JP7662575B2 - Benzoxazole Copolymer - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 (1)国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 先端科学技術研究科、公聴会用博士学位論文概要、2022年4月27日Application of Article 30,
本発明は、ベンズオキサゾール系コポリマーに関する。さらに詳しくは、本発明は、ベンズオキサゾール系コポリマーおよびその製造方法、ならびに前記ベンズオキサゾール系コポリマーを含有するフィルムおよび成形材料に関する。 The present invention relates to a benzoxazole-based copolymer. More specifically, the present invention relates to a benzoxazole-based copolymer and a method for producing the same, as well as a film and a molding material containing the benzoxazole-based copolymer.
ポリベンズオキサゾールは、耐熱性に優れていることからエンジニアリングプラスチックとして使用されており、繊維材料などに利用されている(例えば、非特許文献1参照)。 Polybenzoxazole is used as an engineering plastic due to its excellent heat resistance, and is used in fiber materials, etc. (see, for example, Non-Patent Document 1).
ポリベンズオキサゾールが有するベンズオキサゾール骨格は、o-アミノフェノール骨格とカルボン酸との縮合によって生成することから、当該o-アミノフェノール骨格を有する4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸をポリベンズオキサゾールの原料モノマーとして用いることが検討されている(例えば、非特許文献2参照)。 The benzoxazole skeleton of polybenzoxazole is produced by condensation of an o-aminophenol skeleton with a carboxylic acid, and therefore the use of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid, which has the o-aminophenol skeleton, as a raw material monomer for polybenzoxazole has been investigated (see, for example, Non-Patent Document 2).
近年、4-アミノ安息香酸水酸化活性を有するポリペプチドを用いて4-アミノ安息香酸から4-アミノ-3-安息香酸を製造する方法が提案されている(例えば、特許文献1および2参照)。前記方法によれば、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸を効率よく製造することができる。
Recently, a method for producing 4-amino-3-benzoic acid from 4-aminobenzoic acid using a polypeptide having 4-aminobenzoic acid hydroxylation activity has been proposed (see, for example,
4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸は、ポリベンズオキサゾールの原料モノマーとして使用することが検討されている。しかし、当該ポリベンズオキサゾールの単独重合体は、脆性を有することから、当該ポリベンズオキサゾールの単独重合体には、応力特性の面で改善の余地があり、さらに耐熱性の改善が望まれている。 The use of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid as a raw material monomer for polybenzoxazole is being considered. However, the homopolymer of polybenzoxazole is brittle, so there is room for improvement in terms of stress characteristics, and there is also a need to improve heat resistance.
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、耐熱性およびフィルム形成性に優れており、良好な機械的特性を有するベンズオキサゾール系コポリマーおよびその製造方法、ならびに前記ベンズオキサゾール系コポリマーを含有するフィルムおよび成形材料を提供することを課題とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned conventional technology, and aims to provide a benzoxazole-based copolymer having excellent heat resistance and film formability and good mechanical properties, a method for producing the same, and a film and molding material containing the benzoxazole-based copolymer.
本発明は、
(1)式(I):
The present invention relates to
(1) Formula (I):
(式中、R1およびR2は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基またはハロゲン原子を示す)
で表わされる繰り返し単位および式(II):
(In the formula, R1 and R2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, or a halogen atom.)
and a repeating unit represented by formula (II):
(式中、R3およびR4は、それぞれ独立しては水素原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基またはハロゲン原子を示す)
で表わされる繰り返し単位を有するベンズオキサゾール系コポリマー、
(2)4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物とを重合させ、生成したベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応を行なう前記(1)に記載のベンズオキサゾール系コポリマーの製造方法、
(3)前記(1)に記載のベンズオキサゾール系コポリマーを含有してなるフィルム、および
(4)前記(1)に記載のベンズオキサゾール系コポリマーを含有してなる成形材料
に関する。
(In the formula, R3 and R4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, or a halogen atom.)
A benzoxazole-based copolymer having a repeating unit represented by
(2) A method for producing a benzoxazole-based copolymer according to (1) above, which comprises polymerizing a 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound with a 3,4-diaminobenzoic acid compound and then subjecting the resulting precursor of the benzoxazole-based copolymer to a ring-closing reaction;
(3) A film comprising the benzoxazole copolymer described in (1) above, and (4) a molding material comprising the benzoxazole copolymer described in (1) above.
本発明によれば、耐熱性およびフィルム形成性に優れており、良好な機械的特性を有するベンズオキサゾール系コポリマーおよびその製造方法、ならびに前記ベンズオキサゾール系コポリマーを含有するフィルムおよび成形材料が提供される。 The present invention provides a benzoxazole-based copolymer having excellent heat resistance and film-forming properties and good mechanical properties, a method for producing the same, and a film and molding material containing the benzoxazole-based copolymer.
本発明のベンズオキサゾール系コポリマーは、式(I): The benzoxazole copolymer of the present invention has the formula (I):
(式中、R1およびR2は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基またはハロゲン原子を示す)
で表わされる繰り返し単位および式(II):
(In the formula, R1 and R2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, or a halogen atom.)
and a repeating unit represented by formula (II):
(式中、R3およびR4は、それぞれ独立しては水素原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基またはハロゲン原子を示す)
で表わされる繰り返し単位を有する。
(In the formula, R3 and R4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, or a halogen atom.)
The repeating unit has the following structure:
式(I)で表わされる繰り返し単位において、R1およびR2は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基またはハロゲン原子である。好適なアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの炭素数1~4のアルキル基などが挙げられる。好適なアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などの炭素数1~4のアルコキシ基などが挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子が挙げられる。R1およびR2のなかでは、耐熱性およびフィルム形成性に優れており、良好な機械的特性を有するベンズオキサゾール系コポリマーを得る観点から、水素原子、炭素数1~4のアルキル基および炭素数1~4のアルコキシ基が好ましく、水素原子および炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、水素原子がさらに好ましい。 In the repeating unit represented by formula (I), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, or a halogen atom. Suitable alkyl groups include, for example, alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group. Suitable alkoxy groups include, for example, alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Suitable halogen atoms include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Among R 1 and R 2 , from the viewpoint of obtaining a benzoxazole-based copolymer having excellent heat resistance and film formability and good mechanical properties, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms are preferred, a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms are more preferred, and a hydrogen atom is even more preferred.
式(II)で表わされる繰り返し単位において、R3およびR4は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基またはハロゲン原子である。好適なアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの炭素数1~4のアルキル基などが挙げられる。好適なアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などの炭素数1~4のアルコキシ基などが挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子が挙げられる。R3およびR4のなかでは、耐熱性およびフィルム形成性に優れており、良好な機械的特性を有するベンズオキサゾール系コポリマーを得る観点から、水素原子、炭素数1~4のアルキル基および炭素数1~4のアルコキシ基が好ましく、水素原子および炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、水素原子がさらに好ましい。 In the repeating unit represented by formula (II), R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, or a halogen atom. Suitable alkyl groups include, for example, alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group. Suitable alkoxy groups include, for example, alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Suitable halogen atoms include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Among R 3 and R 4 , from the viewpoint of obtaining a benzoxazole-based copolymer having excellent heat resistance and film formability and good mechanical properties, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms are preferred, a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms are more preferred, and a hydrogen atom is even more preferred.
式(I)で表わされる繰り返し単位と式(II)で表わされる繰り返し単位とのモル比〔式(I)で表わされる繰り返し単位/式(II)で表わされる繰り返し単位〕は、耐熱性およびフィルム形成性に優れており、良好な機械的特性を有するベンズオキサゾール系コポリマーを得る観点から、好ましくは10/90~50/50、より好ましくは15/85~45/55、さらに好ましくは15/85~40/60である。 The molar ratio of the repeating units represented by formula (I) to the repeating units represented by formula (II) [repeating units represented by formula (I)/repeating units represented by formula (II)] is preferably 10/90 to 50/50, more preferably 15/85 to 45/55, and even more preferably 15/85 to 40/60, from the viewpoint of obtaining a benzoxazole-based copolymer having excellent heat resistance and film formability and good mechanical properties.
本発明のベンズオキサゾール系コポリマーの粘度平均分子量は、特に限定されないが、耐熱性およびフィルム形成性に優れており、良好な機械的特性を有するベンズオキサゾール系コポリマーを得る観点から、15000~800000g/molであることが好ましく、20000~500000g/molであることがより好ましく、50000~200000g/molであることがさらに好ましい。なお、ベンズオキサゾール系コポリマーの粘度平均分子量は、以下の実施例に記載の方法に基づいて測定したときの値である。 The viscosity average molecular weight of the benzoxazole-based copolymer of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining a benzoxazole-based copolymer having excellent heat resistance and film formability and good mechanical properties, it is preferably 15,000 to 800,000 g/mol, more preferably 20,000 to 500,000 g/mol, and even more preferably 50,000 to 200,000 g/mol. The viscosity average molecular weight of the benzoxazole-based copolymer is a value measured based on the method described in the following examples.
