説明

アダマンタンポリウレタンの製造方法

【課題】高分子量のアダマンタンポリウレタンの製造方法を提供する。
【解決手段】下記化合物(a)と、イソシアナート基を2〜4個有する脂肪族イソシアナートとを付加反応させて、2個以上のウレタン結合を有するアダマンタンポリウレタンの製造方法(ただし、Qはモノフルオロメチレン基またはジフルオロメチレン基であり、6個のQは同一であっても異なっていてもよい。Yは水素原子、フッ素原子、またはヒドロキシ基であり、2個のYは同一であっても異なっていてもよい。)。
【化1】

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アダマンタンポリウレタンの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
アダマンタンの炭素原子にフッ素原子が結合した化合物としては、アダマンタンの水素原子の1〜4個がヒドロキシ基、フルオロカルボニル基、またはフルオロアルキルカルボニルオキシ基に置換され残余の水素原子の1個以上がフッ素原子に置換された化合物が知られている(特許文献1参照)。また、該化合物のうち下式(x)で表される化合物とメタクリル酸を反応させて得た下式(y)で表される化合物が、短波長光に対する透明性とエッチング耐性に優れる重合体の単量体として特許文献1に記載されている。
【0003】
【化1】

【0004】
【特許文献1】国際公開第2004/052832号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、ヒドロキシ基を2〜4個有するフルオロアダマンタンと、イソシアナート基を2〜4個有する脂肪族イソシアナートとを付加反応させて、フルオロアダマンンタン構造を有する高分子量のアダマンタンポリウレタンを製造する方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
すなわち、本発明は下記の発明を提供する。
<1>下式(a)で表される化合物と、イソシアナート基を2〜4個有する脂肪族イソシアナートとを付加反応させて、2個以上のウレタン結合を有するアダマンタンポリウレタンを得ることを特徴とするアダマンタンポリウレタンの製造方法。
【0007】
【化2】

【0008】
ただし、式中の記号は下記の意味を示す(以下同様。)。
Q:モノフルオロメチレン基またはジフルオロメチレン基であり、6個のQは同一であっても異なっていてもよい。
Y:水素原子、フッ素原子、またはヒドロキシ基であり、2個のYは同一であっても異なっていてもよい。
【0009】
<2>イソシアナート基を2〜4個有する脂肪族イソシアナートが、イソシアナート基を2個有する脂肪族イソシアナートである<1>に記載のアダマンタンポリウレタンの製造方法。
<3>アダマンタンポリウレタンの重量平均分子量が、10000〜10000000である<1>または<2>に記載のアダマンタンポリウレタンの製造方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明の製造方法によれば、フルオロアダマンタン構造を含む有用な化合物を製造できる。本発明の製造方法によって得たアダマンタンポリウレタンは、耐熱性、離型性、耐薬品性、透明性等の光学特性、機械的強度に優れた高分子量の化合物である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本明細書において式(1)で表される化合物を化合物(1)と記す。他の式で表される化合物も同様に示す。
【0012】
本発明の製造方法においては、下記化合物(a)と、イソシアナート基を2〜4個有する脂肪族イソシアナートとを付加反応させる。
【0013】
【化3】

【0014】
化合物(a)における6個のQは、同一であっても異なっていてもよく4個以上がジフルオロメチレン基であるのが好ましく、6個のQのすべてがジフルオロメチレン基であるのが特に好ましい。
化合物(a)における2個のYは、それぞれ独立に、フッ素原子またはヒドロキシ基が好ましい。
【0015】
化合物(a)は、下記化合物(a2)、下記化合物(a3)、または下記化合物(a4)が好ましい。
【0016】
【化4】

