JP2000344814A - Cationic polymerization process and catalyst used therefor - Google Patents

Cationic polymerization process and catalyst used therefor

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JP2000344814A
JP2000344814A JP11154399A JP15439999A JP2000344814A JP 2000344814 A JP2000344814 A JP 2000344814A JP 11154399 A JP11154399 A JP 11154399A JP 15439999 A JP15439999 A JP 15439999A JP 2000344814 A JP2000344814 A JP 2000344814A
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protonic acid
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典弘 若尾
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朋孝 西川
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    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/52Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides selected from boron, aluminium, gallium, indium, thallium or rare earths

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently obtain a polymer which is free of clouding owing to the precipitation of a catalyst by polymerizing a cationic polymerizable monomer in the presence of a catalyst composed of an arylboron fluoride compound and a protonic acid or its derivative. SOLUTION: As the protonic acid or its derivative, it is preferred to use a compound that has at least one proton-generating group and at least one aromatic hydrocarbon residue and also has a structure wherein the aromatic hydrocarbon residue is substituted with at least two halogen atoms. The arylboron fluoride compound is favorably used such that the value of the cationic polymerizable monomer/the arylboron fluoride compound (molar ratio) is 10 to 10,000. The protonic acid or its derivative is used in such a may that a theoretical formation ratio (molar ratio) of the cationic polymerizable monomer/the adduct of the cationic polymerizable monomer and the protonic acid or its derivative is 2 to 10,000.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、工業上有益なカチ
オン重合方法およびそれに使用するカチオン重合用触媒
に関する。
The present invention relates to an industrially useful cationic polymerization method and a cationic polymerization catalyst used therein.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、触媒を用いたカチオン重合方法と
しては、例えば、Polym.Prepr.28
(1),176(1987)、同 28(2),224
(1987)、Makromol.Chem.,Mac
romol.Symp.13/14,433−441
(1988)には酢酸エステルまたはハロ酢酸エステル
/BCl3 を用いたスチレンの重合が、Makromo
l.Chem.,Rapid Commun.11,5
25−533(1990)、Macromolecul
es 24,2122−2123(1991)、Mac
romolecules24,3988−3992(1
991)、Makromol.Chem.,Macro
mol.Symp.47,67−81(1991)、M
acromolecules25,2587−2591
(1992)には酢酸エステルまたはハロ酢酸エステル
/亜鉛塩を用いたビニルエーテルの重合が、Macro
molecules25,6400−6406(199
2)には安息香酸誘導体を用いたビニルエーテル類の重
合が開示されている。しかし、これらの重合方法は、い
ずれも用途によっては、反応停止後に反応液が白濁した
り、溶媒除去後に触媒が析出して得られる樹脂が白濁し
たりすることがあった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a cationic polymerization method using a catalyst, for example, Polym. Prepr. 28
(1), 176 (1987) and 28 (2), 224
(1987), Makromol. Chem. , Mac
romol. Symp. 13/14, 433-441
(1988) discloses the polymerization of styrene using acetate or haloacetate / BCl3.
l. Chem. , Rapid Commun. 11,5
25-533 (1990), Macromolecul
es 24, 2122-2123 (1991), Mac
romolecules 24, 3988-3992 (1
991), Makromol. Chem. , Macro
mol. Symp. 47, 67-81 (1991), M
acromolecules 25, 2587-2591
(1992) describes the polymerization of vinyl ethers using acetate or haloacetate / zinc salts.
moleculars 25, 6400-6406 (199
2) discloses polymerization of vinyl ethers using a benzoic acid derivative. However, in any of these polymerization methods, depending on the use, the reaction solution may become cloudy after the reaction is stopped, or the resin obtained by depositing the catalyst after removing the solvent may become cloudy.

【0003】さらに、J.Polym.Sci.A:P
olym Chem 35:581−585(199
6)には固定化カルボン酸、すなわちカチオン交換樹脂
を用いた方法が報告されている。しかし、この方法によ
れば、使用しているカルボン酸が架橋体であり反応が不
均一系で進行するため、反応速度が比較的遅く、工業的
に不利なものであった。
Further, J. A. Polym. Sci. A: P
Olym Chem 35: 581-585 (199
6) reports a method using an immobilized carboxylic acid, that is, a cation exchange resin. However, according to this method, since the carboxylic acid used is a crosslinked product and the reaction proceeds in a heterogeneous system, the reaction rate is relatively slow, which is industrially disadvantageous.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、いずれの用途においても触媒が析出して重合体が白
濁することがなく、しかも効率の良い、カチオン重合方
法およびそれに使用するカチオン重合用触媒を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an efficient cationic polymerization method and a cationic polymerization method used in any application without causing catalyst precipitation and clouding of the polymer. To provide a catalyst for use.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するべく鋭意検討を行った。その結果、カチオン重
合において、まず、カチオン重合性単量体にプロトン酸
またはその誘導体を付加させて付加体を形成し、この付
加体をフッ化アリールホウ素化合物にて活性化すること
によって、効率よく重合体を製造することができ、しか
も、触媒が析出して重合体が白濁することのないことを
見いだし、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems The present inventor has made intensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, in cationic polymerization, first, a protonic acid or a derivative thereof is added to a cationically polymerizable monomer to form an adduct, and the adduct is activated with an arylboron fluoride compound to efficiently perform the adduct. It has been found that a polymer can be produced and that the catalyst does not precipitate and the polymer does not become cloudy, and the present invention has been completed.

