JP2005272804A - Process for preparing polymer by cation polymerization - Google Patents

Process for preparing polymer by cation polymerization Download PDF

Info

Publication number
JP2005272804A
JP2005272804A JP2004280967A JP2004280967A JP2005272804A JP 2005272804 A JP2005272804 A JP 2005272804A JP 2004280967 A JP2004280967 A JP 2004280967A JP 2004280967 A JP2004280967 A JP 2004280967A JP 2005272804 A JP2005272804 A JP 2005272804A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cation
polymer
micromixer
reaction
polymerization
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.)
Granted
Application number
JP2004280967A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4417811B2 (en
Inventor
Junichi Yoshida
潤一 吉田
Seiji Suga
誠治 菅
Mitsuo Sawamoto
光男 澤本
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.)
Fujifilm Holdings Corp
Idemitsu Kosan Co Ltd
Nippon Shokubai Co Ltd
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
Nippon Shokubai Co Ltd
Nippon Steel Chemical Co Ltd
Fuji Photo Film 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 Idemitsu Kosan Co Ltd, Nippon Shokubai Co Ltd, Nippon Steel Chemical Co Ltd, Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority to JP2004280967A priority Critical patent/JP4417811B2/en
Publication of JP2005272804A publication Critical patent/JP2005272804A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4417811B2 publication Critical patent/JP4417811B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Polymerization Catalysts (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for preparing a polymer having a narrow molecular weight distribution by cation polymerization efficiently and to provide a process for preparing this polymer efficiently and safely without using protonic acids, Lewis acids and the like and without burdening a heavy load on the environment. <P>SOLUTION: A reaction apparatus having a micro mixer and a flowing-type reactor connected with it are used. A cation polymerizing monomer and a cation are separately supplied to the micro mixer side of this reaction apparatus and are mixed. Then, the monomer is cation-polymerized. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、カチオン重合により重合体を製造する方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、マイクロミキサーとそれに接続する流通形式のリアクターを有する反応装置を用い、カチオン重合性単量体を均一系でカチオン重合させ、狭い分子量分布を有する重合体を効果的に製造する方法、また該重合体を安全に、かつ環境に負荷をあまり与えることなく効果的に製造する方法に関するものであり、かつ、新規なリビングカチオン重合法を提供するものである。   The present invention relates to a method for producing a polymer by cationic polymerization. More specifically, the present invention uses a reactor having a micromixer and a flow-type reactor connected to the micromixer, and cationically polymerizes a cationic polymerizable monomer in a homogeneous system, thereby effectively producing a polymer having a narrow molecular weight distribution. The present invention relates to a method for producing the polymer, and a method for producing the polymer safely and effectively without causing much load on the environment, and provides a novel living cationic polymerization method.

近年、マイクロ化学プロセス技術は、化学合成に革新的な変化をもたらすものとして注目を集めるようになってきた。このマイクロ化学プロセス技術の中で、化学反応を行うマイクロデバイスは、マイクロリアクターと呼ばれ、また混合を目的としたものは、マイクロミキサーと呼ばれている。
前記マイクロミキサーは、小さなチャンネル径であるなど、ほとんどの場合は層流型であり、混合は最終的には分子拡散に依存する。そして、この拡散による混合では、混合による時間は、拡散距離の二乗に比例する。マイクロミキサーの種類としては、例えば、T字型流路系を用いて2液を混合する場合、(1)高速エネルギーをかけることによる2液流の衝突、(2)1成分を多数の流れにして、もう一方の成分の流れに吹き付けることによる混合、(3)二方向から導入される2液を、多層に分割することによる2成分の混合、(4)流速を増すことで、液の流れる方向に拡散距離を減少させる方法、(5)層流になっている2成分からなる流れを、複数回分割・再配列を行うことによる混合、(6)攪拌・超音波・電気・熱エネルギーなどの外部エネルギーを利用する混合、(7)小さな液体区分を断続的に吹き込むことで実施される混合、などがある。
使用目的や反応の種類などに応じて、前記各種のマイクロミキサーの中から適宣選択される。
In recent years, microchemical process technology has attracted attention as bringing about innovative changes in chemical synthesis. In this microchemical process technology, a microdevice that performs a chemical reaction is called a microreactor, and a device for mixing is called a micromixer.
The micromixer is mostly laminar, such as having a small channel diameter, and mixing ultimately depends on molecular diffusion. In this mixing by diffusion, the time for mixing is proportional to the square of the diffusion distance. For example, when two liquids are mixed using a T-shaped channel system, (1) collision of two liquid flows by applying high-speed energy, and (2) one component is made into many flows. (3) Mixing of two components by dividing the two liquids introduced from two directions into multiple layers, and (4) Increasing the flow velocity, thereby allowing the liquid to flow. A method of reducing the diffusion distance in the direction, (5) mixing by laminating and rearranging a two-component flow in laminar flow, (6) stirring, ultrasonic, electric, thermal energy, etc. (7) Mixing performed by intermittently blowing small liquid sections, and the like.
Depending on the purpose of use and the type of reaction, it is properly selected from the various micromixers.

マイクロミキサーを使用した反応例としては、例えばラジカル重合性単量体と重合開始剤を、微細な流路を用いて混合するマイクロミキサーにより混合したのち、重合を行うことで、得られる重合体中の高分子量成分の生成が抑制され、管型重合反応器の沈降物の形成が回避されるラジカル重合体の製造方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、この技術は、ラジカル重合に適用した技術であり、カチオン重合に、マイクロミキサーを適用した技術は、これまで知られていない。   As an example of a reaction using a micromixer, for example, a radical polymerizable monomer and a polymerization initiator are mixed by a micromixer that mixes using a fine flow path, and then polymerized to obtain a polymer. A production method of a radical polymer is disclosed in which formation of a high molecular weight component is suppressed and formation of a precipitate in a tubular polymerization reactor is avoided (see, for example, Patent Document 1). However, this technique is a technique applied to radical polymerization, and a technique using a micromixer for cationic polymerization has not been known so far.

一方、マイクロリアクターは、一般に内部構造が1μm〜1mm程度の微細なマイクロチャンネルの中で反応を行う装置を指す。このようなマイクロリアクターは、有機合成面から、例えば、(1)微小量での合成が可能である、(2)単位体積(流量)当たりの表面積が大きい、(3)温度制御が極めて容易である、(4)界面での反応が効率よく起る、(5)時間、コスト、環境負荷の低減が図れる、(6)密封系での反応が可能であるので、毒性、危険性のある化合物が安全に合成できる、(7)小スケール、閉鎖系によるコンタミネーションの防御が可能である、(8)マイクロチャンネルに特有の層流の活用により、効率的な混合、生成物の分離、精製に適用可能である、などの特徴を有している。
また、工業的応用面においては、潜在的に、(イ)マイクロチャンネルの大きさを変えずに数を増やすことにより(ナンバーリングアップ)、生産量を増大させることが可能である(従来、実験室で得られた結果を工場に移管する場合に必要であった中間試製のためのステップが省略される。)ため、(ロ)低コストで生産を早期にスタートすることが可能となり、(ハ)実験結果を、そのまま素早く生産に移すことが可能となる。また、(ニ)工業生産のためのプラントが小さくてすむ、という利点も有している。
On the other hand, a microreactor generally refers to a device that performs a reaction in a fine microchannel having an internal structure of about 1 μm to 1 mm. Such a microreactor is, for example, (1) capable of being synthesized in a minute amount from the organic synthesis surface, (2) has a large surface area per unit volume (flow rate), and (3) temperature control is extremely easy. There are (4) reaction at the interface efficiently, (5) time, cost and environmental load can be reduced, and (6) reaction in a sealed system is possible, so there are toxic and dangerous compounds. Can be synthesized safely, (7) It is possible to prevent contamination by small scale, closed system, and (8) Efficient mixing, separation and purification of products by utilizing the laminar flow unique to microchannels It has features such as being applicable.
In industrial applications, it is potentially possible to increase production by (i) increasing the number without changing the size of the microchannel (numbering up) (conventional experiments). (B) The intermediate trial steps necessary for transferring the results obtained in the laboratory to the factory are omitted.) (B) It is possible to start production early at low cost. ) It is possible to quickly transfer the experimental results to production. In addition, (d) there is an advantage that a plant for industrial production can be small.

