JP2007084711A - 末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法、及び該ポリマーを含有する樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 リビングポリマーとアルミニウム等の典型金属元素を含有する化合物とからなるアート錯体にマレイン酸ジt−アルキル等のジエステル化合物を反応させることにより、末端にジエステル基を有するポリマーを製造した後、該ジエステル基を酸無水物基に変換することによる、末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法、該製造方法により得られる末端に酸無水物基を有するポリマー、該ポリマーからなる樹脂改質剤、及び該ポリマーと他の熱可塑性樹脂とを含有する樹脂組成物。
【選択図】 なし
Description
〔1〕 末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法であって、以下の工程(1)〜(4):
工程(1) 重合性モノマーのリビングアニオン重合によりリビングポリマーを得る工程;
工程(2) 該リビングポリマーと、ホウ素、アルミニウム、亜鉛及びマグネシウムから選ばれる典型金属元素を含有する化合物とを反応させてアート錯体を形成させる工程;
工程(3) 該アート錯体と、下記一般式
工程(4) 工程(3)で得られたポリマーの末端にあるジエステル基を酸無水物基に変換する工程;
を含む末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法、
〔2〕 典型金属元素を含有する化合物が、有機アルミニウム化合物である上記〔1〕に記載の末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法、
〔3〕 重合性モノマーが、ビニル芳香族化合物及び/又は共役ジエン化合物である上記〔1〕又は〔2〕に記載の末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法、
〔4〕 重合性モノマーが少なくとも共役ジエン化合物を含有し、更に以下の工程(5):
工程(5) 工程(3)及び/又は工程(4)で得られたポリマーを水素添加する工程;
を含む上記〔3〕に記載の末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法、
〔5〕 リビングポリマーが、ビニル芳香族化合物重合体ブロック−共役ジエン化合物重合体ブロック−ビニル芳香族化合物重合体ブロックのトリブロック構造である上記〔4〕に記載の末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法、
〔6〕 上記〔1〕〜〔5〕の製造方法により得られる末端に酸無水物基を有するポリマー、
〔7〕 上記〔6〕に記載の末端に酸無水物基を有するポリマーからなる樹脂改質剤、並びに
〔8〕 上記〔6〕に記載の末端に酸無水物基を有するポリマーと、他の熱可塑性樹脂とを含有する樹脂組成物、
に関する。
この工程は、重合性モノマーのリビングアニオン重合により、分子鎖の末端に酸無水物基を有するポリマーの前駆体となるリビングポリマーを製造する工程である。
上記「(i)−(ii)−(i)」で示されるトリブロック構造のコポリマーとしては、例えば、ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロックコポリマー、ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレンブロックコポリマー、ポリスチレン−ポリ(イソプレン/ブタジエン)−ポリスチレンブロックコポリマーなどを挙げることができる。
なお、ここでいう数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、標準ポリスチレン検量線から求めた値をいう。
この工程は、工程(1)で得られたリビングポリマーに、ホウ素、アルミニウム、亜鉛及びマグネシウムから選ばれる典型金属元素を含有する化合物とを反応させてアート錯体を形成させる工程である。
なお、工程(2)の反応の進行度は、例えば、カルボアニオン由来の色を有するリビングポリマーがアート錯体に変換されると無色に変化することを利用し、混合液の色の変化を観察することによって容易に確認することができる。
