JP2003138003A - ポリエーテル系重合体の製造方法 - Google Patents
ポリエーテル系重合体の製造方法Info
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Abstract
の生成の少ない、ポリエーテル系重合体の製造方法を提
供する 。 【解決手段】 ニトリル化合物、環状エーテル化合物ま
たはエステル化合物などの、活性水素を有しないルイス
塩基性物質の存在下にオキシラン基を含有する単量体を
重合する。
Description
合体の製造方法に関する。より詳しくは、触媒を用いて
オキシラン基を含有する単量体を重合するポリエーテル
系重合体の製造方法の改良に関する。
優れ、OA機器用ゴムロールや樹脂の帯電防止剤として
利用されている。さらに近年では、高分子固体電解質と
しての利用についても検討が進められている。高分子固
体電解質は加工性、柔軟性に優れることから電池形状の
自由度が高く、さらには電解液を含まないことから安全
性の面でもその開発が期待されている。
法または溶媒スラリー重合法などにより、所定の重合触
媒を用いてオキシラン基を含有する単量体を重合して製
造されている。重合触媒としては、有機アルミニウム化
合物、有機亜鉛化合物、有機スズ化合物などの有機金属
化合物が用いられる。
解質として使用する場合は、架橋可能な反応性官能基を
有するポリエーテル系重合体をフィルム状に成形し、次
いでこのフィルムを有機過酸化物などのラジカル開始剤
を用いたり、活性放射線を照射するなどにより架橋して
使用するのが通常である。しかしながら、この架橋可能
な反応性官能基を有する重合体を製造する際に、架橋可
能なモノマーを使用するので重合時に架橋物を生成しや
すい。このような架橋物を多く含む共重合体を用いる
と、加工性やフィルムの均一性が損なわれるため電池性
能や安全性の低下の原因となっていた。
クロウンデセンの有機酸塩とリン酸を反応させた触媒
(特公昭56−51171号公報)を用いると、比較的
架橋物の少ない重合体が得られるが、架橋物の生成 量
が重合系の不純物など僅かな条件の違いに影響されるた
め、架橋物の生成をさらに抑制する方法が求められてい
た。
発明の目的は、重合活性を低下させることなく、架橋物
の生成の少ないポリエーテル系重合体を製造する方法を
提供することである。
達成すべく鋭意検 討した結果、活性水素を有しないル
イス塩基性物質の存在下にオキシラン単量体を重合する
ことにより、重合活性を低下させることなく架橋物の生
成を抑制できることを見いだし、この知見に基づいて本
発明を完成するに到った。
ないルイス塩基性物質の存在下にオキシラン基を含有す
る単量体を重合することを特徴とするポリエーテル系重
合体の製造方法 が提供される。活性水素を有しないル
イス塩基性物質はニトリル化合物、環状エーテル化合物
またはエステル化合物であることが好ましい。オキシラ
ン基を含有する単量体は、全単量体に対し0.1〜20
モル%の エチレン性不飽和エポキシドを含むこと が好
ましい。重合に際しては、有機アルミニウム化合物を含
有する触媒を用いることが好ましい。
ル系重合体の製造方法であって、活性水素を含まないル
イス塩基性物質の存在下にオキシラン基を含有する単量
体(以下、オキシラン単量体ということがある。)を重
合することを特徴とする。本発明の製造法により得られ
るポリエーテル系重合体は、オキシラン化合物の開環重
合体である。
体はオキシラン基を含有する化合物である。本発明の方
法は、特に単量体成分として架橋性官能基を有するオキ
シラン単量体(以下、架橋性オキシラン単量体という)
を含む場合に好ましく適用される。本発明の製造方法に
よれば、従来の方法では重合時に架橋反応を起こす場合
がある架橋性オキシラン単量体を用いても、重合時の架
橋を抑制できる。
ば、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエー
テル、ブテニルグリシジルエーテル、o−アリルフェニ
ルグリシジルエーテルなどのエチレン性不飽和グリシジ
ルエーテル;クロロプレンモノエポキシド 、4,5−
エポキシ−2−ペンテン、3,4−エポキシ−1−ビニ
ルシクロヘキセン、1,2−エポキシ−5,9−シクロ
ドデカジエン、3,4−エポキシ−1−ブテン、1,2
−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−9−デ
センなどのアルケニルエポキシド;グリシジルアクリレ
ート、グリシジルメタクリレート、グリシジルクロトネ
ート、グリシジル−4−ヘプテノエート、グリシジルソ
