JP2010106198A - 多分岐高分子の製造方法 - Google Patents

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成宏 中村
Toshihiko Ito
敏彦 伊藤
Yasushi Kojima
靖 小島
Shunichi Numata
俊一 沼田
Hideharu Mori
秀晴 森
Masahiro Tsukamoto
雅大 塚本
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Abstract

【課題】一段階の製造工程で製造可能な多分岐高分子の製造方法及び有機溶剤や水に可溶な新規な多分岐高分子を提供する。
【解決手段】下記(A)〜(C)を用い重合する工程を含む多分岐高分子の製造方法。
(A)1分子中に2個以上の重合性二重結合を有するグリコール系エステル(a1)、又は、前記(a1)と1分子中に1個以上の重合性二重結合を有するビニル誘導体(a2)とを組み合わせた単量体混合物、のいずれかである重合性単量体、
(B)有機過酸化物ラジカル開始種又はアゾビス系化合物ラジカル開始種、
(C)下記一般式(I)で表される連鎖移動剤、
Figure 2010106198

【選択図】なし

Description

本発明は、多分岐高分子の製造方法及び新規な多分岐高分子に関する。より詳しくは、高度に枝分かれした多分岐高分子の簡便な製造方法及び新規な多分岐高分子に関する。詳しくは、従来の逐次重合系のABタイプ又は連鎖重合系のABタイプのハイパーブランチポリマーの合成法でなく、一段階の製造工程で製造可能な多分岐高分子の製造方法及び有機溶剤や水に可溶な新規な多分岐高分子に関する。
多分岐高分子(以下、「ハイパーブランチポリマー」ともいう)はデンドリマーに構造が類似した高分子である。この多分岐高分子は、デンドリマーに類似の化学的特性及び物理的特性を有するにもかかわらず、デンドリマーに比して簡便に合成することができることから、近年注目されている(例えば、非特許文献1及び非特許文献2参照)。
従来ハイパーブランチポリマーの合成法としては、逐次重合系のABタイプと連鎖重合タイプABタイプについていくつかの報告例があり(例えば、特許文献1〜3参照)、いずれの場合も使用モノマーとしてほとんど市販品を使用でないこと、あるいは非対称型モノマーを使用していることが知られている。
H. Mori, A. Muller, Hyperbranched (meth)acrylates in solution, melt, and grafted from surfaces, in: "Dendrimers V", C.A. Schalley, F. Vogtle, Ed., Topics in Current Chemistry, Vol. 228, 1-37 (2003) H. Mori, A. H. E. Muller, P. F. W. Simon, Linear versus (hyper)branched Polymers, in: Macromolecular Engineering Vol. 2, Edited by K. Matyjaszewski, Y. Gnanou, L. Leibler, Wiley-VCH Weinheim, 2007, p. 973-1005 特表2000−515181号公報 特表2002−508409号公報 特表2003−505128号公報
ハイパーブランチポリマーの従来の合成法においては、合成工程が多段階となり、一段階での合成が難しい。
本発明は、工業的合成法により容易に得られる多分岐高分子の製造方法及び新規な多分岐高分子を提供することを目的とする。詳しくは、従来の逐次重合系のABタイプ又は連鎖重合系のABタイプのハイパーブランチポリマーの合成法でなく、一段階の製造工程で製造可能な多分岐高分子の製造方法及び有機溶剤や水に可溶な新規な多分岐高分子を提供することを目的とする。
本発明者等は上記課題を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、原料として用いる重合性単量体、及びラジカル開始種、連鎖移動剤を特定のものとすることにより、一段階の製造工程で多分岐高分子を容易に得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は以下の通りである。
(1)下記(A)〜(C)を用い重合する工程を含む、多分岐高分子の製造方法。
(A)1分子中に2個以上の重合性二重結合を有するグリコール系エステル(a1)、又は、前記(a1)と1分子中に1個以上の重合性二重結合を有するビニル誘導体(a2)とを組み合わせた単量体混合物、のいずれかである重合性単量体、
(B)有機過酸化物ラジカル開始種又はアゾビス系化合物ラジカル開始種、
(C)下記一般式(I)で表される連鎖移動剤、
Figure 2010106198
(前記式(I)において、Zは水素原子、塩素原子、カルボキシル基、シアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、炭素原子と異項原子との合計原子数3〜20の1価の複素環式基、−OH、−SR、―N(R、―OC(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R、−P(=O)(OR、又は−P(=O)(Rを示し、前記Rは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20の1価芳香族炭化水素基、炭素原子と異項原子との合計数3〜20の1価の複素環式基、−OR’、−SR’、−N(R’)2又は重合体鎖を有する1価の基を示し、各R’は炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数6〜18の1価の芳香族炭化水素基または炭素原子と異項原子との合計原子数3〜18の1価の複素環式基を示し、
