JP7017090B2 - 修飾ポリロタキサン、その組成物、及びその製造方法 - Google Patents
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さらに、工業的に好適な方法により、修飾ポリロタキサンを製造する必要があった。
で示される、1又は複数の官能基(B)によって修飾されている修飾ポリロタキサンであって、
ここで、前記環状分子(Aa)がシクロデキストリンであり、
前記シクロデキストリンの水酸基の一部又は全部が、ヒドロキシプロピル(HO-C3H6-)基と結合し、
このポリロタキサン中の水酸基の一部又は全部が、下記式(2):
で示されるカプロラクトン由来の修飾基(Ad)で修飾され、
官能基(B)によるポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合が、ポリロタキサン(A)に存在する水酸基に対し、2~50%であって、
官能基(B)によるポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合が0%である未修飾ポリロタキサンの、ポリオール化合物への相溶性を1とした時、当該相溶性比が1.2~40である、修飾ポリロタキサン。
ここで、前記環状分子(Aa)がシクロデキストリンであり、
前記シクロデキストリンの水酸基の一部又は全部が、ヒドロキシプロピル(HO-C3H6-)基と結合し、
このポリロタキサン中の水酸基の一部又は全部が、下記式(2):
で示されるカプロラクトン由来の修飾基(Ad)で修飾されたポリロタキサン(A)と、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基に対し0.02モル当量~1.5モル当量の、1又は複数の下記式(3):
また、本発明の修飾ポリロタキサンは、ポリウレタン樹脂、発泡ポリウレタン、ポリウレタンエラストマー、ゴム、プラスチック、ガラス代替物、接着剤、粘着剤、塗料、コーティング材料、研磨材、防振材、断熱材、シール材、パッキン、及び成形体等の用途で使用することができる。
さらに、工業的に好適な方法により、修飾ポリロタキサンを製造することができる。
本発明に使用されるポリロタキサン(A)は、環状分子(Aa)と、前記環状分子(Aa)の開口部を串刺し状に貫通する直鎖状分子(Ab)と、前記直鎖状分子(Ab)の両末端に配置され、前記環状分子(Aa)と前記直鎖状分子(Ab)との分離を防止する封鎖基(Ac)と、前記環状分子(Aa)を修飾する修飾基(Ad)が配置されている構成を有する包接化合物である。ポリロタキサンとしては、CAS No.928045-45-8で特定されるポリロタキサンが好ましい。このCAS No.928045-45-8で特定されるポリロタキサン(A)中の水酸基をアシル化剤と反応させた、修飾ポリロタキサンの模式図は図1に記載の通りである。
前記環状分子(Aa)は、その開口部に、直鎖状分子(Ab)を串刺し状に包接しうる程度の大きさの分子であれば、特に限定されない。この環状分子(Aa)は、ポリロタキサン(A)の製造にあたって、一種類のみを用いてもよいし、複数種類を用いてもよい。
前記修飾基(Ad)は、ポリロタキサンに良好な架橋性を付与するとともに、ポリロタキサンを親水性化したり、又はポリロタキサンを疎水性化したりすることができる。
特に前記修飾基(Ad)は、ポリオール化合物との相溶性を向上させるために、ポリロタキサンを疎水性化する疎水性基を有していることが好ましい。この疎水性基は、前記環状分子(Aa)の水酸基の一部又は全部を修飾している。
なお、これらの置換基中の炭素は、前記アルキレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基における炭素数にカウントしない。
したがって、修飾基(Ad)は、カプロラクタム由来の基、又はカプロラクトン由来の基が好ましく、カプロラクトン由来の基がより好ましい。
なお、本発明において、ヒドロキシプロピル基とは、図1に記載されている通り、2-ヒドロキシプロピル基である。
また、カプロラクトン由来の基は下記式(2)で示される通りである。
ポリロタキサン(A)に用いられる直鎖状分子(Ab)は、環状分子(Aa)の開口部を串刺し状に貫通して、環状分子(Aa)に包接され得るものであれば、特に限定されない。なお、直鎖状分子(Ab)の両末端には、後述する封鎖基(Ac)を導入する際の反応点となる官能基が存在する。前記官能基の例としては、水酸基、カルボキシ基、アミノ基、メルカプト基、スルホニル基等が挙げられる。
前記「誘導体」とは、分子末端の置換基を化学的に変換した化合物を意味し、使用する封鎖基(Ac)により適宜変更される。例えば、封鎖基(Ac)としてアミノ基を用いる場合、分子の両末端にカルボキシル基を有する誘導体であることが好ましい。
