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JPH0468002A - ジアセチレン含有ポリマーとその架橋体 - Google Patents

ジアセチレン含有ポリマーとその架橋体

Info

Publication number
JPH0468002A
JPH0468002A JP17950490A JP17950490A JPH0468002A JP H0468002 A JPH0468002 A JP H0468002A JP 17950490 A JP17950490 A JP 17950490A JP 17950490 A JP17950490 A JP 17950490A JP H0468002 A JPH0468002 A JP H0468002A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diacetylene
carbon atoms
tables
polymer
structural formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17950490A
Other languages
English (en)
Inventor
Jinichiro Kato
仁一郎 加藤
Katsuyuki Nakamura
克之 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP17950490A priority Critical patent/JPH0468002A/ja
Publication of JPH0468002A publication Critical patent/JPH0468002A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はジアセチレン含有ポリマーに関するものであり
、更に詳しくは架橋反応性に優れ、高タフネスの架橋体
を与えるジアセチレン含有ポリマとその架橋体に関する
ものである。
〔従来の技術〕
線状高分子の配向による一軸方向への高弾性率化は、ア
ルミニウムやスチールを凌ぐレベルに到達している。一
方、熱硬化性樹脂に代表される等方性材料の高弾性率化
は、はとんど試みられていなかった。このような背景の
中で、本発明者らはジアセチレン基と炭素−炭素不飽和
結合を有する化合物を用いた高弾性率材料の開発を行な
ってきた(例えは、特開昭63−145337号公報、
特開昭63295612号公報)。
本発明者らによって開発されてきた高弾性率ジアセチレ
ン系架橋体は、等方向に10GPa以上、架橋条件や分
子構造の最適化により20GPa以上の弾性率を発現す
る。このような高弾性率化は架橋密度の増大によって達
成されたか、架橋密度を高めることによって得られた架
橋体は脆くなり、ある程度の強度か要求される用途によ
っては使用上問題となった。タフネスを上けるためには
架橋密度を下げなけれはならないか、単に多官能ジアセ
チレン系モノマーの架橋基を減らすような試みは架橋体
の弾は率も低下させてしまう。弾性率を低下させずに高
タフネスを有する架橋体を製造しようとする試みやそれ
を実現させうる概念は皆無であった。
〔発明か解決しようとする課題:: 本発明は弾性率を低下させずに、高タフネスを有する架
橋体を与えるジアセチレン含有ポリマー及びその架橋体
を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
タフネスを向上させるには架橋点間の距離をできるたけ
長くする必要かある。そこで、種々の架橋材料を合成し
た結果、ある種の線状ポリマーの側鎖にジアセチレン基
を導入し、架橋させると高タフネス且つ高弾性率の架橋
体か得られることを見い出した。
更に、連結基の種類や分子構造等の設計、架橋方法の最
適化等を鋭意検討の結果、本発明に到達した。即ち、本
発明は下記のとおりである。
1、下記構造式(1)で表わされる繰返し単位からなる
ジアセチレン含有ポリマー (ただし、Aは、水素又は、メチル基を示し、Xは、水