【0006】すなわち、本発明にかかるカチオン重合方
法は、カチオン重合性単量体を触媒の存在下にて重合さ
せるカチオン重合方法であって、前記触媒として、フッ
化アリールホウ素化合物と、プロトン酸またはその誘導
体と、を用いることを特徴としている。本発明にかかる
カチオン重合用触媒は、フッ化アリールホウ素化合物
と、プロトン酸またはその誘導体とを含有してなる。
That is, the cationic polymerization method according to the present invention is a cationic polymerization method in which a cationically polymerizable monomer is polymerized in the presence of a catalyst, wherein the catalyst is a fluoroaryl boron compound, a protonic acid or And its derivatives. The cationic polymerization catalyst according to the present invention comprises a fluoroaryl boron compound and a protonic acid or a derivative thereof.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の一形態に
ついて詳しく説明する。本発明のカチオン重合方法は、
カチオン重合性単量体を触媒の存在下にて重合させるカ
チオン重合方法であって、前記触媒として、フッ化アリ
ールホウ素化合物とプロトン酸またはその誘導体とを用
いるものである。まず、カチオン重合性単量体にプロト
ン酸またはその誘導体が付加して付加体を形成し、この
付加体にフッ化アリールホウ素化合物を作用させること
によって、容易に活性種を生成させることができ、この
活性種によりカチオン重合性単量体を効率良く重合させ
ることができるのである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail. The cationic polymerization method of the present invention,
A cationic polymerization method for polymerizing a cationically polymerizable monomer in the presence of a catalyst, wherein a fluoroaryl boron compound and a protonic acid or a derivative thereof are used as the catalyst. First, a proton acid or a derivative thereof is added to a cationically polymerizable monomer to form an adduct, and an active species can be easily generated by allowing the fluoroaryl boron compound to act on the adduct. The cationic polymerizable monomer can be efficiently polymerized by the active species.

【0008】本発明において、前記フッ化アリールホウ
素化合物とは、フッ素で少なくとも1つ置換された芳香
環を少なくとも1つは有するホウ素化合物をいう。具体
的には、例えば、トリスペンタフルオロフェニルボラ
ン、ペンタフルオロフェニルジフルオロボラン、ビスペ
ンタフルオロフェニルフルオロボランなどが挙げられ
る。
In the present invention, the fluorinated arylboron compound is a boron compound having at least one aromatic ring substituted by at least one fluorine. Specifically, for example, trispentafluorophenylborane, pentafluorophenyldifluoroborane, bispentafluorophenylfluoroborane and the like can be mentioned.

【0009】前記プロトン酸またはその誘導体として
は、特に制限されることなく、例えば、酢酸、フルオロ
酢酸、ジフルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸、クロロ酢
酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、ブロモ酢酸、ジブ
ロモ酢酸、トリブロモ酢酸、ヨード酢酸、ジヨード酢
酸、トリヨード酢酸、メタンスルホン酸、次亜塩素酸、
あるいはこれら例示化合物の誘導体、さらに塩化水素、
臭化水素、ヨウ化水素等が挙げられる。
The above-mentioned protonic acid or its derivative is not particularly restricted but includes, for example, acetic acid, fluoroacetic acid, difluoroacetic acid, trifluoroacetic acid, chloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, bromoacetic acid, dibromoacetic acid, tribromoacetic acid. , Iodoacetic acid, diiodoacetic acid, triiodoacetic acid, methanesulfonic acid, hypochlorous acid,
Alternatively, derivatives of these exemplified compounds, hydrogen chloride,
Hydrogen bromide, hydrogen iodide and the like.

【0010】本発明において、前記プロトン酸またはそ
の誘導体としては、前記例示の化合物でもよいが、特
に、少なくとも1つのプロトン発生基と、少なくとも1
つの芳香族炭化水素残基とを有するとともに、前記芳香
族炭化水素残基が少なくとも2つのハロゲン原子で置換
された構造を有する化合物が好適である。このような構
造を有する化合物とカチオン重合性単量体との付加反応
によって生じる付加体は、前記フッ化アリールホウ素化
合物によって容易に活性化されるため、カチオン重合性
単量体を効率よく重合させることができる。
In the present invention, the protic acid or a derivative thereof may be the above-mentioned compound, but in particular, at least one proton-generating group and at least one
Compounds having two aromatic hydrocarbon residues and having a structure in which the aromatic hydrocarbon residues are substituted with at least two halogen atoms are preferred. The adduct formed by the addition reaction between the compound having such a structure and the cationically polymerizable monomer is easily activated by the fluorinated arylboron compound, so that the cationically polymerizable monomer is efficiently polymerized. be able to.