本発明のベンズオキサゾール系コポリマーには、本発明の目的が阻害されない範囲内で式(I)で表わされる繰り返し単位および式(II)で表わされる繰り返し単位以外の他の繰り返し単位が含まれていてもよい。前記他の繰り返し単位には、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物とを重合させたときに不可避的に副生する繰り返し単位をはじめ、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物および3,4-ジアミノ安息香酸化合物以外の第三のモノマーの使用による当該第三のモノマーに基づく繰り返し単位が含まれる。前記第三のモノマーは、本発明の目的が阻害されない範囲内で使用することができる。 The benzoxazole copolymer of the present invention may contain repeating units other than the repeating units represented by formula (I) and the repeating units represented by formula (II) within the scope of the present invention. The other repeating units include repeating units that are inevitably by-produced when a 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and a 3,4-diaminobenzoic acid compound are polymerized, as well as repeating units based on a third monomer obtained by using a third monomer other than a 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and a 3,4-diaminobenzoic acid compound. The third monomer can be used within the scope of the present invention.
本発明のベンズオキサゾール系コポリマーは、例えば、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物とを重合させ、生成したベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応を行なうことによって得ることができる。 The benzoxazole copolymer of the present invention can be obtained, for example, by polymerizing a 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and a 3,4-diaminobenzoic acid compound, and then carrying out a ring-closing reaction of the resulting benzoxazole copolymer precursor.
4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物としては、例えば、式(III): 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compounds include, for example, compounds of formula (III):
〔式中、R1およびR2は前記と同じであり、R5はアミノ基または式:-NH3
+X-(Xはハロゲン原子を示す)で表わされる基を示す〕
で表わされる4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物が挙げられる。R1およびR2は、前記と同じであるが、耐熱性およびフィルム形成性に優れており、良好な機械的特性を有するベンズオキサゾール系コポリマーを得る観点から、水素原子、炭素数1~4のアルキル基および炭素数1~4のアルコキシ基が好ましく、水素原子および炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、水素原子がさらに好ましい。Xは、ハロゲン原子である。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子が挙げられる。これらのハロゲン原子のなかでは、塩素原子が好ましい。
(wherein R 1 and R 2 are the same as defined above, and R 5 represents an amino group or a group represented by the formula: --NH 3 + X - (X represents a halogen atom).)
Examples of the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound include those represented by the following formula: R 1 and R 2 are the same as above, but from the viewpoint of obtaining a benzoxazole-based copolymer having excellent heat resistance and film formability and good mechanical properties, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms are preferred, a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms are more preferred, and a hydrogen atom is even more preferred. X is a halogen atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Of these halogen atoms, a chlorine atom is preferred.
式(III)において、R1およびR2がそれぞれ水素原子である4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物は、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸である。4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸は、例えば、特開2021-101626号公報および特開2021-101627号公報に記載の方法によって効率よく調製することができる。式(III)において、Xがハロゲン原子である4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物は、常法によって4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸をハロゲン化させることによって容易に調製することができる。 In formula (III), the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound in which R 1 and R 2 are each a hydrogen atom is 4-amino-3-hydroxybenzoic acid. 4-Amino-3-hydroxybenzoic acid can be efficiently prepared, for example, by the methods described in JP-A-2021-101626 and JP-A-2021-101627. In formula (III), the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound in which X is a halogen atom can be easily prepared by halogenating 4-amino-3-hydroxybenzoic acid by a conventional method.
3,4-ジアミノ安息香酸化合物としては、例えば、式(IV): 3,4-Diaminobenzoic acid compounds include, for example, compounds represented by formula (IV):
〔式中、R3およびR4は前記と同じであり、R6およびR7は、それぞれ独立してアミノ基または式:-NH3
+X-(Xはハロゲン原子を示す)で表わされる基を示す〕
で表わされる3,4-ジアミノ安息香酸化合物が挙げられる。R3およびR4は、前記と同じであるが、耐熱性およびフィルム形成性に優れており、良好な機械的特性を有するベンズオキサゾール系コポリマーを得る観点から、水素原子、炭素数1~4のアルキル基および炭素数1~4のアルコキシ基が好ましく、水素原子および炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、水素原子がさらに好ましい。式:-NH3
+X-で表わされる基において、Xは、ハロゲン原子である。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子が挙げられる。これらのハロゲン原子のなかでは、塩素原子が好ましい。
(wherein R 3 and R 4 are the same as defined above, and R 6 and R 7 each independently represent an amino group or a group represented by the formula: --NH 3 + X - (X represents a halogen atom).)
Examples of the 3,4-diaminobenzoic acid compound represented by the formula: R 3 and R 4 are the same as above, but from the viewpoint of obtaining a benzoxazole-based copolymer having excellent heat resistance and film formability and good mechanical properties, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms are preferred, a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms are more preferred, and a hydrogen atom is even more preferred. In the group represented by the formula: -NH 3 + X - , X is a halogen atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Of these halogen atoms, a chlorine atom is preferred.
式(IV)においてR3およびR4がそれぞれ水素原子である3,4-ジアミノ安息香酸は、商業的に容易に入手することができる。式(IV)において、Xがハロゲン原子である3,4-ジアミノ安息香酸化合物は、常法によって3,4-ジアミノ安息香酸をハロゲン化させることによって容易に調製することができる。 3,4-Diaminobenzoic acid represented by formula (IV) in which R 3 and R 4 are each a hydrogen atom is readily available commercially. 3,4-Diaminobenzoic acid compounds represented by formula (IV) in which X is a halogen atom can be readily prepared by halogenating 3,4-diaminobenzoic acid by a conventional method.
4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物とのモル比(4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物/3,4-ジアミノ安息香酸化合物)は、耐熱性およびフィルム形成性に優れており、良好な機械的特性を有するベンズオキサゾール系コポリマーを得る観点から、好ましくは10/90~50/50、より好ましくは15/85~45/55、さらに好ましくは15/85~40/60である。 The molar ratio of the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound to the 3,4-diaminobenzoic acid compound (4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound/3,4-diaminobenzoic acid compound) is preferably 10/90 to 50/50, more preferably 15/85 to 45/55, and even more preferably 15/85 to 40/60, from the viewpoint of obtaining a benzoxazole-based copolymer having excellent heat resistance and film formability and good mechanical properties.
なお、本発明の目的を阻害しない範囲内で4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物および3,4-ジアミノ安息香酸化合物以外の他の化合物が用いられていてもよい。他の化合物としては、例えば、フェニレンジアミン、キシリレンジアミンなどの芳香族ジアミン化合物などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Note that compounds other than 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compounds and 3,4-diaminobenzoic acid compounds may be used as long as they do not impair the objectives of the present invention. Examples of other compounds include aromatic diamine compounds such as phenylenediamine and xylylenediamine, but the present invention is not limited to these examples.
4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物との重合法としては、例えば、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの重合法のなかでは、不純物量が少ないベンズオキサゾール系コポリマーを効率よく調製する観点から、塊状重合法および溶液重合法が好ましく、塊状重合法がより好ましい。 Methods for polymerizing a 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and a 3,4-diaminobenzoic acid compound include, for example, bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization, but the present invention is not limited to these examples. Among these polymerization methods, from the viewpoint of efficiently preparing a benzoxazole-based copolymer with a small amount of impurities, bulk polymerization and solution polymerization are preferred, and bulk polymerization is more preferred.
4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物との重合反応は、有機溶媒の存在下または非存在下で行なうことができる。 The polymerization reaction between the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and the 3,4-diaminobenzoic acid compound can be carried out in the presence or absence of an organic solvent.
前記有機溶媒は、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物および3,4-ジアミノ安息香酸化合物を重合反応温度で溶解させることができ、ベンズオキサゾール系コポリマーに対して難溶性ないし不溶性を呈する有機溶媒であることが好ましい。前記有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの炭素数1~4の脂肪族アルコール、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン化合物、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロベンゼン、フェノール、クレゾールなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの有機溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。前記有機溶媒の量は、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物とを効率よく重合反応させることができる量であればよく、特に限定されないが、通常、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物および3,4-ジアミノ安息香酸化合物の合計量(質量)の3~20倍程度の量(質量)であることが好ましく、5~15倍程度の量(質量)であることがより好ましい。 The organic solvent is preferably an organic solvent capable of dissolving the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and the 3,4-diaminobenzoic acid compound at the polymerization reaction temperature and exhibiting poor solubility or insolubility in the benzoxazole copolymer. Examples of the organic solvent include aliphatic alcohols having 1 to 4 carbon atoms such as methanol, ethanol, propanol, and butanol, ketone compounds such as acetone and methyl ethyl ketone, ethyl acetate, tetrahydrofuran, dioxane, chloroform, dichloromethane, chlorobenzene, phenol, and cresol, but the present invention is not limited to these examples. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more kinds. The amount of the organic solvent is not particularly limited as long as it is an amount that can efficiently polymerize the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and the 3,4-diaminobenzoic acid compound, but it is usually preferably about 3 to 20 times (mass) the total amount (mass) of the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and the 3,4-diaminobenzoic acid compound, and more preferably about 5 to 15 times (mass).