素又は炭素数が1〜6までの1価の炭化水素基を示し、
R,R’は炭素数が1〜6までの2価の炭化水素基を示
す。) 2、下記構造式(1)で表わされる繰返し単位と下記構
造式(2)で表わされる繰返し単位とからなり、且つそ
のモル比(2)/(1)が50150以下であるジアセ
チレン含有ポリマー (ただし、Aは、水素又は、メチル基を示し、Xは、水
素又は炭素数が1〜6までの1価の炭化水素基を示し、
R,R’は炭素数が1〜6までの2価の炭化水素基を示
す。) (ただし、Aは水素又は、メチル基を示し、Yは水素又
は炭素数か1〜6までの1価の炭化水素基を示す。) 3、下記構造式(1)で表わされる繰返し単位からなる
ジアセチレン含有ポリマーのジアセチレン基を反応せし
めて得られる一般式(1′)及び、″又は(1°゛)で
示される構造単位からなる架橋体。
+ CH2−C−)−(1’ ) OOR +c−c=C−C+ R’ OX 一←CH2−C R’ OX (ただし、Aは、水素又は、メチル基を示し、Xは、水
素又は炭素数か1〜6までの1価の炭化水素基を示し、
R,R’は炭素数か1〜6までの2価の炭化水素基を示
す。) 4、 下記構造式(1)で表わされる繰返し単位と下記
構造式(2)で表わされる繰返し単位とからなり、且つ
そのモル比(2)/(1)か50150以下であるジア
セチレン含有ポリマーのジアセチレン基を反応せしめて
得られる、構造式(2)で表わされる繰返し単位と、一
般式(1′)及び/又は(1″)で示される構造単位か
らなる架橋体。
(ただし、Aは水素、又はメチル基を示し、X、Yは水
素、又は炭素数か1〜6までの1価の炭化水素基をし、
R,R’は炭素数力用〜6までの2価の炭化水素基を示
す。) 本発明において、Aは水素原子あるいはメチル基を示す
。X及びYは水素、炭素数か1〜6の1価の炭化水素基
を示し、その具体例としては、CH3、C2H5、−C
3H7、−C,H9、−C5H,、、−C6H,3、・
−−\ −く○〉 、  C(CH3)3、−C(CH3)CH
2CH3、−CH(CI−13)。
1−ノ 等が挙けられる。これらのXのなかで合成のしやすさ及
び高弾性率化を達成しやすい点からは、水素と−CH3
、−C2H5、−くδ゛〉か好ましい。これらの+C−
C:C−C+ R’OX −(−CH2−C OOR +c=c−c =c士 R’ 0X (1”) か好ましい。
R,R′は炭素数か1から6までの2価の炭化水素基を
示し、その具体例としては、−CH2−、−C2H,−
1C3H6−1−C4H1l−1−C5H1自−C6H
,。−ど◎′CH(CH3)−C(CH3)2−が挙け
られる。これらのR,R’のうち、合成のしやすさ、及
び架橋体の弾性率の大きさから−CH2−1−CH(C
)I3)−、−ぐ巨〉′が好ましい。
本発明のジアセチレン含有ポリマーの数平均分子量は2
000〜1000000である。数平均分子量が200
0〜300000程度の比較的低分子量のポリマーは架
橋体の架橋密度を高めることができる点において好まし
い。一方、数平均分子量が10000〜1000000
の範囲の高分子量のポリマーは得られた架橋体のタフネ
スが高くなる点において好ましい。
架橋体の架橋密度の高さとタフネスの高さを兼ね備える
ために、数平均分子量の範囲は10000〜30000
0が特に好ましい。
本発明のジアセチレン含有ポリマーにおいて、構造式(
2)の繰返し単位と構造式(1)の繰返し単位のモル比
は0/100〜50150である。この構造式(2)の
繰返し単位は架橋に関与しないためにできるだけその含
有量を減らすことか好ましい。一般的には構造式(2)
と(1)の比が50150以下であれば、得られる架橋
体の高弾性率化と高タフネス化が達成される。ジアセチ
レン基の導入が容易であり、しかも架橋体の弾性率を最
高度に高めるためには、0/100〜30/70が好ま
しい。
本発明のジアセチレンポリマーの構造式(2)の具体例
を示すならば以下のようなポリマーが挙げられる。
以下余白 る。従って、特定の合成方法に限定されるものではない
以下、その例を示す。
QOH OC1 本発明のジアセチレン含有ポリマーは一般的な有機合成