前記各Rは炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数6〜18の1価の芳香族炭化水素基又は炭素原子と異項原子との合計数3〜18の1価の複素環式基を示し、
前記Zの炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素、合計原子数3〜20の1価の複素環式基、カルボキシル基、Rの水素はそれぞれ置換基されていてもよく、前記Rの炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数6〜18の1価の芳香族炭化水素基、合計数3〜18の1価の複素環式基の水素はそれぞれ置換されていてもよい。)
(2)前記多分岐高分子の重量平均分子量が1,000〜1,000,000である上記(1)に記載の多分岐高分子の製造方法。
(3)前記重合が、有機溶剤を用いた溶液重合である上記(1)又は(2)に記載の多分岐高分子の製造方法。
(4)前記(A)重合性単量体が、1分子中に2個以上の重合性二重結合を有するグリコール系エステル(a1)である上記(1)〜(3)のいずれか一つに記載の多分岐高分子の製造方法。
(5)前記(a1)が、1,4−ブタンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートのいずれかであり、前記(a2)がブチルアクリレートであり、前記(C)連鎖移動剤が下記式(Ia)で表される連鎖移動剤である上記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の多分岐高分子の製造方法。
Figure 2010106198
本発明の多分岐高分子の製造方法によれば、工業的合成法により容易に、一段階合成で多分岐高分子を得ることが可能となる。また、得られた多分岐高分子は有機溶剤や水に可溶であることから、幅広い応用、例えば、カラーフィルター、レジスト、インキ、塗料、電子・電子材料、シーリング剤、フィルム原料等の硬化性樹脂や各種添加剤等、ナノスケールの構造制御を要する分子デバイスへの幅広い応用が可能であり、産業上の利用価値は高い。
本発明の多分岐高分子の製造方法は、多分岐高分子の製造方法であり、下記(A)〜(C)を用い重合する工程を含むことを特徴とする。
(A)1分子中に2個以上の重合性二重結合を有するグリコール系エステル(a1)、又は、前記(a1)と1分子中に1個以上の重合性二重結合を有するビニル誘導体(a2)とを組み合わせた単量体混合物、のいずれかである重合性単量体、
(B)有機過酸化物ラジカル開始種又はアゾビス系化合物ラジカル開始種、
(C)下記一般式(I)で表される連鎖移動剤、
Figure 2010106198
(前記式(I)において、Zは水素原子、塩素原子、カルボキシル基、シアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、炭素原子と異項原子との合計原子数3〜20の1価の複素環式基、−OH、−SR、―N(R、―OC(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R、−P(=O)(OR、又は−P(=O)(Rを示し、前記Rは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20の1価芳香族炭化水素基、炭素原子と異項原子との合計数3〜20の1価の複素環式基、−OR’、−SR’、−N(R’)2又は重合体鎖を有する1価の基を示し、各R’は炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数6〜18の1価の芳香族炭化水素基または炭素原子と異項原子との合計原子数3〜18の1価の複素環式基を示し、
前記各Rは炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数6〜18の1価の芳香族炭化水素基又は炭素原子と異項原子との合計数3〜18の1価の複素環式基を示し、
前記Zの炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素、合計原子数3〜20の1価の複素環式基、カルボキシル基、Rの水素はそれぞれ置換基されていてもよく、前記Rの炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数6〜18の1価の芳香族炭化水素基、合計数3〜18の1価の複素環式基の水素はそれぞれ置換されていてもよい。)
<(A)重合性単量体>
本発明の多分岐高分子の製造方法において、(A)重合性単量体として、1分子中に2個以上の重合性二重結合を有するグリコール系エステル(a1)、又は、前記(a1)と1分子中に1個以上の重合性二重結合を有するビニル誘導体(a2)とを組み合わせた単量体混合物、のいずれかを用いる。本発明において、(A)重合性単量体として、下記のモノマーを用いることが重要である。これにより、一段階で多分岐高分子を得ることができる。
