DE19717371A1 - Propargyl-terminierte, nematische oder cholesterische Polymere - Google Patents
Propargyl-terminierte, nematische oder cholesterische PolymereInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Propargyl-terminierte, nematische oder
cholesterische Polyester, Polycarbonate oder Gemische davon.
Beim Erwärmen formanisotroper Stoffe können flüssigkristalline
Phasen, sogenannte Mesophasen, auftreten. Die einzelnen Phasen
unterscheiden sich durch die räumliche Anordnung der Molekül
schwerpunkte einerseits sowie durch die Molekülanordnung hin
sichtlich der Längsachsen andererseits (G. W. Gray, P. A. Winsor,
Liquid Crystals and Plastic Crystals, Ellis Horwood Limited,
Chichester 1974). Die nematisch flüssigkristalline Phase zeichnet
sich durch Parallelorientierung der Molekül-Längsachsen aus (ein
dimensionaler Ordnungszustand). Unter der Voraussetzung, daß die
die nematische Phase aufbauenden Moleküle chiral sind, entsteht
eine sogenannte chiral nematische (cholesterische) Phase, bei der
die Längsachsen der Moleküle eine zu ihr senkrechte, helixartige
Überstruktur ausbilden (H. Baessler, Festkörperprobleme XI,
1971). Der chirale Molekülteil kann sowohl im flüssigkristallinen
Molekül selbst vorhanden sein als auch als Dotierstoff zur
nematischen Phase gegeben werden, wobei die chiral nematische
Phase induziert wird. Dieses Phänomen wurde zuerst an Choleste
rolderivaten untersucht ( z. B. H. Baessler, M. M. Labes, J. Chem.
Phys. 52, 631 (1970).
Die chiral nematische Phase hat besondere optische Eigenschaften:
eine hohe optische Rotation sowie einen ausgeprägten Zirkular dichroismus, der durch Selektivreflektion von zirkular polari siertem Licht innerhalb der chiral nematischen Schicht entsteht. Entspricht die Ganghöhe der helixartigen Überstruktur der Wellen länge des sichtbaren Lichtes, kommt es zur Ausbildung einer soge nannten Grandjean-Textur. Die je nach Blickwinkel unterschiedlich erscheinenden Farben sind abhängig von der Ganghöhe der helix artigen Überstruktur, die ihrerseits vom Verdrillungsvermögen der chiralen Komponente abhängt. Dabei kann insbesondere durch Änderung der Konzentration eines chiralen Dotierstoffs die Gang höhe und damit der Wellenlängenbereich des selektiv reflektierten Lichts einer chiral nematischen Schicht variiert werden. Solche chiral nematischen Systeme bieten für eine praktische Anwendung interessante Möglichkeiten. So kann durch Einbau chiraler Mole külteile in mesogene Acrylsäureester und Orientierung in der chiral nematischen Phase, z. B. nach der Photovernetzung, ein sta biles, farbiges Netzwerk hergestellt werden, dessen Konzentration an chiraler Komponente dann aber nicht mehr geändert werden kann (G. Galli, M. Laus, A. Angelon, Makromol. Chemie 187, 2289 (1986)). Durch Zumischen von nichtvernetzbaren chiralen Verbin dungen zu nematischen Acrylsäureestern kann durch Photovernetzung ein farbiges Polymer hergestellt werden, welches noch hohe An teile löslicher Komponenten enthält (I. Heyndricks, D. J. Broer, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 203, 113 (1991)). Weiterhin kann durch statistische Hydrosilylierung von Gemischen aus Cholesterolderi vaten und acrylathaltigen Mesogenen mit definierten cyclischen Siloxanen und anschließender Photopolymerisation ein chiral nema tisches Netzwerk gewonnen werden, bei dem die chirale Komponente einen Anteil von bis zu 50% an dem eingesetzten Material haben kann; diese Polymerisate enthalten jedoch noch deutliche Mengen löslicher Anteile (F. H. Kreuzer, R. Mauerer, Ch. Müller-Rees, J. Stohrer, Vortrag Nr. 7, 22. Arbeitstagung Flüssigkristalle, Frei burg, 1993).
eine hohe optische Rotation sowie einen ausgeprägten Zirkular dichroismus, der durch Selektivreflektion von zirkular polari siertem Licht innerhalb der chiral nematischen Schicht entsteht. Entspricht die Ganghöhe der helixartigen Überstruktur der Wellen länge des sichtbaren Lichtes, kommt es zur Ausbildung einer soge nannten Grandjean-Textur. Die je nach Blickwinkel unterschiedlich erscheinenden Farben sind abhängig von der Ganghöhe der helix artigen Überstruktur, die ihrerseits vom Verdrillungsvermögen der chiralen Komponente abhängt. Dabei kann insbesondere durch Änderung der Konzentration eines chiralen Dotierstoffs die Gang höhe und damit der Wellenlängenbereich des selektiv reflektierten Lichts einer chiral nematischen Schicht variiert werden. Solche chiral nematischen Systeme bieten für eine praktische Anwendung interessante Möglichkeiten. So kann durch Einbau chiraler Mole külteile in mesogene Acrylsäureester und Orientierung in der chiral nematischen Phase, z. B. nach der Photovernetzung, ein sta biles, farbiges Netzwerk hergestellt werden, dessen Konzentration an chiraler Komponente dann aber nicht mehr geändert werden kann (G. Galli, M. Laus, A. Angelon, Makromol. Chemie 187, 2289 (1986)). Durch Zumischen von nichtvernetzbaren chiralen Verbin dungen zu nematischen Acrylsäureestern kann durch Photovernetzung ein farbiges Polymer hergestellt werden, welches noch hohe An teile löslicher Komponenten enthält (I. Heyndricks, D. J. Broer, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 203, 113 (1991)). Weiterhin kann durch statistische Hydrosilylierung von Gemischen aus Cholesterolderi vaten und acrylathaltigen Mesogenen mit definierten cyclischen Siloxanen und anschließender Photopolymerisation ein chiral nema tisches Netzwerk gewonnen werden, bei dem die chirale Komponente einen Anteil von bis zu 50% an dem eingesetzten Material haben kann; diese Polymerisate enthalten jedoch noch deutliche Mengen löslicher Anteile (F. H. Kreuzer, R. Mauerer, Ch. Müller-Rees, J. Stohrer, Vortrag Nr. 7, 22. Arbeitstagung Flüssigkristalle, Frei burg, 1993).
In der DE-A-35 35 547 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem
eine Mischung cholesterolhaltiger Monoacrylate über eine Photo
vernetzung zu chiral nematischen Schichten verarbeitet werden
kann. Allerdings beträgt der Gesamtanteil der chiralen Komponente
in der Mischung ca. 94%. Als reines Seitenkettenpolymer ist ein
solches Material zwar mechanisch nicht sehr stabil, eine Erhöhung
der Stabilität kann aber durch hochvernetzende Verdünnungsmittel
erreicht werden.
Auch zahlreiche chiral nematische Polyester, in denen die meso
genen Strukturen in die Hauptkette eingebaut sind, sind bekannt,
z. B. aus S. Vilasagar, A. Blumstein, Mol. Cryst. Liq. Cryst.
(1980), 56 (8), 263-9; A. Blumstein, s. Vilasagar, S. Ponratham,
S. B. Clough, R.B. Blumstein, G. Maret, J. Polym. Sci., Polym.
Phys. Ed. (1982), 20 (5), 877-92; E. Chiellini, G. Galli, C. Ma
langa, N. Spassky, Polym. Bull. (1983), 9 (6-7), 336-43); H. J.
Park, J. I. Jin, R. W. Leng, Polymer (1985), 26 (9), 1301-6; J.