この工程は、工程(2)で得られたアート錯体と、下記一般式
この工程は、工程(3)で得られたリビングポリマーの末端にあるジエステル基を酸無水物基に変換する工程であり、変換方法としては、例えば、工程(3)で得られたリビングポリマーを加熱処理することが挙げられる。
この工程は、工程(1)で用いる重合性モノマーとして少なくとも共役ジエン化合物を含有する場合において、必要に応じて含まれる工程であって、より具体的には、上記の工程(3)及び/又は工程(4)で得られたポリマー中の共役ジエン化合物からなる重合体ブロックの一部又は全部を水素添加(以下、「水添」ということがある)する工程である。
(イ)上記の工程(1)〜(4)によって末端に酸無水物基を有するポリマーを製造した後、該ポリマーに他の熱可塑性樹脂を添加して混合混練して樹脂組成物とする方法;
(ロ)上記の工程(1)〜(3)によって末端にジエステル基を有するポリマーを製造した後、該ポリマーに他の熱可塑性樹脂を添加して混合混練し、上記の工程(4)と樹脂組成物の製造とを同時に行う方法;
およびこれらの方法に、さらに使用する重合性モノマーの種類により必要に応じて工程(5)を追加した方法等を挙げることができる。
(1)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による数平均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)及び成分比の算出
機器:東ソー社製ゲルパーミエーションクロマトグラフ(HLC−8020)
カラム:東ソー社製TSKgel GMHXL、G4000HXL及びG5000HXLを直列に連結
溶離液:テトラヒドロフラン、流量1.0ml/分
カラム温度:40℃
検量線:標準ポリスチレンを用いて作成
検出方法:示差屈折率(RI)
機器:島津製作所製高速液体クロマトグラフ(LC−10AD)
検出器:Polymer Laboratories社製エバポレイティブ光散乱検出器(PL−EMD960)
カラム:SUPELCO社製SUPELCOSIL LC−3−Si
溶離液:酢酸エチル/シクロヘキサン=50/50(容量比)で2分保持後、18分間かけて酢酸エチル/シクロヘキサン=100/0(容量比)まで酢酸エチルの容量比を直線的に上げた後、酢酸エチル/シクロヘキサン=100/0で10分保持。流量1.0ml/分
カラム温度:40℃
ポリマーの末端ジエステル基数は、核磁気共鳴スペクトルによっても確認した。
機器:日本電子社製核磁気共鳴装置(JNM−LA400)
溶媒:重クロロホルム
機器:東洋精機社製DG−UBデジタル衝撃試験機
試験片:2mm厚に熱プレス成形したシートから、長さ31.5mm、幅6.2mmの短冊を切り出し、ノッチングマシーンを利用して深さ1.2mmの切欠きを入れて作成
乾燥した200mLのガラス製耐圧容器内にマレイン酸34.8g(0.3モル)を仕込み、容器内の気体を窒素ガスで置換した。次に溶媒としてジクロロメタン60mL、触媒として濃硫酸2mLを加え攪拌し、マレイン酸を十分に分散させた。そこにイソブチレン40.4g(0.72モル)を添加した。反応は室温から開始し、最高で32℃まで温度が上昇した。反応の進行とともにイソブチレンが消費され容器内の圧力が低下し、またジクロロメタンに不溶のマレイン酸は徐々に減少した。圧力の低下に対し、窒素ガスによる加圧(0.5MPa)を3回行い、攪拌を15時間継続すると、反応容器内は完全な均一状態となって反応が終了した。得られた溶液は、ジエチルエーテルで希釈し、重炭酸ナトリウム水溶液で中和したのち水で洗浄した。得られた溶液を硫酸マグネシウムで一晩乾燥した後、硫酸マグネシウムを濾別し、溶液を濃縮することで白色結晶を得た。得られた結晶をヘキサンに溶解し、−78℃に冷却して再結晶し精製することによってマレイン酸ジ−t−ブチルを得た。
