JP3073256B2 - Polymer liquid crystal polyurethane - Google Patents
Polymer liquid crystal polyurethaneInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、新規なサーモトロピッ
ク液晶ポリウレタン(以下液晶ポリウレタンと略す)に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel thermotropic liquid crystal polyurethane (hereinafter abbreviated as liquid crystal polyurethane).
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶性高分子材料は、産業用材料として
さまざまな分野で使用できることから、近年、高強度高
弾性率などの高機能性を付与する試みが数多くなされて
いる。サーモトロピック液晶高分子は高度に配向しうる
高分子材料として注目を浴びているが、大きく二つに分
類することができる。一つは高強度高弾性を目的とした
主鎖型液晶高分子であり、一つは記録材料への応用が考
えられる側鎖型液晶高分子である。その多くはポリアミ
ド、ポリエステル、ビニルポリマーに関するものであ
り、液晶ポリウレタンについての研究は非常に少ない。2. Description of the Related Art Since liquid crystalline polymer materials can be used in various fields as industrial materials, many attempts have recently been made to impart high functionality such as high strength and high elastic modulus. Thermotropic liquid crystal polymers have attracted attention as polymer materials that can be highly oriented, but can be broadly classified into two types. One is a main chain type liquid crystal polymer for the purpose of high strength and high elasticity, and the other is a side chain type liquid crystal polymer which can be applied to a recording material. Many of them relate to polyamides, polyesters and vinyl polymers, and very little research has been done on liquid crystal polyurethanes.
【0003】例えば、Macromol. Chem.,182 ,2569 (1
981). や高分子論文集,Vol.43,No.5, p.311-314 (198
6). やMacromolecules, 22,1467 (1989). などに液晶
ポリウレタンに関する研究が記載されている。〜に
記載の液晶ポリウレタンはいずれも硬直な構造を持つメ
ソーゲンと柔軟なスペーサーを主鎖に含む重縮合型のポ
リマーである。及びでは比較的低分子量のサーモト
ロピック液晶ポリウレタンが例示されており、そのポリ
マーの固有粘度は、0.2 dl/g程度であり、満足できるよ
うな値ではなかった。しかし、では初めて高分子液晶
ポリウレタンについて記載している。具体的には中心核
としてビフェニル基、スペーサーとして-O-(CH2)m −鎖
を、それぞれ含む、4,4'−ビス(6−ヒドロキシヘキシロ
キシ) ビフェニルをジオール成分として用い、2,4-トル
エンジイソシアナートとの重付加反応によって、液晶ポ
リウレタンを合成している。しかし、固有粘度が0.32 d
l/g を示すポリウレタンでは液晶性が見られるが、固有
粘度が0.57 dl/g 程度の高分子領域のポリウレタンで
は、明瞭な液晶性が見られなくなると報告されている。
これらの現象は、ポリマーの分子量が増加してくるとポ
リウレタンの分子末端が曲がってくるため、メソーゲン
基の相互作用による働きが弱まる為と解釈することによ
って説明することができる。For example, Macromol. Chem., 182 , 2569 (1
981). And Polymers, Vol. 43, No. 5, p. 311-314 (198
6). And Macromolecules, 22 , 1467 (1989). Research on liquid crystal polyurethane is described. The liquid crystal polyurethanes described in any of (1) to (4) are all polycondensation-type polymers containing a mesogen having a rigid structure and a flexible spacer in the main chain. And, a thermotropic liquid crystal polyurethane having a relatively low molecular weight is exemplified, and the intrinsic viscosity of the polymer is about 0.2 dl / g, which is not a satisfactory value. However, for the first time, a high-molecular liquid crystal polyurethane is described. Specifically, biphenyl group as the center core, -O- as a spacer (CH 2) m - chain, using each containing, 4,4'-bis (6-hydroxy-hexyloxy) biphenyl as the diol component, 2,4 -Liquid crystal polyurethane is synthesized by polyaddition reaction with toluene diisocyanate. However, the intrinsic viscosity is 0.32 d
It is reported that liquid crystallinity is observed in polyurethanes exhibiting l / g, but clear liquid crystallinity is not observed in polyurethanes having a high intrinsic viscosity of about 0.57 dl / g.
These phenomena can be explained by interpreting that as the molecular weight of the polymer increases, the molecular terminal of the polyurethane bends, so that the action by the interaction of mesogen groups weakens.