ところで、カチオン重合には、従来、カチオン重合触媒として、一般的に硫酸、リン酸、過塩素酸などのプロトン酸、あるいは三フッ化ホウ素、塩化アルミニウム、四塩化チタン、四塩化スズなどのルイス酸と、共触媒として水、アルコール、酸、エーテル、ハロゲン化合物などの孤立電子対をもつ化合物が用いられてきた。しかしながら、これらのプロトン酸やルイス酸は、反応性が著しく高く、危険な性状を有しているものが多く含まれ、安全な取り扱いに大きな配慮を要すると共に、環境に対する負荷も大きいなどの問題を有している。
本発明者らは、先にカチオンを、前記のような化合物を用いた化学的手法によらず、電気的手法により発生させ、フリーデル・クラフツ反応などに活用し得ることを報告した(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、このように電気的手法により発生させたカチオンを、カチオン重合に適用した例は、まだ報告されていない。
また、カチオン重合においては、通常の機械的攪拌下に重合反応を行う場合、反応系において、触媒濃度の局部的なむらが生じ、その結果、得られる重合体は、分子量分布が広いものになりやすいという問題もあった。
By the way, for cationic polymerization, conventionally, as a cationic polymerization catalyst, generally, a protonic acid such as sulfuric acid, phosphoric acid, perchloric acid, or a Lewis acid such as boron trifluoride, aluminum chloride, titanium tetrachloride, tin tetrachloride or the like. As a cocatalyst, a compound having a lone electron pair such as water, alcohol, acid, ether, or halogen compound has been used. However, these protonic acids and Lewis acids are highly reactive, and many of them have dangerous properties, and there are problems such as requiring great consideration for safe handling and high environmental impact. Have.
The present inventors have previously reported that a cation can be generated by an electrical method, not by a chemical method using the above-described compound, and can be used for a Friedel-Crafts reaction (for example, Non-patent document 1). However, there has not yet been reported an example in which a cation generated by such an electrical method is applied to cationic polymerization.
In cationic polymerization, when the polymerization reaction is carried out under ordinary mechanical stirring, local unevenness of the catalyst concentration occurs in the reaction system, and as a result, the resulting polymer has a wide molecular weight distribution. There was also a problem that it was easy.

さらに、従来、カチオン重合におけるリビング重合系は、原理としてポリマー生長末端を触媒成分により安定化することによりリビング重合を実現しており、一般的に反応速度が遅いことが欠点であった。また、一つの活性種から1本のポリマーを生産するリビング重合では、特殊な触媒を用いることが大きなコストアップ要因となると同時に、金属触媒を用いる場合には、合成したポリマー中に多くの金属残渣が残留する欠点が存在した。   Furthermore, conventionally, the living polymerization system in the cationic polymerization has realized the living polymerization by stabilizing the polymer growth terminal with a catalyst component as a principle, and generally has a drawback that the reaction rate is slow. Moreover, in living polymerization that produces one polymer from one active species, the use of a special catalyst is a significant cost increase factor. At the same time, when a metal catalyst is used, many metal residues are contained in the synthesized polymer. Existed.

特表2002−512272号公報Japanese translation of PCT publication No. 2002-512272 「Chemical Communication」、第354頁(2003年)“Chemical Communication”, page 354 (2003)

このような状況下で、本発明の目的は、(1)分子量分布の狭いカチオン重合による重合体を効率よく製造する方法、また(2)プロトン酸やルイス酸などを用いることなく、安全に、かつ環境に対する負荷が小さい方法で、前記重合体を効率よく製造する方法を提供することにある。   Under such circumstances, the object of the present invention is (1) a method for efficiently producing a polymer by cationic polymerization having a narrow molecular weight distribution, and (2) safely without using a protonic acid or a Lewis acid, Another object of the present invention is to provide a method for efficiently producing the polymer by a method having a small environmental load.

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、反応装置として、マイクロミキサーとそれに接続する流通形式のリアクターを有する装置を用い、この装置のマイクロミキサー側に、カチオン重合性単量体と、カチオン(好ましくは、カチオン前駆体の電解酸化により発生したカチオン)を、それぞれ別々に供給して、混合し、該単量体を重合させたのち、リアクター側から反応液を抜き出すことにより、その目的を達成し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
(1) マイクロミキサーとそれに接続する流通形式のリアクターを有する反応装置を用い、この反応装置のマイクロミキサー側に、カチオン重合性単量体とカチオンを、それぞれ別々に供給して両者を混合し、該単量体をリアクター内でカチオン重合させることを特徴とするカチオン重合による重合体の製造方法、
(2)マイクロミキサーが、カチオン重合性単量体とカチオンをそれぞれ導入する流路が、幅1〜500μmの範囲で交互に層状に形成されている構造を有する上記(1)項に記載のカチオン重合による重合体の製造方法、
(3)カチオンが、カチオン前躯体の電解酸化により発生したものである上記(1)又は(2)項に記載のカチオン重合による重合体の製造方法、
(4)カチオンが、カチオンプール法で生成したものある上記(3)項に記載のカチオン重合による重合体の製造方法、
(5)流通形式のリアクターが、内径5mm以下の反応管を一つ以上有するものである上記(1)〜(4)項のいずれかに記載のカチオン重合による重合体の製造方法、及び
(6)カチオン重合がリビングカチオン重合である上記(1)〜(5)項のいずれかに記載の重合体の製造方法、
を提供するものである。
As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have used a device having a micromixer and a flow-type reactor connected to the reaction device as a reaction device. The monomer and the cation (preferably a cation generated by electrolytic oxidation of the cation precursor) are separately supplied and mixed to polymerize the monomer, and then the reaction solution is supplied from the reactor side. It was found that the purpose can be achieved by extracting. The present invention has been completed based on such findings.
That is, the present invention
(1) Using a reactor having a micromixer and a flow-type reactor connected to the micromixer, a cationically polymerizable monomer and a cation are separately supplied to the micromixer side of the reactor, and both are mixed. A method for producing a polymer by cationic polymerization, wherein the monomer is cationically polymerized in a reactor;
(2) The cation according to (1) above, wherein the micromixer has a structure in which the flow paths for introducing the cationic polymerizable monomer and the cation are alternately formed in layers in the range of 1 to 500 μm in width. A method for producing a polymer by polymerization,
(3) The method for producing a polymer by cationic polymerization according to the above (1) or (2), wherein the cation is generated by electrolytic oxidation of a cation precursor,
(4) The method for producing a polymer by cationic polymerization according to (3) above, wherein the cation is generated by a cation pool method,
(5) The method for producing a polymer by cationic polymerization according to any one of (1) to (4) above, wherein the flow reactor has one or more reaction tubes having an inner diameter of 5 mm or less, and (6 ) The method for producing a polymer according to any one of (1) to (5) above, wherein the cationic polymerization is living cationic polymerization.
Is to provide.

