JP2012052133A - (2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体およびグラフト共重合体 - Google Patents

(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体およびグラフト共重合体 Download PDF

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Abstract

【課題】高分子量化された新規な(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体およびグラフト重合体を提供する。
【解決手段】1分子中に、一般式(I)で表わされるブロック構造単位を1単位以上有し、一般式(II)又は一般式(III)で表わされる構造単位を少なくとも1単位含有することを特徴とする(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体。
Figure 2012052133

【選択図】なし

Description

本発明は(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)共重合体に関する。
ポリ(2,6−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)は、2,6−ジ置換フェノールの酸化重合によって合成され、高い耐熱性を示すことが広く知られている。例えば、J. Am. Chem. Soc. 81, 6335−6336 (1959)にはポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキサイド)が、Macromolecules,
2, 107−108(1969)にはポリ(2,6−ジフェニル−1,4−フェニレンオキサイド)が報告されている。2位および6位に置換基を有するフェノールを用いるのは、J.
Polym. Sci. : Part A : Polymer Chemistry, 36, 505−517 (1998)に記載されているように、2つのオルト位のカップリングをブロックするためである。
本発明者らは、1つのオルト位に置換基のない2,5−ジメチルフェノールから、結晶性ポリ(2,5−ジメチル−1,4−フェニレンオキサイド)を合成することに成功している(特願2000−25621号明細書)。本ポリマーは、溶融−冷却後にも高い結晶融点を発現し、耐熱性及び耐溶剤性の高い結晶性ポリマーとして期待されている。しかしながら、このポリマーの成形体の機械的強度、耐衝撃性はまだ十分満足しうるものではない。
本発明の目的は、高分子量化された新規な(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体および(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)グラフト重合体を提供することである。
本発明の課題は下記の手段により達成された。
<1>1分子中に、一般式(I)で表わされるブロック構造単位を1単位以上有し、一般式(II)又は一般式(III)で表わされる構造単位を少なくとも1単位含有することを特徴とする(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体。
Figure 2012052133
(式中、Rは炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数7〜20のアラルキル基または炭素原子数6〜20のアリール基を表わし、二つのRは互いに同一でも異なっていてもよい。Rは炭素原子数6〜20の無置換アリーレン基を表わし、Rは炭素原子数1〜20の無置換アルキレン基、炭素原子数7〜20の無置換アラルキレン基、炭素原子数2〜20の無置換アルケニレン基、炭素原子数8〜20の無置換アラルケニレン基、炭素原子数2〜20の無置換アルキニレン基または炭素原子数8〜20の無置換アラルキニレン基を表わす。Tは−CO−を表わし、Qは−O−または−CO−を表わす。aは数平均重合度を表わし、5以上の数である。b、cおよびeは1または0であり、dは1である。)
<2>一般式(I)におけるaが5〜5,000であり、一般式(I)で表わされるブロック構造単位が1分子中1〜1,000単位であり、一般式(II)及び/又は一般式(III)で表わされる構造単位が1分子中1〜1,000,000単位であることを特徴とする<1>記載の(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体。
<3>溶融後、冷却する際に、150℃以上に5J/g以上の結晶化の発熱ピークを示す、及び/又は、溶融物を、冷却後、再び加熱する際に、150℃以上に5J/g以上の結晶融解の吸熱ピークを示すことを特徴とする<1>または<2>に記載の(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体。
<4><1>〜<3>のいずれかに記載の(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体を含んでなることを特徴とする樹脂組成物。
ここで、化合物について「基」とは、特に断らない限り、無置換のものとさらに置換基を有するものの両方を包含する意味である。
本発明の(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体および(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)グラフト重合体は、ポリ(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)の分子量を向上させることができる。これにより、成形体の機械的強度、耐衝撃性等がいっそう向上することが期待され、射出成形材料やフィルム材料などにさらに有用であるといえる。
次に本発明を詳細に説明する。
(1)ブロック共重合体
本発明でいう(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体とは、1分子中に、上記一般式(I)で表わされるブロック構造単位を1単位以上有し、上記一般式(II)及び/又は上記一般式(III)で表わされる構造単位を1単位以上含有する重合体をいう。
上記一般式(I)のRにおける無置換炭化水素基として、好ましくは、炭素原子数1〜30の(より好ましくは炭素原子数1〜20の)アルキル基、炭素原子数7〜30の(より好ましくは炭素原子数7〜20の)アラルキル基または炭素原子数6〜30の(より好ましくは炭素原子数6〜20の)アリール基であり、具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、ベンジル基、2−フェニルエチル基、1−フェニルエチル基、フェニル基、4−メチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。