【0004】なお、ポリウレタンはウレタン結合 -NHCO
O-を繰り返し単位として含むポリマーで、一般的にはジ
オール成分とジイソシアネート成分との重付加反応によ
って生成し、フォーム、塗料、接着剤、エラストマー、
合成皮革などの材料として用いられる重要な工業材料で
ある。Incidentally, polyurethane is a urethane bond -NHCO
A polymer containing O- as a repeating unit, generally formed by a polyaddition reaction between a diol component and a diisocyanate component to form a foam, a paint, an adhesive, an elastomer,
It is an important industrial material used as a material such as synthetic leather.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、ジオール成分とジイソシアナート成分との
重付加反応によって得られるポリウレタンについて、一
定以上の高分子領域においてもサーモトロピックな液晶
性を有する様な高分子液晶ポリウレタンを開発すること
である。An object of the present invention is to provide a polyurethane obtained by a polyaddition reaction between a diol component and a diisocyanate component, which has a thermotropic liquid crystal property even in a certain polymer region or more. To develop a high-molecular liquid crystal polyurethane having the following.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を達成する為、鋭意検討した結果、ビス( ω−ヒドロ
キシアルキレンオキシ) ビフェニルとジイソシアナート
化合物を原料として得られるポリウレタンが高分子領域
においてもサーモトロピックな液晶性を有することを見
出し、また、特に2,5-トルエンジイソシアナートを用い
て得られるポリウレタンが高分子液晶ポリウレタンとし
て優れた効果を示すことを見出し、本発明を完成するに
至った。すなわち、本発明は、下記一般式〔I〕(化
6)Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in order to achieve the above-mentioned object, and as a result, a polyurethane obtained from bis (ω-hydroxyalkyleneoxy) biphenyl and a diisocyanate compound as raw materials has been obtained. The present invention has been found to have a thermotropic liquid crystallinity even in the molecular region, and it has been found that a polyurethane obtained by using 2,5-toluene diisocyanate exhibits an excellent effect as a high-molecular liquid crystal polyurethane. It was completed. That is, the present invention provides a compound represented by the following general formula (I):
【0007】[0007]
【化6】 (式中、Aは下記構造式(化7)Embedded image (Wherein A is the following structural formula (Chemical Formula 7)
【0008】[0008]
【化7】 を示し、R1,R2 及びR3 は、少なくとも1個以上が、
炭素数1〜5のアルキル基または、炭素数1〜3のアル
コキシ基または、フェニル基または、F、Cl、Br、
IまたはCNおよびCF3 で表わされる基を示し、これ
らは互いに同一でも異なってもよい。mは2〜20の整
数を表す。)で表される繰り返し単位からなる液晶性を
示すポリウレタンに関し、特に、下記式〔II〕(化8)Embedded image Wherein at least one of R 1 , R 2 and R 3 is
An alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a phenyl group, or F, Cl, Br,
It represents a group represented by I or CN and CF 3 , which may be the same or different from each other. m represents an integer of 2 to 20. The present invention relates to a polyurethane having liquid crystallinity composed of a repeating unit represented by the following formula [II]:
【0009】[0009]
【化8】 (式中、mは2〜20の整数を示す。)で表される繰り
返し単位からなる液晶性を有するポリウレタンに関する
ものである。更には、下記式〔III〕(化9)Embedded image (Wherein, m represents an integer of 2 to 20). Further, the following formula [III] (Chem. 9)
【0010】[0010]
【化9】 (式中、mは2〜20の整数を表す。)で示されるビス
(ω−ヒドロキシアルキレンオキシ)ビフェニルと下記
式〔IV〕 OCN−A−NCO 〔IV〕 (式中、Aは下記構造式(化10)Embedded image (Wherein m represents an integer of 2 to 20), and bis (ω-hydroxyalkyleneoxy) biphenyl represented by the following formula [IV] OCN-A-NCO [IV] (where A is the following structural formula: (Formula 10)
【0011】[0011]
【化10】 を示し、R1,R2 及びR3 は、少なくとも1個以上が、
炭素数1〜5のアルキル基または、炭素数1〜3のアル
コキシ基または、フェニル基または、F、Cl、Br、
IまたはCNおよびCF3 で表せる基を示し、これらは
互いに同一でも異なってもよい。)で示されるジイソシ
アナートを反応させる式〔I〕で表される液晶性を有す
るポリウレタンの製造方法、特に式〔III〕のビス(ω
−ヒドロキシアルキレンオキシ)ビフェニルと2,5-トル
エンジイソシアナートを反応させる式〔II〕で表される
液晶性を有するポリウレタンの製造方法に関するもので
ある。Embedded image Wherein at least one of R 1 , R 2 and R 3 is
An alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a phenyl group, or F, Cl, Br,
It represents a group represented by I or CN and CF 3 , which may be the same or different from each other. )), A liquid crystalline polyurethane represented by the formula [I] is reacted with a diisocyanate represented by the formula (III):
-Hydroxyalkyleneoxy) biphenyl and 2,5-toluene diisocyanate are reacted to produce a liquid crystalline polyurethane represented by the formula [II].