I. Jin, E. J. Choi, K. Y. Lee, Polym. J. (1986), 18 (1), 99.101;
J. I. Jin, S. C. Lee, S. D. Chi, J. H. Chang; Pollimo (1986),
10 (4), 382-8; J. I. Jin, E. J. Choi, B. W. Jo, Pollimo (1986),
10 (6), 635-40; J. M. G. Cowie, H. H. Wu, Makromol. Chem. (1988),
189 (7), 1511-16; V. V. Zuev, I. G. Denisov, S. S. Skorokhodov,
Vysokomol. Soedin., Ser. A (1989, 31 (5), 1056-61; A. S. Ange
loni, D. Caretti, C. Carlini, E. Chiellini, G. Galli, A. Alto
mare, R. Solaro, M. Laus, Liq. Cryst. (1986), 4 (5), 513-27;
K. Fujishiro, R. W. Lenz, Nacromolecules (1992), 25 (1), 88-95;
K. Fujishiro, R. W. Lenz, Nacromolecules (1992), 25 (1), 81-7;
V. V. Zuev, I. G. Denisov, S. S. Skorokhodov, Vysokomol. Soedin.,
Ser. B (1992), 34 (3)1 47-54); V. V. Zuev, I. G. Denisov,
S. S. Skorokhodov Vysokomol. Soedin., Ser. B (1989), 31 (2),
130-2.
Diese Polyester zeigen in der Regel schmale Existenzbereiche der
chiral nematischen Phase und enthalten überwiegend offenkettige
chirale Komponenten, die eine geringe Verdrillungsfähigkeit be
sitzen, so daß relativ große Anteile dieser Komponenten notwendig
sind, um einen Farbeindruck zu erreichen. Dadurch ist die Auswahl
der restlichen Polyesterbestandteile z. B. hinsichtlich ihrer
mechanischen Eigenschaften eingeschränkt.
Die DE-A-195 04 913 beschreibt chiral nematische Polyester mit
stark verdrillend wirkenden chiralen Diolkomponenten, insbeson
dere Dianhydrozuckern, und breiten flüssigkristallinen Phasen
bereichen. Die Polymere können Zimtsäuregruppen enthalten, die
über eine [2 + 2]-Photocycloaddition vernetzbar sind.
Die EP-A-682 092 beschreibt Lacke auf der Basis chiral nemati
scher Polymere, die durch UV-Bestrahlung, nicht aber thermisch
vernetzbar sind. Als Beispiele werden Polyester, die durch Poly
kondensation von Dicarbonsäuren und Diolen hergestellt wurden,
genannt.
Aus der DE-A-44 41 651 ist ein Verfahren zur oberflächlichen Be
schichtung von Substraten mit einem Beschichtungsmittel, das min
destens eine polymerisierbare niedermolekulare flüssigkristalline
Verbindung enthält, bekannt. Außerdem wird die Verwendung von
insbesondere fotochemisch polymerisierbaren, niedermolekularen
flüssigkristallinen Verbindungen (Oligoestern) in Druckfarben,
Tinten und Lacksystemen beschrieben.
Die WO-A-96/02 597 beschreibt ein Verfahren zur Beschichtung oder
zum Bedrucken von Substanzen mit einem Beschichtungs- bzw. Be
druckungsmittel, das ein chirales oder achirales flüssigkristal
lines Monomeres und eine nichtflüssigkristalline chirale Verbin
dung enthält. Die flüssigkristallinen Monomeren sind vorzugsweise
fotochemisch polymerisierbare Bisacrylate.
Die WO-A-95/29 962 beschreibt wäßrige Überzugsmittel zur Her
stellung von Überzügen, deren Farbeindruck vom Betrachtungswinkel
abhängig ist und die plättchenförmige Pigmente aus orientierten,
dreidimensional vernetzten Substanzen flüssigkristalliner Struk
tur mit chiraler Phase enthalten. Als besonders bevorzugte Sub
stanzen werden dreidimensional vernetzbare Polyorganosiloxane be
schrieben.
Aus der WO-A-95/29 961 sind Überzugsmittel mit vom Betrachtungs
winkel abhängigem Farbeindruck und deren Einsatz in Basislacken
für Mehrschichtlackierungen bekannt. Die Mittel enthalten plätt
chenförmige Pigmente mit vom Betrachtungswinkel abhängiger Far
bigkeit, die aus orientierten, dreidimensional vernetzten Sub
stanzen flüssigkristalliner Struktur mit chiraler Phase bestehen.
Als bevorzugte Substanzen werden dreidimensional vernetzbare Po
lyorganosiloxane beschrieben.
Die DE-A-44 18 076 beschreibt einen Effektlack bzw. eine Effekt
lackierung unter Verwendung von flüssigkristallinen Interferenz
pigmenten. Die Interferenzpigmente bestehen aus veresterten Cel
luloseethern, insbesondere aus acylierter Hydroxypropylcellulose.
Aus der EP-A-724 005 ist ein Pigment mit vom Betrachtungswinkel
abhängiger Farbigkeit, dessen Herstellung sowie Verwendung in ei
nem Lack bekannt. Das Pigment wird durch dreidimensionales Ver
netzen von orientierten Substanzen flüssigkristalliner Struktur
mit chiraler Phase erhalten. Bevorzugte Substanzen sind dreidi
mensional vernetzbare Polyorganosiloxane. Um das Pigment gegen
über erhöhten Temperaturen farbhaltig zu machen, wird vorgeschla
gen, das Vernetzen in Gegenwart von zumindest einer weiteren,
farbneutralen Verbindung durchzuführen, die zumindest zwei ver
netzbare Doppelbindungen enthält. Als bevorzugte farbneutrale
Verbindungen werden Acrylate, Polyurethane, Epoxide, Siloxane,
Polyester und Alkydharze genannt.
Die EP-A-0686 674 und die ihr zugrundeliegende Prioritätsanmel
dung DE-A-44 16 191 beschreiben Interferenzpigmente aus in chole
sterischer Anordnung fixierten Molekülen sowie deren Verwendung.
Die beschriebenen Pigmente weisen eine plättchenförmige Struktur
und eine Dicke von 1 µm bis 20 µm auf. Sie enthalten orientierte
vernetzte Substanzen flüssigkristalliner Struktur mit einer chi
ralen Phase (vorzugsweise Polyorganosiloxane).
Die EP-A-0601 483 und die ihr zugrundeliegende Prioritätsanmel
dung DE-A-42 40 743 beschreiben Pigmente mit vom Betrachtungswin
kel abhängiger Farbigkeit, ihre Herstellung und Verwendung. Die
beschriebenen Pigmente bestehen aus orientierten dreidimensional
vernetzten Substanzen flüssigkristalliner Struktur mit chiraler
Phase (vorzugsweise Polyorganosiloxane) sowie gegebenenfalls wei
teren Farbstoffen und Pigmenten. Die gegebenenfalls vorhandenen
weiteren Farbstoffe und Pigmente dienen hierbei nicht als Träger
für die orientierten dreidimensional vernetzten flüssigkristalli
nen Substanzen mit chiraler Phase.
Die DE-A-196 31 658 beschreibt chiral nematische Polycarbonate, die
durch verschiedene Arten der Polykondensation von Diolen mit
Phosgen oder Diphosgen hergestellt werden. Photoreaktive und/oder
thermisch vernetzende Gruppen können in Form der entsprechenden
Diolverbindungen einkondensiert werden. Propargylderivate oder
deren Verwendung zur Terminierung der Polycarbonatketten werden
nicht erwähnt.
Die DE-A-197 04 506.5 beschreibt flüssigkristalline chiral nemati
sche Polyester mit flexiblen Ketten, die Isosorbid-, Isomannid-
und/oder Isoidideinheiten umfassen. Die Polyester sind nicht kri
stallin und bilden Grandjean-Texturen aus, die sich beim Abkühlen
unter die Glasübergangstemperatur einfrieren lassen. Sie sind da
her insbesondere als Oberflächenbeschichtungsmaterialien brauch
bar.
Eines der Hauptprobleme bei der Bereitstellung nematischer oder
cholesterischer Oligo-/Polyester oder Oligo-/Polycarbonate ist
die Fixierung ihrer supermolekularen Ordnung, die die erwünschten
optischen Eigenschaften der Polymere bedingt. Verschiedene Me
thoden zur Fixierung der supermolekularen Ordnung von Polymeren
durch Vernetzung über σ-Bindungen sind kürzlich publiziert worden
(H.R. Kricheldorf, N. Probst, M. Gurau, M. Berghahn; Macromolecu
les (1995) 28, 6565; J. Stumpe, A. Ziegler, M. Berghahn, H.R.
