JP2007246639A - Method for producing polyvinyl alcoholic polymer having mercapto group at terminal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a polyvinyl alcohol polymer having a mercapto group at a terminal.
メルカプト基は非常に反応性に富む官能基であり、メルカプト基を重合体に導入することはグラフトポリマー、ブロックポリマー等の機能性重合体の製造や各種高分子反応による重合体の改質等を可能にすることができ、非常に重要である。 Mercapto groups are highly reactive functional groups, and introduction of mercapto groups into polymers can lead to the production of functional polymers such as graft polymers and block polymers and modification of polymers by various polymer reactions. It can be possible and is very important.
末端にメルカプト基を有する重合体を製造する方法としてはこれまでにいくつかの提案がなされている。例えば、メルカプト基がオレフィン等の二重結合に容易に付加することを利用し、末端に二重結合を有する重合体にチオカルボン酸を付加させ、得られた末端にチオカルボン酸エステル基を有する重合体を酸またはアルカリで処理して、末端にメルカプト基を有する重合体を製造する方法(非特許文献1参照)が知られている。しかしながらこの方法は、予め末端に二重結合を有する重合体を用意する必要があり、そのために製造工程数が増加し、生産コストが高くなるという問題点を有している。 Several proposals have been made so far for producing a polymer having a mercapto group at the terminal. For example, a polymer having a thiocarboxylic acid ester group at the terminal obtained by adding a thiocarboxylic acid to a polymer having a double bond at the terminal utilizing the fact that a mercapto group is easily added to a double bond such as an olefin. A method for producing a polymer having a mercapto group at the terminal by treating the compound with an acid or an alkali (see Non-Patent Document 1) is known. However, this method has a problem that it is necessary to prepare a polymer having a double bond at the terminal in advance, which increases the number of manufacturing steps and increases the production cost.
また例えば、チオカルボン酸の存在下、アゾビスイソブチロニトリルを重合開始剤としてラジカル重合性単量体を重合させ、得られた末端にチオカルボン酸エステル基を有する重合体を酸またはアルカリで処理して、末端にメルカプト基を有する重合体を製造する方法(特許文献1参照)が知られている。しかしながらこの方法は、片末端にしかメルカプト基導入することができず、さらに、重合速度を高めるほど末端への導入率が低下するという問題点を有している。 Further, for example, in the presence of thiocarboxylic acid, a radical polymerizable monomer is polymerized using azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator, and the resulting polymer having a thiocarboxylic acid ester group at the terminal is treated with acid or alkali. A method for producing a polymer having a mercapto group at the terminal (see Patent Document 1) is known. However, this method has a problem that a mercapto group can be introduced only at one end, and the introduction rate at the end decreases as the polymerization rate increases.
また例えば、チオカルボン酸およびポリスルフィドからなる重合開始剤を用いてラジカル重合性単量体をラジカル重合し、得られた重合体を酸またはアルカリで処理して、末端にメルカプト基を有する重合体を製造する方法(特許文献2参照)が知られている。しかしながらこの方法では、ラジカル重合性単量体として酢酸ビニル等のビニルエステルを用いる場合、末端に効率良くメルカプト基を導入することは難しく、末端にメルカプト基が導入されていない重合体が2割以上含まれてしまう。 For example, radical polymerization of a radical polymerizable monomer using a polymerization initiator composed of thiocarboxylic acid and polysulfide, and the resulting polymer is treated with acid or alkali to produce a polymer having a mercapto group at the terminal. A method (see Patent Document 2) is known. However, in this method, when a vinyl ester such as vinyl acetate is used as the radical polymerizable monomer, it is difficult to efficiently introduce a mercapto group at the terminal, and more than 20% of the polymer does not have a mercapto group introduced at the terminal. It will be included.
従って、本発明の課題は上記のような従来技術の問題点を解決し、より簡便に、かつ、末端のメルカプト基含量が高いポリビニルアルコール系重合体の製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to provide a method for producing a polyvinyl alcohol polymer having a higher content of terminal mercapto groups.
すなわち、本発明は、
下記の一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)および(VI):
からなる群から選ばれた少なくとも1種のジチオ炭酸誘導体(A)の存在下に1級または2級カルボン酸ビニルエステルを重合し、ついで3級カルボン酸ビニルエステル、置換基を有してもよい安息香酸ビニルエステル、またはエチレンをブロック共重合して得たカルボン酸ビニルエステル系重合体を鹸化することを特徴とする下記の一般式(VII)、(VIII)、(IX)または(X):
で表される、末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造方法に関する。
That is, the present invention
The following general formulas (I), (II), (III), (IV), (V) and (VI):
A primary or secondary carboxylic acid vinyl ester may be polymerized in the presence of at least one dithiocarbonic acid derivative (A) selected from the group consisting of: and then a tertiary carboxylic acid vinyl ester or a substituent. The following general formula (VII), (VIII), (IX) or (X) characterized by saponifying a vinyl benzoate or a carboxylic acid vinyl ester polymer obtained by block copolymerization of ethylene:
It is related with the manufacturing method of the polyvinyl alcohol-type polymer which has a mercapto group at the terminal represented by these.
