説明

多官能性超分岐ポリカーボネート、並びにその製造及び使用

(a)1分子当たり少なくとも3つのアルコール性ヒドロキシル基を有する少なくとも1種の化合物と、(b)一般式(I)で表される少なくとも1種の試薬及び(c)一般式X3−(A1m−X4で表される少なくとも1種の試薬[式中、変数は以下のように定義される:X1及びX2は、同じか又は異なっており、ハロゲン、C1〜C10アルコキシ、C6〜C10アリールオキシ、及びO−C(=O)−ハロゲンから選択され、X3は、OH、SH、NH2、NH−C1〜C4−アルキル、イソシアネート、エポキシ、COOH、COOR12、C(=O)−O−C(=O)、C(=O)−Cl、から選択された官能基であり、R12はC1〜C4−アルキル又はC6〜C10アリールであり、A1はスペーサー又は単結合であり、mはゼロ又は1であり、X4はそれぞれ置換又は非置換のフェノール基、ベンゾフェノン、芳香族アミン、及び窒素含有複素環から選択された基である]との反応によって製造した、安定化基を有する超分岐ポリカーボネート。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、安定化基を有し、
(a)少なくとも3つのアルコール性ヒドロキシル基を有する少なくとも1種の化合物と、
(b)一般式(I):
【化1】

で表される少なくとも1種の試薬
(c)及び、一般式X3−(A1m−X4で表される少なくとも1種の化合物
[式中、変数は以下のように定義される:
1及びX2は、同じか又は異なっており、ハロゲン、C1〜C10アルコキシ、C6〜C10アリールオキシ、及びO−C(=0)−ハロゲンから選択され、
3は、OH、SH、NH2、NH−C1〜C4−アルキル、イソシアネート、エポキシ、COOH、COOR12、C(=O)−O−C(=O)、C(=O)−Clから選択される官能基であり、
12は、C1〜C4−アルキル又はC6〜C10−アリールであり、
1は、スペーサー又は単結合であり、
mは、ゼロ又は1であり、
4は、それぞれ置換又は非置換の、フェノール基、ベンゾフェノン、芳香族アミン、窒素含有複素環から選択された基である]
との反応によって製造される多官能性超分岐ポリカーボネートに関する。
【0002】
本発明の超分岐ポリカーボネートは、とりわけ、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の製造において、例えば、酸化による劣化、熱による劣化、又は放射線による劣化に対して熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を安定化させるための停止剤として使用することができ、また、塗料系及びコーティングにおける添加剤としても使用することができる。
【0003】
熱分解及び酸化分解に対する多官能性安定剤は、国際特許公開公報第01/48057号により公知である。それらは、例えば、トリス−(2−アミノエチル)アミン又は4−カスケードのようなデンドリマーなどのポリアミン:1,4−ジアミノブタン[4]:3−パラ−フェノールプロピオン酸誘導体によるプロピルアミンのアミド化によって得ることができる。このような物質は、多段反応によってのみ得ることができる。さらに、一般的には、このような物質は室温で粘性体又は固体であるため、計量が困難である。
【0004】
国際特許公開公報第02/092668号では、多官能性モノマーに由来し、例えば、共有結合した酸化安定剤又は熱安定剤を含むような超分岐ポリマー又は樹枝状ポリマーについて記載されている。提案された多官能性モノマーから得られる超分岐ポリマー又は樹枝状ポリマーは、例えば、1,1−ジメチロールプロピオン酸に由来するポリエステル、あるいはポリエチレングリコール及び1,1−ジメチロールプロピオン酸に由来するポリエステルである。開示された樹枝状ポリマー又は超分岐ポリマーは、例えば、共有結合した酸化安定剤又は熱安定剤を含み、それらが移動又は風化する傾向は弱い。しかしながら、このような、例えば、共有結合した酸化安定剤又は熱安定剤を含む樹枝状ポリマー又は超分岐ポリマーは、通常、非常に粘性が高いかもしくは固体であり、多くの場合において、特にクリアワニスの生産において、計量が困難であり、また混合も困難である。
【0005】
E.Malmstroem Jonssonら(Polymer Degradation and Stability 2002,76,503−509)に、1,1−ジメチロールプロピオン酸及びペンタエリトリトールをベースとし、フェノール系酸化防止剤で修飾された樹枝状ポリエステルの製造について記載されている。それによって得られた生成物は、黄色固体である。
【0006】
本発明の目的は、従来技術における欠点を解消し、様々な損傷メカニズムに対して有効で、有利な特性を有する安定剤を提供することにある。安定剤は、UV照射、熱、加水分解、酸素、又はオゾンによる損傷に対して有効でなくてはならず、以下のような有利な特性の1つ以上を有していなくてはならない。
・低揮発性である
・風化又は流出しない
・ポリマーから洗い流されることがない
・容易に混合したり組み込んだりすることができる
・安定剤の総質量に対して高い活性基濃度を有する
・液体成分に用いることにより乳化又は溶解が可能である
・容易に、そして同様の又は類似の方法によって合成することが可能である
さらなる目的は、特に、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂、コーティング、又は塗料系の製造において好適な安定剤を提供することにある。
【0007】
ポリオキシメチレンホモポリマー及びコポリマー(POM、ポリアセタールとしても知られる)は、ホルムアルデヒド、1,3,5−トリオキサン(略してトリオキサン)又は他のホルムアルデヒド源と、コポリマーを製造するために追加的に使用される1,3−ジオキソラン、1,3−ブタンジオールホルマール、又は酸化エチレンのようなコモノマーとの重合によって得られる。このポリマーは公知であり、多くの優れた特性を有しているため、広範囲の産業利用に好適である。
【0008】
通常、重合はカチオン的に実施される。そのため、過塩素酸などの強プロトン酸、又は四塩化すずや三フッ化ホウ素などのルイス酸を、開始剤(触媒)として反応装置に供給する。重合は、溶融状態において有利に実施することができる(例えば、欧州特許出願公開第0080656(A1)号、同第0638357(A2)号、及び同第0638599(A2)号を参照のこと)。
【0009】
この反応は、通常、塩基性不活性化剤を供給することにより停止する。これまで使用された不活性化剤は、塩基性の有機化合物又は無機化合物である。有機不活性化剤は、モノマー性化合物(例えば、トリエチルアミン又はトリアセトンジアミンなどのアミン)、カルボン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩(例えば、酢酸ナトリウムなど)、アルカリ金属アルコキシド又はアルカリ土類金属アルコキシド(例えば、ナトリウムメトキシドなど)、あるいはアルカリ金属アルキル又はアルカリ土類金属アルキル(例えば、n−ブチルリチウムなど)である。これらの有機化合物の沸点又は分解点は、通常、170℃未満(1013ミリバール)である。好適な無機不活性化剤としては、とりわけ、アンモニア、アルカリ金属炭酸塩又はアルカリ土類金属炭酸塩(例えば、炭酸ナトリウム)などの塩基性塩、又は水酸化物、あるいは通常は溶液として使用される硼砂が挙げられる。
【0010】
重合における変換は、通常、完全ではなく、むしろ、粗POMポリマーには一般的に、依然として40%までの未反応モノマーが含まれている。そのような残留モノマーは、例えば、トリオキサン及びホルムアルデヒドであり、又は付随的に使用された任意のコポリマー、例えば1、3−ジオキソラン、1,3−ブタンジオールホルマール、又はエチレンオキシドなどである。この残留モノマーは、脱ガス装置によって分離される。それらを重合へ直接再循環させることが経済的に有利であろう。
【0011】
しかしながら、分離された残留モノマーは、多くの場合、不活性化剤が混入しているため、これらの不活性化剤を含有する残留モノマーを反応装置へ再循環してしまうと、生成物の特性が損なわれ、重合の減速、又は完全な停止が起こる。有機不活性化剤は、上記のような高沸点又は高分解点を有するため、一般的には、単蒸留では分離することができない。
【0012】
本発明の目的は、そのような欠点を改善することにある。簡単な方法で不活性化を行い、その後に、再循環する残留モノマーを精製するというような方法全体の経済性を損なうような対策を必要としない、POMを製造するための方法を発見することである。
【0013】
この方法では、簡単なやり方で、好ましくは液状で又はこの工程条件下で不活性な溶媒に溶解した状態で、不活性化剤を添加できなければならない。
【0014】
さらに、残留モノマーを簡単な方法で、特に、中間精製工程無しで、処理へと再循環できなければならない。
結果、我々は、最初に定義した超分岐ポリカーボネートを発見した。
【0015】
本発明による超分岐ポリカーボネートは、分子的かつ構造的に不均一である。それらは、例えば分子不均一性においてデンドリマーとは異なっており、それほど困難を伴わずに製造することができる。
【0016】
本発明の目的のために、超分岐ポリカーボネートは、ヒドロキシル基並びにカーボネート基又は塩化カルバモイル基を有し、構造的にも分子的にも不均一な、非架橋巨大分子である。それらは、本発明の1つの変形において、分岐鎖長が不均一なデンドリマーと類似の方法で中心分子から構築することができる。本発明の別の変形では、それらを、分岐鎖長が不均一な官能性側基を有した直鎖状に構築することも可能であるし、又は2つの末端部分の組み合わせとして、分子内に直鎖部分と分岐鎖部分の両方を持たせることもできる。樹枝状ポリマー及び超分岐ポリマーの定義については、P.J.Flory,J.Am,Chem.Soc.1952,74,2718及びH.Frey et al.,Chem.Eur.J.2000,6,No.14,2499も参照のこと。
【0017】
本発明に関連して、用語「超分岐」は、分岐度(DB)が10〜99.9%、好ましくは20〜99%、特に好ましくは20〜95%であることを意味している。
【0018】
本発明に関連して、用語「デンドリマー」は、分岐度が99.9〜100%を意味している。「分岐度」の定義については、H.Frey et al.,Acta Polym.1997,48,30を参照のこと。
【0019】
当該物質の分岐度(DB)は、
【数1】