本発明に使用されるポリロタキサン(A)の封鎖基(Ac)は、直鎖状分子(Ab)の両端に配置され、環状分子(Aa)と直鎖状分子(Ab)とが分離しないように作用する基であれば、特に限定されない。そのような封鎖基(Ac)は、一種類のみを用いてもよいし、複数種類を用いてもよい。
本発明の官能基(B)は、下式の一般式(1)で示される。
また、前記「分岐鎖状」とは、直鎖状脂肪族炭化水素基に対して、末端ではない炭素上の水素原子が脂肪族炭化水素基に置換されていることを示す。本発明においては、どの炭素上で分岐していても発明の効果を奏するが、下記式(6)の構造であることが好ましく、原料入手の容易性や取り扱いの容易性等の観点から、主鎖の炭化水素基の炭素数に対し、側鎖の炭化水素基の炭素数が50~70%であることがより好ましい。
Raの炭素数はRbの炭素数と同数、又はこれより大きい。置換基全体の炭素数Ra+Rb+1は、前記の分岐鎖状脂肪族炭化水素基の炭素数の範囲に含まれる。
また、Raを含む鎖を主鎖、Rbを含む鎖を側鎖という。
本発明の修飾ポリロタキサンとの相溶性が向上するポリオール化合物として、具体的には、
ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、それらの共重合ポリオール、及びそれらをブレンドしたポリオール等のポリエーテルポリオール類;
アジピン酸などのジカルボン酸とエチレングリコールなどのポリオールとの縮合により得られる縮合系ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びそれらをブレンドしたポリオール等のポリエステルポリオール類;
脂肪族ポリオールモノマー、脂環構造を有するポリオールモノマー、及び芳香族ポリオールモノマー等のポリオールモノマーが挙げられる。
修飾ポリロタキサンと、前記ポリオール化合物との相溶性比は以下の方法により測定する。まず、一定量の修飾ポリロタキサンを、トルエンに溶解させ、この調製液に、ポリオール化合物を攪拌しながらゆっくり添加し、濁りが発生した時点の添加量を測定する。同様の方法により、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合が0%である未修飾ポリロタキサンについても添加量を測定する。この未修飾ポリロタキサンについても添加量を1.0とした時、修飾ポリロタキサンへのポリオール化合物の添加量を比で表した数値が、修飾ポリロタキサンと、ポリオール及び有機溶媒の混合溶媒との相溶性比である。
相溶性比は、ポリウレタン樹脂、発泡ポリウレタン、ポリウレタンエラストマー、ゴム、プラスチック、ガラス代替物、接着剤、粘着剤、塗料、コーティング材料、研磨材、防振材、断熱材、シール材、パッキン、及び成形体等の用途に利用する観点から、1.2以上であることが好ましく、1.4以上であることがより好ましく、1.6以上であることがさらに好ましい。後述する官能基(B)によるポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合や前記ポリエーテルポリオール類との相溶性比を考慮すると、前記相溶性比は、1.2~40.0であり、1.5~30.0であることが好ましく、2.0~25.0であることがより好ましく、3.0~23.0であることがさらに好ましく、4.0~20.0であることがさらにより好ましく、9.0~20.0であることが特に好ましい。
本発明は、修飾ポリロタキサン、及びポリオール化合物を含む、修飾ポリロタキサン組成物を提供する。必要に応じて、有機溶媒を含んでいてもよい。なお、修飾ポリロタキサン及びポリオール化合物は前記と同義である。有機溶媒としては、特に限定されないが、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル等のエーテル類、ジクロロメタン、トリクロロメタン、テトラクロロメタン等のハロゲン化アルキル類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、2-ブタノン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、N,N-ジメチルホルムアミド、1-メチル-2-ピロリジノン、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド等の極性溶媒類等が挙げられる。
本発明の修飾ポリロタキサンは、ポリロタキサン(A)中の水酸基を、アシル化反応によりアシル化することで得ることができる。このアシル化反応は、アシル化剤をポリロタキサン(A)に添加することにより進行する。
式(3)中のXは、ハロゲン原子、水酸基、イミダゾール基、又は下記式(4)で示される。
式(3)中のXは、ハロゲン原子、水酸基、イミダゾール基、又は下記式(4)で示される。修飾基(Ad)との反応性と副生成物の除去の容易性等の観点から、Xはハロゲン原子であることが好ましく、塩素原子又は臭素原子であることがより好ましく、塩素原子であることがさらに好ましい。