本発明の製造方法によれば、片末端、あるいは両末端に高い割合でメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体を、より簡便に製造可能であり、本発明の製造方法により得られる、片末端または両末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体は、ブロックポリマー等の機能性重合体の製造、各種高分子反応による重合体の改質および反応性分散安定剤等の広範な用途に使用される。 According to the production method of the present invention, one end or a polyvinyl alcohol polymer having a mercapto group at a high ratio at both ends can be more easily produced, and obtained by the production method of the present invention, Polyvinyl alcohol polymers having mercapto groups at both ends are used in a wide range of applications such as production of functional polymers such as block polymers, modification of polymers by various polymer reactions, and reactive dispersion stabilizers. .
本発明のポリビニルアルコール系重合体は
下記の一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)および(VI):
からなる群から選ばれた少なくとも1種のジチオ炭酸誘導体(A)の存在下に1級カルボン酸ビニルエステルまたは2級カルボン酸ビニルエステルを重合し、ついで3級カルボン酸ビニルエステル、置換基を有してもよい安息香酸ビニルエステル、またはエチレンをブロック共重合して得たカルボン酸ビニルエステル系重合体を鹸化することにより、下記の一般式(VII)、(VIII)、(IX)または(X)
で表される末端にメルカプト基を有するポリマーを得る。本発明に用いるジチオ炭酸誘導体(A)は、一般式(I)および(II)のジチオ炭酸エステル、並びに一般式(III)〜(VI)のジチオ炭酸アミドからなる。中でも、一般式(I)のジチオ炭酸エステルまたは一般式(III)もしくは(V)のジチオ炭酸アミドを用いると、一般式(VII)または(VIII)の片末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体が得られ、一般式(II)のジチオ炭酸エステルまたは一般式(IV)もしくは一般式(VI)のジチオ炭酸アミドを用いると、一般式(IX)または(X)の両末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体が得られる。この重合反応は、一般式(I)、(III)および(V)のジチオ炭酸エステルまたはジチオ炭酸アミドにおいてR1とS原子との間、一般式(II)、(IV)または(VI)のジチオ炭酸エステルまたはジチオ炭酸アミドにおいてXとその両側のS原子との間に、逐次、1級カルボン酸ビニルエステルまたは2級カルボン酸ビニルエステル、次いで3級カルボン酸ビニルエステル、置換基を有してもよい安息香酸ビニルエステルまたはエチレンが挿入されるリビングラジカル重合の機構により進行する。
The polyvinyl alcohol polymer of the present invention has the following general formulas (I), (II), (III), (IV), (V) and (VI):
A primary carboxylic acid vinyl ester or a secondary carboxylic acid vinyl ester is polymerized in the presence of at least one dithiocarbonic acid derivative (A) selected from the group consisting of: and then a tertiary carboxylic acid vinyl ester having a substituent. May be saponified by saponifying the benzoic acid vinyl ester or the carboxylic acid vinyl ester polymer obtained by block copolymerization of ethylene, to give the following general formula (VII), (VIII), (IX) or (X )
The polymer which has a mercapto group at the terminal represented by this is obtained. The dithiocarbonic acid derivative (A) used in the present invention comprises dithiocarbonates of general formulas (I) and (II) and dithiocarbonate amides of general formulas (III) to (VI). In particular, when a dithiocarbonate of the general formula (I) or a dithiocarbonate amide of the general formula (III) or (V) is used, a polyvinyl alcohol-based polymer having a mercapto group at one end of the general formula (VII) or (VIII). When a dithiocarbonate of general formula (II) or dithiocarbonate amide of general formula (IV) or general formula (VI) is used, a mercapto group is added to both ends of general formula (IX) or (X). The polyvinyl alcohol polymer which has is obtained. This polymerization reaction is carried out between the R 1 and S atoms in the dithiocarbonates or dithiocarbonates of the general formulas (I), (III) and (V), of the general formula (II), (IV) or (VI). In the dithiocarbonic acid ester or dithiocarbonic acid amide, a primary carboxylic acid vinyl ester or a secondary carboxylic acid vinyl ester, then a tertiary carboxylic acid vinyl ester, having a substituent, are successively formed between X and S atoms on both sides thereof. It proceeds by a living radical polymerization mechanism into which good vinyl benzoate or ethylene is inserted.