上記一般式(I)のRにおける置換炭化水素基は、好ましくは、ハロゲン原子、アルコキシ基、二置換アミノ基等で置換された、炭素原子数1〜30の(より好ましくは炭素原子数1〜20の)アルキル基、炭素原子数7〜30の(より好ましくは炭素原子数7〜20の)アラルキル基または炭素原子数6〜30の(より好ましくは炭素原子数6〜20の)アリール基であり、具体例としては、トリフルオロメチル基、2−t−ブチルオキシエチル基、3−ジフェニルアミノプロピル基等が挙げられる。
上記一般式(I)の二つのRは炭素原子数1〜20の炭化水素基であることが好ましく、炭素原子数1〜10のアルキル基であることがより好ましく、炭素原子数1〜6のアルキル基であることがさらに好ましい。
上記一般式(I)におけるaは、一般式(I)中の繰り返し単位の数平均重合度を表わし、5以上の数である。aが5未満のときにはブロック共重合体としての性質が十分に発揮できないので好ましくない。aは通常5〜5,000の範囲の数であるが、この範囲内で、1,000以下が好ましく、500以下がより好ましく、100以下がさらに好ましい。またこの範囲内で、5以上が好ましく、10以上がより好ましく、15以上がさらに好ましい。
上記一般式(I)で表わされるブロック構造単位においては、本発明の目的のブロック共重合体としての性質を損なわない範囲で、一般式(I)中の繰り返し単位(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド単位)以外の構造を含んでもよい。上記一般式(I)中の繰り返し単位以外の構造としては、下記一般式(VI)〜(XI)で表わされる構造単位、下記一般式(X)で表わされる構造単位、下記一般式(XI)で表わされる構造単位等を挙げることができる。上記一般式(I)の繰り返し単位以外の構造の含有量としては、一般式(I)の2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド単位100単位に対し、好ましくは20単位以下、より好ましくは10単位以下、さらに好ましくは5単位以下である。
Figure 2012052133
(式中、Rは上記一般式(I)のそれと同じ意味をもち、すべてのRは互いに同一でも異なっていてもよい。)
Figure 2012052133
(式中、R及びRは水素原子、無置換炭化水素基または置換炭化水素基を表し、二つのR及びRは同一でも異なっていてもよく、二つのR及び/又は二つのRが環を形成していてもよい。)
Figure 2012052133
(式中、R及びRは上記一般式(X)のそれらと同じ意味をもち、すべてのR及びRは同一でも異なっていてもよく、同じベンゼン環に置換した2つのR及び/又はRが環を形成していてもよい。Rは酸素原子、硫黄原子、スルホニル基、カルボニル基、二価の無置換炭化水素基または二価の置換炭化水素基を表わし、mは1または0である。)
上記一般式(VI)〜(XI)におけるRの具体例及び好ましい基などは上記一般式(I)におけるそれと同様である。
上記一般式(X)のR及びRにおける無置換炭化水素基としては、二つのR及び二つのRが環を形成しない場合、炭素原子数1〜30の(より好ましくは炭素原子数1〜20の)アルキル基、炭素原子数7〜30の(より好ましくは炭素原子数7〜20の)アラルキル基または炭素原子数6〜30の(より好ましくは炭素原子数6〜20の)アリール基が好ましい。具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、ベンジル基、2−フェニルエチル基、1−フェニルエチル基、フェニル基、4−メチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。二つのR及び二つのRが環を形成する場合、5〜7員環が好ましく、二つのR及び二つのRが−(CH2)3−基、−(CH2)4−基または−CH=CH−CH=CH−基として環を形成するものであることがより好ましい。
上記一般式(X)のR及びRにおける置換炭化水素基は、二つのR及び二つのRが環を形成しない場合、好ましくは、ハロゲン原子、アルコキシ基、二置換アミノ基等で置換された、炭素原子数1〜30の(より好ましくは炭素原子数1〜20の)アルキル基、炭素原子数7〜30の(より好ましくは炭素原子数7〜20の)アラルキル基または炭素原子数6〜30の(より好ましくは炭素原子数6〜20の)アリール基であり、具体例としては、トリフルオロメチル基、2−t−ブチルオキシエチル基、3−ジフェニルアミノプロピル基等が挙げられる。二つのR及び二つのRが環を形成する場合、前記の置換基を有する、5〜7員環が好ましく、二つのR及び二つのRが前記の置換基を有する、−CH2−O−CH2−基、−(CH2)4−基または−CH=CH−CH=CH−基として環を形成するものであることがより好ましい。
上記一般式(X)のR及びRとして、水素原子または炭素原子数1〜30の無置換炭化水素基が好ましく、水素原子または炭素原子数1〜20のアルキル基がより好ましい。さらに好ましくはRが水素原子または炭素原子数1〜20のアルキル基であり、Rが水素原子またはメチル基である。
上記一般式(XI)におけるR及びRの具体例及び好ましい基などは上記一般式(X)におけるそれらと同様である。
上記一般式(XI)のRにおける二価の無置換炭化水素基としては、炭素原子数1〜30の(より好ましくは炭素原子数1〜20の)無置換アルキレン基、炭素原子数7〜30の(より好ましくは炭素原子数7〜20の)無置換アラルキレン基または炭素原子数6〜30の(より好ましくは炭素原子数6〜20の)無置換アリレン基が好ましく、具体例としては、メチレン基、1,1−エチレン基、1,2−エチレン基、1,1−プロピレン基、1,3−プロピレン基、2,2−プロピレン基、1,1−ブチレン基、2,2−ブチレン基、3−メチル−2,2−ブチレン基、3,3−ジメチル−2,2−ブチレン基、1,1−ペンチレン基、3,3−ペンチレン基、1,1−ヘキシレン基、1,1−ヘプチレン基、1,1−オクチレン基、1,1−ノニレン基、1,1−ドデシレン基、1,1−ペンタデシレン基、1,1−オクタデシレン基、1,1−シクロペンチレン基、1,1−シクロヘキシレン基、フェニルメチレン基、ジフェニルメチレン基、1−フェニルー1,1−エチレン基、9,9−フルオレン基、α,α'−1,4−ジイソプロピル基、1,2−フェニレン基、1,3−フェニレン基、1,4−フェニレン基等が挙げられる。