4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物とを重合反応させる際には、熱安定剤を適量で用いることができる。熱安定剤としては、フェニルホスホン酸(PPA)、フェニルホスホン酸ジメチル、フェニルホスホン酸ジエチル、ジフェニルホスホン酸などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 When a 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and a 3,4-diaminobenzoic acid compound are polymerized, a suitable amount of a heat stabilizer can be used. Examples of heat stabilizers include phenylphosphonic acid (PPA), dimethyl phenylphosphonate, diethyl phenylphosphonate, and diphenylphosphonic acid, but the present invention is not limited to these examples.
4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物との重合反応温度は、特に限定されないが、反応効率を高める観点から120~220℃程度であることが好ましい。重合反応温度は、一定であってもよく、段階的に昇温させてもよい。 The polymerization reaction temperature between the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and the 3,4-diaminobenzoic acid compound is not particularly limited, but is preferably about 120 to 220°C from the viewpoint of increasing the reaction efficiency. The polymerization reaction temperature may be constant or may be increased in stages.
4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物との重合反応時間は、重合反応温度などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、10~40時間程度である。4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物とを重合反応させる際の雰囲気は、大気中に含まれている酸素による影響を受けないようにする観点から、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスであることが好ましい。 The polymerization reaction time between the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and the 3,4-diaminobenzoic acid compound cannot be determined in general because it varies depending on the polymerization reaction temperature, but is usually about 10 to 40 hours. The atmosphere in which the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and the 3,4-diaminobenzoic acid compound are polymerized is preferably an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, in order to avoid being affected by oxygen contained in the air.
以上のようにして4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物とを重合反応させることにより、ベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体が得られる。ベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体が得られたことは、例えば、核磁気共鳴スペクトル、赤外分光スペクトルなどによって確認することができる。 By carrying out the above-mentioned polymerization reaction between the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and the 3,4-diaminobenzoic acid compound, a precursor of a benzoxazole-based copolymer is obtained. The fact that a precursor of a benzoxazole-based copolymer has been obtained can be confirmed, for example, by nuclear magnetic resonance spectroscopy, infrared spectroscopy, etc.
4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物とを重合反応させているときに、生成したベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応が同時に進行していてもよい。したがって、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物と3,4-ジアミノ安息香酸化合物との重合反応と、生成したベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応とを連続して行なうことができる。 When the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and the 3,4-diaminobenzoic acid compound are polymerized, the ring-closing reaction of the precursor of the benzoxazole copolymer produced may proceed simultaneously. Therefore, the polymerization reaction of the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and the 3,4-diaminobenzoic acid compound and the ring-closing reaction of the precursor of the benzoxazole copolymer produced can be carried out continuously.
生成したベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応は、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸化合物に基づく繰り返し単位および3,4-ジアミノ安息香酸化合物に基づく繰り返し単位をそれぞれ閉環させる反応を意味する。ベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応は、ベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の温度を200℃以上の温度に維持することによって行なうことができる。ベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応を行なうときのベンズオキサゾール系コポリマーの温度は、効率よく閉環反応を行なう観点から、好ましくは200℃以上、より好ましくは210℃以上、さらに好ましくは220℃以上である。ベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応を行なうときのベンズオキサゾール系コポリマーの温度の上限値は、特に制限されないが、生成するベンズオキサゾール系コポリマーの分解を抑制するとともにエネルギー効率を高める観点から、好ましくは300℃以下、より好ましくは280℃以下、さらに好ましくは260℃以下である。ベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応を行なうときのベンズオキサゾール系コポリマーの温度は、一定であってもよく、変動させてもよい。 The ring-closing reaction of the precursor of the benzoxazole-based copolymer produced means a reaction in which the repeating units based on the 4-amino-3-hydroxybenzoic acid compound and the repeating units based on the 3,4-diaminobenzoic acid compound are each ring-closed. The ring-closing reaction of the precursor of the benzoxazole-based copolymer can be carried out by maintaining the temperature of the precursor of the benzoxazole-based copolymer at a temperature of 200°C or higher. The temperature of the benzoxazole-based copolymer when the ring-closing reaction of the precursor of the benzoxazole-based copolymer is carried out is preferably 200°C or higher, more preferably 210°C or higher, and even more preferably 220°C or higher, from the viewpoint of efficiently carrying out the ring-closing reaction. The upper limit of the temperature of the benzoxazole-based copolymer when the ring-closing reaction of the precursor of the benzoxazole-based copolymer is not particularly limited, but is preferably 300°C or lower, more preferably 280°C or lower, and even more preferably 260°C or lower, from the viewpoint of suppressing the decomposition of the benzoxazole-based copolymer produced and increasing energy efficiency. The temperature of the benzoxazole-based copolymer during the ring-closing reaction of the precursor of the benzoxazole-based copolymer may be constant or may be varied.
ベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応を行なう際には、熱安定剤を適量で用いることができる。熱安定剤として、前記と同様の化合物を挙げることができる。 When carrying out the ring-closing reaction of the precursor of the benzoxazole-based copolymer, a suitable amount of a heat stabilizer can be used. Examples of the heat stabilizer include the same compounds as those described above.
ベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応に要する時間は、加熱温度などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、10~24時間程度である。ベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応を行なうときの雰囲気は、大気中に含まれている酸素による影響を受けないようにする観点から、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスであることが好ましい。 The time required for the ring-closing reaction of the precursor of the benzoxazole-based copolymer cannot be determined in general because it varies depending on the heating temperature, but it is usually about 10 to 24 hours. The atmosphere in which the ring-closing reaction of the precursor of the benzoxazole-based copolymer is carried out is preferably an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, in order to avoid the influence of oxygen contained in the air.
以上のようにしてベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応を行なうことにより、本発明のベンズオキサゾール系コポリマーが得られる。ベンズオキサゾール系コポリマーが生成していることは、例えば、核磁気共鳴スペクトル、赤外分光スペクトルなどによって確認することができる。 By carrying out the ring-closing reaction of the precursor of the benzoxazole-based copolymer as described above, the benzoxazole-based copolymer of the present invention can be obtained. The production of the benzoxazole-based copolymer can be confirmed, for example, by nuclear magnetic resonance spectroscopy, infrared spectroscopy, etc.
前記で得られたベンズオキサゾール系コポリマーは、そのままの状態で用いてもよく、当該ベンズオキサゾール系コポリマーに含まれている不純物を除去するために当該ベンズオキサゾール系コポリマーを水洗などによって精製してもよく、中和してもよい。前記で得られたベンズオキサゾール系コポリマーは、濾過などの方法によって回収することができる。回収されたベンズオキサゾール系コポリマーは、例えば、減圧乾燥などにより、乾燥させてもよい。 The benzoxazole copolymer obtained above may be used as it is, or may be purified by washing with water or neutralized to remove impurities contained in the benzoxazole copolymer. The benzoxazole copolymer obtained above may be recovered by a method such as filtration. The recovered benzoxazole copolymer may be dried, for example, by drying under reduced pressure.
本発明のベンズオキサゾール系コポリマーは、式(I)で表わされる繰り返し単位および式(II)で表わされる繰り返し単位を有することから、耐熱性およびフィルム形成性に優れており、良好な機械的特性を有する。 The benzoxazole copolymer of the present invention has a repeating unit represented by formula (I) and a repeating unit represented by formula (II), and therefore has excellent heat resistance and film-forming properties, and has good mechanical properties.
ベンズオキサゾール系コポリマーは、通常、式(I)で表わされる繰り返し単位および式(II)で表わされる繰り返し単位を有するランダムコポリマーであるが、式(I)で表わされる繰り返し単位および式(II)で表わされる繰り返し単位が交互に存在していてもよく、あるいはブロック状に存在していてもよい。 The benzoxazole copolymer is usually a random copolymer having a repeating unit represented by formula (I) and a repeating unit represented by formula (II), but the repeating units represented by formula (I) and the repeating units represented by formula (II) may be present alternately or in a block form.
ベンズオキサゾール系コポリマーには、必要により、その用途に応じて添加剤を適量で含有させてもよい。添加剤としては、例えば、顔料、染料などの着色剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、抗酸化剤、防錆剤、抗菌剤、可塑剤、防藻剤、防カビ剤、難燃剤、発泡剤などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの添加剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。添加剤の量は、当該添加剤の種類によって異なるので一概には決定することができないことから、当該添加剤の種類に応じて適宜決定することが好ましい。 The benzoxazole copolymer may contain an appropriate amount of additives depending on the application, if necessary. Examples of additives include colorants such as pigments and dyes, UV absorbers, UV stabilizers, antioxidants, rust inhibitors, antibacterial agents, plasticizers, algae inhibitors, mildew inhibitors, flame retardants, and foaming agents, but the present invention is not limited to these examples. These additives may be used alone or in combination of two or more types. The amount of additive varies depending on the type of additive, so it cannot be determined in general, and it is preferable to determine the amount appropriately depending on the type of additive.
本発明のベンズオキサゾール系コポリマーは、各種有機溶媒に溶解することから、所望の形状を有する成形体の成形材料、フィルムの原料などとして好適に用いることができる。成形体は、例えば、ベンズオキサゾール系コポリマーを有機溶媒に溶解させた溶液を成形材料として用い、当該成形材料を用いてブロー成形、押出成形、射出成形などの成形法で成形することにより、得ることができる。 The benzoxazole-based copolymer of the present invention dissolves in various organic solvents, and can therefore be suitably used as a molding material for a molded body having a desired shape, a raw material for a film, etc. A molded body can be obtained, for example, by using a solution in which the benzoxazole-based copolymer is dissolved in an organic solvent as a molding material, and molding the molding material by a molding method such as blow molding, extrusion molding, or injection molding.