上記R1〜R7の炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基等の直鎖、分枝鎖または環状の脂肪族炭化水素基が挙げられ、上記R1〜R7の炭素数6〜20の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントリル基、フェナントリル基、インデニル基、フルオレニル基、アズレニル基等が挙げられる。これらの中では、ジチオ炭酸誘導体(A)の製造が容易であることからメチル基、エチル基またはプロピル基が好ましい。また、これらの基の置換基としては、上記の炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、上記の炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基等のアリールオキシ基、ハロゲン(F、Cl、Br、I)原子、アセトキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホン酸基、カルボキシル基、アミノ基等の官能基等が挙げられ、ラジカルの生成が容易となることからシアノ基またはアセトキシ基で置換されているのが好ましい。これらの置換基はさらに置換基を有していてもよい。 Examples of the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms of R 1 to R 7 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert- Straight chain, such as butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, etc. Examples thereof include branched or cyclic aliphatic hydrocarbon groups, and examples of the aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms of R 1 to R 7 include a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, Indenyl group, fluorenyl group, azulenyl group and the like can be mentioned. Among these, a methyl group, an ethyl group, or a propyl group is preferable because the dithiocarbonic acid derivative (A) can be easily produced. Moreover, as a substituent of these groups, said C1-C20 aliphatic hydrocarbon group, said C6-C20 aromatic hydrocarbon group, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group , Alkoxy groups such as tert-butoxy group, aryloxy groups such as phenoxy group and naphthoxy group, halogen (F, Cl, Br, I) atoms, acetoxy group, cyano group, nitro group, sulfonic acid group, carboxyl group, amino group Examples thereof include functional groups such as a group, and are preferably substituted with a cyano group or an acetoxy group because radical generation is facilitated. These substituents may further have a substituent.
また上記Ar1〜Ar4としてはフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントリル基、フェナントリル基、インデニル基、フルオレニル基、アズレニル基等が挙げられ、これらの基の置換基としては、上記の炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、上記の炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基等のアリールオキシ基、ハロゲン(F、Cl、Br、I)原子、アセトキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホン酸基、カルボキシル基、アミノ基等の官能基等が挙げられる。これらの置換基はさらに置換基を有していてもよい。 Examples of Ar 1 to Ar 4 include a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, an indenyl group, a fluorenyl group, an azulenyl group, and the substituents for these groups include the above carbon number. 1-20 aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group having 6-20 carbon atoms, alkoxy group such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, tert-butoxy group, phenoxy group, naphthoxy group And functional groups such as an aryloxy group such as halogen (F, Cl, Br, I) atom, acetoxy group, cyano group, nitro group, sulfonic acid group, carboxyl group, and amino group. These substituents may further have a substituent.
また、上記Xの置換基を有してもよい炭素数1〜30の2価の脂肪族炭化水素基としては、メチレン、エチレン、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン、ノナメチレン、デカメチレン等が挙げられ、これらの基の置換基としては、上記の炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、上記の炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基等のアリールオキシ基、ハロゲン(F、Cl、Br、I)原子、アセトキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホン酸基、カルボキシル基、アミノ基等の官能基等が挙げられ、ラジカルの生成が容易となることからシアノ基またはアセトキシ基で置換されているのが好ましい。 Examples of the divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms that may have a substituent of X include methylene, ethylene, trimethylene, tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene, heptamethylene, octamethylene. Nonamethylene, decamethylene, and the like. As the substituents of these groups, the above-mentioned aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, the above-mentioned aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, methoxy group, ethoxy Group, propoxy group, butoxy group, alkoxy group such as tert-butoxy group, aryloxy group such as phenoxy group, naphthoxy group, halogen (F, Cl, Br, I) atom, acetoxy group, cyano group, nitro group, sulfone Examples include functional groups such as acid groups, carboxyl groups, amino groups, etc., and it is easy to generate radicals, so cyano groups or acetoxy groups Is preferably substituted with.
1級カルボン酸ビニルエステルとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等;2級カルボン酸ビニルエステルとしては、イソプロピオン酸ビニル、、イソ酪酸ビニル等;が挙げられ、これらの中でも酢酸ビニルが好ましい。また、3級カルボン酸ビニルエステルとしては、ピバリン酸ビニル、2,2-ジメチルブタン酸ビニル、2-エチル-2-メチルブタン酸ビニル等が挙げられ、この中でもピバリン酸ビニルが好ましい。置換基を有してもよい安息香酸ビニルエステルの置換基としては、上記の炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、上記の炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基等のアリールオキシ基、ハロゲン(F、Cl、Br、I)原子、アセトキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホン酸基、カルボキシル基、アミノ基等の官能基等が挙げられる。 Examples of primary carboxylic acid vinyl esters include vinyl acetate, vinyl propionate, and vinyl butyrate; examples of secondary carboxylic acid vinyl esters include vinyl isopropionate and vinyl isobutyrate. Among these, vinyl acetate is used. preferable. Examples of tertiary carboxylic acid vinyl esters include vinyl pivalate, vinyl 2,2-dimethylbutanoate, vinyl 2-ethyl-2-methylbutanoate, and among these, vinyl pivalate is preferred. Examples of the substituent of the benzoic acid vinyl ester which may have a substituent include the above aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, the above aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, a methoxy group, and ethoxy group. Group, propoxy group, butoxy group, alkoxy group such as tert-butoxy group, aryloxy group such as phenoxy group, naphthoxy group, halogen (F, Cl, Br, I) atom, acetoxy group, cyano group, nitro group, sulfone Examples thereof include functional groups such as acid groups, carboxyl groups, and amino groups.