【0012】本発明で使用するジオール成分は、式〔II
I〕で示されるビス(ω−ヒドロキシアルキレンオキ
シ)ビフェニルで、4,4'−ビフェノールとω−ブロモ-1
- ヒドロキシアルカン等との反応によって得られる化合
物である。式〔III〕で表される化合物は、具体的には
メチレン鎖のmが2〜20からなる化合物であり、 4,
4'-ビス( ω−ヒドロキシエチルオキシ) ビフェニル、
4,4'-ビス( ω−ヒドロキシプロピルオキシ) ビフェニ
ル、4,4'-ビス( ω−ヒドロキシブチルオキシ) ビフェ
ニル、4,4'-ビス( ω−ヒドロキシペンチルオキシ) ビ
フェニル、4,4'-ビス( ω−ヒドロキシヘキシルオキシ)
ビフェニル、4,4'-ビス( ω−ヒドロキシヘプチルオキ
シ) ビフェニル、4,4'-ビス( ω−ヒドロキシオクチル
オキシ) ビフェニル、4,4'-ビス( ω−ヒドロキシノニ
ルオキシ) ビフェニル、4,4'-ビス( ω−ヒドロキシデ
シルオキシ) ビフェニル、4,4'-ビス( ω−ヒドロキシ
ウンデシルオキシ) ビフェニル、4,4'-ビス(ω−ヒドロ
キシドデシルオキシ) ビフェニル、4,4'-ビス(ω−ヒド
ロキシトリデシルオキシ) ビフェニル、4,4'-ビス( ω
−ヒドロキシテトラデシルオキシ) ビフェニル、4,4'-
ビス( ω−ヒドロキシペンタデシルオキシ) ビフェニ
ル、4,4'-ビス( ω−ヒドロキシヘキサデシルオキシ)
ビフェニル、4,4'-ビス( ω−ヒドロキシヘプタデシル
オキシ) ビフェニル、4,4'-ビス( ω−ヒドロキシオク
タデシルオキシ) ビフェニル、4,4'-ビス( ω−ヒドロ
キシノナデシルオキシ) ビフェニル、4,4'-ビス( ω−
ヒドロキシエイコシルオキシ) ビフェニル等が挙げられ
る。4,4'−ビス( ω−ヒドロキシアルキルオキシ) ビフ
ェニル類の融点は、メチレン鎖の増加とともに低下する
傾向が見られるので、実用的には、mが2 〜15で示され
るジオールを液晶ポリウレタンの原料として使用するこ
とが好ましい。なお、式〔III〕で示されるビス( ω−
ヒドロキシアルキレンオキシ)ビフェニルは、必ずしも
一種類のみで反応させるとは限らず、必要に応じ二種類
以上のものを反応させてもよい。また、式〔III〕で表
される化合物の無置換のビフェニル基に-CH3基、-OCH3
基、ハロゲンなどを導入して、目的物であるポリマーの
融点を下げる方法が考えられるが、本発明者らは、式
〔III〕で示される化合物のメチレン鎖数を変えること
によって、その目的を達成することができた。これら
は、サーモトロピックポリエステルなどでも観察される
一般的な現象である。The diol component used in the present invention has the formula [II
I] is a bis (ω-hydroxyalkyleneoxy) biphenyl represented by 4,4′-biphenol and ω-bromo-1
-A compound obtained by a reaction with a hydroxyalkane or the like. The compound represented by the formula [III] is specifically a compound wherein m of the methylene chain is 2 to 20,
4'-bis (ω-hydroxyethyloxy) biphenyl,
4,4'-bis (ω-hydroxypropyloxy) biphenyl, 4,4'-bis (ω-hydroxybutyloxy) biphenyl, 4,4'-bis (ω-hydroxypentyloxy) biphenyl, 4,4'- Bis (ω-hydroxyhexyloxy)
Biphenyl, 4,4'-bis (ω-hydroxyheptyloxy) biphenyl, 4,4'-bis (ω-hydroxyoctyloxy) biphenyl, 4,4'-bis (ω-hydroxynonyloxy) biphenyl, 4,4 '-Bis (ω-hydroxydecyloxy) biphenyl, 4,4'-bis (ω-hydroxyundecyloxy) biphenyl, 4,4'-bis (ω-hydroxydodecyloxy) biphenyl, 4,4'-bis ( ω-hydroxytridecyloxy) biphenyl, 4,4′-bis (ω
-Hydroxytetradecyloxy) biphenyl, 4,4'-
Bis (ω-hydroxypentadecyloxy) biphenyl, 4,4'-bis (ω-hydroxyhexadecyloxy)
Biphenyl, 4,4'-bis (ω-hydroxyheptadecyloxy) biphenyl, 4,4'-bis (ω-hydroxyoctadecyloxy) biphenyl, 4,4'-bis (ω-hydroxynonadecyloxy) biphenyl, 4 , 4'-bis (ω-
(Hydroxyeicosyloxy) biphenyl and the like. Since the melting point of 4,4′-bis (ω-hydroxyalkyloxy) biphenyls tends to decrease with an increase in the number of methylene chains, a diol having m of 2 to 15 is practically used as a liquid crystal polyurethane. It is preferably used as a raw material. It should be noted that the bis (ω-
The hydroxyalkyleneoxy) biphenyl is not necessarily reacted with only one kind, and two or more kinds may be reacted as needed. Further, an unsubstituted biphenyl group of the compound represented by the formula (III) has -CH 3 group, -OCH 3
A method of introducing a group, halogen or the like to lower the melting point of the target polymer can be considered, but the present inventors aim at the purpose by changing the number of methylene chains of the compound represented by the formula (III). Could be achieved. These are general phenomena observed also in thermotropic polyester and the like.