法を適用することにより容易に合成でき−1CH2−C
±−(CH2 ooy 叱 cooRc=cc=cROX ポリアクリル酸クロリド又はポリメタクリル酸クロリド
とジアセチレン系ジオールHORC: CCECR’ 
OHとを反応させることにより対応するポリマー(3)
か得られる。エステル基の導入量はジオールの仕込比や
合成条件を変化させることにより容易に達成できる。こ
うして得られたポリマー(3)は、常法によるエステル
化によってポリマー(4)に変換される。更に、ポリマ
ー(4)は常法によるエーテル化によってポリマー(5
)に変換される。尚、ポリマー(3)、 (4)、 (
5)中に含まれる酸クロリド部分は、水などのプロトン
源と反応させることにより対応するカルボン酸に変換で
きる。
ポリアクリル酸クロリド又はポリメタクリル酸クロリド
は、ポリアクリル酸又はポリメタクリル酸を塩化ヂオニ
ル、五塩化リン、三塩化リンなどの塩素化剤と反応させ
て合成できる。また、アクリル酸クロリド又はメタクリ
ル酸クロリドをアゾビスイソブチロニトリル(AIBN
)や過酸化ベンゾイルなどのラジカル開始剤と反応させ
ても容易に合成できる。
ポリマー(3)は、ポリアクリル酸クロリド又はポリメ
タクリル酸クロリドとジアセチレン系ジオールHORC
ミcc=cR’ OHとのショツテン・バウマン反応に
より合成できる。生成するポリマーに導入されるエステ
ル基の割合は、ポリアクリル酸クロリド又はポリメタク
リル酸クロリドとジアセチレン系ジオールの仕込比によ
って所望する導入量を達成することかできる。すなわち
、導入量を増やす場合にはジアセチレン系ジオールの量
をより多くするだけで良い。一般的には、ポリアクリル
酸クロリド又はポリメタクリル酸クロリドとジアセチレ
ン系ジオールの仕込比は110.5〜1/100である
このエステル化反応は、通常、有機溶媒中で行なわれる
。有機溶媒としては、活性水素を持たない有機溶媒が好
ましく、例えば、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシ
レン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、N、N−ジメ
チルアセトアミド、N、N−ジメチルホルムアミド、ジ
メチルホルムアミド、アセトン、酢酸エチル、ピリジン
、ジメチルアニリンなどが用いられる。これらの溶媒は
場合によっては適当に混合されて用いてもよい。用いる
溶媒量については、特に制限はないが、溶媒量が少ない
と反応系はゲル化してしまう。一般的にはジアセチレン
系ジオール1gに対して、溶媒は0.1gから100g
であり、ゲル化を起こさせないようにするためには、1
gから100gである。また、副生成物である塩酸を捕
捉するために、必要に応じて水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチル
アミン、ピリジン、ジメチルアニリンなどの塩基を存在
させても良い。
反応温度、反応時間については、特に制限はないが、反
応温度は一10〜150°C1反応時間は10分から2
日が好ましい。
反応後、ポリマー(3)は貧溶媒に注いで単離できる。
貧溶媒にメタノールやエタノールのようなアルコールや
水を共存させることにより、未反応の酸クロリド部分は
カルボン酸に変換される。
ポリマー(4)及び(5)への変換方法は、一般的なエ
ステル化反応とエーテル化反応をそのまま適用できる。
例えば、モリリン、ボイド著“有機化学(上)、(中)
、(下)”東京化学同人、第3版に記載されている方法
がそのまま適用できる。
構造式(1)のみから構成されるホモポリマー+CH2
−C+       は、 C00RC三cc=cR’ox CH2= CC00RCミCC三CR′OXなる構造を
有するモノマー(6)の二重結合部を重合させて得るこ
とかできる。溶液重合では、ジアセチレン基は重合反応
に関与しない。従ってモノマー(6)に通常のラジカル
重合又はアニオン重合法を適用すれは、容易に該ホモポ
リマーを得ることかできる。
本発明のポリマーの架橋体はジアセチレン基が反応(架