【0017】
化合物(a)の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
【0018】
【化5】

【0019】
本発明におけるイソシアナート基を2〜4個有する脂肪族イソシアナート(以下、単にイソシアナート類ともいう。)は、飽和炭素原子に結合したイソシアナート基を2〜4個有する化合物である。本発明の製造方法においては、反応性が高い脂肪族イソシアナートを用いるため高分子量のアダマンタンポリウレタンが得られる。イソシアナート基が結合した飽和炭素原子は、2級炭素原子または1級炭素原子が好ましく、高分子量のアダマンタンポリウレタンが得られる観点から、1級炭素原子が特に好ましい。
【0020】
イソシアナート類は、イソシアナート基を2個有する脂肪族イソシアナート(以下、脂肪族ジイソシアナートともいう。)、イソシアナート基を3個有する脂肪族イソシアナート(以下、脂肪族トリイソシアナートともいう。)、またはイソシアナート基を4個有する脂肪族イソシアナート(以下、脂肪族テトライソシアナートともいう。)が好ましく、化合物(a)との反応密度の観点から、脂肪族ジイソシアナートが特に好ましい。イソシアナート類は、環構造を有していてもよく環構造を有していていなくてよい。
【0021】
本発明におけるイソシアナート類は、化合物(a)との反応密度の観点から、式G(−NCO)で表される化合物が好ましい。mは、2、3、または4を示す。Gは、炭素数3〜20のエーテル性酸素原子を含んでいてもよい飽和炭化水素基からm個の水素原子を除いた残基(ただし、除かれる水素原子はそれぞれ異なる炭素原子に結合した水素原子である。)を示す。mは、2が好ましい。水素原子が除かれる炭素原子同士は、隣接しないのが好ましい。
【0022】
環構造を有さない脂肪族ジイソシアナートの具体例としては、1,3−プロパンジイソシアナート、1,4−ブタンジイソシアナート、1,5−ペンタンジイソシアナート、1,6−ヘキサンジイソシアナート、3−メチルヘキサン−1,6−ジイソシアナート、3,3−ジメチルペンタン−1,5−ジイソシアナート等が挙げられる。
環構造を有する脂肪族ジイソシアナートの具体例としては、1,3−シクロヘキシレンジイソシアナート、1,4−シクロヘキシレンジイソシアナート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアナート)、イソホロンジイソシアナート等が挙げられる。
【0023】
本発明の製造方法における付加反応の条件(温度、圧力、時間等)は、特に限定されず、公知のウレタン化反応の反応条件を適用するのが好ましい。反応温度は、0℃〜90℃が好ましく、50〜90℃が特に好ましい。反応圧力は、特に限定されない。
【0024】
反応における化合物(a)とイソシアナート類の使用量は、イソシアナート類に対してアダマンタン化合物を(1〜5)n/m倍モルを用いるのが好ましい(ただし、nは化合物(a)中のヒドロキシ基の数を示し2、3、または4を示す。mはイソシアナート類中のイソシアナート基の数を示し2、3、または4の整数を示す。以下同じ。)。
反応は、触媒の存在下に行うのが好ましい。触媒としては、ジブチル錫ジラウレート、錫オクタノエート、コバルトナフテネート、バナジウムアセチルアセトネート、トリエチレンジアミン、テトラメチルグアニジン、またはジメチルシクロヘキシルアミンが好ましい。触媒は1種を使用しても、2種以上を使用してもよい。
【0025】
本発明におけるアダマンタンポリウレタンは、化合物(a)のヒドロキシ基とイソシアナート類のイソシアナート基とのウレタン化反応により生成するポリウレタンであって、該ウレタン化反応により形成されたウレタン結合を2個以上有するポリウレタンである。すなわち本発明におけるアダマンタンポリウレタンは、化合物(a)から2個以上のヒドロキシ基を除いた残基と、イソシアナート類から2個以上のイソシアナート基を除いた残基とがウレタン結合を介して交互に連結した構造を有する含フッ素ポリウレタンである。
【0026】
たとえば、前記化合物(a2)と脂肪族ジイソシアナートとを反応させて得られるアダマンタンポリウレタンは、下式(U2)で表される繰り返し単位(ただし、Eは脂肪族ジイソシアナートから2個のイソシアナート基を除いた残基を示す。)を含む含フッ素ポリウレタンである。
【0027】
【化6】

