WO2018225166A1 - 自己修復材料 - Google Patents

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WO2018225166A1
WO2018225166A1 PCT/JP2017/021024 JP2017021024W WO2018225166A1 WO 2018225166 A1 WO2018225166 A1 WO 2018225166A1 JP 2017021024 W JP2017021024 W JP 2017021024W WO 2018225166 A1 WO2018225166 A1 WO 2018225166A1
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WO
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group
unsubstituted
substituted
homopolymer
monomer
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PCT/JP2017/021024
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French (fr)
Inventor
グン チェンピン
孝幸 黒川
桃林 孫
亮 陳
為 崔
猿渡 欣幸
Original Assignee
国立大学法人北海道大学
大阪有機化学工業株式会社
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Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/10Esters
    • C08F20/12Esters of monohydric alcohols or phenols

Definitions

  • the present invention relates to a resin that is tough and has a cutting-type self-repair function and a self-reconstruction function.
  • the polymers of the present invention have the property that even if cut, they can be readily repaired by recontact.
  • Resin is indispensable for human life.
  • Materials such as polyethylene, polypropylene, polyurethane, nylon, polyvinyl chloride, PET resin, carbon fiber, and Teflon (registered trademark) are various parts and support human society. Usually, these materials are molded and used by heat or the like, but when excessive stress is applied, they break and lose their functions. To repair the fractured surface, use an adhesive or the like to restore the function. On the other hand, even if an organism is injured, it has the power to repair the broken part. If the self-healing function of living organisms can be given to the resin, the application range of synthetic resin will be expanded, and it will contribute to the enrichment of human society.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2014-100047 describes a method of performing self-healing by heating a polyurethane elastomer.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-239722 describes a method of self-repairing a wound with a material containing a polymer containing a molecular chain derived from vinyl butyral and a plasticizer. Japanese Patent Laid-Open No.
  • Patent Document 4 International Publication No. 2015/151949 describes two methods.
  • a highly elastic body using an acrylic elastomer having an interpenetrating network structure using more than one kind of acrylic monomer is described (DN elastomer).
  • the “self-healing” used in these patent documents 2 to 4 is called “self-healing” in the sense that after a “scratch” occurs in the polymer, it recovers to its original state.
  • Such self-healing is different from a “cut-type” self-healing function that is cut and then restored to its original state upon contact.
  • the self-repair by heating in Patent Document 1 is also not different from the “cut-type” self-repair function because it is not restored to the original state by contacting after cutting.
  • Non-Patent Document 1 (Tao Lin Sun, Jiang Ping Gong “Physical hydrogels composed of polyphases demolished high toughness and viscoelastity 13” (93). Describes a method of self-repairing by simply bonding the cut surface at room temperature even after cutting (polyampholite gel).
  • the present inventors have combined a specific monomer (also referred to as “soft segment” in the present specification) in a single network structure with another monomer (hereinafter referred to as “hard segment” in this specification) as necessary.
  • a specific monomer also referred to as “soft segment” in the present specification
  • hard segment another monomer
  • a polymer exhibiting self-reconstructing property that improves Young's modulus and fracture stress even when dried after dissolution was successfully synthesized.
  • the monomer component has the general formula (2) (R 3 : hydrogen or methyl group, R 4 : organic group)
  • the cut self-healing function is defined in any one of the preceding clauses, wherein the stress recovery rate after 24 hours from cutting and contacting the cut surface of the homopolymer or copolymer is defined as about 20% or more.
  • the homopolymer or copolymer described. (Section 10) The homopolymer or copolymer according to any one of the preceding clauses, wherein the glass transition temperature of the homopolymer or copolymer is about ⁇ 30 to 30 ° C.
  • R 2 is halogen, hydroxyl group, cyano group, C 1 ⁇ 10 alkyl group, C 1 ⁇ 6 haloalkyl group, C 2 ⁇ 6 alkenyl group, C 2 ⁇ 6 haloalkenyl group, C 3 ⁇ 6 cycloalkyl or C 3-6 halocycloalkyl group optionally C 6 optionally substituted with 1-18 aryl or 5-18 membered heteroaryl group (said C 1 ⁇ 10 alkyl group may be substituted by C 6 to 18 aryl group) , or a C 6 ⁇ 18 aryl group or C 6 ⁇ 18 C 1 ⁇ 6 alkyl group substituted with an arylthio group, C 2 ⁇ 6 alkenyl or C 3 ⁇ 6 cycloalkyl group, any of the above sections 2.
  • R 2 is C 1 ⁇ 6 alkyl group substituted with C 1 ⁇ 10 alkyl group or optionally substituted C 6 ⁇ also be 18 aryl group with a halogen group or a phenyl group or a phenylthio group, the above terms The homopolymer or copolymer of any one of the above.
  • Section 20 The homopolymer or copolymer according to any one of the preceding clauses, wherein R 2 is a phenyl group, a benzyl group, a 2-phenylthioethyl group, or a 4-nonylphenyl group.
  • the vinyl monomer (B) is a C 3 ⁇ 12 cycloalkyl acrylates, copolymers according to any one of the aforementioned terms.
  • (Claim 36) The copolymer according to any one of the preceding items, wherein the vinyl monomer (B) is isobornyl acrylate.
  • (Paragraph 37) The homopolymer or copolymer according to any one of the preceding clauses, wherein the monomer component is polymerized in the absence of a crosslinking agent.
  • (Claim 38) The homopolymer or copolymer of any one of the preceding clauses wherein the monomer component is polymerized in the presence of a cross-linking agent.
  • Homopolymers or copolymers of (Section 56) A synthetic resin, pellet, film, plate, fiber, foaming agent, tube, rubber, or elastomer comprising the homopolymer or copolymer of any one of the above items.
  • the monomer component has the general formula (2) (R 3 : hydrogen or methyl group, R 4 : organic group)
  • the polymer of the present invention has a cutting-type self-healing function in all fields where repair is required when cutting occurs, more specifically, synthetic resin, pellets, film, plate, fiber, foaming agent, tube, rubber, Used for elastomers, motorcycles (bicycles, motorcycles, etc.), automobiles, airplanes, trains, ships, rockets, spacecrafts, transportation, leisure furniture, bedding, clothes, protective clothing, sports equipment, bathtubs, kitchens, tableware, cooking utensils , Containers and packaging materials, architecture (buildings, roads, building parts, etc.), agricultural films, industrial films, water and sewage, paints, cosmetics, electrical and electronic industries (electric appliances, computer parts, printed circuit boards, insulation) Body, conductor, wiring coating material, power generation element, speaker, microphone, noise canceller, transducer, etc.), light transmission Cables, medical materials and instruments (catheters, guidewires, artificial blood vessels, artificial muscles, artificial organs, dialysis membranes, endoscopes, etc.), small pumps, actuators,
  • FIG. 1-A shows the stress-strain curves as a result of tensile testing of three homopolymers.
  • FIG. 1-A shows poly (ethyl acrylate (EA)) (described by solid lines), poly (2-methoxyethyl acrylate (2-MTA)) (described by dotted lines) and poly (ethyl carbitol acrylate (CBA)) ( This is a stress-strain curve (shown by a broken line).
  • FIG. 1-B shows the stress-strain curves as a result of tensile testing of three homopolymers.
  • FIG. B is a stress-strain curve for poly (benzyl acrylate (BZA)) (dotted line), poly (phenoxyethyl acrylate (PHEA)) (solid line) and poly (phenoxydiethylene glycol acrylate (PHDEA)) (dashed line).
  • FIG. 1-C is a stress-strain curve of poly (isobornyl acrylate (IBXA)).
  • FIG. 2-A shows the results of a one-side notch test for poly (BZA). In the graph, the solid line is the result of a sample without a notch, and the dotted line is the result of a sample with a notch.
  • FIG. 2-B shows the results of a one-side notch test for poly (PHEA).
  • FIG. 2-C shows the results of a one-side notch test for poly (PHDEA).
  • FIG. 3-A shows the result of a one-sided notch test for poly (EA).
  • FIG. 3-B shows the results of a one-side notch test for poly (2-MTA).
  • FIG. 4-A shows the storage elastic modulus (G ′: plotted by black circles, the same applies hereinafter), loss elastic modulus (G ′′: plotted by triangles, applies hereinafter) and loss coefficient according to the time-temperature conversion rule.
  • a master curve (synthetic curve) of Tan ⁇ : plotted by gray square (the same applies hereinafter) is shown.
  • FIG. 4-B shows the master curves of poly (PHEA) G ′, G ′′ and Tan ⁇ according to the time-temperature conversion rule.
  • FIG. 4-C shows a master curve of G ′, G ′′ and Tan ⁇ of poly (PHDEA) according to the time-temperature conversion rule.
  • FIG. 5-A shows the master curves of poly (EA) G ′, G ′′ and Tan ⁇ according to the time-temperature conversion law.
  • FIG. 5-B shows the master curves of G ′, G ′′ and Tan ⁇ of poly (2-MTA) according to the time-temperature conversion rule.
  • FIG. 5C shows the master curves of G ', G ′′ and Tan ⁇ of poly (CBA) according to the time-temperature conversion rule.
  • f is the molar fraction of PHEA with respect to all monomers in the polymer.
  • f is the molar fraction of PHEA with respect to all monomers in the polymer.
  • FIG. 6-C is a correlation curve between the Young's modulus and the molar fraction f of the polymers listed in FIGS. 6-A and B.
  • FIG. 2 shows a stress-strain curve as a result of a tensile test of (PHDEA-co-IBXA) (solid line).
  • f is the molar fraction of BZA, PHEA, or PHDEA with respect to all monomers in the polymer.
  • FIG. 7-B shows the results of tensile tests of poly (EA-co-IBXA) (double solid line), poly (2-MTA-co-IBXA) (dotted line) and poly (CBA-co-IBXA) (solid line). Shows the stress-strain curve.
  • f is the mole fraction of EA, 2-MTA or CBA relative to all monomers in the polymer.
  • FIG. 8-A shows the results of a one-sided notch test for poly (BZA-co-IBXA) when the molar fraction f of the self-sacrificial network is 0.7.
  • FIG. 8-B shows the results of a one-sided notch test for poly (PHEA-co-IBXA) when the molar fraction f of the self-sacrificial network is 0.7.
  • the solid line is the result of the sample without the notch
  • the dotted line is the result of the sample with the notch (hereinafter the same).
  • FIG. 10 shows a comparison of poly (PHEA-co-IBXA), polyurethane and natural rubber by stress-strain curves.
  • FIG. 10 shows a comparison of poly (PHEA-co-IBXA), polyurethane and natural rubber by stress-strain curves.
  • FIG. 13-B shows the standby time dependence of the hysteresis ratio, defined as the area ratio of the secondary hysteresis loop to the primary hysteresis loop of poly (PHEA).
  • the waiting time it is a black solid line before cutting
  • 50 minutes is a black dotted line
  • 30 minutes is a black broken line
  • 20 minutes is a gray solid line
  • 10 minutes is a gray dotted line Yes
  • 5 minutes is a gray dashed line
  • 3 minutes is a double line
  • 0 minutes is a two-dot chain line.
  • FIG. 15-A shows the stress-strain curve as a result of a tensile test of poly (PHEA) performed on samples with different waiting times.
  • a poly (PHEA) dumbbell-shaped test piece JIS K6251 dumbbell-shaped No. 7 was cut in half using a razor blade, and then contacted. The sample polymer was then fully repaired over different waiting times from 1 minute to 72 hours to form one polymer.
  • FIG. 15-A A photograph of the dumbbell-type polymer and the polymer during self-healing immediately after cutting in this test is shown in FIG.
  • FIG. 15-A before cutting, a black solid line, 0-1 minute (1 min) is a double line, 0-10 minutes (10 min) is a dotted line, 0-1 hour (1 h) is a gray solid line, 0-24 hours ( 24h) is represented by a double broken line, and 0-72 hours (72h) is represented by a black broken line.
  • FIG. 15-C is a partially enlarged view of FIG. 15-B and shows the result of the standby time from 6 hours to 120 hours. The relationship between time and the lines in the graph is the same as in FIG. 15-B.
  • FIG. 16 shows a flow of a cutting-type self-repairing test.
  • FIG. 17 shows photographs immediately after cutting and self-repairing of the poly (PHEA) dumbbell-shaped test piece of the present invention.
  • FIG. 18-A shows the stress-strain curve as a result of a tensile test performed before cutting poly (PHEA) + 5% crosslinker and 24 hours after contacting the cut surface. The test piece before cutting is represented by a double line, and the test piece 24 hours after contact with the cut surface is represented by a dotted line (hereinafter the same).
  • FIG. 18-B shows the stress-strain curves as a result of a tensile test performed before cutting poly (PHDEA) and 24 hours after contacting the cut surface.
  • FIG. 19-A shows a stress-strain curve as a result of a tensile test performed before cutting poly (4-nonylphenoxytetraethylene glycol acrylate (M113)) and 24 hours after contact with the cut surface.
  • FIG. 19-B shows the stress-strain curves as a result of a tensile test performed before cutting poly (phenylthioethyl acrylate (PHSEA)) and 24 hours after contacting the cut surface.
  • FIG. 20-A shows stress-strain curves as a result of a tensile test conducted before cutting poly (ethyl acrylate (EA)) and 24 hours after contacting the cut surface.
  • FIG. 20-B shows the stress-strain curve as a result of a tensile test performed before cutting poly (2-methoxyethyl acrylate (2-MTA)) and 24 hours after contacting the cut surface.
  • FIG. 20-C shows the stress-strain curves as a result of a tensile test performed before cutting poly (ethyl carbitol acrylate (CBA)) and 24 hours after contacting the cut surface.
  • FIG. 21 shows the results of differential scanning calorimetry of poly (PHEA) and poly (IBXA). The structures of the respective raw material monomers, phenoxyethyl acrylate and isobornyl acrylate, are also shown.
  • FIG. 22 shows the dissolution process in the process for evaluating self-reconstruction.
  • the solid line indicates the result of the sample before the first dissolution
  • the broken line indicates the sample after one cycle of dissolution, volatilization and drying
  • the dotted line indicates the result of the sample after repeating the above cycle twice.
  • FIG. 24-B is a partially enlarged view of FIG. 24-A.
  • self-healing or “self-healing function” refer to a polymer by performing a treatment or operation when the polymer is in a different state from the normal state. , To return to the original normal state or a state close to it, a property or function.
  • self-repairing or “self-repairing function” includes cut-type self-repairability (cut-type self-repair function), wound-type self-repairability (wound-type self-repair function) as defined herein, and Self-healing (self-healing function) is included.
  • cut-type self-repairing or “cut-type self-repairing function” refers to a certain polymer or a certain treatment or operation after being cut (typically contact). ) Means to return to the original normal state or a state close thereto, a property or a function.
  • cut-type self-healing property typically, after cutting the polymer into two, the cut surface is brought into contact with each other, and then a certain length of the polymer is cut.
  • a tensile test is performed after a waiting time, it means a polymer in which the stress of the polymer after cut repair recovers to at least about 5% of the original polymer. Details of this term will be described in “[4] Measurement of cutting-type self-repair” described later.
  • stress recovery rate is measured in a tensile test of the polymer after self-repair relative to the stress measured in the tensile test of the polymer before cutting (eg, the tensile test detailed in the examples below). Refers to the percentage of stress. Therefore, self-repairability can be determined by determining such a stress recovery rate.
  • the stress recovery rate of the polymers of the present invention is, for example, about 5%, about 10%, about 20%, about 30%, about 40% after a waiting time of 1 minute, 10 minutes, 1 hour, 24 hours, or 72 hours. About 50%, about 60%, about 70%, about 80%, about 90% or about 100%.
  • “scratch-type self-repairing” or “scratch-type self-healing function” refers to a certain polymer, and is typically a treatment or operation after scratching the polymer (typically Means to return to the original normal state or a state close to the normal state (for example, the wound becomes invisible), the property or the function.
  • self-healing or “self-healing function” refers to a certain polymer when it is pulled in any direction or when pressure is applied in any direction. Or by performing an operation (typically standing for a certain period of time, heating, etc.) to return to the original normal state or a state close thereto (for example, to return to the original shape), property or function means.
  • reprocessable refers to a certain polymer, and after the polymer is cut, crushed or the like, it performs a certain process or operation. (Typically, contact) means that the polymer can be processed again by returning to the original normal state or a state close to the normal state. Whether or not it has “reworkability” depends on tensile strength test (JIS K7113, K7161, K7162, K7127 standard), deflection temperature test (JIS K7191-1 standard), dynamic mechanical property test bending vibration (JIS K7244- 3-6), Vickers hardness test (JIS Z2244), Rockwell hardness test (JIS Z2245).
  • recyclability refers to a certain polymer, and the polymer performs a certain treatment or operation after being cut or crushed. This means that the function of the polymer can be exhibited again by returning to the original normal state or a state close to the original state (typically contact). Whether it has “recyclability” is determined by tensile strength test (JIS K7113, K7161, K7162, K7127 standard), deflection temperature test (JIS K7191-1 standard), dynamic mechanical property test bending vibration (JIS K7244- 3-6), Vickers hardness test (JIS Z2244), Rockwell hardness test (JIS Z2245). Note that “recyclability” and “recyclable function” can be used interchangeably with “reworkability” and “reworkability function”, respectively.
  • self-reconstructing property or “self-reconstructing function” refers to a polymer, and after dissolving the polymer in an arbitrary solvent (typically chloroform), the solvent (typically Most of them are removed (typically volatilized, evaporated, compressed, air dried) and the residue is dried (typically heat dried in an oven) By returning to a state close to that, the function that the polymer had again can be exhibited to the same degree or more, and the property or function can be exhibited again.
  • solvent typically chloroform
  • (meth) acrylate means acrylate or methacrylate, and acrylate and methacrylate may be used alone or in combination.
  • (Meth) acryloyloxy means acryloyloxy or methacryloyloxy, and acryloyloxy and methacryloyloxy may be used alone or in combination.
  • (Meth) acrylic acid means acrylic acid or methacrylic acid, and acrylic acid and methacrylic acid may be used alone or in combination.
  • a polymer refers to a compound formed by polymerizing a plurality of monomers.
  • the monomer is the “starting material (material)” and the polymer is the product (final product).
  • “homopolymer” is a compound formed by polymerizing only one type of monomer
  • “copolymer” is a compound formed by polymerizing two or more types of monomers. It is.
  • the “monomer” refers to a compound that polymerizes two or more to form a polymer.
  • the monomer (A) is represented by the general formula (1).
  • R 1 hydrogen or C 1-4 alkyl group
  • R 2 unsubstituted or substituted alkyl group, unsubstituted or substituted alkenyl group, unsubstituted or substituted cycloalkyl group, unsubstituted or substituted cycloalkenyl group, unsubstituted or substituted heterocyclic group, unsubstituted or substituted aryl group, or An unsubstituted or substituted heteroaryl group
  • X 1 and X 2 each independently selected from the group consisting of O, S, NR x , and CR x1 R x2 R x: hydrogen, C 1 ⁇ 6 alkyl group, C 1 ⁇ 6 alkoxy group, C 1 ⁇ 6
  • the vinyl monomer (B) is represented by the general formula (2). (R 3 : hydrogen or methyl group, R 4 : organic group) It is represented by The monomer (B) is a kind of vinyl monomer.
  • vinyl monomer refers to a monomer containing at least one terminal methylene (H 2 C ⁇ CH—) or exomethylene (H 2 C ⁇ C ⁇ ).
  • the “monomer component” may be composed only of the monomer (A), or may be a mixture of the monomer (A) and one or more other monomers.
  • Halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom. Since the number of halogen atoms contained in the alkyl group varies depending on the number of carbon atoms of the alkyl group and the like and cannot be determined unconditionally, it is preferable to adjust appropriately within a range in which the object of the present invention is not impaired.
  • Alkyl group refers to a monovalent group formed by losing one hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon (alkane) such as methane, ethane, or propane, and is generally represented by C n H 2n + 1 —. Where n is a positive integer. Alkyl can be linear or branched.
  • the alkyl (C 1-4 alkyl) group having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n- propyl group, an isopropyl group, n- butyl group, isobutyl group, tert- butyl group, sec- butyl Examples include groups, but the present invention is not limited to such examples.
  • Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (C 1-6 alkyl) include, for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a tert-butyl group, a sec-butyl group, an n-pentyl group, an isoamyl group, and an n-hexyl group.
  • alkyl group having 1 to 10 carbon atoms examples include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an n-octyl group, an n-nonyl group, and an n-decanyl group. The invention is not limited to such examples.
  • alkenyl group refers to a monovalent group formed by loss of one hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon (alkene) containing at least one double bond such as ethene, propene, or butene. In general, it is represented by C m H 2m ⁇ 1 (where m is an integer of 2 or more). An alkenyl group can be straight or branched.
  • Examples of the alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms include an ethenyl group, a 1-propenyl group, a 2-propenyl group, a butenyl group, a pentenyl group, a hexenyl group, and the like, but the present invention is not limited to such examples. It is not something.
  • Examples of the alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms include an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, a heptenyl group, an octenyl group, a nonenyl group, a decenyl group, and the like, but the present invention is limited only to such examples. It is not a thing.
  • Alkoxy group refers to a monovalent group generated by loss of a hydrogen atom of a hydroxy group of an alcohol, and is generally represented by C n H 2n + 1 O— (where n is 1 or more). Is an integer).
  • alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms examples include methoxy, ethoxy, n-propyloxy, isopropyloxy, n-butyloxy, isobutyloxy, tert-butyloxy, sec-butyloxy, n- Examples include a pentyloxy group, an isoamyloxy group, an n-hexyloxy group, an isohexyloxy group, and the like, but the present invention is not limited to such examples.
  • Haloalkyl group refers to an alkyl group in which one or more hydrogen atoms on the alkyl group are substituted with a halogen atom.
  • Perhaloalkyl refers to an alkyl group in which all hydrogen atoms on the alkyl group are substituted with halogen atoms.
  • haloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms examples include trifluoromethyl group, trifluoroethyl group, perfluoroethyl group, trifluoro n-propyl group, perfluoro n-propyl group, trifluoroisopropyl group, perfluoroisopropyl group, Fluoro n-butyl group, perfluoro n-butyl group, trifluoroisobutyl group, perfluoroisobutyl group, trifluoro tert-butyl group, perfluoro tert-butyl group, trifluoro n-pentyl group, perfluoro n-pentyl group, trifluoro n Examples include a -hexyl group and a perfluoro n-hexyl group, but the present invention is not limited to such examples.
  • Cycloalkyl group means a monocyclic or polycyclic saturated hydrocarbon group, and includes a bridged structure.
  • C 3-12 cycloalkyl group means a cyclic alkyl group having 3 to 12 carbon atoms.
  • Specific examples of the “C 6-12 cycloalkyl group” include a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, an adamantyl group, an isobornyl group, and the like.
  • C 3-12 cycloalkyl group a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a C 6-12 cycloalkyl group and the like can be mentioned.
  • C 6-12 cycloalkyl group is used.
  • Cycloalkenyl group means a monocyclic or polycyclic unsaturated hydrocarbon group containing a double bond, and includes a bridged structure. Examples include one in which one or more carbon-carbon bonds of the “cycloalkyl group” are double bonds.
  • C 3-12 cycloalkenyl group means a cyclic alkenyl group having 3 to 12 carbon atoms.
  • C 6-12 cycloalkenyl group examples include 1-cyclohexenyl group, 2-cyclohexenyl group, 3-cyclohexenyl group, cycloheptenyl group, cyclooctenyl group, cyclononenyl group and the like. It is done.
  • C 3-12 cycloalkyl group a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a C 6-12 cycloalkenyl group and the like can be mentioned.
  • C 6-12 cycloalkenyl group is used.