なお、イソパルミチン酸はCAS No.25354-97-6で特定される化合物であり、イソステアリン酸はCAS No.22890-21-7で示される化合物である。
また、Rが長鎖アルキル基の場合、水酸基の修飾率が低くても相溶性比を向上させることができるため、修飾率は前記範囲より小さくでも構わない。具体的には、Rが長鎖アルキル基の場合、官能基(B)によるポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基に対し、2%~50%であってもよく、5~30%であってもよく、10~25%であっても構わない。
官能基(B)によるポリロタキサン(A)中の水酸基の修飾の割合(x)は、例えば、環状分子(Aa)がα-シクロデキストリンであり、修飾基(Ad)が下記式(2)で示されるカプロラクトン由来の基(-CO(CH2)5OH)であり、カプロラクトン由来の基を有するポリカプロラクトンをシクロデキストリンに導入する前にプロピレンオキシドを使用し、官能基(B)中のRがノルマルペンタデシル基である場合、以下の方法で計算することができる。
(a2)=(b1)×(b2)/114
により算出できる。
式中、114は、下記式(5)で示される繰り返し単位(モノマー)の分子量である。
(b1)={(c1)+(c2)×(c3)×973+(c2)×(c3)×18×(c4)×58+(c5)×2}/{1-(b2)}
により算出できる。
(b2)=(d2)/{(d1)+(d2)}
により算出できる。
(a1)=(c2)×(c3)×18
により算出できる。
官能基(B)中のRがノルマルペンタデシル基以外の基である場合も、同様に計算できる。すなわち、前記「ノルマルペンタデシル基」を「官能基(B)中のR」に置き換え、(a4)は、プロトン核磁気共鳴測定で、対応する基のケミカルシフト値のピークの積分値から算出すればよい。
本願において、「官能基(B)によるポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合」とは、以上の方法により計算された値である。
直鎖状分子(Ab)として、ポリエチレングリコール(質量平均分子量11000)、環状分子(Aa)としてα-シクロデキストリン、封鎖基(Ac)としてアダマンチルアミノ基からなるポリロタキサンに、ヒドロキシプロピル基を導入したポリロタキサン(ヒドロキシプロピル基の置換度50%、環状分子の包接率32%)を国際公開2005/080469号公報記載の方法と同様の方法により調製した。この調製したポリロタキサン34.5gと、ε-カプロラクトン122.5gを混合し、2-エチルヘキサン酸スズ0.10gを加え、窒素雰囲気下、130℃で13.5時間反応させ、カプロラクトン変性したポリロタキサン(理論分子量32万)を127.4g得た。本試料を用いて、後述の通り、相溶性比、水酸基価、及び融点を測定した。
参考例1のカプロラクトン変性ポリロタキサン30.1gとトルエン80.0gを、窒素雰囲気下、室温(25℃)で一晩混合し、ポリロタキサンを完全に溶解させた。トリエチルアミン4.9gを添加し、混合した後、トルエン10.1gで希釈した塩化アセチル3.8g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して0.72当量)をゆっくりと添加し、室温(25℃)で3時間反応させた。得られた反応液に、451.4gのメタノールを添加後、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去した。得られた沈殿物に、再度448.6gのメタノールを添加し、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物を乾燥させ、環状分子上のカプロラクトン鎖の末端水酸基の一部をアセチル化したポリロタキサン27.7gを得た。得られたポリロタキサン(PR-1-M-1)におけるアセチル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は38%であった。本試料を用いて、後述の通り、相溶性比、水酸基価、及び融点を測定した。
参考例1のカプロラクトン変性ポリロタキサン20.1gとトルエン100.3gを、窒素雰囲気下、室温(25℃)で一晩混合し、ポリロタキサンを完全に溶解させた。トリエチルアミ4.62gを添加し、混合した後、塩化ピバロイル5.35g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して1.0当量)をゆっくりと添加し、室温(25℃)で1時間反応させた。得られた反応液から吸引ろ過で塩を除去した。ろ液に310.0gのメタノールを添加後、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物を乾燥させ、環状分子上のカプロラクトン鎖の末端水酸基の一部をピバロイル基で修飾したポリロタキサン15.8gを得た。得られたポリロタキサン(PR-1-M-2)におけるピバロイル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は15%であった。本試料を用いて、後述の通り、水酸基価、及び融点を測定した。
