械的性能が向上する。
【0019】
本出願では、
- いずれの記載も、特定の実施形態に関連して記載されているとしても、本開示の他の実施形態に適用可能であり、且つそれらと交換可能であり、
- 要素又は成分が、列挙された要素又は成分のリストに含まれ、且つ/又はリストから選択されると言われる場合、本明細書で明示的に企図される関連する実施形態では、要素又は成分は、個別の列挙された要素若しくは成分の任意の1つでもあり得るか、又は明示的に列挙された要素若しくは成分の任意の2つ以上からなる群からも選択され得、要素又は成分のリストに列挙されたいかなる要素又は成分も、このようなリストから省略され得ることが理解されるべきであり、
- 本明細書での端点による数値範囲のいかなる列挙も、列挙された範囲内に包含される全ての数並びに範囲の端点及び均等物を含む。
【0020】
コポリマー(P1)
本発明は、側鎖官能化コポリマー(P1)に関する。
【0021】
このコポリマー(P1)は、少なくとも2つのタイプの繰り返し単位、すなわち以下に記載される式(M)の繰り返し単位(PP1)及び式(N)の繰り返し単位(R*P1)並びに少なくとも50μeqのヒドロキシル末端基、アミン末端基又は酸末端基を含む。
【0022】
コポリマー(P1)の官能基は、コポリマー主鎖内の内部官能化である。内部官能化は、反応混合物中のアリル置換モノマーの含有量を変えることによって官能基の含有量を調節することができるため、有利には系を多目的なものにする、アリル置換モノマーの存在下での逐次重合に由来する。アリル置換モノマーは、本発明によれば、3~7個の炭素原子をそれぞれ含む2個のペンダントアリル基側鎖を含む。
【0023】
本発明のコポリマー(P1)は、少なくとも、
- 式(M):
【化1】
の繰り返し単位(R
P1)、
- 式(N):
【化2】
の繰り返し単位(R*
P1)、
を含み、式中、
- G
Nは、以下の式:
【化3】
の少なくとも1つからなる群から選択され、
- 各R
1は、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び第四級アンモニウムからなる群から独立して選択され;
- 各iは、0~4から独立して選択され;
- 各kは、1~4から独立して選択され;
- 各jは、3~7から独立して選択され;
- T及びQは、結合、-CH
2-;-O-;-SO
2-;-S-;-C(O)-;-C(CH
3)
2-;-C(CF
3)
2-;-C(=CCl
2)-;-C(CH
3)(CH
2CH
2COOH)-;-N=N-;-R
aC=CR
b-(ここで、各R
a及びR
bは、互いに独立して、水素又はC1~C12アルキル、C1~C12アルコキシ若しくはC6~C18アリール基である);-(CH
2)
m-及び-(CF
2)
m-(ここで、mは、1~6の整数である);最大で6個の炭素原子の直鎖又は分岐の脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から独立して選択され、
- 各R
3は、独立して、アルキル基、アリール基又はハロゲン基から選択され;
- 各R
2は、
-(CH
2)u-COOH(ここで、uは、1~5から選択される)、
-(CH
2)k-OH(ここで、kは、1~5から選択される)、
-(CH
2)p-NR
aR
b(ここで、pは、1~5から選択され、且つa及びbは、独立して、C1~C6アルキル又はHであり、但し、R
a及びR
bは、両方ともCH
3ではあり得ないことを条件とする)、
-(CH
2)q-SO
3Na(ここで、qは、1~5から選択される)、
-(CH
2)a-COCH
3(ここで、aは、0~10から選択される)、
-(CH
2)r-Si(OCH
3)
3(ここで、rは、1~5から選択される)、
-(CH
2)s-(CF
2)t-CF
3(ここで、sは、1~5から選択され、及びtは、1~10から選択される)、
-CO-R
c(ここで、R
cは、C1~C6アルキル又はH、好ましくはHである)、
-(CH
2)v-CH
3(ここで、vは、5~30から選択される)、及び
-(CH
2)w-Ar(ここで、wは、0~10から選択され、及びArは、1~10個の1個又は2個の芳香族環又はヘテロ芳香族環、例えば1個又は2個のベンゼン環を含み、Arは、場合によりNR
aR
b、例えばNH
2で置換されている)
からなる群から独立して選択される。
【0024】
本発明のコポリマー(P1)は、ラセミ体生成物の形態である。重合中の塩基の存在及び高温のため、アリル置換モノマーは、通常、二重結合の位置が側鎖に沿って変化し得るように重合中にラセミ化する。これは、二重結合が側鎖の末端又は側鎖の末端の1つ前の炭素にあり得るという事実により、互いに異なる分子の形成をもたらす。ラセミ化の量は、反応時間及び温度に依存する。
【0025】
本発明のコポリマー(P1)は、好ましくは、それが、コポリマー(P1)中の総モル数を基準として少なくとも50モル%、例えば少なくとも55モル%又は少なくとも60モル%の式(M)の繰り返し単位(RP1)を含むようなものであり得る。
【0026】
本発明のコポリマー(P1)は、好ましくは、コポリマー(P1)中の総モル数を基準として合計で少なくとも50モル%の繰り返し単位(RP1)及び(R*P1)を含み得る。コポリマー(P1)は、コポリマー(P1)中の総モル数を基準として例えば合計で少なくとも60モル%、少なくとも70モル%、少なくとも80モル%、少なくとも90モル%、少なくとも95モル%、少なくとも約99モル%の繰り返し単位(RP1)及び(R*P1)を含み得る。コポリマー(P1)は、更に好ましくは、繰り返し単位(RP1)及び(R*P1)に本質的に存し得る。
【0027】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P1)は、繰り返し単位(R*P1)中のR2が、
-CH2-COOH、
-(CH2)2-OH、
-(CH2)2-NH2、
-(CH2)3-SO3Na、
-(CH2)3-Si(OCH3)3、
-(CH2)2-(CF2)7-CF3(又は任意の他のフルオロアルキル基)、
-C=O-H、
-(CH2)9-CH3(又は任意の他のアルキル基)、
-CH2-Ph(ここで、Phは、ベンゼンである)(又は任意の他の芳香族基)、
-Ph-NH2(ここで、Phは、ベンゼンである)(又は任意の他の芳香族基)
からなる群から独立して選択されるようなものである。
【0028】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P1)は、それが、
- 繰り返し単位(R*P1)(ここで、基GNは、式(GN1)に従い、繰り返し単位(R*P1)の好ましくは少なくとも25モル%、より好ましくは少なくとも30モル%、更により好ましくは35モル%は、基GNが式(GN1)に従うようなものである)、
- 繰り返し単位(R*P1)(ここで、基GNは、式(GN1)及び(GN3)に従い、繰り返し単位(R*P1)の好ましくは少なくとも35モル%、より好ましくは少なくとも40モル%、更により好ましくは45モル%は、基GNが式(GN1)及び(GN3)に従うようなものである)、又は
- 少なくとも繰り返し単位(R*P1)(ここで、基GNは、式(GN1)、(GN2)及び(GN3)に従い、繰り返し単位(R*P1)の好ましくは少なくとも50モル%、より好ましくは少なくとも60モル%、更により好ましくは70モル%、80モル%又は90モル%は、基GNが式(GN1)及び(GN3)に従うようなものである)
を含むようなものである。
【0029】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P1)は、繰り返し単位(RP1)におけるTが、結合、-SO2-、-C(CH3)2-及びそれらからの混合物からなる群から選択されるようなものである。本発明のコポリマー(P1)は、例えば、Tが-C(CH3)2-である繰り返し単位(RP1)と、Tが-SO2-である繰り返し単位(RP1)とを含み得る。
【0030】
繰り返し単位(RP1)におけるTは、好ましくは、-C(CH3)2-である。
【0031】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P1)は、繰り返し単位(R*P1)の(GN1)、(GN2)及び/又は(GN3)におけるQが、結合、-SO2-、-C(CH3)2-及びそれからの混合物からなる群から選択されるようなものである。
【0032】
いくつかの好ましい実施形態では、G
Nは、以下の式:
【化4】
の少なくとも1つからなる群から選択される。