(ここで、Tは、末端モノマー単位の平均数であり、Zは、分枝化されたモノマー単位の平均数であり、Lは、それぞれの物質の巨大分子中の直鎖モノマー単位の平均数である)
として定義される。
【0020】
安定化基を有する本発明による超分岐ポリカーボネートは、
(a)少なくとも3つのアルコール性ヒドロキシル基を有する少なくとも1種の化合物(以下において化合物(a)と呼ぶか、又はアルコール性ヒドロキシル基の数に応じて、トリオール(a)又はテトロール(a)あるいはペントール(a)と呼ぶ)と、
(b)式Iで表される少なくとも1種の試薬(以下において、試薬(b)と呼ぶ)
【化2】

(c)及び一般式X3−(A1m−X4で表される少なくとも1種の試薬(以下において、試薬(c)と呼ぶ)
[式中、変数は以下のように定義される:
1及びX2は、同じか又は異なっており、ハロゲン(例えば、臭素、及び特に塩素)、C1〜C10−アルコキシ、好ましくはC1〜C6−アルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、n−ペントキシ、イソペントキシ、n−ヘキソキシ、及びイソヘキソキシ、特に好ましくは、メトキシ、エトキシ、n−ブトキシ、及びtert−ブトキシ);C6〜C10−アリールオキシ、特にフェノキシ、1−ナフトキシ、2−ナフトキシ、またはC1〜C4−アルキル置換C6〜C10−アリールオキシ、特にo−トリルオキシ又はp−トリルオキシ、及びO−C(=O)−ハロゲン、特にO−C(=O)−Clから選択される]
との反応によって得ることができる。
【0021】
特に好ましい試薬(b)は、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−ブチルカーボネート、ジ−tert−ブチルカーボネート、ジ−tert−ブチルジカーボネート、ジ−tert−ブチルトリカーボネート、ジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネート、ホスゲン、メチルクロロホルメート、ジホスゲン、及びトリホスゲンである。
【0022】
化合物(a)は、少なくとも3つのアルコール性ヒドロキシル基を有する化合物、例えば、トリオール(a)、テトロール(a)、又はペントール(a)の中から選択される。
【0023】
好適なトリオール(a)の例は、アルコキシル化されていないか、又はヒドロキシルル基当たり1〜100アルコキシ単位を有するような、好ましくはC2〜C4−アルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、または1,2−ブチレンオキシド、又はエチレンオキシドとプロピレンオキシド及び/又はブチレンオキシドの混合物)によってアルコキシル化されているような、特段にはエチレンオキシド又はプロピレンオキシドでアルコキシル化されているような、脂肪族、芳香族、及びベンジルトリオールである。
【0024】
例としては、グリセリン、トリメチロールメタン、1,1,1−トリメチロールエタン、1,1,1−トリメチロールプロパン、1,2,4−ブタントリオール、トリス(ヒドロキシメチル)アミン、トリス(ヒドロキシエチル)アミン、トリス(ヒドロキシプロピル)アミン、トリス(ヒドロキシメチル)イソシアヌレート、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、フロログルシノール、トリヒドロキシトルエン、トリヒドロキシジメチルベンゼン、フロログルシド、1,3,5−ベンゼントリメタノール、1,1,1−トリス(4’−ヒドロキシフェニル)−メタン、1,1,1−トリス(4’−ヒドロキシフェニル)エタン、三官能性またはより多官能性のアルコール及びエチレンオキシド、プロピレンオキシド、またはブチレンオキシドをベースとする三官能性もしくはより多官能性のポリエーテルオール、あるいはポリエステルオールが挙げられる。特に好ましいのは、グリセリン、1,1,1−トリメチロールプロパン、及びそれらの、エチレンオキシド又はプロピレンオキシドをベースとするポリエーテルオールである。
【0025】
好ましい例としては、非アルコキシル化、又はヒドロキシル基当たり1〜100つのC2〜C4−アルキレンオキシド単位を有するグリセリン及び(HO−CH23C−X7(ここで、X7は、窒素原子及びC−R6から選択され、R6は、水素及びC1〜C4−アルキル(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、及びtert−ブチル)から選択される)。とりわけ好ましいのは、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,2,4−ブタントリオール、モノエトキシル化〜デカエトキシル化されたグリセリン、及びモノエトキシル化〜デカエトキシル化された1,1,1−トリメチロールプロパンである(R6=C25)。
【0026】
好適なテトロール(a)の例は、アルコキシル化されてない、又はヒドロキシル基当たり1〜100アルコキシ単位を有するような、好ましくはC2〜C4−アルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、または1,2−ブチレンオキシド、又はエチレンオキシドとプロピレンオキシド及び/又はブチレンオキシドの混合物)によってアルコキシル化されているような、特段にはエチレンオキシド又はプロピレンオキシドでアルコキシル化されているような、ペンタエリトリトール、ビス(トリメチロールプロパン)、及びジグリセリンである。
【0027】
また、好適なペントール(a)の例として、1分子当たり5つを越えるアルコール性ヒドロキシル基を有する化合物も挙げられる。その例としては、非アルコキシル化、又はヒドロキシル基当たり1〜100アルコキシ単位を有するような、好ましくはC2〜C4−アルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、または1,2−ブチレンオキシド、又はエチレンオキシドとプロピレンオキシド及び/又はブチレンオキシドの混合物)によってアルコキシル化されているような、特段にはエチレンオキシド又はプロピレンオキシドでアルコキシル化されているような、トリグリセリン、ポリグリセリン、ヘキサヒドロキシベンゼン、または糖(例えば、ソルボース、マンノース、又はグルコース、特にソルビトールなどの還元された糖)が挙げられる。
【0028】
さらに、この反応は、本発明の目的に対し、一般式X3−(A1m−X4で表される少なくとも1つの試薬(試薬(c)とも呼ぶ)を伴う[式中、
3は、OH、SH、NH2、NH−C1〜C4−アルキル(ここで、C1〜C4−アルキルは、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブタチル、sec−ブチル、及びtert−ブチル、例えば、NH−CH3、NH−C25、NH−n−C37、NH−iso−C37、NH−n−C4、NH−iso−C49、NH−sec−C4、NH−tert−C4など)、及びイソシアネート、
【化3】

などのエポキシ、COOH、COOR12、C(=O)−O−C(=O)、C(=O)−Cl、好ましくは、COOH、COOR12、OH、及びNH2、から選択された官能基であり、
12は、C1〜C4−アルキル、又はC6〜C10−アリールであり、
1は、単結合又はスペーサーであり、スペーサーA1の例は、パラ−フェニレン、メタ−フェニレン、好ましくは、C2〜C100−アルキレン、好ましくは、C2〜C50−アルキレン、特に好ましくは、〜C20−アルキレンであって、これらは、各場合において、硫黄原子(酸化硫黄を含む)又は酸素原子によって置き換えられてもよい1〜6つの隣接しないCH2基で分岐している、又は分岐していない。そのようなスペーサーの一例としては、
−CH−、−CH2−CH2−、−(CH2−、−(CH24−、−(CH25−、−(CH26−、−(CH27−、−(CH28−、(CH29−、−(CH210−、−(CH212−、−(CH214−、−(CH216−、−(CH218−、−(CH220−、−CH2−CH(CH3)−、−CH2−CH(C25)−、−CH2−CH(CH[CH32)−、−CH2−CH(n−C37)−、[CH(CH3)]2−、−CH(CH3)−CH2−CH2−CH(CH3)−、−CH(CH3)−CH2−CH(CH3)−、−CH2−C(CH32−CH2−、−CH2−CH(n−C49)−、−CH2−CH(iso−C37)−、−CH2−CH(tert−C49)−、−CH2−O−、−CH2−O−CH2−、−(CH22−O−(CH22−、−[(CH22−O]2−(CH22−、[(CH22−O]3−(CH22−、−CH2−S−、−CH2−S−CH2−、−(CH22−S−(CH22−、−[(CH22−S]2−(CH22−、−[(CH22−S]3−(CH22−、−CH2−SO−CH2−、−CH2−SO2−CH2−、が挙げられ、特に好ましいスペーサーは、分岐した又は分岐していないC1〜C10−アルキレン基、例えば、−CH2−、−CH2−CH2−、−(CH23−、−(CH24−、−(CH25−、−(CH26−、−(CH27−、−(CH28−、−(CH29−、−(CH210−であり、
mは、ゼロ又は1であり、
4は、各場合において置換又は非置換の、フェノール基、ベンゾフェノン、芳香族アミン、及び窒素含有複素環から選択された基である]。
【0029】
ここで、X4は、安定化基としての役割も果たす。
【0030】
フェノール群の例としては、特に、立体障害型フェノール、例えば、オルト位においてフェノール性OH基に対して1つ又は2つのイソプロピル基又はtert−ブチル基によって置換されたフェノール基、が挙げられる。特に好ましいフェノール基の例としては、
【化4】

が挙げられる。
【0031】
非常に好ましいフェノールの例は、3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸基である。
【0032】
ベンゾフェノン基の例としては、特に
【化5】

が挙げられる。
【0033】
芳香族アミンの例としては、
【化6】

[式中、変数は以下のように定義される:
6は、水素、C1〜C12−アルキル(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、sec−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、sec−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、n−デシル);特に好ましくは、C1〜C4−アルキル(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、及びtert−ブチル)、C3〜C12−シクロアルキル、(例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、シクロウンデシル、及びシクロドデシル);好ましくは、シクロペンチル、シクロヘキシル、及びシクロヘプチル、C6〜C14−アリール、例えば、1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントラセニル、2−アントラセニル、9−アントラセニル、及び特に、フェニル、ベンジルから選択され、
7は、水素、C1〜C4−アルキル、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、及びtert−ブチルから選択される]
が挙げられる。
【0034】
窒素含有複素環は、芳香族、単不飽和、又は飽和であり得る。窒素含有複素環は、1、2、又は3つの窒素原子を含むことができ、かつ1つ以上の置換基を有することができ、芳香族複素環の場合、好ましいのは1つ以上のヒドロキシフェニル置換基である。
芳香族複素環の例は、ベンゾトリアゾールおよびトリアジン、特に、式:
【化7】