また上記R8の1級アシル基または2級アシル基、R9の3級アルキル基、R9の置換されていてもよいフェニル基は、用いるモノマーによって決まる。 The primary acyl group or secondary acyl group, a tertiary alkyl group, an optionally substituted phenyl group R 9 in R 9 of the R 8 is determined by the monomers used.
また、上記R8は水素または、水素と1級もしくは2級アシル基の混合物となるが、この内訳は鹸化条件によって、所望の鹸化度に基づいて任意に決められる。 R 8 is hydrogen or a mixture of hydrogen and a primary or secondary acyl group. The breakdown is arbitrarily determined based on the desired degree of saponification depending on the saponification conditions.
ジチオ炭酸誘導体(A)存在下での単量体の重合は、ラジカル重合開始剤の存在下、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法、いずれの方法でも行うことができる。重合中に存在させるジチオ炭酸誘導体(A)の重合系への添加量、添加方法に特に制限はなく、一括添加でも逐次添加でもよく、目的とするポリビニルアルコール系重合体の物性値によって適宜決定されるべきものである。重合方法としては回分式、半連続式、連続式等の公知の方法を採用し得る。 Polymerization of the monomer in the presence of the dithiocarbonic acid derivative (A) can be carried out in the presence of a radical polymerization initiator by any of the bulk polymerization method, solution polymerization method, suspension polymerization method, and emulsion polymerization method. . There are no particular restrictions on the amount and method of addition of the dithiocarbonic acid derivative (A) to be present during the polymerization, and it may be added all at once or sequentially, and is appropriately determined depending on the physical properties of the target polyvinyl alcohol polymer. It should be. As the polymerization method, known methods such as a batch method, a semi-continuous method, and a continuous method can be adopted.
ラジカル重合開始剤としては2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシー2,4−ジメチルバレロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、過酸化ベンゾイル、過酸化カーボネート等公知のラジカル重合開始剤が使用できる。また重合温度は、使用する重合開始剤の種類にもよるが、通常、−10〜110℃の範囲内であるのが好ましい。 As radical polymerization initiators, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile) ), Known radical polymerization initiators such as benzoyl peroxide and carbonate carbonate can be used. Moreover, although superposition | polymerization temperature is based also on the kind of polymerization initiator to be used, it is preferable that it exists in the range of -10-110 degreeC normally.
本発明の重合条件は特に限定されないが、ビニルエステル系単量体と不活性溶媒との混合溶液を用いることが好ましい。この不活性溶媒は、重合を阻害しないものであればいかなる溶媒でも使用することができるが、特に炭素数4〜20の脂肪族炭化水素、例えばイソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等、芳香族炭化水素、例えばトルエン、キシレン等、炭素数3〜20の脂肪族エステル、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸2−エチルへキシル、酢酸フェニル、ヘキサン酸エチル等、または芳香族エステル、例えば安息香酸メチル、安息香酸エチル等が適当である。 The polymerization conditions of the present invention are not particularly limited, but it is preferable to use a mixed solution of a vinyl ester monomer and an inert solvent. As the inert solvent, any solvent can be used as long as it does not inhibit the polymerization. In particular, an aliphatic hydrocarbon having 4 to 20 carbon atoms, such as isobutane, pentane, hexane, heptane, cyclohexane and the like, is aromatic. Hydrocarbons such as toluene, xylene, etc., aliphatic esters having 3 to 20 carbon atoms such as methyl acetate, ethyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, phenyl acetate, ethyl hexanoate, etc., or aromatic esters such as methyl benzoate Suitable are ethyl benzoate and the like.
本発明の実施にあたり、1級または2級カルボン酸ビニルエステルとジチオ炭酸誘導体(A)の仕込み比率(モル比)は、1級または2級カルボン酸ビニルエステル/ジチオ炭酸誘導体(A)=25〜8,000で使用するのが好ましい。一般式(VII)または(VIII)の片末端にメルカプト基を有する重合体におけるm、および一般式(IX)または(X)の両末端にメルカプト基を有する重合体におけるlとmとの合計は、50〜4000であるのが好ましい。 In carrying out the present invention, the charging ratio (molar ratio) of primary or secondary carboxylic acid vinyl ester and dithiocarbonic acid derivative (A) is primary or secondary carboxylic acid vinyl ester / dithiocarbonic acid derivative (A) = 25 to It is preferable to use at 8,000. The sum of m in the polymer having a mercapto group at one end of the general formula (VII) or (VIII) and l and m in the polymer having a mercapto group at both ends of the general formula (IX) or (X) is 50 to 4000 is preferable.
本発明の実施にあたり、1級または2級カルボン酸ビニルエステルとラジカル重合開始剤の仕込み比率(モル比)は、1級または2級カルボン酸ビニルエステル/ラジカル重合開始剤=100〜10,000で使用するのが好ましい。 In carrying out the present invention, the charge ratio (molar ratio) of primary or secondary carboxylic acid vinyl ester and radical polymerization initiator is used as primary or secondary carboxylic acid vinyl ester / radical polymerization initiator = 100 to 10,000. Is preferred.