前記有機溶媒としては、例えば、トリフルオロ酢酸、メチルスルホン酸、ヘキサフルオロイソプロパノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、ジクロロメタンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの有機溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the organic solvent include trifluoroacetic acid, methylsulfonic acid, hexafluoroisopropanol, dimethylsulfoxide, dimethylacetamide, and dichloromethane, but the present invention is not limited to these examples. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more kinds.
本発明のベンズオキサゾール系コポリマーに対する有機溶媒の量は、当該有機溶媒の種類、所望するベンズオキサゾール系コポリマーの有機溶媒溶液の粘度などによって異なるので一概には決定することができない。通常、ベンズオキサゾール系コポリマーの有機溶媒溶液が所定の温度で所望の粘度を有するようにベンズオキサゾール系コポリマーと有機溶媒とを所望の比率で混合することが好ましい。 The amount of organic solvent relative to the benzoxazole copolymer of the present invention cannot be determined in general because it varies depending on the type of organic solvent, the desired viscosity of the organic solvent solution of the benzoxazole copolymer, etc. Usually, it is preferable to mix the benzoxazole copolymer and the organic solvent in a desired ratio so that the organic solvent solution of the benzoxazole copolymer has the desired viscosity at a specified temperature.
本発明のベンズオキサゾール系コポリマーからなるフィルムは、ベンズオキサゾール系コポリマーの有機溶媒溶液をキャスティング、流延などの方法によってフィルム化させることにより、得ることができる。フィルムを形成させた後には、当該フィルムに含まれている有機溶媒を除去するために、当該フィルムを乾燥させてもよい。形成されるフィルムの厚さは、当該フィルムの用途によって異なるので一概には決定することができないが、通常、3~800μm程度である。 The film made of the benzoxazole-based copolymer of the present invention can be obtained by forming a film from an organic solvent solution of the benzoxazole-based copolymer by a method such as casting or flow casting. After the film is formed, the film may be dried to remove the organic solvent contained in the film. The thickness of the film formed cannot be determined in general because it varies depending on the application of the film, but is usually about 3 to 800 μm.
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
なお、以下の各実施例および各比較例で得られたポリマーの構造および分子量は、以下の方法に基づいて特定した。 The structures and molecular weights of the polymers obtained in the following examples and comparative examples were determined based on the following method.
(1)核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトル
ポリマーの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルは、核磁気共鳴分光装置〔ブルカー(Bruker)社製、商品名:Bruker Avance III, 500MHz〕を用いて測定した。サンプル(ポリマー)5mgを直径7mmのジルコニアローターに充填し、8kHzで回転させた。接触時間および積算時間をそれぞれ2秒間および5秒間に設定し、積算回数を15000に設定した。
(1) Nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) spectrum The nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) spectrum of the polymer was measured using a nuclear magnetic resonance spectrometer (Bruker Avance III, 500 MHz, product name). 5 mg of the sample (polymer) was loaded into a zirconia rotor with a diameter of 7 mm and rotated at 8 kHz. The contact time and accumulation time were set to 2 seconds and 5 seconds, respectively, and the accumulation number was set to 15,000.
(2)フーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトル
測定装置としてパーキン・エルマー(Perkin Elmer)社製、商品名:Spectrum 100 (ATR法)を用い、測定波数領域を400~4000cm-1とし、積算回数を16回としてフーリエ変換赤外分光(FT-IR)を測定した。
(2) Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) spectrum Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) was measured using a Perkin Elmer product name: Spectrum 100 (ATR method) as a measuring device, with the measurement wave number range set to 400 to 4000 cm -1 and the number of accumulations set to 16.
〔ポリマーの粘度平均分子量〕
ポリマーの粘度平均分子量は、ポリマーの固有粘度に基づき、以下の方法にしたがって求めた。
[Viscosity average molecular weight of polymer]
The viscosity average molecular weight of a polymer was determined based on the intrinsic viscosity of the polymer according to the following method.
ポリマー100mgを98%硫酸15mLに溶解させて均質な溶液を得た。得られた用益の相対粘度を25℃でウベローデ粘度計を用いて測定した。硫酸が粘度計の特定長さを通過する時間(t0)と、ポリマー溶液が当該特定長さを通過する時間(t)を測定し、相対粘度(ηrel)を式(1):
ηrel=t/t0 (1)
に基づいて求めた。
A homogeneous solution was obtained by dissolving 100 mg of the polymer in 15 mL of 98% sulfuric acid. The relative viscosity of the obtained solution was measured at 25° C. using an Ubbelohde viscometer. The time (t 0 ) for sulfuric acid to pass through a specific length of the viscometer and the time (t) for the polymer solution to pass through the same specific length were measured, and the relative viscosity (η rel ) was calculated according to the following equation (1):
η rel =t/t 0 (1)
It was calculated based on the above.
次に、比粘度(ηsp)を式(2):
ηsp=(t-t0)/t0=ηrel-1 (2)
に基づいて求めた。その後、固有粘度〔ηint(単位:dL/g)〕をSolomon-Ciutaの式(3):
Next, the specific viscosity (η sp ) is calculated using equation (2):
η sp =(t−t 0 )/t 0 =η rel −1 (2)
Then, the intrinsic viscosity [η int (unit: dL/g)] was calculated based on the Solomon-Ciuta formula (3):
(式中、cは前記溶液におけるポリマーの濃度を示す)
に基づいて求めた。なお、参考のため、Solomon-Ciutaの式(3)の参考文献として、R. Pamies, J. G. Hernandez Cifre, M. del Carmen Lopez Martinez and J. Garcia de la Torre, Colloid Polym. Sci., 2008, 286, 1223-1231を掲載する。
(wherein c represents the concentration of the polymer in the solution).
For reference, R. Pamies, JG Hernandez Cifre, M. del Carmen Lopez Martinez and J. Garcia de la Torre, Colloid Polym. Sci., 2008, 286, 1223-1231 is listed as a reference for Solomon-Ciuta's formula (3).
次に、粘度平均分子量〔Mw(単位:g/mol)〕をMark-Houwinkの式(4):
ηint=KMw
a (4)
(式中、Kは1.94×10-4、aは0.791を示す)
に基づいて求めた。なお、参考のため、Mark-Houwinkの式(4)の参考文献として、J. Lobato, P. Canizares, M. A. Rodrigo, J. J. Linares and J. A. Aguilar, J. Memb. Sci., 2007, 306, 47-55を掲載する。
Next, the viscosity average molecular weight [ Mw (unit: g/mol)] is calculated according to the Mark-Houwink formula (4):
η int = KM w a (4)
(In the formula, K is 1.94×10 −4 and a is 0.791.)
For reference, the following references for Mark-Houwink's formula (4) are listed: J. Lobato, P. Canizares, MA Rodrigo, JJ Linares and JA Aguilar, J. Memb. Sci., 2007, 306, 47-55.
〔ポリマーの性質〕
(1)ポリマーの耐熱性
熱重量分析装置〔セイコーインスツル(株)製、品番:SSC/5200SII〕を用い、窒素ガス雰囲気中で10℃/minの昇温速度で25~800℃の温度範囲にてポリマーの熱重量分析を行なった。当該熱重量分析の結果に基づき、5%重量減少温度(Td5)および10%重量減少温度(Td10)を決定した。なお、5%重量減少温度は、試料(ポリマー)の質量が5%減少したときの温度を意味し、10%重量減少温度は、試料(ポリマー)の質量が10%減少したときの温度を意味する。
Polymer Properties
(1) Heat Resistance of Polymers Using a thermogravimetric analyzer (Seiko Instruments Inc., product number: SSC/5200SII), thermogravimetric analysis of polymers was performed in a nitrogen gas atmosphere at a temperature range of 25 to 800°C at a heating rate of 10°C/min. Based on the results of the thermogravimetric analysis, the 5% weight loss temperature (T d5 ) and the 10% weight loss temperature (T d10 ) were determined. The 5% weight loss temperature means the temperature at which the mass of the sample (polymer) is reduced by 5%, and the 10% weight loss temperature means the temperature at which the mass of the sample (polymer) is reduced by 10%.
(2)フィルムの破断応力、破断時の伸び、ヤング率および靭性
幅7mm、長さ40mm、厚さ15μmを有するフィルムを用い、引張試験機〔インストロン(INSTRON)社製、品番:3365―L5)で室温にて0.4mm/secのクロスヘッド速度で引っ張ることにより、フィルムが破断するまでの最大強度(破断応力)を測定した。フィルムの破断時の伸びは、フィルムの引張強度を測定し、フィルムが破断するときにフィルムが伸びた長さを求め、当該伸びた長さをフィルムの元の長さで除し、100倍したときの値である。フィルムのヤング率は、応力-ひずみ曲線の初期傾きによって求めた。フィルムの靭性は、応力-ひずみ曲線で囲まれた領域の積分面積とした。
(2) Breaking stress, elongation at break, Young's modulus and toughness of film Using a film having a width of 7 mm, a length of 40 mm and a thickness of 15 μm, the maximum strength (breaking stress) until the film breaks was measured by pulling it at room temperature at a crosshead speed of 0.4 mm/sec with a tensile tester (manufactured by INSTRON, product number: 3365-L5). The elongation at break of the film is the value obtained by measuring the tensile strength of the film, determining the length of the film stretched when the film breaks, dividing the stretched length by the original length of the film, and multiplying the result by 100. The Young's modulus of the film was determined from the initial slope of the stress-strain curve. The toughness of the film was determined as the integrated area of the region surrounded by the stress-strain curve.