(それぞれは、1つ以上の置換基、例えば、ヒドロキシル、又はC1〜C4アルキル、特に、tert−ブチル、あるいはC(CH32(C65)又はC(CH32OH又はペルフルオロ−C1〜C4−アルキル、特に、CF3又はn−C49、を有してもよい)
で表されるものである。1つ以上の置換基を有する窒素含有芳香族複素環の具体例は、
【化8】

である。
【0035】
窒素含有飽和複素環の例は、特に、HALS(ヒンダードアミン系光安定剤)として知られ、式IIa又は式IIb:
【化9】

[式中、変数は以下のように定義される:
1、R2、R3、及びR4は、同じか又は異なっており、それぞれがお互いに独立して、C1〜C12−アルキル(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、sec−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、sec−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、n−デシル);特に好ましくは、C1〜C4−アルキル(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、又はtert−ブチル)であって、特に好ましくは、R1、R2、R3、及びR4が同じであり、それぞれが、メチル、C3〜C12−シクロアルキル、(例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、シクロウンデシル、又はシクロドデシル);好ましくは、シクロペンチル、シクロヘキシル、又はシクロヘプチルであり、
5は、酸素原子、硫黄原子、NH基、N−(C1〜C4−アルキル)基、カルボニル基であり、
2は、単結合又はスペーサーであり、スペーサーA2の例としては、パラ−フェニレン、メタ−フェニレン、好ましくは、C1〜C20−アルキレンが挙げられ、これらは分岐しているか又は分岐しておらず、各場合において、場合により硫黄原子(酸化硫黄を含む)又は酸素原子によって置き換えられてもよい1〜6つの隣接しないCH2基を有し、スペーサーの一例としては、−CH2−、−CH2−CH2−、−(CH23−、−(CH24−、−(CH25−、−(CH26−、−(CH27−、−(CH28−、(CH29−、−(CH21O−、−(CH212−、−(CH214−、−(CH216−、−(CH218、−(CH220−、−CH2−CH(CH3)−、−CH2−CH(C25)−、−CH2−CH(CH[CH32)−、−CH2−CH(n−C37)−、[CH(CH3)]2−、−CH(CH3)−CH2−CH2−CH(CH3)−、−CH(CH3)−CH2−CH(CH3)−、CH2−C(CH32−CH2−、−CH2−CH(n−C49)−、−CH2−CH(iso−C37)−、−CH2−CH(tert−C49)−、−CH2−O−、−CH2−O−CH2−、−(CH22−O−(CH22−、−[(CH22−O]2−(CH22−、−[(CH22−O]3−(CH22−、−CH2−S−、−CH2−S−CH2−、−(CH22−S−(CH22−、−[(CH22−S]2−(CH22−、−[(CH22−S]3−(CH22−、−CH2−SO−CH2−、−CH2−SO2−CH2−、が挙げられ、好ましいスペーサーA2は、分岐しているか又は分岐していない、C2〜C10−アルキレン基、例えば、−CH2−CH2−、−(CH23−、−(CH24−、−(CH25−、−(CH26−、−(CH27−、−(CH28−、(CH29−、−(CH210−であり、
nはゼロ又は1であり、
6は、水素、酸素、O−C1〜C19−アルキル、好ましくはC1〜C6−アルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、n−ペントキシ、イソペントキシ、n−ヘキソキシ、及びイソヘキソキシであり、特に好ましくは、メトキシ、又はエトキシである)、C1〜C12−アルキル(好ましくは、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、sec−ペンチル、neo−ペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、sec−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、n−デシル);であり、特に好ましくは、C1〜C4−アルキル(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、又はtert−ブチル)、C2〜C18−アシル(例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル、ベンゾイル、ステアリル、又は7〜12個の炭素原子を有するアリールオキシカルボニル、例えば、C65−OCOである]
で表される置換基である。
【0036】
特に適したHALSの例としては、
4−アミノ−2,2,6,6,−テトラメチルピペリジン、
4−アミノ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、
4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、
4−ヒドロキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、
4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、
4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、
4−アセトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、
4−ステアリルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、
4−アリーロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、
4−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、
4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、
4−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、
4−フェノキシ−2,2,6,6−6−テトラメチルピペリジン、
4−ベンゾキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、及び
4−(フェニルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン
が挙げられる。
【0037】
同様に好ましいHALSとしては、
ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)オキサラート
ビス−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)スクシナート
ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)マロナート
ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アジパート
ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−ピペリジル)セバケート、
ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)テレフタレート
1,2−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルオキシ)エタン
ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレン−1,6−ジカルバマート
ビス(1−メチル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ジピペリジル)アジパート、及び
トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシレート
が挙げられる。
【0038】
さらに、好ましいのは、比較的高い分子量のピペリジン誘導体、例えば、ジメチルブタンジオアート及び4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールのポリマー、又はポリ−6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)イミノ−1,6−ヘキサンジイル(2,2,6,6−テトラメチル−14−ピペリジニル)イミノ、並びにコハク酸ジメチル及び1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンの重縮合体であり、これらは、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケートのように、特に好適である。
【0039】
特段に好適であるのは、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−アミノ−1,2,2,6,6ペンタメチルピペリジン、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ヒドロキシ−1,2,2,6,6ペンタメチルピペリジン、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、及び4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシルである。
本発明のある実施形態において、窒素含有複素環は、式III:
【化10】

[式中、変数は以下のように定義される:
5は、水素、又は直鎖状のC1〜C4−アルキル(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチルなど)、又はC6〜C14−アリール(例えば、フェニル、1−ナフチル、又は2−ナフチルなど)、あるいは2つの基が、縮合体、好ましくは芳香族系、を形成し、
2は、単結合又はスペーサーであり、スペーサーA2は上記で定義された通りである]
で表される基である。
【0040】
好ましい例は、
【化11】