【0033】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P1)は、各R1が、1個又は2個以上のヘテロ原子を任意選択的に含むC1~C12部位;スルホン酸及びスルホネート基;ホスホン酸及びホスホネート基;アミン、アミド並びに第四級アンモニウム基からなる群から独立して選択されるようなものである。
【0034】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P1)は、繰り返し単位(RP1)及び繰り返し単位(R*P1)の各R1についてiがゼロであるようなものである。
【0035】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P1)は、繰り返し単位(R*P1)において、kがゼロであり、及びjが3であるようなものである。
【0036】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P1)は、繰り返し単位(RP1)/繰り返し単位(R*P1)のモル比が0.01/100~100/0.01、好ましくは1/100~100/1、より好ましくは1/1~12/1、更により好ましくは4/1~10/1で変動するようなものである。
【0037】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P1)は、繰り返し単位(R
P1)が、式(M1):
【化5】
に従うようなものである。
【0038】
一実施形態によれば、本発明のコポリマー(P1)は、ASTM D3418に従って示差走査熱量測定法(DSC)によって測定される、120~250℃、好ましくは170~240℃、より好ましくは180~230℃の範囲のTgを有する。
【0039】
末端基
本発明のポリマー(P1)は、それが少なくとも50μeqのヒドロキシル末端基、アミン末端基又は酸末端基、例えば少なくとも80μeq、少なくとも100μeq、少なくとも150μeq又は更に少なくとも200μeqのこれらの末端基を含むという事実によっても特徴付けられる。
【0040】
本発明のポリマー(P1)は、800μeq未満のヒドロキシル末端基、アミン末端基又は酸末端基、例えば600μeq未満のこれらの末端基を含み得る。
【0041】
末端基は、PAESポリマー鎖のそれぞれの末端にある部位である。
【0042】
ポリマー(P1)を製造するために使用される方法及び縮合プロセス中の追加の薬剤(例えば、エンドキャップ剤(例えば、アミノフェノール))の使用の可能性又は(フェノール性-OH末端基を得るための)重合後のプロトン化剤(例えば、シュウ酸)の添加の可能性に応じて、P1は、例えば、モノマーに由来する末端基及び/又はエンドキャップ剤に由来する末端基を有し得る。P1は、通常、ジヒドロキシ成分とジハロ成分との重縮合反応によって製造されるため、末端基は、通常、ヒドロキシル基及びハロ基(塩素化された末端基又はフッ素化された末端基など)を含む。しかしながら、例えばアミノフェノールなどのエンドキャップ剤が使用される場合、残りのハロ基は、少なくとも部分的にアミン末端基に変換され得る。酸、アミン及びヒドロキシル末端基の濃度は、滴定によって決定することができる。ハロゲン基の濃度は、ハロゲン分析器で決定することができる。これらの方法は、以下の実施例で詳述されている。しかしながら、末端基の濃度を決定するために任意の適切な方法を使用することができる。例えば、滴定、NMR、FTIR又はハロゲン分析器を使用することができる。
【0043】
一実施形態によれば、ポリマー(P1)は、少なくとも50μeq/gのヒドロキシル末端基(OH、μeq/g)、例えば少なくとも80μeqのヒドロキシル末端基、少なくとも100μeq、少なくとも150μeq又は更に少なくとも200μeqのヒドロキシル末端基を含む。
【0044】
一実施形態によれば、ポリマー(P1)は、ポリマー(P1)の100個の繰り返し単位中に少なくとも1.16個のOH、例えばポリマー(P1)の100個の繰り返し単位中に少なくとも1.86個、少なくとも2.32個又は少なくとも3.48個のOHを含む。
【0045】
一実施形態によれば、ポリマー(P1)は、少なくとも50μeq/gのアミン末端基(OH、μeq/g)、例えば少なくとも80μeqのヒドロキシル末端基、少なくとも100μeq、少なくとも150μeq又は更に少なくとも200μeqのヒドロキシル末端基を含む。
【0046】
一実施形態によれば、ポリマー(P1)は、少なくとも50μeq/gの酸末端基(OH、μeq/g)、例えば少なくとも80μeqの酸末端基、少なくとも100μeq、少なくとも150μeq又は更に少なくとも200μeqの酸末端基を含む。
【0047】
コポリマー(P1)を調製するプロセス
コポリマー(P1)は、様々な化学的プロセス、特にフリーラジカル-熱反応、フリーラジカル-UV反応、塩基-触媒反応又は求核触媒反応によって調製することができる。
【0048】
コポリマー(P1)を調製するプロセスは、アリル/ビニレン-官能化コポリマー(P0)を化合物R2-SHと反応させる工程を含み、式中、R2は、
-(CH2)u-COOH(ここで、uは、1~5から選択され、好ましくは、uは、1又は2である)、
-(CH2)k-OH(ここで、kは、1~5から選択され、好ましくは、kは、1又は2である)、
-(CH2)p-NRaRb、(ここで、pは、1~5から選択され、且つa及びbは、独立して、C1~C6アルキル又はHであり、但し、Ra及びRbは、両方ともCH3ではあり得ないことを条件とし;pは、好ましくは、1又は2であり、且つRa及びRbは、好ましくは、CH3又はHである)、
-(CH2)q-SO3Na(ここで、qは、1~5から選択され、好ましくは、qは、1、2又は3である)、
-(CH2)a-COCH3(ここで、aは、0~10から選択される)、
-(CH2)r-Si(OCH3)3(ここで、rは、1~5から選択され、好ましくは、rは、1、2又は3である)、
-(CH2)s-(CF2)t-CF3(ここで、sは、1~5、好ましくは1又は2から選択され、及びtは、1~10、好ましくは5~9から選択される)、
-CO-Rc(ここで、Rcは、C1~C6アルキル又はH、好ましくはHである)、
-(CH2)v-CH3(ここで、vは、5~30から選択され、好ましくは、vは、8~20から選択される)、及び
-(CH2)w-Ar(ここで、wは、0~10から選択され、及びArは、1個又は2個の芳香族環又はヘテロ芳香族環、例えば1個又は2個のベンゼン環を含み、Arは、場合により-NRaRbで置換されており、ここで、Ra及びRbは、好ましくは、CH3又はHである)
からなる群から独立して選択される。
【0049】
本発明のプロセスにおいて使用されるコポリマー(P0)は、本発明の目的の1つでもあり、とりわけ、化合物R
2-SHと反応する、2個のペンダントアリル/ビニレン側鎖を有する繰り返し単位(R*
P0)を含む。コポリマー(P0)は、より正確には、
- 式(M):
【化6】
の繰り返し単位(R
P0)、
- 式(P):
【化7】
の繰り返し単位(R*
P0)、
- 少なくとも50μeqのヒドロキシル末端基、アミン末端基又は酸末端基
を含み、式中、
- 各R
1は、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び第四級アンモニウムからなる群から独立して選択され;
- 各iは、0~4から独立して選択され;
- Tは、結合、-CH
2-;-O-;-SO
2-;-S-;-C(O)-;-C(CH
3)
2-;-C(CF
3)
2-;-C(=CCl
2)-;-C(CH
3)(CH
2CH
2COOH)-;-N=N-;-R
aC=CR
b-(ここで、各R
a及びR
bは、互いに独立して、水素又はC1~C12アルキル、C1~C12アルコキシ若しくはC6~C18アリール基である);-(CH
2)
m-及び-(CF
2)
m-(ここで、mは、1~6の整数である);最大で6個の炭素原子の直鎖又は分岐の脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から選択され;
- G
Pは、以下の式:
【化8】
の1つからなる群から選択され、
- 各kは、0~4から独立して選択される。
【0050】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P0)は、kが繰り返し単位(R*P0)においてゼロであるようなものである。
【0051】
