(57)【要約】  本発明は、ラウリンラクタムをアニオン開環重合させるための、新規で迅速な開始メカニズムに関し、ここでは熱により活性化可能なＮ−複素環式カルベン化合物をベースとする潜在的な開始剤を用いるのだが、それは例えば特にＮ−複素環式カルベンＣＯ2化合物又はカルベン金属化合物（ＮＨＣ）である。こうして新規メカニズムにより、２０００〜３００００ｇ／ｍｏｌ超という分子量（Ｍw）、及び狭い多分散性が実現できる。この重合はバルクでも、また適切な溶剤中でも行うことができる。この種の化合物は潜熱性であり、加熱すると重合が始まって高い収率で定量的な反応になるまでポリラウリンラクタムになる一方で、室温では反応が抑制される。ポリラウリンラクタムの多分散性と分子量により、開始剤の選択、及び反応条件の選択が調整できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラウリンラクタムの重合を開始させる方法において、ラウリンラクタムを含有するモノマー混合物又はモノマー溶液を、無水のジメチルスルホキシド中で測定したｐＫＳ値が少なくとも２４である、保護されたＮ−複素環式カルベンと混合し、温度を開始温度に上昇させることにより重合を開始し、前記開始温度は少なくとも６０℃であり、前記開始温度はバルク重合の場合、前記モノマー混合物の融点を超える温度であることを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
前記保護されたＮ−複素環式カルベンが、以下の２つの式（Ｉ）又は（ＩＩ）の化合物のいずれかであり：
【化１】
2016523289.tif 000012
前記式中、
・Ｒ1は、ＣＨ2−、Ｃ2Ｈ4−、Ｃ3Ｈ6−、又は置換された相応する基であり、
・Ｒ2及びＲ3は同一であるか、又はそれぞれ相互に異なって、環状、分枝鎖状、若しくは直鎖状の、任意でヘテロ原子を有する、炭素原子数が１〜２０のアルキル基であるか、又は置換された、若しくは非置換の芳香族基であり、
・Ｒ4及びＲ5は同一であるか、又はそれぞれ相互に異なって、水素、環状、分枝鎖状、若しくは直鎖状の、任意でヘテロ原子を有する、炭素原子数が１〜２０のアルキル基であるか、又は置換された、若しくは非置換の芳香族基であり、
・Ｘは、ＣＯ2、ＺｎＸ’2、ＢｉＸ’3、ＳｎＸ’2、又はＭｇＸ’2であり、ここでＸ’は、ハロゲン若しくは擬ハロゲンである、
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記保護されたＮ−複素環式カルベンが、以下の２つの式（ＩＩＩ）又は（ＩＶ）のいずれかの化合物であり：
【化２】
2016523289.tif 000013
前記式中、
・Ｒ1は、ＣＨ2−、Ｃ2Ｈ4−、Ｃ3Ｈ6−、又は置換された相応する基であり、
・Ｒ2及びＲ3は同一であるか、又はそれぞれ相互に異なって、環状、分枝鎖状、若しくは直鎖状の、任意でヘテロ原子を有する、炭素原子数が１〜２０のアルキル基であるか、又は置換された、若しくは非置換の芳香族基であり、
・Ｒ4及びＲ5は同一であるか、又はそれぞれ相互に異なって、水素、環状、分枝鎖状、若しくは直鎖状の、任意でヘテロ原子を有する、炭素原子数が１〜２０のアルキル基であるか、又は置換された、若しくは非置換の芳香族基であり、
・Ｙは、ＣＦ3−、Ｃ6Ｆ4−、Ｃ6Ｆ5−、ＣＣｌ3−、ＯＲ4の基、ここでＲ4は炭素原子数が１〜１０のアルキル基であり、ＺｎＸ’2、ＢｉＸ’3、ＳｎＸ’2、又はＭｇＸ’2であり、ここでＸ’は、ハロゲン若しくは擬ハロゲンである、
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記方法から得られるポリマーは、ＧＰＣ測定においてポリスチレン標準に対して、質量平均分子量が５０００〜５００００ｇ／ｍｏｌであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記重合がバルク重合であり、前記開始温度が、１５０〜２２０℃であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記保護されたＮ−複素環式カルベンのｐＫＳ値が、２５〜３０であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