である。
【0041】
本発明のある実施形態において、本発明による超分岐ポリカーボネートは、100〜150,000mPa・sの範囲の、好ましくは100,000mPa・sまでの範囲の動粘度を有する(例えばDIN 53019に従い、23℃で測定)。
【0042】
本発明のある実施形態において、本発明による超分岐ポリカーボネートは、100〜15,000g/molの、好ましくは200〜12,000g/molの数平均分子量(Mn)を有する。この数平均分子量は、例えば、GPCにより、標準試料としてポリメチルメタクリレート(PMMA)を用い、溶出液としてジメチルアセトアミドを用いて測定することができる。
【0043】
本発明のある実施形態において、本発明による超分岐ポリカーボネートは、−70〜10℃の範囲のガラス転移温度Tg(示差走査熱量測定法により測定)を有する。
【0044】
本発明のある実施形態において、本発明による超分岐ポリカーボネートは、0〜600mgKOH/gの範囲の、好ましくは1〜550mgKOH/gの範囲の、特に1〜500mgKOH/gの範囲のOH価を有する(DIN 53240,パート2に従って測定)。
【0045】
本発明のある実施形態において、本発明による超分岐ポリカーボネートは、1分子(d)当たり2つのアルコール性ヒドロキシル基を有する1つ以上の化合物(略して、化合物(d)と呼ぶ)を用いて製造される。好適な化合物(d)の例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−及び1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,2−、1,3−、及び1,4−ブタンジオール、1,2−、1,3−、及び1,5−ペンタンジオール、ヘキサンジオール、シクロペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)メタン、ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、1,1’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3−5−トリメチルシクロヘキサン、レゾルシノール、ヒドロキノン、4,4’−ジヒドロキシフェニル、ビス−(4−(ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(ヒドロキシメチル)ベンゼン、ビス(ヒドロキシメチル)トルエン、ビス(p−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(p−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(p−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(pヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、ジヒドロキシベンゾフェノン、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、又はそれらの混合物をベースとする二官能性ポリエーテルポリオール、ポリテトラヒドロフラン、ポリカプロラクトン、又はジオール及びジカルボン酸をベースとするポリエステルオールが挙げられる。
【0046】
さらなる実施形態において、本発明による超分岐ポリカーボネートは、反応によって得られる官能基(例えば、式O−CO−OR1のヒドロキシル基、カーボネート基、カルバモイルクロリド基)だけでなく、1つ以上のさらなる官能基も含み得る。分子量を構築する際、又は構築後(すなわち、実際の重縮合が完了した後)に官能基化することができる。
【0047】
実際の重縮合前又は重縮合中に、ヒドロキシル基又はカーボネート基だけではなく、さらなる官能基又は官能性要素を有する成分が加えられた場合、カーボネート、カルバモイルクロリド、又はヒドロキシル基とは異なる官能性が無作為に分配された超分岐ポリカーボネートポリマーが得られる。
【0048】
このような効果は、例えば、ヒドロキシル基、カーボネート基、又は塩化カルバモイルクロリド基に加えて、さらなる官能基又は官能性要素、例えば、メルカプト基、第一級、第二級、又は第三級アミノ基、エーテル基、カルボン酸基、又はそれらの誘導体、スルホン酸基又はそれらの誘導体、ホスホン酸基又はそれらの誘導体、シラン基、シロキサン基、アリール基、又は長鎖アルコール基を有する化合物を重縮合中に添加することによって達成することができる。カルバマート基による修飾には、例えば、エタノールアミン、プロパノールアミン、イソプロパノールアミン、2−(ブチルアミノ)エタノール、2−(シクロヘキシルアミノ)エタノール、2−アミノ−1−ブタノール、2−(2′−アミノ−エトキシ)エタノール又はアンモニアの高級アルコキシル化生成物、4−ヒドロキシ−ピペリジン、1−ヒドロキシエチルピペラジン、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、ジイソプロパノール−アミン、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、トリス(ヒドロキシエチル)アミノメタン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、又はイソホロンジアミンを用いることができる。
【0049】
メルカプト基による修飾には、例えば、メルカプトエタノールを用いることができる。第三級アミノ基は、例えば、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−メチルジプロパノールアミン又はN、N−ジメチルエタノールアミンの導入により生成させることができる。エーテル基は、例えば、二官能性又は多官能性のポリエーテルオールの共縮合によって生成することができる。ジカルボン酸、トリカルボン酸、ジカルボン酸エステル(例えば、ジメチルテレフタレートなど)、又はトリカルボン酸エステルを添加することにより、エステル基を生成することができる。長鎖のアルカノール又はアルカンジオールと反応させることにより、長鎖アルキル基が導入される。アルキルジイソシアナート又はアリールジイソシアナートと反応させることにより、アルキル基、アリール基、及びウレタン基を有するポリカーボネートを生成させ、第一級又は第二級アミンを添加して、ウレタン基又は尿素基を導入することができる。
【0050】
続いて、追加工程段階において、本発明による超分岐ポリカーボネートを、このポリカーボネートのOH及び/又はカーボネート基もしくは塩化カルバモイル基と反応し得る好適な官能基化された試薬と反応させることによって、官能基化することができる。
【0051】
本発明によるヒドロキシル基含有超分岐ポリカーボネートは、例えば、酸性基又はイソシアネート基を含む分子を添加して修飾することができる。例えば、酸基を含むポリカーボネートは、無水物基を含む化合物との反応によって得ることができる。さらに、本発明によるヒドロキシル基含有超分岐ポリカーボネートは、アルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、又はブチレンオキシドなど)と反応させることにより、高官能性ポリカーボネート−ポリエーテルポリオールに変換することもできる。
【0052】
本発明はさらに、本発明による超分岐ポリカーボネートを製造する方法を提供する。以下においてこれを、本発明の製造方法と呼ぶ。本発明の製造方法を実施するために、
(a)1分子当たり少なくとも3つのアルコール性ヒドロキシル基を有する少なくとも1種の化合物と
(b)一般式Iで表される少なくとも1種の試薬、
(c)一般式X3−(A1m−X4で表される少なくとも1種の試薬、
(d)及び、場合により、1分子当たり2つのアルコール性ヒドロキシル基を有する少なくとも1種の化合物
とを、好ましくはお互いに混合し、60〜260℃、好ましくは80〜220℃の範囲の温度に加熱する。
【0053】
化合物(a)と試薬(b)及び試薬(c)との反応は、1段階で行うことができる。しかしながら、例えば、化合物(a)を最初に試薬(b)と反応させて超分岐ポリカーボネートを生成し、これを試薬(c)によって官能基化するといった2段階で実施することもできる。
【0054】
試薬(b)との反応では、通常、H−X1及びH−X2を取り除く。H−X1及び/又はH−X2がハロゲン化物、特にHClの場合、この排除されるハロゲン化水素は、好ましくは、除去されるハロゲン化水素に基づく塩基を、例えば等モル量加えることにより、反応混合物から除去される。好適な塩基は、例えば、アルカリ金属水酸化物又は有機アミン(特に、例えばトリエチルアミンやヒューニッヒ塩基(ジイソプロピルエチルアミン)などの第三級アミン)である。H−X1及びH−X2がアルコールの場合、除去されたアルコールH−X1及びH−X2は、好ましくは反応中に、好ましくは蒸留される。蒸留による除去は、大気圧又は減圧下にて、例えば、0.1〜950ミリバール、特に100〜900ミリバールで実施することができる。蒸留は、好ましくは大気圧にて実施される。
【0055】
本発明のある実施形態において、本発明の製造方法は、好ましくは非プロトン性の有機溶媒の存在下で実施される。例としては、デカン、ドデカン、又は溶媒ナフサ、あるいは芳香族炭化水素(例えば、トルエン、エチルベンゼン、1種以上の異性体キシレン、又は塩素化芳香族炭化水素(例えば、クロロベンゼン)が挙げられる。また、好適なのは、十分に高い沸点を有するエーテル、例えば、ジ−n−ブチルエーテル又は1,4−ジオキサンである。さらに好適な溶媒は、N,N−ジメチルホルムアミド及びN,N−ジメチルアセトアミドである。しかしながら、本発明の製造方法は、好ましくは溶媒を用いずに実施される。
【0056】
本発明のある実施形態において、本発明の製造方法は、触媒又は触媒混合物の存在下において実施される。好適な触媒は、エステル化又はエステル交換反応に触媒作用を及ぼす化合物、例えば、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、又はアルカリ金属炭酸水素であり、好ましくはナトリウム、カリウムまたはセシウムのアルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、又はアルカリ金属炭酸水素であり、あるいは有機アミン(特に第三級アミン)、グアニジン、アンモニウム化合物、ホスホニウム化合物、アルミニウム、スズ、亜鉛、チタニウム、ジルコニウムまたはビスマスの有機化合物であり、また、例えば独国特許第10138216号又は同第10147712号に記載の複合金属シアン化物(DMC)触媒である。
【0057】
好ましくは、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、ソ水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、ジアザビシクロノネン(DBN)、ジアザビシクロウンデセン(DBU)、イミダゾール(例えば、イミダゾール、1−メチルイミダゾール、又は1,2−ジメチルイミダゾールなど)、チタンテトラ−n−ブチレート、チタンテトライソプロピレート、ジブチルスズオキシド、ジブチルスズジラウレート、スズジオクトエート、ジルコニウムアセチルアセトネート、又はそれらの混合物を使用することである。
【0058】
触媒又は触媒混合物は、一般的に、使用される化合物(a)の量又は(a)及び(d)の合計量に対して、50〜10,000質量ppm、好ましくは100〜5000質量ppmの量で添加される。
【0059】
本発明のある実施形態において、本発明の超分岐ポリカーボネートは、0.1ミリバール〜20バール、好ましくは1ミリバール〜5バールの範囲の圧力にて製造される。
【0060】
本発明のある実施形態において、本発明の製造方法は、バッチ式、半連続式、又は連続式にて操作可能な反応装置又はカスケード反応装置において実施される。
【0061】
本発明のある実施形態において、本発明による超分岐ポリカーボネートは、
各場合において、反応混合物の総量に対して、
10〜59モル%の化合物(a)、好ましくは、10〜55モル%、及び、特に好ましくは、49モル%までの化合物(a)、
40〜60モル%の試薬(b)、好ましくは、45〜55モル%、及び、特に好ましくは、50モル%の試薬(b)、
1〜50モル%の試薬(c)、好ましくは、45モル%まで、及び、特に好ましくは、40モル%までの試薬(c)、
を用いて製造される。
【0062】
使用される化合物または化合物(d)の量は、通常、化合物(a)に対して0〜50モル%、好ましくは、0〜45モル%、特に好ましくは、40モル%まで、及び、特段に好ましくは、0〜30モル%である。
【0063】
上記のような設定の反応条件、及び、場合により、好適な溶媒の選択により、本発明の超分岐ポリカーボネートを、製造後に更なる精製を行わずに処理できるような粗生成物として得ることが可能である。
【0064】
さらに好ましい実施形態では、粗生成物として得られた本発明による超分岐ポリカーボネートから低分子量の揮発性化合物を除去、すなわち含まないようにする。そのために、所望の変換が達成された後は、触媒を場合により不活性化してもよく、また、低分子量の揮発性成分、例えばモノアルコール、フェノール、カーボネート、炭化水素、又は揮発性オリゴマー化合物もしくは環式化合物などを、蒸留により、場合により、ガス(特に窒素、二酸化炭素、又は空気)を導入して、場合により減圧下にて除去することができる。
【0065】
本発明の製造方法による分子間重縮合反応を停止させるには、様々な方法が可能である。例えば、反応を停止させ、本発明による超分岐ポリカーボネートを安定に保存できるような範囲まで、温度を低下させることによっても可能である。別の実施形態では、塩基性触媒の場合、例えば、酸性成分(例えば、ルイス酸又は有機プロトン酸もしくは無機プロトン酸など)を添加することにより、触媒又は触媒混合物を不活性化させることができる。
【0066】
さらに、試薬との反応により、十分な数の末端官能基がさらなる反応に利用されなくなった場合、重縮合は自動的に停止し得る。
【0067】
さらなる実施形態では、本発明による超分岐ポリカーボネートに対して反応し得るような基を有する生成物の添加により、所望する重縮合の度合いを有する本発明による超分岐ポリカーボネートが存在するとすぐに、反応を停止させることができる。したがって、例えば、モノアミン、ジアミン、又はポリアミン、あるいは、例えば、モノイソシアネート、ジイソシアネート、又はポリイソシアネート、エポキシ基を含む化合物、又はOH基に対して反応し得る酸性誘導体を添加することも可能である。
【0068】
本発明の方法で得られた超分岐ポリカーボネートは、例えば、結合剤、チキソトロープ剤として、又は重付加ポリマーもしくは重縮合ポリマー製造のための構成要素として、又は、例えば、塗料系、コーティング、カプセル化剤、接着剤、封止剤、注型エラストマー又は発泡体を製造するための成分として使用することができる。
【0069】
本発明はさらに、結合剤、チキソトロープ剤として、又は重付加ポリマーもしくは重縮合ポリマー製造のための構成要素として、又は、例えば、塗料系、コーティング、カプセル形成、接着剤、封止剤、注型エラストマー又は発泡体を製造するための成分としての本発明の超分岐ポリカーボネートの使用を提供するものである。
【0070】
本発明は、特に、熱可塑性プラスチック材料、印刷用インク(例えば、フレキソ印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、又はスクリーン印刷用のインク)を製造するため、本発明による超分岐ポリカーボネートの使用を提供するものである。特に、本発明の超分岐ポリカーボネートは、コーティング及び塗料系を製造するために使用されるが、それ以外に、特にバインダーとしても使用される(場合により他のバインダーとの混合物において)。
【0071】
このために、本発明による超分岐ポリカーボネートを、好適な溶媒、着色剤、場合によりさらなるバインダー、並びに、印刷用インク、絵の具、及びワニス又はコーティングの典型的な添加剤と共に配合することができる。超分岐ポリマーを用いた印刷用インクの配合と製造のさらなる詳細について、国際特許公開公報第02/36695号及び同第02/26697号を、特に詳細には、国際特許公開公報第02/36695号第10項第19行目から第15項第14行目まで、並びに国際特許公開公報第02/36697号第7項第14行目から第10項第18行目までにおいて、並びにこの文献中の実施例を、参考として援用するものとする。
【0072】
本発明の超分岐ポリカーボネートからなる印刷用インク、絵の具及びワニス、並びにコーティングは、基材、特に木、金属、及び/又はポリマーに対して特に良好な接着性を示す。
【0073】
したがって、2つ以上のポリマーフィルム及び/又は金属ホイルを含むラミネートであって、その1つのフィルム/ホイルが印刷用インクの1つ以上の層で印刷されており、第2のフィルム/ホイルの印刷された側がラミネートされているラミネートの製造において、本発明による印刷用インクは、特段に有用である。そのような合成物は、例えば、包装の生産に使用される。
【0074】
本発明による超分岐ポリカーボネートは、さらに、発泡体、特にポリウレタン発泡体の製造において有用である。
本発明による超分岐ポリカーボネートは、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂、特に熱可塑性のポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン及びスチレンコポリマー、ポリエチレン、並びにポリプロピレンの製造及び安定化において特段に有用であり、また特に停止剤としても有用であり、並びにポリオキシメチレン(「POM」)の製造において特段に有用である。本発明はさらに、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、及びスチレン共重合体、ポリエチレン、及びポリプロピレンのための安定剤として、並びにポリオキシメチレンの製造のための停止剤として、本発明による超分岐ポリカーボネートの使用を提供するものである。本発明はさらに、例えば停止剤として、本発明による超分岐ポリカーボネートを用いた、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂、特にポリオキシメチレンの製造方法を提供するものである。
【0075】
ポリオキシメチレンのホモポリマー又はコポリマー(POM)は、それ自体公知であり、市販されている。ポリオキシメチレンのホモポリマーは、ホルムアルデヒド又はトリオキサンの重合により製造され、さらに、ポリオキシメチレンポリマーの製造において、1つ以上のコモノマーが併用される。このコモノマーは、好ましくは、ホルムアルデヒド、トリオキサン、及び他の環状ホルマール又は直鎖状ホルマール(アセタール又はホルムアルデヒド)、あるいは他のホルムアルデヒド源から選択される。本明細書中、以下、ポリオキシメチレンホモポリマー及びポリオキシメチレンコポリマーを、まとめてPOMと呼ぶ。
【0076】
POMは、一般的に、ポリマー主鎖中に少なくとも50モル%の−CH2O−繰り返し単位を有する。ポリオキシメチレンコポリマーは、好ましくは、−CH2O−繰り返し単位だけでなく、50モル%までの、好ましくは0.01〜20モル%の、特に0.1〜10モル%の、特段に好ましくは0.5〜6モル%の以下の式:
【化12】