参考例1のカプロラクトン変性ポリロタキサン10.1gとトルエン50.1gを、窒素雰囲気下、室温(25℃)で一晩混合し、ポリロタキサンを完全に溶解させた。トリエチルアミ2.84gを添加し、混合した後、塩化ピバロイル3.34g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して1.25当量)をゆっくりと添加し、室温(25℃)で1時間反応させた。得られた反応液から吸引ろ過で塩を除去した。ろ液に141.65gのメタノールを添加後、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物に、再度201.8gのメタノールを添加し、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物を乾燥させ、環状分子上のカプロラクトン鎖の末端水酸基の一部をピバロイル基で修飾したポリロタキサン7.76gを得た。得られたポリロタキサン(PR-1-M-3)におけるピバロイル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は33%であった。本試料を用いて、後述の通り、水酸基価、及び融点を測定した。
参考例1のカプロラクトン変性ポリロタキサン15.0gとトルエン75.4gを、窒素雰囲気下、室温(25℃)で一晩混合し、ポリロタキサンを完全に溶解させた。トリエチルアミン4.32gを添加し、混合した後、塩化ピバロイル2.03g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して0.5当量)をゆっくりと添加し、さらに塩化ブチリル1.81gをゆっくりと添加し、室温(25℃)で1時間反応させた。得られた反応液から吸引ろ過で塩を除去した。ろ液に141.65gのメタノールを添加後、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物に、再度201.8gのメタノールを添加し、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物を乾燥させ、環状分子上のカプロラクトン鎖の末端水酸基の一部をピバロイル基とブチリル基で修飾したポリロタキサン13.7gを得た。得られたポリロタキサン(PR-1-M-4)におけるピバロイル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は4%で、ブチリル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は45%であった。本試料を用いて、後述の通り、水酸基価、及び融点を測定した。
参考例1のカプロラクトン変性ポリロタキサン10.1gとトルエン50.1gを、窒素雰囲気下、室温(25℃)で一晩混合し、ポリロタキサンを完全に溶解させた。トリエチルアミン2.27gを添加し、混合した後、塩化イソブチリル1.22g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して0.5当量)をゆっくりと添加し、さらに塩化ブチリル1.20g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して0.5当量)をゆっくりと添加し、室温(25℃)で1時間反応させた。得られた反応液から吸引ろ過で塩を除去した。ろ液に189.7gのメタノールを添加後、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物を乾燥させ、環状分子上のカプロラクトン鎖の末端水酸基の一部をイソブチリル基とブチリル基で修飾したポリロタキサン8.08gを得た。得られたポリロタキサン(PR-1-M-5)におけるイソブチリル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は9%で、ブチリル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は36%であった。本試料を用いて、後述の通り、相溶性比、水酸基価、及び融点を測定した。