本発明によれば、マイクロミキサーとそれに接続する流通形式のリアクターを有する反応装置を用い、カチオン重合性単量体を均一系でカチオン重合させ、狭い分子量分布を有する重合体を効果的に製造する方法、また、カチオン前駆体の電解により発生したカチオンを用いることにより、前記重合体を安全に、かつ環境に負荷をあまり与えることなく効果的に製造する方法を提供することができる。
さらに、本発明によれば、ポリマー生長末端の安定化によらない手法(リビング重合用の触媒を用いない)により、反応速度を犠牲にしない、経済性のよいリビングカチオン重合の方法を提供することができる。
マイクロミキサーを用いた重合活性種とモノマーの高速混合、微細な反応管を用いることによる優れた温度制御(反応熱の除去)と層流形成により、重合活性種とモノマーの濃度不均一性や反応場の温度不均一性、滞留時間分布の存在といった外因の影響を最小限に抑えられ、リビング重合が実現できたものである。また、このような流通形式の方法によれば、モノマーを順次反応させることでブロックコポリマー等の合成も簡便に実施できる。
According to the present invention, a polymer having a narrow molecular weight distribution is effectively produced by cationically polymerizing a cationic polymerizable monomer in a homogeneous system using a reaction apparatus having a micromixer and a flow-type reactor connected thereto. By using a cation generated by electrolysis of a cation precursor and a method, it is possible to provide a method for producing the polymer safely and effectively without giving much load to the environment.
Furthermore, according to the present invention, there is provided an economical living cation polymerization method that does not sacrifice the reaction rate by a method that does not rely on stabilization of the polymer growth terminal (without using a catalyst for living polymerization). Can do.
Polymerization active species and monomers are mixed at high speed using a micromixer, and excellent temperature control (removal of reaction heat) and laminar flow formation are achieved by using a fine reaction tube. Living polymerization can be realized by minimizing the influence of external factors such as temperature non-uniformity of the field and existence of residence time distribution. In addition, according to such a distribution method, synthesis of a block copolymer or the like can be easily performed by sequentially reacting monomers.

本発明のカチオン重合による重合体の製造方法においては、反応装置として、マイクロミキサーとそれに接続する流通形式のリアクターを有する装置を使用し、そして、この装置のマイクロミキサー側に、カチオン重合性単量体とカチオンを、それぞれ別々に供給して両者を混合し、該単量体をカチオン重合させたのち、リアクター側から反応液を抜き出す方式が用いられる。
このカチオン重合において用いられるカチオン重合性単量体としては、カチオン重合が可能な単量体であればよく、特に制限はないが、電子供与性の置換基を有するビニル誘導体が、高いカチオン重合性を有するので好ましい。このような電子供与性の置換基を有するビニル誘導体の代表的なものとしては、エチレン骨格がアルキル基やアリール基により置換されたイソブチレン、スチレン、α−メチルスチレンを始めとする誘導体、ヘテロ原子を介して置換されたビニルエーテル類、ビニルスルフィド類、N−ビニルカルバゾールなどの誘導体を挙げることができる。これらの中で、特にカチオン重合性の高い単量体としては、イソブチルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、メチルビニルスルフィド、N−ビニルカルバゾール、α−メチルスチレンなどが挙げられる。
In the method for producing a polymer by cationic polymerization according to the present invention, as a reaction apparatus, an apparatus having a micromixer and a flow-type reactor connected to the micromixer is used. The system and the cation are separately supplied, both are mixed, the monomer is cationically polymerized, and then the reaction solution is extracted from the reactor side.
The cationic polymerizable monomer used in this cationic polymerization is not particularly limited as long as it is a monomer capable of cationic polymerization, but a vinyl derivative having an electron-donating substituent is highly cationic polymerizable. This is preferable. Typical examples of the vinyl derivative having such an electron-donating substituent include derivatives such as isobutylene, styrene, and α-methylstyrene in which the ethylene skeleton is substituted with an alkyl group or an aryl group, and heteroatoms. And vinyl ethers, vinyl sulfides, and derivatives such as N-vinyl carbazole substituted therewith. Among these, monomers having particularly high cationic polymerization include isobutyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, methyl vinyl sulfide, N-vinyl carbazole, α-methyl styrene and the like.

一方、カチオンとしては、カチオン前駆体の電解酸化により生じたものが、良好な安定性を有し好ましい。前記カチオン前駆体としては、例えば下記の化合物(1)〜(4)のようなトリメチルシリル基を有する化合物などが好ましく用いられる。   On the other hand, as the cation, one generated by electrolytic oxidation of a cation precursor is preferable because of good stability. As the cation precursor, for example, compounds having a trimethylsilyl group such as the following compounds (1) to (4) are preferably used.

Figure 2005272804
Figure 2005272804

これらのカチオン前駆体を電解酸化することにより、カチオンプールを発生させることができ、カチオン重合には、このカチオンプールを用いることが好ましい。
例えば、前記化合物(1)及び(4)の電解酸化により、それぞれ下記のカチオンプール(5)及び(6)を発生させることができる。
Electrolytic oxidation of these cation precursors can generate a cation pool, and this cation pool is preferably used for cation polymerization.
For example, the following cation pools (5) and (6) can be generated by electrolytic oxidation of the compounds (1) and (4), respectively.

Figure 2005272804
Figure 2005272804

カチオン前駆体の電解酸化によりカチオンプールを発生させる方法としては、例えば以下に示す方法を用いることができる。
陽極室にカーボンフェルト、陰極室に白金板を取り付けた、グラスフィルターを隔膜とする2室型の電解装置を用意した。陽極室に0.3Mテトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート(Bu4NBF4)の塩化メチレン溶液8.0mLおよび化合物(4)(90.0mg,0.414mmol)、陰極室に0.3M Bu4NBF4の塩化メチレン溶液8.0mLおよびトリフルオロメタンスルホン酸(144.6mg,0.964mmol)を加えた後、マグネティックスターラーで撹拌しながら、−78℃で定電流電解(5.0mA)を行った。2.5F/molの電気量を流すことで、陽極室にカチオンプール(6)が生成した。
As a method for generating a cation pool by electrolytic oxidation of a cation precursor, for example, the following method can be used.
A two-chamber electrolyzer was prepared in which a carbon felt was attached to the anode chamber, a platinum plate was attached to the cathode chamber, and a glass filter was used as a diaphragm. 8.0 mL of methylene chloride solution of 0.3 M tetrabutylammonium tetrafluoroborate (Bu 4 NBF 4 ) and compound (4) (90.0 mg, 0.414 mmol) were placed in the anode chamber, and 0.3 M Bu 4 NBF 4 was placed in the cathode chamber. After adding 8.0 mL of methylene chloride solution and trifluoromethanesulfonic acid (144.6 mg, 0.964 mmol), constant current electrolysis (5.0 mA) was performed at −78 ° C. while stirring with a magnetic stirrer. A cation pool (6) was generated in the anode chamber by flowing an electric quantity of 2.5 F / mol.

カチオンプールのそのほかの例としては(7)〜(9)のものが挙げられる。   Other examples of the cation pool include (7) to (9).