コポリマー(P1)を調製するための反応は、好ましくは、溶媒中で実施される。コポリマー(P1)を調製するための反応が溶媒中で実施される場合、溶媒は、例えば、N-メチルピロリドン(NMP)、N-ブチルピロリドン(NBP)、N-エチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAC)、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、クロロベンゼン、アニソール及びスルホランからなる群から選択される極性非プロトン性溶媒である。溶媒は、クロロホルム又はジクロロメタン(DCM)でもあり得る。コポリマー(P1)を調製するための反応は、好ましくは、スルホラン又はNMP中で実施される。
【0052】
化合物(I)/ポリマー(P0)のモル比は、0.01/100~100/0.01、好ましくは1/100~100/1、より好ましくは1/1~10/1で変動する。
【0053】
コポリマー(P1)を調製するための反応の温度は、10℃~300℃、好ましくは室温~200℃又はより好ましくは35℃~100℃で変動する。
【0054】
コポリマー(P1)を調製するプロセスは、反応混合物を、300nm~600nm、好ましくは350nm~450nm、より好ましくは365nmの範囲の波長のUV光に曝露することによって行うことができる。
【0055】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P0)は、繰り返し単位(RP0)におけるTが、結合、-SO2-、-C(CH3)2-及びそれらからの混合物からなる群から選択されるようなものである。コポリマー(P0)は、例えば、Tが-C(CH3)2-である繰り返し単位(RP0)と、Tが-SO2-である繰り返し単位(RP1)とを含み得る。
【0056】
繰り返し単位(RP0)におけるTは、好ましくは、-C(CH3)2-である。
【0057】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P0)は、各R1が、1個又は2個以上のヘテロ原子を任意選択的に含むC1~C12部位;スルホン酸及びスルホネート基;ホスホン酸及びホスホネート基;アミン並びに第四級アンモニウム基からなる群から独立して選択されるようなものである。
【0058】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P0)は、繰り返し単位(RP0)及び繰り返し単位(R*P0)の各R1についてiがゼロであるようなものである。
【0059】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P0)は、繰り返し単位(RP0)においてjが2であるようなものである。
【0060】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P0)は、繰り返し単位(RP0)/繰り返し単位(R*P0)のモル比が0.01/100~100/0.01、より好ましくは1/100~100/1で変動するようなものである。
【0061】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P0)は、繰り返し単位(R
P0)が、式(M1):
【化9】
に従うようなものである。
【0062】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P0)は、コポリマー(P0)の総モル数に基づいて合計で少なくとも50モル%の繰り返し単位(RP0)及び(R*P0)を含む。コポリマー(P0)は、コポリマー(P0)中の総モル数を基準として例えば合計で少なくとも約60モル%、少なくとも約70モル%、少なくとも約80モル%、少なくとも約90モル%、少なくとも約95モル%、少なくとも約99モル%の繰り返し単位(RP0)及び(R*P0)を含む。コポリマー(P0)は、好ましくは、繰り返し単位(RP0)及び(R*P0)に本質的に存し得る。
【0063】
ある実施形態によれば、本発明のコポリマー(P0)は、ASTM D3418に従って示差走査熱量測定法(DSC)によって測定される、120~250℃、好ましくは170~240℃、より好ましくは180~230℃の範囲のTgを有する。
【0064】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P0)を反応させるために使用される化合物R2-SHは、繰り返し単位(R*P1)中のR2が、
-CH2-COOH、
-(CH2)2-OH、
-(CH2)2-NH2、
-(CH2)3-SO3Na、
-(CH2)3-Si(OCH3)3、
-(CH2)2-(CF2)7-CF3、及び
-C=O-H、
-(CH2)9-CH3、及び
-CH2-Ph(ここで、Phは、ベンゼンである)
からなる群から独立して選択されるようなものである。
【0065】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P1)を調製するための反応は、例えば、炭酸カリウム(K2CO3)、カリウムtert-ブトキシド、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)、炭酸ナトリウム(Na2CO3)、炭酸セシウム(Cs2CO3)及びナトリウムtert-ブトキシドからなる群から選択される塩基の存在下で実施され得る。塩基は、N-エチル-N-(プロパン-2-イル)プロパン-2-アミン(ヒューニッヒ塩基)、トリエチルアミン(TEA)及びピリジンからなる群からも選択され得る。
【0066】
いくつかの実施形態では、コポリマー(P1)を調製するための反応は、
- 少なくとも1つのフリーラジカル開始剤、好ましくは2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)(AIBN)、及び/又は
- 過酸化物及びヒドロペルオキシドから好ましくは選択される少なくとも1つの触媒
の存在下で実施される。
【0067】
ある実施形態によれば、反応の終了時のコポリマー(P1)の量は、コポリマー(P0)と溶媒との総重量に基づいて少なくとも10重量%、例えば少なくとも15重量%、少なくとも20重量%又は少なくとも30重量%である。
【0068】
反応の終了時、コポリマー(P1)は、溶液を得るために他の成分(塩、塩基など)から分離される。例えば、コポリマー(P1)を他の成分から分離するために濾過を用いることができる。次いで、溶液は、コポリマー(P1)を他の化合物と反応させるためにそのまま使用することができるか、又は代わりに、コポリマー(P1)は、例えば、凝固又は溶媒の揮発分除去により、溶媒から回収することができる。
【0069】
本発明のポリマー(P0)は、それが少なくとも50μeqのヒドロキシル末端基、アミン末端基又は酸末端基、例えば少なくとも80μeqのこれらの末端基、少なくとも100μeq、少なくとも150μeq又は更に少なくとも200μeqのこれらの末端基を含むという事実によっても特徴付けられる。ヒドロキシル末端基、アミン末端基又は酸末端基は、上記の滴定又は当業者が利用可能な他の任意の方法によって測定することができる。
【0070】
コポリマー(P0)を調製するプロセス
いくつかの実施形態では、本発明のプロセスで使用されるアリル/ビニレン官能化コポリマー(P0)は、少なくとも1つの芳香族ジヒドロキシモノマー(a1)を、少なくとも2個のハロゲン置換基を含む少なくとも1つの芳香族スルホンモノマー(a2)及び少なくとも1つのアリル置換芳香族ジヒドロキシモノマー(a3)並びに例えばエンドキャップ剤又はプロトン化剤などの追加の薬剤と縮合させることによって調製されたものである。
【0071】
コポリマー(P0)を調製するための縮合は、好ましくは、溶媒中で実施される。コポリマー(P0)を調製するための縮合が溶媒中で実施される場合、溶媒は、例えば、N-メチルピロリドン(NMP)、N-ブチルピロリドン(NBP)、N,Nジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAC)、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、クロロベンゼン及びスルホランからなる群から選択される極性非プロトン性溶媒である。コポリマー(P0)を調製するための縮合は、好ましくは、スルホラン又はNMP中で実施される。
【0072】
コポリマー(P0)を調製するための縮合は、例えば、炭酸カリウム(K2CO3)、カリウムtert-ブトキシド、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)、炭酸ナトリウム(Na2CO3)、炭酸セシウム(Cs2CO3)及びナトリウムtert-ブトキシドからなる群から選択される塩基の存在下で実施され得る。塩基は、縮合反応中に成分(a1)及び(a3)を脱プロトン化するために機能する。
【0073】
モル比(a1)+(a3)/(a2)は、0.9~1.1、例えば0.92~1.08又は0.95~1.05であり得る。