【0028】
本発明におけるアダマンタンポリウレタンの重量平均分子量(以下、Mとも記す。)は、10000〜10000000が好ましい。
【0029】
本発明の製造方法によって得たアダマンタンポリウレタンは、耐熱性、離型性、耐薬品性、透明性等の光学特性、機械的強度に優れた高分子量の化合物である。
【実施例】
【0030】
[例1]アダマンタンポリウレタンの製造例
下記化合物(a2F)と下記化合物(a2H)を16:9の割合(モル比)で含む混合物(4.14g)と、ジブチル錫ジラウレート(2.5mg)とを含むトルエン溶液(40mL)に、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(1.68g)を含むトルエン溶液(15mL)を、0℃にて滴下した。滴下終了後、25℃にて撹拌してからメタノールをさらに加えて反応粗液を得た。つぎに反応粗液を減圧濃縮して高粘性無色透明の液体(6g)を得た。該液体のNMR測定から、下式(U2F)で表される繰り返し単位と、下式(U2H)で表される繰り返し単位とを含むポリウレタンの生成を確認した。ポリウレタンのゲルパーミエションクロマトグラフィー法の測定結果は、多峰性のスペクトルを示した。
【0031】
多峰性のスペクトルの高分子量部分から求めたポリウレタンのMは158000であり、多峰性のスペクトル全体から求めたポリウレタンのMは15000であった。またポリウレタンの屈折率は、1.432であった。
【0032】
ポリウレタンのH−NMR(300.4MHz,溶媒:CDCl,基準:Si(CH)δ(ppm):1.2〜1.5(m),3.1〜3.7(m),4.8(br),5.0(dt,br),7.1〜7.2(m)。
ポリウレタンの19F−NMR(282.7MHz,CDCl,基準:CFCl)δ(ppm):−117.9〜−124.8(m),−221.2(m),−222.1(m),−224.2(m)。
【0033】
【化7】

【産業上の利用可能性】
【0034】
本発明の製造方法によれば、耐熱性、離型性、耐薬品性、透明性等の光学特性、機械的強度に優れた高分子量のアダマンタンポリウレタンの製造方法が提供される。本発明の製造方法により得られたアダマンタンポリウレタンは、光学材料、光ファイバー材料(光ファイバーのコア材料およびクラッド材料)、ペリクル材料、レンズ材料(眼鏡レンズ、光学レンズ、光学セル等)、ディスプレイ(PDP、LCD、CRT、FED)の表面保護膜等として有用である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下式(a)で表される化合物と、イソシアナート基を2〜4個有する脂肪族イソシアナートとを付加反応させて、2個以上のウレタン結合を有するアダマンタンポリウレタンを得ることを特徴とするアダマンタンポリウレタンの製造方法。
【化1】

ただし、式中の記号は下記の意味を示す。
Q:モノフルオロメチレン基またはジフルオロメチレン基であり、6個のQは同一であっても異なっていてもよい。
Y:水素原子、フッ素原子、またはヒドロキシ基であり、2個のYは同一であっても異なっていてもよい。
【請求項2】
イソシアナート基を2〜4個有する脂肪族イソシアナートが、イソシアナート基を2個有する脂肪族イソシアナートである請求項1に記載のアダマンタンポリウレタンの製造方法。
【請求項3】
アダマンタンポリウレタンの重量平均分子量が、10000〜10000000である請求項1または2に記載のアダマンタンポリウレタンの製造方法。

【公開番号】特開2007−131669(P2007−131669A)
【公開日】平成19年5月31日(2007.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−323516(P2005−323516)
【出願日】平成17年11月8日(2005.11.8)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第1項適用申請有り 平成17年11月1日 社団法人高分子学会発行の「第14回 ポリマー材料フォーラム要旨集」に発表
【出願人】(000000044)旭硝子株式会社 (2,665)
【Fターム(参考)】