Figure 2005272804
Figure 2005272804

カチオン重合におけるカチオン重合性単量体とカチオンとの量比については特に制限はないが、カチオン重合性単量体と、カチオンを発生させるのに用いたカチオン前駆体とのモル比で、通常10:1〜100:1程度が適当である。
また、重合溶媒としては特に制限はないが、例えば炭化水素化合物、ハロゲン化炭化水素化合物、ニトロ化炭化水素化合物などを用いることができる。
さらに、重合温度については、カチオン重合の活性化エネルギーは、ラジカル重合に比べて極端に低く、したがって、−50℃以下といった低温条件でも重合反応が速やかに進行する系が多い。しかも、生長反応に比べると、連鎖移動あるいは停止反応の活性化エネルギーが大きいので、低温で重合を行うほど、副反応が抑制され、高分子量の重合体が得られる。
There is no particular limitation on the quantitative ratio of the cationic polymerizable monomer and the cation in the cationic polymerization, but the molar ratio of the cationic polymerizable monomer and the cation precursor used to generate the cation is usually 10%. : About 1 to 100: 1 is appropriate.
Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a polymerization solvent, For example, a hydrocarbon compound, a halogenated hydrocarbon compound, a nitrated hydrocarbon compound etc. can be used.
Furthermore, regarding the polymerization temperature, the activation energy of cationic polymerization is extremely lower than that of radical polymerization. Therefore, there are many systems in which the polymerization reaction proceeds rapidly even at low temperatures of −50 ° C. or lower. Moreover, since the activation energy of chain transfer or termination reaction is larger than that of the growth reaction, the side reaction is suppressed and the high molecular weight polymer is obtained as the polymerization is performed at a lower temperature.

本発明で用いる反応装置におけるマイクロミキサーとしては、マイクロ空間の特性を生かして、カチオン重合性単量体を含む液と、カチオンを含む液との混合を、高速かつ高効率に行うことのできるマイクロ化学デバイスであればよく、その構造については特に制限はないが、例えばカチオン重合性単量体とカチオンをそれぞれ導入する流路が、幅1〜500μmの範囲で、交互に層状に形成されてなる構造を有するものを、好ましく挙げることができる。各流路の幅は、好ましくは10〜50μm、より好ましくは25〜40μmである。   The micromixer in the reaction apparatus used in the present invention is a micro mixer capable of performing high-speed and high-efficiency mixing of a liquid containing a cationic polymerizable monomer and a liquid containing a cation by taking advantage of the characteristics of the micro space. There is no particular limitation on the structure as long as it is a chemical device. For example, the flow paths for introducing the cationic polymerizable monomer and the cation are alternately formed in layers within a width range of 1 to 500 μm. What has a structure can mention preferably. The width of each channel is preferably 10 to 50 μm, more preferably 25 to 40 μm.

図1は、本発明で用いるマイクロミキサーの一例の模式図であり、図2は該マイクロミキサーにおける反応液のミキシング状態を示す模式図である。
該マイクロミキサーは、第1供給管11、第2供給管12、流出管13等を備えた上部ハウジング14と、マイクロミキシング部15を備える底部ハウジング16よりなる。
第1供給管11よりカチオン重合性単量体を含む溶液(以下、単に単量体溶液と称すことがある。)が、第2供給管12よりカチオンを含む溶液(以下、単にカチオン溶液と称すことがある。)が供給され、それら単量体溶液及びカチオン溶液は、マイクロミキシング部15に入る。
マイクロミキシング部15は、図2に示されるように蛇腹様の帯状エレメントが折り畳まれて、垂直方向に平行した複数のジグザグ状流路が形成されたものであり、相対するエレメント折り畳み側面が存在する。その一方の側面に入口を有する複数のジグザグ状微細流路と他方の側面に入口を有する複数のジグザグ状微細流路とは、エレメントの壁により隔離されており、複数の第1流路と、複数の第2流路が、幅方向に交互に設けられた構造となっている。
双方向からマイクロミキシング部15に入った単量体溶液及びカチオン溶液は、それぞれの複数のジグザグ状微細流路の中を分離状態で上昇する。そして、マイクロミキシング部15の上部出口でミキシングされ、流出細孔17及び流出管13を経て、均質混合された状態でこのマイクロミキサーに接続された流通形式のリアクターに供給される。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a micromixer used in the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a mixing state of a reaction solution in the micromixer.
The micromixer includes an upper housing 14 provided with a first supply pipe 11, a second supply pipe 12, an outflow pipe 13 and the like, and a bottom housing 16 provided with a micromixing unit 15.
A solution containing a cation polymerizable monomer from the first supply pipe 11 (hereinafter simply referred to as a monomer solution) is a solution containing a cation from the second supply pipe 12 (hereinafter simply referred to as a cation solution). The monomer solution and the cation solution enter the micromixing unit 15.
As shown in FIG. 2, the micromixing unit 15 is formed by folding a bellows-like band-shaped element to form a plurality of zigzag flow paths parallel to the vertical direction, and there are opposed element folding side surfaces. . The plurality of zigzag microchannels having an inlet on one side surface and the plurality of zigzag microchannels having an inlet on the other side surface are separated by an element wall, and the plurality of first channels, A plurality of second flow paths are alternately provided in the width direction.
The monomer solution and the cation solution entering the micromixing unit 15 from both directions rise in a separated state in each of the plurality of zigzag microchannels. Then, it is mixed at the upper outlet of the micromixing section 15 and supplied to the reactor of the flow type connected to the micromixer through the outflow pore 17 and the outflow pipe 13 in a homogeneously mixed state.

このような構造のマイクロミキサーとしては、例えばInstitut fur Mikrotechnik Mainz(略称:IMM)社で開発されたマイクロミキサーを用いることができる。
本発明においては、マイクロミキサー内における混合形式については特に制限はなく、直交流型、並流型、向流型、螺旋流型など、いずれであってもよい。
As the micromixer having such a structure, for example, a micromixer developed by Institute of Microtechnik Mainz (abbreviation: IMM) can be used.
In the present invention, the mixing type in the micromixer is not particularly limited, and may be any of a cross flow type, a cocurrent type, a counter flow type, a spiral flow type, and the like.