[式中、R8〜R11は、それぞれお互いに独立して水素、C1〜C4−アルキル、又は1〜4個の炭素原子を含むハロゲン置換アルキルであり、A3は、−CH2−基、−CH2O−基、C1〜C4−アルキル−、又はC1〜C4−ハロアルキル置換メチレン基、あるいは対応するオキシメチレン基であり、wは0〜3の範囲である]で表される繰り返し単位を含むものである。これらの基は、有利に環状エーテルの開環によりポリオキシメチレンコポリマーに導入することができる。好ましい環状エーテル系は、式:
【化13】

で表される。
【0077】
一例としては、環状エーテル及び直鎖状オリゴホルマールとして、エチレンオキシド、1,2−プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、1,3−ブチレンオキシド、1,3−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、及び1,3−ジオキセパン(=ブタンジオールホルマール、BUFO)、あるいはコモノマーとしてポリホルマール(例えば、ポリジオキソラン又はポリジオキセパン)が挙げられる。
【0078】
また、好適であるのは、例えば、トリオキサン及び上記の環状エーテルのうちの1つと、第3のモノマー(例えば、以下の式:
【化14】

[式中、A4は、単結合、−O−、−OA5O−である(A5は、C1〜C8−アルキレン又はC3〜C8−シクロアルキレンである)]
で表される二官能性化合物)の反応によって製造されるオキシメチレンターポリマーである。
【0079】
前記のタイプの好ましいコモノマーは、エチレンジグリシド、グリシジル及びホルムアルデヒドに由来するジグリシジルエーテル及びジエーテル、モル比が2:1のジオキサンもしくはトリオキサン、並びにグリシジル化合物2モルおよび2〜8個の炭素原子を有する脂肪族ジオール1モルに由来するジエーテル、例えば、いくつか例を挙げると、エチレングリコールのジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、シクロブタン−1,3−ジオール、1,2−プロパンジオール、及びシクロヘキサン−1,4−ジオールである。
【0080】
鎖末端において、主にC−C−又は−O−CH3結合を有する末端基安定化されたPOMが特に好ましい。
【0081】
POMの好ましい実施形態は、少なくとも150℃の融点と、5,000〜300,000g/molの範囲の、好ましくは7,000〜250,000g/molの範囲の分子量(質量平均)Mwを有する。特に好ましいのは、2〜15、好ましくは2.5〜12、特に好ましくは3〜9の多分散度(Mw/Mn)を有するPOMの実施形態である。この測定は、一般的に、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)/SEC(サイズ排除クロマトグラフィー)によって行われ、Mn(数平均分子量)は一般的にGPC/SECによって決定される。
【0082】
POMの分子量は、場合により、トリオキサン重合における従来の調整剤により、また反応温度及び滞留時間により、所望の値を得ることができる。可能な調整剤は、一価アルコールのアセタール又はホルマール、対応するそれ自身のアルコール、および連鎖移動剤として機能し、その存在を一般的には完全に排除することができない少量の水である。調整剤の量は、使用されるトリオキサンに対し、10〜10 000ppm、好ましくは20〜5000ppmである。
【0083】
ホルムアルデヒドがモノマーである場合、重合は、アニオン的もしくはカチオン的に開始させることができ、トリオキサンの場合は、カチオン的に開始させることができる。重合は、好ましくはカチオン的に開始させる。
【0084】
開始剤(又は触媒とも呼ばれる)として、トリオキサン重合において従来のカチオン性開始剤を使用することができる。好適な開始剤は、フッ素化又は塩素化されたアルキルスルホン酸及びアリールスルホン酸などのプロトン酸(例えば、過塩素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、またはルイス酸、例えば、四塩化スズ、五フッ化ヒ素や、五フッ化リン、及び三フッ化ホウ素など)、並びに複合体及び塩様化合物、例えば、三フッ化ホウ素エーテラート及びトリフェニルメチレンヘキサフルオロホスフェートなどである。開始剤は、使用するトリオキサンに対し、約0.01〜1,000ppm、好ましくは0.01〜500ppm、特に0.01〜200ppmの量において使用される。開始剤は、一般的に、希釈して、好ましくは0.005〜5質量%の濃度で添加するのが賢明である。このための希釈剤として、脂肪族炭化水素又は脂環式炭化水素などの不活性な化合物、例えば、シクロヘキサン、ハロゲン化脂肪族炭化水素、グリコールエーテル、環状カーボネート、ラクトンなどを使用することができる。特に好ましい溶媒は、トリグリム(トリエチレングリコールジメチルエーテル)、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、炭酸プロピレン、及びγ−ブチロラクトンである。
【0085】
開始剤に加え、共触媒を使用することもできる。共触媒の例は、任意のタイプのアルコール、例えば、2〜20個の炭素原子を有する脂肪族アルコール(例えば、第三級アミルアルコール、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール、n−ペンタノール、n−ヘキサノールなど)、6〜30個の炭素原子を有する芳香族アルコール(例えば、ヒドロキノンなど)、2〜20個の炭素原子を有するハロゲン化アルコール(例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール);特に好ましいのは、任意のタイプのグリコールであり、特にジエチレングリコール及びトリエチレングリコールであり;並びに、脂肪族ジヒドロキシ化合物、特に、2〜6個の炭素原子を有するジオール(例えば、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、及びネオペンチルグリコールなど)である。
【0086】
モノマー、開始剤、共触媒、及び場合により、調整剤は、重合反応器へ供給する前に、任意の方法で予備混合してもよく、又はお互いに別々に供給してもよい。
【0087】
さらに、その組成には、安定剤(例えば、欧州特許出願公開第0129369号又は同第0128739号に記載されたような立体障害型フェノールなど)が含まれてもよい。
【0088】
重合混合物は、好ましくは、重合後直ちに、好ましくは相変化を生じずに、不活性化される。開始剤残留物(触媒残留物)は、1種以上の不活性化剤(停止剤)を重合融液に加えることによって不活性化される。本発明において、本発明による超分岐ポリカーボネートは、停止剤として使用される。
【0089】
ホルムアルデヒド由来のPOMは、通常、それ自体公知の方法において、気相中、又は溶液中での重合、沈殿重合又は塊状重合により製造することができる。トリオキサンに由来するPOMは、一般的に、塊状重合によって得られ、そのために、良好な混合作用を有する任意の反応装置を使用することができる。この反応は、例えば、融液中など均一系にて実施することができ、また、例えば、固体又は粒状固体を形成する重合として不均一系にて実施することもできる。好適な反応装置は、例えば、槽型反応装置、プロシェアミキサ、チューブ型反応管、リスト型反応装置、ニーダー(例えば、バスニーダー)、例えば一軸又は二軸スクリューを備えた押出機、及び撹拌機付き反応装置であり、これらの反応装置は、スタティックミキサ又はダイナミックミキサを備え得る。
【0090】
例えば、押出機などのような塊状重合の場合、溶融状態のPOMによって、溶融物が押出機の入口をシールするため、揮発性成分が押出機中に残ってしまう。上記のモノマーは、押出機中のポリマー溶融物中へ、開始剤(触媒)と一緒に、又は別々に、反応混合物に好ましい温度範囲である62〜114℃にて供給される。また、モノマー(トリオキサン)は、好ましくは溶融状態において、例えば、60〜120℃で供給される。
【0091】
この溶融重合は、一般的に、1.5〜500バール、130〜300℃で実施され、重合混合物の反応装置中での滞留時間は、通常、0.1〜20分、好ましくは0.4〜5分である。この重合は、好ましくは、30%を超える変換率まで、例えば60〜90%まで実施される。
【0092】
いずれにしても、前述のように相当な割合、例えば40質量%までの、未反応残留モノマー、特にトリオキサン及びホルムアルデヒドを含有する粗POMが得られる。モノマーとしてトリオキサンのみを使用した場合でも、トリオキサンの分解生成物としてホルムアルデヒドが生成され得るため、粗POM中にホルムアルデヒドが存在し得る。さらに、ホルムアルデヒド以外のオリゴマー(例えば、四量体のテトロキサン)も存在し得る。
【0093】
好ましくは、POMの製造のためにトリオキサンをモノマーとして使用し、残留モノマーもトリオキサンを含有し、さらに、通常ではテトロキサン0.5〜10質量%と、ホルムアルデヒド0.1〜75質量%を含有する。
【0094】
粗POMは、通常、脱ガス装置で脱ガスされる。好適な脱ガス装置は、脱ガスポット(フラッシュポット)、一軸又は二軸スクリューを備えたベント式押出機、フィルムトルーダー、薄膜型エバポレーター、噴霧乾燥機、ストリーム式脱気装置、及び他の通例の脱ガス装置である。好ましいのは、ベント式押出機又は脱ガスポットの使用である。後者は特に好ましい。
【0095】
脱ガスは、一段階で(単一の脱気装置で)実施することができる。同様に、複数の段階で、例えば、2段階で、タイプとサイズが同じ又は異なる複数の脱ガス装置にて実施することができる。好ましくは、2つの異なる脱ガスポットを連結し、一方のポットの容量を小さくする。
【0096】