【0074】
いくつかの実施形態では、モノマー(a2)は、4,4’-ジクロロジフェニルスルホン(DCDPS)又は4,4’-ジフルオロジフェニルスルホン(DFDPS)、好ましくはDCDPSの少なくとも1つを含む4,4-ジハロスルホンである。
【0075】
いくつかの実施形態では、モノマー(a1)は、モノマー(a1)の総重量に基づいて少なくとも50重量%の4,4’-ジヒドロキシビフェニル(ビフェノール)、少なくとも50重量%の2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)又は少なくとも50重量%の4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン(ビスフェノールS)を含む。
【0076】
いくつかの実施形態では、モノマー(a3)は、モノマー(a1)の総重量を基準として少なくとも50重量%の2,2’-ジアリルビスフェノールA(DABA)を含む。
【0077】
コポリマー(P0)を調製するための縮合によれば、反応混合物のモノマーは、一般に、同時に反応させられる。反応は、好ましくは、一段階で行われる。これは、モノマー(a1)及び(a3)の脱プロトン化並びにモノマー(a1)/(a3)及び(a2)間の縮合反応が中間生成物の単離なしに単一反応段階で行われることを意味する。
【0078】
ある実施形態によれば、縮合は、極性非プロトン性溶媒と、水と共沸混合物を形成する溶媒との混合物中で実施される。水と共沸混合物を形成する溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼン等などの芳香族炭化水素が挙げられる。それは、好ましくは、トルエン又はクロロベンゼンである。共沸混合物形成溶媒及び極性非プロトン性溶媒は、典型的には、約1:10~約1:1、好ましくは約1:5~約1:1の重量比で使用される。水は、共沸混合物形成溶媒と共に共沸混合物として反応生成量から連続的に除去され、その結果、実質的に無水の状態が重合中に維持される。共沸混合物形成溶媒、例えばクロロベンゼンは、反応で形成された水が除去された後、典型的には蒸留により反応混合物から除去され、極性非プロトン性溶媒中に溶解したコポリマー(P0)を残す。
【0079】
コポリマー(P0)を調製するための反応混合物の温度は、約1~15時間にわたり、約150℃~約350℃、好ましくは約210℃~約300℃に保たれる。
【0080】
コポリマー(P1)を製造するために使用される方法及び例えばエンドキャップ剤(例えば、アミノフェノール)又はプロトン化剤(例えば、シュウ酸)などの縮合プロセス中の追加の薬剤の使用の可能性に応じて、コポリマー(P0)は、モノマーに由来する末端基及び/又はエンドキャップ剤若しくはプロトン化剤に由来する末端基を有する。コポリマー(P0)は、通常、ジヒドロキシ成分とジハロ成分との間の重縮合反応によって製造されるため、その末端基は、通常、ヒドロキシル基及びハロ基(塩素化された末端基又はフッ素化された末端基など)を含む。しかしながら、例えば出発モノマー(すなわち過剰のジヒドロキシモノマー又は過剰のジハロモノマー)の化学量論に基づいてエンドキャップ剤(例えば、アミノフェノール又は類似のアミン官能化フェノール)が使用される場合、残りのハロ基は、少なくとも部分的にアミン末端基に変換され得る。プロトン化剤(例えば、シュウ酸、酢酸などの有機酸)が使用される場合、使用される出発モノマーの化学量論に応じて、コポリマー(P0)は、ヒドロキシル末端基を有し得る。末端基(すなわち酸、アミン及びヒドロキシル末端基)の濃度は、滴定によって決定することができる。ハロゲン基の濃度は、ハロゲン分析器で決定することができる。それらの方法については、以下の実施例で詳述されている。しかしながら、末端基の濃度を決定するために任意の適切な方法を使用することができる。例えば、滴定、NMR、FTIR又はハロゲン分析器を使用することができる。
【0081】
無機構成成分、例えば塩化ナトリウム又は塩化カリウム又は過剰の塩基は、コポリマー(P0)の単離前又は後に溶解及び濾過、ふるい分け又は抽出などの適切な方法によって除去することができる。
【0082】
ある実施形態によれば、縮合の終了時のコポリマー(P0)の量は、コポリマー(P0)と極性非プロトン性溶媒との総重量に基づいて少なくとも30重量%、例えば少なくとも35重量%、又は少なくとも若しくは少なくとも37重量%、又は少なくとも40重量%である。
【0083】
反応の終了時、コポリマー(P0)は、溶液を得るために他の成分(塩、塩基など)から分離される。例えば、コポリマー(P0)を他の成分から分離するために濾過を用いることができる。次いで、溶液は、コポリマー(P0)を本発明のプロセスにおいて化合物R2-SHと反応させるためにそのまま使用することができるか、又は代わりに、コポリマー(P0)は、例えば、凝固又は溶媒の揮発分除去により、溶媒から回収することができる。
【0084】
用途
本発明のコポリマー(P1)は、機能性膜の調製に使用され得る。例えば、これらの膜は、疎水性の、親水性の、生体標識される、例えば蛍光タグ付きの膜であり得る。
【0085】
本発明のコポリマー(P1)は、複合材料の調製にも使用され得る。この用途において、機能性は、強化繊維への樹脂の接着性を向上させ、それにより性能を向上させる。
【0086】
本発明のコポリマー(P1)は、機能性コーティングの調製にも使用され得る。コーティングの表面上の化学的部位は、コーティングを疎水性、親水性、生体認識性、抗菌性、防汚性及び/又はUV硬化性にするために選択することができる。
【0087】
本発明は、膜、複合材料又はコーティングの調製におけるコポリマー(P0)の使用及び少なくとも上記のコポリマー(P0)を含む樹脂組成物にも関する。
【0088】
樹脂組成物
本発明の樹脂組成物は、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂又は不飽和ポリエステル樹脂であり得る。組成物は、上記の少なくとも1つのコポリマー(P1)と、例えば少なくとも1つのエポキシ化合物及び/又は硬化剤(例えばエチレンジアミン(EDA)、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、テトラエチレンペンタミン(TEPA)及びポリエチレンポリアミン(PEPA)などのポリアルキレンポリアミン)であり得る追加の成分とを含む。
【0089】
「エポキシ成分」という用語は、1分子あたり2個以上のエポキシ基、好ましくは2個のエポキシ基を含む化合物を意味する。これらのエポキシ化合物は、飽和又は不飽和のいずれかであり得、脂肪族、脂環式、芳香族又は複素環式であり得、またヒドロキシル基も有し得る。これらは、好ましくは、多価フェノール、特にビスフェノール又はアミノフェノール及びノボラックに由来するグリシジルエーテルである。
【0090】
参照により本明細書に援用されるいずれかの特許、特許出願及び刊行物の開示が、それが用語を不明確にし得る程度まで本出願の記載と矛盾する場合、本記載が優先するものとする。
【0091】
ここで、本発明を、以下の実施例を参照してより詳細に説明するが、その目的は、例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例】
【0092】
原材料
Solvay Speciality Polymersから入手可能なDCDPS(4,4’-ジクロロジフェニルスルホン)
Covestro、米国から入手可能なBPA(ビスフェノールA)
Honshu Chemicals、日本から入手可能なBP(4,4’-ビフェノール)、ポリマーグレード
Sigma-Aldrich、米国から入手可能なdaBPA(2,2’-ジアリルビスフェノール)
Armand productsから入手可能なK2CO3(炭酸カリウム)
Solvay S.A.、仏国から入手可能なNaHCO3(重炭酸ナトリウム)
Sigma-Aldrich、米国から入手可能なNMP(2-メチルピロリドン)
Sigma-Aldrich、米国から入手可能なAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)
Sigma-Aldrich、米国から入手可能なシステアミン塩酸塩、3-アミノフェノール
Miller-Stephenson Chemical Co.,Inc.から入手可能なADVN(2,2’-アゾビス(2,4ジメチルバレロニトリル))。
【0093】
試験方法
GPC-分子量(Mn、Mw)