【0011】前記プロトン酸またはその誘導体として好
適な化合物における前記プロトン発生基としては、例え
ば、水酸基、メルカプト基、カルボキシル基、リン酸
基、亜リン酸基等が挙げられる。これらの官能基が2つ
以上存在する場合、それらは互いに同じ官能基であって
もよく、異なる官能基であってもよいが、反応性の面で
は互いに同じ官能基であるほうが好ましい。
[0011] Examples of the proton generating group in the compound suitable as the protonic acid or a derivative thereof include a hydroxyl group, a mercapto group, a carboxyl group, a phosphoric acid group and a phosphorous acid group. When two or more of these functional groups are present, they may be the same functional group or different functional groups, but are preferably the same functional groups in terms of reactivity.

【0012】前記プロトン酸またはその誘導体として好
適な化合物における芳香族炭化水素残基としては、例え
ば、代表的なフェニル基を挙げることができ、さらに、
芳香族炭化水素残基が2つ以上の場合には、それぞれの
芳香環が互いに縮合していてもよく、縮合していなくて
もよい。前者としては、ナフチル基、アントラセニル基
等を、後者としては、ビフェニル、ターフェニル等を例
示することができる。
The aromatic hydrocarbon residue in the compound suitable as the protonic acid or a derivative thereof may be, for example, a typical phenyl group.
When there are two or more aromatic hydrocarbon residues, the respective aromatic rings may or may not be condensed with each other. Examples of the former include naphthyl and anthracenyl groups, and examples of the latter include biphenyl and terphenyl.

【0013】前記プロトン酸またはその誘導体として好
適な化合物におけるハロゲン原子としては、例えば、フ
ッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられるが、その他の
電子求引性基、例えばシアノ基、ニトロ基等で置換され
ていてもよい。これらの中から選ばれる2つ以上の電子
求引性基は互いに同じ官能基であってもよく、異なる官
能基であってもよい。
Examples of the halogen atom in the compound suitable as the protonic acid or a derivative thereof include fluorine, chlorine, bromine and iodine, and other electron-withdrawing groups such as a cyano group and a nitro group. It may be substituted. Two or more electron withdrawing groups selected from these may be the same functional group or different functional groups.

【0014】前記プロトン酸またはその誘導体として好
適な化合物の具体的な物質名を以下に例示するが、これ
らに限定されるものではない。例えば、ジフルオロフェ
ノール、ジクロロフェノール、ジブロモフェノール、ジ
ヨードフェノール等の置換体;ジフルオロチオフェノー
ル、ジクロロチオフェノール、ジブロモチオフェノー
ル、ジヨードチオフェノール等の置換体;ジフルオロ安
息香酸、ジクロロ安息香酸、ジブロモ安息香酸、ジヨー
ド安息香酸等の置換体;ジフルオロフェニルリン酸エス
テル、ジクロロフェニルリン酸エステル、ジブロモフェ
ニルリン酸エステル、ジヨードフェニルリン酸エステル
等の置換体;ジフルオロフェニル亜リン酸エステル、ジ
クロロフェニル亜リン酸エステル、ジブロモフェニル亜
リン酸エステル、ジヨードフェニル亜リン酸エステル等
の置換体;等を挙げることができる。
Specific examples of the substance suitable as the above-mentioned protonic acid or its derivative are shown below, but are not limited thereto. For example, substituted products such as difluorophenol, dichlorophenol, dibromophenol, and diiodophenol; substituted products such as difluorothiophenol, dichlorothiophenol, dibromothiophenol, and diiodothiophenol; difluorobenzoic acid, dichlorobenzoic acid, and dibromobenzoic acid Substitutes such as acid and diiodobenzoate; Substitutes such as difluorophenyl phosphate, dichlorophenyl phosphate, dibromophenyl phosphate and diiodophenyl phosphate; difluorophenyl phosphite and dichlorophenyl phosphite And substituted products such as dibromophenyl phosphite and diiodophenyl phosphite; and the like.