  • Heterocyclic group means a cyclic group having 1 to 3 of the same or different atoms selected from a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom in the ring. One or more unsaturated bonds may be included.
  • “3- to 8-membered heterocyclic group” means a heterocyclic group having 3 to 8 ring members.
  • heterocyclic group examples include pyranyl group, furyl group, pyrrolidinyl group, imidazolidinyl group, piperidinyl group, morpholinyl group, thiomorpholinyl group, hexamethyleneiminyl group, thiazolidinyl group, tetrahydrofuranyl group, tetrahydropyridinyl group Group, oxetanyl group, tetrahydropyranyl group and the like.
  • the group includes a heterocyclic group having a crosslinked structure.
  • aryl group refers to a group formed by leaving one hydrogen atom bonded to an aromatic hydrocarbon ring.
  • aryl group refers to a group formed by leaving one hydrogen atom bonded to an aromatic hydrocarbon ring.
  • benzene phenyl group (C 6 H 5 —), from toluene, tolyl group (CH 3 C 6 H 4 —), from xylene, xylyl group ((CH 3 ) 2 C 6 H 3 —), from naphthalene Is derived from a naphthyl group (C 10 H 8 —).
  • C 6-14 aryl group means an aromatic hydrocarbon group having a carbon number of 6 to 14.
  • C 6 ⁇ 14 aryl group for example, phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, acenaphthyl group, an anthryl group, fluorenyl group, phenalenyl group, phenanthryl group and the like Is mentioned.
  • C 6 ⁇ 18 aryl group for example, C 6 ⁇ 14 aryl group, a benzo [a] anthryl group, benzo [a] fluorenyl group, benzo [c] phenanthryl group, a chrysenyl group, fluoranthenyl Group, pyrenyl group, tetracenyl group, triphenylenyl group and the like.
  • An arylthio group refers to an aryl-S— group. For example, phenyl-S-group and the like can be mentioned.
  • Heteroaryl group means a monocyclic or polycyclic heteroatom-containing aromatic group, and the group is the same or different heteroaryl selected from a nitrogen atom, a sulfur atom and an oxygen atom. It contains one or more atoms (for example, 1 to 4 atoms).
  • “5- to 18-membered heteroaryl group” means a heteroaryl group having 5 to 18 ring atoms.
  • a “haloheteroaryl group” refers to one or more hydrogens on a ring member atom replaced with a halogen.
  • heteroaryl group examples include, for example, pyrrolyl group, thienyl group, benzothienyl group, benzofuranyl group, benzoxazolyl group, benzothiazolyl group, furyl group, oxazolyl group, thiazolyl group, isoxazolyl group, isothiazolyl group, Benzoisoxazolyl group, benzoisothiazolyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, pyridyl group, pyrazyl group, pyrimidyl group, pyridazyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, triazolyl group, triazinyl group, tetrazolyl group, indolyl group, imidazo [1,2-a] pyridyl group, pyrazolo [1,5-a] pyridyl group, [1,2,4] triazolo [1,5-a
  • alkylene group refers to a divalent group formed by losing two hydrogen atoms from an aliphatic hydrocarbon (alkane) such as methane, ethane, or propane, and is generally — (C m H 2m )-(Where m is a positive integer).
  • alkane aliphatic hydrocarbon
  • An alkylene group can be straight or branched. Examples of the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms include methylene group, ethylene group, n-propylene group, isopropylene group, n-butylene group, isobutylene group, tert-butylene group, n-pentene group, and n-hexylene group.
  • An isohexylene group and the like can be mentioned, but the present invention is not limited to such examples.
  • An alkylene group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable, a methylene group and an ethylene group are further preferable, and an ethylene group is still more preferable.
  • alkenylene group is a divalent group formed by losing two hydrogen atoms from an aliphatic hydrocarbon (alkene) containing at least one double bond, such as ethenylene, propenylene, and butenylene. And is generally represented by- (C m H 2m-2 )-(where m is an integer of 2 or more).
  • An alkenylene group can be straight or branched.
  • alkenylene group having 2 to 10 carbon atoms examples include ethenylene group, n-propenylene group, isopropenylene group, n-butenylene group, isobutenylene group, n-pentenylene group, n-hexenylene group, isohexenylene group and the like.
  • An alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms is preferable, an alkenylene group having 2 to 4 carbon atoms is more preferable, an ethenylene group and an n-propenylene group are further preferable, and an ethenylene group is still more preferable.
  • substituted generally refers to the replacement of one or more hydrogen radicals in a given structure with a radical of a particular substituent. It is recognized that the phrase “optionally substituted” is used interchangeably with the phrase “unsubstituted or substituted”. For example, "C 1 ⁇ 10 alkyl optionally substituted C 6 ⁇ also be 18 aryl group group”, "unsubstituted C 6 ⁇ 18 aryl group or a C 1 ⁇ 10 C 6 ⁇ substituted with an alkyl group, It is synonymous with “ 18 aryl group”.
  • the number of substituents in a group defined by using “substituted (substituted)” or “optionally substituted” is not particularly limited as long as it can be substituted. is there.
  • the description of each group also applies when the group is a part of another group or a substituent.
  • the number of carbon atoms in the definition of “substituent” may be expressed as “C 1-6 ”, for example.
  • the expression “C 1-6 alkyl” is synonymous with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • a substituent that does not clearly indicate the term “substituted (substituted)” or “optionally substituted” means an “unsubstituted” substituent.
  • Preferred examples of the substituents include halogen, C 1 ⁇ 10 alkyl group, C 1 ⁇ 6 alkoxy group, C 2 ⁇ 6 alkenyl group, C 1 ⁇ 6 haloalkyl group, C 2 ⁇ 6 haloalkenyl group, C 6 ⁇ 18 aryl group, -S-C 6 ⁇ 18 aryl group include C 1 ⁇ 6 alkyl group substituted with a C 6 ⁇ 18 aryl group.
  • Organic group means a monovalent functional group containing any of carbon, oxygen, nitrogen, or sulfur.
  • the organic group include an alkyl group, alkenyl group, cycloalkyl group, cycloalkenyl group, aryl group, arylalkyl group, alkylaryl group, alkyloxycarbonyl group, cycloalkyloxycarbonyl group, arylalkyloxycarbonyl group, and complex.
  • Examples include a cyclic group, an amino group, a cyano group, and a sulfo group, but the present invention is not limited to such examples.
  • Hard Segment means a monomer compound that imparts elasticity to a polymer produced by polymerization.
  • the monomer (B) of the general formula (2) is a hard segment.
  • the hard segment is sometimes referred to as a “glassy portion”.
  • Soft Segment means a monomeric compound that serves to dissipate the energy received by the polymer that it is polymerized from.
  • the monomer (A) of the general formula (1) is a soft segment.
  • the soft segment is sometimes called an “elastic portion”.
  • a polymer structure formed by polymerization of soft segments may be referred to as a “self-sacrificial network”.
  • Elastomer is a general term for materials having rubber-like elasticity near normal temperature. Elastomers are usually composed of polymers. It has features such as low elastic modulus, high elongation, and high resilience.
  • f f is the molar fraction of the soft segment in the polymerization of the hard segment (i.e. monomer (B)) and soft segment (i.e. monomer (A)) (here it can be 1, in which case the monomer (A ) Is produced.
  • the monomer (A ) Is produced.
  • isobornyl acrylate and phenoxyethyl acrylate it means the molar fraction of phenoxyethyl acrylate.
  • Young's modulus is a proportional constant of the strain and stress in the coaxial direction in the elastic range where Hooke's law is established. Also called the longitudinal elastic modulus. The low Young's modulus indicates that the slope of the stress-strain curve in the elastic range is small.
  • Examples of rubber include natural rubber (such as gum arabic, tragacanth, and guar), synthetic rubber produced by bulk polymerization, and synthetic latex rubber produced by emulsion polymerization. It is not limited.
  • the present invention provides: General formula (1) (R 1 : hydrogen or C 1-4 alkyl group, R 2 : unsubstituted or substituted alkyl group, unsubstituted or substituted alkenyl group, unsubstituted or substituted cycloalkyl group, unsubstituted or substituted cycloalkenyl group, unsubstituted or substituted heterocyclic group, unsubstituted or substituted aryl group, or An unsubstituted or substituted heteroaryl group, X 1 and X 2 : each independently selected from the group consisting of O, S, NR x , and CR x1 R x2 R x: hydrogen, C 1 ⁇ 6 alkyl group, C 1 ⁇ 6 alkoxy group, C 1 ⁇ 6 haloalkyl group or a C 2 ⁇ 6 haloalkenyl group, R x1 and R x2 are each independently hydrogen, unsubstituted or substituted
  • R 2 of the general formula (1) when R 2 of the general formula (1) has at least one aromatic ring, the polymer of the present invention obtained therefrom has been found to have a high cleavage self-repair function, which is preferable. In embodiments, it is advantageous for R 2 to have an aromatic ring. Also, R 2 may have a significantly higher cleavage self-repair function (ie, exhibit a significantly higher stress recovery rate) than when R 2 does not contain an aromatic ring. Note that the self-healing function of the present invention is maintained even if it includes additional components or materials.
  • the polymer of the present invention obtained therefrom may have a cleavable self-healing function.
  • R 1 is hydrogen or a methyl group. In a preferred embodiment of general formula (1), R 1 is a methyl group. In another preferred embodiment of general formula (1), R 1 is hydrogen.
  • R 2 has at least one aromatic ring.
  • the aromatic ring is an unsubstituted or substituted aryl group. More preferably, the aryl group is an unsubstituted or substituted phenyl group. More preferably, the aromatic ring in R 2 is not directly bonded to X 1 . Even more preferably, when R 2 has two or more aromatic rings, the aromatic rings are not directly bonded via a single bond. Even more preferably, R 2 has only one aromatic ring.
  • R 2 is halogen, hydroxyl group, cyano group, C 1 ⁇ 10 alkyl group, C 1 ⁇ 6 haloalkyl group, C 2 ⁇ 6 alkenyl group, C 2 ⁇ 6 haloalkenyl group, C 3 - 6 cycloalkyl group, C 3 - 6 halocycloalkyl group or C 6 - 18 aryl group optionally C 6 optionally substituted with 1-18 aryl or 5-18 membered heteroaryl group (said C 1 ⁇ 10 alkyl group C 6 ⁇ 18 aryl may be substituted with a group), or, C 6 ⁇ 18 aryl group or C 6 ⁇ 18 C 1 ⁇ 6 alkyl group substituted with an arylthio group, C 2 ⁇ 6 alkenyl a group or C 3 ⁇ 6 cycloalkyl group.
  • R 2 is a substituted or unsubstituted phenyl group or benzyl group. In one embodiment of the general formula (1), R 2 is a phenyl group or a benzyl group optionally substituted with an alkyl group. In one embodiment of the general formula (1), when R 2 is a phenyl group, n is 1 or more. In one embodiment of formula (1), R 2 is substituted with C 1 ⁇ 10 alkyl group, a halogen group or an optionally substituted C 6 ⁇ 18 aryl group a phenyl group or a phenyl group or a phenylthio group, Or a C 1-6 alkyl group.
  • R 2 is a phenyl group, a benzyl group, a 2-phenylthioethyl group, a 4-nonylphenyl group, a 4- (2-phenyl-prop-2-yl) phenyl group, Or a 1,1′-biphenyl-2-yl group.
  • R 2 is a phenyl group or a benzyl group.
  • R x is hydrogen, C 1 ⁇ 6 alkyl group, C 1 ⁇ 6 alkoxy group, C 1 ⁇ 6 haloalkyl group or a C 2 ⁇ 6 haloalkenyl group,.
  • R x is hydrogen, a methyl group, an ethyl group, a trifluoromethyl group, or a pentafluoroethyl group.
  • R x is hydrogen, a methyl group, or a trifluoromethyl group.
  • R x is hydrogen.
  • R x is methyl.
  • R x1 and R x2 are each independently hydrogen, unsubstituted or substituted alkyl group, unsubstituted or substituted alkenyl group, unsubstituted or substituted cycloalkyl group, unsubstituted or substituted A cycloalkenyl group, an unsubstituted or substituted heterocyclic group, an unsubstituted or substituted aryl group, or an unsubstituted or substituted heteroaryl group, or, together with the carbon atom to which they are attached, unsubstituted Alternatively, it forms a substituted cycloalkyl group, an unsubstituted or substituted cycloalkenyl group, an unsubstituted or substituted heterocyclic group, an unsubstituted or substituted aryl group, or an unsubstituted or substituted heteroaryl group.
  • R x1 and R x2 are each independently hydrogen, methyl group, ethyl group, methoxy group, ethoxy group, trifluoromethyl group, or pentafluoroethyl group. In one embodiment of general formula (1), R x1 and R x2 are each independently hydrogen, a methyl group, or a trifluoromethyl group. In one embodiment of general formula (1), R x1 and R x2 are each independently hydrogen or a methyl group.
  • X 1 and X 2 are each independently O, S or CH 2 . In one embodiment of general formula (1), X 1 and X 2 are each independently O or S. In one embodiment of general formula (1), X 1 is O and X 2 is S. In one embodiment of general formula (1), X 1 and X 2 are CH 2 . In a preferred embodiment of general formula (1), X 1 and X 2 are O.
  • n is 0 to 20, 0 to 19, 0 to 18, 0 to 17, 0 to 16, 0 to 15, 0 to 14, 0 to 13, 0 to 12, 0 to 11, 0 to 10, 0 to 9, 0 to 8, 0 to 7, 0 to 6, 0 to 5, 0 to 4, 0 to 3, 0 to 2, 0 to 1, or 0, 1, 2 3, 4, or 5.
  • n is 0-4.
  • n is 0-3.
  • n is 0-2.
  • n is 0 or 1.
  • n is 1.
  • the monomer (A) comprises 2-methoxyethyl acrylate, ethyl carbitol acrylate (or 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acrylate), benzyl acrylate, phenoxyethyl acrylate and Including at least one selected from phenoxydiethylene glycol acrylate.
  • the monomer (A) is 2-methoxyethyl acrylate, ethyl carbitol acrylate (or 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acrylate), benzyl acrylate, phenoxyethyl acrylic.
  • R 1 is hydrogen
  • R 2 is a phenyl group
  • X is O
  • n is 1.
  • the monomer (A) is phenoxyethyl acrylate.
  • R 1 is hydrogen
  • R 2 is a phenyl group
  • X is O
  • n is 2.
  • the monomer (A) is phenoxydiethylene glycol acrylate.
  • the monomer component has the general formula (2) (R 3 : hydrogen or methyl group, R 4 : organic group)
  • R 3 hydrogen or methyl group
  • R 4 organic group
  • the vinyl-type monomer (B) represented by these is further included.
  • vinyl monomer (B) of the present invention include the following monofunctional monomers and polyfunctional monomers.
  • Examples of the monofunctional monomer include (meth) acrylic acid; methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl acrylate, isobutyl methacrylate, Tert-butyl acrylate, tert-butyl methacrylate, neopentyl acrylate, neopentyl methacrylate, octyl acrylate, octyl methacrylate, lauryl acrylate, lauryl methacrylate, lauryl acrylate, lauryl methacrylate, stearyl acrylate, methacrylic acid (Meth) acrylic acid alkyl ester having 1 to 18 carbon atoms such as stearyl, cetyl acrylate and cetyl methacrylate; cyclohexyl acrylate, cyclohexy
  • Hydroxyalkyl acid (meth) acrylic having 2 to 8 carbon atoms of alkoxyalkyl group such as methoxyethyl acrylate, methoxyethyl methacrylate, methoxybutyl acrylate, methoxybutyl methacrylate, etc.
  • polyfunctional monomer examples include 2 or more, preferably 2 (meth) acryloyl groups such as alkylene bis (meth) acrylamide having 1 to 4 carbon atoms of alkylene groups such as methylene bisacrylamide and methylene bismethacrylamide.
  • (Meth) acrylamide compound aromatic compound having 2 or more, preferably 2 or 3, carbon-carbon double bonds such as divinylbenzene and diallylbenzene; ethylene diacrylate, ethylene dimethacrylate, ethylene glycol diacrylate, Ethylene glycol dimethacrylate, propylene glycol diacrylate, propylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol diacrylate Triethylene glycol dimethacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, 1,9-nonanediol Diacrylate, 1,9-nonanediol dimethacrylate, 2-n-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol diacrylate, 2-n-
  • R 3 is hydrogen or a methyl group. In a preferred embodiment of general formula (2), R 3 is a methyl group. In another preferred embodiment of general formula (2), R 3 is hydrogen.
  • the vinyl monomer (B) is a cycloalkyl (meth) acrylate having a cycloalkyl group having 6 to 12 carbon atoms.
  • the vinyl monomer (B) is isobornyl acrylate or isobornyl methacrylate.
  • Examples of the method for polymerizing the monomer include a bulk polymerization method, a solution polymerization method, an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, and the like, but the present invention is not limited to such examples.
  • the bulk polymerization method and the solution polymerization method are preferable.
  • the polymerization of the monomer can be performed by a method such as a radical polymerization method, a living radical polymerization method, an anionic polymerization method, a cationic polymerization method, an addition polymerization method, a polycondensation method, or the like.
  • the monomer when the monomer is polymerized by a solution polymerization method, for example, the monomer can be polymerized by dissolving the monomer in a solvent and adding a polymerization initiator to the solution while stirring the obtained solution.
  • the monomer can be polymerized by dissolving the initiator in a solvent and adding the monomer to the solution while stirring the resulting solution.
  • the solvent is preferably an organic solvent compatible with the monomer.
  • the monomer (A) is used in a range of about 70 parts by weight or more and less than 100 parts by weight, and the vinyl monomer (B) is used in a range of more than 0 part by weight and about 30 parts by weight or less.
  • the copolymerization is preferably performed.
  • the polymerization is performed using the monomer (A) in the range of 50 parts by weight, 60 parts by weight, 70 parts by weight, 80 parts by weight, or 90 parts by weight to 100 parts by weight.
  • the polymerization is performed using the monomer (B) in an amount exceeding 0 part by weight and not more than 50 parts by weight, 40 parts by weight, 30 parts by weight, 20 parts by weight or 10 parts by weight.
  • a chain transfer agent may be used to adjust the molecular weight.
  • the chain transfer agent can be used usually by mixing with a monomer.
  • Examples of the chain transfer agent include 2- (dodecylthiocarbonothioylthio) -2-methylpropionic acid, 2- (dodecylthiocarbonothioylthio) propionic acid, methyl 2- (dodecylthiocarbonothioylthio)- 2-methylpropionate, 2- (dodecylthiocarbonothioylthio) -2-methylpropionic acid 3-azido-1-propanol ester, 2- (dodecylthiocarbonothioylthio) -2-methylpropionic acid pentafluoro
  • Examples include mercaptan group-containing compounds such as phenyl ester, lauryl mercaptan, dodecyl mercaptan, and thioglycerol, and inorganic
  • polymerization initiators include thermal polymerization initiators, photopolymerization initiators, redox polymerization initiators, ATRP (atom transfer radical polymerization) initiators, ICAR ATRP initiators, ARGET ATRP initiators, RAFT (reversible addition-cleavage). Chain transfer polymerization) agents, NMP (polymerization via nitroxide) agents, polymer polymerization initiators and the like. These polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
  • thermal polymerization initiators examples include azo polymerization initiators such as azoisobutyronitrile, methyl azoisobutyrate, and azobisdimethylvaleronitrile, and peroxide polymerization initiations such as benzoyl peroxide, potassium persulfate, and ammonium persulfate. Although an agent etc. are mentioned, this invention is not limited only to this illustration. These polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the thermal polymerization initiator is preferably about 0.01 parts by weight to about 20 parts by weight per 100 parts by weight of all monomers.
  • photopolymerization initiator examples include 2-oxoglutaric acid, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-methyl [4- (methylthio) phenyl]- 2-morpholinopropan-1-one, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, benzophenone, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl 1 -Propan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) butan-1-one, bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide
  • these polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the photopolymerization initiator is preferably about 0.01 parts by weight to about 20 parts by weight per 100 parts by weight of all monomers.
  • redox polymerization initiators such as hydrogen peroxide and iron (II) salts, persulfates and sodium hydrogen sulfite, and ATRP using an alkyl halide under a metal catalyst.
  • polymer polymerization initiators such as polydimethylsiloxane unit-containing polymer azo polymerization initiator and polyethylene glycol unit-containing polymer azo polymerization initiator, but the present invention is not limited to such examples. . These polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the polymerization initiator is preferably about 0.01 parts by weight to about 20 parts by weight per 100 parts by weight of the total monomers.
  • electron beam polymerization is performed by irradiating the monomer with an electron beam.
  • the polymerization reaction temperature and atmosphere when the monomer is polymerized There is no particular limitation on the polymerization reaction temperature and atmosphere when the monomer is polymerized. Usually, the polymerization reaction temperature is about 50 ° C to about 120 ° C.
  • the atmosphere during the polymerization reaction is preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen gas, for example.
  • the polymerization reaction time of the monomer varies depending on the polymerization reaction temperature and the like and cannot be determined unconditionally, but is usually about 3 to 20 hours.
  • the homopolymer obtained by homopolymerization of the monomer (A) used in the present invention may have a glass transition temperature in the range of ⁇ 60 ° C. to 30 ° C.
  • the glass transition temperature of the homopolymer is selected from a lower limit of about ⁇ 60 ° C., about ⁇ 50 ° C., about ⁇ 40 ° C., about ⁇ 30 ° C. and about ⁇ 20 ° C., and an upper limit of about 20 It can be in any range selected from ° C, about 30 ° C and about 40 ° C.
  • the glass transition temperature is in the range of about ⁇ 50 ° C. to 40 ° C.
  • the glass transition temperature is in the range of about ⁇ 40 ° C. to 40 ° C. In yet another preferred embodiment, the glass transition temperature ranges from about ⁇ 30 ° C. to 30 ° C. In a more preferred embodiment, the glass transition temperature is in the range of about ⁇ 20 ° C. to 20 ° C.
  • the weight average molecular weight of the polymer of the present invention is 1 million to 10 million, preferably 1 million to 5 million, more preferably 1 million to 3 million, as measured by gel filtration chromatography (GPC). It is.
  • the polymer of the present invention may be hydrophobic. In one embodiment, the polymer is hydrophobic when the contact angle between the polymer of the present invention and water is 100 degrees or greater. In one embodiment, a polymer is hydrophobic when the contact angle between the polymer of the present invention and water is 50 degrees or greater.
  • the polymer of the present invention is a mixture of one or more specific monomers, and an appropriate polymerization initiator and other additives such as an appropriate polymerization initiator are used under appropriate polymerization conditions. Thus, it can be produced by polymerization.
  • an appropriate polymerization initiator and other additives such as an appropriate polymerization initiator are used under appropriate polymerization conditions.
  • the individual components and specific production conditions will be described in detail below.
  • the present invention provides a compound of the general formula (1) (R 1 : hydrogen or C 1-4 alkyl group, R 2 : unsubstituted or substituted alkyl group, unsubstituted or substituted alkenyl group, unsubstituted or substituted cycloalkyl group, unsubstituted or substituted cycloalkenyl group, unsubstituted or substituted heterocyclic group, unsubstituted or substituted aryl group, or An unsubstituted or substituted heteroaryl group, X 1 and X 2 : each independently selected from the group consisting of O, S, NR x , and CR x1 R x2 R x: hydrogen, C 1 ⁇ 6 alkyl group, C 1 ⁇ 6 alkoxy group, C 1 ⁇ 6 haloalkyl group or a C 2 ⁇ 6 haloalkenyl group, R x1 and R x2 are each independently hydrogen, unsubstituted or substitute
  • the monomer component has the general formula (2) (R 3 : hydrogen or methyl group, R 4 : organic group)
  • R 3 hydrogen or methyl group
  • R 4 organic group
  • the vinyl-type monomer (B) represented by these is further included.
  • the monomer component is polymerized in the presence of a crosslinking agent. In one embodiment, the monomer component is polymerized in the absence of a crosslinking agent.
  • the self-repairing property increases when there is little or no crosslinking agent.
  • the cross-linking agent is appropriately used as long as the self-repairing property is maintained.
  • the polymerization is performed in the presence of an initiator.
  • the initiator is benzophenone or an analogue thereof.
  • the initiator is benzophenone.
  • the monomer component is polymerized according to a polymerization method selected from the group consisting of a bulk polymerization method, a solution polymerization method, an emulsion polymerization method, and a suspension polymerization method.
  • a polymerization method selected from the group consisting of a bulk polymerization method, a solution polymerization method, an emulsion polymerization method, and a suspension polymerization method.
  • the monomers of the present invention can be polymerized by chain polymerization, sequential polymerization, or living polymerization.
  • the monomer (A) and the vinyl monomer (B) used in the present invention may be commercially available or may be prepared according to methods well known to those skilled in the art.