上記一般式(XI)のRにおける二価の置換炭化水素基としては、炭素原子数1〜30の(より好ましくは炭素原子数1〜20の)置換アルキレン基、炭素原子数7〜30の(より好ましくは炭素原子数7〜20の)置換アラルキレン基または炭素原子数6〜30の(より好ましくは炭素原子数6〜20の)置換アリレン基が好ましく、具体例としては、ヘキサフルオロ−2,2−プロピレン基、ペンタフルオロフェニルメチレン基、4−メトキシフェニルメチレン基、4−ジメチルアミノフェニルメチレン基等を挙げることができる。
上記一般式(XI)のRとしては、酸素原子または二価の炭化水素基が好ましく、炭素原子数1〜20のアルキレン基または炭素原子数7〜20のアラルキレン基がより好ましく、炭素原子数1〜6のアルキレン基がさらに好ましい。
上記一般式(I)で表わされるブロック構造単位に含有させる、一般式(I)を構成する繰り返し単位以外の構造の含有量としては、一般式(I)で表わされるブロック構造単位中の繰り返し単位100単位に対し、好ましくは20単位以下、より好ましくは10単位以下、さらに好ましくは5単位以下である。
上記一般式(II)のRにおける無置換アリレン基として、好ましくは、炭素原子数6〜30の(より好ましくは炭素原子数6〜20の)無置換アリレン基であり、具体的には1,2−フェニレン基、1,3−フェニレン基、1,4−フェニレン基、2−メチル−1,4−フェニレン基、2,3−ジメチル−1,4−フェニレン基、2,5−ジメチル−1,4−フェニレン基、2,6−ジメチル−1,4−フェニレン基、2,3,5−トリメチル−1,4−フェニレン基、テトラメチル−1,4−フェニレン基、2−エチル−1,4−フェニレン基、2−プロピル−1,4−フェニレン基、2−ブチル−1,4−フェニレン基、2−ペンチル−1,4−フェニレン基、2−ヘキシル−1,4−フェニレン基、2−フェニル−1,4−フェニレン基、2−ベンジル−1,4−フェニレン基、1,4−ナフチレン基、2,3−ナフチレン基、1,5−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、4,4'−ビフェニレン基、3,3'−ビフェニレン基、3,4'−ビフェニレン基、2,2'−ビフェニレン基等を挙げることができる。
上記一般式(II)のRにおける置換アリレン基は、好ましくは、ハロゲン原子、アルコキシ基、二置換アミノ基等で置換された炭素原子数6〜30の(より好ましくは炭素原子数6〜20の)アリレン基であり、具体例としては、テトラフルオロ−1,4−フェニレン基、2−クロロ−1,4−フェニレン基、2−エトキシ−1,4−フェニレン基、2−ジメチルアミノ−1,4−フェニレン基等が挙げられる。
上記一般式(II)のRは炭素原子数6〜20のアリレン基であることが好ましく、炭素原子数6〜12のアリレン基であることがより好ましく、1,4−フェニレン基、1,3−フェニレン基、2,5−ジメチル−1,4−フェニレン基、2,6−ナフチレン基であることがさらに好ましい。
上記一般式(III)のRにおける無置換アルキレン基として、好ましくは、炭素原子数1〜30の(より好ましくは炭素原子数1〜20の)無置換アルキレン基であり、具体的にはメチレン基、1,1−エチレン基、1,2−エチレン基、1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基、1,4−ブチレン基、1,5−ペンチレン基、1,6−ヘキシレン基、1,12−ドデシレン基、1,18−オクタデシレン、1,4−シクロヘキシレン基等を挙げることができる。
上記一般式(III)のRにおける置換アルキレン基は、好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、置換アミノ基、アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基、ニトリル基等で置換された炭素原子数1〜30の(より好ましくは炭素原子数1〜20の)アルキレン基であり、具体例としては、クロロ−1,2−エチレン基、テトラフルオロ−1,2−エチレン基、メトキシ−1,2−エチレン基、メトキシカルボニル−1,2−エチレン基等が挙げられる。
上記一般式(III)のRにおける無置換アラルキレン基として、好ましくは、炭素原子数7〜30の(より好ましくは炭素原子数7〜20の)無置換アラルキレン基であり、具体的には1−フェニル−1,1−メチレン基、2−フェニル−1,1−エチレン基、1−フェニル−1,2−エチレン基、1−フェニル−1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基、1−フェニル−1,4−ブチレン基、1−フェニル−1,5−ペンチレン基、1−フェニル−1,6−ヘキシレン基、1−フェニル−1,12−ドデシレン基等を挙げることができる。
上記一般式(III)のRにおける置換アラルキレン基は、好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、置換アミノ基、アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基、ニトリル基等で置換された炭素原子数7〜30の(より好ましくは炭素原子数7〜20の)アラルキレン基であり、具体例としては、4−クロロフェニル−1,2−エチレン基、4−メトキシフェニル−1,2−エチレン基等が挙げられる。
上記一般式(III)のRにおける無置換アルケニレン基として、好ましくは、炭素原子数2〜30の(より好ましくは炭素原子数2〜20の)無置換アルケニレン基であり、具体的には1,1−エテニレン基、1,2−エテニレン基、1,2−(1−プロペニレン)基、1,3−(1−プロペニレン)基、1,4−(1−ブテニレン)基、1,5−(1−ペンテニレン)基、1,6−(1−ヘキセニレン)基、1,12−(1−ドデセニレン)基、1,18−(1−オクタデセニレン)基、1,4−(2−シクロヘキセニレン)基等を挙げることができる。
上記一般式(III)のRにおける置換アルケニレン基は、好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、置換アミノ基、アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基、ニトリル基等で置換された炭素原子数1〜30の(より好ましくは炭素原子数1〜20の)アルケニレン基であり、具体例としては、クロロ−1,2−エテニレン基、テトラフルオロ−1,2−エテニレン基、メトキシ−1,2−エテニレン基、メトキシカルボニル−1,2−エテニレン基等が挙げられる。
上記一般式(III)のRにおける無置換アラルケニレン基として、好ましくは、炭素原子数8〜30の(より好ましくは炭素原子数8〜20の)無置換アラルケニレン基であり、具体的には2−フェニル−1,1−エテニレン基、1−フェニル−1,2−エテニレン基、1−フェニル−1,2−(1−プロペニレン)基、1,3−(1−プロペニレン)基、1−フェニル−1,4−(1−ブテニレン)基、1−フェニル−1,4−(2−ブテニレン)基、1−フェニル−1,5−(1−ペンテニレン)基、1−フェニル−1,6−(1−ヘキセニレン)基、1−フェニル−1,12−(1−ドデセニレン)基等を挙げることができる。