【0015】また、例えば、トリフルオロフェノール、
トリクロロフェノール、トリブロモフェノール、トリヨ
ードフェノール等の置換体;トリフルオロチオフェノー
ル、トリクロロチオフェノール、トリブロモチオフェノ
ール、トリヨードチオフェノール等の置換体;トリフル
オロ安息香酸、トリクロロ安息香酸、トリブロモ安息香
酸、トリヨード安息香酸等の置換体;トリフルオロフェ
ニルリン酸エステル、トリクロロフェニルリン酸エステ
ル、トリブロモフェニルリン酸エステル、トリヨードフ
ェニルリン酸エステル等の置換体;トリフルオロフェニ
ル亜リン酸エステル、トリクロロフェニル亜リン酸エス
テル、トリブロモフェニル亜リン酸エステル、トリヨー
ドフェニル亜リン酸エステル等の置換体;等を挙げるこ
とができる。
Further, for example, trifluorophenol,
Substitutes such as trichlorophenol, tribromophenol, and triiodophenol; substitutions such as trifluorothiophenol, trichlorothiophenol, tribromothiophenol, and triiodothiophenol; trifluorobenzoic acid, trichlorobenzoic acid, and tribromobenzoic acid , Triiodobenzoic acid, etc .; trifluorophenyl phosphate, trichlorophenyl phosphate, tribromophenyl phosphate, triiodophenyl phosphate, etc .; trifluorophenyl phosphite, trichlorophenyl Substitutes such as phosphite, tribromophenyl phosphite, triiodophenyl phosphite; and the like.

【0016】また、例えば、テトラフルオロフェノー
ル、テトラクロロフェノール、テトラブロモフェノー
ル、テトラヨードフェノール等の置換体;テトラフルオ
ロチオフェノール、テトラクロロチオフェノール、テト
ラブロモチオフェノール、テトラヨードチオフェノール
等の置換体;テトラフルオロ安息香酸、テトラクロロ安
息香酸、テトラブロモ安息香酸、テトラヨード安息香酸
等の置換体;テトラフルオロフェニルリン酸エステル、
テトラクロロフェニルリン酸エステル、テトラブロモフ
ェニルリン酸エステル、テトラヨードフェニルリン酸エ
ステル等の置換体;テトラフルオロフェニル亜リン酸エ
ステル、テトラクロロフェニル亜リン酸エステル、テト
ラブロモフェニル亜リン酸エステル、テトラヨードフェ
ニル亜リン酸エステル等の置換体;等を挙げることがで
きる。
Further, for example, a substituent such as tetrafluorophenol, tetrachlorophenol, tetrabromophenol, tetraiodophenol and the like; a substituent such as tetrafluorothiophenol, tetrachlorothiophenol, tetrabromothiophenol and tetraiodothiophenol A substituent such as tetrafluorobenzoic acid, tetrachlorobenzoic acid, tetrabromobenzoic acid, or tetraiodobenzoic acid; tetrafluorophenyl phosphate;
Substitutes such as tetrachlorophenyl phosphate, tetrabromophenyl phosphate, tetraiodophenyl phosphate; tetrafluorophenyl phosphite, tetrachlorophenyl phosphite, tetrabromophenyl phosphite, tetraiodophenyl Substitutes such as phosphite; and the like.

【0017】また、例えば、ペンタフルオロフェノー
ル、ペンタクロロフェノール、ペンタブロモフェノー
ル、ペンタヨードフェノール等の置換体;ペンタフルオ
ロチオフェノール、ペンタクロロチオフェノール、ペン
タブロモチオフェノール、ペンタヨードチオフェノール
等の置換体;ペンタフルオロ安息香酸、ペンタクロロ安
息香酸、ペンタブロモ安息香酸、ペンタヨード安息香酸
等の置換体;ペンタフルオロフェニルリン酸エステル、
ペンタクロロフェニルリン酸エステル、ペンタブロモフ
ェニルリン酸エステル、ペンタヨードフェニルリン酸エ
ステル等の置換体;ペンタフルオロフェニル亜リン酸エ
ステル、ペンタクロロフェニル亜リン酸エステル、ペン
タブロモフェニル亜リン酸エステル、ペンタヨードフェ
ニル亜リン酸エステル等の置換体;等を挙げることがで
きる。以上に例示の開始剤は、1種類のみを用いてもよ
いし、2種類以上を混合して用いてもよい。
Further, for example, substituted products such as pentafluorophenol, pentachlorophenol, pentabromophenol and pentaiodophenol; substituted products such as pentafluorothiophenol, pentachlorothiophenol, pentabromothiophenol and pentaiodothiophenol A substituent such as pentafluorobenzoic acid, pentachlorobenzoic acid, pentabromobenzoic acid, pentaiodobenzoic acid; pentafluorophenyl phosphate;
Substitutes such as pentachlorophenyl phosphate, pentabromophenyl phosphate, pentaiodophenyl phosphate; pentafluorophenyl phosphite, pentachlorophenyl phosphite, pentabromophenyl phosphite, pentaiodophenyl Substitutes such as phosphite; and the like. One of the above-described initiators may be used alone, or two or more of them may be used in combination.