  • the polymer of the present invention is obtained in one step by exposure polymerization of its starting material monomer (s).
  • the homopolymer can be produced by irradiating the monomer (A) with ultraviolet rays in the presence of a polymerization initiator.
  • the copolymer can be produced by irradiating the monomer (A) and the vinyl monomer (B) with ultraviolet rays in the presence of a polymerization initiator.
  • the polymerization initiator is selected from the polymerization initiators and the like exemplified below, and preferred examples include benzophenone. This step is usually performed at room temperature for about 10 hours, preferably in an argon atmosphere.
  • the polymerization is performed without using a crosslinking agent. In one embodiment of the method for producing a polymer of the present invention, the polymerization is performed without using a solvent. In a preferred embodiment of the method for producing a polymer of the present invention, unlike the method for producing a double network elastomer, the monomer mixture can be cured as it is with ultraviolet rays (UV) without using a solvent or a crosslinking agent. Is simple.
  • UV ultraviolet rays
  • the desired molded product is formed by forming a mold corresponding to the desired shape, putting a starting material monomer into the mold, irradiating ultraviolet rays, forming a polymer, and taking out the generated polymer from the mold can get.
  • This method can be used when the starting monomer is of low viscosity.
  • a desired film product may be obtained by coating the starting material monomer on a flat surface and irradiating with ultraviolet rays to form a polymer.
  • a film made of a (meth) acrylate polymer can be obtained by casting the monomer on a substrate and polymerizing the monomer by irradiating the formed monomer film with ultraviolet rays.
  • a cell is prepared in which two glass plates having a thickness of 3 mm and a side length of 10 cm are separated by a silicone rubber having a thickness of 5 mm as a seal.
  • a monomer and a photoinitiator are placed in the cell, and an illuminance of 4 mW / cm 2 , an irradiation time of 6 hours, an integrated light quantity of 86.
  • a polymer is obtained on the resin film by irradiating ultraviolet rays at 4 J / cm 2 .
  • a test piece is prepared by cutting with a cutter knife so that the length is 9 cm, the width is 5 mm, and the thickness is 5 mm. The center of the test piece is cut with a cutter and the cut surface is brought into contact for a certain time.
  • the tensile strength and Young's modulus of the test piece obtained by the above method are measured with a tensile tester [Orientec Co., Ltd., product number: Tensilon RTC-1310A].
  • the stress recovery rate referenced in assessing the self-healing properties of the polymers of the invention is, for example, about 5% after a waiting time of 1 minute, 10 minutes, 1 hour, 24 hours, or 72 hours, About 10%, about 20%, about 30%, about 40%, about 50%, about 60%, about 70%, about 80%, about 90% or about 100%.
  • the stress recovery rate of the polymer of the present invention is about 5% or more, about 10% or more, about 20% or more after a waiting time of 1 minute, 10 minutes, 1 hour, 24 hours or 72 hours, About 30% or more, about 40% or more, about 50% or more, about 60% or more, about 70% or more, about 80% or more, or about 90% or more.
  • the stress recovery rate of the polymer of the present invention is about 5% or more, about 10% or more, about 20% or more after a waiting time of 1 minute, 10 minutes, 1 hour, 24 hours or 72 hours, About 30% or more, about 40% or more, or about 50% or more.
  • the stress recovery rate of the polymer of the present invention is about 30% or more after a waiting time of 24 hours.
  • the stress recovery rate of the polymer of the present invention is about 40% or more after a waiting time of 24 hours.
  • the stress recovery of the polymer of the present invention is about 50% or more after a waiting time of 24 hours.
  • the cutting self-repair function is reduced (that is, it exhibits a lower stress recovery rate).
  • the amount of crosslinking agent used is 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2% or 1%, or less, based on the total weight of the monomers used And in one embodiment 5% or less and in another embodiment 2% or less. The greater the amount of crosslinker used, the lower the post-cleavage self-healing function of the resulting polymer.
  • the crosslinking agent may not increase the glass transition temperature of the resulting polymer as compared with the glass transition temperature of the homopolymer of the monomer. For example, even if the crosslinking agent is used, it is possible to suppress a decrease in the cut-type self-repair function of the obtained polymer.
  • a crosslinking agent used what was enumerated as a polyfunctional monomer is mentioned, for example.
  • the cross-linking agent is ethylene glycol dimethacrylate.
  • Two sample polymers having a rectangular parallelepiped (for example, length 20 mm ⁇ width 10 mm ⁇ thickness 1.4 mm) are prepared, and one is notched (for example, surrounded by sides in the length direction and the thickness direction). From the middle of the side, a 1.0 mm cutout is made perpendicular to the length direction and parallel to the thickness direction), and the other is not cut.
  • the two ends are clamped separately so that the specimen is pulled lengthwise.
  • the upper clamp is pulled up at a constant speed (eg, 100 mm / min) while the lower clamp is fixed.
  • the stress-elongation curves for the notched and unnotched samples are recorded during deformation.
  • Fracture energy is the following formula Calculate according to Here, W ( ⁇ c ) represents the strain energy density of the sample without a notch, ⁇ c is the critical elongation when crack propagation starts, and c is the width of the first notch. The onset of crack propagation in the notched sample is determined by a digital camera.
  • the fracture energy referenced in assessing the toughness of the polymers of the present invention is, for example, about 5 J / m 2 , about 10 J / m 2 , about 50 J / m 2 , about 100 J / m 2 , about 500 J / m 2, about 1000 J / m 2, about 5000 J / m 2, about 10000 J / m 2 or about 15000J / m 2, or higher than it.
  • the breaking energy of the polymer of the present invention is about 500 J / m 2 or greater.
  • the breaking energy of the polymer of the present invention is about 100 J / m 2 or more.
  • the breaking energy of the polymer of the present invention is about 10 J / m 2 or more.
  • the breaking energy of the polymer of the present invention is about 5 J / m 2 or more.
  • a cell is prepared in which two glass plates having a thickness of 3 mm and a side length of 10 cm are separated by a silicone rubber having a thickness of 5 mm as a seal.
  • a monomer and a photoinitiator are placed in the cell, and an illuminance of 4 mW / cm 2 , an irradiation time of 6 hours, an integrated light quantity of 86.
  • a polymer is obtained on the resin film by irradiating ultraviolet rays at 4 J / cm 2 . After this polymer was dissolved in a solvent, the solvent was volatilized and the residue was dried to obtain a polymer after self-reconstruction.
  • a test piece is prepared by cutting with a cutter knife so that the length is 9 cm, the width is 5 mm, and the thickness is 5 mm.
  • the center of the test piece is cut with a cutter and the cut surface is brought into contact for a certain time.
  • the tensile strength, Young's modulus, and fracture stress of the test piece obtained by the above method are measured with a tensile tester (Orientec Co., Ltd., product number: Tensilon RTC-1310A).
  • the Young's modulus after a single self-reconstruction referenced in assessing the self-reconstructivity of the polymers of the present invention is, for example, about 80%, about 90% relative to the value of the initial polymer before dissolution. %, About 100%, about 110%, about 120%, about 130%, about 140%, about 150%, about 160%, about 170%, about 180%, about 190% or about 200%, or higher Value.
  • the Young's modulus after a single self-reconstruction is about 100% or higher relative to the value of the initial polymer before dissolution.
  • the Young's modulus after one self-reconstruction is about 150% or higher relative to the value of the initial polymer before dissolution.
  • the Young's modulus after one self-reconstruction is about 200% or higher relative to the value of the initial polymer before dissolution.
  • the Young's modulus after two self-reconstructions referenced in assessing the self-reconstructivity of the polymers of the present invention is, for example, about 80 relative to the value of the first polymer before the first dissolution. %, About 90%, about 100%, about 110%, about 120%, about 130%, about 140%, about 150%, about 160%, about 170%, about 180%, about 190% or about 200%, Or higher.
  • the Young's modulus after two self-reconstructions is about 100% or higher relative to the value of the first polymer before the first dissolution.
  • the Young's modulus after two self-reconstructions is about 120% or higher relative to the value of the first polymer before the first dissolution. In the most preferred embodiment, the Young's modulus after two self-reconstructions is about 150% or higher relative to the value of the first polymer before the first dissolution.
  • the fracture stress after a single self-reconstruction referenced in assessing the self-reconstructivity of the inventive polymers is, for example, about 80%, about 90% relative to the value of the initial polymer before dissolution. %, About 100%, about 110%, about 120%, about 130%, about 140%, about 150%, about 160%, about 170%, about 180%, about 190% or about 200%, or higher Value.
  • the fracture stress after one self-reconstruction is about 100% or higher relative to the value of the initial polymer before dissolution.
  • the fracture stress after one self-reconstruction is about 140% or higher relative to the value of the initial polymer before dissolution.
  • the fracture stress after one self-reconstruction is about 180% or higher relative to the value of the initial polymer before dissolution.
  • the fracture stress after two self-reconstructions referenced in assessing the self-reconstructivity of the polymers of the invention is, for example, about 80 relative to the value of the first polymer before the first dissolution. %, About 90%, about 100%, about 110%, about 120%, about 130%, about 140%, about 150%, about 160%, about 170%, about 180%, about 190% or about 200%, Or higher.
  • the fracture stress after two self-reconstructions is about 100% or higher relative to the value of the first polymer before the first dissolution.
  • the fracture stress after two self-reconstructions is about 110% or higher relative to the value of the first polymer before the first dissolution. In the most preferred embodiment, the fracture stress after two self-reconstructions is about 120% or higher relative to the value of the first polymer before the first dissolution.
  • the measurement after one self-reconstruction may be the same as or greater than the value of the first polymer before dissolution
  • the measured value after reconstruction may be the same as, or larger or smaller than, the value of the first polymer before dissolution.
  • the measured value of Young's modulus or fracture stress after one self-reconstruction may be the same as, greater than, or smaller than the value after two self-reconstructions. In one embodiment, the measured Young's modulus or fracture stress after two self-reconstructions is greater than the value after one self-reconstruction. In another embodiment, the measured Young's modulus or fracture stress after two self-reconstructions is less than the value after one self-reconstruction.
  • the measurement of Young's modulus or fracture stress after one self-reconstruction is greater than the value of the first polymer before dissolution, and the measurement after two self-reconstructions is one self although it is smaller than the value after reconstruction, it is larger than the measured value of the first polymer before dissolution.
  • the Young's modulus or fracture stress measurement after one self-reconstruction is equal to or greater than the value of the first polymer before dissolution, and the measurement after two self-reconstructions. Is less than the value of the first polymer before dissolution and the value after one self-reconstruction.
  • the Young's modulus or fracture stress measurement after one self-reconstruction is equal to or greater than the value of the first polymer before dissolution, and the measurement after two self-reconstructions. Is equal to or greater than the value after one self-reconstruction.
  • the polymer of the present invention may be a (meth) acrylic polymer having a cutting-type self-healing function.
  • the polymer of the present invention is used in synthetic resins, pellets, films, plates, fibers, foaming agents, tubes, rubber, elastomers, etc., and is used for two-wheeled vehicles (bicycles, motorcycles, etc.), automobiles, airplanes, trains, ships, rockets, spacecrafts.
  • Transportation leisure, furniture (eg, tables, chairs, desks, shelves, etc.), bedding (eg, beds, hammocks, etc.), clothing, protective clothing, sports equipment, bathtubs, kitchens, tableware, cooking utensils, containers and packaging materials (Food containers, cosmetic containers, freight containers, waste bins, etc.), architecture (buildings, roads, building parts, etc.), agricultural films, industrial films, water and sewage, paints, cosmetics, electrical industry and electronics industry ( Electronics, computer parts, printed circuit boards, insulators, conductors, wiring coating materials, power generation elements, speakers, microphones, noise carriers Sera, transducers, etc.), optical communication cables, medical materials and instruments (catheters, guide wires, artificial blood vessels, artificial muscles, artificial organs, dialysis membranes, endoscopes, etc.), small pumps, actuators, robot materials (industrial robots) It can be applied to a wide range of fields such as sensors used in the field of energy, energy generation devices and plants (solar power generation, wind power generation, etc.).
  • the polymer of the present invention can be used for electronic materials, medical materials, healthcare materials, life science materials, robot materials, and the like.
  • the polymer of the present invention can be used as a material for, for example, a catheter, a guide wire, a pharmaceutical container, and a tube.
  • the polymer of the present invention is
  • the polymer of the present invention is an automobile part (body panel, bumper band, rocker panel, side molding, engine part, drive part, transmission part, steering part, stabilizer part, suspension / brake part, brake part, shaft part, pipe. , Tanks, wheels, seats, seat belts, etc.).
  • the polymer of the present invention can be used for an anti-vibration material for automobiles, automobile paints, automobile synthetic resins, and the like.
  • Example 1 Synthesis of homopolymer of benzyl acrylate (BZA)
  • BZA benzyl acrylate
  • Example 2 Synthesis of homopolymer of phenoxyethyl acrylate (PHEA)
  • PHEA phenoxyethyl acrylate
  • Example 3 Synthesis of homopolymer of phenoxydiethylene glycol acrylate (PHDEA)
  • PHDEA phenoxydiethylene glycol acrylate homopolymer
  • PHDEA phenoxydiethylene glycol acrylate
  • Example 4 Synthesis of homopolymer of 4-nonylphenoxytetraethylene glycol acrylate (M113)
  • Example 5 Synthesis of homopolymer of phenylthioethyl acrylate (PHSEA)
  • PHSEA phenylthioethyl acrylate
  • Example 6 Synthesis of homopolymer of ethyl acrylate (EA)
  • EA ethyl acrylate
  • Example 7 Synthesis of homopolymer of 2-methoxyethyl acrylate (2-MTA)
  • a homopolymer (poly (2-MTA)) of 2-methoxyethyl acrylate was obtained in the same manner as in Example 1, except that 2-methoxyethyl acrylate was used instead of benzyl acrylate.
  • Example 8 Synthesis of homopolymer of ethyl carbitol acrylate (CBA)
  • CBA ethyl carbitol acrylate
  • Example 9 Synthesis of a polymer of phenoxyethyl acrylate (PHEA) polymerized in the presence of a crosslinking agent
  • PHEA phenoxyethyl acrylate
  • Example 1 phenoxyethyl acrylate
  • ethylene glycol dimethacrylate 5% based on the weight of the total monomers
  • Example 10 Synthesis of copolymer of benzyl acrylate (BZA) and isobornyl acrylate (IBXA)
  • BZA benzyl acrylate
  • IBXA isobornyl acrylate
  • Benzyl acrylate 70 parts by weight or more and less than 100 parts by weight
  • isobornyl acrylate more than 0 parts by weight and 30 parts by weight or less
  • 0.1 mol% (0.1% with respect to the number of moles Cm of all monomers
  • benzophenone was injected into a rectangular parallelepiped reaction cell consisting of a pair of glass plates separated by a 1.5 mm wide fluoroelastomer spacer.
  • Example 11 Synthesis of copolymer of phenoxyethyl acrylate (PHEA) and isobornyl acrylate (IBXA)
  • PHEA phenoxyethyl acrylate
  • IBXA isobornyl acrylate
  • a copolymer of phenoxyethyl acrylate and isobornyl acrylate was prepared in the same manner as in Example 10 except that phenoxyethyl acrylate was used instead of benzyl acrylate. Obtained. The resulting copolymer was transparent.
  • Example 12 Synthesis of Copolymer of Phenoxydiethylene Glycol Acrylate (PHDEA) and Isobornyl Acrylate (IBXA)
  • PHDEA Phenoxydiethylene Glycol Acrylate
  • IBXA Isobornyl Acrylate
  • Example 13 Synthesis of copolymer of ethyl acrylate (EA) and isobornyl acrylate (IBXA) A copolymer of ethyl acrylate and isobornyl acrylate (poly (EA-co-IBXA)) was obtained in the same manner as in Example 10, except that ethyl acrylate was used instead of benzyl acrylate. .
  • Example 14 Synthesis of copolymer of 2-methoxyethyl acrylate (2-MTA) and isobornyl acrylate (IBXA)
  • a copolymer of 2-methoxyethyl acrylate and isobornyl acrylate (poly (2-MTA-) was used in the same manner as in Example 10 except that 2-methoxyethyl acrylate was used instead of benzyl acrylate. co-IBXA) was obtained.
  • Example 15 Synthesis of copolymer of ethyl carbitol acrylate (CBA) and isobornyl acrylate (IBXA)
  • CBA ethyl carbitol acrylate
  • IBXA isobornyl acrylate
  • Example 16 Testing of mechanical properties of polymer
  • the mechanical properties of the polymers produced in Examples 1 to 15 and Reference Example 1 were tested. The method is shown below.
  • Method (1-1) Tensile test (see JIS K7161) In order to determine toughness, yield point, Young's modulus, hysteresis ratio, etc., tensile stress-strain measurement of the polymer was conducted using a tensile tester (Tensilon RTC-1310A, Orientec Co., Ltd. and Instron 5965, Instron). In particular, the deformation speed was 100 mm / min. In accordance with JIS-K6251 (dumbbell shape No. 7), which is a standard, a dumbbell sample having a size of 12 mm (length) ⁇ 2 mm (depth) ⁇ 1.5 mm (width) was used.
  • One-side notch test (1-2) One-side notch test (SEN) In order to measure toughness, the fracture energy ⁇ of the sample was measured by a one-side notch test. Experiments were performed on an Instron tensile tester using a 250N load cell. The fracture energy was measured using two types of samples: a sample with a notch and a sample without a notch. Each of these samples was cut into a 10 mm wide and 20 mm long rectangular parallelepiped. The thickness of the sample was 1.4 mm. The first notch with a width of 1.0 mm was inserted from the side edge of the sample toward the center using a razor blade. The two ends of the specimen were clamped with separate clamps.
  • Fracture energy is the following formula Calculated by Here, W ( ⁇ c ) represents the strain energy density of the sample without a notch, ⁇ c is the critical elongation when crack propagation starts, and c is the width of the first notch.
  • W ( ⁇ c ) represents the strain energy density of the sample without a notch
  • ⁇ c is the critical elongation when crack propagation starts
  • c is the width of the first notch.
  • the side chain lengths are in the order PHDEA>PHEA> BZA.
  • the side chain lengths are in the order CBA> 2-MTA.
  • poly (IBXA) forming a primary network was synthesized and used.
  • the synthetic versatility of the system of the present invention allows systematic adjustment of composition and corresponding mechanical properties (FIG. 6-C). For example, adjusting the Young's modulus E by one of three factors by changing the mole fraction of PHEA from 1.0 to 0.6 (the mole fraction of IBXA from 0 to 0.4) (0.3 MPa to 294 MPa).
  • the critical elongation and breaking energy of the copolymers by random copolymerization of one of the monomers of Group 1 and Group 2 (Table 1) with IBXA are shown in Table 5 (FIGS. 8-A to C and 9-A to B).
  • poly (2-MTA-co-IBXA) a slowing phenomenon was observed.
  • the first group of copolymers having phenyl groups is tougher than the second group of copolymers having methyl or ethyl groups.
  • the waiting time dependence of the hysteresis ratio (defined as the area ratio of the secondary hysteresis loop to the primary hysteresis loop) is plotted in FIG. 13-B.
  • the sample exhibits 100% self-healing behavior after a relatively short waiting time of about 30 minutes.
  • the cutting-type self-healing behavior was characterized by comparing the tensile fracture behavior of an unused sample and a post-repair sample.
  • the polymer was cut into a dumbbell shape having a size of 12 mm (length) ⁇ 2 mm (depth) ⁇ 1.5 mm (width) according to JIS-K6251-7.
  • the sample was completely cut in the middle in two parts using a razor blade.
  • the two cutting sites were placed in contact for a few seconds with gentle pressure from the fingers. It was then placed in a rubber frame sized to fit the dumbbell gel. During the repair process, no stress was applied to the contact surfaces between the cut portions.
  • Tensile tests were performed immediately at room temperature after different waiting times.
  • the repair efficiency ⁇ ⁇ was defined as the ratio of the fracture strain of the sample after repair to the fracture strain of the unused sample.
  • Cut-type self-healing Poly exhibits cut-type self-healing behavior as shown in FIG. 15-A.
  • the original sample is very tough and stretchable and has a high fracture stress of about 6.3 MPa and a fracture strain of about 8. At a small strain of about 4%, a clear yield point is observed, indicating the initial failure of the sample during deformation. After cutting the sample and joining the cut sections, the repaired sample can maintain large deformation and stress.
  • the longer the waiting time the higher the repair efficiency of the sample.
  • the cut-type self-healing efficiency defined as the ratio of the fracture strain of the repaired sample to the fracture strain of the unused sample
  • the sample was tentatively very rigid (Young's modulus: 68 MPa)
  • the present inventors have found that the cutting-type self-repairing efficiency is about 13%.
  • the inventors succeeded in a new class of tough, cleavable self-healing and recyclable polymers derived from the combination of soft and hard segments in a single network structure by random copolymerization Synthesized on the back. By optimizing this composition, we can achieve the highest fracture energy of the toughest polymer as high as 17000 J / m 2 comparable to the toughest natural rubber (FIG. 10). .
  • the homopolymer of phenoxyethyl acrylate showed the highest stress recovery rate, followed by benzyl acrylate, phenoxydiethylene glycol acrylate and 4-nonylphenoxytetraethylene glycol acrylate in this order.
  • the polymer of Example 9 obtained by polymerizing phenoxyethyl acrylate with a crosslinking agent showed a stress recovery rate of 20% although it was lower than the homopolymer of phenoxyethyl acrylate alone.
  • Methoxyethyl acrylate and ethyl carbitol acrylate showed low self-healing properties, although they had low stress recovery rates of 5% and 9%, respectively. From this, there is a possibility that the phenyl group in the monomer of the formula (1) greatly contributes to the cleavage type self-healing property.
  • the glass transition temperatures of the copolymers of Examples 10-15 were determined by suggested scanning calorimetry. The results are shown in Table 10. From this result, it can be seen that the longer the ethylene glycol chain, the lower the glass transition temperature. a) The glass transition temperature was performed from -50 ° C. to 150 ° C. with a heating rate of 5 ° C./min under a stream of nitrogen by suggested scanning calorimetry (DSC).
  • a tensile test was performed on the sample before the first dissolution, the sample after one cycle of dissolution, volatilization and drying, and the sample after repeating the cycle twice.
  • the Young's modulus and fracture stress of the sample after one self-reconstruction was higher than the value of the sample before dissolution.
  • the Young's modulus and fracture stress of the sample after the second self-reconstruction were also lower than the value of the sample after the first self-reconstruction, but still higher than the value of the sample before the first dissolution.
  • Example 11 The copolymer of Example 11 (poly (PHEA-co-IBXA)) was subjected to two self-reconstruction treatments under the same test conditions.
  • the stress-strain diagram of the obtained sample is shown in FIG.
  • the Young's modulus of the sample after the first self-reconstruction improved to 230% (2.3 times) compared to the sample before the first dissolution.
  • the Young's modulus of the sample after two self-reconstructions was still 150% (1.5 times) compared to the sample before the first dissolution. While not wishing to be bound by theory, it is possible that the samples after self-reconstruction have higher toughness due to different concentrations of the polymer solution and different volatilization rates of the solvent (chloroform).
  • the polymer having a cutting self-healing function of the present invention can be used as a material for realizing a self-healing rubber, a self-healing paint, a self-healing fiber and the like.