ルベート、グリシジルリノレート、グリシジル−4−メ
チル−3−ペンテノエート、3−シクロヘキセンカルボ
ン酸のグリシジルエステル、4−メチル−3−シクロヘ
キセンカルボン酸のグリシジルエステルなどのエチレン
性不飽和カルボン酸のグリシジルエステル類;などのエ
チレン性不飽和エポキシドが挙げられる。
ドリン、エピヨードヒドリン、エピフルオロヒドリン、
β−メチルエピクロルヒドリンなどのエピハロヒドリン
類;p−クロロスチレンオキシド、ジブロモフェニルグ
リシジルエーテル;などのハロゲン置換オキシラン単量
体も例示できる。
シラン単量体を用いてもよい。その具体例としては、エ
チレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−エポキ
シブタン、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキ
シデカン、1,2−エポキシテトラデカン、1,2−エ
ポキシヘキサデカン、1,2−エポキシオクタデカン、
1,2−エポキシエイコサンなどのアルキレンオキシ
ド;メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエー
テル、ブチルグリシジルエーテルなどのアルキルグリシ
ジルエーテル;スチレンオキシド、フェニルグリシジル
エーテルなどのアリールエポキシト゛;などが挙げられ
る。
ても、2種以上を併用してもよい。架橋性オキシラン単
量体としてエチレン性不飽和エポキシドを用いる場合の
使用量は、全単量体量に対し好ましくは0.1〜 20
モル%、より好ましくは1〜15モル%、特に好ましく
は2〜13モル%の割合である。架橋性オキシラン単量
体としてハロゲン置換オキシラン単量体を用いる場合の
使用量は、全単量体量に対し好ましくは5〜 95モル
%、より好ましくは8〜80モル%、特に好ましくは3
0〜70モル%の割合である。本発明の製造方法は、架
橋性オキシラン単量体としてエチレン性不飽和エポキシ
ドを用いる場合に特に好ましく適用される。
イス塩基性物質を必須成分として用いる。活性水素を有
しないルイス塩基性物質の具体例としては、例えば、ア
セトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル化合物;テ
トラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル化合
物;フェニルイソシアネート等のイソシアネート化合
物;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン
酸メチル、プロピオン酸エチル等のエステル化合物;カ
リウム−t−アミルオキシド、カリウム−t−ブチルオ
キシド等のアルカリ金属アルコキシド化合物;トリフェ
ニルホスフィン等のホスフィン化合物;ジメチルスルホ
キシド等のスルホキシド;などが挙げられる。
ーテル化合物およびエステル化合物が好ましく、アセト
ニトリル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、酢酸エチ
ルがより好ましく、アセトニトリルが特に好ましい。こ
れらのルイス塩基性物質はそれぞれ単独で、あるいは2
種以上を組み合わせて使用することができる。ルイス塩
基性物質の全単量体量に対する使用量は、通常、0.0
1〜20重量% 、好ましくは、0.05〜10重量
%、より好ましくは0.1〜5重量%である。
を使用する。触媒としては、オキシラン基を含有する単
量体を重合できるものであれば特に限定されない。例え
ば、有機アルミニウムに水とアセチルアセトンを反応さ
せた触媒(特公昭35−15797号公報)、トリイソ
ブチルアルミニウムにリン酸とトリエチルアミンを反応
させた触媒(特公昭46−27534号公報)、トリイ
ソブチルアルミニウムにジアザビアシクロウンデセンの
有機酸塩とリン酸を反応させた触媒(特公昭56−51
171号公報)などの有機アルミニウム化合物を含有
する触媒;アルミニウムアルコキサイドの部分加水分解
物と有機亜鉛化合物とからなる触媒(特公昭43−29
45号公報)、有機亜鉛化合物と多価アルコールからな
る触媒(特公昭45−7751号公報)、ジアルキル亜
鉛と水からなる触媒(特公昭36−3394号公報)な
どの有機亜鉛化合物を含有する触媒;有機スズ化合物と
リン酸エステル化合物からなる触媒(特公昭46−41
378号公報)などの有機スズ化合物を含有する触媒;
などが挙げられる。中でも、 好ましくは有機アルミニ
ウム化合物を含有する触媒、より好ましくはトリイソブ
チルアルミニウムにリン酸とト リエチルアミンを反応