橋)して得られる不溶不融の架橋体である。ジアセチレ
ン基を架橋させる方法としては、加熱重合による方法、
光重合による方法、加圧による方法等が挙けられる。こ
れらの方法は、すでに本発明者らによって開示されてお
り、その方法をそのまま適用することかできる(特開昭
62−267249号公報等)。
架橋体の分子構造は、赤外吸収スペクトル、NMRスペ
クトル、ラマンスペクトル、MSスペクトルなどに代表
される一般的な分析手段を駆使することにより決定でき
る。架橋反応においては、ジアセチレン基は、ジアセチ
レン基がトポケミカル反応する場合とランダム架橋する
場合の2つの様式があり、生成する架橋体の構造はおの
おの構造式(1′)と(l“)に対応する。得られる架
橋体の物性、例えば、強度、弾性率などの力学物性に関
しては、いずれの様式をとっていても問題はないが、架
橋体のサーモクロミズム特性や非線型光学特性を期待す
る場合には構造式(1′)が多く含まれる架橋体の方が
好ましい。また、架橋体中のジアセチレン基を定量的に
反応させることは極めて難しい。
そこで、架橋体には未反応のジアセチレン基が残存して
いてもよい。しかし、未反応のジアセチレン基は架橋体
の耐候性を低下させるので、未反応のジアセチレン基の
量はもともと導入したジアセチレン基に対して30%以
下、できれば10%以下であることが好ましい。
本発明の架橋体は、その高い架橋密度によって高度の弾
性率を発現する。例えは、熱硬化性樹脂の代表であるエ
ポキシ樹脂の弾性率は2〜3 GPa程度であるか、本
発明の架橋体は、3 GPa以上、更に架橋条件や分子
構造を最適化することにより6 GPa以上の弾性率を
発現することも可能である。
〔実施例〕
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが
、言うまでもなく、実施例のみに本発明が限定されるも
のではない。
カルボン酸量は、水酸化ナトリウムによる滴定によって
求めた。
数平均分子量Mnは、ゲルパーミュエーションクロマト
グラフィーを用いて測定し、標準ポリスチレン換算分子
量として求めた。
実施例 l ポリアクリル酸(数平均分子量15000)1.25g
を塩化チオニル2(Wに溶解し、70°Cで8時間加熱
した。反応後、過剰の塩化チオニルを減圧留去した。
得られたポリアクリル酸クロリドを無水ジオキサン70
7rLlに溶解し、この溶液にジアセチレン系ジオール
HORC三CC=CR′OHを加え、70℃で24時間
反応させた。反応後、大量の純水に反応物を注き、析出
した白色ポリマーを遠心分離によって単離した。
生成したポリマーの収量、分析値、カルホン酸量を第1
表に示す。また、数平均分子量か2000.10000
0.500000.1000000のポリアクリル酸又
は、ポリメタクリル酸を用いて同様の検討を行なったが
、生成したポリマー組成は実質上変化していなかった。
このこ心から、分子量の大きさは高分子反応の反応性に
ほとんど影響を及ぼさないことが判明した。
実施例 2 実施例1の第1表のNo、 2のポリマー合成において
、大量の水に投入する前にメタノール、エタノール、ペ
ンタノール、ヘキサノール、フェノールを50mA’加
えて、60°Cにて更に1時間加熱した。その後、大量
の純水に反応物を注ぎ、析出した白色ポリマーを遠心分
離によって単離した。その結果を第2表に示す。得られ
たポリマーの構造は、赤外吸収スペクトルとNMRスペ
クトルによって確認した。
実施例 3 実施例2で得られたポリマー1.00gを0.05Nの
水酸化ナトリウムで中和した後単離し、十分に乾燥させ
た。乾燥後、乾燥ジオキサンにこの中和したポリマーを
分散させ、0.8gの水素化ナトリウムを加えた後、6
0°Cにて3時間、反応させた。更に、クロル化アルキ
ル20−を−気に加えて、60°Cにて3時間反応させ
た。反応後、大量の水−メタノールの混合溶媒に反応物
を投入し、ポリマーを十分洗浄後、乾燥させた。その結
果を第3表に示す。
得られたポリマーの構造は、赤外吸収スペクトルとNM
Rスペクトルによって確認した。
実施例 4 2.4−ヘキサジイン−1,6−ジオール0.1モルと