参考例1のカプロラクトン変性ポリロタキサン150.0gと2‐ブタノン75.0gを、窒素雰囲気下、60℃で1時間混合した。30mmHgに減圧し2‐ブタノンを溜去した。2-ブタノン300.0gを添加し20℃で30分攪拌した。トリエチルアミン7.5gを添加し、混合した後、パルミチン酸クロライド20.4g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して0.22当量)をゆっくりと添加し、室温(25℃)で1時間反応させた後、エタノールを添加し、一晩静置した。得られた反応液にイオン交換水480.0gを添加し、20分攪拌後、10分静置し分液操作で水層を除去した。得られた有機層に2-ブタノン100.0gとイオン交換水480gを添加し、同様の分液操作を行った。得られた有機層を減圧溜去した後、真空乾燥機で乾燥させ、環状分子上のカプロラクトン鎖の末端水酸基の一部をペンタデシル化したポリロタキサン154.5gを得た。得られたポリロタキサン(PR-1-M-2)におけるペンタデシル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は27%であった。本試料を用いて、後述の通り、相溶性比、水酸基価、及び融点を測定した。
参考例1のカプロラクトン変性ポリロタキサン20.0gとトルエン80.0gを、窒素雰囲気下、室温(25℃)で一晩混合し、ポリロタキサンを完全に溶解させた。トリエチルアミン6.6gを添加し、混合した後、トルエン20.0gで希釈した塩化アセチル5.1g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して1.80当量)をゆっくりと添加し、室温(25℃)で3時間反応させた。得られた反応液に、400.7gのメタノールを添加後、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物を乾燥させ、環状分子上のカプロラクトン鎖の末端水酸基の一部をアセチル化したポリロタキサン15.0gを得た。得られたポリロタキサン(PR-1-M-13)におけるアセチル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は51%であった。本試料を用いて、後述の通り、相溶性比、水酸基価、及び融点を測定した。
参考例1のカプロラクトン変性ポリロタキサン20.0gとトルエン60.0gを、窒素雰囲気下、60℃で30分混合し、ポリロタキサンを完全に溶解させた。室温(25℃)まで冷却後、トリエチルアミン0.92gを添加し、混合した後、2-エチルヘキサン酸クロライド1.49g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して0.2当量)をゆっくりと添加し、室温(25℃)で1時間反応させた。得られた反応液に、170gのメタノールを添加後、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、100gのメタノールを添加、攪拌し、上澄み液を除去することにより、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物を乾燥させ、環状分子上のカプロラクトン鎖の末端水酸基の一部を2-エチルペンチル化したポリロタキサン9.9gを得た。得られたポリロタキサン(PR-1-M-7)における2-エチルペンチル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は9%であった。本試料を用いて、後述の通り、相溶性比、水酸基価、及び融点を測定した。
参考例1のカプロラクトン変性ポリロタキサン20.0gとトルエン60.3gを、窒素雰囲気下、60℃で30分混合し、ポリロタキサンを完全に溶解させた。室温(25℃)まで冷却後、トリエチルアミン0.92gを添加し、混合した後、ミリスチン酸クロライド2.28g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して0.2当量)をゆっくりと添加し、室温(25℃)で1時間反応させた。得られた反応液に、130gのメタノールを添加後、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、100gのメタノールを添加、攪拌し、上澄み液を除去することにより、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物を乾燥させ、環状分子上のカプロラクトン鎖の末端水酸基の一部をトリデシル化したポリロタキサン18.9gを得た。得られたポリロタキサン(PR-1-M-8)におけるトリデシル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は19%であった。本試料を用いて、後述の通り、相溶性比、水酸基価、及び融点を測定した。