させた触媒を使用すると顕著に架橋物の生成を抑制でき
る。触媒の調製は公知の方法を利用することができる。
例えば、n−ヘキサン、シクロヘキサン、トルエンなど
の炭化水素類、ジエチルエーテルなどの鎖状エーテル類
またはこれらの混合物を使用して溶解または分散状態下
で各成分を混合することにより調製できる。調製に際
し、各触媒成分の添加順序は特に限定されない。
溶媒スラリー重合法によりオキシラン単量体を重合す
る。重合溶媒としては、ベンゼン、トルエンなどの芳香
族炭化水素;n−ペンタン、n−へキサンなどの鎖状飽
和炭化水素類;シクロペンタン、シクロヘキサンなどの
脂環式炭 化水素;などが用いられる。溶媒の使用量は
特に限定されないが、単量体濃度が1〜50重量%、さ
らには10〜30重量%になるように用いることが好ま
しい。重合法としては、n−ペンタン、n−ヘキサン、
シクロペンタンなどの溶媒を用いて、溶媒スラリー重合
することが好ましい。
合を回分操作で行ってもよく、別の反応器で調製した触
媒と単量体を重合反応器へ連続的に添加して連続重合を
行ってもよい。また、別の反応器で調製した触媒を重合
反応器に入れ、この重合反応器に単量体を添加して半回
分式重合を行ってもよい。単量体の添加方法は一括また
は断続的に行ってもよい。重合温度は通常0〜100
℃、好ましくは30〜70℃の範囲であり、重合圧力は
通常0.1〜2MPaの範囲で行われる。
な重合体を与える単量体と溶媒に可溶な重合体を与える
単量体とで予め触媒を処理しておくことが、重合反応系
の安定性の観点から好ましい。触媒の処理は、触媒成分
と少量の各単量体とを混合し、0〜100℃、好ましく
は30〜50℃の温度で10〜30分熟成させればよ
い。このようにして熟成した触媒の使用によって重合反
応器への重合体の付着を防止することができる。
しないルイス塩基性物質の添加時期、添加方法は特に限
定されない。例えば、前記ルイス塩基性物質を触媒調製
時に触媒成分のいずれかに予め混合しておいてもよい
し、調製後の触媒に添加してもよい。上記の様に単量体
で触媒を処理する場合には、処理後にルイス塩基性物質
を添加してもよい。また、重合反応中に前記ルイス塩基
性物質を添加してもよく、この方法によれば架橋体の生
成を特に少なくすることができるので好ましい。重合反
応中にルイス塩基性物質を添加する場合は一括で、また
は断続的に添加してもよく、あるいは予め重合溶媒また
はオキシラン単量体中に混合するなどにより連続的に添
加してもよい。
容器については、形状材質などは特に限定されることは
なく、攪拌機についても任意のものが使用できる。例え
ば、ファウドラ、マックスブレンド、フルゾーンなどの
通常分散重合に好適と考えられているものの他、ヘリカ
ルリボン、ピッチドパドル、マリン、ブルーマージンな
どやその変形型が使用でき、必要に応じてバッフルを設
けてもよい。
溶媒に可溶な重合体を与える単量体とで予め触媒を処理
する際に は、強い攪拌シェアの得られる攪拌機を用い
るのが好ましく、具体的にはファウドラ、マックスブレ
ンド、ブルーマージンなどが好適である。
ールなどの重合停止剤や老化防止剤などを添加し、次い
で常法に従って生成ポリマーを分離、洗浄、乾燥して目
的のポリエーテル系重合体を得ることができる。
具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定され
るものではない。使用した溶媒、単量体などは、全て脱
気脱水処理を行ったものを用いた。実施例および比較例
におけるすべての操作は不活性ガス中、無水の条件で行
った。なお、実施例および比較例中の部および%は、断
りのない限り重量基準である。
系重合体0.2gと100mlのトルエンを 200m
l三角フラスコに入れ、40℃で3時間振とうして可溶
分を完全に溶解した。150メッシュの金網で濾過して
トルエン可溶分を除去した後、金網上の残渣を乾燥して
重量を算出した。この乾燥した残渣の元の重合体の重量
に対する割合をトルエン不溶分とした。この値が小さい
ほど架橋物の生成が少ないことを示す。 (2)加工性(ガーベダイ押出試験) : ATSM
D−2230−77に準じて、ガーベダイを用いて、ポ
リエーテル系重合体を押出し、ダイスウェル(%)を求
めた。この値が小さい程加工性に優れることを示す。
イソブチルアルミニウム158.7部、トルエン117
0部、及びジエチルエーテル296.4部を仕込んだ。
内温を30℃に設定し、攪拌しながらリン酸23.5部
を10分間かけて一定速度で添加した。これにトリエチ
ルアミン12.1部を添加し、60℃で2時間熟成反応
し、触媒溶液を得た。
置換し、n−ヘキサン2100部と上記触媒溶液73.