本発明においては、このマイクロミキサー内で重合反応ができるだけ起らないような条件を選択することが望ましい。マイクロミキサー内で重合反応が生じた場合、単量体とカチオンとが完全に均質混合する前に重合が起ることになり、所望の狭い分子量分布を有する重合体が得られないことがある上、マイクロミキサー内の流路が閉塞したりするなどの問題が生じる。したがって、理想的には、マイクロミキサーで混合のみを行い、その完全均質混合液をマイクロミキサーに接続している流通形式のリアクターに送り、このリアクター内でカチオン重合を行うことである。
本発明においては、前記流通形式のリアクターとしては、流通形式であればよく、特に制限されず、各種のリアクターを用いることができるが、内径5mm以下の反応管を一つ以上有する構造のものが好ましい。反応管の内径が5mm以下であれば、反応帯域の温度を充分に均一に制御することができるが、2mm以下であることがより好ましい。
リアクターを経た反応液は、その反応管出口で直ちに重合反応停止処置がとられ、公知の方法により重合体を回収することにより、本発明の目的である分子量分布の狭い重合体を得ることができる。重合反応停止処置としては、反応液を反応管出口に設けた重合停止剤浴中に導入したり、あるいは、マイクロミキサーを用いて重合停止剤溶液と混合することにより、行うことができる。
このような本発明の方法に従えば、カチオン重合により、狭い分子量分布を有する重合体を効果的に製造することができ、また、該重合体を安全にかつ環境に負荷を与えることなく、効果的に製造することができる。
さらには、本発明の方法によれば、モノマーの高速混合、微細な反応管を用いることによる優れた温度制御と層流形成により、重合活性種とモノマーの濃度不均一性や反応場の温度不均一性、滞留時間分布の存在といった外因の影響を最小限に抑えられ、リビング重合が実現できる。
In the present invention, it is desirable to select conditions such that the polymerization reaction does not occur in the micromixer as much as possible. When a polymerization reaction occurs in the micromixer, polymerization occurs before the monomer and cation are completely homogeneously mixed, and a polymer having a desired narrow molecular weight distribution may not be obtained. Problems such as blockage of the flow path in the micromixer occur. Therefore, ideally, only mixing is performed by a micromixer, and the completely homogeneous mixed solution is sent to a flow-type reactor connected to the micromixer, and cationic polymerization is performed in the reactor.
In the present invention, the reactor of the flow format may be any flow format and is not particularly limited, and various types of reactors can be used. However, a reactor having one or more reaction tubes having an inner diameter of 5 mm or less. preferable. If the inner diameter of the reaction tube is 5 mm or less, the temperature of the reaction zone can be controlled sufficiently uniformly, but it is more preferably 2 mm or less.
The reaction solution that has passed through the reactor is immediately stopped at the outlet of the reaction tube, and a polymer having a narrow molecular weight distribution, which is the object of the present invention, can be obtained by recovering the polymer by a known method. . The polymerization reaction termination treatment can be performed by introducing the reaction solution into a polymerization terminator bath provided at the outlet of the reaction tube or by mixing with a polymerization terminator solution using a micromixer.
According to such a method of the present invention, a polymer having a narrow molecular weight distribution can be effectively produced by cationic polymerization, and the polymer is effective without causing a burden on the environment safely. Can be manufactured automatically.
Furthermore, according to the method of the present invention, high concentration mixing of monomers, excellent temperature control by using a fine reaction tube and laminar flow formation make it possible to achieve nonuniform concentration of polymerization active species and monomers and temperature of reaction field. The influence of external factors such as uniformity and existence of residence time distribution can be minimized, and living polymerization can be realized.

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例1
カチオン重合性単量体とカチオンが、それぞれ別々に、混合部の各流路幅が25μmのIMM社製のマイクロミキサーに導入され、マイクロミキサーの出口から、内径2mm、長さ150mmの反応管を経て排出される実験装置を組み立て、反応液の排出部以外は、−78℃に保たれるようにした。また、反応開始前に、この反応装置内をアルゴンで十分に置換した。
1.25mol/Lのn−ブチルビニルエーテルの塩化メチレン溶液5mL(0.625g、6.25mmol/5mL)と、−78℃において、化合物(4)の0.05mol/L塩化メチレン溶液から発生させたカチオンプール(6)5mLを、シリンジポンプ(ハーバード社製、モデル11)により、各流速5.0mL/minで上記反応装置に流通させ、反応管の出口には25質量%アンモニア水溶液をメタノールで20倍に希釈した溶液を入れた容器を備え、該容器内に反応溶液を採取することにより、反応を終結させた。
流通終了後、反応装置内に残った反応液は、空気で押し出して同じ容器内に採取した。得られた溶液は、減圧下で溶媒を留去したのち、水7mLを加え、ヘキサン30mLで3回抽出を行った。次いで、無水硫酸ナトリウム上で有機層を乾燥させたのち、シリカゲルショートカラム(40mm;ヘキサン150mLで溶出)に供することでカチオンプール由来のBu4NBF4を除去した。得られた溶液を乾固させることで、重合体(ポリビニルエーテル)0.413gを得た(収率66%)。
この重合体の数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)はゲルパーミエーションクロマトグラフィ−(GPC)測定により決定した。Shodex K−804LとShodex K−805Lの2本のカラムを直列に配置し、40℃、展開溶媒にクロロホルムを用いて、RI検出器にて市販のスチレン重合体を標準サンプルとしてキャリブレーションを行い、MnとMw/Mnを測定した。その結果、Mn=5400、Mw/Mn=1.23であった。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Example 1
The cationic polymerizable monomer and the cation are separately introduced into a micromixer manufactured by IMM having a flow path width of 25 μm in the mixing section, and a reaction tube having an inner diameter of 2 mm and a length of 150 mm is provided from the outlet of the micromixer. The experimental apparatus discharged after the assembly was assembled, and the temperature was maintained at −78 ° C. except for the reaction liquid discharge section. In addition, the inside of the reaction apparatus was sufficiently replaced with argon before starting the reaction.
Generated from 5 mL (0.625 g, 6.25 mmol / 5 mL) of a 1.25 mol / L n-butyl vinyl ether solution in methylene chloride and a 0.05 mol / L methylene chloride solution of compound (4) at −78 ° C. 5 mL of the cation pool (6) was circulated through the reactor at a flow rate of 5.0 mL / min with a syringe pump (Harvard, model 11), and a 25 mass% aqueous ammonia solution was added to the outlet of the reaction tube with methanol. A container containing the double diluted solution was provided, and the reaction was terminated by collecting the reaction solution in the container.
After the end of circulation, the reaction solution remaining in the reaction apparatus was extruded with air and collected in the same container. After the solvent was distilled off under reduced pressure, the obtained solution was added with 7 mL of water and extracted three times with 30 mL of hexane. Next, the organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, and then subjected to a silica gel short column (40 mm; eluted with 150 mL of hexane) to remove Bu 4 NBF 4 derived from the cation pool. The obtained solution was dried to obtain 0.413 g of a polymer (polyvinyl ether) (yield 66%).
The number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of this polymer were determined by gel permeation chromatography (GPC) measurement. Two columns of Shodex K-804L and Shodex K-805L are arranged in series, and calibration is performed using a commercially available styrene polymer as a standard sample with an RI detector using chloroform as a developing solvent at 40 ° C., Mn and Mw / Mn were measured. As a result, Mn = 5400 and Mw / Mn = 1.23.

比較例1
−78℃において、化合物(4)の0.05mol/L塩化メチレン溶液から発生させたカチオンプール(6)5mLを、−78℃の低温バスに浸した反応器中でマグネティックスターラーによって攪拌し、そこに1.25mol/Lのn−ブチルビニルエーテル(0.625g、6.25mmol/5mL)の塩化メチレン溶液5mL(−78℃に冷却したもの)を、シリンジポンプ(ハーバード社製、モデル11)により、流速5.0mL/minで加えた。加え終わった直後、速やかに25質量%アンモニア水溶液をメタノールで20倍に希釈した溶液4mLを加えることで、反応を終結させた。得られた溶液は、減圧下で溶媒を留去したのち、水7mLを加え、ヘキサン30mLで3回抽出を行った。次いで、無水硫酸ナトリウム上で有機層を乾燥させたのち、シリカゲルショートカラム(40mm;ヘキサン150mLで溶出)に供することでカチオンプール由来のBu4NBF4を除去した。得られた溶液を乾固させることで、重合体(ポリビニルエーテル)0.481gを得た(収率77%)。
この重合体の数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)は、実施例1と同様にゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により決定した。その結果、Mn=8300、Mw/Mn=1.70であった。
Comparative Example 1
At −78 ° C., 5 mL of the cation pool (6) generated from a 0.05 mol / L methylene chloride solution of the compound (4) was stirred by a magnetic stirrer in a reactor immersed in a low temperature bath at −78 ° C. 1.25 mol / L of n-butyl vinyl ether (0.625 g, 6.25 mmol / 5 mL) in methylene chloride (5 mL) (cooled to −78 ° C.) was transferred by a syringe pump (Harvard, model 11), The flow rate was 5.0 mL / min. Immediately after the addition was completed, 4 mL of a solution obtained by diluting a 25 mass% aqueous ammonia solution 20-fold with methanol was added to terminate the reaction. After the solvent was distilled off under reduced pressure, the obtained solution was added with 7 mL of water and extracted three times with 30 mL of hexane. Next, the organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, and then subjected to a silica gel short column (40 mm; eluted with 150 mL of hexane) to remove Bu 4 NBF 4 derived from the cation pool. The obtained solution was dried to obtain 0.481 g of a polymer (polyvinyl ether) (yield 77%).
The number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of this polymer were determined by gel permeation chromatography (GPC) measurement in the same manner as in Example 1. As a result, Mn = 8300 and Mw / Mn = 1.70.