本発明における1分子中に2個以上の重合性二重結合を有するグリコール系エステル(a1)としては、例えば、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2−ビス〔4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(アクリロキシ・エトキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(メタクリロキシ・エトキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(アクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル〕プロパン、2−ヒドロキシ−1−アクリロキシ−3−メタクリロキシプロパン、2−ヒドロキシ1,3−ジメタクリロキシプロパン、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート等のグリコールの(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。
前記1分子中に2個以上の重合性二重結合を有するグリコール系エステル(a1)は、上記のものを単独又は2種類以上を組み合わせて使用可能である。
なお、本発明において「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸、メタクリル酸の両方を示す。
本発明における1分子中に1個以上の重合性二重結合を有するビニル誘導体(a2)としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル等のアルキル基の炭素数が1〜20のアクリル酸アルキルエステル;アクリル酸シクロヘキシル等のシクロアルキル基の炭素数が3〜20のアクリル酸シクロアルキルエステル;アクリル酸トリシクロデシル、アクリル酸トリシクロデシロキシエチル、アクリル酸トリシクロデシロキシプロピル等のトリシクロアルキル基の炭素数が5〜20のアクリル酸トリシクロアルキルエステル;アクリル酸アミノメチル、アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル等のアルキル基の炭素数が1〜20のアクリル酸アミノアルキルエステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル等のアルキル基の炭素数が1〜20のメタクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸シクロヘキシル等のシクロアルキル基の炭素数が3〜20のメタクリル酸シクロアルキルエステル;メタクリル酸トリシクロデシル、メタクリル酸トリシクロデシロキシエチル、メタクリル酸トリシクロデシロキシプロピル等のトリシクロアルキル基の炭素数が5〜20のメタクリル酸トリシクロアルキルエステル;メタクリル酸アミノメチル、メタクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル等のアルキル基の炭素数が1〜20のメタクリル酸アミノアルキルエステル;スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、t−ブチルスチレン等のスチレン系単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、酢酸イソプロペニル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アクリルアミド、メタクリルアミド等のビニル誘導体;マレイン酸ジメチルエステル、マレイン酸ジエチルエステル等の不飽和二塩基酸のジアルキルエステル、ヒンダートアミノ基を有するアクリル酸エステル若しくはメタクリル酸エステル、ベンゾトリアゾール基を有するアクリル酸エステル若しくはメタクリル酸エステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等グリシジル基を含有する(メタ)アクリル酸グリシジルアルキルエステル、水酸基を含有する(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル等が挙げられる。前記(a2)ビニル誘導体は、単独で又は2種類以上組み合わせて使用可能である。
(A)重合性単量体としては、前記(a1)1分子中に2個以上の重合性二重結合を有するグリコール系エステルであることが好ましい。グリコール系エステルが多分岐高分子の構成単量体であると、有機溶剤や水に可溶となる傾向がある。
<(B)ラジカル開始剤>
本発明の多分岐高分子の製造方法において、上記(A)重合性単量体の共重合体である多分岐高分子は、ラジカル重合することにより得られる。
前記ラジカル重合におけるラジカル開始種としては、例えば、有機過酸化物又はアゾビス系化合物等を使用することができる。
有機過酸化物としては、例えば、イソブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジシクロベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、1、1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサド、ジイソブチルパーオキシジカーボネート、2−ジエチルヘキシルパーオキシジカーボネート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート等が挙げられる。