分子量は、塩化メチレンを移動相として使用するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定した。Agilent Technologies製のガードカラム付きの2本の5μ混合Dカラムを分離のために使用した。クロマトグラムを得るために254nmの紫外線検出器を用いた。1.5ml/分の流量及び移動相中の0.2w/v%溶液の20μLの注入量を選択した。較正は、12の狭い分子量のポリスチレン標準(ピーク分子量範囲:371,000~580g/モル)を用いて行った。数平均分子量Mn、重量平均分子量Mw、より高い平均分子量Mzを報告した。
【0094】
熱重量分析(TGA)
TGA実験は、TA Instrument TGA Q500を用いて実施した。TGA測定値は、窒素下で20℃から800℃まで10℃/分の加熱速度でサンプルを加熱することによって得た。TGA値は、熱分解の開始温度を報告する。
【0095】
1H NMR
1H NMRスペクトルは、重水素化溶媒としてTCE又はDMSOを用いて、400MHz Bruker分光計で測定した。全てのスペクトルは、溶媒中の残存プロトンを基準とする。
【0096】
DSC
存在する場合、ガラス転移温度(Tg)及び融点(Tm)を測定するためにDSCを用いた。DSC実験は、TA Instrument Q100を用いて実施した。DSC曲線は、20℃/分の加熱及び冷却速度で25℃~320℃でサンプルを加熱し、冷却し、再加熱し、且つ次いで再冷却することによって記録した。全てのDSC測定値は、窒素パージ下で取った。報告されるTg及びTm値は、特に明記しない限り2回目の加熱曲線を使用して規定した。
【0097】
ヒドロキシルの滴定
ヒドロキシル基は、5mlのスルホラン:モノクロロベンゼン(50:50)中のポリマーのサンプルを溶解することによって分析した。55mlの塩化メチレンを溶液に添加し、サンプルを、Metrohm Solvotrode電極とMetrohm 665 Dosimatを備えたMetrohm 686 Titroprocessorを使用して、トルエン中の水酸化テトラブチルアンモニウムを用いた電位差滴定により滴定した。3つの考えられる当量点が存在していた。最初の当量点は強酸を示していた。2番目の当量点は、スルホン酸ヒドロキシルを示していた。3番目の当量点は、フェノール性ヒドロキシルを示していた。総ヒドロキシル数は、フェノール性ヒドロキシルとスルホン酸ヒドロキシルの合計として計算される。
【0098】
アミン滴定
撹拌しながら0.2~0.3gのポリマーのサンプルを55mLの塩化メチレンに溶解した。15mLの氷酢酸を添加した。次いで、Metrohm Solvotrode電極を備えたMetrohm Titrando 809 Titratorを使用して、酢酸中の0.1N過塩素酸を用いてサンプルを電位差滴定した。過塩素酸滴定液はサンプル中の塩基性基と反応し、全ての塩基が中和されると電位曲線の終点を生成する。サンプルを試験する前に、2つのブランクと1つの対照サンプルを試験した。各サンプルについて2回同じ試験を行った。結果は、100μeq/gを超える塩基濃度については5%以内、100μeq/g未満については10μeq/g以内で2回の分析が一致した後にのみ報告された。
【0099】
塩基濃度の計算:
【数1】
・N過塩素酸=過塩素酸のモル数(N)
・V過塩素酸=過塩素酸の体積(mL)
・Vブランク=ブランクの体積(mL)
・Wサンプル=サンプルの重量(g)
【0100】
ブランク値は、サンプル滴定終点電位と同じmV電極電位にするために必要な滴定剤の体積から決定される。
【0101】
塩素分析
塩素末端基は、ThermoGLAS 1200 TOXハロゲン分析器を使用して分析した。1mg~10mgのサンプルを石英ボートに量り入れ、加熱した燃焼管に挿入し、そこでサンプルを酸素流中で1,000℃において燃焼させた。燃焼生成物は、濃硫酸スクラバーを通過して滴定セルに入り、そこで燃焼プロセスからの塩化水素が75体積/体積%の酢酸に吸収された。セルに入った塩化物は、その後電量分析によりに生成された銀イオンで滴定した。サンプル中の塩素含有率は、積分電流及びサンプル重量から計算した。得られたパーセント塩素値は、1gあたりのマイクロ等量(μeq/g)での塩素末端基濃度へ変換した。
【0102】
I.アミン末端アリル/ビニレン変性PSUコポリマー(P0-A)の調製
官能化PSUポリマー(P0-A)は、スキーム1に従って調製した。
【0103】
共重合は、オーバーヘッドスターラーと、窒素導入口と、オーバーヘッド蒸留装置とを備えたガラス反応器(2L)中で行う。モノマーDCDPS(430.47g)、BPA(257.51g)及びdaBPA(86.97g)を最初に容器に入れ、次いでK2CO3(212.41g)、NMP(900g)を添加する。
【0104】
反応混合物を、1℃/分の昇温を使用して室温から190℃まで加熱する。反応混合物の温度を4時間維持する。次いで、K2CO3(36g)及び3-アミノフェノール(18.33g)を添加し、反応を4時間継続する。加熱を停止することによって反応を終わらせる。反応混合物を濾過し、メタノール中で凝固させ、110℃で乾燥させる。
【0105】
コポリマーはラセミ体生成物の形態である。重合中の塩基及び高温の存在により、daBPAモノマーは、側鎖に沿って二重結合の位置が変化するように重合中にラセミ化する。これにより、スキーム1で示されたように、二重結合が側鎖の末端にあるか、又は側鎖の末端の1つ前の炭素にある場合があるという事実によって互いに異なる分子が形成される。
【0106】
特性評価
GPC:Mn=9,458g/モル、Mw=24,952g/モル、PDI=2.64
TGA:397℃
DSC:160.5℃
アミン基:212μeq/g
1H NMR:不飽和基の存在は、6.1~6.4ppmにおける多重線の出現によって確認された。これは、ポリマー中にdaBPAモノマーが組み込まれていることを示唆している。
【0107】
II.フェノール性ヒドロキシル末端アリル/ビニレン変性PSUコポリマー(P0-B)の調製
官能化PSUポリマー(P0-B)は、スキーム2に従って調製した。
【0108】
共重合は、オーバーヘッドスターラーと、窒素導入口と、オーバーヘッド蒸留装置とを備えたガラス反応器(2L)中で行う。モノマーDCDPS(430.47g)、BPA(257.51g)、daBPA(86.97g)を最初に容器に入れ、次いでK2CO3(212.41g)とNMP(900g)を添加した。
【0109】
反応混合物を、1℃/分の昇温を用いて室温から190℃まで加熱する。反応混合物の温度を4時間維持する。K2CO3(24.87g)及びBPA(41g)を添加し、その後反応を4時間継続する。加熱を停止することによって反応を終わらせ、シュウ酸(50g)を添加して撹拌する。反応混合物を濾過し、メタノール中で凝固させ、110℃で乾燥させる。
【0110】
コポリマー(P0-A)と同様に、このコポリマー(P0-B)は、ラセミ生成物の形態である。
【0111】
特性評価
GPC:Mn=9,536g/モル、Mw=24,327g/モル、PDI=2.55
TGA:411℃
DSC:154℃
ヒドロキシル:210.7μeq/g
塩素:3.2μeq/g
【0112】
III.アミン末端アリル/ビニレン変性PPSUコポリマー(P0-A)の調製
官能化PPSUポリマー(P0-C)は、スキーム3に従って調製した。
【0113】
共重合は、オーバーヘッドスターラーと、窒素導入口と、オーバーヘッド蒸留装置とを備えたガラス反応器(2L)中で行う。モノマーDCDPS(430.74g)、BPA(210.04g)、daBPA(86.97g)を最初に容器に入れ、次いでK2CO3(204.61g)とNMP(900g)を添加する。
【0114】
反応混合物を、1℃/分の昇温を用いて室温から190℃まで加熱する。反応混合物の温度を4時間維持する。次いで、K2CO3及び3-アミノフェノール(18.33g)を添加し、反応を4時間継続する。加熱を停止することによって反応を終わらせる。反応混合物を濾過し、メタノール中で凝固させ、110℃で乾燥させる。
【0115】
コポリマー(P0-A)と同様に、このコポリマー(P0-C)は、ラセミ生成物の形態である。
【0116】
特性評価
GPC:Mn=11,425g/モル、Mw=39,759g/モル、PDI=3.48
TGA:422℃
DSC:179.21℃
アミン基:212μeq/g
1H NMR:不飽和基の存在は、6.1~6.4ppmにおける多重線の出現によって確認された。これは、ポリマー中にdaBPAモノマーが組み込まれていることを示唆している。
【0117】
IV.アミン末端のアリル/ビニレン変性PESコポリマー(P0-D)の調製
官能化PESポリマー(P0-D)は、スキーム4に従って調製した。共重合は、オーバーヘッドスターラーと、窒素導入口と、オーバーヘッド蒸留装置とを備えたガラス反応器(1L)中で行う。モノマーDCDPS(215.37g)、DHDPS(175.88g)及びdaBPA(24.02g)を最初に容器に入れ、次いでK2CO3(101.72g)とNMP(340g)を添加する。