上記一般式(III)のRにおける置換アラルケニレン基は、好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、置換アミノ基、アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基、ニトリル基等で置換された炭素原子数8〜30の(より好ましくは炭素原子数8〜20の)アラルケニレン基であり、具体例としては、4−クロロフェニル−1,2−エテニレン基、4−メトキシフェニル−1,2−エテニレン基等が挙げられる。
上記一般式(III)のRにおける無置換アルキニレン基として、好ましくは、炭素原子数2〜30の(より好ましくは炭素原子数2〜20の)無置換アルキニレン基であり、具体的にはエチニレン基、1、3−(1−プロピニレン)基、3、3−(1−プロピニレン)基、1,4−(1−ブチニレン)基、1,5−(1−ペンチニレン)基、1,6−(1−ヘキシニレン)基、1,12−(1−ドデシニレン)基、1,18−(1−オクタデシニレン)基等を挙げることができる。
上記一般式(III)のRにおける置換アルキニレン基は、好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、置換アミノ基、アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基、ニトリル基等で置換された炭素原子数2〜30の(より好ましくは炭素原子数2〜20の)アルキニレン基であり、具体例としては、3−クロロ−1,3−(1−プロピニレン)基、3,3−ジフルオロ−1,3−(1−プロピニレン)基等が挙げられる。
上記一般式(III)のRにおける無置換アラルキニレン基として、好ましくは、炭素原子数8〜30の(より好ましくは炭素原子数8〜20の)無置換アルキニレン基であり、具体的には3−フェニル−1,3−(1−プロピニレン)基、3−フェニル−1,4−(1−ブチニレン)基等を挙げることができる。
上記一般式(III)のRにおける置換アラルキニレン基は、好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、置換アミノ基、アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基、ニトリル基等で置換された炭素原子数8〜30の(より好ましくは炭素原子数8〜20の)アラルキニレン基であり、具体例としては、3−(4−クロロフェニル)−1,3−(1−プロピニレン)基、3−(4−メトキシフェニル)−1,3−(1−プロピニレン)基等が挙げられる。
上記一般式(III)のRは炭素原子数1〜30の無置換アルキレン基、炭素原子数1〜30の置換アルキレン基、炭素原子数7〜30のアラルキレン基、炭素原子数2〜30のアルケニレン基であることが好ましく、炭素原子数1〜25のアルキレン基、炭素原子数2〜20のアルケニレン基であることがより好ましく、炭素原子数1〜20のアルキレン基、炭素原子数2〜10のアルケニレン基であることがさらに好ましい。
上記一般式(II)および(III)におけるTは−CO−、−CONH−または−SO−であり、好ましくは−CO−、−CONH−であり、さらに好ましくは−CO−である。
上記一般式(II)および(III)におけるQは−O−、−CO−、−SO2−、−OCO−、−NHCO−または−OSi(CH3)2−であり、好ましくは−O−、−CO−、−OCO−、−NHCO−または−OSi(CH3)2−であり、より好ましくは−O−、−CO−または−NHCO−であり、さらに好ましくは−O−または−CO−である。
上記一般式(II)および(III)におけるb、c、dおよびeは1または0であり、c、dおよびeの少なくとも1つは1である。bは好ましくは1である。dおよびeは好ましくは1である。
本発明におけるブロック共重合体は、1分子中に上記一般式(I)で表わされるブロック構造単位を1単位以上有し、上記一般式(II)及び/又は一般式(III)で表わされる構造単位を1単位以上含有する。本発明のブロック共重合体において、上記一般式(I)で表わされるブロック構造単位の含有量は、1分子中、好ましくは1〜1,000単位であり、好ましくは1〜100単位であり、さらに好ましくは1〜50単位である。上記一般式(II)及び/又は一般式(III)で表わされる構造単位の含有量は、1分子中、好ましくは1〜100,000単位であり、より好ましくは1〜10,000単位であり、さらに好ましくは1〜1,000単位である。なお、1分子中に上記一般式(I)で表わされるブロック構造単位を2種以上含んでよく、上記一般式(II)及び/又は一般式(III)で表わされる構造単位をそれぞれ2種以上含んでもよい。
本発明におけるブロック共重合体は、さらに、上記一般式(I)で表わされる構造単位をもつ重合体や、上記一般式(II)及び/又は一般式(III)で表わされる重合体との混合物として用いることもできる。
(2)グラフト重合体
本発明でいう(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)グラフト重合体とは、1分子中に、上記一般式(IV)で表わされる構造単位を1単位以上有するか、又は上記一般式(IV)で表わされる構造単位及び上記一般式(V)で表わされる構造単位を3単位以上含有する重合体をいう。
上記一般式(IV)は上記一般式(I)で表される構造単位を有しているが、この構造単位のRおよびaの具体例および好ましい例は上記一般式(I)と同様である。
上記一般式(IV)のRにおける三官能性無置換炭化水素基として好ましくは、炭素原子数1〜30の(より好ましくは炭素原子数1〜20の)三官能性無置換炭化水素基であり、具体的には、
Figure 2012052133
等を挙げることができる。
上記一般式(IV)のRにおける三官能性置換炭化水素基として好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、置換アミノ基、アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基、ニトリル基等で置換された炭素原子数1〜30の(より好ましくは炭素原子数1〜20の)三官能性炭化水素基であり、具体的には、
Figure 2012052133
等を挙げることができる。
上記一般式(IV)のRは三官能性無置換炭化水素基が好ましく、より好ましくは
Figure 2012052133
であり、さらに好ましくは、
Figure 2012052133
である。