【0018】本発明において、カチオン重合性単量体と
しては、例えば、ビニルエーテル類、スチレン類、エポ
キシド類、N−ビニルカルバゾール等が挙げられる。具
体的には、ビニルエーテル類としては、メチル、エチ
ル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、t−ブ
チル、n−ヘキシル、t−アミル、シクロヘキシル、n
−オクチル、n−デシル、n−ドデシル、ラウリル、ス
テアリル(オクタデシル)、2−エチルヘキシル等の脂
肪族炭化水素残基、または、2−ブトキシエチル基、メ
チル−トリオキシエチレン基等の含酸素脂肪族炭化水素
残基、または、2−クロロエチル基等のハロゲン化アル
キル残基、または、フェニル、ベンジル等の芳香族炭化
水素残基を有するビニルエーテル類を挙げることができ
る。また、スチレン類としては、スチレン、p−メチル
スチレン、クロロメチルスチレン、p−メトキシスチレ
ン、p−ブトキシスチレン、α−メチルスチレン等を挙
げることができる。また、エポキシド類としては、エチ
レンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシ
ド、オキセタン、エポキシブテン、シクロヘキセンオキ
シド、スチレンオキシド、エチレンスルフィド、プロピ
レンスルフィド、チエタン等が挙げられる。これらのカ
チオン重合性単量体は、重合の連鎖移動反応、停止反応
を起こさない範囲で2種類以上を混合して使用してもよ
いし、活性末端が安定な場合、1種類の重合が完了した
時点で新たに異種の単量体を適宜添加してさらに主鎖を
延ばすことも可能である。
In the present invention, examples of the cationically polymerizable monomer include vinyl ethers, styrenes, epoxides, N-vinyl carbazole and the like. Specifically, examples of the vinyl ethers include methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, t-butyl, n-hexyl, t-amyl, cyclohexyl, and n
Aliphatic hydrocarbon residues such as octyl, n-decyl, n-dodecyl, lauryl, stearyl (octadecyl), and 2-ethylhexyl, or oxygen-containing aliphatic groups such as 2-butoxyethyl and methyl-trioxyethylene; Examples thereof include vinyl ethers having a hydrocarbon residue, an alkyl halide residue such as a 2-chloroethyl group, or an aromatic hydrocarbon residue such as phenyl and benzyl. Examples of the styrenes include styrene, p-methylstyrene, chloromethylstyrene, p-methoxystyrene, p-butoxystyrene, and α-methylstyrene. Examples of the epoxides include ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, oxetane, epoxybutene, cyclohexene oxide, styrene oxide, ethylene sulfide, propylene sulfide, and thiethane. These cationically polymerizable monomers may be used as a mixture of two or more kinds within a range that does not cause a chain transfer reaction or a termination reaction of polymerization, or when the active terminal is stable, one kind of polymerization is completed. At this point, a different kind of monomer may be appropriately added to further extend the main chain.

【0019】なお、本発明においては、重合に用いるカ
チオン重合性単量体の全量中に直接プロトン酸またはそ
の誘導体を一括して触媒とともに重合させてもよいし、
あるいは、重合に用いるカチオン重合性単量体の全使用
量のうちの一部を触媒により活性化させて重合反応を開
始させ、その後、残部のカチオン重合性単量体を加えて
重合させることもできる。後者の場合、最初に用いるカ
チオン重合性単量体と、重合を開始させた後に加える残
部のカチオン重合性単量体とは、同じ種類であってもよ
いし、異種の単量体であってもよい。
In the present invention, the protonic acid or its derivative may be directly polymerized together with the catalyst in the whole amount of the cationically polymerizable monomer used for the polymerization,
Alternatively, it is also possible to activate a part of the total amount of the cationically polymerizable monomer used in the polymerization with a catalyst to start the polymerization reaction, and then to polymerize by adding the remaining cationically polymerizable monomer. it can. In the latter case, the cationically polymerizable monomer used first and the remaining cationically polymerizable monomer to be added after the polymerization is started may be of the same type or different types of monomers. Is also good.

【0020】本発明においては、フッ化アリールホウ素
化合物の使用量には特に制限はないが、好ましくは、カ
チオン重合性単量体量/フッ化アリールホウ素化合物使
用量(モル比)=10〜10000、好ましくは100
〜1000となることが好ましい。カチオン重合性単量
体量/フッ化アリールホウ素化合物使用量(モル比)が
10より小さいと、重合速度が速くなりすぎ反応の制御
が困難となり、10000より大きいと、反応速度が遅
くなることがある。
In the present invention, the amount of the fluorinated arylboron compound is not particularly limited, but preferably, the amount of the cationically polymerizable monomer / the amount of the fluorinated arylboron compound (molar ratio) = 10 to 10,000. , Preferably 100
It is preferably from 1,000 to 1,000. If the amount of cationically polymerizable monomer / the amount of the fluorinated arylboron compound (molar ratio) is less than 10, the polymerization rate becomes too fast to control the reaction, and if it is more than 10,000, the reaction rate becomes slow. is there.