記保護されたＮ−複素環式カルベンが、Ｒ1＝Ｃ2Ｈ4である前記式（Ｉ）の六員環のＮ−複素環であることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記モノマー混合物又は前記モノマー溶液が、ラウリンラクタムの他に、ε−カプロラクトン及び／又は１種以上のラクトンも含有することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記重合の前、繊維状の担体材料を、ラウリンラクタム、任意のコモノマー、及び保護されたＮ−複素環式カルベンを含有する組成物で含浸し、続いて温度を前記開始温度に高めることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
ラウリンラクタム、任意のコモノマー、及び保護されたＮ−複素環式カルベンを含有する組成物を、型に注ぎ込む、又は射出して、温度を前記開始温度に上昇させることにより、前記型の内部で重合を開始させることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法により製造可能であることを特徴とする、複合材の材料。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法により製造可能であることを特徴とする、注型部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラウリンラクタムをアニオン開環重合させるための、新規で迅速な開始メカニズムに関し、ここでは熱により活性化可能なＮ−複素環式カルベン化合物をベースとする潜在的な開始剤を用いるのだが、それは例えば特にＮ−複素環式カルベンＣＯ2化合物又はカルベン金属化合物（ＮＨＣ）である。こうして新規開始メカニズムにより、２０００〜３００００ｇ／ｍｏｌ超という分子量（Ｍw）、及び狭い多分散性が実現できる。この重合はバルクでも、また適切な溶剤中でも行うことができる。この種の化合物は熱的に潜在性であり、加熱すると重合が始まって高い収率で定量的な反応になるまでポリラウリンラクタムになる一方で、室温では反応が抑制される。ポリラウリンラクタムの多分散性と分子量により、開始剤の選択、及び反応条件の選択が調整できる。
【０００２】
従来技術
ラクタムの重合は通常、アニオン開環重合によって行われる。そのための開始剤としては、塩基、及び／又はルイス塩基が使用される。そこで適しているのは例えば、金属アルキル、アミン、ホスフィン、又はアルコキシドである。ラクタムのアニオン開環重合（ＲＯＰ）のためには特に、アルコラートが使用される。
【０００３】
或いはまた、カチオン開環重合も適している。この重合は、プロトン酸、ルイス酸、又はアルキル化剤によって開始できる。しかしながらカチオン重合は総じて、副反応（例えばエステル交換、又は環化）につながる傾向がある。このため、達成可能な分子量は、アニオン開環重合と比べて明らかに低減されている。
【０００４】
しかしながらこれらの方法に共通するのは、重合が既に低温（例えば室温）で始まることである。このため従来技術のラウリンラクタムは、特定の適用（例えば特に複合材の製造）には、あまり適していない。このためには、開始剤及び／又は開始剤系の温度依存潜在性が必要となるだろう。
【０００５】
Ｎ−複素環式カルベン（ＮＨＣ）は既に以前から、グループトランスファー重合（ＧＴＰ）において、シリル開始剤への開始剤として知られている（Raynaudら著、Angew.Chem.Int.Ed., 2008, 47, p.5390、又はSchoeltenら著、Macromolecules, 2008, 41, p.7399参照）。同じようにＮ−複素環式カルベンは、テレフタルアルデヒドの逐次重合における開始剤として知られている（Pionaudら著、Macromolecules, 2009, 42, p.4932）。ZhangらはAngew.Chem.Int.Ed.、2010, 49, p.10158でＮＨＣをルイス酸と組み合わせたルイス塩基としても開示している（例えばＮＨＣ・Ａｌ（Ｃ6Ｆ5）3、又はＮＨＣ・ＢＦ3）。この組み合わせは、ＭＭＡのための開始剤として適している。ZhangらはAngew.Chem., 2012, 124, p.2515で、１，３−ジ−ｔ−ブチルイミダゾリン−２−イリデンも、ＭＭＡ又はフルフリルメタクリレートを重合させるための開始剤として単独で開示している。しかしながらここでは、その他のＮＨＣはＭＭＡに対して何ら開始作用がなく、それどころか環状モノマー、例えばα−メチレン−γ−ブチロラクトン（ＭＢＬ）、又はγ−メチル−α−メチレン−γ−ブチロラクトン（ＭＭＢＬ）に対してのみ、開始作用を有することが確認された。加えて、ここで使用されるカルベンはそれ自体、非常に反応性が高いため取り扱いが困難であり、また重合は迅速に開始して、開始を制御可能にすることは比較的難しい。
【０００６】
KamberらはMacromolecules 2009, 42, p.1634-1639において、ε−カプロラクトンの開環重合を開始させるために、置換されたイミダゾールをＮ−複素環式カルベン（ＮＨＣ）として記載している。ここで重合は、高い活性によって既に室温で起こる。このためにNyceらはJ.Am.Chem.Soc, 2003, 125, p.3046〜3056で、アルコラートを用いて、イミダゾールハロゲン化物からその場でカルベンを形成することを記載している。ここでも重合は自発的に室温で、非常に速い速度で起こる。ShionらはMacromolecules, 2011, 44, p.2773〜2779で、イミダゾール−イリデンを用いた同じ手法を記載している。この双性イオンによって同じように室温で、明らかにより分子量が大きいポリマーにつながる。
【０００７】
独国特許出願第102013205186.7号明細書には、保護されたＮ−複素環式カルベンを用いて開始して、ラクトン（例えばε−カプロラクトン）を重合させることが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来技術を背景として、本発明の課題は、ラウリンラクタムを重合させるための新規な潜在性開始剤を提供することであった。この重合は、制御しながら開始可能な一方で、同時に開始された後には迅速、かつ容易に実施できる。
【０００９】
本発明の課題はさらに、潜在性開始剤として、モノマーの存在下、最大４０℃の温度で、少なくとも８時間安定的であり（すなわち、モノマー転化率が最大５％）、同時に活性化後には、少なくとも９０％のモノマー転化率でポリマーになる化合物を提供することであった。
【００１０】
加えて、潜在的な開始剤として使用される化合物は、それ自体貯蔵安定性であり、容易に、また確実に取り扱い可能であるのが望ましい。
【００１１】
加えて、開始剤とラウリンラクタムとの混合物は、問題なく織布又はたて編み布に含浸させることができ、その後に重合を活性化させることにより、含浸された織布又はたて編み布から複合材料が製造可能であるほど、貯蔵安定性であるのが望ましい。
【００１２】
さらに本発明の課題は、適切な開始剤メカニズムにより、ラウリンラクタムと他のラクタム及び／又はラクトンから、コポリマーを製造することである。
【００１３】
明示しないさらなる課題は、この箇所に明示されていなくても、明細書、実施例、またク特許請求の範囲から得られる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これらの課題は、ラウリンラクタムの重合を開始させるための新規方法によって解決される。この方法では、モノマー又はモノマー溶液を、保護されたＮ−複素環式カルベンと混合し、温度を開始温度（少なくとも６０℃、好ましくは少なくとも８０℃）に上げることによって、重合を開始する。バルク重合の場合、開始温度はモノマー混合物の溶融温度を超える温度である。この溶融温度は、当業者であれば容易に特定できる。純粋なラウリンラクタムは、溶融温度が約１５０℃である。特に好ましくは、重合をバルクで、１５０〜２２０℃の温度で開始する。本発明による開始剤の特徴は特に、これらの開始剤が低温、特に室温で全く、又はほとんど活性を有さないため、開始剤とラウリンラクタムとの混合物が貯蔵安定性であることである。この関連で「ほとんど活性がない」とは、ラウリンラクタムと開始剤との混合物において、２０時間の間にわたって室温で、モノマー転化率が最大５％であることを意味する。
【００１５】
特に、ｐＫＳ値が少なくとも２４、好ましくは２４〜３０である保護されたＮ−複素環式カルベンが適している。塩基性が低い保護されたＮ−複素環式カルベンは、開始剤活性が全くないか、又は開始活性が非常に低い。ここでｐＫＳ値は、２５℃で、無水のジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）中に関するものである。
【００１６】
このため、このような混合物は特に、複合材を製造するために非常に良好に使用できる。このために例えば繊維状担体に（例えば事前に変形させたスクリム布又はたて編み布の形で）この混合物を含浸させ、続いて開始剤温度に加熱する。ここで正確な開始温度は、それぞれの開始剤（すなわちカルベン）と、使用する保護基次第であり、それぞれの例については、当業者であれば容易に特定できる。
【００１７】
溶液重合の場合、溶剤の選択は様々な係数から、当業者が行うべきである。そこで溶剤は重合温度で、モノマーと開始剤に対して、また場合によっては生成するポリマーに対して、良好な溶液特性を有さなければならない。さらに、並行的な開始を避けるため、溶剤はプロトン性が強すぎないのが望ましい。さらに溶剤はもちろん、各工程パラメータ（例えば温度、及び圧力）に適合していなければならない。適切な溶剤の例は、ジメチルスルホキシドである。
【００１８】
複合材の材料を製造する場合、繊維状の担体は例えば、ガラス、炭素、プラスチック、例えばポリアミド（アラミド）、若しくはポリエステル、天然繊維、又は無機の繊維材料、例えばバサルト繊維、若しくはセラミック繊維から成っていてよい。これらの繊維は好ましくは、不織布、ニット地、よこ編み布、又はたて編み布製のテキスタイルの平面構造を形成し、これらは編み目のない束、例えば織り布、スクリム布、又は編組布ではない。これらの繊維はまた単純に、長繊維材料又は短繊維材料として存在していてもよい。
【００１９】
この方法は、ラウリンラクタムの重合に適している。ラウリンラクタムとその他のラクタム、及び／又はラクトンを含有する混合物もまた、本発明による方法で重合させることができる。
【００２０】
保護されたＮ−複素環式カルベンは特に、下記２つの式（Ｉ）又は（ＩＩ）のいずれかを有する化合物である：
【化１】
2016523289.tif 000002
【００２１】
上記式中、Ｒ1は、ＣＨ2−、Ｃ2Ｈ4−、Ｃ3Ｈ6−、又は置換された相応する基である。Ｒ2及びＲ3は同一であるか、又はそれぞれ相互に異なっていてよい。Ｒ2及び／又はＲ3は好ましくは、環状、分枝鎖状、若しくは直鎖状の、任意でヘテロ原子を有する、炭素原子数が１〜２０のアルキル基であるか、又は置換された、若しくは非置換の芳香族基である。Ｒ4及びＲ5は同一であるか、又はそれぞれ相互に異なっていてよい。Ｒ4及び／又はＲ5は好ましくは、水素、環状、分枝鎖状、若しくは直鎖状の、任意でヘテロ原子を有する、炭素原子数が１〜２０のアルキル基であるか、又は置換された、若しくは非置換の芳香族基である。Ｘは、ＣＯ2、ＣＳ2、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎ、又はＭｇであり、ここに記載した金属は、様々な金属化合物の代表例である。金属保護基は特に、ＺｎＸ’2、ＢｉＸ’3、ＳｎＸ’2、又はＭｇＸ’2であり、ここでＸ’は、ハロゲン又は擬ハロゲンであり、好ましくはＣｌである。
【００２２】
さらに、金属保護基はさらなる配位分子を有することができ、それは例えば、特にテトラヒドロフラン（ｔｈｆ）である。
【００２３】
この基Ｘを有するカルベンは貯蔵安定性であり、容易かつ安全に使用できる。カルボキシレート（ＣＯ2保護基）、又はジチオネート（ＣＳ2保護基）が好ましい。これらの化合物を用いると、金属無しで重合を行えるからである。
【００２４】
本発明により使用する開始剤のＮ−複素環式骨格の例は、特にイミダゾール、イミダゾリン、テトラヒドロピリミジン、及びジアゼピンである。
【００２５】
或いは、保護されたＮ−複素環式カルベンは、２つの下記式（ＩＩＩ）又は（ＩＶ）のいずれかを有する化合物であり得る：
【化２】
2016523289.tif 000003
【００２６】
Ｒ1＝ＣＨＲ5である式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）の化合物は特に、ｐＫＳ値が本発明により使用可能なカルベンの境界範囲にある。この場合、化合物の塩基性は、置換基のＲ2〜Ｒ5、特にＲ2とＲ3に依存している。よって、ある化合物が適しているかどうかは、２５℃でｐＫＳ値を、無水ジメチルスルホキシド中で測定することにより、事前に確認する必要がある。
【００２７】
上記式中、Ｒ1はここでも、ＣＨ2−、Ｃ2Ｈ4−、Ｃ3Ｈ6−、又は置換された相応する基である。同時にまた、Ｒ2及びＲ3は同一であるか、又はそれぞれ相互に異なっていてよい。このような場合にもこれは好ましくは、環状、分枝鎖状、若しくは直鎖状の、任意でヘテロ原子を有する、炭素原子数が１〜２０のアルキル基であるか、又は置換された、若しくは非置換の芳香族基である。Ｒ4及びＲ5は同一であるか、又はそれぞれ相互に異なっていてよい。Ｒ4及び／又はＲ5は好ましくは、水素、環状、分枝鎖状、若しくは直鎖状の、任意でヘテロ原子を有する、炭素原子数が１〜２０のアルキル基であるか、又は置換された、若しくは非置換の芳香族基である。これに対して保護基Ｙは、ＣＦ3−、Ｃ6Ｆ4−、Ｃ6Ｆ5−、ＣＣｌ3−、又はＯＲ4の基であってよく、ただしＲ4は、炭素原子数が１〜１０のアルキル基である。化合物（Ｉ）及び（ＩＩ）と同様に、化合物（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）はまた、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎ、又はＭｇから選択される金属保護基を有するＮ−複素環式カルベンであり得る。ここでも上記金属は、様々な金属化合物の代表例である。金属保護基は特に、ＺｎＸ’2、ＢｉＸ’3、ＳｎＸ’2、又はＭｇＸ’2であり、ここでＸ’は、ハロゲン又は擬ハロゲンであり、好ましくはＣｌである。さらに金属保護基は、さらなる配位分子を有することができ、その例は例えば溶媒分子、特にテトラヒドロフラン（ｔｈｆ）である。
【００２８】
以下に幾つかのＣＯ2で保護されたＮ−複素環式カルベンを示すが、これらの列挙により、何らかの形で本発明が制限を受けると理解されるべきではない。ここでは特に保護基も、列挙した他の保護基のいずれかによって置き換え可能である。六員環を有する式（Ｉ）のＮ−複素環式カルベン（すなわちＲ1が（ＣＨ2）2基であるもの）の例は、１，３−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム−２−カルボキシレート（１）、１，３−ジイソプロピルテトラヒドロピリミジニウム−２−カルボキシレート（２）、１，３−ビス−（２，４，６−トリメチルフェニル）テトラヒドロピリミジニウム−２−カルボキシレート（３）、１，３−ビス−（２，６−ジイソプロピルフェニル）テトラヒドロピリミジニウム−２−カルボキシレート（４）、１，３−ビスシクロヘキシルテトラヒドロピリミジニウム−２−カルボキシレート（１２）、１，３−ビス（４−ヘプチル）テトラヒドロピリミジニウム−２−カルボキシレート（１３）、及び１，３−ビス−（２，４−ジメトキシフェニル）テトラヒドロピリミジニウム−２−カルボキシレート（１５）である：
【化３】
2016523289.tif 000004
【００２９】
上記式中、Ｍｅｓは２，４，６−トリメチルフェニル基を、Ｄｉｐｐは、２，６−ジイソプロピルフェニル基を表す。
【００３０】
六員環の保護されたＮ−複素環式カルベンを開始剤として用いた重合は、このカルベンの塩基性が高いことに基づき、本発明の好ましい実施形態である。このカルベンは、Ｒ1＝Ｃ2Ｈ4である六員環のＮ−複素環式カルベンであることが特に好ましい。よって式（Ｉ）におけるＲ5は、水素原子である。
【００３１】
七員環を有する式（Ｉ）の例（すなわちＲ1が（ＣＨ2）3基）は、１，３−ビス−（２，４，６−トリメチルフェニル）テトラヒドロ−［１，３］−ジアゼピニウム−２−カルボキシレート（１０）、及び１，３−ビス−（２，６−ジイソプロピルフェニル）テトラヒドロ−［１，３］−ジアゼピニウム−２−カルボキシレート（１１）である：
【化４】
2016523289.tif 000005
【００３２】
式（ＩＩ）による化合物の例は、１，３−ジイソプロピルイミダゾリウム−２−カルボキシレート（５）、１，３−ジ−ｔ−ブチルイミダゾリウム−２−カルボキシレート（６）、１，３−ジシクロヘキシルイミダゾリウム−２−カルボキシレート（７）、１，３−ビス−（２，４，６−トリメチルフェニル）イミダゾリウム−２−カルボキシレート（８）、及び１，３−アダマンチル−イミダゾリウム−２−カルボキシレート（９）である：
【化５】
2016523289.tif 000006
【００３３】
上記式中、Ｃｙはシクロヘキシル基を表し、Ａｄはアダマンチル基を表す。不飽和で二重に保護された五員環のＮ−複素環式カルベンの場合、塩基性はそれぞれの置換基に大きく依存する。化合物（６）が１８０℃で高い転化率で重合を開始させる一方、化合物（５）は、同じ条件では適していない。
【００３４】
Ｒ1がＣＨ2である式（Ｉ）の開始剤の例は、１，３−ジ−ｔ−ブチル−イミダゾリウム−２−カルボキシレート（１４）、及び１，３−ジ−（２，４，６−トリメチルフェニル）−イミダゾリニウム−２−カルボキシレート（１４ａ）である：
【化６】
2016523289.tif 000007
【００３５】
化合物（１４）及び（１４ａ）の一重不飽和の五員環は、充分な塩基性を有し、ラウリンラクタム重合のための開始剤として適している。
【００３６】
金属で保護されたＮ−複素環式カルベンの例は、化合物（１６）〜（１９）である：
【化７】
2016523289.tif 000008
【００３７】
ここでは、塩基性が低い五員環のＮ−複素環式カルベンは、金属保護基の場合であっても、塩基性が低いことが原因で、１８０℃では重合を起こさないことが分かる。これとは逆に、化合物（１９）は、開始剤として完全に適している。
【００３８】
金属で保護されたＮ−複素環式カルベンは、二量体の形でも存在できる。このための例は、化合物（２０）である：
【化８】
2016523289.tif 000009
【００３９】
これらの化合物の製造は、一般的に文献から公知である。特に、アミンとオルトエステルから容易に利用可能なアミジンの環化は、様々な大きさの環に対して簡単に利用できる。
【化９】
2016523289.tif 000010
【００４０】
続いて好ましくは、立体障害性強塩基（例えば、カリウムヘキサメチルジシラザン：ＫＨＭＤＳ）を用いて、溶剤（例えばＴＨＦ）中で脱プロトン化を行う。溶剤を除去し、残渣を例えばＥｔ2Ｏでスラリー化する。濾過後にＣＯ2、又は別の保護基（例えばＳｎＣｌ2）を添加する。引き続きさらなる濾過を、例えばジエチルエーテル中で行い、乾燥を真空中で行うことにより、きれいな目的化合物を合成することができ、これによりしばしば、再結晶を行う必要がなくなる。アミジンの単純な形成、及びジハロゲン化物によるアミジンの環化とともに、工程数が最小の魅力的な合成経路が得られ、ここではクロマトグラフィー又はその他の精製が必要とならない。これら２つの反応は例えばまた、空気雰囲気下でも行うことができる。強塩基との反応による遊離カルベンの形成だけは、空気を排除して行わなければならない。この合成は例えば、Iglesiasら著、Organometallics 2008, 27, 3279〜3289に記載されている。相応するＣＳ2錯体の合成は例えば、Delaude著、Eur. J. lnorg.Chem. 2009, 1681〜1699、又はDelaudeら著、Eur. J.lnorg.Chem. 2009, 1882〜1891に記載されている。
【００４１】
意外なことに、保護されるＮ−複素環式カルベンの選択に応じて、比較的低い温度（例えば１８０℃）で非常に迅速に重合を行えることが判明した。よって１８０℃では、モノマーの８０％という転化率が、既にｔ50＜５０分で可能である。同時に、重合溶液、又はＮ−複素環式カルベンを含有する純粋なモノマー混合物を、これらが室温で数時間の間に重合しないように組み合わせることも可能である。よって本発明の大きな利点は、重合の潜在性である。
【００４２】
この関連で、大規模工業法においては大きな利点が得られる。よって反応混合物を製造して、任意の時点で単に温度を上げることによって開始させることができる。これによって混合物は例えば、反応容器の外部で混合することができ、純粋な重合のためだけに、反応釜に移すことができる。加えて、このような開始剤系に基づき、反応混合物を管型反応器若しくはループ型反応器、又は押出機又は混練機に連続的に添加しながら、連続重合を行うことができる。
【００４３】
さらに、ほぼ定量的なモノマー転化率が起こるように、重合を最適化することができる。この最適化は、溶液重合でも、バルク重合でも可能である。
【００４４】
さらに、本発明による方法によって、ポリマーの分子量を広い範囲で調整できる。よって特に、ポリスチレン標準に対してＧＰＣ測定で特定した質量平均分子量が５０００〜５００００ｇ／ｍｏｌであるポリマーを製造できる。
【００４５】
複合材の材料を製造するための代替的な、本発明による開始剤方法の適用領域は、注型ポリアミドの製造方法の使用である。
【００４６】
注型ポリアミドはたいてい、特に高分子のポリアミドである。その製造は純粋に化学的であり、通常は与圧しない。型の内部で、ラウリンラクタムを含有するモノマー原料に熱を加えて重合させ、ポリアミドにする。このために、モノマー組成物（つまり、ラウリンラクタムと任意のコモノマー）と、本発明による潜在的な開始剤との混合物を型に注ぎ込むか、又は射出する。型の中で、温度を開始温度に上昇させることによって重合が開始した後、特に高い結晶性を有する均一な材料が生成し、これは優れた特性という点で、押出成形されたポリアミドをさらに明らかに上回るものである。注型ポリアミド製の半製品と成形部材に特徴的なのは特に、硬度が高い場合の靭性、良好な耐摩耗性、良好な緩衝性、及びこの材料のさらなる容易な加工性である。これは特にまた、ラウリンラクタムから作製された注型ポリアミド１２にも当てはまる。この材料のための典型的な適用は、大きな機械要素、例えば滑り軸受け、稼働要素、ロープウェーのプーリー、移動式クレーン若しくは打ち抜きプレートのための高負荷ローラである。
【００４７】
このような注型ポリアミドを製造する際、本発明による方法の利点は、工程にわたる高い制御性である。本発明による方法によってまず、開始剤成分を含有するモノマー組成物で型を満たし、それから重合を適切に開始させることが可能になる。これによって、最終生成物の改善された成形信頼性と表面特性に、また注型工程の間に、明らかにより容易で確実な方法の経過につながる。これは従来技術では不可避で現れる開始剤が、注型前に排除できるからである。
【００４８】
このためまた、上記製造方法によってさらに製造可能な複合材材料も、この方法により製造可能な注型部材も、本発明の対象である。
【実施例】
【００４９】
一般的な重合処方
重合させるために、ラウリンラクタム、開始剤、任意のベンジルアルコール、及び任意の溶剤（例えばDMSO、DMF、又はトルエン）を、グローブボックス内でアルゴン雰囲気下、一緒に秤量して移した。ラウリンラクタムは、工業的な品質（純度９８％）で、特に後精製せずに使用した。溶液重合の場合、無水のDMSOを溶剤として使用し、反応槽としてはシュレンク管を使用した。反応時間が経過した後、ｍ−クレゾールを添加することによって停止させ、その生成物を１９０℃の温度で、ｍ−クレゾール中に溶かした。続いてこの生成物を、そうしている間に冷却した溶液から、アセトン中に沈殿させ、濾過し、三回アセトンで洗浄した。収率の測定は、高真空乾燥させた生成物を秤量することにより行った。
【００５０】
正確な量と、使用した開始剤の種類、及び任意のさらなる成分は、表１から読み取ることができる。
【００５１】
表１には、ラウリンラクタム（モノマー）のバルク重合による第一の結果が見られる。
【表１】
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【００５２】
転化率、開始温度、及び分子量は、開始剤と重合温度を選択することにより、調整可能である。さらに、定量的な転化率自体が、非常に短い重合時間で達成可能なことは明らかである。
【００５３】
表１には、比較例（ＶＢ）も見られる。ＶＢ１によれば、同じ系は、本発明による開始剤を添加しないと、重合活性を示さないことが分かる。ＶＢ２によれば、室温で本発明によれば重合が全く、又は顕著な重合が起こらないことが分かる。よってこれらの系は、潜在性である。
【００５４】
ＶＢ３及びＶＢ４が示すように、塩基性が低い、すなわちｐＫＳ値が２４未満の保護されたＮ−複素環式カルベンでは、１８０℃で重合が開始されない。
【国際調査報告】
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