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Abstract

本発明は、一般式(1)(R1:水素またはC1~4アルキル基、 R2:アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、複素環式基、アリール基、またはヘテロアリール基、 X1およびX2:それぞれ独立して、O、S、NRx、およびCRx1Rx2からなる群から選択される、 Rx:水素、C1~6アルキル基、C1~6アルコキシ基、C1~6ハロアルキル基、またはC2~6ハロアルケニル基、 n:0~20) で表されるモノマー(A)を含むモノマー成分を重合させて得られる切断型自己修復機能を有するポリマーに関する。

Description

自己修復材料
 本発明は強靭であり、かつ、切断型自己修復機能および自己再建機能を有する樹脂に関する。本発明のポリマーは、切断しても、再接触によりすぐに修復しうる特性を有する。
 樹脂は人間の生活にとって欠かせないものになっている。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ナイロン、ポリ塩化ビニル、PET樹脂、炭素繊維、テフロン(登録商標)などの材料は様々な部品となって人間社会を支えている。通常これらの材料は熱等で成形され使用されるが、過剰の応力が加わった際に破断して機能が損なわれてしまう。破断面を修復するには接着剤等を利用して機能の回復を図る。他方、生物は怪我をしても破断した部分を修復する力を備えている。樹脂に生物が有する自己修復機能を付与することができれば、合成樹脂の応用範囲が広がり、ひいては人間社会の豊かさに貢献する。
 「自己修復」という用語は多用されている上に、多義的に使用されている。例えば、合成樹脂に自己修復機能を付与する手段として、特許文献1(特開第2014-100047号)ではポリウレタンエラストマーの加熱処理による自己修復を行う手法が記載されている。これに加えて、特許文献2(特開2008-239722)ではビニルブチラールに由来する分子鎖を含む重合体と可塑剤を含有する材料で傷に対する自己修復を行う手法が記載され、特許文献3(特開第2013-49839号)では、環状化合物と脂肪族ポリオールを含有するポリウレタンによる自己修復を行う手法が記載され(スライドリングポリマー)、特許文献4(国際公開第2015/151949号)では、二種類以上のアクリルモノマーを用いて相互侵入網目構造を有するアクリルエラストマーによる高弾性体が記載されている(DNエラストマー)。これらの特許文献2~4で使用される「自己修復」は、「傷」がポリマーに生じた後にこれが元の状態に回復する、という意味で「自己修復」と称されている。このような自己修復性は、切断されて、その後に接触させることで元の状態に回復する「切断型」自己修復機能とは異なる。特許文献1の加熱による自己修復もまた、切断後に接触させることで元の状態に回復するものではないため、厳密にはこのような「切断型」自己修復機能とは異なるものである。
 他方、非特許文献1(Tao Lin Sun, Jian Ping Gong “Physical hydrogels composed of polyampholytes demonstrate high toughness and viscoelasticity” Nature Materials, 12(10), 932-937(2013))では、ヒドロゲルを用いることで、完全に切断しても切断面を室温で接着するだけで、自己修復を行う手法が記載されている(ポリアンフォライトゲル)。
特開第2014-100047号 特開第2008-239722号 特開第2013-049839号 国際公開第2015/151949号
Tao Lin Sun, Jian Ping Gong "Physical hydrogels composed of polyampholytes demonstrate high toughness and viscoelasticity" Nature Materials, 12(10), 932-937(2013)
 本発明者らは、単一ネットワーク構造での特定のモノマー(本明細書において「ソフトセグメント」ともいう。)の組合せを、必要に応じてもう一種のモノマー(本明細書において「ハードセグメント」ともいう)と組み合わせて、重合させることで得られる新規クラスの強靭でありかつ、切断しても接触させると自己修復性を呈し(本明細書において「切断型」自己修復性または「切断型自己修復機能」を有するともいう)、さらに、溶解後に乾燥させてもヤング率および破壊応力が向上する自己再建性を呈するポリマーを成功裏に合成した。このポリマー組成を最適化することにより、本発明者らは、最も強靭なポリマーの破壊エネルギーが、最も強靭な天然ゴムに匹敵する17000J/mもの高い値を達成することができる。
 本発明は、以下の項目を提供する。
(項1)
一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

(R:水素またはC1~4アルキル基、
:非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基、
およびX:それぞれ独立して、O、S、NR、およびCRx1x2からなる群から選択される、
:水素、C1~6アルキル基、C1~6アルコキシ基、C1~6ハロアルキル基、またはC2~6ハロアルケニル基、
x1およびRx2:それぞれ独立して、水素、非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基であるか、あるいは、それらが結合している炭素原子と一緒になって、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基を形成する、
n:0~20)
で表されるモノマー(A)を含むモノマー成分を、架橋剤の存在下または非存在下で重合させて得られる切断型自己修復機能を有するホモポリマーまたはコポリマー。
(項2)
前記Rは、少なくとも1つの芳香環を有する、上述の項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項3)
前記芳香環が、非置換もしくは置換アリール基である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項4)
前記アリール基が、非置換もしくは置換フェニル基である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項5)
前記R中の芳香環がXとは直接結合していない、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項6)
前記Rが2つ以上の芳香環を有する場合、前記芳香環は直接、単結合を介して結合していない、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項7)
前記Rは、芳香環を1つのみ有する、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項8)
前記モノマー成分が、一般式(2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

(R:水素またはメチル基、R:有機基)
で表されるビニル系モノマー(B)をさらに含む、上述の項のいずれか1項に記載のコポリマー。
(項9)
前記切断型自己修復機能は、前記ホモポリマーまたはコポリマーの切断および切断面の接触から24時間後の応力回復率が、約20%以上であると定義される、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項10)
前記ホモポリマーまたはコポリマーのガラス転移温度が、約-30~30℃である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項11)
前記ホモポリマーまたはコポリマーのガラス転移温度が、約-20~20℃である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項12)
前記XおよびXはOである、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項13)
前記nが0~4である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項14)
nが1以上であるか、またはn=0のとき、Rが、非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、または非置換もしくは置換複素環式基である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項15)
n=0のとき、Rが非置換もしくは置換アルキル基である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項16)
n=0のとき、Rが、フェニル基で置換されているアルキル基である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項17)
前記Rは水素またはメチル基である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項18)
は、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、C1~10アルキル基、C1~6ハロアルキル基、C2~6アルケニル基、C2~6ハロアルケニル基、C3~6シクロアルキル基もしくはC3~6ハロシクロアルキル基で置換されていてもよいC6~18アリールまたは5~18員ヘテロアリール基(該C1~10アルキル基はC6~18アリール基で置換されていてもよい)、あるいは、C6~18アリール基もしくはC6~18アリールチオ基で置換されたC1~6アルキル基、C2~6アルケニル基またはC3~6シクロアルキル基である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項19)
は、C1~10アルキル基もしくはハロゲン基で置換されていてもよいC6~18アリール基、またはフェニル基もしくはフェニルチオ基で置換されたC1~6アルキル基である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項20)
は、フェニル基、ベンジル基、2-フェニルチオエチル基、または4-ノニルフェニル基である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項21)
は、置換または非置換のフェニル基またはベンジル基である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項22)
は、アルキル基で置換されていてもよいフェニル基またはベンジル基である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項23)
がフェニルの場合、nは1以上である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項24)
前記モノマー(A)を約50重量部~100重量部の範囲で使用して前記重合がなされる、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項25)
前記モノマー(A)を約60重量部~100重量部の範囲で使用して前記重合がなされる、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項26)
前記モノマー(A)を約70重量部~100重量部の範囲で使用して前記重合がなされる、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項27)
前記モノマー(A)を約80重量部~100重量部の範囲で使用して前記重合がなされる、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項28)
前記モノマー(A)を約90重量部~100重量部の範囲で使用して前記重合がなされる、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項29)
前記モノマー(B)を0重量部超かつ約50重量部以下の範囲で使用して前記重合がなされる、上述の項のいずれか1項に記載のコポリマー。
(項30)
前記モノマー(B)を0重量部超かつ約40重量部以下の範囲で使用して前記重合がなされる、上述の項のいずれか1項に記載のコポリマー。
(項31)
前記モノマー(B)を0重量部超かつ約30重量部以下の範囲で使用して前記重合がなされる、上述の項のいずれか1項に記載のコポリマー。
(項32)
前記モノマー(B)を0重量部超かつ約20重量部以下の範囲で使用して前記重合がなされる、上述の項のいずれか1項に記載のコポリマー。
(項33)
前記モノマー(B)を0重量部超かつ約10重量部以下の範囲で使用して前記重合がなされる、上述の項のいずれか1項に記載のコポリマー。
(項34)
前記モノマー(A)は、ベンジルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、4-ノニルフェノキシテトラエチレングリコールアクリレート、およびフェニルチオエチルアクリレートからなる群から少なくとも1つ以上選択されるものを含む、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項35)
前記ビニル系モノマー(B)がC3~12シクロアルキルアクリレートである、上述の項のいずれか1項に記載のコポリマー。
(項36)
前記ビニル系モノマー(B)がイソボルニルアクリレートである、上述の項のいずれか1項に記載のコポリマー。
(項37)
前記モノマー成分が架橋剤の非存在下で重合される、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項38)
前記モノマー成分が架橋剤の存在下で重合される、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項39)
前記ホモポリマーまたはコポリマーは重合開始剤としてベンゾフェノンまたはその類似体を使用することによって重合されたものである、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項40)
片側切欠試験により測定された場合の破壊エネルギーが約500J/m以上である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項41)
片側切欠試験により測定された場合の破壊エネルギーが約1000J/m以上である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項42)
片側切欠試験により測定された場合の破壊エネルギーが約5000J/m以上である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項43)
片側切欠試験により測定された場合の破壊エネルギーが約10000J/m以上である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項44)
1回の自己再建後のポリマーのヤング率が、溶解前の最初のポリマーの値と比較して、約100%またはそれより高い値である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項45)
1回の自己再建後のポリマーのヤング率が、溶解前の最初のポリマーの値と比較して、約150%またはそれより高い値である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項46)
1回の自己再建後のポリマーのヤング率が、溶解前の最初のポリマーの値と比較して、約200%またはそれより高い値である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項47)
2回の自己再建後のポリマーのヤング率が、1回目の溶解前の最初のポリマーの値と比較して、約100%またはそれより高い値である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項48)
2回の自己再建後のポリマーのヤング率が、1回目の溶解前の最初のポリマーの値と比較して、約120%またはそれより高い値である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項49)
2回の自己再建後のポリマーのヤング率が、1回目の溶解前の最初のポリマーの値と比較して、約150%またはそれより高い値である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項50)
1回の自己再建後のポリマーの破壊応力が、溶解前の最初のポリマーの値と比較して、約100%またはそれより高い値である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項51)
1回の自己再建後のポリマーの破壊応力が、溶解前の最初のポリマーの値と比較して、約140%またはそれより高い値である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項52)
1回の自己再建後のポリマーの破壊応力が、溶解前の最初のポリマーの値と比較して、約180%またはそれより高い値である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項53)
2回の自己再建後のポリマーの破壊応力が、1回目の溶解前の最初のポリマーの値と比較して、約100%またはそれより高い値である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項54)
2回の自己再建後のポリマーの破壊応力が、1回目の溶解前の最初のポリマーの値と比較して、約110%またはそれより高い値である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項55)
2回の自己再建後のポリマーの破壊応力が、1回目の溶解前の最初のポリマーの値と比較して、約120%またはそれより高い値である、上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
(項56)
上述の項のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマーを含む合成樹脂、ペレット、フィルム、プレート、繊維、発泡剤、チューブ、ゴム、またはエラストマー。
(項57)
一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007

(R:水素またはC1~4アルキル基、
:非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基、
およびX:それぞれ独立して、O、S、NR、およびCRx1x2からなる群から選択される、
:水素、C1~6アルキル基、C1~6アルコキシ基、C1~6ハロアルキル基、またはC2~6ハロアルケニル基、
x1およびRx2:それぞれ独立して、水素、非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基であるか、あるいは、それらが結合している炭素原子と一緒になって、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基を形成する、
n:0~20)
で表されるモノマー(A)を含むモノマー成分を、架橋剤の存在下または非存在下で重合させて得られる切断型自己修復機能を有するホモポリマーまたはコポリマーを製造する方法。
(項58)
前記モノマー成分が、一般式(2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008