1段階脱ガスにおいて、脱ガス装置の圧力は、通常、0.1ミリバール〜10バール、好ましくは5ミリバール〜800ミリバールであり、温度は、一般的に、100〜260℃、特に150〜210℃である。2段階脱ガスの場合、第1段階での圧力は、好ましくは0.1ミリバール〜10バール、好ましくは1ミリバール〜7バールであり、第2段階での圧力は、好ましくは0.1ミリバール〜5バール、好ましくは1ミリバール〜1.5バールである。2段階脱ガスにおける温度は、一般的に、1段階脱ガスの場合とあまり変わらない。
【0097】
脱ガス中のPOMの温度は、熱交換器、二重壁、温度制御スタティックミキサー、内部熱交換器、又は他の好適な装置により、それ自体公知の方法で調整することができる。脱ガス圧力は同様に、例えば、圧力調整弁などにより、それ自体公知の方法で設定される。POMは、脱ガス装置中において、溶融状態又は固体状態であってもよい。
【0098】
脱ガス装置中のポリマーの滞留時間は、一般的に、0.1〜30秒、好ましくは0.1〜20秒である。多段脱ガスの場合、これらの時間はそれぞれの場合において1段階に対応している。
【0099】
脱ガスされたPOMは、一般的に、ポンプ、押出機、又は他の従来の輸送装置により、脱ガス装置から取り出される。
【0100】
脱ガス中に放出される残留モノマーは、蒸気流として分離される。脱ガスの構成にかかわらず(1段階又は多段階、脱ガスポット、又はベント式押出機など)、残留モノマーは、通常、トリオキサン、ホルムアルデヒド、テトロキサン、1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキセパン、エチレンオキシド、及びホルムアルデヒドのオリゴマーから選択される。
【0101】
分離された残留モノマー(蒸気流)は、従来の方法で取り出される。それらは、凝縮され、好ましくは重合へと再循環される。蒸気流中におけるホルムアルデヒドに対するトリオキサンの比率は、適切な圧力及び温度の設定によって変わり得る。
【0102】
脱ガスされたポリマー(すなわち、本発明の方法により得られるポリオキシメチレンホモポリマー及びコポリマー)には、従来の添加剤を添加することができる。そのような添加剤としては、例えば
・タルク
・ポリアミド、特にコポリアミド
・アルカリ土類金属ケイ酸塩及びアルカリ土類金属グリセロリン酸塩
・飽和脂肪族カルボン酸のエステル又はアミド
・アルコール及びエチレンオキシドに由来するエーテル
・非極性ポリプロピレンワックス
・核形成試薬
・充填材
・耐衝撃性改質ポリマー、特にエチレンプロピレン(EPM)又はエチレンプロピレンジエン(EPDM)ゴムをベースとするもの
・難燃剤
・可塑剤
・結合剤
・染料及び顔料
・ホルムアルデヒドスカベンジャー、特にアミン置換トリアジン化合物、ゼオライト、又はポリエチレンイミン
・酸化防止剤(特にフェノール構造を有するもの、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、アクリレート、ベンゾエート、オキザニリド、及び立体障害型アミン(HALS=ヒンダードアミン系光安定剤)
が挙げられる。
【0103】
上記の添加剤は、POMへの添加剤としてそれ自体公知であり、例えば、Gaechter/Mueller,Plastics Additives Handbook,Hanser Verlag Munich,4th edition,1993,Reprint 1996に記載されている。
【0104】
添加剤の量は、使用される添加剤及び所望の効果に応じて変わる。通常用いられる量は、当業者に公知である。この添加剤が使用される場合、それらは、通常の方法で、例えば、別々に又は一緒に、そのまま又は溶液としてあるいは懸濁液として、好ましくはマスターバッチとして、添加される。
【0105】
最終的なPOM成形組成物は、1段階にて、例えば、POM及び添加剤を押出機、ニーダ、ミキサーまたは別の好適な混合装置によりPOMを融解させて混合し、その混合物を排出し、続いてそれをペレット化して製造することができる。
【0106】
しかしながら、最初に成分の一部又は全部を「冷たい」ままドライミキサー又は他の混合装置で予備混合し、得られた混合物を次の段階で、場合によりさらなる成分を添加し、押出機又は他の混合装置でPOMを溶融させて均一化することが有利であることがわかっている。特に、少なくともPOMと老化防止剤(使用する場合は)を予備混合するのが有利であり得る。
【0107】
混合装置、例えば押出機は、脱ガス装置を備え、例えば、残存するモノマー又は他の揮発性成分を簡単な方法で除去することができる。均一化された混合物は、排出され、好ましくは通常の方法でペレット化される。
脱ガスされたPOMの脱ガス装置と混合装置との間の滞留時間を最小にするため、少なくとも1つの、特に、唯一又は最終の脱ガス装置を混合装置に直接設置することが可能である。特に好ましくは、脱ガスから出てきたものをそのまま混合装置へ投入する。例えば、底部を有さない脱ガスポットを使用し、押出機のドームの入口の上で直接溶融させることも可能である。この場合、押出機は、脱ガスポットの底部でもあり、同時に、その排出装置でもある。
【0108】
本発明による超分岐ポリカーボネートの使用により、特に残留モノマーを完全に又は部分的に再循環する場合、ポリオキシメチレンを簡単な方法で調整することが可能となる。特に、分離された残留モノマーを、精製せずに、重合に悪影響を及ぼすことなく、重合へと直接再循環させることができる。
【0109】
本発明を下記の実施例により説明する。
【0110】
実施例:
基本的な留意事項:
蒸留したアルコールを冷却した丸底フラスコに収集し、秤量して、その変換率を、この方法で理論的に可能な変換に対する割合として決定した。
【0111】
反応生成物は、溶出液としてN,N−ジメチルアセトアミドを、標準試料としてポリメチルメタクリレート(PMMA)を用いてゲル透過クロマトグラフィーで分析した。粘度は、各場合において、DIN53019に従い23℃で測定した動粘度である。
【0112】
I.本発明による超分岐ポリカーボネートの製造
I.1 本発明による超分岐ポリカーボネートPC.1の製造
トリオール(a.1)(ヒドロキシル基1モル当たり1モルのエチレンオキシドでエーテル化された1,1,1−トリメチロールプロパン)216g、1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン−4−オール(c.1)34.3g、及びジエチルカーボネート(b.1)118.1gを、攪拌機、還流冷却器、及び内部温度計を備えた三口フラスコに入れ、次いで炭酸カリウム0.1gを加え、この混合物を攪拌しながら140℃に加熱し、140℃で2.5時間攪拌した。反応時間が増えるにつれ、エタノールの揮発による蒸発冷却によって反応混合物の温度がゆっくりと約115℃まで低下した。次いで、還流冷却器を下降冷却器と交換し、エタノールを留去すると、反応混合物の温度はゆっくりと200℃まで上昇した。留去したエタノール(75g=80モル%(定量的変換に基づく))は、冷却した丸底フラスコに回収した。続いて、反応混合物を室温まで冷却し、ゲル透過クロマトグラフィーで分析した。本発明による超分岐ポリカーボネートPC.1の数平均分子量Mnは1,100g/molであり、質量平均分子量Mwは2,500g/molであった。粘度は、1,200mPa・sであった。
【0113】
I.2 本発明による超分岐ポリカーボネートPC.2の製造
トリオール(a.1)162g、1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン−4−オール(c.1)68.5g、及びジエチルカーボネート(b.1)118.1gを、攪拌機、還流冷却器、及び内部温度計を備えた三口フラスコに入れ、次いで炭酸カリウム0.1gを加え、この混合物を攪拌しながら140℃に加熱し、この温度で3.5時間攪拌した。反応時間が増えるにつれ、エタノールの揮発による蒸発冷却によって反応混合物の温度がゆっくりと約115℃まで低下した。次いで、還流冷却器を下降冷却器と交換し、エタノールを留去すると、反応混合物の温度はゆっくりと200℃まで上昇した。留去したエタノール(72g=78モル%(定量的変換に基づく))は、冷却した丸底フラスコに回収した。続いて、反応混合物を室温まで冷却し、ゲル透過クロマトグラフィーで分析した。本発明による超分岐ポリカーボネートPC.2の数平均分子量Mnは400g/molであり、質量平均分子量Mwは1,100g/molであった。粘度は、1,050mPa・sであった。
【0114】
I.3 本発明による超分岐ポリカーボネートPC.3の製造
トリオール(a.1)216g、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−オール(c.2)31.5g、及びジエチルカーボネート(b.1)118.1gを、攪拌機、還流冷却器、及び内部温度計を備えた三口フラスコに入れ、次いで炭酸カリウム0.1gを加え、この混合物を攪拌しながら140℃に加熱し、この温度で3.5時間攪拌した。反応時間が増えるにつれ、エタノールの揮発による蒸発冷却によって反応混合物の温度がゆっくりと約115℃まで低下した。次いで、還流冷却器を下降冷却器と交換し、エタノールを留去すると、反応混合物の温度はゆっくりと200℃まで上昇した。留去したエタノール(82g=89モル%(定量的変換に基づく))は、冷却した丸底フラスコに回収した。続いて、反応混合物を室温まで冷却し、ゲル透過クロマトグラフィーで分析した。本発明による超分岐ポリカーボネートPC.3の数平均分子量Mnは1,500g/molであり、質量平均分子量Mwは3,200g/molであった。粘度は、3,200mPa・sであった。
【0115】
I.4 本発明による超分岐ポリカーボネートPC.4の製造
トリオール(a.1)162g、1−(3−アミノプロピル)イミダゾール(c.3)50.1g
【化15】