Kricheldorf; Macromolecules (1995) 28, 5306; H.R. Kricheldorf, N.
Probst; High Perform. Polym. (1995) 7, 471-480). Diese Methoden
umfassen die Photovernetzung von UV-sensitiven chiral nematischen
Polymeren.
Aus P.M. Hergenrother, Encyclopedia of Polymers 1, 61 (1985) sind
Acetylen-terminierte Präpolymere bekannt (S. 61-86) sowie Poly
mere, die in den Seitenketten Propargylgruppen enthalten (S.
82f). Die beschriebenen Verbindung sind thermisch vernetzbar.
Aus P.M. Hergenrother et al., Journal of Polymer Science: Part A:
Polymer Chemistry, 32, 3061-3067 (1994) sind Phenylacetylenyl terminierte Oligo-/Polyimide bekannt, die bei hohen Temperaturen ohne Freisetzung flüchtiger Stoffe vernetzt werden können. Die beschriebenen vernetzten Polymere sollen gegenüber Thermooxida tion stabiler sein als solche, die aus Acetylen-terminierten Oli gomeren hergestellt wurden.
Polymer Chemistry, 32, 3061-3067 (1994) sind Phenylacetylenyl terminierte Oligo-/Polyimide bekannt, die bei hohen Temperaturen ohne Freisetzung flüchtiger Stoffe vernetzt werden können. Die beschriebenen vernetzten Polymere sollen gegenüber Thermooxida tion stabiler sein als solche, die aus Acetylen-terminierten Oli gomeren hergestellt wurden.
Kozuch, M. et al. beschreiben in Macromol. Chem. Phys. 196,
2371-2382 (1995) die Synthese und Charakterisierung von Phenyla
cetylen-terminierten Oligoarylethersulfonen und Oligoarylether
ketonen. Beide Verbindungen sind ohne Freisetzung flüchtiger
Stoffe bei erhöhten Temperaturen thermisch vernetzbar und in ver
netztem Zustand lösungsmittelbeständig.
Aus Melissaris, A.P. und Litt, M.H., Macromolecules, 26,
6734-6740 (1993) ist N,N'-Bis(p-acetylenylphenyl)pyromelliti
mid bekannt, das ohne Freisetzung flüchtiger Stoffe und ohne Mit
wirkung eines Katalysators über ein radikalisches Intermediat
thermisch vernetzt werden kann.
Melissaris, A.P. et al. beschreiben in Macromolecules, 28,
860-865 (1995) weitere p-Acetylenyl-substituierte Monomere, die
bei Temperaturen weit unterhalb ihrer Glastemperaturen thermisch
vernetzt werden können und im vernetzten Zustand eine geringe li
neare thermische Expansion und eine hohe Stabilität gegenüber
Thermooxidation aufweisen.
Acetylen-terminierte Oligoetherketone werden von Nunez, F.M. et
al. in Polymer, 33, 15, 3286-3291 (1992) beschrieben. Die Oligo
mere sind bei 150-300°C thermisch vernetzbar, im vernetzten Zu
stand unlöslich und thermisch stabil mit Glastemperaturen von un
gefähr 250°C.
Taguchi, Y. et al. beschreiben die Synthese thermisch vernetzba
rer Acetylen-terminierter Polyaryletherketone, die im vernetzten
Zustand unlöslich und sehr feuchtigkeitsbeständig sind (Macromol.
Rapid Commun., 16, 183-187 (1995)).
Die US-A-4,206,107 beschreibt Acetylen-terminierte Oligoimide,
die sich sehr gut zur Verwendung als Preßharz, Lackharz und/oder
Laminierharz eignen sollen.
Die US-A-4, 166,168 beschreibt Acetylen-terminierte Polyimidester
und ihre thermische Vernetzung zur Herstellung unlöslicher
nichtschmelzbarer Polymere ohne Bildung von Nebenprodukten.
Grenier-Loustalot, M.F. und Sanglar, C. beschreiben die thermi
sche Vernetzung von Propargyl-terminierten Bisphenol-A-Monomeren
in Gegenwart von Katalysatoren, die die Vernetzungstemperatur er
heblich verringern. Als geeignete Katalysatoren werden
(C5H5)Co(CO)2, CuCl, CuCl2, (C5H5)2Ni, ((C6H5)3P)2NiCl2 und
RhCl((C6H5)3P)3 genannt (High Perform. Polym., 8, 533-554 (1996)).
Die US-A-5,475,133 beschreibt thermisch vernetzbare Diester, die
durch 4-Propargyloxybenzoesäure- oder p-Propargyloxyphenyloxyre
ste terminiert sind. Substituierte Propargyloxybenzoesäure-End
gruppen oder Propargyloxyphenyloxy-Endgruppen werden nicht er
wähnt. Weder Polycarbonate noch Polyester mit einem Polymerisa
tionsgrad < 2 werden in der genannten Schrift beschrieben. Auch
cholesterische Verbindungen werden nicht erwähnt. Einige der bei
spielhaft beschriebenen Diester haben flüssigkristalline Eigen
schaften, die jedoch schon weit unterhalb der Vernetzungstempera
tur verloren gehen. Es wird kein Beispiel für Vernetzung in der
flüssigkristallinen Phase angeführt.
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, Polyester,
Polycarbonate oder Gemische davon bereitzustellen, die in der ne
matischen bzw. cholesterischen Phase thermisch vernetzbar sind.
Gegenstand der,vorliegenden Erfindung sind Propargyl-terminierte,
nematische oder cholesterische Polyester, Polycarbonate oder
nematische oder cholesterische Gemische, die diese enthalten,
ausgenommen Diester der Formel
P - A1 - A - A2 - P,
worin A für 1,4-Phenylen, 4,4'-Biphenyl, 2,6-Naphthalinyl oder
-C6H4-CR=CR-C6H4- steht, wobei R für H oder CH3 steht und A einen
oder mehrere Substituenten aufweisen kann, die ausgewählt sind
unter Halogen, Nitro, Alkyl, Alkoxy, Furoalkyl, Fluoralkoxy oder
Phenyl,
A1 und A2 für
A1 und A2 für
stehen und P für HC∼CCH2O- steht.
Unter Polyestern bzw. Polycarbonaten sind hier Verbindungen mit
mindestens zwei Ester- bzw. Carbonatgruppen zu verstehen.
Soweit nicht anders angegeben steht Alkyl (auch in Alkoxy etc.)
für eine verzweigte oder unverzweigte Alkylgruppe, die vorzugs
weise 1 bis 12 Kohlenstoffatome, insbesondere 1 bis 6 Kohlenstof
fatome und besonders bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome, auf
weist.
Aryl oder Ar steht vorzugsweise für Phenyl oder Naphthyl. Halo
gen bedeutet vorzugsweise Cl oder Br.
Bevorzugte erfindungsgemäße Verbindungen sind Polyester, Polycar
bonate oder nematische oder cholesterische Gemische mit wenig
stens einer Propargylendgruppe der Formel R3C∼C-CH2-, worin R3
für H, C1-C4-Alkyl, Aryl oder Ar-C1-C4-alkyl (z. B. Benzyl oder
Phenethyl) steht, die direkt oder über ein Bindeglied an die
Polyester oder Polycarbonate gebunden ist. Das Bindeglied ist
vorzugsweise ausgewählt unter
worin R4 für H; C1-C4-Alkyl oder Phenyl steht, X für O, S oder NR2
steht, und R2 für H, C1-C4-Alkyl oder Phenyl steht.
Vorzugsweise ist in den erfindungsgemäßen Polyestern die Propar
gylendgruppe über
gebunden.
Die erfindungsgemäßen Polyester enthalten vorzugsweise
- a) mindestens eine aromatische oder araliphatische Dicarbonsäu reeinheit und/oder mindestens eine aromatische oder aralipha tische Hydroxycarbonsäureeinheit und
- b) mindestens eine Dioleinheit.