【0013】また式〔IV〕で示されるジイソシアナート
及びその置換体は、立体構造の観点から高配向性をとり
やすい化合物であり、耐熱性などの高機能性を付与でき
る化合物である。更に、式〔IV〕で表されるジイソシア
ナート化合物として、具体的に例示すると、 2−メチル
-1,4−フェニレンジイソシアナート、2−エチル-1,4−
フェニレンジイソシアナート、2−トリフロロメチル-1,
4−フェニレンジイソシアナート、2,5−ジメチル-1,4−
フェニレンジイソシアナート、2,6−ジメチル-1,4−フ
ェニレンジイソシアナート、2,6−ジエチル-1,4−フェ
ニレンジイソシアナート、2−メチル-6−ブロム-1,4−
フェニレンジイソシアナート、2,5−ジクロル-1,4−フ
ェニレンジイソシアナート、2,5−ジメトキシ-1,4−フ
ェニレンジイソシアナート、2,5−ジエトキシ-1,4−フ
ェニレンジイソシアナート、2,6−ナフチレンジイソシ
アナート等がある。特に好ましくは、2-メチル-1,4−フ
ェニレンジイソシアナート( 2,5-トルエンジイソシアナ
ートと称することもある。以後、2,5-TDI と略記する)
である。これらの化合物は、Ann.,562,75(1948), J.App
l.Polym.Sci.,8,533(1964)及び工業化学雑誌,68,315(19
65) に記載の方法に準じて製造することができる。Further, the diisocyanate represented by the formula [IV] and a substituted product thereof are compounds which easily have a high orientation from the viewpoint of a three-dimensional structure, and are compounds which can impart high functionality such as heat resistance. Further, specific examples of the diisocyanate compound represented by the formula (IV) include 2-methyl
-1,4-phenylene diisocyanate, 2-ethyl-1,4-
Phenylene diisocyanate, 2-trifluoromethyl-1,
4-phenylenediisocyanate, 2,5-dimethyl-1,4-
Phenylene diisocyanate, 2,6-dimethyl-1,4-phenylene diisocyanate, 2,6-diethyl-1,4-phenylene diisocyanate, 2-methyl-6-bromo-1,4-
Phenylene diisocyanate, 2,5-dichloro-1,4-phenylene diisocyanate, 2,5-dimethoxy-1,4-phenylene diisocyanate, 2,5-diethoxy-1,4-phenylene diisocyanate, There are 2,6-naphthylene diisocyanate and the like. Particularly preferably, 2-methyl-1,4-phenylene diisocyanate (sometimes referred to as 2,5-toluene diisocyanate; hereinafter abbreviated as 2,5-TDI)
It is. These compounds are described in Ann., 562, 75 (1948), J. App.
l. Polym. Sci., 8, 533 (1964) and Industrial Chemistry, 68, 315 (19
It can be produced according to the method described in 65).
【0014】本発明者は、前記した液晶ポリウレタンの
問題点を解決する手段として、式〔III〕及び式〔IV〕
で表される化合物を重付加反応することにより、高分子
領域でも、液晶性を示すポリウレタンの合成を可能にし
たものである。本発明の高分子液晶ポリウレタンの合成
法としては、式〔IV〕で示されるジイソシアナート成分
と式〔III〕で示されるジオール成分を 0.8:1ないし
1.2:1のNCO/OH当量比に相当する割合で、好ましくは
0.9:1ないし 1.1:1のNCO/OH当量比に相当する割合
で、より好ましくは当量の出発物を用いて反応させる。
しかし、これらに限定されるものではない。重付加反応
の際には、必要に応じて、ジブチルチンジラウレートな
どの一般的なウレタン化触媒を添加することもできる。
また、重合反応は、適当な溶媒、例えばジメチルホルム
アミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリド
ン、テトラメチル尿素、アニソール、ジオキサンなどの
極性溶媒又はこれらの溶媒の混合物の存在下で行うこと
が好ましい。反応温度は20〜200℃、好ましくは6
0〜160℃の温度である。反応は通常、4〜24時間
程度で完結する。As a means for solving the above-mentioned problems of the liquid crystal polyurethane, the present inventors have proposed formulas (III) and (IV).
The compound represented by formula (1) is subjected to a polyaddition reaction, thereby enabling the synthesis of a polyurethane exhibiting liquid crystallinity even in a polymer region. As a method for synthesizing the high-molecular liquid crystal polyurethane of the present invention, the diisocyanate component represented by the formula [IV] and the diol component represented by the formula [III] are used in a ratio of 0.8: 1 to
At a ratio corresponding to an NCO / OH equivalent ratio of 1.2: 1, preferably
The reaction is carried out in a proportion corresponding to an NCO / OH equivalent ratio of 0.9: 1 to 1.1: 1, more preferably using an equivalent amount of starting material.
However, it is not limited to these. In the case of the polyaddition reaction, if necessary, a general urethanization catalyst such as dibutyltin dilaurate can be added.
Further, the polymerization reaction is preferably performed in the presence of a suitable solvent, for example, a polar solvent such as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, tetramethylurea, anisole, dioxane, or a mixture of these solvents. The reaction temperature is 20 to 200 ° C, preferably 6
0-160 ° C. The reaction is usually completed in about 4 to 24 hours.