【0118】
反応混合物を、1℃/分の昇温を用いて室温から190℃まで加熱する。反応混合物の温度を4時間維持する。次いで、3-アミノフェノール(18.33g)を添加し、反応を3時間継続する。加熱を停止することによって反応を終わらせる。反応混合物を濾過し、メタノール中で凝固させ、110℃で乾燥させる。
【0119】
コポリマー(P0-A)と同様に、このコポリマー(P0-D)は、ラセミ生成物の形態である。
【0120】
特性評価
GPC:Mn=5,128g/モル、Mw=9,550g/モル、PDI=1.86
TGA:426℃
DSC:187℃
アミン基:227μeq/g
1H NMR:不飽和基の存在は、6.1~6.4ppmにおける多重線の出現によって確認された。これは、ポリマー中にdaBPAモノマーが組み込まれていることを示唆している。
【0121】
V.官能化PSUコポリマー(P1-A)の調製
官能化されたPSUポリマー(P1-A)は、スキーム5に従って以下の手順により調製した。
【0122】
アミン官能化は、オーバーヘッドスターラーと窒素導入口とを備えたガラス反応器(1L)中で行う。コポリマーP0-A(100g)とシステアミン塩酸塩(62.5g)を室温でNMP(900g)に溶解する。反応混合物をN2で少なくとも45分間パージし、次いで反応を50℃まで加熱し、ADVN(4g)を添加する。反応を12時間進行させた後、加熱を停止する。次いで、反応混合物を、50gのK2CO3が添加された3,000mL中で凝固させる。その後、凝固したポリマーを水(3,000mL)で洗浄し、次いでメタノール(3,000mL)で2回洗浄し、その後110℃で乾燥する。
【0123】
特性評価
GPC:Mn=4,060g/モル、Mw=8,258g/モル、PDI=2.03
TGA:302℃
DSC:150℃
アミン基:944μeq/g
【0124】
VI.官能化PSUコポリマー(P1-B)の調製
官能化されたPSUポリマー(P1-B)は、スキーム6に従って以下の手順により調製した。
【0125】
アミン官能化は、オーバーヘッドスターラーと窒素導入口とを備えたガラス反応器(1L)中で行う。コポリマーP0-B(50g)とシステアミン塩酸塩(48.1g)を室温でNMP(450g)に溶解する。反応混合物をN2で少なくとも45分間パージし、次いで反応を50℃まで加熱し、ADVN(2.9g)を添加する。反応を12時間進行させた後、加熱を停止する。次いで、反応混合物を、50gのK2CO3が添加された3,000mL中で凝固させる。その後、凝固したポリマーを水(3,000mL)で洗浄し、次いでメタノール(3,000mL)で2回洗浄し、その後110℃で乾燥する。
【0126】
特性評価
GPC:Mn=2,878g/モル、Mw=6,253g/モル、PDI=2.17
TGA:386℃
DSC:143.16℃
アミン基:699μeq/g
【0127】
VII.官能化PPSUコポリマー(P1-C)の調製
官能化されたPPSUポリマー(P1-C)は、スキーム7に従って以下の手順により調製した。
【0128】
アミン官能化は、オーバーヘッドスターラーと窒素導入口とを備えたガラス反応器(1L)中で行う。コポリマーP0-C(100g)とシステアミン塩酸塩(62.5g)を室温でNMP(900g)に溶解する。反応混合物をN2で少なくとも45分間パージし、次いで反応を50℃まで加熱し、ADVN(4g)を添加する。反応を12時間進行させた後、加熱を停止する。次いで、反応混合物を、50gのK2CO3が添加された3,000mL中で凝固させる。その後、凝固したポリマーを水(3,000mL)で洗浄し、次いでメタノール(3,000mL)で2回洗浄し、その後110℃で乾燥する。
【0129】
特性評価
GPC:Mn=3,321g/モル、Mw=6,130g/モル、PDI=1.85
TGA:302℃
DSC:170.3℃
アミン基:900μeq/g
【0130】
VIII.官能化PESコポリマー(P1-D)の調製
官能化されたPESポリマー(P1-D)は、スキーム8に従って以下の手順により調製した。
【0131】
アミン官能化は、オーバーヘッドスターラーと窒素導入口とを備えたガラス反応器(1L)中で行う。コポリマーP0-D(130g)及びシステアミン塩酸塩(63.6g)を室温でDMSO(640g)に溶解する。反応混合物をN2で少なくとも45分間パージし、次いで反応を70℃まで加熱し、AIBN(8g)を添加する。反応を12時間進行させた後、加熱を停止する。次いで、反応混合物を、50gのK2CO3が添加された3,000mL中で凝固させる。その後、凝固したポリマーを水(3,000mL)で洗浄し、次いでメタノール(3,000mL)で2回洗浄し、その後110℃で乾燥する。
【0132】
特性評価
GPC:Mn=4,603g/モル、Mw=8,038g/モル、PDI=1.75
TGA:190℃
DSC:470℃
アミン基:369μeq/g
【0133】
IX.官能化PSUコポリマー(P1-E)の調製
官能化されたPSUポリマー(P1-E)は、スキーム9に従って以下の手順により調製した。
【0134】
カルボン酸官能化は、オーバーヘッドスターラーと窒素導入口とを備えたガラス反応器(1L)中で行う。コポリマーP0-A(120g)とチオグリコール酸(13.81g)を室温でNMP(285g)に溶解する。反応混合物をN2で少なくとも45分間パージし、次いで反応を70℃まで加熱し、AIBN(8.2g)を添加する。反応を12時間進行させた後、加熱を停止する。次いで、反応混合物を、3,000mLのメタノール中で凝固させる。その後、凝固したポリマーをメタノール(3,000mL)で2回洗浄し、次いで110℃で乾燥する。
【0135】
特性評価
GPC:Mn=8,065g/モル、Mw=18,380g/モル、PDI=2.28
TGA:390℃
DSC:162℃
カルボン酸基:315μeq/g
【0136】
X.架橋した材料の調製
米国特許第5,212,264号明細書(Ciba)の実施例13のコポリマーを再現し、異なる量のエポキシ化合物で架橋した。
【0137】
1.ベースポリマーの合成
最初に、ベースポリマーGは、特許で説明されている重合手順を使用して合成した。
【0138】
ポリマーの特性評価:
Mw=78284g/モル、Mn=28497g/モル、PDI=2.75、
塩素末端基=45.6ueq/g、
フェノール末端基=6ueq/g、
相対粘度=0.686375
Tg(DSC)=232.6℃
【0139】
2.ビスフェノールとジグリシジルエーテルとを使用する鎖延長(BGEBPA)
手順:DPS重合反応の反応混合物(75gのポリマーを含む)160.71gを、オーバーヘッドスターラーと強いN2インフローとを備えた500mLの丸底フラスコに入れる。反応混合物を150℃に加熱し、次いで1.65gのBGEBPAを滴下して加える。これを150℃で2時間撹拌し続け、その後金属製のトレイに注ぎ入れ、冷めた後に粉砕する。ビーカー内の残留物を50mLのNMPで溶解する。残留物と洗浄液を合わせ、その後これを3回洗浄する(アセトン/水=80/20;1回は水で洗浄)。水性抽出中に濃酢酸を添加し、OH末端基を遊離させる。
【0140】
ポリマーの特性評価:
Mw=79,511g/モル、Mn=32,458g/モル、PDI=2.45、
塩素末端基=92.6μeq/g、
フェノール末端基=12.4μeq/g、
脂肪族側鎖ヒドロキシル基(理論値):100.89μeq/g
Tg(DSC)=226.73℃
相対粘度=0.68481
【0141】
3.上記ポリマーとAraldite(登録商標)MY 0510との架橋
手順:46mgのAraldite(登録商標)MY 0510を2gの塩化メチレンに溶解し、その後これを5gの鎖延長されたPPSUに添加する。ポリマーがエポキシ溶液で均一にコーティングされるように、この混合物を振とうする。フード内において室温で48時間にわたって乾燥する。150℃で12時間架橋する。
【0142】
結果:上記ポリマーを等モルのN,N-ジグリシジル-4-グリシジルオキシアニリンで架橋すると、得られた架橋した材料のTgは229.16℃であった。これは、未架橋ベースポリマーと比較して2.39℃の上昇であった。
【0143】
4.本発明のコポリマーP1-Cの架橋
コポリマーP1-Cの特性評価:
GPC:Mn=3,321g/モル、Mw=6,130g/モル、PDI=1.85
TGA:302℃
DSC:170.3℃
アミン基(脂肪族アミン側鎖+芳香族アミン末端基):900μeq/g
【0144】