〔ポリマーの溶解性〕
ポリマー5mgを各種溶媒2mLに添加し、室温(約20℃)で静置し、ポリマーの添加の開始から1時間経過した時点でポリマーが溶媒に溶解しているかどうかを調べた。なお、ポリマーの添加の開始から1時間経過してもポリマーが溶媒に溶解しなかった場合には、超音波を照射するか、または60℃に加熱することによって溶解するかどうかを調べた。
[Polymer Solubility]
5 mg of polymer was added to 2 mL of each solvent, and left to stand at room temperature (about 20° C.). Whether the polymer was dissolved in the solvent was examined 1 hour after the start of the addition of the polymer. If the polymer was not dissolved in the solvent even after 1 hour from the start of the addition of the polymer, it was examined whether it was dissolved by irradiating with ultrasonic waves or by heating to 60° C.
溶解性の評価基準は、以下のとおりである。
[評価基準]
+:ポリマーが完全に溶解
±:ポリマーが部分的に溶解
-:ポリマーが不溶
The evaluation criteria for solubility are as follows:
[Evaluation Criteria]
+: Polymer completely dissolved ±: Polymer partially dissolved -: Polymer insoluble
調製例1(4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸塩酸塩の調製)
4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸6.0g(39.2mmol)をメタノール30mL中に分散させて分散液を得た。前記で得られた分散液に攪拌下で4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸が完全に溶解するまで12N塩酸を滴下し、分散液の色が桃色から暗赤色に変化した後、さらに室温で4時間撹拌を続けることにより、黄色の4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸塩酸塩の分散液を得た。前記で得られた分散液から溶媒を蒸発によって除去することにより、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸塩酸塩5.4gを得た(収率:94%)。
Preparation Example 1 (Preparation of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid hydrochloride)
6.0 g (39.2 mmol) of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid was dispersed in 30 mL of methanol to obtain a dispersion. 12 N hydrochloric acid was added dropwise to the dispersion obtained above under stirring until 4-amino-3-hydroxybenzoic acid was completely dissolved. After the color of the dispersion changed from pink to dark red, stirring was continued for another 4 hours at room temperature to obtain a yellow dispersion of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid hydrochloride. The solvent was removed from the dispersion obtained above by evaporation to obtain 5.4 g of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid hydrochloride (yield: 94%).
調製例2(3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩の調製)
調製例1において、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸の代わりに3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩9.0g(40.0mg)を用いたこと以外は、調製例1と同様にして3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩を得た。
Preparation Example 2 (Preparation of 3,4-diaminobenzoic acid hydrochloride)
3,4-Diaminobenzoic acid hydrochloride was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that 9.0 g (40.0 mg) of 3,4-diaminobenzoic acid hydrochloride was used instead of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid.
実施例1(2,6-ベンズオキサゾール系コポリマーの調製) Example 1 (Preparation of 2,6-benzoxazole copolymer)
ポリリン酸25gをマグネチックスターラー付きの3つ口丸底フラスコ内に入れ、窒素ガス雰囲気下でフラスコの内容物を100℃で1時間加熱し、微量の水分を除去した。引き続いて4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸226.8mg(1.20mmol)および3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩1080.0mg(4.80mmol)をフラスコ内に添加し、フラスコの内容物を1時間連続的に攪拌することによって各化合物を溶解させた。 25 g of polyphosphoric acid was placed in a three-necked round-bottom flask equipped with a magnetic stirrer, and the contents of the flask were heated at 100°C for 1 hour under a nitrogen gas atmosphere to remove traces of moisture. Subsequently, 226.8 mg (1.20 mmol) of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid and 1,080.0 mg (4.80 mmol) of 3,4-diaminobenzoic acid hydrochloride were added to the flask, and the contents of the flask were continuously stirred for 1 hour to dissolve each compound.
次に、フラスコの内容物を160℃で4時間加熱し、次いで180℃で4時間加熱し、次いで200℃で4時間し、引き続いて220℃で12時間加熱することにより、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸と3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩との重合反応と、生成した2,6-ベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応とを連続して行なったところ、内容物の色は赤色から暗褐色に変化した。 The contents of the flask were then heated at 160°C for 4 hours, then at 180°C for 4 hours, then at 200°C for 4 hours, and finally at 220°C for 12 hours, to successively carry out the polymerization reaction of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid with 3,4-diaminobenzoic acid hydrochloride and the ring-closing reaction of the resulting precursor of the 2,6-benzoxazole copolymer, and the color of the contents changed from red to dark brown.
前記で得られた溶液を水中に分散させ、得られた分散体を12時間撹拌した後、当該分散体からポリリン酸を除去し、当該分散体を濾過することにより、褐色の固体を得た。 The solution obtained above was dispersed in water, and the resulting dispersion was stirred for 12 hours. The polyphosphoric acid was then removed from the dispersion, and the dispersion was filtered to obtain a brown solid.
前記で得られた固体を減圧乾燥させた後、当該固体を粉砕することによって粉末を得た。得られた粉末を脱イオン水に懸濁させ、得られた懸濁液に1M水酸化ナトリウム水溶液をゆっくりと加え、懸濁液のpHが7.0に到達するまで当該懸濁液を1時間撹拌した。 The solid obtained above was dried under reduced pressure, and then pulverized to obtain a powder. The obtained powder was suspended in deionized water, and 1M aqueous sodium hydroxide solution was slowly added to the obtained suspension, and the suspension was stirred for 1 hour until the pH of the suspension reached 7.0.
前記懸濁液から固体を濾過によって回収し、減圧乾燥させることにより、褐色の2,6-ベンズオキサゾール系コポリマー(以下、PBOBI-Aという)の粉末621.0mg(5.4mmol)を得た(収率:89%)。
The solid was collected from the suspension by filtration and dried under reduced pressure to obtain 621.0 mg (5.4 mmol) of
前記で得られたPBOBI-Aの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルを図1に、フーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトルを図2に示す。 The nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) spectrum of the PBOBI-A obtained above is shown in FIG. 1, and the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) spectrum is shown in FIG.
実施例2(2,6-ベンズオキサゾール系コポリマーの調製)
実施例1において、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸の量を113.4mg(0.6mmol)に変更し、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸の量を1215mg(5.4mol)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして褐色の2,6-ベンズオキサゾール系コポリマー(以下、PBOBI-Bという)の粉末を得た。
Example 2 (Preparation of 2,6-benzoxazole-based copolymer)
A brown powder of 2,6-benzoxazole-based copolymer (hereinafter referred to as PBOBI-B) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid was changed to 113.4 mg (0.6 mmol) and the amount of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid was changed to 1215 mg (5.4 mol).
前記で得られたPBOBI-Bの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルを図3に、フーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトルを図4に示す。 The nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) spectrum of the PBOBI-B obtained above is shown in FIG. 3, and the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) spectrum is shown in FIG.
実施例3(2,6-ベンズオキサゾール系コポリマーの調製)
実施例1において、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸の量を340.2mg(1.8mmol)に変更し、3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩の量を945mg(4.2mmol)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして褐色のベンズオキサゾール系コポリマー(以下、PBOBI-Cという)の粉末を得た。
Example 3 (Preparation of 2,6-benzoxazole-based copolymer)
A brown benzoxazole-based copolymer (hereinafter referred to as PBOBI-C) powder was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid was changed to 340.2 mg (1.8 mmol) and the amount of 3,4-diaminobenzoic acid hydrochloride was changed to 945 mg (4.2 mmol).
前記で得られたPBOBI-Cの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルを図5に、フーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトルを図6に示す。 The nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) spectrum of the PBOBI-C obtained above is shown in FIG. 5, and the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) spectrum is shown in FIG.
実施例4(2,6-ベンズオキサゾール系コポリマーの調製)
実施例1において、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸の量を453.6mg(2.4mmol)に変更し、3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩の量を810mg(3.6mmol)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして褐色のベンズオキサゾール系コポリマー(以下、PBOBI-Dという)の粉末を得た。
Example 4 (Preparation of 2,6-benzoxazole-based copolymer)
A brown benzoxazole-based copolymer (hereinafter referred to as PBOBI-D) powder was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid was changed to 453.6 mg (2.4 mmol) and the amount of 3,4-diaminobenzoic acid hydrochloride was changed to 810 mg (3.6 mmol).
前記で得られたPBOBI-Dの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルを図7に、フーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトルを図8に示す。 The nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) spectrum of the PBOBI-D obtained above is shown in FIG. 7, and the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) spectrum is shown in FIG.
実施例5(2,6-ベンズオキサゾール系コポリマーの調製)
実施例1において、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸の量を567.0mg(3.0mmol)に変更し、3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩の量を675mg(3.0mmol)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして褐色の2,6-ベンズオキサゾール系コポリマー(以下、PBOBI-Eという)の粉末を得た。
Example 5 (Preparation of 2,6-benzoxazole-based copolymer)
A brown powder of 2,6-benzoxazole-based copolymer (hereinafter referred to as PBOBI-E) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid was changed to 567.0 mg (3.0 mmol) and the amount of 3,4-diaminobenzoic acid hydrochloride was changed to 675 mg (3.0 mmol).
前記で得られたPBOBI-Eの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルを図9に、フーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトルを図10に示す。 The nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) spectrum of the PBOBI-E obtained above is shown in FIG. 9, and the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) spectrum is shown in FIG.
実施例6(2,6-ベンズオキサゾール系コポリマーの調製)
実施例1において、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸の量を680.4mg(3.6mmol)に変更し、3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩の量を540mg(2.4mmol)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして褐色の2,6-ベンズオキサゾール系コポリマー(以下、PBOBI-Fという)の粉末を得た。
Example 6 (Preparation of 2,6-benzoxazole-based copolymer)
A brown powder of 2,6-benzoxazole-based copolymer (hereinafter referred to as PBOBI-F) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid was changed to 680.4 mg (3.6 mmol) and the amount of 3,4-diaminobenzoic acid hydrochloride was changed to 540 mg (2.4 mmol).
前記で得られたPBOBI-Fの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルを図11に、フーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトルを図12に示す。 The nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) spectrum of the PBOBI-F obtained above is shown in FIG. 11, and the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) spectrum is shown in FIG.
比較例1(2,6-ポリベンズオキサゾールの調製) Comparative Example 1 (Preparation of 2,6-polybenzoxazole)
ポリリン酸25gをマグネチックスターラー付きの3つ口丸底フラスコ内に入れ、窒素ガス雰囲気下でフラスコの内容物を100℃で1時間加熱し、微量の水分を除去した。引き続いて4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸塩酸塩1134mg(6mmol)をフラスコ内に添加し、フラスコの内容物を1時間連続的に攪拌することによって各化合物を溶解させた。 25 g of polyphosphoric acid was placed in a three-necked round-bottom flask equipped with a magnetic stirrer, and the contents of the flask were heated at 100°C for 1 hour under a nitrogen gas atmosphere to remove traces of moisture. Subsequently, 1134 mg (6 mmol) of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid hydrochloride was added to the flask, and the contents of the flask were continuously stirred for 1 hour to dissolve each compound.
次に、フラスコの内容物を160℃で4時間加熱し、次いで180℃で4時間加熱し、次いで200℃で4時間し、引き続いて220℃で12時間加熱した。 The contents of the flask were then heated at 160°C for 4 hours, then 180°C for 4 hours, then 200°C for 4 hours, followed by 220°C for 12 hours.
前記で加熱したフラスコの内容物を水中に分散させ、得られた分散体を12時間撹拌した後、当該分散体からポリリン酸を除去し、当該分散体を濾過することにより、固体を得た。 The contents of the flask heated as described above were dispersed in water, and the resulting dispersion was stirred for 12 hours. The polyphosphoric acid was then removed from the dispersion, and the dispersion was filtered to obtain a solid.
前記で得られた固体を減圧乾燥させた後、当該固体を粉砕することによって粉末を得た。得られた粉末を脱イオン水に懸濁させ、得られた懸濁液に1M水酸化ナトリウム水溶液をゆっくりと加え、懸濁液のpHが7.0に到達するまで当該懸濁液を1時間撹拌した。 The solid obtained above was dried under reduced pressure, and then pulverized to obtain a powder. The obtained powder was suspended in deionized water, and 1M aqueous sodium hydroxide solution was slowly added to the obtained suspension, and the suspension was stirred for 1 hour until the pH of the suspension reached 7.0.
前記懸濁液から固体を濾過によって回収し、減圧乾燥させることにより、2,6-ポリベンズオキサゾール(以下、PBO-Aという)を得た。 The solid was collected from the suspension by filtration and dried under reduced pressure to obtain 2,6-polybenzoxazole (hereinafter referred to as PBO-A).
前記で得られたPBO-Aの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルを図13に、フーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトルを図14に示す。 The nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) spectrum of the PBO-A obtained above is shown in FIG. 13, and the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) spectrum is shown in FIG.
比較例2(2,5-ポリベンズオキサゾールの調製) Comparative Example 2 (Preparation of 2,5-polybenzoxazole)
ポリリン酸25gをマグネチックスターラー付きの3つ口丸底フラスコ内に入れ、窒素ガス雰囲気下でフラスコの内容物を100℃で1時間加熱し、微量の水分を除去した。引き続いて3-アミノ-4-ヒドロキシ安息香酸塩酸塩1134mg(6mmol)をフラスコ内に添加し、フラスコの内容物を1時間連続的に攪拌することによって各化合物を溶解させた。 25 g of polyphosphoric acid was placed in a three-necked round-bottom flask equipped with a magnetic stirrer, and the contents of the flask were heated at 100°C for 1 hour under a nitrogen gas atmosphere to remove traces of moisture. Subsequently, 1134 mg (6 mmol) of 3-amino-4-hydroxybenzoic acid hydrochloride was added to the flask, and the contents of the flask were continuously stirred for 1 hour to dissolve each compound.
次に、フラスコの内容物を160℃で4時間加熱し、次いで180℃で4時間加熱し、次いで200℃で4時間し、引き続いて220℃で12時間加熱した。 The contents of the flask were then heated at 160°C for 4 hours, then 180°C for 4 hours, then 200°C for 4 hours, followed by 220°C for 12 hours.
前記で加熱したフラスコの内容物を水中に分散させ、得られた分散体を12時間撹拌した後、当該分散体からポリリン酸を除去し、当該分散体を濾過することにより、固体を得た。 The contents of the flask heated as described above were dispersed in water, and the resulting dispersion was stirred for 12 hours. The polyphosphoric acid was then removed from the dispersion, and the dispersion was filtered to obtain a solid.
前記で得られた固体を減圧乾燥させた後、当該固体を粉砕することによって粉末を得た。得られた粉末を脱イオン水に懸濁させ、得られた懸濁液に1M水酸化ナトリウム水溶液をゆっくりと加え、懸濁液のpHが7.0に到達するまで当該懸濁液を1時間撹拌した。 The solid obtained above was dried under reduced pressure, and then pulverized to obtain a powder. The obtained powder was suspended in deionized water, and 1M aqueous sodium hydroxide solution was slowly added to the obtained suspension, and the suspension was stirred for 1 hour until the pH of the suspension reached 7.0.
前記懸濁液から固体を濾過によって回収し、減圧乾燥させることにより、2,5-ポリベンズオキサゾール(以下、PBO-Bいう)を得た。 The solid was collected from the suspension by filtration and dried under reduced pressure to obtain 2,5-polybenzoxazole (hereinafter referred to as PBO-B).
比較例2でPBO-Bが得られていることは、13C-NMRスペクトルおよび赤外吸収スペクトルによって確認した。 It was confirmed by 13 C-NMR spectrum and infrared absorption spectrum that PBO-B was obtained in Comparative Example 2.
比較例3(ベンズオキサゾールコポリマーの調製) Comparative Example 3 (Preparation of benzoxazole copolymer)
ポリリン酸25gをマグネチックスターラー付きの3つ口丸底フラスコ内に入れ、窒素ガス雰囲気下でフラスコの内容物を100℃で1時間加熱し、微量の水分を除去した。引き続いて4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸塩酸塩567.0mg(3.0mmol)および3-アミノ-4-ヒドロキシ安息香酸塩酸塩567.0mg(3.0mmol)をフラスコ内に添加し、フラスコの内容物を1時間連続的に攪拌することによって各化合物を溶解させた。 25 g of polyphosphoric acid was placed in a three-necked round-bottom flask equipped with a magnetic stirrer, and the contents of the flask were heated at 100°C for 1 hour under a nitrogen gas atmosphere to remove traces of moisture. Subsequently, 567.0 mg (3.0 mmol) of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid hydrochloride and 567.0 mg (3.0 mmol) of 3-amino-4-hydroxybenzoic acid hydrochloride were added to the flask, and the contents of the flask were continuously stirred for 1 hour to dissolve each compound.
次に、フラスコの内容物を160℃で4時間加熱し、次いで180℃で4時間加熱し、次いで200℃で4時間し、引き続いて220℃で12時間加熱することにより、4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸と3-アミノ-4-ヒドロキシ安息香酸塩酸塩との重合反応と、生成した2,6-ポリベンズオキサゾールの前駆体の閉環反応とを連続して行なった。 The contents of the flask were then heated at 160°C for 4 hours, then at 180°C for 4 hours, then at 200°C for 4 hours, and then at 220°C for 12 hours, thereby successively carrying out the polymerization reaction of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid with 3-amino-4-hydroxybenzoic acid hydrochloride and the ring-closing reaction of the resulting precursor of 2,6-polybenzoxazole.
前記で加熱したフラスコの内容物を水中に分散させ、得られた分散体を12時間撹拌した後、当該分散体からポリリン酸を除去し、当該分散体を濾過することにより、固体を得た。 The contents of the flask heated as described above were dispersed in water, and the resulting dispersion was stirred for 12 hours. The polyphosphoric acid was then removed from the dispersion, and the dispersion was filtered to obtain a solid.
前記で得られた固体を減圧乾燥させた後、当該固体を粉砕することによって粉末を得た。得られた粉末を脱イオン水に懸濁させ、得られた懸濁液に1M水酸化ナトリウム水溶液をゆっくりと加え、懸濁液のpHが7.0に到達するまで当該懸濁液を1時間撹拌した。 The solid obtained above was dried under reduced pressure, and then pulverized to obtain a powder. The obtained powder was suspended in deionized water, and 1M aqueous sodium hydroxide solution was slowly added to the obtained suspension, and the suspension was stirred for 1 hour until the pH of the suspension reached 7.0.
前記懸濁液から固体を濾過によって回収し、減圧乾燥させることにより、2,6-ポリベンズオキサゾール(以下、PBOBOという)を得た。 The solid was collected from the suspension by filtration and dried under reduced pressure to obtain 2,6-polybenzoxazole (hereinafter referred to as PBOBO).
比較例3でPBOBOが得られていることは、13C-NMRスペクトルおよび赤外吸収スペクトルによって確認した。 It was confirmed by 13 C-NMR spectrum and infrared absorption spectrum that PBOBO was obtained in Comparative Example 3.
比較例4(2,5-ベンズオキサゾール系コポリマーの調製) Comparative Example 4 (Preparation of 2,5-benzoxazole copolymer)
ポリリン酸25gをマグネチックスターラー付きの3つ口丸底フラスコ内に入れ、窒素ガス雰囲気下でフラスコの内容物を100℃で1時間加熱し、微量の水分を除去した。引き続いて3-アミノ-4-ヒドロキシ安息香酸226.8mg(1.20mmol)および3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩1080.0mg(4.80mmol)をフラスコ内に添加し、フラスコの内容物を1時間連続的に攪拌することによって各化合物を溶解させた。 25 g of polyphosphoric acid was placed in a three-necked round-bottom flask equipped with a magnetic stirrer, and the contents of the flask were heated at 100°C for 1 hour under a nitrogen gas atmosphere to remove traces of moisture. Subsequently, 226.8 mg (1.20 mmol) of 3-amino-4-hydroxybenzoic acid and 1,080.0 mg (4.80 mmol) of 3,4-diaminobenzoic acid hydrochloride were added to the flask, and the contents of the flask were continuously stirred for 1 hour to dissolve each compound.
次に、フラスコの内容物を160℃で4時間加熱し、次いで180℃で4時間加熱し、次いで200℃で4時間し、引き続いて220℃で12時間加熱することにより、3-アミノ-4-ヒドロキシ安息香酸と3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩との重合反応と、生成した2,5-ベンズオキサゾール系コポリマーの前駆体の閉環反応とを連続して行なったところ、内容物の色は赤色から暗褐色に変化した。 The contents of the flask were then heated at 160°C for 4 hours, then at 180°C for 4 hours, then at 200°C for 4 hours, and finally at 220°C for 12 hours, to successively carry out the polymerization reaction of 3-amino-4-hydroxybenzoic acid with 3,4-diaminobenzoic acid hydrochloride and the ring-closing reaction of the resulting precursor of the 2,5-benzoxazole copolymer, and the color of the contents changed from red to dark brown.
前記で得られた溶液を水中に分散させ、得られた分散体を12時間撹拌した後、当該分散体からポリリン酸を除去し、当該分散体を濾過することにより、褐色の固体を得た。 The solution obtained above was dispersed in water, and the resulting dispersion was stirred for 12 hours. The polyphosphoric acid was then removed from the dispersion, and the dispersion was filtered to obtain a brown solid.
前記で得られた固体を減圧乾燥させた後、当該固体を粉砕することによって粉末を得た。得られた粉末を脱イオン水に懸濁させ、得られた懸濁液に1M水酸化ナトリウム水溶液をゆっくりと加え、懸濁液のpHが7.0に到達するまで当該懸濁液を1時間撹拌した。 The solid obtained above was dried under reduced pressure, and then pulverized to obtain a powder. The obtained powder was suspended in deionized water, and 1M aqueous sodium hydroxide solution was slowly added to the obtained suspension, and the suspension was stirred for 1 hour until the pH of the suspension reached 7.0.
前記懸濁液から固体を濾過によって回収し、減圧乾燥させることにより、褐色の2,5-ベンズオキサゾール系コポリマー(以下、PBOBI-Gという)の粉末621.0mg(5.4mmol)を得た(収率:89%)。
The solid was collected from the suspension by filtration and dried under reduced pressure to obtain 621.0 mg (5.4 mmol) of
比較例4でPBOBI-Gが得られていることは、13C-NMRスペクトルおよび赤外吸収スペクトルによって確認した。 It was confirmed by 13 C-NMR spectrum and infrared absorption spectrum that PBOBI-G was obtained in Comparative Example 4.
比較例5(2,5-ベンズオキサゾール系コポリマーの調製)
比較例4において、3-アミノ-4-ヒドロキシ安息香酸の量を453.6mg(2.4mmol)に変更し、3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩の量を810mg(3.6mmol)に変更したこと以外は、比較例4と同様にして褐色の2,5-ベンズオキサゾール系コポリマー(以下、PBOBI-Hという)の粉末を得た。
Comparative Example 5 (Preparation of 2,5-benzoxazole-based copolymer)
In Comparative Example 4, the amount of 3-amino-4-hydroxybenzoic acid was changed to 453.6 mg (2.4 mmol), and the amount of 3,4-diaminobenzoic acid hydrochloride was changed to 810 mg (3.6 mmol), but the same procedure as in Comparative Example 4 was repeated to obtain a brown 2,5-benzoxazole-based copolymer (hereinafter, referred to as PBOBI-H) powder.
前記で得られたPBOBI-Hの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルおよび赤外吸収スペクトルは、いずれも比較例4で得られたPBOBI-Gの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルおよび赤外吸収スペクトルと同様であった。 The nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) spectrum and infrared absorption spectrum of the thus obtained PBOBI-H were both similar to those of PBOBI-G obtained in Comparative Example 4.
比較例6(2,5-ベンズオキサゾール系コポリマーの調製)
比較例4において、3-アミノ-4-ヒドロキシ安息香酸の量を945.0mg(5.0mmol)に変更し、3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩の量を1125mg(5.0mmol)に変更したこと以外は、比較例4と同様にして褐色の2,5-ベンズオキサゾール系コポリマー(以下、PBOBI-Iという)の粉末を得た。
Comparative Example 6 (Preparation of 2,5-benzoxazole-based copolymer)
In Comparative Example 4, the amount of 3-amino-4-hydroxybenzoic acid was changed to 945.0 mg (5.0 mmol), and the amount of 3,4-diaminobenzoic acid hydrochloride was changed to 1125 mg (5.0 mmol), but the same procedure as in Comparative Example 4 was repeated to obtain a brown 2,5-benzoxazole-based copolymer (hereinafter referred to as PBOBI-I) powder.
前記で得られたPBOBI-Iの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルおよび赤外吸収スペクトルは、いずれも比較例4で得られたPBOBI-Gの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルおよび赤外吸収スペクトルと同様であった。 The nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) spectrum and infrared absorption spectrum of the thus obtained PBOBI-I were both similar to those of PBOBI-G obtained in Comparative Example 4.
比較例7(2,5-ベンズオキサゾール系コポリマーJの調製)
比較例4において、3-アミノ-4-ヒドロキシ安息香酸の量を680.4mg(3.6mmol)に変更し、3,4-ジアミノ安息香酸塩酸塩の量を540mg(2.4mmol)に変更したこと以外は、比較例4と同様にして褐色の2,5-ベンズオキサゾール系コポリマー(以下、PBOBI-Jという)の粉末を得た。
Comparative Example 7 (Preparation of 2,5-Benzoxazole-Based Copolymer J)
A brown powder of 2,5-benzoxazole-based copolymer (hereinafter referred to as PBOBI-J) was obtained in the same manner as in Comparative Example 4, except that the amount of 3-amino-4-hydroxybenzoic acid was changed to 680.4 mg (3.6 mmol) and the amount of 3,4-diaminobenzoic acid hydrochloride was changed to 540 mg (2.4 mmol).
前記で得られたPBOBI-Jの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルおよび赤外吸収スペクトルは、いずれも比較例4で得られたPBOBI-Gの核磁気共鳴(13C-NMR)スペクトルおよび赤外吸収スペクトルと同様であった。 The nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) spectrum and infrared absorption spectrum of the thus obtained PBOBI-J were both similar to those of PBOBI-G obtained in Comparative Example 4.
〔各ポリマーの分子量〕
前記で得られた各ポリマーの分子量に関するデータは以下の表1に示すとおりである。
[Molecular weight of each polymer]
The data regarding the molecular weight of each polymer obtained above is shown in Table 1 below.
〔フィルムの作製〕
前記で得られた各ポリマーをそれぞれ100mgの量で取り、各ポリマーをトリフルオロ酢酸3mLとメタンスルホン酸0.19mLとの混合溶媒中にそれぞれ分散させた。前記で得られた分散体を60℃で24時間撹拌し、ポリマーを溶解させて暗褐色の溶液を得た。前記で得られた溶液をスポイトで取り、シリコンプレート上に均一に塗布し、室温で12時間乾燥させて溶媒を蒸発させることにより、フィルムを形成させた。
[Film Preparation]
Each of the polymers obtained above was taken in an amount of 100 mg, and each polymer was dispersed in a mixed solvent of 3 mL of trifluoroacetic acid and 0.19 mL of methanesulfonic acid. The dispersion obtained above was stirred at 60° C. for 24 hours to dissolve the polymer and obtain a dark brown solution. The solution obtained above was taken with a dropper, uniformly applied onto a silicon plate, and dried at room temperature for 12 hours to evaporate the solvent, forming a film.
次に、前記で得られたフィルムを25℃の水中に12時間浸漬させ、当該フィルムに含まれているメタンスルホン酸を除去した。その後、フィルムを水中から取り出し、2枚のシリコンプレートの間に挟み、減圧下で12時間乾燥させることにより、厚さが約30μmであるフィルムを得た。 Next, the film obtained above was immersed in water at 25°C for 12 hours to remove the methanesulfonic acid contained in the film. The film was then removed from the water, sandwiched between two silicon plates, and dried under reduced pressure for 12 hours to obtain a film with a thickness of approximately 30 μm.
ベンズオキサゾール系コポリマーとしてPBOBI-A~PBOBI-Jを用いて前記と同様にしてフィルムを作製したところ、ベンズオキサゾール系コポリマーにおける4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸の含有率が高くなるにしたがってフィルムの耐久性が低下することがわかった。 When films were prepared in the same manner as above using PBOBI-A to PBOBI-J as the benzoxazole copolymers, it was found that the durability of the film decreased as the content of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid in the benzoxazole copolymer increased.
ベンズオキサゾール系コポリマーにおける4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸の含有率が20モル%以下では、フィルムがしなやかになることが確認された。また、ベンズオキサゾール系コポリマーにおける4-アミノ-3-ヒドロキシ安息香酸の含有率が50モル%以上では、フィルムが脆性を有するようになることが確認された。これらのことから、式(I)で表わされる繰り返し単位と式(II)で表わされる繰り返し単位とのモル比〔式(I)で表わされる繰り返し単位/式(II)で表わされる繰り返し単位〕は、20/80~50/50であることが好ましいことが確認された。 It was confirmed that when the content of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid in the benzoxazole-based copolymer is 20 mol % or less, the film becomes flexible. It was also confirmed that when the content of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid in the benzoxazole-based copolymer is 50 mol % or more, the film becomes brittle. From these findings, it was confirmed that the molar ratio of the repeating unit represented by formula (I) to the repeating unit represented by formula (II) [repeating unit represented by formula (I)/repeating unit represented by formula (II)] is preferably 20/80 to 50/50.
一方、比較例1で得られたPBO-A100mgを用いて前記と同様にしてフィルムを作製したところ、得られたフィルムをシリコンプレートから剥がそうとしたときに粉末状に破壊されたことから、当該フィルムの脆性が大きく、当該フィルムの機械的特性を測定することができなかった。 On the other hand, when a film was produced in the same manner as above using 100 mg of the PBO-A obtained in Comparative Example 1, the film was broken into powder when an attempt was made to peel it off the silicon plate, indicating that the film was very brittle and that the mechanical properties of the film could not be measured.
また、比較例2で得られたPBO-B100mgまたは比較例3で得られたPBOBO100mgを用いて前記と同様にしてフィルムを作製したところ、得られたフィルムは、いずれもシリコンプレートから剥がそうとしたとき、容易に破壊されたことから、これらのフィルムの機械的特性を測定することができなかった。 Furthermore, when films were produced in the same manner as above using 100 mg of PBO-B obtained in Comparative Example 2 or 100 mg of PBOBO obtained in Comparative Example 3, the films obtained were easily destroyed when attempting to peel them off from the silicon plate, and the mechanical properties of these films could not be measured.
〔ポリマーの耐熱性〕
耐熱性の指標として5%重量減少温度および10%重量減少温度を用いた。PBOBI-A~PBOBI-J、PBO-A、PBO-BおよびPBOBOの5%重量減少温度および10%重量減少温度の測定結果を表2に示す。
[Heat resistance of polymer]
The 5% weight loss temperatures and 10% weight loss temperatures were used as indicators of heat resistance. The measurement results of the 5% weight loss temperatures and 10% weight loss temperatures of PBOBI-A to PBOBI-J, PBO-A, PBO-B and PBOBO are shown in Table 2.
表2に示された結果から、各実施例で得られたPBO-A~PBO-Fの5%重量減少温度および10%重量減少温度は、各比較例で得られたPBOBI-G~PBOBI-Jよりも優れていることがわかる。 The results shown in Table 2 show that the 5% weight loss temperatures and 10% weight loss temperatures of PBO-A to PBO-F obtained in each Example are superior to those of PBOBI-G to PBOBI-J obtained in each Comparative Example.
〔フィルムの破断応力、破断時の伸び、ヤング率および靭性〕
PBOBI-A、PBOBI-B、PBOBI-D、PBO-A、PBO-B、PBOBO、PBOBI-GおよびPBOBI-Iの機械的特性としてフィルムの破断応力、破断時の伸び、ヤング率および靭性を調べた。その結果を表3に示す。
[Film breaking stress, elongation at break, Young's modulus and toughness]
The mechanical properties of PBOBI-A, PBOBI-B, PBOBI-D, PBO-A, PBO-B, PBOBO, PBOBI-G and PBOBI-I were examined in terms of film breaking stress, elongation at break, Young's modulus and toughness, and the results are shown in Table 3.
表3に示された結果から、各実施例で得られたベンズオキサゾール系コポリマーは、各比較例で得られたPBO-A、PBO-BおよびPBOBOと対比して破断応力、破断時の伸び、剛性(ヤング率)および靭性が格段に優れており、ベンズオキサゾール系コポリマーにおける式(II)で表わされる繰り返し単位の含有率が高くなるにしたがって破断応力、破断時の伸び、剛性および靭性が向上することがわかる。 The results shown in Table 3 show that the benzoxazole copolymers obtained in each Example have significantly better breaking stress, elongation at break, rigidity (Young's modulus), and toughness than the PBO-A, PBO-B, and PBOBO obtained in each Comparative Example, and that the breaking stress, elongation at break, rigidity, and toughness improve as the content of the repeating unit represented by formula (II) in the benzoxazole copolymer increases.
〔ポリマーの溶解性〕
各実施例で得られたPBOBI-A~PBOBI-J、PBO-A、PBO-BおよびPBOBOの溶解性を調べた。その結果を表4に示す。
[Polymer Solubility]
The solubility of PBOBI-A to PBOBI-J, PBO-A, PBO-B and PBOBO obtained in each Example was examined, and the results are shown in Table 4.
表4に示された結果から、各実施例で得られたベンズオキサゾール系コポリマーは、いずれも種々の溶媒に溶解しやすいことがわかる。このことから、各実施例で得られたベンズオキサゾール系コポリマーを溶媒に溶解させた溶液は、成形材料として使用することができ、当該溶液をキャスティングなどの方法でフィルム化させてフィルムを製造することができることができることがわかる。 The results shown in Table 4 show that the benzoxazole copolymers obtained in each Example are all easily soluble in various solvents. This shows that a solution in which the benzoxazole copolymer obtained in each Example is dissolved in a solvent can be used as a molding material, and that the solution can be made into a film by a method such as casting to produce a film.
本発明のベンズオキサゾール系コポリマーは、耐熱性およびフィルム形成性に優れており、良好な機械的特性を有することから、耐熱性が要求される電子部品、電子情報材料、航空宇宙材料などの成形材料、各種フィルムなどの成形材料、高性能モーターなどに使用される電線のエナメルなどとして用いることが期待される。また、本発明のベンズオキサゾール系コポリマーは、耐熱性およびフィルム形成性に優れているだけでなく、良好な機械的特性を有するので、紙おむつ用素材、拭き取り化粧水シートなどの化粧用シートなどの種々の用途に使用することが期待される。
The benzoxazole-based copolymer of the present invention is excellent in heat resistance and film formability and has good mechanical properties, and is therefore expected to be used as molding materials for electronic parts, electronic information materials, aerospace materials, etc., which require heat resistance, molding materials for various films, enamels for electric wires used in high-performance motors, etc. In addition, the benzoxazole-based copolymer of the present invention is not only excellent in heat resistance and film formability but also has good mechanical properties, and is therefore expected to be used in various applications, such as materials for disposable diapers and cosmetic sheets such as lotion wipes.
Claims (5)
で表わされる繰り返し単位および式(II):
で表わされる繰り返し単位を有するベンズオキサゾール系コポリマー。 Formula (I):
and a repeating unit represented by formula (II):
A benzoxazole-based copolymer having a repeating unit represented by the formula:
A molding material comprising the benzoxazole copolymer according to claim 1 or 2.
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