アゾビス系化合物としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチルアゾジイソブチレート、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、(1フェニルエチル)アゾジフェニルメタン、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニル)、2,2’−アゾビス(2,2,4−トリメチルペンタン)、2−フェニルアゾ−2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)等が挙げられる。
これらの重合開始剤は、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の多分岐高分子の製造方法においては、ラジカル開始種として、アゾビス系化合物、特に2,2‘−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)等が重合温度条件下で有効にラジカルを発生できるの点から好ましい。
<(C)連鎖移動剤>
本発明の多分岐高分子の製造方法において用いられる連鎖移動剤は、下記一般式(I)で表されるものを用いる。
Figure 2010106198
(前記式(I)において、Zは水素原子、塩素原子、カルボキシル基、シアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、炭素原子と異項原子との合計原子数3〜20の1価の複素環式基、−OH、−SR、―N(R、―OC(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R、−P(=O)(OR、又は−P(=O)(Rを示し、前記Rは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20の1価芳香族炭化水素基、炭素原子と異項原子との合計数3〜20の1価の複素環式基、−OR’、−SR’、−N(R’)2又は重合体鎖を有する1価の基を示し、各R’は炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数6〜18の1価の芳香族炭化水素基または炭素原子と異項原子との合計原子数3〜18の1価の複素環式基を示し、
前記各Rは炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数6〜18の1価の芳香族炭化水素基又は炭素原子と異項原子との合計数3〜18の1価の複素環式基を示し、
前記Zの炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素、合計原子数3〜20の1価の複素環式基、カルボキシル基、Rの水素はそれぞれ置換基されていてもよく、前記Rの炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数6〜18の1価の芳香族炭化水素基、合計数3〜18の1価の複素環式基の水素はそれぞれ置換されていてもよい。)
連鎖移動剤として具体的には、ジチオ安息香酸ベンジル、1−フェニルエチルジチオ安息香酸塩、2−フェニルプロプ−2−イルジチオ安息香酸塩、1−アセトキシルエチルジチオ安息香酸塩、ヘキサキス(チオベンゾイルチオメチル)ベンゼン、1,4−ビス(チオベンゾイルチオメチル)ベンゼン、1,2,4,5−テトラキス(チオベンゾイルチオメチル)ベンゼン、1,4−ビス−(2−(チオベンゾイルチオ)プロプ−2−イル)ベンゼン、1−(4−メトキシフェニル)エチルジチオ安息香酸塩、ジチオ酢酸ベンジル;
エトキシカルボニルメチルジチオアセタート、2−(エトキシカルボニル)プロプ−2−イルジチオベンゾアート、2−シアノプロプ−2−イルジチオベンゾアート、第三ブチルジチオベンゾアート、2,4,4−トリメチルペント−2−イルジチオベンゾアート、2−(4−クロロフェニル)プロプ−2−イルジチオベンゾアート、3−及び4−ビニルベンジルジチオベンゾアート、S−ベンジルジエトキシホスフィニルジチオフォルマート、第三ブチルトリチオペルベンゾアート、2−フェニルプロプ−2−イル4−クロロジチオベンゾアート、2−フェニルプロプ−2−イル1−ジチオナフタラート、4−シアノペンタン酸ジチオベンゾアート、ジベンジルテトラチオテレフタラート、ジベンジルトリチオカーボネート、カルボキシメチルジチオベンゾアート等のジチオベンゾアート末端基を持つポリ(酸化エチレン);
1−ピロールカルボジチオ酸ベンジル、1−(2−ピロリジノン)カルボジチオ酸ベンジル、(1,2−ベンゼンジカルボキシイミド)カルボジチオ酸ベンジル、1−ピロールカルボジチオ酸2−シアノプロプ−2−イル、1−ピロールカルボジチオ酸2−シアノブト−2−イル、1−イミダゾールカルボジチオ酸ベンジル、N,N−ジメチルジチオカルバミン酸S−(2−シアノプロプ−2−イル)、N,N−ジエチルジチオカルバミン酸S−ベンジル、1−(2−ピロリジノン)カルボジチオ酸、N,N−ジエチルジチオカルバミン酸S−(2−エトキシカルボニルプロプ−2−イル)、キサントゲン酸O−エチルS−(1−フェニルエチル)、キサントゲン酸O−エチルS−(2−(エトキシカルボニル)プロプ−2−イル)、キサントゲン酸O−エチルS−(2−シアノプロプ−2−イル)、キサントゲン酸O−エチルS−シアノメチル、キサントゲン酸O−フェニルS−ベンジル、キサントゲン酸O−ペンタフルオロフェニルS−ベンジル、3,3−ジ(ベンジルチオ)プロプ−2−エンジチオ酸ベンジル等が挙げられる。