窒素置換を十分に行ったガラス製反応容器内にシクロヘキサン30mLを仕込み、50℃に加温した後、該容器内にsec−ブチルリチウムのシクロヘキサン溶液0.23mL(sec−ブチルリチウムとして0.3mmol)及びスチレン1.5gを添加して重合反応を30分間継続した。さらに、該容器内にトリイソブチルアルミニウムのシクロヘキサン溶液0.38mL(トリイソブチルアルミニウムとして0.3mmol)を添加して5分間攪拌し、製造例1で得られたマレイン酸ジ−t−ブチルのシクロヘキサン溶液(マレイン酸ジ−t−ブチルとして0.6mmol)を添加して反応を10分間継続した後、該容器内にメタノール0.1mLを添加して反応を停止した。得られたポリマー溶液を少量の硫酸を含有する水及び水で十分に洗浄した後、大過剰のメタノールで再沈殿させることによって末端にジエステル基を有するポリスチレン〔以下、(1−1)とする〕を得た。ついで、(1−1)1gをガラス製反応容器に入れ、真空ポンプで脱気しながら230℃で20分間加熱した後、ゆっくりと室温まで冷却することによって末端に酸無水物基を有するポリスチレン〔以下、(1−2)とする〕を得た。得られた(1−1)及び(1−2)について、上記した数平均分子量、分子量分布、成分比、末端のジエステル基数又は酸無水物基数を測定、算出したところ、表1に示す通りであった。
上記実施例1で用いたトリイソブチルアルミニウムのシクロヘキサン溶液の添加量を0.38mLから3.8mL(トリイソブチルアルミニウムとして0.3mmolから3mmol)に変更した以外は実施例1と同様の操作を行い、末端にジエステル基を有するポリスチレン〔以下、(2−1)とする〕、及び末端に酸無水物基を有するポリスチレン〔以下、(2−2)とする〕を得た。得られた(2−1)及び(2−2)について、上記した数平均分子量、分子量分布、成分比、末端のジエステル基数又は酸無水物基数を測定、算出したところ、表1に示す通りであった。
窒素置換を十分に行った1.5Lのオートクレーブ中に、シクロヘキサン750mL、sec−ブチルリチウムのシクロヘキサン溶液6.41mL(sec−ブチルリチウムとして8.33mmol)を仕込み、50℃に加温した後、該容器内にスチレン37.5gを添加して重合反応を完結した。ついで、該容器内にイソプレン88g及びブタジエン88gを添加して重合反応を完結した。その後、該容器内にスチレン37.5gを添加して重合反応を完結してポリスチレン−ポリ(イソプレン/ブタジエン)−ポリスチレンブロックコポリマーのシクロヘキサン溶液を得た。該溶液に、トリイソブチルアルミニウムのシクロヘキサン溶液15.8mL(トリイソブチルアルミニウムとして12.5mmol)を添加して15分間攪拌し、マレイン酸ジ−t−ブチルのシクロヘキサン溶液(マレイン酸ジ−t−ブチルとして16.7mmol)を添加して反応を10分間継続した後、該容器内にメタノール1mLを添加して反応を停止した。得られたポリマー溶液を少量の硫酸を含有する水及び水で十分に洗浄した後、大過剰のメタノールで再沈殿させることによって末端にジエステル基を有するポリマー〔以下、(3−1)とする〕を得た。ついで、(3−1)1gをガラス製反応容器に入れ、真空ポンプで脱気しながら230℃で20分間加熱した後、ゆっくりと室温まで冷却することによって末端に酸無水物基を有するポリマー〔以下、(3−2)とする〕を得た。得られた(3−1)及び(3−2)について、上記した数平均分子量、分子量分布、成分比、末端のジエステル基数又は酸無水物基数を測定、算出したところ、表1に示す通りであった。
上記実施例1で用いたトリイソブチルアルミニウムのシクロヘキサン溶液を用いなかった以外は実施例1と同様の操作を行い、末端にジエステル基を有するポリスチレン〔以下、(4−1)とする〕、及び末端に酸無水物基を有するポリスチレン〔以下、(4−2)とする〕を得た。得られた(4−1)及び(4−2)について、上記した数平均分子量、分子量分布、成分比、末端のジエステル基数又は酸無水物基数を測定、算出したところ、表1に示す通りであった。
上記実施例1において、マレイン酸ジ−t−ブチルの代わりにマレイン酸ジメチルを用いた以外は実施例1と同様の操作を行い、末端にジエステル基を有するポリスチレン〔以下、(5−1)とする〕を得た。ついで、(5−1)1gをガラス製反応容器に入れ、真空ポンプで脱気しながら230℃で20分間加熱した後、ゆっくりと室温まで冷却することによってポリスチレン〔以下、(5−2)とする〕を得た。得られた(5−1)及び(5−2)について、上記した数平均分子量、分子量分布、成分比、末端のジエステル基数又は酸無水物基数を測定、算出したところ、表1に示す通りであった。