発明の実施にあたり、1級または2級カルボン酸ビニルエステル/3級カルボン酸ビニルエステルの仕込み比率(モル比)、1級または2級カルボン酸ビニルエステル/置換基を有してもよい安息香酸ビニルエステルの仕込み比率(モル比)、および1級または2級カルボン酸ビニルエステル/エチレンの仕込み比率(モル比)は0.1〜20で使用するのが好ましく、5〜15で使用するのが好ましい。一般式(VII)または(VIII)の片末端にメルカプト基を有する重合体におけるn、および一般式(IX)または(X)の両末端にメルカプト基を有する重合体におけるkとnとの合計は、1〜10であるのが好ましい。 In carrying out the invention, the charge ratio (molar ratio) of primary or secondary carboxylic acid vinyl ester / tertiary carboxylic acid vinyl ester, primary or secondary carboxylic acid vinyl ester / vinyl benzoate which may have a substituent The ester charge ratio (molar ratio) and the primary or secondary vinyl carboxylic acid ester / ethylene charge ratio (molar ratio) are preferably 0.1 to 20, and preferably 5 to 15. . The sum of n in the polymer having a mercapto group at one end of the general formula (VII) or (VIII) and k and n in the polymer having a mercapto group at both ends of the general formula (IX) or (X) is It is preferable that it is 1-10.
ポリビニルアルコール系重合体は、重合により得られた酢酸ビニル系重合体を鹸化して製造するが、酢酸ビニル系重合体のメタノール溶液を水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリを触媒として鹸化して製造する。 A polyvinyl alcohol polymer is produced by saponifying a vinyl acetate polymer obtained by polymerization. A methanol solution of vinyl acetate polymer is saponified using an alkali such as sodium hydroxide or potassium hydroxide as a catalyst. To manufacture.
上記の鹸化によって、ポリマーの3級カルボン酸ビニルエステルブロック部分、あるいは置換基を有してもよい安息香酸ビニルエステルブロック部分は加水分解されずに末端の炭素原子が−CH(OH)SH構造となることを防ぎ、1級カルボン酸ビニルエステルブロック部分、およびチオカルボニルチオ基が加水分解され、末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体が製造できる。本発明の方法により得られるポリビニルアルコール系重合体1分子当りの末端メルカプト基の数は、片末端にメルカプト基を有する場合、0.8個以上であるのが好ましく、0.85個以上であるのがより好ましく、0.9個以上であるのがさらに好ましい。また、両末端にメルカプト基を有する場合、1.6個以上であるのが好ましく、1.7個以上であるのがより好ましく、1.8個以上であるのがさらに好ましい。 By the above saponification, the tertiary carboxylic acid vinyl ester block part of the polymer or the benzoic acid vinyl ester block part which may have a substituent is not hydrolyzed and the terminal carbon atom has a —CH (OH) SH structure. Thus, a polyvinyl alcohol polymer having a mercapto group at its terminal can be produced by hydrolyzing the primary carboxylic acid vinyl ester block portion and the thiocarbonylthio group. The number of terminal mercapto groups per molecule of the polyvinyl alcohol polymer obtained by the method of the present invention is preferably 0.8 or more, and more preferably 0.85 or more when having a mercapto group at one end. It is more preferable that the number is 0.9 or more. Moreover, when it has a mercapto group at both ends, it is preferably 1.6 or more, more preferably 1.7 or more, and even more preferably 1.8 or more.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例に用いた測定方法は次の通りである。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples. In addition, the measuring method used for the Example and the comparative example is as follows.
(ジチオ炭酸誘導体(A)の同定)
核磁気共鳴装置(JEOL社製、JNM−LAMBDA−400)を用い、1H−NMRを測定した。
(Identification of dithiocarbonic acid derivative (A))
1 H-NMR was measured using a nuclear magnetic resonance apparatus (manufactured by JEOL, JNM-LAMBDA-400).
(重合体の分子量)
カラム(東ソー社製、TSKgelGMHHR−MおよびTSKgelG2000HHR)および示差屈折率計(東ソー社製、RI−8020)を備えたゲル浸透クロマトグラフ(東ソー社製)により、40℃、テトラヒドロフラン溶媒中で、ビニルエステル系重合体の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)および分散度〔重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)〕をポリスチレン換算で求めた。
(Molecular weight of polymer)
Vinyl ester in a tetrahydrofuran solvent at 40 ° C. using a gel permeation chromatograph (manufactured by Tosoh Corporation) equipped with a column (Tosoh Corporation, TSKgelGMHHR-M and TSKgelG2000HHR) and a differential refractometer (Tosoh Corporation, RI-8020). The number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw), and dispersity [weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)] of the polymer were determined in terms of polystyrene.