(R:水素またはメチル基、R:有機基)
で表されるビニル系モノマー(B)をさらに含む、上述の項のいずれか1項に記載のコポリマーを製造する方法。
(項59)
前記モノマー成分は架橋剤の存在下で重合される、上述の項のいずれか1項に記載の方法。
(項60)
前記モノマー成分は架橋剤の非存在下で重合される、上述の項のいずれか1項に記載の方法。
(項61)
上記重合は、開始剤の存在下で行われる、上述の項のいずれか1項に記載の方法。
(項62)
前記開始剤がベンゾフェノンまたはその類似体である、上述の項のいずれか1項に記載の方法。
(項63)
前記モノマー成分を、塊状重合法、溶液重合法、乳化重合法、および懸濁重合法からなる群より選択される重合法にしたがって重合させる、上述の項のいずれか1項に記載の方法。
 本発明において、上記の一つ又は複数の特徴は、明示された組み合わせに加え、明示されたもの以外の組み合わせもさらに提供され得ることが意図される。本発明のさらなる実施形態及び利点は、必要に応じて以下の詳細な説明を読んで理解すれば、当業者に認識される。
 本発明のポリマーは、切断が生じる場面で修復が求められるあらゆる分野において切断型自己修復機能を有し、より具体的には合成樹脂、ペレット、フィルム、プレート、繊維、発泡剤、チューブ、ゴム、エラストマー等に使用され、二輪車(自転車、オートバイなど)、自動車、飛行機、電車、船、ロケット、宇宙船、運送、レジャー家具、寝具、衣服、防護服、スポーツ用品、浴槽、キッチン、食器、調理用具、容器および包装材、建築(建造物、道路、建築部品など)、農業フィルム、工業フィルム、上下水道、塗料、化粧料、電機産業および電子産業分野(電化製品、コンピュータ用部品、プリント基板、絶縁体、導電体、配線被膜材、発電素子、スピーカー、マイクロフォン、ノイズキャンセラ、トランスデューサなど)、光通信ケーブル、医療用材料および器具(カテーテル、ガイドワイヤー、人工血管、人工筋肉、人工臓器、透析膜、内視鏡など)、小型ポンプ、アクチュエータ、ロボット材料(産業用ロボットなどに使用されるセンサなど)、エネルギー生成装置およびプラント(太陽光発電、風力発電など)など幅広い分野に応用できる。
図1-Aは、3種のホモポリマーの引張試験の結果としての応力-ひずみ曲線を示す。図1-Aは、ポリ(エチルアクリレート(EA))(実線により記載)、ポリ(2-メトキシエチルアクリレート(2-MTA))(点線により記載)およびポリ(エチルカルビトールアクリレート(CBA))(破線により記載)の応力-ひずみ曲線である。 図1-Bは、3種のホモポリマーの引張試験の結果としての応力-ひずみ曲線を示す。図-Bは、ポリ(ベンジルアクリレート(BZA))(点線)、ポリ(フェノキシエチルアクリレート(PHEA))(実線)およびポリ(フェノキシジエチレングリコールアクリレート(PHDEA))(破線)の応力-ひずみ曲線である。 図1-Cはポリ(イソボルニルアクリレート(IBXA))の応力-ひずみ曲線である。 図2-Aは、ポリ(BZA)についての片側切欠試験の結果を示す。グラフにおいて、実線は切欠のない試料の結果であり、点線は切欠がある試料の結果である。横軸は伸びを表し、これは試験前の試験片の引張方向の長さを1としたときの、それに対する比によって表される。これらは、他の引き裂き試験のグラフにおいても同様である。 図2-Bは、ポリ(PHEA)についての片側切欠試験の結果を示す。 図2-Cは、ポリ(PHDEA)についての片側切欠試験の結果を示す。 図3-Aは、ポリ(EA)についての片側切欠試験の結果を示す。 図3-Bは、ポリ(2-MTA)についての片側切欠試験の結果を示す。 図4-Aは、時間-温度換算則に従う、ポリ(BZA)の貯蔵弾性率(G’:黒丸によりプロット、以下同様)、損失弾性率(G”:三角形によりプロット、以下同様)および損失係数(Tanδ:灰色正方形によりプロット、以下同様)のマスターカーブ(合成曲線)を示す。 図4-Bは、時間-温度換算則に従う、ポリ(PHEA)のG’、G”およびTanδのマスターカーブを示す。 図4-Cは、時間-温度換算則に従う、ポリ(PHDEA)のG’、G”およびTanδのマスターカーブを示す。 図5-Aは、時間-温度換算則に従う、ポリ(EA)のG’、G”およびTanδのマスターカーブを示す 図5-Bは、時間-温度換算則に従う、ポリ(2-MTA)のG’、G”およびTanδのマスターカーブを示す。 図5-Cは、時間-温度換算則に従う、ポリ(CBA)のG’、G”およびTanδのマスターカーブを示す。 図6-Aは、ポリ(IBXA)(f=0)およびポリ(PHEA-co-IBXA)(0<f≦0.5)の、fが異なる場合の応力-ひずみ曲線を示す。ここで、fは、ポリマー中の全モノマーに対するPHEAのモル分率である。図6-Aにおいて、f=0の場合は灰色正方形(枠付き)、f=0.1の場合は黒丸、f=0.3の場合は灰色ひし形、f=0.5の場合は黒三角形により表される。 図6-Bは、ポリ(PHEA-co-IBXA)(0.5<f<1.0)、およびポリ(PHEA)(f=1.0)の、fが異なる場合の応力-ひずみ曲線を示す。ここで、fは、ポリマー中の全モノマーに対するPHEAのモル分率である。図6-Bにおいて、f=0.6の場合は実線、f=0.7の場合は二重実線、f=0.8の場合は点線、f=0.9の場合は破線、f=1.0の場合は二重破線により表される。 図6-Cは、図6-AおよびBで挙げたポリマーのヤング率とモル分率fの相関曲線である。 図7-Aは、自己犠牲ネットワークのモル分率f=0.7である場合の、ポリ(BZA-co-IBXA)(点線)、ポリ(PHEA-co-IBXA)(二重実線)、ポリ(PHDEA-co-IBXA)(実線)の引張試験の結果としての応力-ひずみ曲線を示す。ここで、fは、ポリマー中の全モノマーに対するBZA、PHEA、またはPHDEAのモル分率である。 図7-Bは、ポリ(EA-co-IBXA)(二重実線)、ポリ(2-MTA-co-IBXA)(点線)およびポリ(CBA-co-IBXA)(実線)の引張試験の結果としての応力-ひずみ曲線を示す。ここで、fは、ポリマー中の全モノマーに対するEA、2-MTAまたはCBAのモル分率である。 図8-Aは、自己犠牲ネットワークのモル分率fが0.7である場合の、ポリ(BZA-co-IBXA)についての片側切欠試験の結果を示す。 図8-Bは、自己犠牲ネットワークのモル分率fが0.7である場合の、ポリ(PHEA-co-IBXA)についての片側切欠試験の結果を示す。 図8-Cは、自己犠牲ネットワークのモル分率f=0.7である場合の、ポリ(PHDEA-co-IBXA)についての片側切欠試験の結果を示す。 図9-Aは、自己犠牲ネットワークのモル分率f=0.7である場合の、ポリ(EA-co-IBXA)についての片側切欠試験の結果を示す。グラフにおいて、実線は切欠のない試料の結果であり、点線は切欠がある試料の結果である(以下、同様)。 図9-Bは、自己犠牲ネットワークのモル分率f=0.7である場合の、ポリ(CBA-co-IBXA)についての片側切欠試験の結果を示す。 図10は、応力-ひずみ曲線によるポリ(PHEA-co-IBXA)とポリウレタンと天然ゴムとの比較を示す。 図11-Aは、時間-温度換算則に従う、f=0.7である場合のポリ(BZA-co-IBXA)のG’、G”およびTanδのマスターカーブを示す。 図11-Bは、時間-温度換算則に従う、f=0.7である場合のポリ(PHEA-co-IBXA)のG’、G”およびTanδのマスターカーブを示す。 図1-Cは、時間-温度換算則に従う、f=0.7である場合のポリ(PHDEA-co-IBXA)のG’、G”およびTanδのマスターカーブを示す。 図12-Aは、時間-温度換算則に従う、f=0.7である場合のポリ(EA-co-IBXA)のG’、G”およびTanδのマスターカーブを示す。 図12-Bは、時間-温度換算則に従う、f=0.7である場合のポリ(2-MTA-co-IBXA)のG’、G”およびTanδのマスターカーブを示す。 図12-Cは、時間-温度換算則に従う、f=0.7である場合のポリ(CBA-co-IBXA)のG’、G”およびTanδのマスターカーブを示す。 図13-Aは、本発明のポリ(PHEA)(f=1)の応力-ひずみ曲線を示す。これは、繰り返し引張試験による、異なる待機時間(本明細書中で、「治癒時間」と呼ばれる場合もある)の試料の自己回復を表す。待機時間とグラフ中の線の関係については、切断前は黒実線であり、30分は灰色破線であり、20分は黒破線であり、10分は灰色実線であり、5分は二重破線であり、3分は点線であり、1分は二点鎖線であり、0分は二重実線である。 図13-Bは、ポリ(PHEA)の一次ヒステリシスループに対する二次ヒステリシスループの面積比と定義されるヒステリシス比の待機時間依存性を示す。 図14-Aは、本発明のポリ(PHEA-co-IBXA)(f=0.7)の応力-ひずみ曲線を示す。これは、繰り返し引張試験による、異なる待機時間の試料の自己回復を表す。待機時間とグラフ中の線の関係については、切断前は黒実線であり、50分は黒点線であり、30分は黒破線であり、20分は灰色実線であり、10分は灰色点線であり、5分は灰色破線であり、3分は二重線であり、0分は二点鎖線である。 図14-Bは、ポリ(PHEA-co-IBXA)(f=0.7)の一次ヒステリシスループに対する二次ヒステリシスループの面積比と定義されるヒステリシス比の待機時間依存性を示す。 図15-Aは、種々の待機時間の試料で実施されたポリ(PHEA)の引張試験の結果としての応力-ひずみ曲線を示す。ポリ(PHEA)のダンベル型の試験片(JIS K6251 ダンベル状7号形)を、カミソリ刃を用いて半分に切断し、次いで接触させた。その後、一つのポリマーを形成するように1分から72時間までの異なる待機時間にわたって、試料ポリマーを充分に修復させた。この試験の切断直後のダンベル型ポリマーおよび自己修復中のポリマーの写真を図17に示す。図15-Aにおいて、切断前は黒実線、0-1分(1min)は二重線、0-10分(10min)は点線、0-1時間(1h)は灰色実線、0-24時間(24h)は二重破線、0-72時間(72h)は黒破線により表される。 図15-Bは、種々の待機時間の試料で実施されたポリ(PHEA-co-IBXA)(f=0.7)の応力-ひずみ曲線を示す。ポリ(PHEA-co-IBXA)のダンベル型の試験片を、カミソリ刃を用いて半分に切断し、次いで接触させた。その後、一つのポリマーを形成するように72時間までの異なる待機時間にわたって、試料ポリマーを充分に修復させた。待機時間が6時間から120時間までの場合、ポリマーの最初の降伏点部分が、本来の応力-ひずみ曲線に対して重なる。切断前は黒実線、6時間は点線、12時間は二重線、72時間は灰色実線、120時間は破線により表される。 図15-Cは、図15-Bの部分拡大図であり、6時間から120時間までの待機時間の結果を示す。時間とグラフ中の線の関係は、図15-Bと同じである。 図16は、切断型自己修復性試験のフローを示す。 図17は、本発明のポリ(PHEA)のダンベル型試験片の切断直後と自己修復中の写真を示す。 図18-Aは、ポリ(PHEA)+5%架橋剤の切断前と、切断面の接触から24時間後に実施された引張試験の結果としての応力-ひずみ曲線を示す。切断前の試験片を二重線で表し、切断面の接触から24時間後の試験片を点線で表す(以下、同様)。 図18-Bは、ポリ(PHDEA)の切断前と、切断面の接触から24時間後に実施された引張試験の結果としての応力-ひずみ曲線を示す。 図19-Aは、ポリ(4-ノニルフェノキシテトラエチレングリコールアクリレート(M113))の切断前と、切断面の接触から24時間後に実施された引張試験の結果としての応力-ひずみ曲線を示す。 図19-Bは、ポリ(フェニルチオエチルアクリレート(PHSEA))の切断前と、切断面の接触から24時間後に実施された引張試験の結果としての応力-ひずみ曲線を示す。 図20-A、ポリ(エチルアクリレート(EA))の切断前と、切断面の接触から24時間後に実施された引張試験の結果としての応力-ひずみ曲線を示す。 図20-Bは、ポリ(2-メトキシエチルアクリレート(2-MTA))の切断前と、切断面の接触から24時間後に実施された引張試験の結果としての応力-ひずみ曲線を示す。 図20-Cは、ポリ(エチルカルビトールアクリレート(CBA))の切断前と、切断面の接触から24時間後に実施された引張試験の結果としての応力-ひずみ曲線を示す。 図21は、ポリ(PHEA)とポリ(IBXA)の示差走査熱量測定の結果を示す。それぞれの原料モノマーであるフェノキシエチルアクリレートとイソボルニルアクリレートの構造もまた示す。 図22は、自己再建性を評価するための処理における溶解プロセスを示す。3gのポリ(2-MTA-co-IBXA)(f=0.7)をビーカーに入れ、10mLのクロロホルムを加え、撹拌して溶解させる。 図23-Aは、自己再建性を評価するための処理における自己再建プロセスを示す。溶解プロセスから得たポリ(2-MTA-co-IBXA)(f=0.7)の溶液中のクロロホルムのほとんどを空気中で、12時間室温で揮発させ、その後、オーブンにて65℃で3日間乾燥させる。 図23-Bは、乾燥後のポリ(2-MTA-co-IBXA)(f=0.7)の写真である。 図24-Aは、ポリ(PHEA-co-IBXA)(f=0.7)の自己再建性についての引張試験結果を示す。実線は最初の溶解前の試料、破線は溶解、揮発および乾燥のサイクルを一回行った後の試料、点線は、上記サイクルを2回繰り返した後の試料の結果を示す。 図24-Bは、図24-Aの部分拡大図である。
 以下、本発明を最良の形態を示しながら説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。従って、単数形の冠詞(例えば、英語の場合は「a」、「an」、「the」など)は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語及び科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。
 本明細書における各用語及び各置換基の定義は以下のとおりである。
 〔1〕用語の定義
 (1-1)「自己修復性」または「自己修復機能」
 本明細書において、「自己修復性」または「自己修復機能」という用語は、あるポリマーについて言及するとき、そのポリマーが通常の状態と異なる状態になった場合に、ある処理または操作を行うことによって、もとの通常の状態またはそれに近似する状態に戻ること、性質または機能を意味する。従って、「自己修復性」または「自己修復機能」には、本明細書で定義される切断型自己修復性(切断型自己修復機能)、傷型自己修復性(傷型自己修復機能)、および自己回復性(自己回復機能)が包含される。
 本明細書において、「切断型自己修復性」または「切断型自己修復機能」とは、あるポリマーについて言及するとき、そのポリマーを切断した後、ある処理または操作を行うこと(代表的には接触)によって、もとの通常の状態またはそれに近似する状態に戻ること、性質または機能を意味する。本明細書において、あるポリマーが「切断型自己修復性」を有するというときは、代表的には、そのポリマーを2つに切断した後すぐに、切断面を接触させてから、ある長さの待機時間後に引張試験を行うと、切断修復後のポリマーの応力が、本来のポリマーの少なくとも約5%まで回復するポリマーを意味する。この用語の詳細は、後述の「〔4〕切断型自己修復の測定」において記載する。
 本明細書において、「応力回復率」は、切断前のポリマーの引張試験(例えば、下記実施例において詳述する引張試験)で測定された応力に対する、自己修復後のポリマーの引張試験で測定された応力の割合を指す。したがって、自己修復性は、このような応力回復率を判定することで、判断することが可能である。
 本発明のポリマーの応力回復率は、例えば、1分、10分、1時間、24時間または72時間の待機時間後に、約5%、約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%または約100%である。
 本明細書において、「傷型自己修復性」または「傷型自己修復機能」とは、あるポリマーについて言及するとき、そのポリマーに傷をつけた後、ある処理または操作を行うこと(代表的には一定時間の静置、加熱等)によって、もとの通常の状態またはそれに近似する状態に戻ること(例えば、傷が見えなくなること)、性質または機能を意味する。
 本明細書において、「自己回復性」または「自己回復機能」とは、あるポリマーについて言及するとき、そのポリマーを任意の方向に引っ張った場合または任意の方向に圧力を加えた場合に、ある処理または操作を行うこと(代表的には一定時間の静置、加熱等)によって、もとの通常の状態またはそれに近似する状態に戻ること(例えば、元の形状に戻ること)、性質または機能を意味する。
 本明細書において「再加工可能性」(reprocessable、reprocessablity)または「再加工可能機能」とは、あるポリマーについて言及するとき、そのポリマーが、切断や破砕等をした後に、ある処理または操作を行うこと(代表的には接触)によって、もとの通常の状態またはそれに近似する状態に戻ることで、再度そのポリマーの加工が可能な状態になること、性質または機能をいう。「再加工可能性」を有するかどうかは、引っ張り強度試験(JIS K7113、K7161、K7162、K7127規格)、荷重たわみ温度試験(JIS K7191-1規格)、動的機械特性試験曲げ振動(JIS K7244-3~6)、ビッカーズ硬さ試験(JIS Z2244)、ロックウェル硬さ試験(JIS Z2245)により試験することができる。
 本明細書において「再生利用可能性」(recyclable、recyclablity)または「再生利用可能機能」とは、あるポリマーについて言及するとき、そのポリマーが、切断や破砕等をした後に、ある処理または操作を行うこと(代表的には接触)によって、もとの通常の状態またはそれに近似する状態に戻ることで、再度そのポリマーが有していた機能を再度発揮することができること、性質または機能をいう。「再生利用可能性」を有するかどうかは、引っ張り強度試験(JIS K7113、K7161、K7162、K7127規格)、荷重たわみ温度試験(JIS K7191-1規格)、動的機械特性試験曲げ振動(JIS K7244-3~6)、ビッカーズ硬さ試験(JIS Z2244)、ロックウェル硬さ試験(JIS Z2245)により試験することができる。なお、「再生利用可能性」および「再生利用可能機能」は、「再加工可能性」および「再加工可能機能」とそれぞれ互換的に使用可能である。
 (1-2)「自己再建性」または「自己再建機能」
 本明細書において、「自己再建性」または「自己再建機能」とは、あるポリマーについて言及するとき、そのポリマーを任意の溶媒(代表的には、クロロホルム)に溶解させた後、溶媒(代表的には、そのほとんど)を除去(代表的には、揮発、蒸発、圧縮、風乾)し、残渣を乾燥させること(代表的には、オーブンでの加熱乾燥)によって、もとの通常の状態またはそれに近似する状態に戻ることで、再度そのポリマーが有していた機能を同程度に、またはそれを超える機能を再度発揮することができること、性質または機能をいう。本明細書において、あるポリマーが「自己再建性」を有するというときは、代表的には、そのポリマーを任意の溶媒に溶解させた後、溶媒のほとんどを除去し、残渣を乾燥させてから、引張試験を行うと、ポリマーのヤング率または破壊応力が、溶解前の最初のポリマーの少なくとも約80%まで回復するポリマーを意味する。この用語の詳細は、後述の「〔6〕自己再建機能の測定」において記載する。
 (1-3)「(メタ)アクリル」
 本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートまたはメタクリレートを意味し、アクリレートおよびメタクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、併用してもよい。「(メタ)アクリロイルオキシ」は、アクリロイルオキシまたはメタクリロイルオキシを意味し、アクリロイルオキシおよびメタクリロイルオキシは、それぞれ単独で用いてもよく、併用してもよい。「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味し、アクリル酸およびメタクリル酸は、それぞれ単独で用いてもよく、併用してもよい。
 (1-4)「ポリマー」
 本明細書において、ポリマーとは、複数のモノマーが重合することによってできた化合物をいう。この場合モノマーは「出発物質(材料)」であり、ポリマーは生成物(最終生成物)である。本明細書において、「ホモポリマー」とは、1種のみのモノマーが重合することによってできた化合物であり、「コポリマー」とは、2種もしくは2種超のモノマーが重合することによってできた化合物である。
 (1-5)「モノマー」
 本明細書において、「モノマー」とは、それが2個以上重合してポリマーを生ずる化合物をいう。
 本明細書においてモノマー(A)は、一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009

(R:水素またはC1~4アルキル基、
:非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基、
およびX:それぞれ独立して、O、S、NR、およびCRx1x2からなる群から選択される、
:水素、C1~6アルキル基、C1~6アルコキシ基、C1~6ハロアルキル基、またはC2~6ハロアルケニル基、
x1およびRx2:それぞれ独立して、水素、非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基であるか、あるいは、それらが結合している炭素原子と一緒になって、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基を形成する、
n:0~20)
で表される
 本明細書においてビニル系モノマー(B)は、一般式(2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010

(R:水素またはメチル基、R:有機基)
で表される。モノマー(B)はビニル系モノマーの一種である。
 本明細書において「ビニル系モノマー」とは、末端メチレン(HC=CH-)またはエキソメチレン(HC=C<)を少なくとも一つ含有するモノマーをいう。
 本明細書において、「モノマー成分」は、モノマー(A)のみで構成されていてもよく、モノマー(A)と一種または複数種の他のモノマーとの混合物であってもよい。
 (1-6)「ハロゲン原子」、「ハロ」および「ハロゲン」
 本明細書において、ハロゲン原子、ハロおよびハロゲンとしては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。アルキル基に含まれるハロゲン原子の数は、当該アルキル基の炭素数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ことから、本発明の目的が阻害されない範囲内で適宜調整することが好ましい。
 (1-7)「アルキル基」
 本明細書において「アルキル基」とは、メタン、エタン、プロパンのような脂肪族炭化水素(アルカン)から水素原子が一つ失われて生ずる1価の基をいい、一般にC2n+1-で表される(ここで、nは正の整数である)。アルキルは、直鎖または分枝鎖であり得る。炭素数1~4のアルキル(C1~4アルキル)基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、sec-ブチル基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。炭素数1~6のアルキル(C1~6アルキル)基としては、例えば、炭素数1~4のアルキル基、tert-ブチル基、sec-ブチル基、n-ペンチル基、イソアミル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、シクロヘキシル基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。炭素数1~10のアルキル(C1~10アルキル)基としては、例えば、炭素数1~6のアルキル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デカニル基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。
 (1-8)「アルケニル基」
 本明細書において「アルケニル基」とは、エテン、プロペン、ブテンのような二重結合を少なくとも一つ含有する脂肪族炭化水素(アルケン)から水素原子が一つ失われて生ずる1価の基をいい、一般にC2m-1で表される(ここで、mは2以上の整数である)。アルケニル基は、直鎖または分枝鎖であり得る。炭素数2~6のアルケニル基としては、例えば、エテニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基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。炭素数2~10のアルケニル基としては、例えば、炭素数2~6のアルケニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基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。
 (1-9)「アルコキシ基」
 本明細書において「アルコキシ基」とは、アルコール類のヒドロキシ基の水素原子が失われて生ずる1価の基をいい、一般にC2n+1O-で表される(ここで、nは1以上の整数である)。炭素数1~6のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、tert-ブチルオキシ基、sec-ブチルオキシ基、n-ペンチルオキシ基、イソアミルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、イソヘキシルオキシ基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。
 (1-10)「ハロアルキル基」
 本明細書において「ハロアルキル基」とは、上記アルキル基上の1個もしくは複数個の水素原子がハロゲン原子で置換されているアルキル基をいう。また、「ペルハロアルキル」は、上記アルキル基上の全ての水素原子がハロゲン原子で置換されているアルキル基をいう。炭素数1~6のハロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、ペルフルオロエチル基、トリフルオロn-プロピル基、ペルフルオロn-プロピル基、トリフルオロイソプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、トリフルオロn-ブチル基、ペルフルオロn-ブチル基、トリフルオロイソブチル基、ペルフルオロイソブチル基、トリフルオロtert-ブチル基、ペルフルオロtert-ブチル基、トリフルオロn-ペンチル基、ペルフルオロn-ペンチル基、トリフルオロn-ヘキシル基、ペルフルオロn-ヘキシル基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。
 (1-11)「シクロアルキル基」
 本明細書において「シクロアルキル基」とは、単環又は多環式飽和炭化水素基を意味し、架橋された構造のものも含まれる。例えば、「C3-12シクロアルキル基」とは炭素原子数が3~12の環状アルキル基を意味する。具体例として、「C6-12シクロアルキル基」の場合には、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、アダマンチル基、イソボルニル基等が挙げられる。「C3-12シクロアルキル基」の場合には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、C6-12シクロアルキル基等が挙げられる。好ましくは、「C6-12シクロアルキル基」が挙げられる。
 (1-12)「シクロアルケニル基」
 本明細書において「シクロアルケニル基」とは、二重結合を含む単環又は多環式不飽和炭化水素基を意味し、架橋された構造のものも含まれる。上記「シクロアルキル基」の炭素間結合の1つ以上が二重結合になったものが挙げられる。例えば、「C3-12シクロアルケニル基」とは炭素原子数が3~12の環状アルケニル基を意味する。具体例として、「C6-12シクロアルケニル基」の場合には、1-シクロへキセニル基、2-シクロへキセニル基、3-シクロへキセニル基、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基、シクロノネニル基等が挙げられる。「C3-12シクロアルキル基」の場合には、シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、C6-12シクロアルケニル基等が挙げられる。好ましくは、「C6-12シクロアルケニル基」が挙げられる。
 (1-13)「複素環式基」
 本明細書において「複素環式基」とは、その環内に窒素原子、酸素原子および硫黄原子から選択される同種または異種の原子を1~3個有する環式基を意味し、該基は、1つまたは複数の不飽和結合を含んでいてもよい。例えば、「3~8員複素環式基」とは、環構成原子数が3~8個の複素環式基を意味する。「複素環式基」の具体例としては、ピラニル基、フリル基、ピロリジニル基、イミダゾリジニル基、ピペリジニル基、モルホリニル基、チオモルホリニル基、ヘキサメチレンイミニル基、チアゾリジニル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピリジニル基、オキセタニル基、テトラヒドロピラニル基等が挙げられる。尚、該基には架橋構造を有する複素環式基も含まれる。
 (1-14)「アリール基」
 本明細書において「アリール基」は、芳香族炭化水素の環に結合する水素原子が1個離脱して生ずる基をいう。例えば、ベンゼンからはフェニル基(C-)、トルエンからはトリル基(CH-)、キシレンからはキシリル基((CH-)、ナフタレンからはナフチル基(C10-)が誘導される。「C6~14アリール基」は、炭素数が6~14の芳香族炭化水素基を意味する。「C6~14アリール基」の具体例としては、例えば、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、アズレニル基、アセナフテニル基、アセナフチル基、アントリル基、フルオレニル基、フェナレニル基、フェナントリル基等が挙げられる。「C6~18アリール基」の具体例としては、例えば、C6~14アリール基、ベンゾ[a]アントリル基、ベンゾ[a]フルオレニル基、ベンゾ[c]フェナントリル基、クリセニル基、フルオランテニル基、ピレニル基、テトラセニル基、トリフェニレニル基などが挙げられる。アリールチオ基とは、アリール-S-基をいう。例えば、フェニル-S-基などが挙げられる。
 (1-15)「ヘテロアリール基」
 本明細書において「ヘテロアリール基」は、単環式もしくは多環式のヘテロ原子含有芳香族基を意味し、該基は、窒素原子、硫黄原子および酸素原子から選択される同種または異種のヘテロ原子を1個以上(例えば1~4個)含む。例えば、「5~18員ヘテロアリール基」は、環構成原子数が5~18個のヘテロアリール基を意味する。「ハロヘテロアリール基」は、環構成原子上の1個または複数個の水素がハロゲンで置換されているものを指す。「ヘテロアリール基」の具体例としては、例えば、ピロリル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、フリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、ベンゾイソオキサゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、ピリダジル基、キノリル基、イソキノリル基、トリアゾリル基、トリアジニル基、テトラゾリル基、インドリル基、イミダゾ[1,2-a]ピリジル基、ピラゾロ[1,5-a]ピリジル基、[1,2,4]トリアゾロ[1,5-a]ピリジル基、ベンゾイミダゾリル基、キノキサリル基、シンノリル基、キナゾリル基、インダゾリル基、ナフチリジル基、キノリノリル基、イソキノリノリル基等が挙げられる。
OKです。
 (1-16)「アルキレン基」
 本明細書において「アルキレン基」とは、メタン、エタン、プロパンのような脂肪族炭化水素(アルカン)から水素原子が二つ失われて生ずる2価の基をいい、一般に-(C2m)-で表される(ここで、mは正の整数である)。アルキレン基は、直鎖または分枝鎖であり得る。炭素数1~10のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基、tert-ブチレン基、n-ペンテン基、n-ヘキシレン基、イソヘキシレン基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。炭素数1~6のアルキレン基が好ましく、炭素数1~4のアルキレン基がより好ましく、メチレン基およびエチレン基がさらに好ましく、エチレン基がさらに一層好ましい。
 (1-17)「アルケニレン基」
 本明細書において「アルケニレン基」とは、エテニレン、プロペニレン、ブテニレンのような、二重結合を少なくとも一つ含有する脂肪族炭化水素(アルケン)から水素原子が二つ失われて生ずる2価の基をいい、一般に-(C2m-2)-で表される(ここで、mは2以上の整数である)。アルケニレン基は、直鎖または分枝鎖であり得る。炭素数2~10のアルケニレン基としては、例えば、エテニレン基、n-プロペニレン基、イソプロペニレン基、n-ブテニレン基、イソブテニレン基、n-ペンテニレン基、n-ヘキセニレン基、イソヘキセニレン基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。炭素数2~6のアルケニレン基が好ましく、炭素数2~4のアルケニレン基がより好ましく、エテニレン基およびn-プロペニレン基がさらに好ましく、エテニレン基がさらに一層好ましい。
 通常、用語「置換(されている)」は、特定の置換基のラジカルによる、所与の構造における1つ以上の水素ラジカルとの置き換えのことを指す。句「置換されていてもよい」は、句「非置換または置換(の)」と互換的に使用されることが認識される。例えば、「C1~10アルキル基で置換されていてもよいC6~18アリール基」は、「非置換C6~18アリール基、またはC1~10アルキル基で置換されているC6~18アリール基」と同義である。本明細書において、「置換(されている)」または「置換されていてもよい」を用いて定義される基における置換基の数は、置換可能であれば特に制限はなく、1または複数である。また、特に指示した場合を除き、各々の基の説明はその基が他の基の一部分または置換基である場合にも該当する。「置換基」の定義における炭素原子の数を、例えば、「C1-6」等と表記する場合もある。具体的には、「C1-6アルキル」なる表記は、炭素数1から6のアルキル基と同義である。また、本明細書において、「置換(されている)」または「置換されていてもよい」なる用語を特に明示していない置換基については、「非置換」の置換基を意味する。
 「置換アルキル基」、「置換されていてもよいアルキル基」、「置換アルケニル基」、「置換シクロアルキル基」、「置換シクロアルケニル基」、「置換複素環式基」、「置換アリール基」、および「置換ヘテロアリール基」を含む本明細書中に記載の基上の置換基の例としては、ハロゲン、C1~10アルキル基、C1~10アルコキシ基、C2~10アルケニル基、C1~10ハロアルキル基、C2~10ハロアルケニル基、C6~18アリール基、C6~12アリールチオ基、C6~12アリール基で置換されたC1~10アルキル基、-CN、オキソ基(=O)、-O(CHO-、-OC(CHO-、-OCHO-、-O-、C1~6アルキレン基、C2~6アルケニレン基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。上記置換基の好ましい例としては、ハロゲン、C1~10アルキル基、C1~6アルコキシ基、C2~6アルケニル基、C1~6ハロアルキル基、C2~6ハロアルケニル基、C6~18アリール基、-S-C6~18アリール基、C6~18アリール基で置換されたC1~6アルキル基が挙げられる。
 (1-18)「有機基」
 本明細書において「有機基」とは、炭素、酸素、窒素、または硫黄のいずれかを含む一価官能基を意味する。有機基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基、アリールアルキル基、アルキルアリール基、アルキルオキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールアルキルオキシカルボニル基、複素環式基、アミノ基、シアノ基、スルホ基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。一実施形態では、Rの有機基は、非置換もしくは置換C1~10アルキル基、非置換もしくは置換C2~10アルケニル基、非置換もしくは置換C3-12シクロアルキル基、非置換もしくは置換C3-12シクロアルケニル基、非置換もしくは置換C6~18アリール基、非置換もしくは置換3~8員複素環式基、-C(=O)-O-(非置換もしくは置換C1~10アルキル基)、-C(=O)-O-(非置換もしくは置換C2~10アルケニル基)、-C(=O)-O-(非置換もしくは置換C3-12シクロアルキル基)、-C(=O)-O-(非置換もしくは置換C3-12シクロアルケニル基)、-C(=O)-O-(非置換もしくは置換C3-12シクロアルケニル基)、または-C(=O)-O-(非置換もしくは置換C6~18アリール基)である。
 (1-19)「ハードセグメント」
 本明細書において、「ハードセグメント」は、それが重合して生ずるポリマーに対して弾性を付与するモノマー化合物を意味する。例えば、一般式(2)のモノマー(B)は、ハードセグメントである。ハードセグメントは、「ガラス状部分」と呼ばれる場合もある。
 (1-20)「ソフトセグメント」
 本明細書において、「ソフトセグメント」は、それが重合して生ずるポリマーが受けたエネルギーを消散させるのに役立つモノマー化合物を意味する。例えば、一般式(1)のモノマー(A)は、ソフトセグメントである。ソフトセグメントは、「弾性部分」と呼ばれる場合もある。また、ソフトセグメントが重合することで形成されるポリマー構造を、「自己犠牲ネットワーク」と呼ぶ場合がある。
 (1-21)「エラストマー」
 エラストマーとは、常温付近でゴム状弾性を有する材料の総称である。エラストマーは通常ポリマーで構成される。弾性率が小さい、高伸長、高復元性があるといった特徴を有する。
 (1-22)「f」
 fは、ハードセグメント(すなわちモノマー(B))とソフトセグメント(すなわちモノマー(A))との重合におけるソフトセグメントのモル分率(本明細書では、1であり得、その場合は、モノマー(A)のホモポリマーが生じる。)である。例えば、イソボルニルアクリレートとフェノキシエチルアクリレートとの組合せでは、フェノキシエチルアクリレートのモル分率を意味する。
 (1-23)「損失係数(Tanδ)」
 損失係数(Tanδ)=損失弾性率(G”)/貯蔵弾性率(G’)である。弾性~粘性(0~1)の指標のことで、低い方が弾性的であり、つまりひずみが小さいことを示している。
 (1-24)「ヤング率」
 ヤング率は、フックの法則が成立する弾性範囲における、同軸方向のひずみと応力の比例定数である。縦弾性係数とも呼ばれる。低ヤング率とは、弾性範囲における応力-ひずみ曲線の傾きが小さいことを示す。
 ゴムの例としては、天然ゴム(アラビアゴム、トラガカントゴム、グアーゴムなど)、塊状重合により製造された合成ゴム、乳化重合で製造された合成ラテックスゴム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。
 〔2〕好ましい実施形態の説明
 以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。以下に提供される実施形態は、本発明のよりよい理解のために提供されるものであり、本発明の範囲は以下の記載に限定されるべきでないことが理解される。従って、当業者は、本明細書中の記載を参酌して、本発明の範囲内で適宜改変を行うことができることは明らかである。また、本発明の以下の実施形態は単独でも使用されあるいはそれらを組み合わせて使用することができることが理解される。
 1つの局面において、本発明は、
一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011