Bevorzugte Dicarbonsäureeinheiten sind solche der Formel
insbesondere solche der Formel
wobei jede der Phenylgruppen bzw. die Naphthylgruppe 1, 2 oder 3
Substituenten aufweisen kann, die unabhängig voneinander ausge
wählt sind unter C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Halogen oder Phenyl,
wobei in den obigen Formeln
W für NR, S, O, (CH2)pO(CH2)q, (CH2)m oder eine Einfachbindung steht,
R Alkyl oder Wasserstoff bedeutet,
m eine ganze Zahl von 1 bis 15 bedeutet, und
p und q unabhängig voneinander für ganze Zahlen von 0 bis 10 ste hen.
W für NR, S, O, (CH2)pO(CH2)q, (CH2)m oder eine Einfachbindung steht,
R Alkyl oder Wasserstoff bedeutet,
m eine ganze Zahl von 1 bis 15 bedeutet, und
p und q unabhängig voneinander für ganze Zahlen von 0 bis 10 ste hen.
Bevorzugte Hydroxycarbonsäureeinheiten sind solche der Formel
wobei jede Phenylgruppe oder die Naphthylgruppe 1, 2 oder 3 Sub
stituenten aufweisen kann, die unabhängig voneinander ausgewählt
sind unter C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Halogen oder Phenyl.
Bevorzugte Dioleinheiten sind solche der Formel
insbesondere der Formel
wobei in den obigen Formeln
L für Alkyl, Alkoxy, Halogen, COOR, OCOR, CONHR oder NHCOR steht,
X für S, O, N, CH2 oder eine Einfachbindung steht,
A eine Einfachbindung, (CH2)n, O(CH2)n, S(CH2)n, NR(CH2)n,
L für Alkyl, Alkoxy, Halogen, COOR, OCOR, CONHR oder NHCOR steht,
X für S, O, N, CH2 oder eine Einfachbindung steht,
A eine Einfachbindung, (CH2)n, O(CH2)n, S(CH2)n, NR(CH2)n,
oder
bedeutet,
R Alkyl oder Wasserstoff bedeutet,
R1 Wasserstoff, Halogen, Alkyl oder Phenyl bedeutet und
n eine ganze Zahl von 1 bis 15 bedeutet.
R Alkyl oder Wasserstoff bedeutet,
R1 Wasserstoff, Halogen, Alkyl oder Phenyl bedeutet und
n eine ganze Zahl von 1 bis 15 bedeutet.
Eine bevorzugte Ausführungsform sind Polyester, die mindestens
eine Dicarbonsäureeinheit der Formel
und mindestens eine Dioleinheit der Formel
wobei R3 für
H, Halogen, C1-C4-Alkyl, insbesondere CH3 oder C(CH3)3, oder Phe nyl steht, enthalten.
H, Halogen, C1-C4-Alkyl, insbesondere CH3 oder C(CH3)3, oder Phe nyl steht, enthalten.
Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Verbindungen sind Diester
der Formel P-Y-B-CO-O-A-O-CO-B-Y-P, worin P für eine Propargyl
endgruppe der oben definierten Formel steht, Y für O, S oder NR2
(R2 = C1-C4-Alkyl) steht, B für
steht, wobei
jede Phenylgruppe oder die Naphtylgruppe 1, 2 oder 3 Substituen ten aufweisen kann, die unabhängig voneinander ausgewählt sind unter C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Halogen oder Phenyl, und A (zu sammen mit den benachbarten Sauerstoffatomen) für eine der oben genannten Dioleinheiten steht.
jede Phenylgruppe oder die Naphtylgruppe 1, 2 oder 3 Substituen ten aufweisen kann, die unabhängig voneinander ausgewählt sind unter C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Halogen oder Phenyl, und A (zu sammen mit den benachbarten Sauerstoffatomen) für eine der oben genannten Dioleinheiten steht.
Besonders bevorzugte Diester sind solche der oben genannten For
mel, in der B für
steht, und
insbesondere Diester der Formel
insbesondere Diester der Formel
HC∼CCH2O-B-CO-O-A-O-CO-B-OCH2-C∼CH, worin
- a) B für
und
A für
steht, oder - b) B für
steht, und
A die unter a) genannten Bedeutungen besitzt.
Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Verbindungen sind Polycarbo
nate, die mindestens eine Dioleinheit der oben genannten Formeln,
insbesondere der Formeln
eingebaut enthalten.
Bevorzugte Polycarbonate sind dabei solche, die als Dioleinheiten
mindestens eine mesogene Einheit der Formel
und
mindestens eine chirale Einheit der Formel
mindestens eine chirale Einheit der Formel
und gegebenenfalls eine nicht-chirale Einheit der Formel
enthalten, wobei R1 die oben angegebenen Bedeutungen besitzt und
insbesondere für H oder CH3 steht.
Besonders bevorzugte Polycarbonate sind solche mit Propargylend
gruppen der Formel HC∼CCH2O-R5-CO, worin R5 für
steht.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Polyester kann durch ver
schiedene Arten der Polykondensation erfolgen, die unter anderem
aus H.R. Kricheldorf, N. Probst; Makromol. Rapid. Commun. (1995)
16, 231 und N. Probst, H.R. Kricheldorf; High Perform. Polym.
(1995) 7, 461 bekannt sind.
Säurekomponente und Alkoholkomponente werden im molaren Verhält
nis von ungefähr 2,5 bis 4,5 : 2,5 bis 4,5 eingesetzt.
Die Reaktionszeit kann in einem weiten Bereich variieren. Im all
gemeinen beträgt sie 1 bis 48 h, insbesondere 1 bis 24 h.
Die Reaktion wird bei erhöhter Temperatur durchgeführt, jedoch
unterhalb der Vernetzungstemperatur der Reaktanden oder Reak
tionsprodukte, im allgemeinen im Bereich von 120°C bis 300°C, wo
bei die Temperatur in diesem Bereich auch stufenweise erhöht wer
den kann.
Bei dem zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyester bevorzug
ten Kondensationsverfahren werden die freien Diole mit einem ak
tivierten Derivat der Dicarbonsäuren, z. B. dem Dichlorid und
Propargylderivaten mit freier Hydroxylfunktion oder Chloriden von
Propargylderivaten in einem geeigneten organischen Lösungsmittel,
z. B. einem Ether wie Dioxan, einem chlorierten Kohlenwasserstoff
wie Dichlormethan, 1,1,2,2-Tetrachlorethan, 1-Chlornaphthalin
oder 1,2-Dichlorbenzol, zur Reaktion gebracht. Zweckmäßigerweise
wird die Kondensation in Anwesenheit einer Base, z. B. Pyridin,
als HCl-Akzeptor durchgeführt. Als reaktionsgemäß geeignet ist
beispielsweise ein druckfester Rührbehälter mit Gas-Ein- und Aus
laßleitungen.
Vorzugsweise wird unter Stickstoff gearbeitet. Der gewonnene Po
lyester wird bei erhöhter Temperatur getrocknet, beispielsweise
bei etwa 120°C im Vakuum. Gegebenenfalls wird der Polyester einem
Reinigungsschritt durch erneutes Lösen in einem der obengenannten
Lösungsmittel und Ausfällen mit Methanol unterzogen.
Wenn das Polymer in dem verwendeten Lösungsmittel löslich ist,
wird die organische Phase abgetrennt und der Polyester daraus in
üblicher Weise gewonnen, z. B. durch Aufnehmen in Methanol und
Abfiltrieren. Fällt das Polymer hingegen aus dem Lösungsmittel
aus oder kommt es zur Gelbildung, wird das Reaktionsgemisch gege
benenfalls verdünnt, z. B. mit Methanol und das Polymer wird ab
filtriert.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Polycarbonate kann gleich
falls durch verschiedene Arten der Polykondensation, die unter
anderem aus der DE-A-19631658 bekannt sind, erfolgen.