【0021】本発明において、前記プロトン酸またはそ
の誘導体の使用量には特に制限はないが、カチオン重合
性単量体の全使用量/カチオン重合性単量体とプロトン
酸またはその誘導体との付加体の生成理論量(モル比)
=2〜10000、好ましくは、2〜5000の範囲と
なるようにすることが好ましい。カチオン重合性単量体
の全使用量/付加体の生成理論量(モル比)が2より小
さいと、ポリマーが生成しえないことがあり、1000
0より大きいと、系の粘度が大きくなりすぎる可能性が
あり、好ましくない。
In the present invention, the amount of the protonic acid or its derivative used is not particularly limited, but the total amount of the cationically polymerizable monomer / addition of the cationically polymerizable monomer with the protonic acid or its derivative Theoretical amount of body formation (molar ratio)
= 2 to 10000, preferably 2 to 5000. If the total amount of the cationic polymerizable monomer / theoretical amount of the adduct (molar ratio) is smaller than 2, the polymer may not be formed,
If it is larger than 0, the viscosity of the system may be too large, which is not preferable.

【0022】本発明においては、反応熱を除去するため
に溶媒を使用することも可能である。使用可能な溶媒と
しては、反応に対して不活性でかつ生成ポリマーを溶解
することができるものであれば、特に制限はなく、例え
ば、n−ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素
系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等
の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケト
ン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、ジメチルエー
テル、ジエチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベン
ジルエーテル等のエーテル系溶媒、塩化メチレン、クロ
ロホルム等のハロゲン化アルキル溶媒、アセトニトリル
等の極性非プロトン溶媒等が使用できる。これらは、1
種類のみでも2種類以上を適宜混合して使用してもよ
い。また、溶媒の使用量は、重合速度を著しく低下させ
ない範囲であれば特に限定されないが、好ましくは、カ
チオン重合性単量体に対して重量で0.01〜50倍、
さらに好ましくは、0.5〜10倍がよい。
In the present invention, a solvent can be used to remove the heat of reaction. The solvent that can be used is not particularly limited as long as it is inert to the reaction and can dissolve the produced polymer. Examples thereof include aliphatic hydrocarbon solvents such as n-hexane and cyclohexane, and benzene. , Toluene, xylene, mesitylene, etc., aromatic hydrocarbon solvents, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, etc. ketone solvents, dimethyl ether, diethyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, etc. ether solvents, methylene chloride, chloroform, etc. halogenation A polar aprotic solvent such as an alkyl solvent and acetonitrile can be used. These are 1
They may be used alone or in combination of two or more. The amount of the solvent is not particularly limited as long as the polymerization rate is not significantly reduced, but is preferably 0.01 to 50 times the weight of the cationically polymerizable monomer.
More preferably, it is 0.5 to 10 times.

【0023】本発明において、重合反応温度は、カチオ
ン重合性単量体の種類にもよるが、中間体として生成す
る付加体の解離、分解等を考慮すると100℃以下が好
ましい。また、反応時間は、特に制限はなく反応の進行
に応じて適宜設定すればよい。本発明において、反応の
形式は、回分形式、半回分形式、および連続形式のうち
のいずれの形式を採用してもよい。回分形式および半回
分形式を採用する場合には、原料の供給方法は特に限定
されるものではない。具体的には、例えば、カチオン重
合性単量体の一部と、プロトン酸またはその誘導体と、
必要に応じて溶媒とを先に仕込み、十分に乾燥した窒素
で窒素置換した後、所定の温度に保ち、必要に応じてフ
ッ化アリールホウ素化合物またはフッ化アリールホウ素
化合物/溶媒を添加し、活性化させる。次いで、残部の
カチオン重合性単量体を一括して、あるいは分割して、
あるいは一定速度で反応器に導入する。その後、発熱を
伴って重合が始まり、重合が大部分進行するにつれて発
熱量は少なくなって温度上昇が認められなくなる。そこ
で、重合を完結させるためには、しばらくそのまま放置
すると好ましいのであるが、このとき、必要であれば徐
々に加熱し、未反応単量体を完全に消費させることもで
きる。反応終了後、重合を停止させるために、例えばト
リエチルアミンのようなアミン類や、KOH水溶液のよ
うなアルカリや、メタノールまたはエタノールのような
アルコール類等を添加することができる。
In the present invention, the polymerization reaction temperature is preferably 100 ° C. or lower in consideration of the dissociation and decomposition of the adduct formed as an intermediate, although it depends on the kind of the cationically polymerizable monomer. The reaction time is not particularly limited and may be appropriately set according to the progress of the reaction. In the present invention, any of a batch format, a semi-batch format, and a continuous format may be adopted as a reaction format. When the batch format and the semi-batch format are employed, the method of supplying the raw materials is not particularly limited. Specifically, for example, a part of the cationically polymerizable monomer, a protonic acid or a derivative thereof,
If necessary, a solvent is first charged, and the atmosphere is replaced with nitrogen that has been sufficiently dried. Thereafter, the temperature is maintained at a predetermined temperature. To Next, the remaining cationically polymerizable monomers are collectively or divided,
Alternatively, it is introduced into the reactor at a constant rate. Thereafter, the polymerization starts with heat generation, and as the polymerization proceeds to a large extent, the calorific value decreases and no temperature rise is observed. Therefore, in order to complete the polymerization, it is preferable to leave the mixture as it is for a while. At this time, if necessary, the mixture may be gradually heated to completely consume the unreacted monomer. After termination of the reaction, for example, amines such as triethylamine, alkalis such as an aqueous KOH solution, alcohols such as methanol or ethanol, and the like can be added to stop the polymerization.