(R:水素またはC1~4アルキル基、
:非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基、
およびX:それぞれ独立して、O、S、NR、およびCRx1x2からなる群から選択される、
:水素、C1~6アルキル基、C1~6アルコキシ基、C1~6ハロアルキル基、またはC2~6ハロアルケニル基、
x1およびRx2:それぞれ独立して、水素、非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基であるか、あるいは、それらが結合している炭素原子と一緒になって、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基を形成する、
n:0~20)
で表されるモノマー(A)を含むモノマー成分を、架橋剤の存在下または非存在下で重合させて得られる切断型自己修復機能を有するホモポリマーまたはコポリマーを提供する。
 1つの好ましい実施形態では、一般式(1)のRが少なくとも一つの芳香環を有する場合、それから得られる本発明のポリマーは、切断型自己修復機能が高いことが判明しているため、好ましい実施形態では、Rが芳香環を有することが有利である。また、Rが芳香環を含有しない場合と比較して、有意に高い切断型自己修復機能を有し得る(すなわち、有意に高い応力回復率を呈し得る)。なお、本願発明の自己修復機能は、追加の成分または材料を含んだとしても保たれる。
 一般式(1)のnが1以上である場合、すなわちエチレングリコール鎖が存在する場合、それから得られる本発明のポリマーは、切断型自己修復機能を有し得る。
 本発明の好ましい実施形態について、以下詳述する。
 (2-1)モノマー(A)
 一般式(1)の一実施形態において、Rは、水素またはメチル基である。一般式(1)の好ましい実施形態において、Rは、メチル基である。一般式(1)の別の好ましい実施形態において、Rは、水素である。
 一般式(1)の一実施形態において、Rは、少なくとも1つの芳香環を有する。好ましくは、前記芳香環が非置換もしくは置換アリール基である。より好ましくは、前記アリール基が非置換もしくは置換フェニル基である。さらに好ましくは、前記R中の芳香環がXとは直接結合していない。なおさらに好ましくは、前記Rが2つ以上の芳香環を有する場合、前記芳香環は直接、単結合を介して結合していない。よりさらに好ましくは、前記Rは、芳香環を1つのみ有する。一般式(1)の一実施形態において、Rは、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、C1~10アルキル基、C1~6ハロアルキル基、C2~6アルケニル基、C2~6ハロアルケニル基、C3~6シクロアルキル基、C3~6ハロシクロアルキル基もしくはC6~18アリール基で置換されていてもよいC6~18アリールまたは5~18員ヘテロアリール基(該C1~10アルキル基はC6~18アリール基で置換されていてもよい)、あるいは、C6~18アリール基もしくはC6~18アリールチオ基で置換されたC1~6アルキル基、C2~6アルケニル基またはC3~6シクロアルキル基である。一般式(1)の一実施形態において、Rは、置換または非置換のフェニル基またはベンジル基である。一般式(1)の一実施形態において、Rは、アルキル基で置換されていてもよいフェニル基またはベンジル基である。一般式(1)の一実施形態において、Rがフェニル基の場合、nは1以上である。一般式(1)の一実施形態において、Rは、C1~10アルキル基、ハロゲン基もしくはフェニル基で置換されていてもよいC6~18アリール基、またはフェニル基もしくはフェニルチオ基で置換されたC1~6アルキル基である。一般式(1)の一実施形態において、Rは、フェニル基、ベンジル基、2-フェニルチオエチル基、4-ノニルフェニル基、4-(2-フェニル-プロパ-2-イル)フェニル基、または1,1’-ビフェニル-2-イル基である。一般式(1)の一実施形態において、Rは、フェニル基またはベンジル基である。
 一般式(1)の一実施形態において、Rは、水素、C1~6アルキル基、C1~6アルコキシ基、C1~6ハロアルキル基、またはC2~6ハロアルケニル基である。一般式(1)の一実施形態において、Rは、水素、メチル基、エチル基、トリフルオロメチル基、またはペンタフルオロエチル基である。一般式(1)の一実施形態において、Rは、水素、メチル基、またはトリフルオロメチル基である。一般式(1)の一実施形態において、Rは、水素である。一般式(1)の一実施形態において、Rは、メチルである。
 一般式(1)の一実施形態において、Rx1およびRx2はそれぞれ独立して、水素、非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基であるか、あるいは、それらが結合している炭素原子と一緒になって、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基を形成する。一般式(1)の一実施形態において、Rx1およびRx2はそれぞれ独立して、水素、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、トリフルオロメチル基、またはペンタフルオロエチル基である。一般式(1)の一実施形態において、Rx1およびRx2はそれぞれ独立して、水素、メチル基、またはトリフルオロメチル基である。一般式(1)の一実施形態において、Rx1およびRx2はそれぞれ独立して、水素またはメチル基である。
 一般式(1)の一実施形態において、XおよびXはそれぞれ独立して、O、SまたはCHである。一般式(1)の一実施形態において、XおよびXはそれぞれ独立して、OまたはSである。一般式(1)の一実施形態において、XはOであり、XはSである。一般式(1)の一実施形態において、XおよびXは、CHである。一般式(1)の好ましい実施形態において、XおよびXは、Oである。
 一般式(1)の一実施形態において、nは、0~20、0~19、0~18、0~17、0~16、0~15、0~14、0~13、0~12、0~11、0~10、0~9、0~8、0~7、0~6、0~5、0~4、0~3、0~2、0~1、または0、1、2、3、4もしくは5である。一般式(1)の好ましい実施形態において、nは0~4である。一般式(1)の別の好ましい実施形態において、nは0~3である。一般式(1)のさらに別の好ましい実施形態において、nは0~2である。一般式(1)のより好ましい実施形態において、nは0または1である。一般式(1)のさらに好ましい実施形態において、nは1である。
 一般式(1)の一実施形態において、nは1以上であるか、またはn=0のとき、Rが、非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、または非置換もしくは置換複素環式基である。一般式(1)の一実施形態において、n=0のとき、Rが非置換もしくは置換アルキル基である。一般式(1)の一実施形態において、n=0のとき、Rが、フェニル基で置換されているアルキル基である。
 一般式(1)の好ましい実施形態において、前記モノマー(A)は、2-メトキシエチルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート(または2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート)、ベンジルアクリレート、フェノキシエチルアクリルレートおよびフェノキシジエチレングリコールアクリレートから少なくとも1つ以上選択されるものを含む。一般式(1)の別の好ましい実施形態において、前記モノマー(A)は、2-メトキシエチルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート(または2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート)、ベンジルアクリレート、フェノキシエチルアクリルレートおよびフェノキシジエチレングリコールアクリレートからなる群より選択される1種のモノマーである。
 一般式(1)の好ましい実施形態において、Rは水素であり、Rはフェニル基であり、XはOであり、かつnは1である。このとき、モノマー(A)は、フェノキシエチルアクリレートである。
 一般式(1)の別の好ましい実施形態において、Rは水素であり、Rはフェニル基であり、XはOであり、かつnは2である。このとき、モノマー(A)は、フェノキシジエチレングリコールアクリレートである。
 (2-3)ビニル系モノマー(B)
 1つの好ましい実施形態では、上記モノマー成分が、一般式(2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012

(R:水素またはメチル基、R:有機基)
で表されるビニル系モノマー(B)をさらに含む。
 本発明のビニル系モノマー(B)の具体例としては、下記の単官能モノマーおよび多官能モノマーが挙げられる。
 単官能モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸;アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n-ブチル、メタクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸tert-ブチル、メタクリル酸tert-ブチル、アクリル酸ネオペンチル、メタクリル酸ネオペンチル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸オクチル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステアリル、アクリル酸セチル、メタクリル酸セチルなどのアルキル基の炭素数が1~18の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸イソボルニルなどの炭素数6~12のシクロアルキル基を有するシクロアルキル(メタ)アクリレート;アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジルなどのアラルキル基の炭素数が7~12の(メタ)アクリル酸アリールエステル;アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシブチルなどのヒドロキシアルキル基の炭素数が2~6の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル;アクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸メトキシエチル、アクリル酸メトキシブチル、メタクリル酸メトキシブチルなどのアルコキシアルキル基の炭素数が2~8の(メタ)アクリル酸アルコキシアルキル;アクリル酸エチルカルビトール、メタクリル酸エチルカルビトールなどのアルキル基の炭素数が1~4の(メタ)アクリル酸アルキルカルビトール;N-メチルアクリルアミド、N-メチルメタクリルアミド、N-エチルアクリルアミド、N-エチルメタクリルアミド、N-プロピルアクリルアミド、N-プロピルメタクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、N-イソプロピルメタクリルアミド、N-tert-ブチルアクリルアミド、N-tert-ブチルメタクリルアミド、N-オクチルアクリルアミド、N-オクチルメタクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジメチルメタクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミド、N,N-ジエチルメタクリルアミドなどのアルキル基の炭素数が1~12のアルキル(メタ)アクリルアミド:N-ブトキシメチルアクリルアミド、N-ブトキシメチルメタクリルアミドなどのアルコキシ基の炭素数が1~6のアルコキシ(メタ)アクリルアミド;アクリロイルモルホリン、メタクリロイルモルホリンなどの(メタ)アクリロイルモルホリン;ジアセトンアクリルアミド、ジアセトンジメタクリルアミドなどのジアセトン(メタ)アクリルアミド;スチレン、メチルスチレンなどのスチレン系モノマー;イタコン酸メチル、イタコン酸エチルなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル以外のアルキル基の炭素数が1~4の脂肪酸アルキルエステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどの脂肪酸ビニルエステル;N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタムなどの窒素原子含有モノマー;ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、メタクリルアミドメチルスルホン酸などのスルホン酸類;エチレンオキシド変性リン酸アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸メタクリレートなどのアルキレンオキシド変性リン酸(メタ)アクリレート;N-アクリロイルオキシエチル-N,N-ジメチルアンモニウム-α-N-メチルカルボキシベタイン、N-メタクリロイルオキシエチル-N,N-ジメチルアンモニウム-α-N-メチルカルボキシベタイン、N-アクリロイルオキシエチル-N,N-ジエチルアンモニウム-α-N-メチルカルボキシベタイン、N-メタクリロイルオキシエチル-N,N-ジエチルアンモニウム-α-N-メチルカルボキシベタイン、N-アクリロイルオキシエチル-N,N-ジメチルアンモニウム-β-N-エチルカルボキシベタイン、N-メタクリロイルオキシエチル-N,N-ジメチルアンモニウム-β-N-エチルカルボキシベタイン、N-アクリロイルオキシエチル-N,N-ジエチルアンモニウム-β-N-エチルカルボキシベタイン、N-メタクリロイルオキシエチル-N,N-ジエチルアンモニウム-β-N-エチルカルボキシベタイン、N-アクリルアミドプロピル-N,N-ジメチルアンモニウム-α-N-メチルカルボキシベタイン、N-メタクリルアミドプロピル-N,N-ジメチルアンモニウム-α-N-メチルカルボキシベタイン、N-アクリルアミドプロピル-N,N-ジエチルアンモニウム-α-N-メチルカルボキシベタイン、N-メタクリルアミドプロピル-N,N-ジエチルアンモニウム-α-N-メチルカルボキシベタイン、N-アクリルアミドプロピル-N,N-ジメチルアンモニウム-β-N-エチルカルボキシベタイン、N-メタクリルアミドプロピル-N,N-ジメチルアンモニウム-β-N-エチルカルボキシベタイン、N-アクリルアミドプロピル-N,N-ジエチルアンモニウム-β-N-エチルカルボキシベタイン、N-メタクリルアミドプロピル-N,N-ジエチルアンモニウム-β-N-エチルカルボキシベタインなどのベタイン系モノマー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。これらのモノマーは、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。
 多官能モノマーとしては、例えば、メチレンビスアクリルアミド、メチレンビスメタクリルアミドなどのアルキレン基の炭素数が1~4のアルキレンビス(メタ)アクリルアミドなどの(メタ)アクリロイル基を2個以上、好ましくは2個有する(メタ)アクリルアミド化合物;ジビニルベンゼン、ジアリルベンゼンなどの炭素-炭素二重結合を2個以上、好ましくは2個または3個有する芳香族化合物;エチレンジアクリレート、エチレンジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9-ノナンジオールジアクリレート、1,9-ノナンジオールジメタクリレート、2-n-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールジアクリレート、2-n-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレートなどの(メタ)アクリロイル基を2個以上、好ましくは2個または3個有する(メタ)アクリレート化合物;ジアリルアミン、トリアリルアミンなどの炭素-炭素二重結合を2個以上、好ましくは2個または3個有する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。これらの多官能モノマーは、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。これらの多官能モノマーはまた、架橋剤として使用されてもよい。
 一般式(2)の一実施形態において、Rは、水素またはメチル基である。一般式(2)の好ましい実施形態において、Rは、メチル基である。一般式(2)の別の好ましい実施形態において、Rは、水素である。
 一般式(2)の一実施形態において、Rは、-C(=O)-O-(C6~12シクロアルキル基)である。一般式(2)の好ましい実施形態において、Rは、-C(=O)-O-(イソボルニル基)である。
 本発明の好ましい実施形態では、ビニル系モノマー(B)は、炭素数6~12のシクロアルキル基を有するシクロアルキル(メタ)アクリレートである。
 本発明のさらに好ましい実施形態では、ビニル系モノマー(B)は、イソボルニルアクリレートまたはイソボルニルメタクリレートである。
 モノマーを重合させる方法としては、例えば、塊状重合法、溶液重合法、乳化重合法、懸濁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、塊状重合法および溶液重合法が好ましい。
 また、モノマーの重合は、例えば、ラジカル重合法、リビングラジカル重合法、アニオン重合法、カチオン重合法、付加重合法、重縮合法などの方法によって行うことができる。
 モノマーを溶液重合法によって重合させる場合には、例えば、モノマーを溶媒に溶解させ、得られた溶液を攪拌しながら重合開始剤を当該溶液に添加することによってモノマーを重合させることができるほか、重合開始剤を溶媒に溶解させ、得られた溶液を撹拌しながらモノマーを当該溶液に添加することによってモノマーを重合させることができる。溶媒は、モノマーと相溶する有機溶媒であることが好ましい。
 本発明のポリマーの製造において、上記モノマー(A)を約70重量部以上かつ100重量部未満の範囲、および上記ビニル系モノマー(B)を0重量部超かつ約30重量部以下の範囲で使用して共重合がなされることが好ましい。本発明の一実施形態において、モノマー(A)を50重量部、60重量部、70重量部、80重量部または90重量部~100重量部の範囲で使用して前記重合がなされる。本発明の一実施形態において、モノマー(B)を0重量部超かつ50重量部、40重量部、30重量部、20重量部または10重量部以下の範囲で使用して前記重合がなされる。
 モノマーを重合させる際には、分子量を調整するために連鎖移動剤を用いてもよい。連鎖移動剤は、通常、モノマーと混合することによって用いることができる。連鎖移動剤としては、例えば、2-(ドデシルチオカルボノチオイルチオ)-2-メチルプロピオン酸、2-(ドデシルチオカルボノチオイルチオ)プロピオン酸、メチル2-(ドデシルチオカルボノチオイルチオ)-2-メチルプロピオネート、2-(ドデシルチオカルボノチオイルチオ)-2-メチルプロピオン酸3-アジド-1-プロパノールエステル、2-(ドデシルチオカルボノチオイルチオ)-2-メチルプロピオン酸ペンタフルオロフェニルエステル、ラウリルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、チオグリセロールなどのメルカプタン基含有化合物、次亜リン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウムなどの無機塩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。これらの連鎖移動剤は、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。連鎖移動剤の量は、特に限定されないが、通常、全モノマーの100重量部あたり約0.01重量部~約10重量部であればよい。
 モノマーを重合させる際には、重合開始剤を用いることが好ましい。重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤、レドックス重合開始剤、ATRP(原子移動ラジカル重合)開始剤、ICAR ATRP開始剤、ARGET ATRP開始剤、RAFT(可逆的付加-開裂連鎖移動重合)剤、NMP(ニトロキシドを介した重合)剤、高分子重合開始剤などが挙げられる。これらの重合開始剤は、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。
 熱重合開始剤としては、例えば、アゾイソブチロニトリル、アゾイソ酪酸メチル、アゾビスジメチルバレロニトリルなどのアゾ系重合開始剤、過酸化ベンゾイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過酸化物系重合開始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。これらの重合開始剤は、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。
 重合開始剤として熱重合開始剤を用いる場合、当該熱重合開始剤の量は、全モノマーの100重量部あたり、通常、約0.01重量部~約20重量部であることが好ましい。
 光重合開始剤としては、例えば、2-オキソグルタル酸、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、2-メチル[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、ベンゾフェノン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル1-プロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)ブタン-1-オン、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルホスフィンオキシド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。これらの重合開始剤は、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。
 重合開始剤として光重合開始剤を用いる場合、当該光重合開始剤の量は、全モノマーの100重量部あたり、通常、約0.01重量部~約20重量部であることが好ましい。
 本発明において使用可能な他の重合開始剤としては、例えば、過酸化水素と鉄(II)塩、過硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウムなどのレドックス重合開始剤、金属触媒下でハロゲン化アルキルを用いるATRP(原子移動ラジカル重合)開始剤、金属と窒素含有配位子を用いるICAR ATRP開始剤やARGET ATRP開始剤、RAFT(可逆的付加-開裂連鎖移動重合)剤、NMP(ニトロキシドを介した重合)剤、ポリジメチルシロキサンユニット含有高分子アゾ重合開始剤、ポリエチレングリコールユニット含有高分子アゾ重合開始剤などの高分子重合開始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。これらの重合開始剤は、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。
 重合開始剤として上記使用可能な重合開始剤を用いる場合、当該重合開始剤の量は、全モノマーの100重量部あたり、通常、約0.01重量部~約20重量部であることが好ましい。
 一実施形態では、モノマーに電子線を照射することにより、電子線重合が行われる。
 モノマーを重合させる際の重合反応温度および雰囲気については、特に限定がない。通常、重合反応温度は、約50℃~約120℃である。重合反応時の雰囲気は、例えば、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気であることが好ましい。また、モノマーの重合反応時間は、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、約3~20時間である。
 本発明において使用されるモノマー(A)の単独重合により得られるホモポリマーは、-60℃~30℃の範囲のガラス転移温度を有し得る。一実施形態では、上記ホモポリマーのガラス転移温度は、下限値が約-60℃、約-50℃、約-40℃、約-30℃および約-20℃から選択され、上限値が約20℃、約30℃および約40℃から選択される任意の範囲であり得る。好ましい実施形態では、ガラス転移温度は約-50℃~40℃の範囲である。別の好ましい実施形態では、ガラス転移温度は約-40℃~40℃の範囲である。さらに別の好ましい実施形態では、ガラス転移温度は約-30℃~30℃の範囲である。より好ましい実施形態では、ガラス転移温度は約-20℃~20℃の範囲である。
 本発明のポリマーの重量平均分子量は、ゲル濾過クロマトグラフィー(GPC)で測定した場合、100万~1000万であり、好ましくは、100万~500万であり、より好ましくは、100万~300万である。
 一実施形態では、本発明のポリマーは、疎水性であり得る。一実施形態では、本願発明のポリマーと水との接触角が100度以上のとき、そのポリマーは疎水性である。一実施形態では、本願発明のポリマーと水との接触角が50度以上のとき、そのポリマーは疎水性である。
 〔3〕ポリマーの製造方法
 本発明のポリマーは、特定のモノマーを1種または2種以上混合して、適宜の重合条件のもと、必要に応じて適宜の重合開始剤等の添加剤を用いて、重合させることにより、製造することができる。以下に、個々の成分や具体的な製造条件などについて詳述する。
 1つの局面において、本発明は、一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013

(R:水素またはC1~4アルキル基、
:非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基、
およびX:それぞれ独立して、O、S、NR、およびCRx1x2からなる群から選択される、
:水素、C1~6アルキル基、C1~6アルコキシ基、C1~6ハロアルキル基、またはC2~6ハロアルケニル基、
x1およびRx2:それぞれ独立して、水素、非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基であるか、あるいは、それらが結合している炭素原子と一緒になって、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基を形成する、
n:0~20)
で表されるモノマー(A)を含むモノマー成分を、架橋剤の存在下または非存在下で重合させて得られる切断型自己修復機能を有するホモポリマーまたはコポリマーを製造する方法に関します。
 本発明の一実施形態において、上記モノマー成分は、一般式(2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014