(重合体末端のメルカプト基量)
重合体末端のメルカプト基は、重合体をヨウ素水溶液と反応させ、チオ硫酸ナトリウム水溶液により滴定して求めた。
(Amount of mercapto group at end of polymer)
The mercapto group at the end of the polymer was determined by reacting the polymer with an aqueous iodine solution and titrating with an aqueous sodium thiosulfate solution.
(重合体末端へのメルカプト基の導入率)
重合体末端へのメルカプト基の導入率(以下、これをfと略称する)は、下記の数式により算出した。
f=S×Mn
(式中、Sは重合体1g当りのメルカプト基の当量、Mnは重合体の数平均分子量を表す。)
メルカプト基が重合体の片末端に100%導入された場合にはfは1.0となり、官能基が重合体の両末端に100%導入された場合にはfは2.0となる。
(Introduction rate of mercapto group at polymer terminal)
The rate of introduction of mercapto groups at the polymer ends (hereinafter abbreviated as f) was calculated by the following mathematical formula.
f = S × Mn
(In the formula, S represents the equivalent of mercapto group per gram of polymer, and Mn represents the number average molecular weight of the polymer.)
When 100% of the mercapto group is introduced at one end of the polymer, f is 1.0, and when 100% of the functional group is introduced at both ends of the polymer, f is 2.0.
[ジチオ炭酸誘導体(A)の調製]
合成例1<ジチオ炭酸エステル(XI)の合成>
1H−NMR(CDCl3):δ4.72(q,2H),3.89(s, 2H),1.48(t,3H)
[Preparation of dithiocarbonic acid derivative (A)]
Synthesis Example 1 < Synthesis of dithiocarbonate (XI)>
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 4.72 (q, 2H), 3.89 (s, 2H), 1.48 (t, 3H)
合成例2<ジチオ炭酸エステル(XII)の合成>
反応溶液から未反応の酢酸ビニルを留去し、カラムクロマトグラフィーにより精製して標記のジチオ炭酸エステルを得た(収量:6.47g,収率:68%)。
1H−NMR(CDCl3):δ6.68(t、1H)、4.63(q、2H)、2.55(m、2H),2.37(m、2H)、2.13(s、3H)、1.42(t、3H)
Synthesis Example 2 < Synthesis of dithiocarbonate (XII)>
Unreacted vinyl acetate was distilled off from the reaction solution and purified by column chromatography to obtain the title dithiocarbonate (yield: 6.47 g, yield: 68%).
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 6.68 (t, 1H), 4.63 (q, 2H), 2.55 (m, 2H), 2.37 (m, 2H), 2.13 (s, 3H), 1.42 (t, 3H)
合成例3<ジチオ炭酸エステル(XIII)の合成>
1H−NMR(CDCl3):δ4.65(q、4H)、4.45(t、2H)、1.95(m、4H)、1.59(br、4H)、1.46(t、6H)、1.29(br、6H)
Synthesis Example 3 < Synthesis of dithiocarbonate (XIII)>
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 4.65 (q, 4H), 4.45 (t, 2H), 1.95 (m, 4H), 1.59 (br, 4H), 1.46 (t, 6H), 1.29 (br, 6H)
合成例4<ジチオ炭酸エステル(XIV)の合成>
反応溶液から未反応の酢酸ビニルを留去し、カラムクロマトグラフィーにより精製して標記のジチオ炭酸エステルを得た(収量:1.71g,収率:58%)。
1H−NMR(CDCl3):δ6.72(dd、2H)、4.63(dq、4H)、2.71(m、2H)、2.99-2.18(m、4H)、2.13(s、6H)、1.64(m、4H)、1.54(br、4H)、1.43(t、6H)、1.27(br、6H)
Synthesis Example 4 < Synthesis of dithiocarbonate (XIV)>
Unreacted vinyl acetate was distilled off from the reaction solution and purified by column chromatography to obtain the title dithiocarbonate (yield: 1.71 g, yield: 58%).
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 6.72 (dd, 2H), 4.63 (dq, 4H), 2.71 (m, 2H), 2.99-2.18 (m, 4H), 2.13 (s, 6H), 1.64 ( m, 4H), 1.54 (br, 4H), 1.43 (t, 6H), 1.27 (br, 6H)
実施例1<ジチオ炭酸エステル(XI)を用いた片末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造>
アルゴン置換した100mLオートクレーブに酢酸ビニル(27.7mL、300mmol)、ジチオ炭酸エステル(XI)(484mg、3.0mmol)、および1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(7.3mg、0.03mmoL)を加えて100℃で7時間撹拌した。7時間後、ピバリン酸ビニル(4.44mL、30mmol)を加え、10分後室温に戻し反応液をヘキサン中に投入し、ポリ酢酸ビニル系重合体を得た(収量:22.7g)。Mn=8,400;Mw/Mn=1.57。この重合体をメタノール中NaOHを用いて40℃で鹸化し、ポリビニルアルコール系重合体を得た。末端のメルカプト基導入率fは0.91であった。
Example 1 <Manufacture of a polyvinyl alcohol polymer having a mercapto group at one end using dithiocarbonate (XI)>
Argon-substituted 100 mL autoclave with vinyl acetate (27.7 mL, 300 mmol), dithiocarbonate (XI) (484 mg, 3.0 mmol), and 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile) (7.3 mg, 0.03 mmoL) And stirred at 100 ° C. for 7 hours. After 7 hours, vinyl pivalate (4.44 mL, 30 mmol) was added, and after 10 minutes, the reaction solution was returned to room temperature and poured into hexane to obtain a polyvinyl acetate polymer (yield: 22.7 g). Mn = 8,400; Mw / Mn = 1.57. This polymer was saponified with NaOH in methanol at 40 ° C. to obtain a polyvinyl alcohol polymer. The terminal mercapto group introduction rate f was 0.91.