【0015】反応終了後、反応物を冷却した後、例えば
アセトンなどのケトン類、ジエチルエーテルなどのエー
テル類、またはメタノールなどの希釈溶剤を添加する方
法により反応を停止させるとともに、反応生成物を析出
させ、これを回収、分離することにより目的の液晶ポリ
ウレタンが得られる。この液晶ポリウレタンは再沈澱法
やカラム分離などの精製法で精製することにより未反応
物などを分離する。その後、乾燥することにより本発明
の高分子液晶ポリウレタンが得られる。このようにして
得られたポリウレタンの固有粘度〔η〕は、約 0.4〜3.
0 dl/gの範囲にある。After completion of the reaction, the reaction product is cooled, and then the reaction is stopped by adding a ketone such as acetone, an ether such as diethyl ether, or a diluting solvent such as methanol, and the reaction product is precipitated. Then, this is collected and separated to obtain a desired liquid crystal polyurethane. The liquid crystal polyurethane is separated by a purification method such as a reprecipitation method or a column separation to separate unreacted substances and the like. Thereafter, the polymer liquid crystal polyurethane of the present invention is obtained by drying. The intrinsic viscosity [η] of the polyurethane thus obtained is about 0.4 to 3.
It is in the range of 0 dl / g.
【0016】次に、ポリウレタンの物性を把握する目的
で、上述の方法に従って合成した重合体について、広角
X線回折、示差走査熱量分析などにより各種の検討を実
施した。その結果、上述の方法に従って合成したポリマ
ーを一度等方性流動体としたものを放冷して固体状態と
したのち、室温状態において広角X線回析を行うと、明
瞭なピークがみられ、かなり結晶性に富むポリマーであ
ることが判った。また、示差走査熱量分析(以下DSC と
略す)を行った結果、いずれのポリマーも昇温過程にお
いて、融解に相当する吸熱ピーク(Tm と略す)と、等
方性流動体相への転移に基づく吸熱ピーク(Ti と略
す) が現れるとともに、降温過程においては等方性流動
状態より結晶化する際に発熱ピークが現れることが判っ
た。これらの転移状況のうち融解、吸熱現象に関して
は、偏光顕微鏡によっても観測することが可能である。
これらの結果から、いずれのポリマーも中間相を示し、
サーモトロピックな液晶ポリウレタンであることが明ら
かとなった。また、本発明の液晶ポリウレタンは、固有
粘度〔η〕が、0.4 〜2.3 dl/gと非常に高いことも驚く
べきことであるNext, for the purpose of grasping the physical properties of the polyurethane, various studies were conducted on the polymer synthesized according to the above-mentioned method by wide-angle X-ray diffraction, differential scanning calorimetry and the like. As a result, once the polymer synthesized according to the method described above was made into an isotropic fluid and allowed to cool to a solid state, and then subjected to wide-angle X-ray diffraction at room temperature, a clear peak was observed. The polymer was found to be quite crystalline. In addition, as a result of performing differential scanning calorimetry (hereinafter abbreviated as DSC), all the polymers showed an endothermic peak (abbreviated as Tm ) corresponding to melting and a transition to an isotropic fluid phase during the heating process. Endothermic peak (abbreviated as T i ), and an exothermic peak during crystallization from the isotropic flow state in the temperature decreasing process. Of these transition states, melting and endothermic phenomena can also be observed with a polarizing microscope.
From these results, all polymers show mesophases,
It became clear that it was a thermotropic liquid crystal polyurethane. It is also surprising that the liquid crystal polyurethane of the present invention has an extremely high intrinsic viscosity [η] of 0.4 to 2.3 dl / g.
【0017】[0017]
【実施例】以下、本発明を参考例、実施例により、更に
具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの具体例に
限定されるものではない。 参考例1 2,5-トルエンジイソシアネート( 以下、2,5-TDI と略称
する) の製造 2,5-トルエンジアミン 122.2 g(1.00 モル) 、酢酸イソ
アミル 450 g、及びオルソジクロロベンゼン 1800g を
2lの四つ口フラスコに入れ、攪拌しながら、10℃〜30
℃の温度範囲で、塩化水素ガスを430 ml/minの割合で、
2時間吹き込みを続け、造塩反応を完結させた。この造
塩反応は、塩酸塩粒子の塊りが生成するようなことはな
く、極めて円滑に進行し、均一な微粒子のスラリーが得
られた。造塩反応終了後、フラスコ内温を、25℃から16
0 ℃まで約1時間で昇温しながら80℃の時点からホスゲ
ンを徐々に吹き込んでホスゲン化反応を開始した。内温
を155 〜160 ℃に調節しながらホスゲンの吹き込みを 5
0 〜60 g/hの割合で6 時間続行した。使用したホスゲン
ガスは理論量の約1.7 倍であった。その後、フラスコ内
反応液に、窒素ガスを1.3 l /minの割合で80分間、吹き
込み脱ガスを行った。この間、液温は 160±1 ℃とし
た。脱ガスした反応液は、冷却してから、不溶解分を除
くため濾過した。この濾液を脱溶媒したのち、減圧下、
精留して120 〜122 ℃/4 Torr の留分97.8 gを得た。得
られた留分は、元素分析、質量分析、赤外スペクトル、
核磁気共鳴スペクトル等の結果により2,5-TDI であるこ
とを確認した。 EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference examples and examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. REFERENCE EXAMPLE 1 Production of 2,5-toluene diisocyanate (hereinafter abbreviated as 2,5-TDI) Four 2 l of 122.2 g (1.00 mol) of 2,5-toluenediamine, 450 g of isoamyl acetate, and 1800 g of orthodichlorobenzene were prepared. Put in a mouth flask and stir, 10 ℃ ~ 30
In a temperature range of ℃, hydrogen chloride gas at a rate of 430 ml / min,
Blowing was continued for 2 hours to complete the salt formation reaction. This salt formation reaction proceeded very smoothly without generating agglomerates of hydrochloride particles, and a slurry of uniform fine particles was obtained. After completion of the salt formation reaction, the temperature in the flask was raised from 25 ° C to 16 ° C.