上記一般式(IV)のUは−CO−、−OCO−または−NHCO−であり、好ましくは−CO−または−NHCO−であり、さらに好ましくは−CO−である。fは1または0であり、好ましくは1である。
上記一般式(V)のRの具体例および好ましい例は、上記一般式(IV)のRのそれらと同様である。
上記一般式(V)におけるRにおけるハロゲン原子はフッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表すが、フッ素原子または塩素原子が好ましい。
上記一般式(V)における無置換炭化水素基および置換炭化水素基の具体例および好ましい例は、上記一般式(XI)におけるRのそれらと同様である。
上記一般式(V)のWは−O−、−CO−、−CO2−、−OCO−または−CONH−を表わし、好ましくは−O−、−CO2−または−CONH−であり、より好ましくは−O−または−CO2−であり、さらに好ましくは−CO2−である。
本発明におけるグラフト重合体は、1分子中に上記一般式(IV)で表される構造単位を1単位以上有するか、又は上記一般式(IV)で表わされる構造単位及び上記一般式(V)で表される構造単位を3単位以上含有する。上記一般式(IV)で表される構造単位の含有量は、1分子中、好ましくは1〜100,000単位であり、より好ましくは1〜10,000単位であり、さらに好ましくは1〜1,000単位であり、特に好ましくは1〜100である。上記一般式(IV)及び/又は上記一般式(V)で表される構造単位の含有量は、1分子中、好ましくは3〜1,000,000単位であり、より好ましくは1〜100,000単位であり、さらに好ましくは1〜10,000単位であり、特に好ましくは1〜1,000である。なお、1分子中に上記一般式(IV)で表される構造単位を2種以上含んでよく、上記一般式(V)で表される構造単位を2種以上含んでもよい。
本発明におけるグラフト重合体は、上記一般式(I)で表される構造単位をもつ重合体や上記一般式(V)で表される重合体との混合物として用いることもでき、さらには、本発明のブロック共重合体や上記一般式(II)及び/又は(III)で表される重合体との混合物として用いることもできる。
本発明の重合体の形状に制約はないが、平均粒径が5mm以下であるパウダーであることが好ましく、平均粒径が2mm以下であるパウダーであることがさらに好ましい。
本発明の重合体の結晶性に特に限定はないが、溶融後、冷却する際に、150℃以上に5J/g以上の発熱ピーク(結晶化ピーク)を示す、及び/又は溶融物を冷却後、再び加熱する際に、150℃以上に5J/g以上の吸熱ピーク(結晶融解ピーク)を示すことが好ましい。
該重合体の結晶化ピーク及び結晶融解ピークは以下のようにして測定する。すなわち、示差走査熱量分析をアルゴン雰囲気下で実施し、まず10℃/minで室温からポリマーが完全に溶融する温度(完全溶融温度)まで昇温し、完全溶融温度で5分保温後、10℃/minで完全溶融温度から室温まで冷却したとき、150℃以上に5J/g以上の発熱ピーク(結晶化ピーク)の有無を調べる。次に、再度10℃/minで室温から完全溶融温度まで昇温したとき、150℃以上で5J/g以上の吸熱ピーク(結晶融解ピーク)の有無を調べる。
該重合体の溶融後、冷却する際の結晶化ピーク温度は180℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましく、220℃以上がさらに好ましい。また結晶化ピーク熱量は6J/g以上が好ましく、7J/g以上がより好ましく、10J/g以上がさらに好ましい。
該重合体の溶融、冷却後に再び加熱する際の融解ピーク温度は200℃以上が好ましく、240℃以上がより好ましく、270℃以上がさらに好ましい。また融解ピーク熱量は6J/g以上が好ましく、7J/g以上がより好ましく、10J/g以上がさらに好ましい。
本発明の重合体において、さらに好ましくは実質的にゲル分を含まないものである。ゲル分のないことは、例えば、1,2−ジクロロベンゼン1mlあたりポリマー1mgが150℃で溶解することで確認できる。「実質的にゲル分を含まない」とは、ポリマー中に含有されるゲル分が好ましくは5重量%以下、さらに好ましくは2重量%以下であることをいい、最も好ましくはゲル分が含有されないことをいう。
本発明の重合体の分子量について特に限定はないが、数平均分子量が500〜1,000,000であることが好ましく、1,000〜200,000であることがより好ましく、2,000〜100,000であることがさらに好ましい。
(3)共重合体の製造方法
以下に本発明のブロック共重合体の製造方法を説明する。
本発明のブロック共重合体の製造方法としては特に限定はないが、まず一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体を合成し、次に一般式(II)または一般式(III)で表わされる構造単位の少なくとも1種を共重合させることが好ましい。
一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体の合成法としては特に限定はないが、下記一般式(XII)で表わされる2,5−ジ置換フェノールを、配位原子が窒素原子である三座配位子と銅原子からなる銅錯体触媒および酸素存在下で酸化重合する方法が好ましい。該触媒および該反応条件については、特願2000−25621号明細書に記載されている方法に準じて行うことができる。
Figure 2012052133
(式中、Rは上記一般式(I)のそれと同じ意味をもつ。)
上記一般式(XII)におけるRの具体例および好ましい基などは上記一般式(I)におけるそれと同様である。
そこで上記のブロック構造単位(重合体)の製造方法を説明する。
銅錯体触媒における三座配位子とは、配位原子が窒素原子である三座配位子である。この配位子とは、化学大辞典(第1版、東京化学同人、1989年)に記載の通り、ある原子に配位結合で結合している分子またはイオンを指す。結合に直接かかわっている原子を配位原子という。三座配位子は配位原子数が3個の配位子である。
上記銅錯体触媒に用いられる三座配位子は、配位原子が窒素原子である以外には特に限定はない。かかる三座配位子の具体例を挙げれば、ジエチレントリアミン、ビス(2−ピリジルメチル)アミン、ビス(2−ピリジルエチル)アミン、ビス(2−イミダゾリルメチル)アミン、ビス(2−オキサゾリルメチル)アミン、ビス(2−チアゾリルメチル)アミン、N−(2−ピリジルメチリデン)−N−(2−ピリジルメチル)アミン、2,2’:6’,2”−ターピリジン、3−(2−ピリジルメチルイミノ)−2−ブタノンオキシム、トリス(2−ピリジル)メタン、トリス(2−イミダゾリル)メタン、トリス(1−ピラゾリル)メタン、トリス(1−ピラゾリル)ホスフェイト、トリス(1−ピラゾリル)ボーレート、1,4,7−トリアザシクロノナン等、あるいは、それらの誘導体等を挙げることができる。