上記ポリマーを等モル量のN,N-ジグリシジル-4-グリシジルオキシアニリンで架橋すると、得られた架橋した材料のTgは176.91℃であった。これは、未架橋ベースポリマーと比較して6.61℃の上昇であった。
【0145】
架橋実験は、本発明のコポリマーが、先行技術に記載されているコポリマー構造と比較して、架橋後により緻密なネットワーク構造を有することを示している。これは、米国特許第5,212,264号明細書(Ciba)に記載されているコポリマーと比較して高濃度の本発明のコポリマー中の側鎖官能基に起因する。これらのコポリマーは、本発明の側鎖官能化戦略と比較することができない反応性を有するコポリマーをもたらす末端基化学に依存する。
【化10】
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】
【化15】
【化16】
【化17】
【化18】
【手続補正書】
【提出日】2022-09-28
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コポリマー(P1)であって、
- 式(M):
【化1】
の繰り返し単位(R
P1)、
- 式(N)
【化2】
の繰り返し単位(R*
P1)、
- 少なくとも50μeqのヒドロキシル末端基、アミン末端基又は酸末端基
(式中、
- 各R
1は、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び第四級アンモニウムからなる群から独立して選択され;
- 各iは、0~4から独立して選択され;
- G
Nは、以下の式:
【化3】
の少なくとも1つからなる群から選択され、
- 各kは、1~4から独立して選択され;
- 各jは、3~7から独立して選択され;
- T及びQは、結合、-CH
2-;-O-;-SO
2-;-S-;-C(O)-;-C(CH
3)
2-;-C(CF
3)
2-;-C(=CCl
2)-;-C(CH
3)(CH
2CH
2COOH)-;-N=N-;-R
aC=CR
b-(ここで、各R
a及びR
bは、互いに独立して、水素又はC1~C12アルキル、C1~C12アルコキシ若しくはC6~C18アリール基である);-(CH
2)
m-及び-(CF
2)
m-(ここで、mは、1~6の整数である);最大で6個の炭素原子の直鎖又は分岐の脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から独立して選択され、
- 各R
2は、
-(CH
2)u-COOH(ここで、uは、1~5から選択される)、
-(CH
2)k-OH(ここで、kは、1~5から選択される)、
-(CH
2)p-NR
aR
b(ここで、pは、1~5から選択され、且つ
R
a
及び
R
b
は、独立して、C1~C6アルキル又はHであり、但し、R
a及びR
bは、両方ともCH
3ではあり得ないことを条件とする)、
-(CH
2)q-SO
3Na(ここで、qは、1~5から選択される)、
-(CH
2)a-COCH
3(ここで、aは、0~10から選択される)、
-(CH
2)r-Si(OCH
3)
3(ここで、rは、1~5から選択される)、
-(CH
2)s-(CF
2)t-CF
3(ここで、sは、1~5から選択され、及びtは、1~10から選択される)、
-CO-R
c(ここで、R
cは、C1~C6アルキル又はH、好ましくはHである)、
-(CH
2)v-CH
3(ここで、vは、5~30から選択される)、及び
-(CH
2)w-Ar(ここで、wは、0~10から選択され、及びArは、1~10個の芳香族環又はヘテロ芳香族環を含み、Arは、場合によりNR
aR
bで置換されている)
からなる群から独立して選択され、
- 各R
3は、独立して、アルキル基、アリール基又はハロゲン基である)
を含むコポリマー(P1)。
【請求項2】
繰り返し単位(R
P1)中のTは、結合、-SO
2-及び-C(CH
3)
2-からなる群から選択される、請求項1に記載のコポリマー(P1)。
【請求項3】
繰り返し単位(R*
P1)の式(G
N1)、(G
N2)及び/又は(G
N3)中のQは、結合、-SO
2-及び-C(CH
3)
2-からなる群から選択される、請求項1又は2に記載のコポリマー(P1)。
【請求項4】
iは、繰り返し単位(R
P1)及び繰り返し単位(R*
P1)の各R
1についてゼロである、請求項1~3のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)。
【請求項5】
繰り返し単位(R
P1)/繰り返し単位(R*
P1)のモル比は、0.01/100~100/0.01、好ましくは1/100~100/1、より好ましくは1/1~10/1で変動する、請求項1~4のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)。
【請求項6】
繰り返し単位(R
P1)は、式(M1):
【化4】
に従う、請求項1~5のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)。
【請求項7】
式(G
N1)、(G
N2)又は(G
N3)中のR
2は、
-CH
2-COOH、
-(CH
2)
2-OH、
-(CH
2)
2-NH
2、
-(CH
2)
3-SO
3Na、
-(CH
2)
3-Si(OCH
3)
3、
-(CH
2)
2-(CF
2)
7-CF
3、
-C=O-H、
-(CH
2)
9-CH
3、
-CH
2-Ph(ここで、Phは、ベンゼンである)、
-Ph-NH
2(ここで、Phは、ベンゼンである)
からなる群から独立して選択される、請求項1~6のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)。
【請求項8】
前記コポリマー(P1)中の総モル数を基準として合計で少なくとも50モル%の繰り返し単位(R
P1)及び(R*
P1)を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)。
【請求項9】
GPCによって決定される20,000g/モル未満の数平均分子量(Mn)を有する、請求項1~8のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)。
【請求項10】
コポリマー(P1)を調製するプロセスであって、
- 式(M):
【化5】
の繰り返し単位(R
P0)、
- 式(P):
【化6】
の繰り返し単位(R*
P0)、
- 少なくとも50μeqのヒドロキシル末端基、アミン末端基又は酸末端基
(式中、
- 各R
1は、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び第四級アンモニウムからなる群から独立して選択され;
- 各iは、0~4から独立して選択され;
- G
Pは、以下の式:
【化7】
の少なくとも1つからなる群から選択され、
- 各kは、0~4から独立して選択され、
- T及びQは、結合、-CH
2-;-O-;-SO
2-;-S-;-C(O)-;-C(CH
3)
2-;-C(CF
3)
2-;-C(=CCl
2)-;-C(CH
3)(CH
2CH
2COOH)-;-N=N-;-R
aC=CR
b-(ここで、各R
a及びR
bは、互いに独立して、水素又はC1~C12アルキル、C1~C12アルコキシ若しくはC6~C18アリール基である);-(CH
2)
m-及び-(CF
2)
m-(ここで、mは、1~6の整数である);最大で6個の炭素原子の直鎖又は分岐の脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から独立して選択される)
を含むコポリマー(P0)を、式(I):
R
2-SH
(式中、R
2は、
-(CH
2)u-COOH(ここで、uは、1~5から選択される)、
-(CH
2)k-OH(ここで、kは、1~5から選択される)、
-(CH
2)p-NR
aR
b(ここで、pは、1~5から選択され、且つ
R
a
及び
R
b
は、独立して、C1~C6アルキル又はHであり、但し、R
a及びR
bは、両方ともCH
3ではあり得ないことを条件とする)、
-(CH
2)q-SO
3Na(ここで、qは、1~5から選択される)、
-(CH
2)a-COCH
3(ここで、aは、0~10から選択される)、
-(CH
2)r-Si(OCH
3)
3(ここで、rは、1~5から選択される)、
-(CH
2)s-(CF
2)t-CF
3(ここで、sは、1~5から選択され、及びtは、1~10から選択される)、
-CO-R
c(ここで、R
cは、C1~C6アルキル又はHである)、
-(CH
2)v-CH
3(ここで、vは、5~30から選択される)、及び
-(CH
2)w-Ar(ここで、wは、0~10から選択され、及びArは、1~10個の芳香族環又はヘテロ芳香族環を含み、Arは、場合によりNR