メタクリル酸クロリド0.05モルをテトラヒドロフラ
ン−トリエチルアミン(1・1)の混合溶媒507nl
中、60°Cにて3時間反応した。反応後、析出した塩
を除き、溶媒を留去した後、シリカゲルカラム処理した
。得られたハーフエステルCH2= C−C00CCI
(3 H2C=cc三CCH20HをAIBNを重合開始剤と
して重合した。(50°C18時間、封管中)。反応後
、大量のメタノールに反応物を注ぎ、 CH3 一←CH2−C→「 C00CH2C=CC=CCH20H を68%の収率で得た。
IR(cm ’)  : 3450.2956.215
5.1737数平均分子量を調べたところ、標準ポリス
チレン換算で23800であった。得られたポリマーを
実施例3て示した方法と同し方法でエーテル化した。
クロル化アルキルとしては、メチルクロリド、エチルク
ロリド、メチルクロリド、ペキシルクロリドを用いたか
いずれの場合もほぼ定量的に対応するポリマー CH。
一← CL−C−+V COOCH2CミCC=CCH20X を得た。得られたポリマーの、赤外吸収スペクトルでは
、3450cm−’の水酸基の吸収か消失していた。
このことから充分にエーテル化か進行していることか確
認できた。
実施例 5 メタクリル酸クロリドの代りに、アクリル酸クロリドを
用いた以外は実施例4を繰返した。全く同様に、対応す
るポリマーを得ることかてきた。
千 CH2−CH(ハ)−1 COOCI(2C三CC:CCH20HIR(am ’
)  : 3400.2943.2155.1737こ
155実施例 6 実施例1て得られたポリマーを直径20mmの金型に入
れ、10atmで150°Cにて、1時間圧縮した。
得られたサンプルはいずれも光沢のある黒色を呈した。
このサンプルはいずれも通常の有機溶媒には不溶であっ
た。また、その固体NMRスペクトルを測定すると、架
橋前に見られた80ppm付近のジアセチレン基に基づ
く吸収が消失し、その代りに新たに120ppm付近に
二重結合に基つく吸収が観測された。また、同様な結果
は、ラマンスペクトルにも観測され、ジアセチレン基か
架橋して、新たに二重結合が生成したことがわかった。
以上の結果から、これらの架橋体の構造は、 −ヒ CH2−C−すr OOR +C=C−C=CCL R′OX であることか判明した。
同様な結果は、実施例2及び実施例3で得られたポリマ
ーについても認められた。
得られた架橋体を棒状に切出しその曲げ試験を行なった
。いずれの試験片についても直線状のSSカーフを示し
、3.8〜6.6GPa以上の弾性率と100MPa以
上の強度を有していた。比較のために、同じ条件で5.
7− ドデカジイン−1,12−ノオールンアクリレー
ト及び5.7−トデカシインー112−7オールンメタ
クリレートを硬化させて得られた硬化物の物性を測定し
たところ、弾性率は各々7.8GPaと7゜0GPaで
あったか、その強度は80MPa程度であった。
この結果は、本発明の架橋体かタフネスに優れているこ
とを示すものである。
実施例 7 5、7− ドデカジイン−1,12−ジオール0,1モ
ルとメタクリル酸クロリド0.05モルをテトラヒドロ
フラン−トリエチルアミン(1°1)の混合溶媒50−
中、60°Cにて3時間反応した。反応後、析出した塩
を除き、溶媒を留去した後、シリカケルカラム処理した
。得られたハーフエステルCH,,= CC00(CH
2)4C三CC−= C(CH2)40HをAIBNを
重合開始剤として重合した(50°C18時間、封管中
)。反応後、大量のメタノールに反応物を注き、 CH3 +CH2−C−h;− COO(CH2LCミCC三〇(CH2)40Hを58
9gの収率で得た。 IR(cm ’)  : 342
]、2155゜数平均分子量を調へたところ、標準ポリ
スチレン換算で15400であった。得られたポリマー
を実施例3て示した方法と同し方法でエーテル化した。
クロル化アルキルとしては、メチルクロリド、エチルク
ロリド、メチルクロリド、ヘキシルクロリドを用いたか
いずれの場合もほぼ定量的に対応するポリマー CH3 fcH2−C−h COO(CH2)、CECCEC(CH2)40Xを得