While the temperature was raised to 0 ° C. in about 1 hour, phosgene was gradually blown in from 80 ° C. to start the phosgenation reaction. While adjusting the internal temperature to 155 to 160 ° C, blow phosgene 5
It continued for 6 hours at a rate of 0-60 g / h. The phosgene gas used was about 1.7 times the theoretical amount. Thereafter, nitrogen gas was blown into the reaction solution in the flask at a rate of 1.3 l / min for 80 minutes to perform degassing. During this time, the liquid temperature was 160 ± 1 ° C. The degassed reaction solution was cooled and then filtered to remove insoluble components. After desolvation of this filtrate, under reduced pressure
By rectification, 97.8 g of a 120-122 ° C / 4 Torr fraction was obtained. The obtained fraction is analyzed by elemental analysis, mass spectrometry, infrared spectrum,
It was confirmed to be 2,5-TDI from the results of nuclear magnetic resonance spectrum and the like.
【0018】参考例2 4,4'−ビス( ω−ヒドロキシアルキレンオキシ)ビフェ
ニル類の合成メチレン基を2、3、5、6、8、11お
よび12個有する4,4'- ビス( ω-ヒドロキシアルキレ
ンオキシ) ビフェニル(各々DHB、DHPRB、DH
PEB、DHHB、DHOB、DHUBおよびDHDB
と略す)は、反応式(a)(化11)に従って合成し
た。Reference Example 2 Synthesis of 4,4'-bis (ω-hydroxyalkyleneoxy) biphenyl 4,4'-bis (ω-ω) having 2, 3, 5, 6, 8, 11, and 12 methylene groups (Hydroxyalkyleneoxy) biphenyl (DHB, DHPRB, DH respectively)
PEB, DHHB, DHOB, DHUB and DHDB
Was abbreviated as described in Reaction Scheme (a) (Chemical Formula 11).
【0019】[0019]
【化11】 代表的な合成例としてDHOBについて説明する。水酸
化ナトリウム( 5.6g、0.140 mol)をエタノール (80 ml)
中に溶解し、4,4'−ビフェノール ( 6.5 g 、0.035 mo
l)を攪拌しながら添加した。1時間還流後、滴下ロート
より、 8−ブロモ-1−オクタノール (29.3 g、 0.140 m
ol) をゆっくり滴下し、反応混合物を24時間攪拌しつ
つ還流させた。反応終了後、内容物を冷却し水の中に入
れ、沈澱を生成させ、沈澱物を濾過し水洗した。粗生物
は、DHB、DHPRBおよびDHPEBの場合はイソ
プロパノールから、DHHB、DHOB、DHUBおよ
びDHDBの場合はエタノールとDMF(3:1)混合
液から、3回再結晶して精製した。合成結果を表−1
(表1)に示した。Embedded image DHOB will be described as a typical synthesis example. Sodium hydroxide (5.6 g, 0.140 mol) in ethanol (80 ml)
Dissolved in 4,4'-biphenol (6.5 g, 0.035 mo
l) was added with stirring. After refluxing for 1 hour, 8-bromo-1-octanol (29.3 g, 0.140 m
ol) was slowly added dropwise and the reaction mixture was refluxed with stirring for 24 hours. After completion of the reaction, the content was cooled and put into water to form a precipitate, and the precipitate was filtered and washed with water. The crude product was purified by recrystallization three times from isopropanol for DHB, DHPRB and DHPEB and from a mixture of ethanol and DMF (3: 1) for DHHB, DHOB, DHUB and DHDB. Table 1 shows the synthesis results.
The results are shown in (Table 1).
【0020】[0020]
【表1】 参考例3 4,4'−ビス(4−ヒドロキシブチレンオキシ) ビフェニル
(DHBB)の合成 4,4'−ビス(4−ヒドロキシブチレンオキシ) ビフェニル
(DHBB)を4-クロロ-1−ブタノールの水酸基を保護
し、反応式(b) から(d) (化12)に示した径路で合成
した。[Table 1] Reference Example 3 Synthesis of 4,4′-bis (4-hydroxybutyleneoxy) biphenyl (DHBB) 4,4′-bis (4-hydroxybutyleneoxy) biphenyl (DHBB) was prepared by converting the hydroxyl group of 4-chloro-1-butanol. Protected and synthesized by the route shown in Reaction formulas (b) to (d).