(R:水素またはメチル基、R:有機基)
で表されるビニル系モノマー(B)をさらに含む。
 本発明の一実施形態において、上記モノマー成分は架橋剤の存在下で重合される。一実施形態において、上記モノマー成分は架橋剤の非存在下で重合される。架橋剤は少ないまたはない方が、自己修復性が上昇する。架橋剤は、自己修復性が保持される限り、適切に用いられる。
 本発明の一実施形態において、上記重合は、開始剤の存在下で行われる。好ましい実施形態において、上記開始剤は、ベンゾフェノンまたはその類似体である。さらに好ましい実施形態において、上記開始剤は、ベンゾフェノンである。
 本発明の一実施形態において、前記モノマー成分の重合は、塊状重合法、溶液重合法、乳化重合法、および懸濁重合法からなる群より選択される重合法にしたがって行われる。理論により拘泥されることを望むものではないが、本願発明のモノマーは、連鎖重合、逐次重合、またはリビング重合により重合され得る。
 (3-1)モノマーの調製方法
 本発明において使用されるモノマー(A)およびビニル系モノマー(B)は、市販のものであってもよく、当業者に周知の方法に従って調製してもよい。
 (3-2)光重合による製造方法
 一実施形態では、本発明のポリマーは、その出発物質モノマー(1種または複数種)を、露光重合することによって1工程で得られる。ホモポリマーは、モノマー(A)を重合開始剤の存在下、紫外線を照射することにより製造することができる。コポリマーも同様に、モノマー(A)およびビニル系モノマー(B)を重合開始剤の存在下、紫外線を照射することにより製造することができる。重合開始剤は、後記に例示される重合開始剤等から選択されるが、好ましい例としては、ベンゾフェノンが挙げられる。本工程は、通常室温にて約10時間で、好ましくはアルゴン雰囲気下で行われる。
 本発明のポリマーの製造方法の一実施形態では、重合は、架橋剤を使用せずに行われる。本発明のポリマーの製造方法の一実施形態では、重合は、溶媒を使用せずに行われる。本発明のポリマーの製造方法の好ましい実施形態では、ダブルネットワークエラストマーの製造方法と異なり、溶剤も架橋剤も使用せずにモノマー混合物をそのまま紫外線(UV)により硬化させることができるので、非常に操作が簡便である。
 所望の成型品は、所望の形状に対応した型枠を形成し、その型枠に出発物質モノマーを投入し、紫外線を照射して、ポリマーを形成し、型枠から生成したポリマーを取り出すことによって得られる。この方法は、出発物質モノマーが低粘度である場合に使用され得る。
 出発物質モノマーが高粘度である場合、平面上に出発物質モノマーを塗布し、紫外線を照射して、ポリマーを形成することによって、所望の膜製品を得てもよい。例えば、モノマーを基板上に流延し、形成されたモノマーの被膜に紫外線を照射することなどによってモノマーを重合させることにより、(メタ)アクリレートポリマーからなるフィルムを得ることができる。
 〔4〕切断型自己修復の測定
 本明細書において、「切断型自己修復機能」を有するポリマーであるかどうかの判断は、切断型自己修復機能を測定することによって行うことができる。例えば、ポリマーを2つに切断した後すぐに、切断面を接触させてから、ある長さの待機時間後に引張試験を行うと、本来の合成ポリマーと比較して、切断後接触させたポリマーの応力が、少なくとも5%まで回復するかどうかを測定することで判断することができる。当該測定方法は、例えば、下記のとおりである。
 厚さが3mmで一辺の長さが10cmのガラス板2枚を厚さ5mmのシリコーンゴムをシールとして隔てたセルを用意する。モノマーと光開始剤を前記セルに入れ、その側面から紫外線照射機〔UVP(株)製、品番:95-0042-12〕を用いて照度4mW/cm、照射時間6時間、積算光量86.4J/cmにて紫外線を照射することにより、樹脂フィルム上にポリマーを得る。縦9cm、横5mm、厚さ5mmとなるようにカッターナイフで裁断し試験片を作製する。試験片の中央をカッターで切断し切断面を一定時間接触させる。上記の方法で得られた試験片の引張り強さおよびヤング率を引張試験機〔オリエンテック(株)製、品番:Tensilon  RTC-1310A〕で測定する。
 一実施形態では、本発明のポリマーの自己修復性を評価する際に参照する応力回復率は、例えば、1分、10分、1時間、24時間または72時間の待機時間後に、約5%、約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%または約100%である。一実施形態では、本発明のポリマーの上記応力回復率は、1分、10分、1時間、24時間または72時間の待機時間後に、約5%以上、約10%以上、約20%以上、約30%以上、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、または約90%以上である。一実施形態では、本発明のポリマーの上記応力回復率は、1分、10分、1時間、24時間または72時間の待機時間後に、約5%以上、約10%以上、約20%以上、約30%以上、約40%以上、または約50%以上である。好ましい実施形態では、本発明のポリマーの上記応力回復率は、24時間の待機時間後に、約30%以上である。より好ましい実施形態では、本発明のポリマーの上記応力回復率は、24時間の待機時間後に、約40%以上である。さらに好ましい実施形態では、本発明のポリマーの上記応力回復率は、24時間の待機時間後に、約50%以上である。
 本発明のポリマーを架橋剤を使用して合成した場合、切断型自己修復機能は低下する(すなわち、より低い応力回復率を呈する)。架橋剤の使用量は、使用されるモノマーの全重量に対して10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%もしくは1%、またはそれ未満であり、一実施形態では、5%またはそれ未満であり、別の実施形態では、2%またはそれ未満である。使用される架橋剤の量が多いほど、得られるポリマーの切断後自己修復機能はより低くなる。また、あるモノマーとある架橋剤を使用してポリマーを合成する場合に、該架橋剤が、該モノマーのホモポリマーのガラス転移温度と比較して得られるポリマーのガラス転移温度をあまり高くしないのであれば、該架橋剤を使用したとしても、得られるポリマーの切断型自己修復機能の低下を抑制することができる。使用される架橋剤としては、例えば、多官能モノマーとして列挙したものが挙げられる。一実施形態において、架橋剤はエチレングリコールジメタクリレートである。
 〔5〕強靭性の測定
 本明細書において、「強靭性」を有するポリマーであるかどうかの判断は、片側切欠試験により破壊エネルギーを測定する(例えば、実施例に記載する試験方法によって)ことによって行うことができる。例えば、破壊エネルギーが、少なくとも5J/mであるかどうかを測定することで判断することができる。当該測定方法は、例えば、下記のとおりである。
 直方体(例えば、長さ20mm×幅10mm×厚さ1.4mm)の試料ポリマーを2つ作製し、一つには、切欠を入れ(例えば、長さ方向と厚さ方向の辺に囲まれた側面の真ん中から、長さ方向に対して垂直かつ厚さ方向に対して平行に1.0mmの切欠を入れる)、他方には、切欠を入れない。試験片が長さ方向に引っ張られるように、2つの端部を別々のクランプで留める。上側のクランプを一定速度(例えば、100mm/分)で上方へ引っ張る一方で、下側のクランプは固定する。切欠のある試料と切欠のない試料の応力-伸び曲線を、変形の間、記録する。破壊エネルギーを下記式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015

により計算する。ここで、W(λ)は、切欠のない試料のひずみエネルギー密度を表し、λは、亀裂の伝播が始まったときの臨界の伸びであり、cは最初の切欠の幅である。切欠のある試料の亀裂の伝播の開始はデジタルカメラにより決定する。
 一実施形態では、本発明のポリマーの強靭性を評価する際に参照する破壊エネルギーは、例えば、約5J/m、約10J/m、約50J/m、約100J/m、約500J/m、約1000J/m、約5000J/m、約10000J/m、もしくは約15000J/m、またはそれより高い値である。一実施形態では、本発明のポリマーの上記破壊エネルギーは、約500J/m以上である。一実施形態では、本発明のポリマーの上記破壊エネルギーは、約100J/m以上である。好ましい実施形態では、本発明のポリマーの上記破壊エネルギーは、約10J/m以上である。より好ましい実施形態では、本発明のポリマーの上記破壊エネルギーは、約5J/m以上である。
 〔6〕自己再建機能の測定
 本明細書において、「自己再建機能」を有するポリマーであるかどうかの判断は、自己再建機能を測定することによって行うことができる。例えば、ポリマーを溶媒(例えば、クロロホルム)に溶解させた後、溶媒を揮発させ、残渣を乾燥(例えば、65℃で)させて得られたポリマーについて引張試験を行うと、本来のポリマーのヤング率または破壊応力が少なくとも80%であるかどうかを測定することで判断することができる。当該測定方法は、例えば、下記のとおりである。
 厚さが3mmで一辺の長さが10cmのガラス板2枚を厚さ5mmのシリコーンゴムをシールとして隔てたセルを用意する。モノマーと光開始剤を前記セルに入れ、その側面から紫外線照射機〔UVP(株)製、品番:95-0042-12〕を用いて照度4mW/cm、照射時間6時間、積算光量86.4J/cmにて紫外線を照射することにより、樹脂フィルム上にポリマーを得る。このポリマーを溶媒に溶解させた後、溶媒を揮発させ、残渣を乾燥させて、自己再建後のポリマーを得た。縦9cm、横5mm、厚さ5mmとなるようにカッターナイフで裁断し試験片を作製する。試験片の中央をカッターで切断し切断面を一定時間接触させる。上記の方法で得られた試験片の引張り強さ、ヤング率、および破壊応力を引張試験機〔オリエンテック(株)製、品番:Tensilon  RTC-1310A〕で測定する。
 一実施形態では、本発明のポリマーの自己再建性を評価する際に参照する1回の自己再建後のヤング率は、例えば、溶解前の最初のポリマーの値に対して約80%、約90%、約100%、約110%、約120%、約130%、約140%、約150%、約160%、約170%、約180%、約190%もしくは約200%、またはそれより高い値である。好ましい実施形態では、1回の自己再建後のヤング率は、溶解前の最初のポリマーの値に対して約100%またはそれより高い値である。より好ましい実施形態では、1回の自己再建後のヤング率は、溶解前の最初のポリマーの値に対して約150%またはそれより高い値である。最も好ましい実施形態では、1回の自己再建後のヤング率は、溶解前の最初のポリマーの値に対して約200%またはそれより高い値である。一実施形態では、本発明のポリマーの自己再建性を評価する際に参照する2回の自己再建後のヤング率は、例えば、1回目の溶解前の最初のポリマーの値に対して、約80%、約90%、約100%、約110%、約120%、約130%、約140%、約150%、約160%、約170%、約180%、約190%もしくは約200%、またはそれより高い値である。好ましい実施形態では、2回の自己再建後のヤング率が、1回目の溶解前の最初のポリマーの値に対して約100%またはそれより高い値である。より好ましい実施形態では、2回の自己再建後のヤング率が、1回目の溶解前の最初のポリマーの値に対して約120%またはそれより高い値である。最も好ましい実施形態では、2回の自己再建後のヤング率が、1回目の溶解前の最初のポリマーの値に対して約150%またはそれより高い値である。
 一実施形態では、本発明のポリマーの自己再建性を評価する際に参照する1回の自己再建後の破壊応力は、例えば、溶解前の最初のポリマーの値に対して約80%、約90%、約100%、約110%、約120%、約130%、約140%、約150%、約160%、約170%、約180%、約190%もしくは約200%、またはそれより高い値である。好ましい実施形態では、1回の自己再建後の破壊応力は、溶解前の最初のポリマーの値に対して約100%またはそれより高い値である。より好ましい実施形態では、1回の自己再建後の破壊応力は、溶解前の最初のポリマーの値に対して約140%またはそれより高い値である。最も好ましい実施形態では、1回の自己再建後の破壊応力は、溶解前の最初のポリマーの値に対して約180%またはそれより高い値である。一実施形態では、本発明のポリマーの自己再建性を評価する際に参照する2回の自己再建後の破壊応力は、例えば、1回目の溶解前の最初のポリマーの値に対して、約80%、約90%、約100%、約110%、約120%、約130%、約140%、約150%、約160%、約170%、約180%、約190%もしくは約200%、またはそれより高い値である。好ましい実施形態では、2回の自己再建後の破壊応力が、1回目の溶解前の最初のポリマーの値に対して約100%またはそれより高い値である。より好ましい実施形態では、2回の自己再建後の破壊応力が、1回目の溶解前の最初のポリマーの値に対して約110%またはそれより高い値である。最も好ましい実施形態では、2回の自己再建後の破壊応力が、1回目の溶解前の最初のポリマーの値に対して約120%またはそれより高い値である。
 ヤング率の測定か破壊応力の測定かに関わらず、1回の自己再建後の測定値は、溶解前の最初のポリマーの値と同じであってもそれより大きくてもよく、2回の自己再建後の測定値は、溶解前の最初のポリマーの値と同じであっても、それより大きくても小さくてもよい。1回の自己再建後のヤング率または破壊応力の測定値は、2回の自己再建後の値と同じであっても、それより大きくても小さくてもよい。一実施形態では、2回の自己再建後のヤング率または破壊応力の測定値は、1回の自己再建後の値より大きい。別の実施形態では、2回の自己再建後のヤング率または破壊応力の測定値は、1回の自己再建後の値より小さい。一実施形態では、1回の自己再建後のヤング率または破壊応力の測定値は、溶解前の最初のポリマーの値より大きく、かつ、2回の自己再建後の測定値は、1回の自己再建後の値より小さいものの、溶解前の最初のポリマーの測定値より大きい。一実施形態では、1回の自己再建後のヤング率または破壊応力の測定値は、溶解前の最初のポリマーの値と同じであるかそれより大きく、かつ、2回の自己再建後の測定値は、溶解前の最初のポリマーの値および1回の自己再建後の値より小さい。一実施形態では、1回の自己再建後のヤング率または破壊応力の測定値は、溶解前の最初のポリマーの値と同じであるかそれより大きく、かつ、2回の自己再建後の測定値は、1回の自己再建後の値と同じであるかまたはそれより大きい。
 〔5〕用途
 本発明のポリマーは、切断型自己修復機能を有する(メタ)アクリル系ポリマーであり得る。
 本発明のポリマーは、合成樹脂、ペレット、フィルム、プレート、繊維、発泡剤、チューブ、ゴム、エラストマー等に使用され、二輪車(自転車、オートバイなど)、自動車、飛行機、電車、船、ロケット、宇宙船、運送、レジャー、家具(例えば、テーブル、いす、机、棚など)、寝具(例えば、ベッド、ハンモックなど)、衣服、防護服、スポーツ用品、浴槽、キッチン、食器、調理用具、容器および包装材(食品用容器、化粧品用容器、貨物用コンテナ、ごみ箱など)、建築(建造物、道路、建築部品など)、農業フィルム、工業フィルム、上下水道、塗料、化粧料、電機産業および電子産業分野(電化製品、コンピュータ用部品、プリント基板、絶縁体、導電体、配線被膜材、発電素子、スピーカー、マイクロフォン、ノイズキャンセラ、トランスデューサなど)、光通信ケーブル、医療用材料および器具(カテーテル、ガイドワイヤー、人工血管、人工筋肉、人工臓器、透析膜、内視鏡など)、小型ポンプ、アクチュエータ、ロボット材料(産業用ロボットなどに使用されるセンサ)、エネルギー生成装置およびプラント(太陽光発電、風力発電など)など幅広い分野に応用できる。
 本発明のポリマーは、電子材料、医療材料、ヘルスケア材料、ライフサイエンス材料、またはロボット材料などに使用され得る。本発明のポリマーは、例えば、カテーテル、ガイドワイヤー、医薬品用容器、チューブなどの材料として使用され得る。本発明のポリマーは、
 本発明のポリマーは、自動車部品(車体パネル、バンパー帯、ロッカーパネル、サイドモール、エンジン部品、駆動部品、伝導部品、操縦装置部品、スタビライザー部品、懸架・制動装置部品、ブレーキ部品、シャフト部品、パイプ類、タンク類、車輪、シート、シートベルトなど)に使用され得る。本発明のポリマーは、自動車用防振材、自動車用塗料、自動車用合成樹脂などに使用され得る。
 本明細書において引用された、科学文献、特許、特許出願などの参考文献は、その全体が、各々具体的に記載されたのと同じ程度に本明細書において参考として援用される。
 以上、本発明を、理解の容易のために好ましい実施形態を示して説明してきた。以下に、実施例に基づいて本発明を説明するが、上述の説明および以下の実施例は、例示の目的のみに提供され、本発明を限定する目的で提供したものではない。したがって、本発明の範囲は、本明細書に具体的に記載された実施形態にも実施例にも限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
 以下の実施例および参考例に従って本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定解釈されるものではなく、各実施例に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施例も、本発明の範囲に含まれるものとする。
 (材料)
 表1に列挙した全てのモノマーは、大阪有機化学工業株式会社(全てのポリマー)に加えて、株式会社日本触媒(IBXAおよび2-MTA)、Eternal Materials CO., LTD.(IBXA)、または共栄社化学株式会社(PHEAおよびPHEDA)から市販されているものを使用した。紫外光重合開始剤として使用した過酸化ベンゾイル(BPO)およびベンゾフェノン(BP)(関東化学株式会社から市販されているもの)を使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 (実施例1:ベンジルアクリレート(BZA)のホモポリマーの合成)
 ベンジルアクリレートと0.1mol%(全モノマーのモル数に対して0.1%のモル数)の紫外光重合開始剤ベンゾフェノンの混合物を、1.5mm幅のフルオロエラストマースペーサーで隔てられた一対のガラスプレートからなる直方体の反応セル中へ注入した。重合をアルゴン雰囲気下(酸素濃度は<0.1ppm)で、UVを8時間照射して(UVPランプ、東芝、FL15BLB、波長365nm、光強度約4mWcm-2)実施することにより、ベンジルアクリレートのホモポリマー(ポリ(BZA))を得た。
 (実施例2:フェノキシエチルアクリレート(PHEA)のホモポリマーの合成)
 実施例1において、ベンジルアクリレートの代わりにフェノキシエチルアクリレート(PHEA)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、フェノキシエチルアクリレートのホモポリマー(ポリ(PHEA))を得た。
 (実施例3:フェノキシジエチレングリコールアクリレート(PHDEA)のホモポリマーの合成)
 実施例1において、ベンジルアクリレートの代わりにフェノキシジエチレングリコールアクリレート(PHDEA)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、フェノキシジエチレングリコールアクリレートのホモポリマー(ポリ(PHDEA))を得た。
 (実施例4:4-ノニルフェノキシテトラエチレングリコールアクリレート(M113)のホモポリマーの合成)
 実施例1において、ベンジルアクリレートの代わりに4-ノニルフェノキシテトラエチレングリコールアクリレートを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、4-ノニルフェノキシテトラエチレングリコールアクリレートのホモポリマー(ポリ(M113))を得た。
 (実施例5:フェニルチオエチルアクリレート(PHSEA)のホモポリマーの合成)
 実施例1において、ベンジルアクリレートの代わりにフェニルチオエチルアクリレートを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、フェニルチオエチルアクリレートのホモポリマー(ポリ(PHSEA))を得た。
 (実施例6:エチルアクリレート(EA)のホモポリマーの合成)
 実施例1において、ベンジルアクリレートの代わりにエチルアクリレートを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、エチルアクリレートのホモポリマー(ポリ(EA))を得た。
 (実施例7:2-メトキシエチルアクリレート(2-MTA)のホモポリマーの合成)
 実施例1において、ベンジルアクリレートの代わりに2-メトキシエチルアクリレートを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、2-メトキシエチルアクリレートのホモポリマー(ポリ(2-MTA))を得た。
 (実施例8:エチルカルビトールアクリレート(CBA)のホモポリマーの合成)
 実施例1において、ベンジルアクリレートの代わりにエチルカルビトールアクリレートを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、エチルカルビトールアクリレートのホモポリマー(ポリ(CBA))を得た。
 (参考例1:イソボルニルアクリレート(IBXA)のホモポリマーの合成)
 実施例1において、ベンジルアクリレートの代わりにイソボルニルアクリレート(IBXA)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、イソボルニルアクリレートのホモポリマー(ポリ(IBXA))を得た。
 (実施例9:架橋剤の存在下で重合させたフェノキシエチルアクリレート(PHEA)のポリマーの合成)
 実施例1において、ベンジルアクリレートの代わりにフェノキシエチルアクリレート(PHEA)を用いたことおよび架橋剤としてエチレングリコールジメタクリレート(全モノマーの重量に対して5%)を添加したこと以外は、実施例1と同様にして、フェノキシエチルアクリレートの架橋ポリマー(ポリ(PHEA)+架橋剤)を得た。
 (実施例10:ベンジルアクリレート(BZA)とイソボルニルアクリレート(IBXA)とのコポリマーの合成)
 ベンジルアクリレート(70重量部以上、100重量部未満)と、イソボルニルアクリレート(0重量部より多く、30重量部以下)と、0.1mol%(全モノマーのモル数Cmに対して0.1%のモル数)の紫外光重合開始剤ベンゾフェノンの混合物を、1.5mm幅のフルオロエラストマースペーサーで隔てられた一対のガラスプレートからなる直方体の反応セル中へ注入した。ランダム共重合を、アルゴン雰囲気下(酸素濃度は<0.1ppm)でUVを10時間照射して(UVPランプ、東芝、FL15BLB、波長365nm、光強度約4mWcm-2)実施することにより、ベンジルアクリレートとイソボルニルアクリレートとのコポリマー(ポリ(BZA-co-IBXA))を得た。
 (実施例11:フェノキシエチルアクリレート(PHEA)とイソボルニルアクリレート(IBXA)とのコポリマーの合成)
 実施例10において、ベンジルアクリレートの代わりにフェノキシエチルアクリレートを用いたこと以外は、実施例10と同様にして、フェノキシエチルアクリレートとイソボルニルアクリレートとのコポリマー(ポリ(PHEA-co-IBXA))を得た。得られたコポリマーは透明であった。
 (実施例12:フェノキシジエチレングリコールアクリレート(PHDEA)とイソボルニルアクリレート(IBXA)とのコポリマーの合成)
 実施例10において、ベンジルアクリレートの代わりにフェノキシジエチレングリコールアクリレートを用いたこと以外は、実施例10と同様にして、フェノキシジエチレングリコールアクリレートとイソボルニルアクリレートとのコポリマー(ポリ(PHDEA-co-IBXA))を得た。
 (実施例13:エチルアクリレート(EA)とイソボルニルアクリレート(IBXA)とのコポリマーの合成)
 実施例10において、ベンジルアクリレートの代わりにエチルアクリレートを用いたこと以外は、実施例10と同様にして、エチルアクリレートとイソボルニルアクリレートとのコポリマー(ポリ(EA-co-IBXA))を得た。
 (実施例14:2-メトキシエチルアクリレート(2-MTA)とイソボルニルアクリレート(IBXA)とのコポリマーの合成)
 実施例10において、ベンジルアクリレートの代わりに2-メトキシエチルアクリレートを用いたこと以外は、実施例10と同様にして、2-メトキシエチルアクリレートとイソボルニルアクリレートとのコポリマー(ポリ(2-MTA-co-IBXA))を得た。
 (実施例15:エチルカルビトールアクリレート(CBA)とイソボルニルアクリレート(IBXA)とのコポリマーの合成)
 実施例10において、ベンジルアクリレートの代わりにエチルカルビトールアクリレートを用いたこと以外は、実施例10と同様にして、エチルカルビトールアクリレートとイソボルニルアクリレートとのコポリマー(ポリ(CBA-co-IBXA))を得た。
 (実施例16:ポリマーの機械的特性の試験)
 本実施例では、実施例1~15および参考例1で製造したポリマーの機械的特性の試験を行った。以下にその方法を示す。
 (1)方法
 (1-1)引張試験(JIS K7161参照)
 強靭さ、降伏点、ヤング率、ヒステリシス比などを決定するために、ポリマーの引張応力-ひずみ測定を引張試験機(Tensilon RTC-1310A、株式会社オリエンテックおよびInstron 5965、Instron)を用いて、空気中で100mm/分の変形速度で実施した。規格であるJIS-K6251(ダンベル状7号形)に従って、12mm(長さ)×2mm(奥行)×1.5mm(幅)の大きさのダンベル型試料を使用した。
 (1-2)片側切欠試験(SEN)
 強靭さを測定するために、試料の破壊エネルギーΓを片側切欠試験により測定した。実験を、Instron引張試験機にて250Nロードセルを用いて実施した。切欠のある試料と切欠のない試料の2種を使用して、破壊エネルギーを測定した。これらの試料をそれぞれ、10mm幅かつ20mm長の長方体に切り分けた。試料の厚さは、1.4mmであった。幅1.0mmの最初の切欠を、かみそり刃を使用して試料の側面の端部から中央方向へ入れた。試験片の2つの端部を、別々のクランプで留めた。上側のクランプを100mm/分の一定速度で上方に引っ張る一方で、下側のクランプは固定しておいた。切欠のある試料と切欠のない試料の応力-伸び曲線を、変形の間、記録した。破壊エネルギーを下記式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017