【0024】本発明のカチオン重合用触媒は、前記フッ
化アリールホウ素化合物と、前記プロトン酸またはその
誘導体とを含有してなるものである。触媒としての作用
機構は特に明確ではないが、プロトン酸またはその誘導
体が、まず、カチオン重合性単量体に付加して付加体を
形成し、フッ化アリールホウ素化合物がこの付加体を活
性化することによって触媒として機能し、カチオン重合
性単量体を効果的に重合させることができると推察され
る。
The catalyst for cationic polymerization of the present invention comprises the above-mentioned fluorinated aryl boron compound and the above-mentioned protonic acid or its derivative. The mechanism of action as a catalyst is not particularly clear, but the protonic acid or its derivative first adds to the cationically polymerizable monomer to form an adduct, and the fluoroaryl boron compound activates the adduct. Thus, it is presumed that it functions as a catalyst and can effectively polymerize the cationically polymerizable monomer.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明にかかる実施例および比較例に
ついて説明するが、本発明は該実施例により何ら制限さ
れるものではない。 〔実施例1〕乾燥窒素で十分に置換した100mlのナ
スフラスコに、イソブチルビニルエーテル5.0gとジ
クロロ酢酸0.01gとを仕込み混合して、ジクロロ酢
酸を完全に溶解させ、次いで、トルエン45gを加え、
窒素置換をしながら0℃にまで冷却した。そして、この
ナスフラスコ中へトリスペンタフルオロフェニルボラン
/トルエン溶液(0.0051g/0.5g)を添加し
た。マグネチックスターラーで攪拌し続けたところ添加
後数分で発熱が始まり、その後30分間反応させた後、
トリエチルアミンを加えて重合を停止させた。反応終了
後、反応液を採取し、ガスクロマトグラフ(カラム:ス
ペルコ社製SPB−1、30m×0.53mm×1.5
μm)で未反応モノマーの分析を行ったところ、モノマ
ー転化率は100%であった。また、ゲルパーミエーシ
ョンクロマトグラフ(カラム:東ソー製、Shode
x:KF−805L、KF−80/ポリスチレン換算)
で頂点分子量および分子量分布を測定したところ、各
々、3.2万、1.18であった。さらに、この反応液
を1か月放置したところ、反応液には触媒の析出による
白濁は見られず、無色透明であった。
EXAMPLES Examples and comparative examples according to the present invention will be described below, but the present invention is not limited by these examples. Example 1 5.0 g of isobutyl vinyl ether and 0.01 g of dichloroacetic acid were charged and mixed in a 100 ml eggplant-shaped flask sufficiently purged with dry nitrogen to completely dissolve dichloroacetic acid, and then 45 g of toluene was added. ,
The system was cooled to 0 ° C. while purging with nitrogen. Then, a trispentafluorophenylborane / toluene solution (0.0051 g / 0.5 g) was added to the eggplant flask. When stirring was continued with a magnetic stirrer, the exotherm started several minutes after the addition, and after reacting for 30 minutes,
The polymerization was stopped by adding triethylamine. After completion of the reaction, the reaction solution was collected and subjected to gas chromatography (column: SPB-1 manufactured by Spelco, 30 mx 0.53 mm x 1.5
When the unreacted monomer was analyzed at μm), the monomer conversion was 100%. In addition, gel permeation chromatography (column: Tosoh, Shode
x: KF-805L, KF-80 / polystyrene conversion)
The peak molecular weight and the molecular weight distribution were measured to be 32,000 and 1.18, respectively. Further, when the reaction solution was allowed to stand for one month, the reaction solution was colorless and transparent with no turbidity due to deposition of the catalyst.