Die Reaktionszeit ist über einen weiten Bereich variabel; sie be
trägt im allgemeinen 10 Minuten bis 24 Stunden, insbesondere 10
Minuten bis 5 Stunden. Die Reaktionstemperatur liegt im allgemei
nen im Bereich von etwa 0°C bis Umgebungstemperatur, sie kann je
doch auch höher sein, insbesondere um die Reaktion zu vervoll
ständigen.
Bei dem zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polycarbonate be
vorzugten Kondensationsverfahren werden die freien Diole in einem
Amin, vorzugsweise einem tertiären oder aromatischen Amin, bei
spielsweise Pyridin, gelöst. Phosgen, Diphosgen oder Triphosgen
wird in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, z. B. einem
Ether wie Tetrahydrofuran oder Dioxan, einem chlorierten Kohlen
wasserstoff, wie Dichlormethan, 1,1,2,2-Tetrachlorethan, 1-Chlor
naphtalin, Chlorbenzol oder 1,2-Dichlorbenzol gelöst. Diese Lö
sung wird der die Diole enthaltenden Lösung unter Rühren zugege
ben. Wenn das Polymer in dem verwendeten Lösungsmittel löslich
ist, wird die organische Phase abgetrennt und das Polycarbonat
daraus in üblicher Weise gewonnen, z. B. durch Aufnehmen in Metha
nol und Abfiltrieren. Fällt das Polymer hingegen aus dem Lösungs
mittel aus oder kommt es zur Gelbildung, wird das Reaktionsge
misch ggf. verdünnt, z. B. mit Methanol und das Polymer abfil
triert. Alternativ zu Phosgen, Diphosgen oder Triphosgen können
auch die chlorierten Kohlensäurediester der zu kondensierenden
Diole eingesetzt werden.
Die Kettenlänge der erfindungsgemäßen Polyester oder Polycarbo
nate kann über die eingesetzte Menge von Propargylderivaten va
riiert werden.
Die erfindungsgemäßen Polyester und Polycarbonate können mitein
ander zu "blends" gemischt werden, beispielsweise um ihre physi
kalischen Eigenschaften zu optimieren. Gegebenenfalls können auch
isotrope (nicht flüssig-kristalline) Polymere zugemischt werden,
insbesondere, wenn sie die cholesterischen Eigenschaften des Ge
misches verbessern. Besonders bevorzugt sind Gemische von propar
gylterminierten Diestern des Isosorbids, die Chiralität und eine
große Verdrillungsfähigkeit besitzen, mit propargylterminierten
nematischen oder cholesterischen Diestern. Diese Gemische, die
bis zu 30 mol.%, vorzugsweise 5 bis 20 mol.% propargylterminierte
Diester von Isosorbid enthalten, weisen durch thermische Vernet
zung dauerhaft fixierbare Grandjean-Texturen auf.
Die erfindungsgemäßen Polyester weisen eine inhärente Viskosität
ηinh von etwa 0,01 bis 3 dl/g, insbesondere etwa 0,01 bis
1,5 dl/g, gemessen bei 20°C mit c = 2 g/l in Dichlormethan/Tri
fluoressigsäure (Volumenverhältnis 4/l) auf.
Die Glastemperatur (bestimmt mittels DSC) der erfindungsgemäßen
Polyester liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 50 bis 300°C,
insbesondere etwa 60 bis 200°C.
Die erfindungsgemäßen Polycarbonate weisen eine inhärente Visko
sität ηinh von etwa 0,01 bis 3 dl/g, insbesondere etwa 0,01 bis 2
dl/g, gemessen bei 20°C mit c = 2 g/l in Dichlormethan/Trifluo
ressigsäure (Volumenverhältnis 4/l) auf.
Die mittels DSC bestimmte Glastemperatur der erfindungsgemäßen
Polycarbonate liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 50 bis
300°C, insbesondere etwa 50 bis 250°C.
Die erfindungsgemäßen Polyester und Polycarbonate enthalten die
Dicarbonsäure bzw. die Dioleinheiten in statistischer Verteilung.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind ohne Katalysator bei
einer Temperatur von etwa 120 bis 340°C insbesondere etwa 200 bis
315°C thermisch vernetzbar.
Um die Vernetzung bei niedrigeren Temperaturen durchführen zu
können, kann man auch in Gegenwart von Katalysatoren arbeiten,
insbesondere der in High Perform. Polym., 8, 533-554 (1996) ge
nannten: (C5H5)Co(CO)2, CuCl, CuCl2, (C5H5)2Ni, ((C6H5)3P)2NiCl2 und
RhCl((C6H5)3P)3. Die Katalysatoren oder Gemische davon werden vor
zugsweise in einer Menge von etwa 0,01 bis 3 Gew.-% des Reak
tionsgemischs, besonders bevorzugt etwa 0,1 bis 1 Gew.-% des Re
aktionsgemischs eingesetzt. Die Vernetzungstemperatur liegt dabei
je nach Katalysator und Katalysatorkonzentration um bis zu etwa
100°C tiefer als diejenige bei Vernetzung ohne Katalysator.
Die erfindungsgemäßen Polymere und Gemische eignen sich insbeson
dere als Oberflächenbeschichtungsmaterialien, als optische Bau
elemente und als Farbmittel. Sie können als farbgebendes Lack
system zur Beschichtung von Oberflächen (z. B. als Automobillack
oder Effektfolien), oder auch zur Herstellung von Farbpigmenten
Verwendung finden. Die farbgebende Struktur des Polymers kann
dabei durch thermische Vernetzung der nematischen oder choleste
rischen Phase dauerhaft fixiert werden. Die Herstellung von Farb
pigmenten kann z. B. durch Ablösen des orientierten Polymerfilms
von der beschichteten Oberfläche und Vermahlen zu plättchenförmi
gen Pigmenten erfolgen. Die Anwendung des Polymers als Lacksystem
kann dabei als Pulverlack, in der Schmelze oder in Lösung (z. B.
in Wasser, N-Methylpyrrolidon oder Dimethylformamid) erfolgen.
Die Orientierung des Systems geschieht im einfachsten Fall durch
Tempern der beschichteten Oberfläche und kann durch die Einwir
kung mechanischer, elektrischer oder magnetischer Kräfte gegebe
nenfalls verbessert werden.
Die erfindungsgemäßen Polymere können zur Einstellung der Visko
sität und des Verlaufverhaltens mit zusätzlichen Komponenten ver
mischt werden.
Besonders geeignet für lackartige Beschichtungen sind als solche
Komponenten polymere Bindemittel und/oder monomere Verbindungen,
die durch Polymerisation in ein polymeres Bindemittel überführt
werden können. Als solche Mittel eignen sich z. B. in organi
schen Lösungsmitteln lösliche Polyester, Celluloseester, Polyure
thane, Silikone, polyether- oder polyestermodifizierte Silikone.
Besonders bevorzugt werden Celluloseester wie Celluloseacetatbu
tyrat eingesetzt.
Gewünschtenfalls können den erfindungsgemäßen Lacken auch Stabi
lisatoren gegen UV- und Wettereinflüsse zugesetzt werden. Hierfür
eignen sich z. B. Derivate des 2,4-Dihydroxybenzophenons, Deri
vate des 2-Cyan-3,3-diphenylacrylates, Derivate des 2,2',
4,4'-Tetrahydroxybenzophenons, Derivate des Orthohydroxyphenyl
benztriazols, Salicylsäureester, Orthohydroxyphenyl-S-triazine
oder sterisch gehinderte Amine. Diese Stoffe können allein oder
vorzugsweise in Form von Gemischen eingesetzt werden.
Auch Pigmente, Farbstoffe und Füllstoffe können den erfindungsge
mäßen Lacksystemen zugesetzt werden.
Die Oberflächlichenbeschichtung kann auch mittels eines Druckver
fahrens vorgenommen werden.
Hierbei lassen sich alle üblichen Druckverfahren (z. B. Hoch-,
Tief-, Flexo-, Offset-, Siebdruck) anwenden.