乾燥したガラス製反応容器内にシクロヘキサン30mLを仕込み、50℃に加温した後、該容器内にsec−ブチルリチウムのシクロヘキサン溶液0.23mL(sec−ブチルリチウムとして0.3mmol)及びスチレン1.5gを添加して重合反応を30分間継続した。その後、該容器内にメタノール0.1mLを添加して反応を停止した。得られたポリマー溶液を少量の硫酸を含有する水及び水で十分に洗浄した後、大過剰のメタノールで再沈殿することによってポリスチレン〔以下、(6−1)とする〕を得た。ついで、(6−1)1gをガラス製反応容器に入れ、真空ポンプで脱気しながら230℃で20分間加熱した後、ゆっくりと室温まで冷却することによってポリスチレン〔以下、(6−2)とする〕を得た。得られた(6−1)及び(6−2)について、上記した数平均分子量、分子量分布、成分比、末端のジエステル基数又は酸無水物基数を測定、算出したところ、表1に示す通りであった。
上記実施例3で得られた(3−4)とUBEナイロン6 1022B(宇部興産社製;ポリアミド6;以下、PA6とする)とを表2に示した割合でラボプラストミル(東洋精機社製)に仕込み、260℃、ロータ回転数100rpmの条件下で5分間混練して樹脂組成物を得た。該樹脂組成物について、上記したアイゾット衝撃強度を測定したところ、表2に示す通りであった。
上記実施例4において、(3−4)の代わりに、以下の(イ)〜(ホ)のうちのいずれか一種の樹脂:
(イ)セプトン2002(クラレ社製;スチレン系ブロックポリマー;以下、SEEPSとする);
(ロ)セプトンHG−252(クラレ社製;末端に水酸基を有するスチレン系ブロックポリマー;以下、SEPS−OHとする);
(ハ)タフテックM1911(旭化成ケミカルズ社製;側鎖マレイン酸変性スチレン系ブロックポリマー;以下、MAn−SEBS1とする);
(ニ)タフテックM1913(旭化成ケミカルズ社製;側鎖マレイン酸変性スチレン系ブロックポリマー;以下、MAn−SEBS2とする);又は
(ホ)T7711SP(ジェイエスアール社製;マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム;以下、MAn−EPRとする);
を用いた以外は実施例4と同様の操作を行って樹脂組成物を得た。該樹脂組成物について、上記したアイゾット衝撃強度を測定したところ、表2に示す通りであった。
上記のPA6のみをラボプラストミル(東洋精機社製)に仕込み、260℃、ロータ回転数100rpmの条件下で5分間素練りしたものについて、上記したアイゾット衝撃強度を測定したところ、表2に示す通りであった。
Claims (8)
- 末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法であって、以下の工程(1)〜(4):
工程(1) 重合性モノマーのリビングアニオン重合によりリビングポリマーを得る工程;
工程(2) 該リビングポリマーと、ホウ素、アルミニウム、亜鉛及びマグネシウムから選ばれる典型金属元素を含有する化合物とを反応させてアート錯体を形成させる工程;
工程(3) 該アート錯体と、下記一般式
工程(4) 工程(3)で得られたポリマーの末端にあるジエステル基を酸無水物基に変換する工程;
を含む末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法。 - 典型金属元素を含有する化合物が、有機アルミニウム化合物である請求項1に記載の末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法。
- 重合性モノマーが、ビニル芳香族化合物及び/又は共役ジエン化合物である請求項1又は2に記載の末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法。
- 重合性モノマーが少なくとも共役ジエン化合物を含有し、更に以下の工程(5):
工程(5) 工程(3)及び/又は工程(4)で得られたポリマーを水素添加する工程;
を含む請求項3に記載の末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法。 - リビングポリマーが、ビニル芳香族化合物重合体ブロック−共役ジエン化合物重合体ブロック−ビニル芳香族化合物重合体ブロックのトリブロック構造である請求項4に記載の末端に酸無水物基を有するポリマーの製造方法。
- 請求項1〜5の製造方法により得られる末端に酸無水物基を有するポリマー。
- 請求項6に記載の末端に酸無水物基を有するポリマーからなる樹脂改質剤。
- 請求項6に記載の末端に酸無水物基を有するポリマーと、他の熱可塑性樹脂とを含有する樹脂組成物。
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