及びジエチルカーボネート(b.1)118.1gを、攪拌機、還流冷却器、及び内部温度計を備えた三口フラスコに入れ、次いで炭酸カリウム0.1gを加え、この混合物を攪拌しながら140℃に加熱し、この温度で3.5時間攪拌した。反応時間が増えるにつれ、エタノールの揮発による蒸発冷却によって反応混合物の温度がゆっくりと約115℃まで低下した。次いで、還流冷却器を下降冷却器と交換し、エタノールを留去すると、反応混合物の温度はゆっくりと200℃まで上昇した。留去したエタノール(75g=80モル%(定量的変換に基づく))は、冷却した丸底フラスコに回収した。続いて、反応混合物を室温まで冷却し、ゲル透過クロマトグラフィーで分析した。本発明による超分岐ポリカーボネートPC.4の数平均分子量Mnは950g/molであり、質量平均分子量Mwは1,900g/molであった。粘度は、12,100mPa・sであった。
【0116】
I.5 本発明による超分岐ポリカーボネートPC.5の製造
トリオール(a.1)108g、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPOL)(c.4)17.2g、及びジエチルカーボネート(b.1)59.1gを、攪拌機、還流冷却器、及び内部温度計を備えた三口フラスコに入れ、次いで水酸化カリウム0.1gを加え、この混合物を攪拌しながら140℃に加熱し、この温度で3.5時間攪拌した。反応時間が増えるにつれ、エタノールの揮発による蒸発冷却によって反応混合物の温度がゆっくりと約115℃まで低下した。次いで、還流冷却器を下降冷却器と交換し、エタノールを留去すると、反応混合物の温度はゆっくりと200℃まで上昇した。留去したエタノール(38g=82モル%(定量的変換に基づく))は、冷却した丸底フラスコに回収した。続いて、反応混合物を室温まで冷却し、PC.5をゲル透過クロマトグラフィーで分析した。数平均分子量Mnは2,100g/molであり、質量平均分子量Mwは5,700g/molであった。粘度は、23℃で15,400mPa・sであった。
【0117】
I.6 本発明による超分岐ポリカーボネートPC.6の製造
トリオール(a.1)270g、及びジエチルカーボネート(b.1)118.3gを、攪拌機、還流冷却器、及び内部温度計を備えた三口フラスコに入れ、次いで炭酸カリウム0.1gを加え、この混合物を攪拌しながら140℃に加熱し、この温度で3.5時間攪拌した。反応時間が増えるにつれ、エタノールの揮発による蒸発冷却によって反応混合物の温度がゆっくりと約115℃まで低下した。次いで、還流冷却器を下降冷却器と交換し、エタノールを留去すると、反応混合物の温度はゆっくりと200℃まで上昇した。留去したエタノール(64g=70モル%(定量的変換に基づく))は、冷却した丸底フラスコに回収した。この生産物を140℃まで冷却し、濃度85%のリン酸0.1gを加え、140℃、圧力40ミリバールで10分間、モノマー除去を行った。続いて、反応混合物を室温まで冷却し、この方法で得られた超分岐ポリカーボネートをゲル透過クロマトグラフィーで分析した。数平均分子量Mnは1,300g/molであり、質量平均分子量Mwは2,300g/molであった。DIN53240,パート2に従って求めたこのポリマーのOH価は、300mgKOH/gであった。
【0118】
上述のようにして得られた超分岐ポリカーボネート33.5gを、攪拌機、還流冷却器、及び内部温度計を備えた三ツ口フラスコに入れ、3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸(c.5)34.8g及びジブチルスズジラウラート0.05gと混合し、この混合物を攪拌しながら180℃に加熱し、少量の水を下降冷却器で除去しながら8時間攪拌した。続いて、pc.6を室温まで冷却し、ゲル透過クロマトグラフィーで分析した。数平均分子量Mnは1,300g/molであり、質量平均分子量Mwは2,200g/molであった。OH価は98mgKOH/gであり、23℃で粘性は85,000mPa・sであった。
【0119】
II. 使用実験:POMの停止剤として発明によるポリカーボネートを使用
II.1 ポリオキシメチレン(POM)の製造
一般的な方法:
95質量%のトリオキサン、3質量%のジオキソラン、及び0.005質量%のメチラールを含むモノマー混合物を、重合反応器へと、体積流量5kg/hで連続的に秤量した。反応装置は、スタティックミキサーを備えた管型反応装置で、150℃、30バールで操作した。
【0120】
開始剤として、過塩素酸0.1質量ppmをモノマー流に混合した。このために、γ−ブチロラクトン中における70質量%濃度の過塩素酸水溶液の、0.01質量%濃度の溶液を使用した。2分間の重合時間(滞留時間)の後、第1表に示す本発明による超分岐ポリカーボネートを、1,3−ジオキソラン中において0.1質量%濃度の溶液としてポリマー溶融物へと秤量し混合して、本発明による超分岐ポリカーボネートのピペリジン末端基(PC.1〜PC.3)又はイミダゾール末端基(PC.4)が開始剤より10倍モル過剰となるようにした。脱活性化ゾーンにおける滞留時間は、3分間であった。
【0121】
ポリマー溶融物をパイプを通して取り出し、調整弁により減圧して、オフガスラインを備えた第1脱ガスポットへ送った。脱ガスポットの温度は、190℃で、圧力は3.5バールであった。
【0122】
蒸気を、オフガスラインを介して第1脱ガスポットから除去し、流下薄膜式凝縮器に送り、そこで新鮮なトリオキサンの供給流と118℃、3.5バールで接触させた。蒸気の一部は、ここで新鮮なトリオキサンに凝結させ、続いて、得られた混合物をポリマー重合反応器へと送った。新鮮なトリオキサン中に凝結しなかった蒸気は、流下薄膜式凝縮器において圧力を調整する圧力保持弁を通じて、オフガスへと送った。
【0123】
ポリマー溶融物を、第1の脱ガスポットからパイプを通して取り出し、調整弁を介して減圧して、オフガスラインを備えた第2の脱ガスポットへと供給した。第2の脱ガスポットの温度は190℃で、圧力は周囲圧力であった。第2の脱ガスポットには底部が無く、Werner & Pfieiderer社の二軸スクリュー押出機ZSK30の給送ドームに直接取り付けられており、脱ガスされたポリマーがポットから押出機スクリュー上に直接落ちるようにした。
【0124】
押出機は、190℃、スクリュースピード150rpmで操作し、250ミリバールで操作される通気孔を備えていた。さらに、添加剤を供給するための供給口があり、そこから老化防止剤Irganox(登録商標) 245を0.5kg/hで秤量供給した。生成物は、通常の方法で、放出され、冷却され、ペレット化した。
【0125】
得られたペレットのメルトボリュームレート(MVR)は、ISO1133に従って190℃の溶融温度、定格負荷2.16で決定した。
【0126】
Ciba社の酸化防止剤Irganox(登録商標)245:以下の式で表される化合物
【化16】