この銅錯体触媒における銅原子の価数は0〜3価であるが、1または2価が好ましい。この銅錯体触媒において、該三座配位子と銅原子の比に特に制限はないが、実質的に形成される錯体として、該三座配位子1個あたり銅原子が1個以上が好ましい。より好ましくは1〜3個であり、さらに好ましくは1個である。銅錯体触媒は任意の量で用いることができるが、一般的にはフェノール性出発原料に対する銅の量として0.001〜50モル%が好ましく、0.01〜10モル%がより好ましい。
ブロック構造単位製造の酸化重合反応における酸化剤は、通常、酸素であり、不活性ガスとの混合物であってもよく、空気でもよい。酸素の使用量は、フェノール性出発原料に対して通常、当量以上大過剰に使用する。酸化重合は、反応溶媒の不在下でも実施することは可能であるが、一般には溶媒を用いることが望ましい。
酸化重合の反応温度は、反応媒体が液状を保つ範囲であれば特に制限はない。溶媒を用いない場合はフェノール性出発原料の融点以上の温度が必要である。好ましい温度範囲は0℃〜200℃であり、より好ましくは0℃〜150℃である、さらに好ましくは0℃〜100℃である。この反応を省エネルギーという観点から実施する場合には好ましい反応温度は10℃〜60℃である。反応時間は触媒量や反応温度などの条件によって変わるが、通常1時間以上、好ましくは3〜300時間である。
一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体は、上記一般式(XII)で表わされる2,5−ジ置換フェノールを単独または混合して酸化重合することにより得てもよく、下記一般式(XIII)で表わされるフェノール及び/又は下記一般式(XIV)で表わされるビスフェノールと混合して酸化重合することにより得てもよい。
Figure 2012052133
(式中、R及びRは上記一般式(X)のそれらと同じ意味をもち、R10は水素原子、フェノキシ基、無置換炭化水素基または置換炭化水素基である。)
Figure 2012052133
(式中、R〜Rおよびmは上記一般式(XI)のそれらと同じ意味をもつ。)
上記一般式(XIII)におけるR及びRの具体例及び好ましい基などは上記一般式(X)におけるそれらと同様である。
上記一般式(XIII)のR10は、水素原子、フェノキシ基または炭素原子数1〜20の炭化水素基であることが好ましく、水素原子、フェノキシ基または炭素原子数1〜6の炭化水素基であることがより好ましく、水素原子またはフェノキシ基であることがさらに好ましい。
上記一般式(XIV)におけるR〜Rの具体例及び好ましい基などは上記一般式(XI)におけるそれらと同様である。
上記一般式(XII)で表わされる2,5−ジ置換フェノールと上記一般式(XIII)で表わされるフェノール及び/又は上記一般式(XIV)で表わされるビスフェノールを混合して用いる場合、その混合比は目的のポリマーの物性を損なわない範囲で適宜定められるが、2,5−ジ置換フェノールが全フェノールモノマーに対して、好ましくは80モル%以上であり、より好ましくは90モル%以上であり、さらに好ましくは95モル%以上である。
上記一般式(XII)で表わされる2,5−ジ置換フェノール及び/又は(XIII)で表わされるフェノールを酸化重合した場合、一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体は一般に1分子の片方の末端のみに水酸基を有する。一方、上記一般式(XIV)で表わされるビスフェノールを混合して酸化重合した場合には、一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体は、上記一般式(XI)で表わされる構造単位を持ち、一般に1分子の両方の末端に水酸基を有するものを得ることができる。
また、一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体を、R11−CO−R12で表わされるカルボニル化合物またはX−R13−Xで表わされるハロゲン化合物(ただし、R11およびR12は水素原子、無置換炭化水素基または置換炭化水素基を表わし、R13は二価の無置換炭化水素基または二価の置換炭化水素基を表わし、Xは塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子を示す。R11およびR12の具体例及び好ましい基などは上記一般式(XI)におけるRのそれらと同様である。R13の具体例及び好ましい基などは上記一般式(XI)におけるRの酸素原子を除いたそれらと同様である。)と反応させる方法によっても、−C(R1112)−および−R13−で連結され、一般に1分子の両方の末端に水酸基を有するものを得ることができる。この方法の反応条件について特に限定はなく、上記一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体に対して、該カルボニル化合物および該ハロゲン化合物を0.5当量以上反応させればよい。
本発明のブロック共重合体の製造において、一般式(II)または一般式(III)で表わされる構造単位の少なくとも1種をもつよう共重合化させる方法は特に限定はないが、以下の方法が好ましい。ブロック共重合化の第1の実施態様としては、一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体を、XCO−R2−O−CH3、XCO−R2−COX、X−R3−H、X−R3−O−CH3、XCO−R3−H、XCO−R3−O−CH3、XCO−R−COX、X−OS−R−SO−X、X−OS−R−SO−X、X−CO−X等のハロゲン化合物または下記構造式(XV)又は(XVI)で表わされる環状酸無水物(ただし、Rは一般式(II)のそれと同じ意味をもち、Rは一般式(III)のそれと同じ意味をもち、Xは塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子を示す。)と反応させる方法がある。
Figure 2012052133
上記のハロゲン化合物または環状酸無水物を反応させる際の反応条件について特に限定はなく、上記一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体に対して、ハロゲン化合物のハロゲン原子または環状酸無水物を等モル量以上反応させればよい。なお上記のハロゲン化合物または環状酸無水物を反応させる際に、三級アミンなどの塩基存在下で反応させれば、一般にこれらハロゲン化合物および酸無水物は一般式(I)で表わされるブロック構造単位重合体の水酸基末端と反応する。一方、塩化アルミニウムなどのルイス酸存在下で反応させれば、一般にこれらハロゲン化合物および酸無水物は一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体の一方の芳香族末端と反応する。