aR
bで置換されている)
の化合物と溶媒中で10℃~300℃の範囲の温度において反応させることを含み、化合物(I)/ポリマー(P0)のモル比は、0.01/100~100/0.01で変動する、プロセス。
【請求項11】
- N-メチルピロリドン(NMP)、N-ブチルピロリドン(NBP)、N-エチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(DMI)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAC)、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、クロロベンゼン、アニソール、クロロホルム、ジクロロメタン(DCM)及びスルホランからなる群から選択される溶媒中において、
- 少なくとも1つのフリーラジカル開始剤、好ましくは2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)(AIBN)の存在下において、
- 好ましくは過酸化物及びヒドロペルオキシドから選択される少なくとも1つの触媒の存在下において、及び/又は
- 例えば、N-エチル-N-(プロパン-2-イル)プロパン-2-アミン(ヒューニッヒ塩基)、トリエチルアミン(TEA)及びピリジンからなる群から選択される塩基の存在下において実施される、請求項10に記載のプロセス。
【請求項12】
コポリマー(P0)であって、
- 式(M):
【化8】
の繰り返し単位(R
P0)、
- 式(P):
【化9】
の繰り返し単位(R*
P0)、
- 少なくとも50μeqのヒドロキシル末端基、アミン末端基又は酸末端基
(式中
- 各R
1は、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び第四級アンモニウムからなる群から独立して選択され;
- 各iは、0~4から独立して選択され;
- G
Pは、以下の式:
【化10】
の少なくとも1つからなる群から選択され、
- 各kは、0~4から独立して選択され、
- T及びQは、結合、-CH
2-;-O-;-SO
2-;-S-;-C(O)-;-C(CH
3)
2-;-C(CF
3)
2-;-C(=CCl
2)-;-C(CH
3)(CH
2CH
2COOH)-;-N=N-;-R
aC=CR
b-(ここで、各R
a及びR
bは、互いに独立して、水素又はC1~C12アルキル、C1~C12アルコキシ若しくはC6~C18アリール基である);-(CH
2)
m-及び-(CF
2)
m-(ここで、mは、1~6の整数である);最大で6個の炭素原子の直鎖又は分岐の脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から独立して選択される)
を含むコポリマー(P0)。
【請求項13】
膜、複合材料又はコーティングの調製における、請求項1~9のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)又は請求項12に記載のコポリマー(P0)の使用。
【請求項14】
少なくとも1つのエポキシ化合物と、請求項1~9のいずれか一項に記載の少なくとも1つのコポリマー(P1)又は請求項12に記載の少なくとも1つのコポリマー(P0)とを含むエポキシ樹脂組成物。
【請求項15】
エポキシ、ポリウレタン又は不飽和ポリエステル樹脂組成物中の強化剤としての、請求項1~9のいずれか一項に記載のコポリマー(P1)又は請求項12に記載のコポリマー(P0)の使用。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0001】
関連出願
本出願は、2019年12月19日出願の米国仮特許出願第62/950,289号及び2020年3月10日出願の欧州特許出願公開第20162149.7号に対する優先権を主張するものであり、これらの出願の全内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0023】
本発明のコポリマー(P1)は、少なくとも、
- 式(M):
【化1】
の繰り返し単位(R
P1)、
- 式(N):
【化2】
の繰り返し単位(R*
P1)、
を含み、式中、
- G
Nは、以下の式:
【化3】
の少なくとも1つからなる群から選択され、
- 各R
1は、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び第四級アンモニウムからなる群から独立して選択され;
- 各iは、0~4から独立して選択され;
- 各kは、1~4から独立して選択され;
- 各jは、3~7から独立して選択され;
- T及びQは、結合、-CH
2-;-O-;-SO
2-;-S-;-C(O)-;-C(CH
3)
2-;-C(CF
3)
2-;-C(=CCl
2)-;-C(CH
3)(CH
2CH
2COOH)-;-N=N-;-R
aC=CR
b-(ここで、各R
a及びR
bは、互いに独立して、水素又はC1~C12アルキル、C1~C12アルコキシ若しくはC6~C18アリール基である);-(CH
2)
m-及び-(CF
2)
m-(ここで、mは、1~6の整数である);最大で6個の炭素原子の直鎖又は分岐の脂肪族二価基;並びにそれらの組み合わせからなる群から独立して選択され、
- 各R
3は、独立して、アルキル基、アリール基又はハロゲン基から選択され;
- 各R
2は、
-(CH
2)u-COOH(ここで、uは、1~5から選択される)、
-(CH
2)k-OH(ここで、kは、1~5から選択される)、
-(CH
2)p-NR
aR
b(ここで、pは、1~5から選択され、且つ
R
a
及び
R
b
は、独立して、C1~C6アルキル又はHであり、但し、R
a及びR
bは、両方ともCH
3ではあり得ないことを条件とする)、
-(CH
2)q-SO
3Na(ここで、qは、1~5から選択される)、
-(CH
2)a-COCH
3(ここで、aは、0~10から選択される)、
-(CH
2)r-Si(OCH
3)
3(ここで、rは、1~5から選択される)、
-(CH
2)s-(CF
2)t-CF
3(ここで、sは、1~5から選択され、及びtは、1~10から選択される)、
-CO-R
c(ここで、R
cは、C1~C6アルキル又はH、好ましくはHである)、
-(CH
2)v-CH
3(ここで、vは、5~30から選択される)、及び
-(CH
2)w-Ar(ここで、wは、0~10から選択され、及びArは、1~10個の1個又は2個の芳香族環又はヘテロ芳香族環、例えば1個又は2個のベンゼン環を含み、Arは、場合によりNR
aR
b、例えばNH
2で置換されている)
からなる群から独立して選択される。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0048
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0048】
コポリマー(P1)を調製するプロセスは、アリル/ビニレン-官能化コポリマー(P0)を化合物R2-SHと反応させる工程を含み、式中、R2は、
-(CH2)u-COOH(ここで、uは、1~5から選択され、好ましくは、uは、1又は2である)、
-(CH2)k-OH(ここで、kは、1~5から選択され、好ましくは、kは、1又は2である)、
-(CH2)p-NRaRb、(ここで、pは、1~5から選択され、且つR
a
及びR
b
は、独立して、C1~C6アルキル又はHであり、但し、Ra及びRbは、両方ともCH3ではあり得ないことを条件とし;pは、好ましくは、1又は2であり、且つRa及びRbは、好ましくは、CH3又はHである)、
-(CH2)q-SO3Na(ここで、qは、1~5から選択され、好ましくは、qは、1、2又は3である)、
-(CH2)a-COCH3(ここで、aは、0~10から選択される)、
-(CH2)r-Si(OCH3)3(ここで、rは、1~5から選択され、好ましくは、rは、1、2又は3である)、
-(CH2)s-(CF2)t-CF3(ここで、sは、1~5、好ましくは1又は2から選択され、及びtは、1~10、好ましくは5~9から選択される)、
-CO-Rc(ここで、Rcは、C1~C6アルキル又はH、好ましくはHである)、
-(CH2)v-CH3(ここで、vは、5~30から選択され、好ましくは、vは、8~20から選択される)、及び
-(CH2)w-Ar(ここで、wは、0~10から選択され、及びArは、1個又は2個の芳香族環又はヘテロ芳香族環、例えば1個又は2個のベンゼン環を含み、Arは、場合により-NRaRbで置換されており、ここで、Ra及びRbは、好ましくは、CH3又はHである)
からなる群から独立して選択される。
【国際調査報告】