により計算した。ここで、W(λ)は、切欠のない試料のひずみエネルギー密度を表し、λは、亀裂の伝播が始まったときの臨界の伸びであり、cは最初の切欠の幅である。切欠のある試料の亀裂の伝播の開始はデジタルカメラにより決定した。
 (1-3)レオロジー試験
 レオロジー試験を、ARESレオメーター(advanced rheometric expansion system、Rheometric Scientific Inc.)を使用して実施した。測定前に、厚さが約1.5mmかつ直径が約15mmの円盤状試料を、接着剤を付けたプレートに付着させた。0.1~100rad/秒でレオロジー周波数掃引試験を-8℃~95℃の温度工程で、並行なプレート配置で0.5%のせん断ひずみで実施した。
 (2)測定対象のホモポリマーおよびコポリマーについて
 6種類のモノマーを使用して、自己犠牲ネットワークを形成する、ポリ(BZA)、ポリ(PHEA)、ポリ(PHDEA)、ポリ(2-EA)、ポリ(2-MTA)、およびポリ(CBA)は、実施例1~3および6~8において合成したとおりである。本発明者らは、種々の長さの鎖を有するモノマー群(第1群および第2群)に由来する2系統のポリマーの、引張試験における挙動およびレオロジー試験における挙動を含めたこれらホモポリマーの機械的挙動を比較した。2系統のモノマー間の差異は、それらの側鎖の末端基、すなわちフェニル基およびメチル基である。フェニル基を有するモノマーの系統(表1の第1群)については、側鎖の長さは、PHDEA>PHEA>BZAの順序である。メチル基を有するモノマーの系統(表1の第2群)については、側鎖の長さは、CBA>2-MTAの順序である。また、一次ネットワークを形成するポリ(IBXA)を合成し、使用した。
 (3)ホモポリマーの機械的挙動の結果
 (3-1)引張試験における挙動
 第1群および第2群のモノマーの重合に由来するこれら6種のポリマーの引張強度を、図1-AおよびBに示す。表2には、各ホモポリマーのヤング率、破壊応力、破壊ひずみを示す。引張試験の結果から、二系統のポリマーにおいて側鎖が長いほど、より軟らかくなり、かつより伸縮性の挙動がもたらされることが示される。フェニル基を有する第1群由来のポリマーの系統は、同じ長さのエチレングリコール鎖を有する場合、メチル基を有する第2群のモノマーよりはるかに高いヤング率および強度(強靭さ)を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018

 これは、第1群のモノマーにおけるフェニル基間の強力な相互作用に起因する可能性がある。ポリ(IBXA)は、表2に記載のポリマーと比較して非常に脆かった。
 (3-2)破壊エネルギー
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 表3に示したとおり、片側切欠試験により6種のホモポリマーの臨界の伸びおよび破壊エネルギーを測定した。フェニル基を有するホモポリマーの系統について、ホモポリマーは非常に強靭であり、そして、側鎖はより長いほど破壊エネルギーは低くなることを見出した。側鎖フェニル基をメチル基で置き換えた場合、ゲルは、低い破壊靭性を示し、このことは、側鎖フェニル基間相互作用がホモポリマーの強靭性において重要な役割を果たしていることを示している。ポリ(CBA)においては、その亀裂先端の曲率半径が大きくなり、亀裂が前に進まなくなる現象(鈍化(blunting))が観察された。なお、「鈍化」は、非常に柔らかく、高靱性な材料に多く観察される現象である。
 以上の結果は、ポリ(BZA)およびポリ(PHEA)の側鎖基間相互作用は、それらの機械的性能においてある役割を果たしていること、ならびに、それらは強靭なポリマーを設計するための自己犠牲ネットワークとしての良好な候補であることを示している。ポリ(IBXA)は、側鎖イソボルニル基の強い立体障害に起因して非常に堅いこと、ならびに、側鎖イソボルニル基は強靭なポリマーを設計するための一次ネットワーク構造としての良好な候補であることを見出した。
 (3-3)レオロジー試験における挙動
 ポリマーの機械的挙動に対する、側鎖の長さおよび側鎖の末端基の差異の効果をさらに調べるために、2系統のポリマーのレオロジー試験における挙動を実施した。時間-温度換算則に従って、貯蔵弾性率(G’)、損失弾性率(G”)および損失係数(Tanδ)を含めた線形動的データのマスターカーブは、図4-A~Cおよび図5-A~Cに示したとおり全てのポリマーについて非常に良好に作図された。フェニル基を有する第1群のモノマーの系統については、これらのポリマーは、実行された観察時間スケールの間に、強力な粘弾性挙動を呈する。側鎖がより長いポリマーは、弱い粘弾性挙動を呈する(図4-A~C)。一方で、メチル基またはエチル基を有する第2群のモノマーに由来するポリマー(図5-A~C)は、観察時間スケールにおいて弾性挙動を示す。これは、動的結合としてのフェニル基間相互作用が粘性挙動において役割を果たしていることを示している。
 強靭なポリマーを設計するために、第1群および第2群から選択されるソフトセグメントモノマーとハードセグメントモノマーであるIBXAとのランダム共重合を行った。ソフトセグメントモノマーは、自己犠牲ネットワークとして役に立ち、一方で、ハードセグメントモノマーは、一次ネットワークを形成する。典型的な一例としてのポリ(PHEA-co-IBXA)については、最初に、それらの靭性のために自己犠牲ネットワークのモル分率を調節することによって組成を最適化した。
 (4)コポリマーの機械的挙動の結果
 (4-1)引張試験における挙動
 PHEAのモル分率fが異なるPHEAおよびIBXAのランダム共重合により、ポリ(PHEA-co-IBXA)を合成した。fが異なる試料の引張試験における挙動を図6-AおよびBに示す。f<0.5である場合に、試料が非常に剛直であり脆い一方で、ポリマーはf=0.5~1.0の場合に延性を有しかつ強靭になることを見出した。最も強靭な試料は、f=0.7の場合のコポリマーである。PHEAを異なるモル分率(f)で混合すると、生じるポリマーは異なる特性を有する。fが0.8以上である場合、生じるポリマーは、軟らかくかつ自己回復性を有し、IBXAのモル分率が増加するにつれて、生じるポリマーは、より剛直になり、より強靭になる。しかし、fが0.5以下である場合、生じるポリマーは、ガラス状になり、破壊ひずみが著しく減少し、さらに、非常に脆くなる。fが0.6または0.7である場合、明確な降伏挙動を見ることができ、特に0.7の場合には、応力-ひずみ曲線中に二つのピークが存在する。
 本願発明の系の合成汎用性により、組成および対応する機械的特性の体系的な調節が可能となる(図6-C)。例えば、PHEAのモル分率を1.0から0.6まで(IBXAのモル分率を0から0.4まで)変更することによって、ヤング率Eを3つのうちの1つの要素によって調節することができる(0.3MPa~294MPa)。
 ポリ(PHEA-co-IBXA)において、f=0.7のときのガラス転移温度が室温に近かった(Tg=20℃、表9)。この結果に基づき、f=0.7でソフトセグメントモノマーのモル分率を固定し、f=0.7での2系統のモノマー(第1群および第2群)と剛直なモノマーであるIBXAの共重合に由来するポリマーの機械的挙動を比較した(図7)。メチル基もしくはエチル基の相互作用より強力なフェニル基の相互作用が、ポリマーのより高度な機械的挙動をもたらすことを見出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 (4-2)破壊エネルギー
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
 第1群および第2群(表1)のモノマーの1種とIBXAとのランダム共重合によるコポリマーの臨界の伸びおよび破壊エネルギーを表5に示した(図8-A~Cおよび9-A~B)。ポリ(2-MTA-co-IBXA)においては、鈍化現象が観察された。フェニル基を有する第1群のコポリマーは、メチル基もしくはエチル基を有する第2群のコポリマーより強靭である。f=0.7である場合のポリ(PHEA-co-IBXA)の破壊エネルギーは、最も強靭な天然ゴムに匹敵する17000J/mもの高い値を達成することができる(図10)。
 (4-3)レオロジー試験における挙動
 フェニル基を有する第1群のコポリマーは、実施した観察時間スケール中で強力な粘弾性挙動を呈した(図11-A~C)。より長い側鎖を有するモノマー由来のポリマーは、低温で、より強力な粘弾性挙動を呈した。ポリ(PHEA-co-IBXA)(f=0.7)については、中程度から高い振動数において、せん断保存弾性係数G’は、高いTanδ値と共に明らかな振動数依存性を示し、このことは、自己犠牲結合としてのフェニル基間相互作用が粘性挙動においてある役割を果たしていることを示す。
 ポリ(EA-co-IBXA)、ポリ(2-MTA-co-IBXA)およびポリ(CBA-co-IBXA)のレオロジー試験における挙動を図12-A~Cに示す。ポリ(EA-co-IBXA)からポリ(CBA-co-IBXA)へとモノマーにおける側鎖が長くなるにつれて、これらのコポリマーの挙動は、観察時間スケールにおいて粘弾性から弾性へと変化する。このことは、第1群と比較した場合に明らかな差異を示す。
 (5)自己修復機能の測定結果
 (5-1)ヒステリシスおよび自己回復
 ポリマーの靭性および自己回復挙動を示すために、繰り返し引張試験を、異なる待機時間で実施した。非常に軟らかく(ヤング率:0.36MPa)かつ延性のある試料であるf=1のポリ(PHEA-co-IBXA)については、試料の最初の負荷および無負荷曲線に関するヒステリシスが、図13-Aのとおりに観察され、これは、ポリマーの靭性を実証した。試料の応力-ひずみ曲線は、試料が、30分後に、本来の負荷および無負荷曲線まで完全に回復することができることを示す。ポリマーの自己回復挙動を明確に示すために、ヒステリシス比(一次ヒステリシスループに対する二次ヒステリシスループの面積比と定義される)の待機時間依存性を図13-Bにプロットする。試料は、約30分という比較的短い待機時間の後、100%自己回復挙動を示す。
 非常に強靭で剛直な試料(ヤング率:68MPa)であるf=0.7のポリ(PHEA-co-IBXA)については、ポリマーは、良好な自己回復挙動を示す。図14-Aに示すとおり、試料の最初の負荷および無負荷曲線におけるヒステリシスとは全く別の大きなヒステリシスが観察され、これはポリマーの靭性を実証した。約50分の待機時間後、試料は、良好な自己回復挙動を示し、自己回復効率は約55%である(図14-B)。
 (5-2)切断型自己修復効率の試験方法
 切断型自己修復挙動を、未使用試料と修復後試料の引張破壊挙動を比較することにより特徴づけた。ポリマーを、JIS-K6251-7に従って、12mm(長さ)×2mm(奥行)×1.5mm(幅)の大きさのダンベル型に切り分けた。試料を、かみそり刃を用いて二つの部分に真ん中で完全に切断した。二つの切断部位を指からの穏やかな圧力により数秒間接触させて置いた。次いで、それを、ダンベル型ゲルが丁度嵌まる大きさのゴム製枠に入れた。修復プロセスの間、切断された部分同士の接触面に対して応力を加えなかった。異なる待機時間の後、直ちに引張試験を室温で実施した。修復効率ηεを、未使用試料の破壊ひずみに対する、修復後試料の破壊ひずみの比と定義した。
 (5-3)切断型自己修復
 ポリ(PHEA)は、図15-Aに示すとおり、切断型自己修復挙動を示す。強靭で剛直な試料(ヤング率:68MPa)であるf=0.7のポリ(PHEA-co-IBXA)もまた、図15-BおよびCに示すとおり、切断型自己修復挙動を示す。本来の試料は、非常に強靭かつ伸縮性であり、約6.3MPaの高い破壊応力および約8の破壊ひずみを有する。約4%の小さいひずみで、明確な降伏点が観察され、これは、変形中の試料の最初の破壊を示している。試料を切断し、切断部分をつなげた後、修復後試料は、大きな変形および応力を維持することができる。待機時間が長くなるほど、試料の修復効率が高くなることが観察される。切断型自己修復効率(未使用試料の破壊ひずみに対する修復後試料の破壊ひずみの比と定義される)を計算することにより、試料は、仮に試料が非常に剛直(ヤング率:68MPa)であったとしても、約13%という良好な切断型自己修復効率を示すことを見出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 この強靭なポリ(PHEA-co-IBXA)(ヤング率:68MPa)については、ダンベル型ポリマーがカミソリ刃を用いて半分に切断された場合、これは、外部エネルギーをそれに与えたことを意味する。よって、これらの破壊領域は、再建される可能性があり、ガラス転移温度より高い温度で、ポリマー鎖が接触し、分散し、再度絡むようにすることができる。したがって、このポリマーの機械的修復をもたらすことができる。
 本発明者らは、ランダム共重合により、単一ネットワーク構造でのソフトセグメントおよびハードセグメントの組合せに由来する新規クラスの強靭でありかつ切断型自己修復性を有しかつ再生利用されるポリマーを成功裏に合成した。この組成物を最適化することにより、本発明者らは、最も強靭なポリマーの破壊エネルギーが、最も強靭な天然ゴムに匹敵する17000J/mもの高い値を達成することができる(図10)。
 (5-4)ホモポリマーおよび架橋ポリマーの切断型自己修復
 実施例1~8および参考例1のホモポリマーならびに実施例9の架橋ポリマーについて、ガラス転移温度および応力回復率を測定した。結果を表7に示す(図15-Aおよび18~20)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023

a)示唆走査熱量測定(DSC)を窒素流の下で、5℃/分の加熱速度で-50℃から150℃まで行った。例外として、CBAについては、-70℃から150℃まで測定した。b)得られたホモポリマーを切断してから24時間の治癒時間経過後に、その応力を測定した。
 フェノキシエチルアクリレートのホモポリマーが最も高い応力回復率を示し、次いで、ベンジルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレートおよび4-ノニルフェノキシテトラエチレングリコールアクリレートの順に高かった。フェノキシエチルアクリレートを架橋剤と共に重合させて得られた実施例9のポリマーは、フェノキシエチルアクリレートのみのホモポリマーと比較して低下したものの、20%の応力回復率を示した。メトキシエチルアクリレートおよびエチルカルビトールアクリレートは、それぞれ5%および9%と低い応力回復率であるが、切断型自己修復性を示した。このことから、式(1)のモノマー中のフェニル基が、切断型自己修復性に大きく寄与している可能性がある。
 (6)フェノキシエチルアクリレートまたはイソボルニルアクリレートのホモポリマーおよびそれらのコポリマーの物理的性質の差異
 (6-1)調製
 PHEAのホモポリマー(f=1)およびIBXAのホモポリマー(f=0)は、実施例2および参考例1としてそれぞれ記載したとおりに調製した。コポリマーであるポリ(PHEA-co-IBXA)を、PHEAとIBXAの比率を変更したこと以外は、実施例11に記載の方法に従って調製した。
 (6-2)破壊エネルギー
 各ポリマーに対して片側切欠試験を行い、臨界の伸びおよび破壊エネルギーを測定した。結果を表8に示す。モル分率を0.8から0.7へ変更したときに、破壊エネルギーが著しく上昇することが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 (6-3)ガラス転移温度
 PHEAまたはIBXAのホモポリマーおよびそれらのコポリマーのガラス転移温度を、示唆走査熱量測定により決定した。結果を表9に示す。この結果から、fが減少するにしたがって、ガラス転移温度が上昇することが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025

a)ガラス転移温度を、示唆走査熱量測定(DSC)により窒素流の下で、5℃/分の加熱速度で-50℃から150℃まで行った。
 実施例10~15のコポリマーのガラス転移温度を、示唆走査熱量測定により決定した。結果を表10に示す。この結果から、エチレングリコール鎖が長くなると、ガラス転移温度が低くなることが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026

a)ガラス転移温度を、示唆走査熱量測定(DSC)により窒素流の下で、5℃/分の加熱速度で-50℃から150℃まで行った。
 (7)自己再建性の評価
 実施例14のコポリマー(ポリ(2-MTA-co-IBXA))3gをクロロホルム10mLに撹拌しながら溶解させた(濃度:2M)。この溶液中の溶媒のほとんどを、空気中で、12時間にわたって揮発させた。その後、オーブン中で、65度にて3日間乾燥させた(図22および23)。
 最初の溶解前の試料と、溶解、揮発および乾燥のサイクルを一回行った後の試料と、前記サイクルを二回繰り返した後の試料の引張試験を行った。驚くべきことに、1回の自己再建後の試料のヤング率および破壊応力は、溶解前の試料の値より高かった。2回の自己再建後の試料のヤング率および破壊応力も、1回の自己再建後の試料の値より低かったものの、なおも最初の溶解前の試料の値より高かった。
 実施例11のコポリマー(ポリ(PHEA-co-IBXA))を、同様の試験条件下で2回の自己再建処理に供した。得られた試料の応力-ひずみ図を図24に示す。1回目の自己再建後の試料のヤング率は、最初の溶解前の試料と比較して230%(2.3倍)に向上した。2回の自己再建後の試料のヤング率は、最初の溶解前の試料と比較して、なおも150%(1.5倍)であった。理論に拘泥されることは望まないが、自己再建後の試料がより高い靭性を有するのは、ポリマー溶液の異なる濃度および溶媒(クロロホルム)の異なる揮発速度に起因する可能性がある。
 以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願及び他の文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
 本発明の切断型自己修復機能を有するポリマーは、自己修復ゴム、自己修復塗料、自己修復繊維などを実現する材料として利用され得る。

Claims (25)

  1. 一般式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    (R:水素またはC1~4アルキル基、
    :非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基、
    およびX:それぞれ独立して、O、S、NR、およびCRx1x2からなる群から選択される、
    :水素、C1~6アルキル基、C1~6アルコキシ基、C1~6ハロアルキル基、またはC2~6ハロアルケニル基、
    x1およびRx2:それぞれ独立して、水素、非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基であるか、あるいは、それらが結合している炭素原子と一緒になって、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基を形成する、
    n:0~20)
    で表されるモノマー(A)を含むモノマー成分を、架橋剤の存在下または非存在下で重合させて得られる切断型自己修復機能を有するホモポリマーまたはコポリマー。
  2. 前記Rは、少なくとも1つの芳香環を有する、請求項1に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  3. 前記モノマー成分が、一般式(2)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

    (R:水素またはメチル基、R:有機基)
    で表されるビニル系モノマー(B)をさらに含む、請求項1または2に記載のコポリマー。
  4. 前記切断型自己修復機能は、前記ホモポリマーまたはコポリマーの切断および切断面の接触から24時間後の応力回復率が、約20%以上であると定義される、請求項1~3に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  5. 前記ホモポリマーまたはコポリマーのガラス転移温度が、約-30~30℃である、請求項1~4のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  6. 前記ホモポリマーまたはコポリマーのガラス転移温度が、約-20~20℃である、請求項1~5のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  7. 前記XおよびXはOである、請求項1~6のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  8. 前記nが0~4である、請求項1~7のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  9. 前記Rは水素またはメチル基である、請求項1~8のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  10. は、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、C1~10アルキル基、C1~6ハロアルキル基、C2~6アルケニル基、C2~6ハロアルケニル基、C3~6シクロアルキル基もしくはC3~6ハロシクロアルキル基で置換されていてもよいC6~18アリールまたは5~18員ヘテロアリール基(該C1~10アルキル基はC6~18アリール基で置換されていてもよい)、あるいは、C6~18アリール基もしくはC6~18アリールチオ基で置換されたC1~6アルキル基、C2~6アルケニル基またはC3~6シクロアルキル基である、請求項1~9のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  11. は、置換または非置換のフェニル基またはベンジル基である、請求項1~10のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  12. 前記モノマー(A)を約50重量部~100重量部の範囲で使用して前記重合がなされる、請求項1~11のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  13. 前記モノマー(B)を0重量部超かつ約50重量部以下の範囲で使用して前記重合がなされる、請求項3~12のいずれか1項に記載のコポリマー。
  14. 前記モノマー(A)は、ベンジルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、4-ノニルフェノキシテトラエチレングリコールアクリレート、およびフェニルチオエチルアクリレートからなる群から少なくとも1つ以上選択されるものを含む、請求項1~13のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  15. 前記ビニル系モノマー(B)がC3~12シクロアルキルアクリレートである、請求項3~14のいずれか1項に記載のコポリマー。
  16. 前記ビニル系モノマー(B)がイソボルニルアクリレートである、請求項3~15のいずれか1項に記載のコポリマー。
  17. 前記モノマー成分が架橋剤の非存在下で重合される、請求項1~16のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  18. 前記モノマー成分が架橋剤の存在下で重合される、請求項1~16のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  19. 前記ホモポリマーまたはコポリマーは重合開始剤としてベンゾフェノンまたはその類似体を使用することによって重合されたものである、請求項1~18のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマー。
  20. 請求項1~19のいずれか1項に記載のホモポリマーまたはコポリマーを含む合成樹脂、ペレット、フィルム、プレート、繊維、発泡剤、チューブ、ゴム、またはエラストマー。
  21. 一般式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

    (R:水素またはC1~4アルキル基、
    :非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基、
    およびX:それぞれ独立して、O、S、NR、およびCRx1x2からなる群から選択される、
    :水素、C1~6アルキル基、C1~6アルコキシ基、C1~6ハロアルキル基、またはC2~6ハロアルケニル基、
    x1およびRx2:それぞれ独立して、水素、非置換もしくは置換アルキル基、非置換もしくは置換アルケニル基、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基であるか、あるいは、それらが結合している炭素原子と一緒になって、非置換もしくは置換シクロアルキル基、非置換もしくは置換シクロアルケニル基、非置換もしくは置換複素環式基、非置換もしくは置換アリール基、または非置換もしくは置換ヘテロアリール基を形成する、
    n:0~20)
    で表されるモノマー(A)を含むモノマー成分を、架橋剤の存在下または非存在下で重合させて得られる切断型自己修復機能を有するホモポリマーまたはコポリマーを製造する方法。
  22. 前記モノマー成分が、一般式(2)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

    (R:水素またはメチル基、R:有機基)
    で表されるビニル系モノマー(B)をさらに含む、請求項21に記載のコポリマーを製造する方法。
  23. 前記モノマー成分は架橋剤の存在下で重合される、請求項21または22に記載の方法。
  24. 前記モノマー成分は架橋剤の非存在下で重合される、請求項21または22に記載の方法。
  25. 前記モノマー成分を、塊状重合法、溶液重合法、乳化重合法、および懸濁重合法からなる群より選択される重合法にしたがって重合させる、請求項21~24のいずれか1項に記載の方法。
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