比較例2
比較例1において、n−ブチルビニルエーテル溶液に、カチオンプール(6)を、流速5.0mL/minで加えた以外は、比較例1と同様にして実施した。その結果、収量は0.600g(収率96%)、Mn=20000、Mw/Mn=1.95であった。
Comparative Example 2
In Comparative Example 1, the same procedure as in Comparative Example 1 was carried out except that the cation pool (6) was added to the n-butyl vinyl ether solution at a flow rate of 5.0 mL / min. As a result, the yield was 0.600 g (96% yield), Mn = 20000, and Mw / Mn = 1.95.

実施例1と、比較例1、2の比較から明らかなように、実施例1の方が、分子量分布の狭い重合体が得られていることが分かる。   As is clear from the comparison between Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that Example 1 has a polymer with a narrow molecular weight distribution.

実施例2
実施例1において、n−ブチルビニルエーテル溶液の濃度を2.5mol/L(1.25g、12.5mmol/5mL)とした以外は、実施例1と同様に実施した。その結果、収量は0.988g(収率79%)であり、Mn=11000、Mn/Mw=1.23であった。
Example 2
In Example 1, it implemented like Example 1 except the density | concentration of the n-butyl vinyl ether solution having been 2.5 mol / L (1.25 g, 12.5 mmol / 5 mL). As a result, the yield was 0.988 g (yield 79%), and Mn = 11000 and Mn / Mw = 1.23.

比較例3
比較例1において、n−ブチルビニルエーテル溶液の濃度を2.5mol/L(1.25g,12.5mmol/5mL)とした以外は、比較例1と同様に実施した。その結果、収量は1.200g(収率96%)であり、Mn=14000、Mw/Mn=2.26であった。
Comparative Example 3
In Comparative Example 1, the same procedure as in Comparative Example 1 was performed except that the concentration of the n-butyl vinyl ether solution was 2.5 mol / L (1.25 g, 12.5 mmol / 5 mL). As a result, the yield was 1.200 g (96% yield), and Mn = 14000 and Mw / Mn = 2.26.

比較例4
比較例3において、n−ブチルビニルエーテル溶液に、カチオンプール(6)を、流速5.0mL/minで加えた以外は、比較例3と同様にして実施した。その結果、収量は1.212g(収率97%)であり、Mn=24000、Mw/Mn=2.32であった。
Comparative Example 4
In Comparative Example 3, the same procedure as in Comparative Example 3 was carried out except that the cation pool (6) was added to the n-butyl vinyl ether solution at a flow rate of 5.0 mL / min. As a result, the yield was 1.212 g (yield 97%), and Mn = 24000 and Mw / Mn = 2.32.

実施例2と、比較例3、4の比較から明らかなように、実施例2の方が、分子量分布の狭い重合体が得られていることが分かる。   As is apparent from the comparison between Example 2 and Comparative Examples 3 and 4, it can be seen that Example 2 yielded a polymer having a narrow molecular weight distribution.

実施例3
重合開始剤(カチオン前駆体)と単量体が、混合部の各流路幅が25μmのIMM社製マイクロミキサーに導入され、マイクロミキサーの出口から内径1mm、長さ100mmの反応管を経て、山武社製マイクロミキサー(特開2002−346353号公報参照)で、反応停止剤と混合後、重合体を含む溶液が排出される実験装置を組み立て、反応液の排出部以外は−78℃に保たれるようにした。また反応開始前にこの反応装置内をアルゴンで十分に置換した。
0.5mol/Lのn−ブチルビニルエーテルの塩化メチレン溶液と、−78℃ において、化合物(1)の0.05mol/L塩化メチレン溶液から発生させたカチオンプール(5)を、シリンジポンプ(ハーバード社製モデル11)を用いて各流速5.0mL/minで上記の反応装置に流通させ(反応管での滞留時間0.48秒)、反応停止剤には、0.83mol/Lのジイソプロピルアミンの塩化メチレン溶液を用い、3.0mL/minの流速で導入し反応を終結させた。装置内部が充分置換された後、0.2分間反応溶液を採取し、2.6mLの反応溶液を得た。
得られた溶液は、減圧下で溶媒を留去した後、水7mLを加え、ヘキサン30mLで3回抽出を行った。次いで、無水硫酸ナトリウム上で有機層を乾燥させた後、シリカゲルショートカラム(長さ40mm)に供し、ヘキサン150mLで溶出することでBu4NBF4を除去した。得られた溶液を乾固させることで重合体(ポリビニルエーテル)0.050gを得た(収率100%)。
この重合体の数平均分子量(Mn)、および分子量分布(Mw/Mn)は、実施例1と同様の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定にて決定した。その結果、Mn=1500、Mw/Mn=1.40であった。
Example 3
A polymerization initiator (cation precursor) and a monomer are introduced into a micromixer manufactured by IMM having a flow path width of 25 μm in the mixing section, and passed through a reaction tube having an inner diameter of 1 mm and a length of 100 mm from the outlet of the micromixer. An experimental apparatus for discharging a solution containing a polymer after assembling with a reaction terminator was assembled with a micromixer manufactured by Yamatake Corporation (see JP 2002-346353), and the temperature was maintained at −78 ° C. except for the reaction solution discharge part. I tried to sag. Further, the inside of the reaction apparatus was sufficiently replaced with argon before starting the reaction.
A cation pool (5) generated from a 0.5 mol / L methylene chloride solution of n-butyl vinyl ether and a 0.05 mol / L methylene chloride solution of the compound (1) at −78 ° C. was added to a syringe pump (Harvard). It was made to distribute | circulate to said reactor at each flow rate of 5.0 mL / min using the model 11) (residence time 0.48 second in a reaction tube), and 0.83 mol / L of diisopropylamine was used as a reaction terminator. The reaction was terminated by introducing methylene chloride solution at a flow rate of 3.0 mL / min. After the inside of the apparatus was sufficiently replaced, the reaction solution was collected for 0.2 minutes to obtain 2.6 mL of the reaction solution.
After the solvent was distilled off under reduced pressure, the obtained solution was added with 7 mL of water and extracted three times with 30 mL of hexane. Next, after drying the organic layer on anhydrous sodium sulfate, it was applied to a silica gel short column (length: 40 mm) and eluted with 150 mL of hexane to remove Bu 4 NBF 4 . The obtained solution was dried to obtain 0.050 g of a polymer (polyvinyl ether) (yield: 100%).
The number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of this polymer were determined by gel permeation chromatography (GPC) measurement under the same conditions as in Example 1. As a result, Mn = 1500 and Mw / Mn = 1.40.