参考例1のカプロラクトン変性ポリロタキサン20.1gとトルエン60.2gを、窒素雰囲気下、60℃で30分混合し、ポリロタキサンを完全に溶解させた。室温(25℃)まで冷却後、トリエチルアミン0.45gを添加し、混合した後、塩化パルミチン酸1.26g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して0.1当量)をゆっくりと添加し、室温(25℃)で1時間反応させた。得られた反応液に、200gのメタノールを添加後、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、100gのメタノールを添加、攪拌し、上澄み液を除去することにより、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物を乾燥させ、環状分子上のカプロラクトン鎖の末端水酸基の一部をペンタデシル化したポリロタキサン18.0gを得た。得られたポリロタキサン(PR-1-M-9)におけるペンタデシル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は10%であった。本試料を用いて、後述の通り、相溶性比、水酸基価、及び融点を測定した。
参考例1のカプロラクトン変性ポリロタキサン20.0gとトルエン60.0gを、窒素雰囲気下、60℃で30分混合し、ポリロタキサンを完全に溶解させた。室温(25℃)まで冷却後、トリエチルアミン0.93gを添加し、混合した後、イソパルミチン酸クロライド2.73g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して0.2当量)をゆっくりと添加し、室温(25℃)で1時間反応させた。得られた反応液に、200gのメタノールを添加後、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、100gのメタノールを添加、攪拌し、上澄み液を除去することにより、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物を乾燥させ、環状分子上のカプロラクトン鎖の末端水酸基の一部をイソペンタデシル化したポリロタキサン17.5gを得た。得られたポリロタキサン(PR-1-M-10)におけるイソペンタデシル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は9%であった。本試料を用いて、後述の通り、相溶性比、水酸基価、及び融点を測定した。
参考例1のカプロラクトン変性ポリロタキサン20.0gとトルエン60.3gを、窒素雰囲気下、60℃で30分混合し、ポリロタキサンを完全に溶解させた。室温(25℃)まで冷却後、トリエチルアミン0.93gを添加し、混合した後、ステアリン酸クロライド2.68g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して0.2当量)をゆっくりと添加し、室温(25℃)で1時間反応させた。得られた反応液に、130gのメタノールを添加後、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、100gのメタノールを添加、攪拌し、上澄み液を除去することにより、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物を乾燥させ、環状分子上のカプロラクトン鎖の末端水酸基の一部をヘプタデシル化したポリロタキサン19.8gを得た。得られたポリロタキサン(PR-1-M-2)におけるヘプタデシル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は22%であった。本試料を用いて、後述の通り、相溶性比、水酸基価、及び融点を測定した。
参考例1のカプロラクトン変性ポリロタキサン20.0gとトルエン60.2gを、窒素雰囲気下、60℃で30分混合し、ポリロタキサンを完全に溶解させた。室温(25℃)まで冷却後、トリエチルアミン0.91gを添加し、混合した後、イソステアリン酸クロライド2.78g(ポリロタキサン中の全ての水酸基に対して0.2当量)をゆっくりと添加し、室温(25℃)で1時間反応させた。得られた反応液に、130gのメタノールを添加後、15分攪拌、30分静置したのち、上澄み液を除去し、100gのメタノールを添加、攪拌し、上澄み液を除去することにより、沈殿物を取り出した。得られた沈殿物を乾燥させ、環状分子上のカプロラクトン鎖の末端水酸基の一部をイソヘプタデシル化したポリロタキサン17.5gを得た。得られたポリロタキサン(PR-1-M-12)におけるイソヘプタデシル基による、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合は17%であった。本試料を用いて、後述の通り、相溶性比、水酸基価、及び融点を測定した。
実施例、比較例及び参考例で得られた修飾ポリロタキサンについて、各種物性の評価を以下に示す方法により行った。結果を表1に示す。