他の適切な連鎖移動剤は、最近の論文献に記載されている。例えば、Australian Journal of Chemistry, 2005, 58, 379-410、Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry 2005, 43, 5347-5393、Macromolecular Rapid Communications 2006, 27, 653-692
なお、本発明において、上記式(I)で表される連鎖移動剤のZ基及びR基は、多分岐高分子の末端部分に取り込まれることとなる。上記の中でも、式(Ia)で表される1−ピロールカルボジチオ酸ベンジル等が好ましい。
Figure 2010106198
<多分岐高分子の製造条件>
前記ラジカル重合方法においては、有機溶剤の存在下で溶液重合をすることが好ましい。この場合に使用できる有機溶剤としては、トルエン、キシレン、又は「ソルベッソ100もしくは150」(芳香族炭化水素混合物、エクソン社製の商品名)等の芳香族炭化水素類;へプタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族系炭化水素類;ミネラルスピリット、ホワイトスピリット、ミネラルターペン等の芳香族―脂肪族炭化水素類混合溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル等の酢酸エステル類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;イソプロパノール、ノルマルブタノール、イソブタノール等の脂肪族アルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルキレングリコールモノアルキルエーテル類;非プロトン系溶剤としてN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、アルキルエーテル、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサンに溶解して使用できる。等が挙げることができ、これらの有機溶剤は単独又は混合溶剤として使用される。
重合に際して、前記各重合性単量体は、予め混合物とした上で反応系に添加してもよいし、別に反応系に添加してもよく、また、この混合物を分割して反応系に添加してもよい。
本発明の多分岐高分子の製造において、前記(A)重合成単量体、(B)ラジカル開始種、(C)連鎖移動剤、及び必要により有機溶剤を用い、通常の重合方法で重合を、好ましくは溶液重合法で重合を行う。
上記成分の配合割合は、特に制限はない。また、反応時間、反応温度についても特に制限はなく、通常の重合方法における条件で行えばよい。
<本発明の多分岐高分子>
上記の製造方法により得られる本発明の多分岐高分子は、重量平均分子量が1,000〜1,000,000の範囲となる。好ましくは2,000〜1,000,000である。1,000未満では、可とう性が低下する傾向がある。分子量があまり高くなりすぎると粘度が高くなり、有機溶剤や水に対する溶解性が低下する傾向がある。
重量平均分子量は、溶液重合開始時のモノマー濃度、ラジカル開始種の種類、重合温度により決定されるため、これらを適宜調整すればよい。
本発明において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ法(GPC)で測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算した値である。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお以下の記載における配合量は、質量部で表す。
(実施例1〜4)
<多分岐高分子1〜4の製造>
混合機及び冷却器を備え付けた反応器に表1に示す配合物A、B、C及び有機溶剤を入れ、60℃、24〜48時間反応させた。反応後、沈殿用の各種有機溶剤を加えてポリマーを再沈殿させ、上澄み液を取り除く。ポリマー中に残った各種有機溶剤を乾燥させ、多分岐高分子1〜4として固体を得た。
Figure 2010106198
なお、表1中の化合物の詳細は以下のとおりである。
BA:ブチルアクリレート(東亜合成(株)製)
BDDA :1,4−ブタンジオールジアクリレート(アルドリッチ社製)
PEGAD258:ポリエチレングリコールジアクレレート(Mn=258)(アルドリッチ社製)
PEGAD575:ポリエチレングリコールジアクレレート(Mn=575)(アルドリッチ社製)
CTA:1−ピロールカルボジチオ酸ベンジル
AIBN:2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(日本ヒドラジン工業(株)製)
なお、得られた多分岐高分子1〜4を、それぞれ式(1)〜式(4)として以下に示す。式において、N、M=1〜20である。
多分岐高分子1
Figure 2010106198
多分岐高分子2
Figure 2010106198
多分岐高分子3
Figure 2010106198
多分岐高分子4
Figure 2010106198
実施例4で得られた多分岐高分子4を核磁気共鳴スペクトル(NMR)で測定した結果を図1に示す。NMR測定条件は以下のとおりである。
<核磁気共鳴スペクトル(NMR)測定条件>
使用機器:JNM−EX270 FT NMR(日本電子(株)製)
測定溶媒:重クロロホルム
内部標準:テトラメチルシラン
(比較例1)
<多分岐高分子5の製造>
混合機及び冷却器を備え付けた反応器に表1に示す配合物A、B及び有機溶剤を入れ(C成分はなし)、60℃、24時間反応させた。反応後、沈殿用の各種有機溶剤を加えてポリマーを再沈殿させ、上澄み液を取り除く。ポリマー中に残った各種有機溶剤を乾燥させ、多分岐高分子5として固体を得た。