実施例4
実施例3において、n−ブチルビニルエーテル溶液の濃度を1.25mol/Lとした以外は、実施例3と同様に実施した。その結果、収量は0.125g(収率100%)であり、Mn=2900、Mw/Mn=1.26であった。
Example 4
In Example 3, it implemented like Example 3 except the density | concentration of the n-butyl vinyl ether solution having been 1.25 mol / L. As a result, the yield was 0.125 g (yield 100%), and Mn = 2900 and Mw / Mn = 1.26.

実施例5
実施例3において、n−ブチルビニルエーテル溶液の濃度を1.75mol/Lとした以外は、実施例3と同様に実施した。その結果、収量は0.175g(収率100%)であり、Mn=4400、Mw/Mn=1.17であった。
Example 5
In Example 3, it implemented like Example 3 except the density | concentration of n-butyl vinyl ether solution having been 1.75 mol / L. As a result, the yield was 0.175 g (yield 100%), and Mn = 4400 and Mw / Mn = 1.17.

実施例6
実施例3において、n−ブチルビニルエーテル溶液の濃度を2.5mol/Lとした以外は、実施例3と同様に実施した。その結果、収量は0.25g(収率100%)であり、Mn=6700、Mw/Mn=1.14であった。
Example 6
In Example 3, it implemented like Example 3 except the density | concentration of the n-butyl vinyl ether solution having been 2.5 mol / L. As a result, the yield was 0.25 g (yield 100%), and Mn = 6700 and Mw / Mn = 1.14.

実施例7
実施例3において、n−ブチルビニルエーテル溶液の濃度を3.75mol/Lとした以外は、実施例3と同様に実施した。その結果、収量は0.375g(収率100%)であり、Mn= 11500、Mw/Mn=1.54であった。
Example 7
In Example 3, it implemented like Example 3 except the density | concentration of the n-butyl vinyl ether solution having been 3.75 mol / L. As a result, the yield was 0.375 g (yield 100%), and Mn = 1500 and Mw / Mn = 1.54.

実施例3〜7について、「重合開始剤に対するモノマーの比率」と「生成重合体の数平均分子量」の関係をプロットすると、図3のように直線性が得られ、この重合がリビング重合であることがわかる。   When plotting the relationship between the “ratio of the monomer to the polymerization initiator” and the “number average molecular weight of the produced polymer” for Examples 3 to 7, linearity is obtained as shown in FIG. 3, and this polymerization is living polymerization. I understand that.

比較例5
−78℃において、化合物(1)の0.05mol/L塩化メチレン溶液から発生させたカチオンプール(5)5mLを−78℃の低温バスに浸した反応器中でマグネティックスターラーによって撹拌し、そこに2.5mol/Lのn−ブチルビニルエーテルの塩化メチレン溶液5mL、(−78℃に冷却したもの)を、シリンジポンプ(ハーバード社製モデル11)を用いて流速5.0mL/minで加えた。加え終わった直後、速やかに0.83mol/Lのジイソプロピルアミンの塩化メチレン溶液を3mL加えることで反応を終結させた。
得られた溶液を減圧下で溶媒を留去した後、水を7mL加え、ヘキサン30mLで3回抽出を行った。無水硫酸ナトリウム上で有機層を乾燥させた後、シリカゲルショートカラム(長さ40mm)に供し、ヘキサン150mLで溶出することでBu4NBF4を除去した。得られた溶液を乾固させることで重合体(ポリビニルエーテル)を1.25g得た(収率100%)。数平均分子量(Mn)、および分子量分布(Mw/Mn)は、実施例1と同様にゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定にて決定した。その結果、Mn=5700、Mw/Mn=2.56であった。
Comparative Example 5
At −78 ° C., 5 mL of cation pool (5) generated from a 0.05 mol / L methylene chloride solution of compound (1) was stirred by a magnetic stirrer in a reactor immersed in a low temperature bath at −78 ° C. 5 mL of a 2.5 mol / L n-butyl vinyl ether methylene chloride solution (cooled to −78 ° C.) was added at a flow rate of 5.0 mL / min using a syringe pump (Harvard Model 11). Immediately after the addition, 3 mL of a 0.83 mol / L diisopropylamine methylene chloride solution was quickly added to terminate the reaction.
After the solvent was distilled off from the obtained solution under reduced pressure, 7 mL of water was added, and extraction was performed 3 times with 30 mL of hexane. After drying the organic layer over anhydrous sodium sulfate, it was applied to a silica gel short column (length 40 mm) and eluted with 150 mL of hexane to remove Bu 4 NBF 4 . The resulting solution was dried to obtain 1.25 g of a polymer (polyvinyl ether) (yield 100%). The number average molecular weight (Mn) and the molecular weight distribution (Mw / Mn) were determined by gel permeation chromatography (GPC) measurement in the same manner as in Example 1. As a result, Mn = 5700 and Mw / Mn = 2.56.

比較例6
−78℃において、2.5mol/Lのn−ブチルビニルエーテルの塩化メチレン溶液5mLに、化合物(1)の0.05mol/L塩化メチレン溶液から発生させたカチオンプール(5)5mL(−78℃に冷却したもの)を、シリンジポンプ(ハーバード社製モデル11)を用いて流速5.0mL/minで加えた以外は、比較例5と同様に実施した。その結果、重合体収量は1.25g(収率100%)であり、Mn=13100、Mw/Mn=2.25であった。
Comparative Example 6
At −78 ° C., 5 mL of a cation pool (5) generated from a 0.05 mol / L methylene chloride solution of Compound (1) in 5 mL of a 2.5 mol / L n-butyl vinyl ether solution in methylene chloride (at −78 ° C. This was carried out in the same manner as in Comparative Example 5 except that the cooled one) was added at a flow rate of 5.0 mL / min using a syringe pump (Harvard model 11). As a result, the polymer yield was 1.25 g (yield 100%), and Mn = 13100 and Mw / Mn = 2.25.

比較例7
−78℃において、2.5mol/Lのn−ブチルビニルエーテルの塩化メチレン溶液5mLと、化合物(1)の0.05mol/L塩化メチレン溶液から発生させたカチオンプール(5)5mL(−78℃に冷却したもの)とを、シリンジポンプ(ハーバード社製モデル11)を用いて各流速5.0mL/minで反応容器に攪拌しながら同時に加えた以外は、比較例5と同様に実施した。その結果、重合体収量は1.25g(収率100%)であり、Mn=24500、Mw/Mn=2.43であった。
Comparative Example 7
At −78 ° C., 5 mL of a 2.5 mol / L n-butyl vinyl ether methylene chloride solution and 5 mL of a cation pool (5) generated from a 0.05 mol / L methylene chloride solution of compound (1) (at −78 ° C. This was carried out in the same manner as in Comparative Example 5, except that a cooled one) was simultaneously added to the reaction vessel with stirring at a flow rate of 5.0 mL / min using a syringe pump (Harvard model 11). As a result, the polymer yield was 1.25 g (yield 100%), and Mn = 24500 and Mw / Mn = 2.43.

比較例5〜7より、本発明の反応装置を用いない場合には、分子量分布の広い明らかにリビング性のない重合となっていることがわかる。   From Comparative Examples 5 to 7, it can be seen that when the reaction apparatus of the present invention is not used, the polymerization has a broad molecular weight distribution and clearly has no living property.