参考例1記載のカプロラクトン変性したポリロタキサン1.0gを、トルエン5.0gに溶解したトルエン溶液を調製し、この調製液に、ポリオール化合物(サンニックス PP-2000(三洋化成工業株式会社製;数平均分子量2000;ポリプロピレングリコール))を攪拌しながらゆっくり添加し、濁りが発生した時点の添加量を測定した。同様に、実施例1で得られた修飾ポリロタキサンについてもポリオール化合物の添加量を測定した。
ポリオールへの相溶性比は、参考例1の試料(ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合が0%である未修飾ポリロタキサン)を用いた場合のポリオール化合物の添加量を1.0とした時、実施例1の修飾ポリロタキサンへのポリオール化合物の添加量を比で表した数値である。
同様の方法で、参考例1の試料を基準として実施例2~6の試料の相溶性比をそれぞれ求めた。また、別のポリオール化合物(サンニックス PP-4000(三洋化成工業株式会社製;数平均分子量4000;ポリプロピレングリコール)についても同様に測定した。
JIS K 0070に記載の方法で、各実施例、比較例及び参考例の試料の水酸基価を測定した。
融点測定器(ATM-01 アズワン株式会社製)を使用して、各実施例、比較例及び参考例の試料の融点を測定した。
実施例及び比較例及び参考例のサンプルについて、着色を目視で観察し、下記の基準で評価した。
○:サンプルの全体に着色がない。
×:サンプルの全体に着色がある。
Ab 環状分子(Aa)の開口部を串刺し状に貫通する直鎖状分子
Ac 環状分子(Aa)と直鎖状分子(Ab)との分離を防止する封鎖基
Ad 環状分子(Aa)を修飾する修飾基
B 修飾基(Ad)の末端を修飾する官能基
n カプロラクトン由来の基の繰り返し単位数(1以上の整数)
m カプロラクトン由来の基の繰り返し単位数(1以上の整数)
R 官能基(B)中の炭化水素基
Claims (5)
- 環状分子(Aa)と、前記環状分子(Aa)の開口部を串刺し状に貫通する直鎖状分子(Ab)と、前記直鎖状分子(Ab)の両末端に配置され、前記環状分子(Aa)と前記直鎖状分子(Ab)との分離を防止する封鎖基(Ac)と、前記環状分子(Aa)を修飾する修飾基(Ad)を有するポリロタキサン(A)において、1又は複数の水酸基が、下式の一般式(1):
で示される、1又は複数の官能基(B)によって修飾されている修飾ポリロタキサンであって、
ここで、前記環状分子(Aa)がシクロデキストリンであり、
前記シクロデキストリンの水酸基の一部又は全部が、ヒドロキシプロピル(HO-C3H6-)基と結合し、
このポリロタキサン中の水酸基の一部又は全部が、下記式(2):
で示されるカプロラクトン由来の修飾基(Ad)で修飾され、
官能基(B)によるポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合が、ポリロタキサン(A)に存在する水酸基に対し、2~50%であって、
官能基(B)によるポリロタキサン(A)中に存在する水酸基の修飾の割合が0%である未修飾ポリロタキサンの、ポリエーテルポリオール化合物への相溶性を1とした時、当該相溶性比が1.2~40である、修飾ポリロタキサン。 - 前記直鎖状分子(Ab)が、分子の両末端にカルボキシル基を有するポリエチレングリコール誘導体であり、前記封鎖基(Ac)がアダマンチルアミノ基である、請求項1に記載の修飾ポリロタキサン。
- 請求項1又は2に記載の修飾ポリロタキサン、及びポリオール化合物を含む、修飾ポリロタキサン組成物。
- ポリウレタン樹脂、発泡ポリウレタン、ポリウレタンエラストマー、ゴム、プラスチック、ガラス代替物、接着剤、粘着剤、塗料、コーティング材料、研磨材、防振材、断熱材、シール材、パッキン、及び成形体からなる群から選ばれる用途で使用される、請求項3に記載の修飾ポリロタキサン組成物。
- 環状分子(Aa)と、前記環状分子(Aa)の開口部を串刺し状に貫通する直鎖状分子(Ab)と、前記直鎖状分子(Ab)の両末端に配置され、前記環状分子(Aa)と前記直鎖状分子(Ab)との分離を防止する封鎖基(Ac)と、前記環状分子(Aa)を修飾する修飾基(Ad)を有するポリロタキサン(A)であって、
ここで、前記環状分子(Aa)がシクロデキストリンであり、
前記シクロデキストリンの水酸基の一部又は全部が、ヒドロキシプロピル(HO-C3H6-)基と結合し、
このポリロタキサン中の水酸基の一部又は全部が、下記式(2):
で示されるカプロラクトン由来の修飾基(Ad)で修飾されたポリロタキサン(A)と、ポリロタキサン(A)中に存在する水酸基に対し0.02モル当量~1.5モル当量の、1又は複数の下記式(3):
で示される化合物とを反応させることを特徴とする、修飾ポリロタキサンの製造方法。
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