実施例2<ジチオ炭酸エステル(XII)を用いた片末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造>
アルゴン置換した100mLオートクレーブに酢酸ビニル(27.7mL、300mmol)、ジチオ炭酸エステル(XII)(742mg、3.0mmol)、および1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(7.3mg、0.03mmoL)を加えて100℃で7時間撹拌した。7時間後、安息香酸ビニル(4.15mL、30mmol)を加え、10分後室温に戻し反応液をヘキサン中に投入し、ポリ酢酸ビニル系重合体を得た(収量:23.8g)。Mn=8,800;Mw/Mn=1.47。この重合体をメタノール中NaOHを用いて40℃で鹸化し、ポリビニルアルコール系重合体を得た。末端のメルカプト基導入率fは0.94であった。
Example 2 <Production of Polyvinyl Alcohol Polymer Having a Mercapto Group at One Terminal Using Dithiocarbonate (XII)>
Argon-substituted 100 mL autoclave with vinyl acetate (27.7 mL, 300 mmol), dithiocarbonate (XII) (742 mg, 3.0 mmol), and 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile) (7.3 mg, 0.03 mmoL) And stirred at 100 ° C. for 7 hours. After 7 hours, vinyl benzoate (4.15 mL, 30 mmol) was added, and after 10 minutes, the temperature was returned to room temperature, and the reaction solution was poured into hexane to obtain a polyvinyl acetate polymer (yield: 23.8 g). Mn = 8,800; Mw / Mn = 1.47. This polymer was saponified with NaOH in methanol at 40 ° C. to obtain a polyvinyl alcohol polymer. The terminal mercapto group introduction rate f was 0.94.
実施例3<ジチオ炭酸エステル(XIII)を用いた両末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造>
アルゴン置換した100mLオートクレーブに酢酸ビニル(27.7mL、300mmol)、ジチオ炭酸エステル(XIII)(1.26g、3.0mmol)、および1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(14.7mg、0.06mmoL)を加えて100℃で7時間撹拌した。7時間後、ピバリン酸ビニル(4.44mL、30mmol)を加え、10分後室温に戻し反応液をヘキサン中に投入し、ポリ酢酸ビニル系重合体を得た(収量:20.5g)。Mn=8,000;Mw/Mn=1.51。この重合体をメタノール中NaOHを用いて40℃で鹸化し、ポリビニルアルコール系重合体を得た。末端のメルカプト基導入率fは1.82であった。
Example 3 <Production of Polyvinyl Alcohol Polymer Having Mercapto Groups at Both Terminals Using Dithiocarbonate (XIII)>
Argon substituted 100 mL autoclave with vinyl acetate (27.7 mL, 300 mmol), dithiocarbonate (XIII) (1.26 g, 3.0 mmol), and 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile) (14.7 mg, 0.06 mmoL) ) And stirred at 100 ° C. for 7 hours. After 7 hours, vinyl pivalate (4.44 mL, 30 mmol) was added, and after 10 minutes, the reaction solution was returned to room temperature and poured into hexane to obtain a polyvinyl acetate polymer (yield: 20.5 g). Mn = 8,000; Mw / Mn = 1.51. This polymer was saponified with NaOH in methanol at 40 ° C. to obtain a polyvinyl alcohol polymer. The terminal mercapto group introduction rate f was 1.82.
実施例4<ジチオ炭酸エステル(XIV)を用いた両末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造>
アルゴン置換した100mLオートクレーブに酢酸ビニル(27.7mL、300mmol)、ジチオ炭酸エステル(XIII)(1.77g、3.0mmol)、および1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(14.7mg、0.06mmoL)を加えて100℃で7時間撹拌した。7時間後、エチレン(5atm)を加え、10分後室温に戻し反応液をヘキサン中に投入し、ポリ酢酸ビニル系重合体を得た(収量:22.3g)。Mn=8,400;Mw/Mn=1.38。この重合体をメタノール中NaOHを用いて40℃で鹸化し、ポリビニルアルコール系重合体を得た。末端のメルカプト基導入率fは1.88であった。
Example 4 <Production of Polyvinyl Alcohol Polymer Having Mercapto Groups at Both Terminals Using Dithiocarbonate (XIV)>
Argon substituted 100 mL autoclave with vinyl acetate (27.7 mL, 300 mmol), dithiocarbonate (XIII) (1.77 g, 3.0 mmol), and 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile) (14.7 mg, 0.06 mmol) ) And stirred at 100 ° C. for 7 hours. After 7 hours, ethylene (5 atm) was added, 10 minutes later, the temperature was returned to room temperature, and the reaction solution was poured into hexane to obtain a polyvinyl acetate polymer (yield: 22.3 g). Mn = 8,400; Mw / Mn = 1.38. This polymer was saponified with NaOH in methanol at 40 ° C. to obtain a polyvinyl alcohol polymer. The terminal mercapto group introduction rate f was 1.88.