Erfindungsgemäß geeignete Verfahren zum Beschichten und Bedrucken
von Substraten sind in der WO 96/02597 beschrieben, auf die hier
mit in vollem Umfang Bezug genommen wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind die Ver
bindungen der Formel
worin
A1 bis A4 unabhängig voneinander für Wasserstoff, Alkyl, Alko xyalkyl, gegebenenfalls durch Alkyl substituiertes Cycloal kyl, Halogen oder Nitro stehen;
X für S, O oder NR2 steht, wobei R2 für H, C1-C4-Alkyl oder Phe nyl steht,
R3 für Wasserstoff, C1-C4-Alkyl, Aryl oder Aryl-C1-C4-alkyl steht, oder
Amide oder Halogenide davon.
A1 bis A4 unabhängig voneinander für Wasserstoff, Alkyl, Alko xyalkyl, gegebenenfalls durch Alkyl substituiertes Cycloal kyl, Halogen oder Nitro stehen;
X für S, O oder NR2 steht, wobei R2 für H, C1-C4-Alkyl oder Phe nyl steht,
R3 für Wasserstoff, C1-C4-Alkyl, Aryl oder Aryl-C1-C4-alkyl steht, oder
Amide oder Halogenide davon.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Ver
wendung dieser Verbindung als thermisch oder fotochemisch ver
netzbare Endgruppe in Polymeren.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch
darauf zu beschränken:
Die physikalischen Eigenschaften der in den Beispielen beschrie benen Verbindungen sind in den Tabellen 1 bis 7 angegeben.
Die physikalischen Eigenschaften der in den Beispielen beschrie benen Verbindungen sind in den Tabellen 1 bis 7 angegeben.
6-Hydroxy-2-naphthoesäure (0,1 mol.) wurde in einer Lösung von
KOH (0,2 mol.) in 50 ml Wasser gelöst. Propargylchlorid (0,2
mol.) wurde hinzugegeben und das Reaktionsgemisch wurde 20 Stun
den im Rückfluß gerührt. Es wurde in Wasser (100 ml) gelöstes
KOH (0,1 mol.) zugegeben und weitere zwei Stunden erhitzt. Nach
Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch mit 4 N Salzsäure angesäuert
und das ausgefallene Produkt durch Filtration isoliert. Nach
Trocknung im Vakuum wurde das Produkt aus einem Ethanol/Wasser-Gemisch
(Volumenverhältnis 1 : 4) rekristallisiert. Hierdurch wurde
6-Propargyloxy-2-naphthoesäure mit einer Ausbeute von 98% gewon
nen. Der Schmelzpunkt (Tm) des Produktes lag bei 239 bis 241°C.
6-Propargyloxy-2-naphthoesäure (0,25 mol.) wurde in einem Gemisch
aus trockenem Chloroform (150 ml) und destilliertem Thionylchlo
rid (150 ml) suspendiert. Das Gemisch wurde 2,5 bis 3 Stunden un
ter Stickstoff im Rückfluß gerührt, bis kein NH3 mehr gebildet
wurde. Chloroform und Thionylchlorid wurden teilweise unter Nor
maldruck und teilweise im Vakuum abdestilliert. Das Restprodukt
wurde in trockenem Toluol gelöst und die Lösung im Vakuum einge
dampft. Schließlich wurde das Rohprodukt aus Gemischen von Chlo
roform und Ligroin rekristallisiert. Es wurde 6-Propargyl
oxy-2-naphthoesäurechlorid mit einer Ausbeute von 77% erhalten.
Der Schmelzpunkt des Produktes lag bei 93 bis 95°C.
Isosorbid (20 mmol.) und 4'-Propargyloxy-4-biphenylbenzoesäure
chlorid (41 mmol.) wurden in trockenem Chloroform (100 ml) gelöst
und in einen zylindrischen Glasreaktor gegeben, der mit mechani
schem Rührer sowie Gas-Ein- und -Auslaß versehen war. Unter Rüh
ren wurde eine Lösung von trockenem Pyridin (41 mmol.) in Chloro
form (10 ml) tropfenweise zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde
24 Stunden unter Stickstoff bei Raumtemperatur gerührt, mit Chlo
roform (100 ml) verdünnt und nachfolgend dreimal mit 1 N HCL und
dreimal mit Wasser gewaschen. Die Chloroformlösung wurde mit
Na2SO4 getrocknet und im Vakuum konzentriert. Durch portionsweise
Zugabe von Ligroin wurde das Produkt 3a
kristallisiert. Analog hierzu wurden vier weitere Diester (3b-e)
durch Umsetzung der Dihydroxy-substituierten Verbindungen b, c, d
und e mit 4'-Propargyloxy-4-biphenylbenzoesäurechlorid herge
stellt.
durch Umsetzung von 6-Propargyloxy-2-naphthoesäurechlorid mit
Isosorbid bzw. den Dihydroxy-substituierten Verbindungen b-f her
gestellt.
In der Tabelle 1 sind die physikalischen Eigenschaften (Drehwert
([α]D), Schmelztemperatur (Tm), Klärtemperatur (Ti) und Vernet
zungstemperatur (Tx)) sowie die Ausbeute und die Charakterisierung
der Schmelze angegeben.
Tabelle 1
Es wurden Gemische der Diester 3a und 3c, 3b und 3c, 4a und 4c
und 4b und 4c mit den in den Tabellen 2 bis 5 angegebenen Mol
verhältnissen hergestellt. Diesen Tabellen sind weiterhin die
Klärtemperatur (Ti), die Vernetzbarkeit in der flüssigkristallinen
Phase und die Charakterisierung der Schmelze des jeweiligen Gemi
sches zu entnehmen.
Gemisch von 3a und 3c
Gemisch von 3a und 3c
Gemisch von 3b und 3c
Gemisch von 3b und 3c
Gemisch von 4a und 4c
Gemisch von 4a und 4c
Gemisch von 4b und 4c
Gemisch von 4b und 4c
Eine konzentrierte Lösung von Terephthalsäuredichlorid (A) (8
mmol.) in trockenem Chloroform wurde unter Rühren tropfenweise zu
einer eisgekühlten Lösung von Phenylhydrochinon (W) (2 mmol.),
Isosorbid (I) (1 mmol.) und 4-Propargylthiophenol (Y) (2 mmol.) in
trockenem Pyridin (20 ml) gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde
dann 20 Stunden bei 20 bis 25°C gerührt und schließlich 2 Stunden
refluxiert. Das Reaktionsgemisch wurde im Vakuum konzentriert und
das Reaktionsprodukt in kaltem Methanol ausgefällt. Der erhaltene
Oligoester wurde durch Filtration isoliert, mit kaltem Methanol
gewaschen und bei 65°C im Vakuum getrocknet. Analog hierzu wurde
eine konzentrierte Lösung von Biphenyl-4,4'-dicarbonsäuredichlo
rid (C) (6 mmol.) und 6-Propargyloxy-2-naphthoesäurechlorid
(Z) (4 mmol.) in trockenem Chloroform unter Rühren tropfenweise zu
einer Lösung von Phenylhydrochinon (6 mmol.) und Isosorbid
(2 mmol.) in trockenem Pyridin (20 mmol.) gegeben und wie oben
beschrieben umgesetzt. Analog hierzu wurden 15 weitere Oligome
risationen unter Einsatz variierender Molmengen der genannten
Ausgangsverbindungen sowie von Naphthalin-2,6-dicarbonsäuredich
lorid (B), tert.-Butylhydrochinon (V) und Propargylalkohol (X)
durchgeführt. Die molaren Einsatzmengen der Monomere sowie die
Ausbeuten, die beobachteten Texturen und die physikalischen Ei
genschaften der erhaltenen Polymere sind in Tabelle 6 darge
stellt.
Eine Lösung von Diphosgen (12,8 mmol.) in 20 ml Dichlormethan
wurde tropfenweise zu einer Lösung von 4,4'-Dihydroxybiphenyl (10
mmol.), Methylhydrochinon (5 mmol.), Isorbid (5 mmol.) und Pro
pargylalkohol (10 mmol.) in 30 ml Pyridin gegeben. Das Gemisch
wurde bei 5 bis 10°C 30 Minuten und bei Raumtemperatur weitere 4
Stunden gerührt. Das Gemisch wurde dann in Methanol gegeben und
filtriert. Das isolierte Polymer wurde in Dichlormethan gelöst
und erneut in Methanol ausgefällt. Schließlich wurde das Polycar
bonat bei 90°C vakuumgetrocknet. Diese Reaktion und 5 weitere zu
ihr analoge werden durch das folgende Reaktionsschema verdeut
licht.