【0127】
II.2 比較実験
比較実験は、各場合において、適切な量の比較用不活性剤V−DA.1〜V−DA.4を用いて実施した。
【0128】
V−DA.1:4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン
【化17】

【0129】
V−DA.2:
【化18】

【0130】
V−DA.3:
【化19】

【0131】
V−DA.4:4−アミノピリジン
【化20】

【0132】
II.1で説明した手順を繰り返すが、ただし、本発明による超分岐ポリカーボネートの代わりに、比較用不活性化剤V−DA.1〜V−DA.4を、1.3−ジオキソラン中における0.1質量%濃度でポリマー溶融物に供給し混合して、化合物Cが開始剤より10倍モル過剰となるようにした。
第1の脱ガスポットからの蒸気が流下薄膜型凝縮器でトリオキサン給送と接触して、この反応物が重合反応器まで運ばれると、反応が開始した。ペレット化できる生産物は全く得られなかった。
【0133】
結果を第1表にまとめる。
【0134】
第1表:POMの製造結果
【表1】

【0135】
III. 使用実験:塗料系における安定剤として本発明によるポリマーを使用
III.1. 塗料系を製造するための原材料(本発明によるもの、及び比較用の塗料系)
以下の表面コーティング成分を使用した:
ポリアクリレートポリオール:約100mgKOH/gのOH価と700〜1,000mPa・sを有するポリアクリレートポリオール、キシレン/酢酸n−ブチル中における濃度60質量%の溶液、Cytec社からMacrynal(登録商標) SMとして市販されている
ポリイソシアネート:ヘキサメチレンジイソシアナート三量体、濃度100%;NCO含有量:22%;粘性:約3,000mPa・s
MPA:酢酸メトキシプロピル、溶媒
BAC:酢酸n−ブチル、溶媒
Byk300:レベリング剤(BYK社)
BAC中における10%のBaysilonoel OL:レベリング添加剤(Borchers社)
Tinuvin 384−2:95%のベンゼンプロピオン酸(3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ−の分岐鎖状及び直鎖状のカルボン酸エステルのエステル混合物)、5%の1−メトキシ−2−プロピルアセタート、UV吸収剤(Ciba Speciality Chemical Inc.社)
Tinuvin 292 HP:HALS誘導体、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート及びメチル−1、2、2、6、6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケートの混合物、濃度約100%(Ciba Speciality Chemical Inc.社)
ブトキシル:3−メトキシブチルアセタート
BGA:n−ブチルグリコールアセタート
ジペンテン:溶媒(Fluka社)
Solvesso 100:溶媒(Exxon MobileChemical社)
【0136】
III.2. 本発明による塗料系の製造
表面コーティング成分は、イソシアネート及びヒドロキシル基に基づく化学理論量、すなわち、NCO基:OH基の比率が等モルである(指数:100)
本発明によるポリマーPC.1〜PC.3を、酢酸n−ブチル中における濃度50質量%溶液として使用した。
【0137】
本発明によるそれぞれの表面コーティング成分(第2表を参照)は、スクリューキャップボトル中、スパチュラで攪拌しながら混合し、DIN53211に従ってDIN 4カップを使用して測定した流出時間が18秒となるスプレー粘度に達するまで、スプレー希釈剤を添加した(第3表を参照)。
【0138】
第2表:塗料系の組成L.1(比較実験)及びL.2〜L.7(本発明による)(数値は質量部を表す)
【表2】

【0139】
第3表:スプレー希釈剤の組成(数値は質量部を表す)
【表3】

【0140】
III.3. 促進耐候試験により表面コーティングを試験するための実験手順
吹き付け室において、調整した塗料系(クリアコーティング)を、ガーゼを通してSatajet 2000 HVLPスプレーガンの塗料容器に供給し、2バールの圧力にて交叉路状に、VWR International GmbH社の試料プレート(サイズ:68mm×60mm、前面に白色印刷)へ塗装した。スプレーされた試料プレートを室温で30分間空気乾燥させ、次いで、対流式オーブンにて80℃で焼成した。コーティングフィルムの試験は、プレートの白色部分で行った。試料プレートを冷却した後、コーティングフィルムの光沢を、Byk Gardner社の光沢測定装置micro TRI−glossを用いて、20°又は60°の角度で測定した。次ぎに、DataColor社のSpectraflash 600を用いてイエロー値を測定し、イエロー値及びY1313値(黄色度指数)を測定した。試料プレートを2000時間まで天候に晒した。耐候試験は、試験方法SAE J 1960 (CAM 180) を用い、ATLAS Cl 35A装置上で実施した。耐候試験後に、光沢及びイエロー値並びに黄色度指数を再び測定した。
【0141】
第4表:耐候試験の測定値、照射0時間後(パートa)と3000時間後(パートb)
【表4】

【0142】
光沢度は20°及び60°で決定した(また、それぞれ「20°光沢」及び「60°光沢」と呼ぶ)。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)1分子当たり少なくとも3つのアルコール性ヒドロキシル基を有する少なくとも1つの化合物と
(b)一般式(I)
【化1】

で表される少なくとも1つの試薬、及び
(c)一般式X3−(A1m−X4で表される少なくとも1種の試薬
[式中、変数は以下のように定義される:
1及びX2は、同じか又は異なっており、ハロゲン、C1〜C10アルコキシ、C6〜C10アリールオキシ、及びO−C(=O)−ハロゲンから選択され、
3は、OH、SH、NH2,NH−C1〜C4−アルキル、イソシアネート、エポキシ、COOH、COOR12,C(=O)−O−C(=O)、C(=O)−Clから選択される官能基であり、
12は、C1〜C4−アルキル、又はC6〜C10−アリールであり、
1は、スペーサー又は単結合であり、
mは、ゼロ又は1であり、
4は、それぞれ置換又は非置換の、フェノール基、ベンゾフェノン、芳香族アミン、窒素含有複素環、非置換から選択された基である]との反応により製造された、安定化基を有する超分岐ポリカーボネート。
【請求項2】
1が単結合又はC1〜C10−アルキレン基であることを特徴とする、請求項1に記載の超分岐ポリカーボネート。
【請求項3】
前記窒素含有複素環が、式IIa又は式IIb
【化2】

[式中、変数は以下のように定義される:
1、R2、R3、およびR4は、同じか又は異なっており、それぞれお互いに独立してC1〜C10−アルキル又はC3〜C10−シクロアルキルであり、
5は、酸素原子、硫黄原子、NH基、N−(C1〜C4−アルキル)基、カルボニル基であり、
2は、単結合又はスペーサーであり、
nは、ゼロ又は1であり、
6は、水素、酸素、O−C1〜C19−アルキル、C1〜C12−アルキル、C2−C18−アシル、又は7〜12個の炭素原子を有するアリールオキシカルボニルである]で表される基であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の超分岐ポリカーボネート。
【請求項4】
前記窒素含有複素環が、式III
【化3】

[式中、変数は以下のように定義される:
5は、水素又は直鎖状C1〜C4−アルキルであり、
2は、単結合又はスペーサーである]で表される基であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の超分岐ポリカーボネート。
【請求項5】
1分子当たり少なくとも3つのヒドロキシル基を有する少なくとも1種の化合物(a)が、アルコキシル化されてないか、又はヒドロキシル基当たり1〜100のC2〜C4−アルキレンオキシド単位によってアルコキシル化されたグリセリン及び(HO−CH237(ここで、X7は、窒素原子及びC−R6の中から選択され、R6は、水素及びC1〜C4−アルキルの中から選択される)の中から選択されることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の超分岐ポリカーボネート。
【請求項6】
100〜150,000mPa・s範囲の動粘度(23℃で測定)を有することを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の超分岐ポリカーボネート。
【請求項7】
−70℃〜10℃の範囲のガラス転移温度Tgを有することを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載の超分岐ポリカーボネート。
【請求項8】
1分子当たり少なくとも3つのアルコール性ヒドロキシル基を有する少なくとも1種の化合物(a)が、1分子当たり少なくとも2つのアルコール性ヒドロキシル基を有する少なくとも1種の化合物(d)との混合物において製造のために使用されることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載の超分岐ポリカーボネート。
【請求項9】
(a)1分子当たり少なくとも3つのアルコール性ヒドロキシル基を有する少なくとも1種の化合物と
(b)一般式Iで表される少なくとも1種の試薬、
(c)一般式X3−(A1m−X4で表される少なくとも1種の試薬、
(d)及び、場合により、1分子当たり2つのアルコール性ヒドロキシル基を有する少なくとも1種の化合物
とをお互いに混合し、それを60〜260℃の範囲の温度に加熱することを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載の超分岐ポリカーボネートを製造する方法。
【請求項10】
加熱工程が、無機塩基又は有機塩基の存在下で実施されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の製造における、請求項1から8までのいずれか1項に記載の1種以上の超分岐ポリカーボネートの使用。
【請求項12】
請求項1から8までのいずれか1項に記載の少なくとも1種の超分岐ポリカーボネートを使用して、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を製造する方法。
【請求項13】
印刷用インク、塗料系、又はコーティングにおける添加剤としての、請求項1から8までのいずれか1項に記載の1種以上の超分岐ポリカーボネートの使用。
【請求項14】
請求項1から8までのいずれか1項に記載の少なくとも1種の超分岐ポリカーボネートを使用して、ポリオキシメチレンを製造する方法。

【公表番号】特表2009−544782(P2009−544782A)
【公表日】平成21年12月17日(2009.12.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−521227(P2009−521227)
【出願日】平成19年7月18日(2007.7.18)
【国際出願番号】PCT/EP2007/057427
【国際公開番号】WO2008/012252
【国際公開日】平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願人】(508020155)ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア (2,842)
【氏名又は名称原語表記】BASF SE
【住所又は居所原語表記】D−67056 Ludwigshafen, Germany
【Fターム(参考)】