比較例1<チオ酢酸を用いた片末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造>
アルゴン置換した100mLオートクレーブに酢酸ビニル(27.7mL、300mmol)、チオ酢酸(228mg、3.0mmol)、および1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(7.3mg、0.03mmoL)を加えて100℃で7時間撹拌した。7時間後室温に戻し反応液をヘキサン中に投入し、ポリ酢酸ビニル系重合体を得た(収量:21.2g)。Mn=10,300;Mw/Mn=1.79。この重合体をメタノール中NaOHを用いて40℃で鹸化し、ポリビニルアルコール系重合体を得た。末端のメルカプト基導入率fは0.76であった。
Comparative Example 1 <Production of polyvinyl alcohol polymer having mercapto group at one end using thioacetic acid>
To a 100 mL autoclave purged with argon, vinyl acetate (27.7 mL, 300 mmol), thioacetic acid (228 mg, 3.0 mmol), and 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile) (7.3 mg, 0.03 mmol) were added. Stir at 0 ° C. for 7 hours. After 7 hours, the temperature was returned to room temperature, and the reaction solution was poured into hexane to obtain a polyvinyl acetate polymer (yield: 21.2 g). Mn = 10,300; Mw / Mn = 1.79. This polymer was saponified with NaOH in methanol at 40 ° C. to obtain a polyvinyl alcohol polymer. The terminal mercapto group introduction rate f was 0.76.
比較例2<チオ酢酸およびジベンゾイルスルフィドを用いた両末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造>
アルゴン置換した100mLオートクレーブに酢酸ビニル(27.7mL、300mmol)、チオ酢酸(228mg、3.0mmol)、およびジベンゾイルスルフィド(919mg、3.0mmoL)を加えて60℃で7時間撹拌した。7時間後室温に戻し反応液をヘキサン中に投入し、ポリ酢酸ビニル系重合体を得た(収量:8.52g)。Mn=8,500;Mw/Mn=1.89。この重合体をメタノール中NaOHを用いて40℃で鹸化し、ポリビニルアルコール系重合体を得た。末端のメルカプト基導入率fは1.47であった。
Comparative Example 2 <Production of polyvinyl alcohol polymer having mercapto groups at both ends using thioacetic acid and dibenzoyl sulfide>
Vinyl acetate (27.7 mL, 300 mmol), thioacetic acid (228 mg, 3.0 mmol), and dibenzoyl sulfide (919 mg, 3.0 mmoL) were added to an argon-substituted 100 mL autoclave, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 7 hours. After 7 hours, the temperature was returned to room temperature, and the reaction solution was poured into hexane to obtain a polyvinyl acetate polymer (yield: 8.52 g). Mn = 8,500; Mw / Mn = 1.89. This polymer was saponified with NaOH in methanol at 40 ° C. to obtain a polyvinyl alcohol polymer. The terminal mercapto group introduction rate f was 1.47.
実施例1、2と比較例1との対比、および実施例3、4と比較例2との対比から明らかなように、本発明の重合用触媒組成物を用いると、末端のメルカプト基の導入率の高いポリビニルアルコール系重合体を製造できることがわかる。
As is clear from the comparison between Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 and the comparison between Examples 3 and 4 and Comparative Example 2, the use of the polymerization catalyst composition of the present invention introduces terminal mercapto groups. It can be seen that a polyvinyl alcohol polymer having a high rate can be produced.
Claims (5)
からなる群から選ばれた少なくとも1種のジチオ炭酸誘導体(A)の存在下に1級または2級カルボン酸ビニルエステルを重合し、ついで3級カルボン酸ビニルエステル、置換基を有してもよい安息香酸ビニルエステル、またはエチレンをブロック共重合して得たカルボン酸ビニルエステル系重合体を鹸化することを特徴とする下記の一般式(VII)、(VIII)、(IX)または(X):
で表される、末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造方法。 The following general formulas (I), (II), (III), (IV), (V) and (VI):
A primary or secondary carboxylic acid vinyl ester may be polymerized in the presence of at least one dithiocarbonic acid derivative (A) selected from the group consisting of: and then a tertiary carboxylic acid vinyl ester or a substituent. The following general formula (VII), (VIII), (IX) or (X) characterized by saponifying a vinyl benzoate or a carboxylic acid vinyl ester polymer obtained by block copolymerization of ethylene:
The manufacturing method of the polyvinyl-alcohol-type polymer which has a mercapto group at the terminal represented by these.
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