Das Produkt der oben beschriebenen Reaktion ist in Formel I als
Polycarbonat 10e dargestellt. Durch veränderte molare Einsatzmen
gen wurde das Polycarbonat 10f synthetisiert. Einsatz eines durch
eine zusätzliche Esterfunktion modifizierten Dihydroxybiphenyls
führte zu den Carbonaten 10g und 10h. Einsatz von 2,6-Dihydroxy
naphthalin anstelle von Methylhydrochinon führte zu den in Formel
II dargestellten Polycarbonaten 10i und 10j. Ausbeuten und die
physikalischen Eigenschaften dieser Polymere sind der Tabelle 7
zu entnehmen.
4-Propargyloxybenzoesäurechlorid (10 mmol.) wurde in 10 ml Pyri
din gelöst und zu einer kalten Lösung von 4,4'-Dihydroxybiphenyl
(10 mmol.), Methylhydrochinon (5 mmol.) und Isosorbid (5 mmol.)
in 20 ml trockenem Pyridin gegeben. Nach 10 Minuten wurde in 20
ml Dichlormethan gelöstes Diphosgen (12,8 mmol.) tropfenweise zu
der obigen Lösung gegeben. Man ließ das Gemisch 30 Minuten bei 5
bis 10°C und weitere 4 Stunden bei Raumtemperatur reagieren. Das
Gemisch wurde dann in Methanol gegeben und filtriert. Das iso
lierte Polymer wurde in Dichlormethan gelöst und erneut in Metha
nol ausgefällt. Schließlich wurde das Polycarbonat bei 90°C im
Vakuum getrocknet. Das folgende Reaktionsschema verdeutlicht
diese Umsetzung.
Die oben beschriebene Reaktion führte zu dem Polycarbonat 10a der
Formel III. Das Polycarbonat 10b wurde durch entsprechend verän
derte molare Einsatzmengen erhalten. Einsatz von 6-Propargy
loxy-2-naphthoesäurechlorid führte zu den Polycarbonaten 10c und
10d. Ausbeuten und physikalische Eigenschaften der Polymere 10a
bis 10d sind der Tabelle 7 zu entnehmen.
Claims (27)
1. Propargyl-terminierte, nematische oder cholesterische Poly
ester, Polycarbonate oder nematische oder cholesterische Ge
mische, die diese enthalten, ausgenommen Diester der Formel
P - A1 - A - A2 - P,
worin A für 1,4-Phenylen, 4,4'-Biphenyl, 2,6-Naphthalinyl oder -C6H4-CR=CR-C6H4- steht, wobei R für H oder CH3 steht und A einen oder mehrere Substituenten aufweisen kann, die ausge wählt sind unter Halogen, Nitro, Alkyl, Alkoxy, Fluoralkyl, Fluoralkoxy oder Phenyl,
A1 und A2 für
stehen und P für HC∼CCH2O- steht.
P - A1 - A - A2 - P,
worin A für 1,4-Phenylen, 4,4'-Biphenyl, 2,6-Naphthalinyl oder -C6H4-CR=CR-C6H4- steht, wobei R für H oder CH3 steht und A einen oder mehrere Substituenten aufweisen kann, die ausge wählt sind unter Halogen, Nitro, Alkyl, Alkoxy, Fluoralkyl, Fluoralkoxy oder Phenyl,
A1 und A2 für
stehen und P für HC∼CCH2O- steht.
2. Polyester, Polycarbonate oder nematische oder cholesterische
Gemische nach Anspruch 1 mit wenigstens einer Propargylend
gruppe der Formel R3C∼C-CH2-, worin R3 für Wasserstoff,
C1-C4-Alkyl, Aryl oder Ar-C1-C4-alkyl steht, die direkt oder
über ein Bindeglied an die Polyester oder Polycarbonate ge
bunden ist.
3. Polyester, Polycarbonate oder nematische oder cholesterische
Gemische nach Anspruch 2, wobei die Propargylendgruppe direkt
an eine Hydroxyendgruppe oder über ein Bindeglied gebunden
ist, das ausgewählt ist unter
worin R4 für H, C1-C4-Alkyl oder Phenyl steht und X für O, S oder NR2 steht, wobei R2 für H, C1-C4-Alkyl oder Phenyl steht.
worin R4 für H, C1-C4-Alkyl oder Phenyl steht und X für O, S oder NR2 steht, wobei R2 für H, C1-C4-Alkyl oder Phenyl steht.
4. Polyester nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die
- a) mindestens eine aromatische oder araliphatische Dicarbon säureeinheit und/oder mindestens eine aromatische oder araliphatische Hydroxycarbonsäureeinheit und
- b) mindestens eine Dioleinheit enthalten.
5. Polyester nach Anspruch 4, wobei die Dicarbonsäureeinheit
ausgewählt ist unter Dicarbonsäureeinheiten der Formel
insbesondere solchen der Formel
wobei jede der Phenylgruppen bzw. die Naphthylgruppe 1, 2 oder 3 Substituenten aufweisen kann, die unabhängig voneinan der ausgewählt sind unter C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Halogen oder Phenyl, wobei in den obigen Formeln
W für NR, S, O, (CH2)pO(CH2)g, (CH2)m oder eine Einfachbindung steht,
R Alkyl oder Wasserstoff bedeutet,
m eine ganze Zahl von 1 bis 15 bedeutet und
p und q unabhängig voneinander für ganze Zahlen von 0 bis 10 stehen.
insbesondere solchen der Formel
wobei jede der Phenylgruppen bzw. die Naphthylgruppe 1, 2 oder 3 Substituenten aufweisen kann, die unabhängig voneinan der ausgewählt sind unter C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Halogen oder Phenyl, wobei in den obigen Formeln
W für NR, S, O, (CH2)pO(CH2)g, (CH2)m oder eine Einfachbindung steht,
R Alkyl oder Wasserstoff bedeutet,
m eine ganze Zahl von 1 bis 15 bedeutet und
p und q unabhängig voneinander für ganze Zahlen von 0 bis 10 stehen.
6. Polyester nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Hydroxycarbonsäu
reeinheit ausgewählt ist unter
wobei jede Phenylgruppe oder die Naphthylgruppe 1, 2 oder 3 Substituenten aufweisen kann, die unabhängig voneinander aus gewählt sind unter C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Halogen oder Phenyl.
wobei jede Phenylgruppe oder die Naphthylgruppe 1, 2 oder 3 Substituenten aufweisen kann, die unabhängig voneinander aus gewählt sind unter C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Halogen oder Phenyl.
7. Polyester nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Diol
einheiten ausgewählt sind unter Dioleinheiten der Formel
insbesondere solchen der Formel
wobei in den obigen Formeln
L für Alkyl, Alkoxy, Halogen, COOR, OCOR, CONHR oder NHCOR steht,
X für S, O, N, CH2 oder eine Einfachbindung steht,
A eine Einfachbindung, (CH2)n, O(CH2)n, S(CH2)n, NR(CH2)n,
oder
bedeutet,
R Alkyl oder Wasserstoff bedeutet,
R1 Wasserstoff, Halogen, Alkyl oder Phenyl bedeutet und
n eine ganze Zahl von 1 bis 15 bedeutet.
insbesondere solchen der Formel
wobei in den obigen Formeln
L für Alkyl, Alkoxy, Halogen, COOR, OCOR, CONHR oder NHCOR steht,
X für S, O, N, CH2 oder eine Einfachbindung steht,
A eine Einfachbindung, (CH2)n, O(CH2)n, S(CH2)n, NR(CH2)n,
oder
bedeutet,
R Alkyl oder Wasserstoff bedeutet,
R1 Wasserstoff, Halogen, Alkyl oder Phenyl bedeutet und
n eine ganze Zahl von 1 bis 15 bedeutet.