【0021】[0021]
【化12】 3,4-ジヒドロ-2−ピラン( 63 g、0.78 mol) を、0℃に
冷却した4-クロロ-1−ブタノール( 50 g、0.46 mol) と
濃塩酸(0.5 ml)の混合物中に添加した後、室温で20時間
攪拌した。この反応溶液に、炭酸ナトリウム(5g) を加
え、中和後、濾過した。反応生成物は、減圧蒸留(b.p.
108-109 ℃/8 Torr)により精製した。収率は 63 %(56.0
g) であった。4,4'-(テトラヒドロ-2−ピラニルオキシ
ブチルオキシ) ビフェニルは、4-( テトラヒドロ-2- ピ
ラニルオキシ)-1-クロロブタン(56.06 g、0.29 mol) と
4,4'- ビフェニルジオール( 27.1g、0.145 mol)とを用
い、DHOBの合成と同様の方法で行った。収率は45 %
(32.3 g)であった。この生成物(32.0g、0.064 mol)を熱
メタノールに溶解し、濃硫酸(5 ml)を添加した後、還流
下で0.5 時間攪拌した。この反応物を冷却し、沈澱物を
濾過して、得られた粗生成物は、エタノールに続いて水
で洗浄し、最後にイソプロパノールから再結晶により精
製した。Embedded image 3,4-Dihydro-2-pyran (63 g, 0.78 mol) was added to a mixture of 4-chloro-1-butanol (50 g, 0.46 mol) and concentrated hydrochloric acid (0.5 ml) cooled to 0 ° C. Thereafter, the mixture was stirred at room temperature for 20 hours. Sodium carbonate (5 g) was added to the reaction solution, and the mixture was neutralized and filtered. The reaction product was distilled under reduced pressure (bp
(108-109 ° C / 8 Torr). The yield is 63% (56.0
g). 4,4 '-(Tetrahydro-2-pyranyloxybutyloxy) biphenyl is 4- (tetrahydro-2-pyranyloxy) -1-chlorobutane (56.06 g, 0.29 mol)
Using 4,4'-biphenyldiol (27.1 g, 0.145 mol), it was carried out in the same manner as in the synthesis of DHOB. 45% yield
(32.3 g). This product (32.0 g, 0.064 mol) was dissolved in hot methanol, concentrated sulfuric acid (5 ml) was added, and the mixture was stirred under reflux for 0.5 hour. The reaction was cooled, the precipitate was filtered, and the resulting crude product was washed with ethanol followed by water and finally purified by recrystallization from isopropanol.
【0022】実施例1 還流管を備えた100ml 三つ口丸底フラスコに、4,4'−ビ
ス( ω−ヒドロキシエトオキシ) ビフェニル(DHBと
略称する)1.258 g(4.593 mmol) と2,5-トルエンジイソ
シアネート(2,5-TDI) 0.8 g(4.593 mmol) および溶媒と
して無水DMF15 mlを入れ、窒素気流下、 80 ℃で12
時間反応を行った。反応後、生成物にDMF 30 mlを加
え、メタノール 150 ml 中へ投入し、沈澱物を得た。得
られた沈澱は、メタノールで充分に洗浄した後、70℃で
24時間減圧乾燥した。得られたポリマーの構造は 1H-N
MR、赤外スペクトルで解析した結果、2,5-TDI とDHB
との反応生成物としての化学構造を有することを認め
た。熱的性質及び液晶性はDSCおよび偏光顕微鏡によ
って調べた結果、昇温過程におけるポリマーの融点(以
下、 Tm と略す) と等方性流動相への転移点( 以下、 T
i と略す) がそれぞれ274℃と284 ℃とにあることが判
った。また、降温過程では、結晶化に基づく発熱ピーク
も計測され、 Ti および Tm が、それぞれ、230 ℃と22
0 ℃に低下して50℃程度の過冷却現象が見られた。ま
た、一度等方性流動体としたものを放冷して固体状態と
したのち、室温状態において、広角X線回折法により計
測した結果、2θ=17.8°、19.5°、23.8°に明確な回
折ピークを認めたことにより、かなり結晶性に富む液晶
ポリウレタンであることが判った。Example 1 In a 100 ml three-necked round-bottomed flask equipped with a reflux tube, 1.258 g (4.593 mmol) of 4,4'-bis (ω-hydroxyethoxy) biphenyl (abbreviated as DHB) and 2,5 -0.8 g (4.593 mmol) of toluene diisocyanate (2,5-TDI) and 15 ml of anhydrous DMF as a solvent were added under nitrogen atmosphere at 80 ° C.