ブロック共重合体を製造する第2の実施態様としては、一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体を、HO−CO−R−O−CH、HO−CO−R−CO−OH、HO−CO−R−H、HO−CO−R−O−CH、HO−CO−R−CO−OH等のカルボン酸類、R−O−CO−R−O−CH、R−O−CO−R−CO−O−R、R−O−CO−R−H、R−O−CO−R−O−CH、R−O−CO−R−CO−O−R等のカルボン酸エステル類またはOCN−R−O−CH、OCN−R−NCO、OCN−R−H、OCN−R−O−CH、OCN−R−NCO(ただし、Rは一般式(II)のそれと同じ意味をもち、Rは一般式(III)のそれと同じ意味をもつ。)等のイソシアネート化合物と反応させる方法である。この方法の反応条件について特に限定はなく、上記一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体の水酸基に対して、カルボン酸化合物、カルボン酸エステル化合物またはイソシアネート化合物を等モル量以上反応させればよい。一般にこれらカルボン酸化合物、カルボン酸エステル化合物またはイソシアネート化合物は一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体の水酸基末端と反応する。
ブロック共重合体を製造する第3の実施態様としては、一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体共存下で、YCO−R−OZ、YCO−R−OZ(ただし、Rは一般式(II)のそれと同じ意味をもち、Rは一般式(III)のそれと同じ意味をもち、Yは水酸基または塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子を示し、Zは水素原子またはCHCO−基を示す。)等のオキシ−カルボニル化合物、下記構造式(XVII)で表わされる環状エステル化合物または下記構造式(XVIII)で表わされる環状エーテル化合物を重合させる方法である。この方法の反応条件について特に限定はなく、上記一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体の水酸基に対して、過剰モル量のオキシ−カルボニル化合物、環状エステル化合物または環状エーテル化合物を重合させればよい。
なお、上記のオキシ−カルボニル化合物、環状エステル化合物または環状エーテル化合物のホモ重合体と上記一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体との反応によって対応するブロック共重合体を得てもよい。
Figure 2012052133
(式中、Rは一般式(III)におけるそれと同じ意味である。)
上記の3つのいずれの実施態様においても、反応温度は、好ましくは30〜350℃、より好ましくは60〜150℃であり、反応時間は、好ましくは0.1時間〜500時間、より好ましくは1時間〜48時間である。また反応モル比は、目的とするブロック共重合体における、一般式(I)で表わされるブロック構造単位をもつ重合体と一般式(II)又(III)で表わされる構造単位の割合に応じて適宜に定めることができる。
以下に本発明のグラフト重合体の製造方法を説明する。本発明のグラフト重合体の製造方法としては特に限定はないが、一般式(XIX)で表されるブロック共重合体の不飽和結合部を重合させるか、または一般式(XIX)で表されるブロック共重合体と一般式(XX)で表される成分とを共重合させることによって合成できる。
Figure 2012052133
(式中、R、U、aおよびfは一般式(IV)のそれらと同じ定義であり、R、Wおよびgは一般式(IV)のそれらと同じ定義である。R14およびR15は、無置換アルケニル基、置換アルケニル基、無置換アラルケニル基、置換アラルケニル基、無置換アルキニル基、置換アルキニル基、無置換アラルキニル基または置換アラルキニル基を表す。)
上記一般式(XIX)におけるR、U、aおよびfの具体例および好ましい例などは、一般式(IV)のそれらと同様である。上記一般式(XX)におけるR、Wおよびgの具体例および好ましい例などは、一般式(IV)のそれらと同様である。
上記一般式(XIX)のR14および上記一般式(XX)のR15における無置換アルケニル基、置換アルケニル基、無置換アラルケニル基、置換アラルケニル基、無置換アルキニル基、置換アルキニル基、無置換アラルキニル基および置換アラルキニル基は、一般式(III)のRにおけるそれらと同様である。
グラフト重合の反応条件に特に制限はなく、適当なラジカル開始剤および反応溶媒存在下で行うことができる。反応温度は、好ましくは30〜350℃、より好ましくは60〜150℃であり、反応時間は、好ましくは0.1〜500時間、より好ましくは1時間〜48時間である。また反応モル比は、目的とするグラフト重合体における一般式(IV)および一般式(V)で表される構造単位の割合に応じて適宜に定めることができる。
本発明の樹脂組成物は、前記のブロック又はグラフト重合体と、このようなブロック又はグラフト重合体でない通常の重合体(共重合体を含む)も含む。本発明の樹脂組成物は、1分子中に上記一般式(IV)で表わされる構造単位を1単位以上有するか又は上記一般式(IV)及び上記一般式(V)で表わされる構造単位を3単位以上含有する重合体であってもよい。その重合体の含有率に特に制限はないが、上記樹脂組成物中一般式(IV)で表わされる構造単位の平均値は0.04単位以上が好ましく、0.1単位以上がより好ましく、0.3単位以上が特に好ましい。上記一般式(IV)又は一般式(V)で表わされる構造単位の合計は平均1分子当り10単位以上が好ましいが、これは特に制限するものではない。
本発明のブロック共重合体およびグラフト重合体は、単独でも、またブロック共重合体およびグラフト重合体との組成物として用いることができる。組成物のポリマー成分として、具体的には、上記一般式(I)で表わされる構造単位をもつ重合体、上記一般式(II)及び/又は(III)で表わされる構造単位をもつ重合体、上記一般式(IV)で表わされる構造単位をもつ重合体、(V)で表わされる構造単位をもつ重合体;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリロニトリル及びそれらの共重合体等のポリオレフィン類;ポリオキシメチレン、ポリフェニレンオキサイド、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキサイド)及びそれらの共重合体等のポリエーテル類;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(エチレン−2,6−ジナフタレート)、ポリ(4−オキシベンゾエート)、ポリ(2−オキシ−6−ナフタレート)及びそれらの共重合体等のポリエステル類;ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド類;ポリカーボネート;ポリフェニレンサルファイド;ポリサルフォン;ポリエーテルサルフォン;ポリエーテルエーテルケトン;ポリイミド;ポリエーテルイミド;フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性ポリマーを挙げることができる。組成物の改質剤成分として、具体的には2,6−ジ−t−ブチルフェノール誘導体、2,2,6、6−テトラメチルピペリジン類等の安定剤;ポリハロゲン化物、リン酸エステル等の難燃剤;界面活性剤;流動改質剤を挙げることができる。