8. Polyester nach einem der Ansprüche 5 oder 6, die mindestens
eine Dicarbonsäureeinheit der Formel
und mindestens eine Dioleinheit der Formel
enthalten, wobei
R1 für H, Halogen, C1-C4-Alkyl, insbesondere CH3 oder C(CH3)3, oder Phenyl steht.
und mindestens eine Dioleinheit der Formel
enthalten, wobei
R1 für H, Halogen, C1-C4-Alkyl, insbesondere CH3 oder C(CH3)3, oder Phenyl steht.
9. Polyester nach Anspruch 8, wobei die Propargylendgruppe über
gebunden ist.
gebunden ist.
10. Diester nach einem der vorhergehenden Ansprüche der Formel
P-Y-B-CO-O-A-O-CO-B-Y-P, worin P für eine Propargylendgruppe
der in Anspruch 2 definierten Formel steht, Y für O, S oder
NR2 (R2 = C1-C4-Alkyl) steht, B für
steht, wobei
jede Phenylgruppe oder die Naphthylgruppe 1, 2 oder 3 Substi tuenten aufweisen kann, die unabhängig voneinander ausgewählt sind unter C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Halogen oder Phenyl, und A (zusammen mit den benachbarten Sauerstoffatomen) für die in Anspruch 7 definierten Dioleinheiten steht.
steht, wobei
jede Phenylgruppe oder die Naphthylgruppe 1, 2 oder 3 Substi tuenten aufweisen kann, die unabhängig voneinander ausgewählt sind unter C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Halogen oder Phenyl, und A (zusammen mit den benachbarten Sauerstoffatomen) für die in Anspruch 7 definierten Dioleinheiten steht.
11. Diester nach Anspruch 10, wobei Y, A und P die in Anspruch 10
angegebenen Bedeutungen besitzen und B für
steht, wobei jede Phenylgruppe oder die Naphthylgruppe 1, 2 oder 3 Substi tuenten aufweisen kann, die unabhängig voneinander ausgewählt sind unter C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Halogen oder Phenyl.
steht, wobei jede Phenylgruppe oder die Naphthylgruppe 1, 2 oder 3 Substi tuenten aufweisen kann, die unabhängig voneinander ausgewählt sind unter C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Halogen oder Phenyl.
12. Diester nach Anspruch 10 oder 11 der Formel
HC∼CCH2O-B-CO-O-A-O-CO-B-OCH2-C∼CH, worin
HC∼CCH2O-B-CO-O-A-O-CO-B-OCH2-C∼CH, worin
- a) B für
und
A für
steht, oder - b) B für
steht, und
13. Polycarbonate nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die minde
stens eine wie in Anspruch 7 definierte Dioleinheit
insbesondere eine Dioleinheit der Formel
enthalten.
enthalten.
14. Polycarbonate nach Anspruch 13, die als Dioleinheiten minde
stens eine mesogene Einheit der Formel
und mindestens eine chirale Einheit der Formel
und gegebenenfalls eine nicht-chirale Einheit der Formel
enthalten, wobei R1 die in Anspruch 7 angegebenen Bedeutungen besitzt und insbesondere für H oder CH3 steht.
und mindestens eine chirale Einheit der Formel
und gegebenenfalls eine nicht-chirale Einheit der Formel
enthalten, wobei R1 die in Anspruch 7 angegebenen Bedeutungen besitzt und insbesondere für H oder CH3 steht.
15. Polycarbonate nach Anspruch 13 oder 14, mit Propargylendgrup
pen der Formel HC∼CCH2O-R5-CO, worin R5 für
steht.
steht.
16. Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das bis zu etwa
30 Mol.-%, insbesondere etwa 5 bis 20 Mol.-% Propargyl-termi
nierte Diester des Isosorbids sowie nematische oder choleste
rische Diester enthält.
17. Vernetzte Polyester, Polycarbonate oder nematische oder cho
lesterische Gemische, die diese enthalten, erhältlich durch
Erhitzen der Polyester, Polycarbonate oder der Gemische nach
einem der vorhergehenden Ansprüche.
18. Vernetzte Polyester, Polycarbonate oder nematische oder cho
lesterische Gemische, die diese enthalten, erhältlich durch
Erhitzen bei einer Temperatur von etwa 120 bis 340°C, insbe
sondere etwa 200 bis 315°C.
19. Vernetzte Polyester, Polycarbonate oder nematische oder cho
lesterische Gemische, die diese enthalten nach Anspruch 17,
erhältlich durch Erhitzen in Gegenwart eines Katalysators,
insbesondere (C5H5)Co(CO)2, CuCl, CuCl2, (C5H5)2Ni,
((C6H5)3P)2NiCl2 und RhCl((C6H5)3P)3.
20. Vernetzte Polyester, Polycarbonate oder nematische oder cho
lesterische Gemische, die diese enthalten, nach Anspruch 18,
dadurch erhältlich, daß man die Katalysatoren in einer Menge
von etwa 0,01 bis 3 Gew.-% des Reaktionsgemischs, insbeson
dere etwa 0,1 bis 1 Gew.-% des Reaktionsgemischs einsetzt.
21. Verwendung der Polyester, Polycarbonate oder Gemische nach
einem der Ansprüche 1 bis 16 als optisches Bauelement oder
als Oberflächenbeschichtungsmaterial.
22. Verwendung der Polyester, Polycarbonate oder Gemische nach
einem der Ansprüche 1 bis 16 als Farbmittel, insbesondere als
farbgebenden Bestandteil von Lacksystemen zur Beschichtung
von Oberflächen oder als Bestandteil von Druckfarben.
23. Pigmente, enthaltend Polyester, Polycarbonate oder Gemische
oder vernetzte Polyester, Polycarbonate oder Gemische nach
einem der Ansprüche 1 bis 20.
24. Beschichtungsmassen, enthaltend wenigstens einen Polyester,
ein Polycarbonat oder ein Gemisch nach einem der Ansprüche 1
bis 16, oder wenigstens ein Pigment nach Anspruch 23.
25. Verbindungen der Formel
worin
A1 bis A4 unabhängig voneinander für Wasserstoff, Alkyl, Al koxyalkyl, gegebenenfalls durch Alkyl substituiertes Cy cloalkyl, Halogen oder Nitro stehen;
X für S, O oder NR2 steht, wobei R2 für H, C1-C4-Alkyl oder Phenyl steht,
R3 für Wasserstoff, C1-C4-Alkyl, Aryl oder Aryl-C1-C4-alkyl steht, oder
Amide oder Halogenide davon.
worin
A1 bis A4 unabhängig voneinander für Wasserstoff, Alkyl, Al koxyalkyl, gegebenenfalls durch Alkyl substituiertes Cy cloalkyl, Halogen oder Nitro stehen;
X für S, O oder NR2 steht, wobei R2 für H, C1-C4-Alkyl oder Phenyl steht,
R3 für Wasserstoff, C1-C4-Alkyl, Aryl oder Aryl-C1-C4-alkyl steht, oder
Amide oder Halogenide davon.
26. Verbindungen nach Anspruch 25, wobei A1 bis A4 für H stehen,
R3 für H, C1-C4-Alkyl, Aryl oder Ar-C1-C4-alkyl steht und X
die in Anspruch 25 angegebenen Bedeutungen besitzt.
27. Verwendung der Verbindungen nach Anspruch 25 oder 26 als
thermisch oder photochemisch vernetzbare Endgruppe in Polyme
ren.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997117371 DE19717371A1 (de) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | Propargyl-terminierte, nematische oder cholesterische Polymere |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997117371 DE19717371A1 (de) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | Propargyl-terminierte, nematische oder cholesterische Polymere |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19717371A1 true DE19717371A1 (de) | 1998-10-29 |
Family
ID=7827647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997117371 Withdrawn DE19717371A1 (de) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | Propargyl-terminierte, nematische oder cholesterische Polymere |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19717371A1 (de) |
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1997
- 1997-04-24 DE DE1997117371 patent/DE19717371A1/de not_active Withdrawn
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