本発明のカチオン重合による重合体の製造方法は、マイクロミキサーとそれに接続する流通形式のリアクターを有する反応装置を用い、カチオン重合性単量体を均一系でカチオン重合させることにより、狭い分子量分布を有する重合体を効果的に製造することができ、また該重合体を安全に、かつ環境に負荷をあまり与えることなく効果的に製造することができる。   The method for producing a polymer by cationic polymerization of the present invention uses a reaction apparatus having a micromixer and a flow reactor connected to the micromixer, and cationic polymerization of the cationic polymerizable monomer in a homogeneous system, thereby achieving a narrow molecular weight distribution. The polymer can be effectively produced, and the polymer can be produced safely and effectively without causing a heavy load on the environment.

本発明で用いるマイクロミキサーの一例の全体的な模式図である(IMM社「マイクロミキサー操作マニュアル」(2002年5月)より引用)。1 is an overall schematic diagram of an example of a micromixer used in the present invention (cited from IMM “Micromixer Operation Manual” (May 2002)). 図1のマイクロミキサーにおける反応液のミキシング状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mixing state of the reaction liquid in the micromixer of FIG. 実施例3〜7について、「重合開始剤に対するモノマーの比率」と「生成重合体の数平均分子量」の関係をプロットしたものである。About Examples 3-7, the relationship between "the ratio of the monomer with respect to a polymerization initiator" and "the number average molecular weight of a production | generation polymer" is plotted.

符号の説明Explanation of symbols

11 第1供給管
12 第2供給管
13 流出管
14 上部ハウジング
15 マイクロミキシング部
16 底部ハウジング
17 流出細孔

11 First supply pipe 12 Second supply pipe 13 Outflow pipe 14 Upper housing 15 Micromixing section 16 Bottom housing 17 Outflow pore

Claims (6)

マイクロミキサーとそれに接続する流通形式のリアクターを有する反応装置を用い、この反応装置のマイクロミキサー側に、カチオン重合性単量体とカチオンを、それぞれ別々に供給して両者を混合し、該単量体をリアクター内でカチオン重合させることを特徴とするカチオン重合による重合体の製造方法。   Using a reactor having a micromixer and a flow-type reactor connected to the micromixer, a cationically polymerizable monomer and a cation are separately supplied to the micromixer side of the reactor and mixed together. A method for producing a polymer by cationic polymerization, wherein the body is cationically polymerized in a reactor. マイクロミキサーが、カチオン重合性単量体とカチオンをそれぞれ導入する流路が、幅1〜500μmの範囲で交互に層状に形成されている構造を有する請求項1に記載のカチオン重合による重合体の製造方法。   2. The polymer of cationic polymerization according to claim 1, wherein the micromixer has a structure in which the flow paths for introducing the cationic polymerizable monomer and the cation are alternately formed in layers in a range of 1 to 500 μm in width. Production method. カチオンが、カチオン前駆体の電解酸化により発生したものである請求項1又は2に記載のカチオン重合による重合体の製造方法。   The method for producing a polymer by cationic polymerization according to claim 1 or 2, wherein the cation is generated by electrolytic oxidation of a cation precursor. カチオンが、カチオンプール法で生成したものである請求項3に記載のカチオン重合による重合体の製造方法。   The method for producing a polymer by cationic polymerization according to claim 3, wherein the cation is generated by a cation pool method. 流通形式のリアクターが、内径5mm以下の反応管を一つ以上有するものである請求項1〜4のいずれかに記載のカチオン重合による重合体の製造方法。   The method for producing a polymer by cationic polymerization according to any one of claims 1 to 4, wherein the flow reactor has one or more reaction tubes having an inner diameter of 5 mm or less. カチオン重合がリビングカチオン重合である請求項1〜5のいずれかに記載の重合体の製造方法。

Cationic polymerization is living cationic polymerization, The manufacturing method of the polymer in any one of Claims 1-5.

JP2004280967A 2004-02-27 2004-09-28 Method for producing polymer by cationic polymerization Expired - Fee Related JP4417811B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004280967A JP4417811B2 (en) 2004-02-27 2004-09-28 Method for producing polymer by cationic polymerization

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004052929 2004-02-27
JP2004280967A JP4417811B2 (en) 2004-02-27 2004-09-28 Method for producing polymer by cationic polymerization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005272804A true JP2005272804A (en) 2005-10-06
JP4417811B2 JP4417811B2 (en) 2010-02-17

Family

ID=35172799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004280967A Expired - Fee Related JP4417811B2 (en) 2004-02-27 2004-09-28 Method for producing polymer by cationic polymerization

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4417811B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008189916A (en) * 2007-01-11 2008-08-21 Otsuka Chemical Co Ltd Method for producing living cation polymer and polymer
JP2012509386A (en) * 2008-11-21 2012-04-19 エルジー・ケム・リミテッド Polymer particle production apparatus and method
CN115124708A (en) * 2022-07-22 2022-09-30 中化学科学技术研究有限公司 Method for synthesizing polytetrahydrofuran by using microchannel reactor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008189916A (en) * 2007-01-11 2008-08-21 Otsuka Chemical Co Ltd Method for producing living cation polymer and polymer
JP2012509386A (en) * 2008-11-21 2012-04-19 エルジー・ケム・リミテッド Polymer particle production apparatus and method
CN115124708A (en) * 2022-07-22 2022-09-30 中化学科学技术研究有限公司 Method for synthesizing polytetrahydrofuran by using microchannel reactor

Also Published As

Publication number Publication date
JP4417811B2 (en) 2010-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ueno et al. Phase-transfer alkylation reactions using microreactors
Inoue et al. Microfabricated multiphase reactors for the direct synthesis of hydrogen peroxide from hydrogen and oxygen
Watts et al. Recent advances in synthetic micro reaction technology
Su et al. Continuous-flow microreactors for polymer synthesis: engineering principles and applications
Ahmed-Omer et al. Advanced organic synthesis using microreactor technology
CN111349018B (en) Process for fluorinating inorganic or organic compounds by direct fluorination
CN106893015A (en) A kind of method that photoinduction organic catalysis prepare polymer under minute yardstick
JP5945829B2 (en) Continuous emulsion polymerization method
JP2010126728A (en) Method of producing polymer with microporosity, and method of using microreactor used for producing polymer with microporosity
Hardwick et al. Advances in electro-and sono-microreactors for chemical synthesis
Sun et al. Application of microfluidics technology in chemical engineering for enhanced safety
KR20180107226A (en) Method of producing polymer
CN110156983B (en) Liquid-liquid heterogeneous method for synthesizing polyarylether by using continuous flow microchannel reactor
Xie et al. Synthesizing bromobutyl rubber by a microreactor system
Põhako-Esko et al. Increased conductivity of polymerized ionic liquids through the use of a nonpolymerizable ionic liquid additive
Nagaki et al. Microflow system controlled carbocationic polymerization of vinyl ethers
Lin et al. A microreactor-based research for the kinetics of polyvinyl butyral (PVB) synthesis reaction
CN111138651B (en) Synthetic method of perfluoropolyether peroxide
JP4417811B2 (en) Method for producing polymer by cationic polymerization
JP2008001771A (en) Method for producing polymer by cationic polymerization
JP5413844B2 (en) Method for producing aromatic aldehyde compound
Yoshida Organic electrochemistry, microreactors, and their synergy
Miyazaki et al. Development of a microreactor for amino acid polymerization
JP2014091092A (en) Microreactor and manufacturing method thereof, and synthesis system and synthesis and separation analysis system
JP2009274030A (en) Micro-reactor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070611

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20070611

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20070628

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20070611

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070724

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20070727

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20070724

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20070727

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090428

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090625

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090728

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090925

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091027

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091126

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121204

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121204

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121204

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131204

Year of fee payment: 4

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131204

Year of fee payment: 4

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees