(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの溶液であって、（ｉ）一つの溶質、前記溶質はポリホスファゼンであり、また（ｉｉ）少くとも１個の溶媒、ここで前記少くとも１個の溶媒は第１の溶媒を溶媒全量の量で少くとも２５％の量を含むこれら溶質および溶媒よりなり、前記第１溶媒は下記の構成式：
Ｒ1−（Ｏ−Ｒ2）n−Ｏ−Ｒ3
を持ち、Ｒ1およびＲ3のそれぞれは１個乃至６個の炭素原子を持つ脂肪族あるいは芳香族炭化水素であり、またＲ1およびＲ3のそれぞれは同一もしくは異なっており、Ｒ2は１個乃至４個の炭素原子を持つ脂肪族炭化水素であり、またｎが２乃至１０であることを特徴とする溶液。
【請求項２】
前記ポリホスファゼンがポリハロホスファゼンであることを特徴とする請求項１記載の溶液。
【請求項３】
前記ポリハロホスファゼンがポリ（ジクロロホスファゼン）であることを特徴とする請求項２記載の溶液。
【請求項４】
前記Ｒ1およびＲ3のそれぞれがメチルであることを特徴とする請求項１記載の溶液。
【請求項５】
前記ｎが２乃至４であることを特徴とする請求項１記載の溶液。
【請求項６】
前記Ｒ2がエチルであることを特徴とする請求項５記載の溶液。
【請求項７】
前記第１溶媒がジグライムであることを特徴とする請求項６記載の溶液。
【請求項８】
前記少くとも１個の溶媒が、更にテトラヒドロフラン、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン、モノグライム、およびジオキサン、ならびにそれらの混合物より成るグループから選択される少くとも１個の第２溶媒を含むことを特徴とする請求項１記載の溶液。
【請求項９】
前記第１溶媒が溶媒の全量の量で少くとも５０％の量で存在することを特徴とする請求項８記載の溶液。
【請求項１０】
前記第１溶媒が溶媒の全量の量で少くとも７５％の量で存在することを特徴とする請求項９記載の溶液。
【請求項１１】
前記ポリホスファゼンが０．１％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）乃至３０％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）の濃度で前記溶液に存在することを特徴とする請求項１記載の溶液。
【請求項１２】
前記ポリホスファゼンが１％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）乃至１０％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）の濃度で存在することを特徴とする請求項１１記載の溶液。
【請求項１３】
前記ポリホスファゼンが前記溶液内で８％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）の量で存在することを特徴とする請求項１２記載の溶液。
【発明の詳細な説明】
この発明はポリホスファゼンに関し、とりわけ溶液内でのポリハロホスファゼンあるいはポリオルガノハロホスファゼンに関する。より詳細には、この発明は溶液がゲル化に対し、ポリハロホスファゼンあるいはポリオルガノハロホスファゼンを安定させる溶媒を含む溶液内でのポリハロホスファゼンあるいはポリオルガノハロホスファゼンに関する。
ポリハロホスファゼン、例えばポリ（ジクロロホスファゼン）、すなわちＰＤＣＰなどは多くの有用なポリオルガノホスファゼンの合成のための出発原料として使用される。一般に、ＰＤＣＰなどのポリハロホスファゼンは、触媒の使用ありもしくはなしで溶融重合あるいは溶液重合により、環式オリゴマー、例えばヘキサクロロシクロトリホスファゼン、あるいは（ＮＰＣｌ2）3などの重合で合成される。ポリマーは次いで溶媒に融解され、下記の反応概要に従ってハロゲン基を望ましい有機基で置換することにより誘導される：
0004256934.tif 000002
ここでＲはアルコキシル、アリルオキシ（カルボキシル化アリルオキシを含む）、アリルアミノ、あるいはアルキルアミノであり、Ｙはアルカリ金属あるいは水素である。一般に、溶媒は試薬と混合できる。使用される溶媒は、ベンゼン、トルエン、ジオキサン、およびテトラヒドロフラン、すなわちＴＨＦを含む（シングラー、他、ジャーナル・オブ・ポリマー・サイエンス、ポリマーケミストリー、１２版、４４２ページ（１９７４年）；オルコック、他、マクロモレキュールス、２２巻、１号、７８ページ、（１９８９年）；オルコック、他、ホスホニトリル系化合物Ｖ１、無機化学、６巻、１７１４ページ（１９６６年））。
しかし、ＰＤＣＰなどのポリハロホスファゼンは加水分解を起こし不安定であり、濕度からの保護を必要とする。水分はポリマーの架橋を生じ、それにより不溶解ゲルを生じ、それはポリハロホスファゼンのそれ以後の使用を役に立たなくする。ＰＤＣＰの架橋は、ＰＤＣＰがベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、モノグライム（１，２−ジメトキシエタン）、テトラヒドロフラン、シクロヘキサン、およびアセトンなどの溶媒に溶解された時に報告された。（オルコック、他、マクロモレキュールス、８巻、１号、３６−４２ページ（１９７５年１−２月号）；合衆国特許番号第４，６２３，５２５号、ハーゲンローザー、他、（１９８６年１１月１８日）。加えて、アセトンおよびジメチルホルムアミドなどの極性溶剤では、ポリジクロロホスファゼンは急速に加水分解し、ポリマーの溶液は混濁する。２−３時間から数日の間に、白色沈殿物が明らかとなる（ハーゲナウアー、他「高性能ＧＰＣを用いるポリホスファゼンの重合研究」ポリマーの液体クロマトグラフィーおよび関連材料ＩＩＩ、ケージス、編、ニューヨーク、マーセル・デッカー．９９−１１４ページ（１９８１年））。
架橋は、無水溶媒では数日で起こり得る。乾燥ベンゼン内でのＰＤＣＰ溶液はゆっくりと粘度を増加し、２５℃で６日後には溶液のゲル化が最高点に達した。システムから水分を除去する試みは架橋工程を容易に感知できる程遅くなかった。（オルコック、他、ホスホニトリル系化合物Ｖ１、無機化学、第６巻、１７１４ページ（１９６６年））。
架橋を阻害する物質を加えることで貯蔵の間でのポリハロホスファゼンの架橋を防げるいろいろな試みがなされた。例えば、溶媒が有機溶媒であるＰＤＣＰ溶液に加えられた塩化第二錫はゲル化を防げ、あるいは遅らせることができる。この物質は、ポリ（ジクロロホスファゼン）反復単位当りＳｎＣｌ4、０．６モルパーセントの量をＰＤＣＰに加えた時に有効である。（オルコック、他、１９６６年）。ハーゲンローザー、他に発給された合衆国特許第４，６２３，５２５号は、有機溶媒でのＰＤＣＰの安定化が第三アミンと共に塩素置換シリコン、ゲルマニウム、あるいはチタンの複合体を用いても達成できることを開示する。塩素置換化合物の例は、ＳｉＣｌ4，ＧｅＣｌ4，ＳｎＣｌ4，およびＴｉＣｌ4である。使用されるアミンはトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ジメチルエチルアミン、ピリジン、およびＮ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルエチレンジアミンを含む。この特許で開示されたように、塩素置換化合物の少くとも１個のモルおよび第三アミンの少くとも１個のモルがＰＤＣＰ溶液内で水分の各モルに付加される。
フランス特許出願番号第２，６９７，００８号は、溶液のＰＤＣＰ架橋を予防する塩化チオニルの付加を開示する。開示された方法では、０．１乃至１０％のＳＯＣｌ2が有機溶媒内のＰＤＣＰの溶液に付加され、ここで有機溶媒はベンゼン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、およびトリクロロベンベンゼンである。
前記の方法は、有機溶媒内でのポリハロホスファゼンの安定化をもたらすが、このような方法も不利な点を持つ。前に記載のハロゲン含有安定化化合物はＰＤＣＰを有用なポリオルガノホスファゼンに転換する工程で試薬として普通に用いられる求核試薬と反応し、これにより競争する副反応、最終製品の汚染、およびＰＣＤＰの望ましくない化学的修飾を起こす（マーク、他、無機ポリマー、プレンティス・ホール、６９ページ（１９９２年）；マーチ、先端有機化学、反応、メカニズム、および構造、第３版、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ、２８７、３７３、９８１ページ（１９８５年））。
合衆国特許第４，０８０，４３２号は、ポリジクロロホスファゼンと炭化水素溶媒の混合物への酸素含有有機化合物の付加を開示する。酸素含有有機化合物は安定化希釈剤として作用し、生成混合物の重量で１０％までの量を加えられる。望ましい酸素含有有機化合物はペンタノールなどのアルコールである。合衆国特許第４，０８０，４３２号で開示された工程で使用される他の酸素含有化合物は、ケトン、アルデヒド、エステル、エーテル、ポリエーテル、およびそれらの混合物を含む。これらの特異的な例はジグライムおよびテトラヒドロフランである。
この発明の一つの見地に従って、一つの溶質および少くとも１個の溶媒を含む溶液が提供される。この溶質はポリホスファゼンである。少くとも１個の溶媒が第１の溶媒を溶媒全量の量で少くとも２５％の量を含む。第１の溶媒は下記の構造式を持つ。
Ｒ1−（Ｏ−Ｒ2−）nＯ−Ｒ3
Ｒ1およびＲ3のそれぞれは１個乃至６個の炭素原子を持つ脂肪族あるいは芳香族炭化水素であり、またＲ1およびＲ3のそれぞれは同一あるいは異なっていてもよい。Ｒ2は１個乃至４個の炭素原子を持つ脂肪族炭化水素である。ｎは２乃至１０であり、望ましくは２乃至４である。
望ましくは、ポリホスファゼンはポリハロホスファゼンあるいはポリオルガノハロホスファゼンである。溶質として使用されるポリハロホスファゼンは、必ずしもそれに限定されないが、ポリジクロロホスファゼンおよびポリジブロモホスファゼンである。一つの実施例において、ポリハロホスファゼンはポリジクロロホスファゼンである。溶質として使用されるポリオルガノハロホスファゼンは、必ずしもそれに限定されないが、ポリ（フェノキシクロロ）ホスファゼンである。
酸素含有化合物が炭化水素溶媒およびポリハロホスファゼンとの混合物に含まれてはいたけれども、もしもそのような化合物が１０％以上の量で含まれていたならば、ポリハロホスファゼンの架橋が起ったであろうと考えられた。
驚いたことに、前に記載の構造式を持つ溶媒の量で少くとも２５％を含む少くとも１個の溶媒でポリホスファゼン（ポリハロホスファゼンあるいはポリオルガノハロホスファゼンなど）の溶液が形成され、それによりポリホスファゼンが架橋されずゲル化に対して安定したままで残ることを出願人は発見した。
も一つの実施例において、Ｒ1およびＲ3のそれぞれは１個乃至４個の炭素原子を持つアルキル基であり、各Ｒ1およびＲ3は同一あるいは異なっていてもよい。望ましくは、Ｒ1およびＲ3のそれぞれはメチルである。
望ましい実施例において、Ｒ2はエチレン（すなわちＣ2Ｈ4）である。
も一つの望ましい実施例において、ｎは２である。
もっとも望ましい実施例において、第１の溶媒はビス−２−メトキシエチルエーテルあるいはジエチレングリコールジメチルエーテルとしても知られるジグライムであり、これは下記の構造式を持つ。
ＣＨ3−Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ3
も一つの実施例において、溶液は少くとも第２の溶媒を含む。第２溶媒の例は、必ずしもそれに限定されないが、テトラヒドロフラン、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼンなどのハロベンゼン、モノグライム、ジオキサンおよびこれらの混合物を含む。
望ましくは、第１の溶媒は溶媒の全量の量で少くとも５０％の量で存在し、またより望ましくは、溶媒の全量の量で少なくとも７５％の量で存在する。
も一つの実施例において、ポリホスファゼンは前記溶液内で約０．１％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）から約３０％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）の濃度で存在し、また望ましくは約１％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）から約１０％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）の濃度で存在する。より望ましくは、ポリホスファゼンは約８％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）の量で存在する。
一般に、溶液はポリホスファゼン、例えばＰＤＣＰなどのようなポリハロホスファゼンなどのポリホスファゼンを、第１溶媒および前に記載の１個もしくはそれ以上の第２の溶媒との混合物に溶解して調製される。生成溶液は架橋に対しポリハロホスファゼンを安定化させる。安定化溶媒である第１溶媒は何らかの修飾反応と両立でき、従ってポリマー精製の追加の段階は更なる修飾の前には必要とされない。かくして、ポリホスファゼンは安定したままであり更な修飾あるいは使用に適したものとなる。
この発明は、ここで下記の実施例に関連して説明されるであろう。しかし、この発明の範囲はそれによって限定されることを意図するものではない。
実施例１
ポリ［ジ（クロロ）ホスファゼン〕（ＰＤＣＰ）は（ＮＰＣｌ2）3の溶融重合により合成され（オルコック、他、マクロモレキュールス、８巻、１号、３６−４２ページ（１９７４年））、無水条件の下で無水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解された。ＴＨＦ内でのＰＤＣＰの濃度は重量測定で２．１％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）となるように決定された。溶液はきつく密封されたびんで貯蔵され、１週間窒素の下で放置された。組成物のゲル化は７日後に観察された。
実施例２
ＰＤＣＰは実施例１で説明された通り合成され、次いで無水条件の下で無水ジグライムに溶解された。濃度は重力測定で１．７０％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）、０．９０％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）、０．８５％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）、０．４５％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）、０．４０％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）、および０．１５％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）になることが発見された。ＴＨＦ内でのＰＤＣＰの溶液は更に調製された。重量測定で決定されたこれら溶液の濃度は１．７０％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）、０．９０％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）、０．８５％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）、０．４５％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）、０．４０％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）、および０．１５％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）であった。すべてのサンプルは窒素の下で密封保存され、サンプルが架橋されたかどうかを観察するために毎日チェックされた。以下の表１で示されるように、３５日後には、ジグライム溶液はいずれも架橋されず、一方ＴＨＦのサンプルはすべて架橋した。
0004256934.tif 000003
０．５％以上の濃度で架橋ＴＨＦサンプルに対して、架橋サンプルは不溶ゲルを形成した。低い濃度では、相分離が観察された。
実施例３
ＰＤＣＰは実施例１で説明された通り合成され、次いで無水条件の下で無水ジグライムに溶解された。ジグライム内での（ＮＰＣｌ2）nの濃度は重力測定で８％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）になるように決定された。溶液はきつく密封されたびんで貯蔵され、５ケ月間無水窒素グローブ・ボックス内に放置された。この貯蔵期間に、架橋は観察されなかった。
実施例４
ＰＤＣＰは実施例１で説明された通り合成され、次いで無水条件の下で無水ジグライムおよび無水ＴＨＦの混合物に溶解された。すべてのサンプルの濃度は重量測定で１．５８％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）になるように決定された。６個のサンプルは以下の表IIで示される溶媒割合で調製された。表IIで示されるように、ジグライムの付加はＰＤＣＰの架橋を著しく遅らせあるいは排除することができる。
0004256934.tif 000004
実施例５
２ケ月間貯蔵されたジグライム内でのＰＤＣＰ（８％  ｗｔ．／ｖｏｌ．）溶液２００ｍｌが無水条件の下で三つ首フラスコに入れられた。パラベンプロピルナトリウム２１７ｇとパラベンプロピル１９６ｇがジグライム８７０ｍｌに溶解され、この溶液はＰＤＣＰ溶液に付加された。混合物は２日間無水条件の下で還流され、その後１６Ｎの水酸化カリウム溶液２２５ｍｌが付加された。ポリ［ジ（カルボキシルアトフェノキシ）ホスファゼン］、すなわちＰＣＰＰが濾過により分離された。この構造はＰ31−ＮＭＲおよびＨ1−ＮＭＲで立証された。分子量は多角レーザー光線拡散により１．１ｋｇ／モルと決定された。この組成物および合成ポリマーのＭｗは、オルコック、他、マクロモレキュールス、第２２巻、１号、１１８ページ（１９８９年）に記載されているような得られたポリマーのそれと同一であった。
しかし、この発明の範囲は前に記載の特異的な実施例に限定されるべきでないことは理解されるべきである。この発明は、特に説明されたもの以外にも実施することができ、しかもこれに伴う請求の範囲内にある。