なお、得られた多分岐高分子5を、式(5)として以下に示す。式において、N、M=1〜20である。
多分岐高分子5
Figure 2010106198
この多分岐高分子1〜5の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ法(GPC)により、標準ポリスチレンによる検量線を用いて以下に示す条件で測定した。
<ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)条件>
使用機器:DP−8020(東ソー(株)製)
カラム:TOSHO TSK−GELs GMHXL+G4000XL+G3000XL+G2500XL(東ソー(株)製)
溶離液:テトラヒドロフラン
測定温度:40℃
流量:1.0ml/min
検出器:示差屈折計
<溶解性評価方法>
得られた多分岐高分子1〜5について、下記の評価方法に従い調べ、評価結果を表2に示した。
得られた多分岐高分子1〜5に対して溶媒を1/1(wt%)で溶解した時の溶解性を目視により下記基準で評価した。
○:透明(完全に溶解)、
△:やや濁る(部分的に溶解)、
×:白濁(不溶解)
Figure 2010106198
表2が示すように、本発明の製造方法で得られた多分岐高分子は、一段階の製造工程で得られ、また有機溶剤や水に可溶である。
様々な有機溶剤は水に可溶であることから、カラーフィルター、レジスト、インキ、塗料、電子・電子材料、シーリング剤、フィルム原料等の硬化性樹脂や各種添加剤等、ナノスケールの構造制御を要する分子デバイスへの幅広い応用が可能であり、産業上の利用価値は高いといえる。
実施例4で得られた多分岐高分子4の1H−NMRスペクトル図を示す。

Claims (5)

  1. 下記(A)〜(C)を用い重合する工程を含む多分岐高分子の製造方法。
    (A)1分子中に2個以上の重合性二重結合を有するグリコール系エステル(a1)、又は、前記(a1)と1分子中に1個以上の重合性二重結合を有するビニル誘導体(a2)とを組み合わせた単量体混合物、のいずれかである重合性単量体、
    (B)有機過酸化物ラジカル開始種又はアゾビス系化合物ラジカル開始種、
    (C)下記一般式(I)で表される連鎖移動剤、
    Figure 2010106198
    (前記式(I)において、Zは水素原子、塩素原子、カルボキシル基、シアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、炭素原子と異項原子との合計原子数3〜20の1価の複素環式基、−OH、−SR、―N(R、―OC(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R、−P(=O)(OR、又は−P(=O)(Rを示し、前記Rは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20の1価芳香族炭化水素基、炭素原子と異項原子との合計数3〜20の1価の複素環式基、−OR’、−SR’、−N(R’)2又は重合体鎖を有する1価の基を示し、各R’は炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数6〜18の1価の芳香族炭化水素基または炭素原子と異項原子との合計原子数3〜18の1価の複素環式基を示し、
    前記各Rは炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数6〜18の1価の芳香族炭化水素基又は炭素原子と異項原子との合計数3〜18の1価の複素環式基を示し、
    前記Zの炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素、合計原子数3〜20の1価の複素環式基、カルボキシル基、Rの水素はそれぞれ置換基されていてもよく、前記Rの炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数6〜18の1価の芳香族炭化水素基、合計数3〜18の1価の複素環式基の水素はそれぞれ置換されていてもよい。)
  2. 前記多分岐高分子の重量平均分子量が1,000〜1,000,000である請求項1に記載の多分岐高分子の製造方法。
  3. 前記重合が、有機溶剤を用いた溶液重合である請求項1又は2に記載の多分岐高分子の製造方法。
  4. 前記(A)重合性単量体が、1分子中に2個以上の重合性二重結合を有するグリコール系エステル(a1)である請求項1〜3のいずれか一項に記載の多分岐高分子の製造方法。
  5. 前記(a1)が、1,4−ブタンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートのいずれかであり、前記(a2)がブチルアクリレートであり、前記(C)連鎖移動剤が下記式(Ia)で表される連鎖移動剤である請求項1〜4のいずれか一項に記載の多分岐高分子の製造方法。
    Figure 2010106198
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015147923A (ja) * 2014-01-09 2015-08-20 公立大学法人大阪市立大学 熱硬化性多分岐型高分子とその製造方法および硬化多分岐型高分子
JP2016023205A (ja) * 2014-07-17 2016-02-08 日立化成株式会社 グラフト重合体及びその製造法

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