1部を仕込んだ。内温を30℃に設定して、攪拌しなが
ら、エチレンオキシドを4部加えて反応させ、次いで、
エチレンオキシドとプロピレンオキシドの等重量混合単
量体を8.5部加えて反応させ、シードを形成した。
た重合反応液に、エチレンオキシド340部(90モル
%)、プロピレンオキシド14.9部(3モル%)、ア
リルグリシジルエ ーテル68.4部(7モル%)、ア
セトニトリル1.3部(全単量体量に対し0.3%)、
n−ヘキサン300部からなる混合溶液を5時間かけて
連続的に等速度で添加した。添加終了後、2時間反応を
行った。重合転化率は99%であった。得られたスラリ
ーに、老化防止剤として4,4’−チオビス(6−te
rt−ブチル−3−メチルフェノール)の5%のトルエ
ン溶液42.4部を添加攪拌し、40℃で真空乾燥し
て、粉体状の重合体を得た。この重合体の組成、トルエ
ン不溶分およびダイスウェルを測定した結果を表1に示
す。
%)とした他は、実施例1と同様にして重合反応を行っ
た。重合転化率はほぼ100%であった。得られたスラ
リーから、実施例1と同様にして粉体状の重合体を得
た。この重合体の組成、物性を表1に示す。
を1.3部添加した他は、実施例1と同様にして重合反
応を行った。重合転化率は98%であった。得られたス
ラリーから、実施例1と同様にして粉体状の重合体を得
た。この重合体の組成、物性を表1に示す。
して重合反応を行った。重合転化率は98%であった。
得られたスラリーから、実施例1と同様にして粉体状の
重合体を得た。この重合体の組成、物性を表1に示す。
他は、実施例1と同様にして重合反応を行った。重合転
化率は99%であった。得られたスラリーから、実施例
1と同様にして粉体状の重合体を得た。この重合体の組
成、物性を表1に示す。
ル%)、プロピレンオキシド74.5部(15モル
%)、アリルグリシジルエーテル48.9部(5モル
%)とした他は、実施例2と同様に同様にして重合反応
を行った。重合転化率は98%であった。得られたスラ
リーから、実施例1と同様にして粉体状の重合体を得
た。この重合体の組成、物性を表1に示す。
にして重合反応を行った。重合転化率は98%であっ
た。得られたスラリーから、実施例1と同様にして粉体
状の重合体を得た。この重合体の組成、物性を表1に示
す。
体量に対し0.3%)添加した他は、実施例1と同様に
して重合反応を行った。重合転化率は65%であった。
得られたスラリーから、実施例1と同様にして粉体状の
重合体を得た。この重合体の組成、物性を表1に示す。
ないルイス塩基性物質であるアセトニトリル、THF、
または酢酸エチルの存在下に重合を行うと、トルエン不
溶分が少ない重合体が得られた。また得られた重合体は
ダイスウェルが小さく、成形加工性に優れることが分か
る(実施例1〜6)。それに対し、ルイス塩基を添加し
ない場合は、トルエン不溶分が多くなり、ダイスウェル
も大きく加工性に劣る(比較例1)。また、活性水素を
含むルイス塩基であるメタノールを添加すると、トルエ
ン不溶分は減少するが、重合転化率が低く、重合活性が
低下することが分かった(比較例2)。
活性を低下させることなく、重合中の架橋物の生成が著
しく抑制される。また、得られるポリエーテル系重合体
は架橋物が少なく、成形加工性に優れるので、表面が平
滑な成形物が容易に得られる。この特性を生かして、固
体電解質などのイオン伝導性材料のほか、紡績用ゴムロ
ール、OA機器用ゴムロールなどのゴムロールや、水膨
潤止水シール、パッキンなどの封止材料に好適に使用で
きる。
Claims (4)
- 【請求項1】 活性水素を有しないルイス塩基性物質の
存在下にオキシラン基を含有する単量体を重合すること
を特徴とするポリエーテル系重合体の製造方法。 - 【請求項2】 活性水素を有しないルイス塩基性物質
がニトリル化合物、環状エーテル化合物およびエステル
化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物である請求
項1記載の製造方法。 - 【請求項3】 オキシラン基を含有する単量体が、0.
1〜20モル%のエチレン性不飽和エポキシドを含むも
のである請求項1または2に記載の製造方法。 - 【請求項4】 有機アルミニウム化合物を含有する触媒
を用いる請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
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