A time reaction was performed. After the reaction, 30 ml of DMF was added to the product, which was poured into 150 ml of methanol to obtain a precipitate. The resulting precipitate is thoroughly washed with methanol and then
It dried under reduced pressure for 24 hours. The structure of the obtained polymer is 1 H-N
As a result of analysis by MR and infrared spectra, 2,5-TDI and DHB
Has a chemical structure as a reaction product with. The thermal properties and liquid crystallinity were examined by DSC and polarizing microscope. As a result, the melting point (hereinafter abbreviated as Tm ) of the polymer and the transition point to the isotropic fluid phase (hereinafter T
i ) at 274 ° C. and 284 ° C., respectively. In the cooling process, an exothermic peak due to crystallization was also measured, and T i and T m were 230 ° C and 22 ° C, respectively.
The temperature dropped to 0 ° C and a supercooling phenomenon of about 50 ° C was observed. Also, once the isotropic fluid was allowed to cool to a solid state and then measured at room temperature by wide-angle X-ray diffraction, 2θ = 17.8 °, 19.5 °, 23.8 ° clear diffraction The peak was confirmed, indicating that the liquid crystal polyurethane was considerably rich in crystallinity.
【0023】実施例2〜8 実施例1と同様にして、2,5-TDIと4,4'−ビス( ω−
ヒドロキシアルキレンオキシ)ビフェニル誘導体とを反
応させた。得られたポリウレタンについて、その合成条
件と高分子液晶ポリウレタンとしての諸物性値を、それ
ぞれ、表−2(表2)および表−3(表3)に示した。Examples 2 to 8 In the same manner as in Example 1, 2,5-TDI and 4,4'-bis (ω-
(Hydroxyalkyleneoxy) biphenyl derivative. Table 2 (Table 2) and Table 3 (Table 3) show the synthesis conditions and various physical properties of the obtained polyurethane as a high-molecular liquid crystal polyurethane, respectively.
【0024】[0024]
【表2】 [Table 2]
【0025】[0025]
【表3】 [Table 3]
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明で得られるポリウレタンは、配向
性の良好なメソーゲンを含む液晶性を有するポリウレタ
ンである。このことから、ポリウレタン樹脂の改質材料
以外にも、単独または組成物として、フィルム、繊維、
薄膜など各種形態に成形、加工することが容易である。
また、共重合や他成分とのブレンドやアロイ化など高分
子物質に関する一般的な改質法を適用することにより幅
広い改質も可能である。The polyurethane obtained according to the present invention is a polyurethane having liquid crystallinity containing a mesogen having good orientation. From this, in addition to the polyurethane resin modifying material, alone or as a composition, film, fiber,
It is easy to mold and process into various forms such as thin films.
In addition, a wide range of modification is possible by applying a general modification method for a polymer substance such as copolymerization, blending with another component, or alloying.
Claims (4)
炭素数1〜5のアルキル基または、炭素数1〜3のアル
コキシ基または、フェニル基または、F、Cl、Br、
IまたはCNおよびCF3 で表わされる基を示し、これ
らは互いに同一でも異なってもよい。mは2〜20の整
数を表す。)で表される繰り返し単位からなる液晶性を
示すポリウレタン。[Claim 1] The following general formula [I] (Chemical formula 1) (Wherein A is the following structural formula (Chemical Formula 2) Wherein at least one of R 1 , R 2 and R 3 is
An alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a phenyl group, or F, Cl, Br,
It represents a group represented by I or CN and CF 3 , which may be the same or different from each other. m represents an integer of 2 to 20. Polyurethane exhibiting liquid crystallinity, comprising a repeating unit represented by ()).
返し単位からなる液晶性を有するポリウレタン。2. The following formula [II] (Chem. 3) (In the formula, m represents an integer of 2 to 20.) A polyurethane having a liquid crystallinity, comprising a repeating unit represented by the following formula:
(ω−ヒドロキシアルキレンオキシ)ビフェニルと下記
式〔IV〕 OCN−A−NCO 〔IV〕 (式中、Aは下記構造式(化5) 【化5】 を示し、R1,R2 及びR3 は、少なくとも1個以上が、
炭素数1〜5のアルキル基または、炭素数1〜3のアル
コキシ基または、フェニル基または、F、Cl、Br、
IまたはCNおよびCF3 で表せる基を示し、これらは
互いに同一でも異なってもよい。)で示されるジイソシ
アナートを反応させることを特徴とする請求項1記載の
液晶性を有するポリウレタンの製造方法。3. The following formula [III] (Chem. 4) (Wherein m represents an integer of 2 to 20), and bis (ω-hydroxyalkyleneoxy) biphenyl represented by the following formula [IV] OCN-A-NCO [IV] (where A is the following structural formula: (Formula 5) Wherein at least one of R 1 , R 2 and R 3 is
An alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a phenyl group, or F, Cl, Br,
It represents a group represented by I or CN and CF 3 , which may be the same or different from each other. The method for producing a polyurethane having liquid crystallinity according to claim 1, wherein the diisocyanate represented by the formula (1) is reacted.
キシアルキレンオキシ) ビフェニルと2,5-トルエンジイ
ソシアナートを反応させることを特徴とする請求項2記
載の液晶性を有するポリウレタンの製造方法。4. The production of a liquid crystalline polyurethane according to claim 2, wherein bis (ω-hydroxyalkyleneoxy) biphenyl represented by the formula [III] is reacted with 2,5-toluene diisocyanate. Method.
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