た。得られたポリマーの構造の、赤外吸収スペクトルで
は、3421cm ’の水酸基の吸収か消失していた。
このことから、エーテル化か充分に進行したことか確認
できた。
こうして得られたポリマーを30MRad、γ線照射し
た。得られた架橋体は青色を呈し、実質通常の有機溶媒
には不溶不融てあった。得られた架橋体のラマンスペク
トルと固体NMRスペクトルを測定すると、ジアセチレ
ン基かエン−イン構造に変換されていることかわかった
CH3 −fcH2−C→「 Coo(CH2)4 宍 C−C三c−c  + < CH2)40X NMR(ppm) : 124 (C=C)、80 (
C=C)ラマンシフト(cm−’)  : 2100(
C1:C)、1540 (c:=c)このように、分子
構造をうまく選択することによって、側鎖にジアセチレ
ン基をトポケミカルに反応させることが可能である。
〔発明の効果コ 本発明のジアセチレン含有ポリマーはジアセチレン基の
高い反応性により、極めて強固な架橋体を与える。しか
も、得られた架橋体は、高いタフネスも兼ね備えている
。従って、本発明ジアセチレン系のポリマーは、等方向
な高強度、高弾性率材料として使用される。
特許出願人 旭化成工業株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、下記構造式(1)で表わされる繰返し単位からなる
    ジアセチレン含有ポリマー。 ▲数式、化学式、表等があります▼(1) (ただし、Aは、水素又は、メチル基を示し、Xは、水
    素又は炭素数が1〜6までの1価の炭化水素基を示し、
    R、R′は炭素数が1〜6までの2価の炭化水素基を示
    す。) 2、下記構造式(1)で表わされる繰返し単位と下記構
    造式(2)で表わされる繰返し単位とからなり、且つそ
    のモル比(2)/(1)が50/50以下であるジアセ
    チレン含有ポリマー。 ▲数式、化学式、表等があります▼(1) (ただし、Aは、水素又は、メチル基を示し、Xは、水
    素又は炭素数が1〜6までの1価の炭化水素基を示し、
    R、R′は炭素数が1〜6までの2価の炭化水素基を示
    す。) ▲数式、化学式、表等があります▼(2) (ただし、Aは、水素又は、メチル基を示し、Yは水素
    又は炭素数が1〜6までの1価の炭化水素基を示す。) 3、下記構造式(1)で表わされる繰返し単位からなる
    ジアセチレン含有ポリマーのジアセチレン基を反応せし
    めて得られる一般式(1′)及び/又は(1″)で示さ
    れる構造単位からなる架橋体。 ▲数式、化学式、表等があります▼(1) ▲数式、化学式、表等があります▼(1′) ▲数式、化学式、表等があります▼(1″) (ただし、Aは水素、又はメチル基を示し、Xは水素又
    は炭素数が1〜6までの1価の炭化水素基を示し、R、
    R′は炭素数が1〜6までの2価の炭化水素基を示す。 ) 4、下記構造式(1)で表わされる繰返し単位と下記構
    造式(2)で表わされる繰返し単位とからなり、且つそ
    のモル比(2)/(1)が50/50以下であるジアセ
    チレン含有ポリマーのジアセチレン基を反応せしめて得
    られる、構造式(2)で表わされる繰返し単位と、一般
    式(1′)及び/又は(1″)で示される構造単位から
    なる架橋体。 ▲数式、化学式、表等があります▼(1) ▲数式、化学式、表等があります▼(2) ▲数式、化学式、表等があります▼(1′) ▲数式、化学式、表等があります▼(1″) (ただし、Aは水素、又はメチル基を示し、X、Yは水
    素、又は炭素数が1〜6までの1価の炭化水素基を示し
    、R、R′は炭素数が1〜6までの2価の炭化水素基を
    示す。)
JP17950490A 1990-07-09 1990-07-09 ジアセチレン含有ポリマーとその架橋体 Pending JPH0468002A (ja)

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