【0026】〔実施例2〕乾燥窒素で十分に置換した1
00mlのナスフラスコに、イソブチルビニルエーテル
5.17gとペンタフルオロ安息香酸0.0106gと
を仕込み混合して、ペンタフルオロ安息香酸を完全に溶
解させ、次いで、トルエン45.05g(一部を残して
おく)を加え、窒素置換をしながら0℃にまで冷却し
た。そして、このナスフラスコ中へトリスペンタフルオ
ロフェニルボラン0.0260gを前記トルエンの一部
に溶解して添加した。マグネチックスターラーで攪拌し
続けたところ添加後数分で発熱が始まり、その後30分
間反応させた後、トリエチルアミンを加えて重合を停止
させた。反応終了後、得られた反応液について、実施例
1と同様の分析を行ったところ、モノマー転化率は10
0%であった。また、頂点分子量および分子量分布は、
各々、6.54万、1.49であった。さらに、この反
応液を1か月放置したところ、反応液には触媒の析出に
よる白濁は見られず、無色透明であった。
Example 2 1 sufficiently substituted with dry nitrogen
In a 00 ml eggplant-shaped flask, 5.17 g of isobutyl vinyl ether and 0.0106 g of pentafluorobenzoic acid are charged and mixed to completely dissolve pentafluorobenzoic acid, and then 45.05 g of toluene (partly left). And cooled to 0 ° C. while purging with nitrogen. Then, 0.0260 g of trispentafluorophenylborane was dissolved in a part of the toluene and added to the eggplant flask. When stirring was continued with a magnetic stirrer, heat generation started several minutes after the addition, and the mixture was allowed to react for 30 minutes. Thereafter, triethylamine was added to terminate the polymerization. After completion of the reaction, the obtained reaction solution was analyzed in the same manner as in Example 1, and the monomer conversion was 10%.
It was 0%. The peak molecular weight and molecular weight distribution are
They were 654,000 and 1.49, respectively. Further, when the reaction solution was allowed to stand for one month, the reaction solution was colorless and transparent with no turbidity due to deposition of the catalyst.

【0027】〔比較例〕トリスペンタフルオロフェニル
ボラン/トルエン溶液の代わりに、Et2 AlCl/ヘ
キサン溶液0.5mlを用いたこと以外は、実施例1と
同様に反応させた。得られた反応液について、実施例1
と同様の分析を行ったところ、モノマー転化率は95%
であった。また、頂点分子量および分子量分布は、各
々、2.8万、2.30であった。この反応液は、数日
放置すると、反応液中に触媒の析出と着色が認められ、
その後も徐々に濁度が増加した。
Comparative Example A reaction was conducted in the same manner as in Example 1 except that 0.5 ml of an Et 2 AlCl / hexane solution was used instead of the trispentafluorophenylborane / toluene solution. About the obtained reaction liquid, Example 1
When the same analysis was performed as in the above, the monomer conversion was 95%
Met. The apex molecular weight and the molecular weight distribution were 28,000 and 2.30, respectively. When this reaction solution was left for several days, precipitation and coloring of the catalyst were observed in the reaction solution,
Thereafter, the turbidity gradually increased.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、いずれの用途において
も触媒が析出して重合体が白濁することがなく、しかも
効率の良い、カチオン重合方法およびそれに使用するカ
チオン重合用触媒を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a cationic polymerization method and a cationic polymerization catalyst to be used which are efficient, in which the catalyst does not precipitate and the polymer does not become cloudy in any application, and is efficient. Can be.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】カチオン重合性単量体を触媒の存在下にて
重合させるカチオン重合方法であって、 前記触媒として、フッ化アリールホウ素化合物と、プロ
トン酸またはその誘導体と、を用いることを特徴とする
カチオン重合方法。
1. A cationic polymerization method in which a cationically polymerizable monomer is polymerized in the presence of a catalyst, wherein a fluorinated aryl boron compound and a protonic acid or a derivative thereof are used as the catalyst. Cationic polymerization method.
【請求項2】前記プロトン酸またはその誘導体が、少な
くとも1つのプロトン発生基と、少なくとも1つの芳香
族炭化水素残基とを有するとともに、前記芳香族炭化水
素残基が少なくとも2つのハロゲン原子で置換された構
造を有する化合物である、請求項1に記載のカチオン重
合方法。
2. The protonic acid or derivative thereof has at least one proton generating group and at least one aromatic hydrocarbon residue, and the aromatic hydrocarbon residue is substituted with at least two halogen atoms. The cationic polymerization method according to claim 1, which is a compound having a modified structure.
【請求項3】フッ化アリールホウ素化合物と、プロトン
酸またはその誘導体とを含有してなる、カチオン重合用
触媒。
3. A catalyst for cationic polymerization comprising a fluoroaryl boron compound and a protonic acid or a derivative thereof.
【請求項4】前記プロトン酸またはその誘導体が、少な
くとも1つのプロトン発生基と、少なくとも1つの芳香
族炭化水素残基とを有するとともに、前記芳香族炭化水
素残基が少なくとも2つのハロゲン原子で置換された構
造を有する化合物である、請求項3に記載のカチオン重
合用触媒。
4. The protonic acid or derivative thereof has at least one proton generating group and at least one aromatic hydrocarbon residue, and the aromatic hydrocarbon residue is substituted with at least two halogen atoms. The catalyst for cationic polymerization according to claim 3, which is a compound having a modified structure.
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