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりその範囲を限定されるものではない。
(i)分析
モノマーの転化率(Conv.):
内部標準物質としてDiphenyletherを含む反応混合物15mgをサンプリングし、濃塩酸を若干量加えて酸性とし、メタノール2gを加え、測定サンプルとした。このサンプルを、高速液体クロマトグラフィー(ポンプ:東ソー社製SC8020システム、検出器:東ソー社製PD−8020、検出波長:278nm、カラム:YMC社製ODS−AM、展開溶媒:メタノール/水=68:32よりスタートして38分後に100/0となるよう変化させ、その後50分まで保持)により分析し、Diphenyletherを内部標準物質として定量した。
ゲル分の有無:
ポリマー1mgを1,2−ジクロロベンゼン(oDCBと略す。)1mlに加え、150℃に加熱したときの不溶部(ゲル分)の有無を観察した。ポリマーの数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw):ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分析し、標準ポリスチレン換算値として重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を測定した。Polymer
Laboratories社製PL−GPC210システムにより、Polymer Laboratories社製Plgel 10um MIXED−B(商品名) 3本をカラムとして、oDCB(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール0.01%w/v含有)を展開溶媒として、140℃で行った。ポリマーの溶融後の結晶化温度(Tc)、結晶化熱量(Hc)および融解温度(Tm)、融解熱量(Hm):示差走査熱量分析(MAC SCIENCE社製DSC3200S、商品名)をアルゴン雰囲気下、以下の二通りの方法で実施した。
測定例1
まず、10℃/minで室温から350℃まで昇温し、5分保温後、10℃/minで350℃から室温まで冷却したとき、150℃以上で5J/g以上の発熱ピークを示す場合、そのピークトップ温度を結晶化温度(Tc)とし、そのピーク面積を結晶化熱量(Hc)とした。次に、再度10℃/minで室温から350℃まで昇温したとき、150℃以上で5J/g以上の吸熱ピークを示す場合、そのピークトップ温度を融解温度(Tm)とし、そのピーク面積を融解熱量(Hm)とした。
測定例2
まず、10℃/minで室温から320℃まで昇温し、5分保温後、10℃/minで320℃から室温まで冷却したとき、150℃以上で5J/g以上の発熱ピークを示す場合、そのピークトップ温度を結晶化温度(Tc)とし、そのピーク面積を結晶化熱量(Hc)とした。次に、再度10℃/minで室温から320℃まで昇温したとき、150℃以上で5J/g以上の吸熱ピークを示す場合、そのピークトップ温度を融解温度(Tm)とし、そのピーク面積を融解熱量(Hm)とした。
(ii)ブロック構造単位の合成
参考例1
撹拌機を備えた500ml三つ口丸底フラスコに、酸素を充填した2リットルゴム風船を取付け、フラスコ内を酸素に置換した。これに、Cu(Cl2)(1,4,7−トリイソプロピル−1,4,7−トリアザシクロノナン)(J. Am. Chem. Soc., 120, 8529, (1998).参照、Cu(tacn)と略す。)0.85mmolを入れ、2,5−ジメチルフェノール85mmolと、塩基として2,6−ジフェニルピリジン8.5mmolをトルエン170gに溶解したものを加えた。これを40℃に保温し、激しく撹拌した。96時間後、濃塩酸数滴を加えて酸性にした後、メタノール1200mlを加え、沈殿した重合体を濾取した。メタノール100mlで3回洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した後、重合体を得た(収率:73.1%)。
得られた重合体にゲル分はなかった。本重合体のMnは2700、Mwは11500であった。その重合度は22.5であった。本重合体を、1,2−ジクロロベンゼン−d4中、140℃でNMR分析(JEOL社製LA600、商品名)したところ、1H−NMR(600MHz)より、2.17ppm(6H)、6.72ppm(2H)のピークが見られ、13C−NMR(150MHz)より、15.6ppm、120.3ppm、151.1ppm(もう一本は1,2−ジクロロベンゼン−d4と重なった。)のピークが観測された。NMR分析結果から、本重合体は2,5−ジメチル−1,4−フェニレンオキサイド構造を有していることを確認した。(本ホモ重合体を2,5−DMPOと略す。)また得られた重合体の示差走査熱量分析の結果を表1に示す。
参考例2
撹拌機を備えた500ml三つ口丸底フラスコに、酸素を充填した2Lゴム風船を取付け、フラスコ内を酸素に置換した。これに、Cu(tacn)0.85mmolを入れ、2,5−ジメチルフェノール85mmolと、塩基として2,6−ジフェニルピリジン8.5mmolをトルエン170gに溶解したものを加えた。これを40℃に保温し、激しく撹拌した。96hr後、濃塩酸数滴を加えて酸性にした後、メタノール1200mlを加え、沈殿した重合体を濾取した。メタノール100mlで3回洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した後、得られた重合体をトルエン170gに分散させて撹拌し、トルエン不溶部を遠心分離により回収してメタノール100mlで3回洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥して重合体を得た(収率:54.2%)。
得られた重合体にゲル分はなかった。本重合体のMnは2400、Mwは10400であった。その重合度は20.0であった。本重合体を、1,2−ジクロロベンゼン−d4中、140℃でNMR分析(JEOL社製LA600)したところ、1H−NMR(600MHz)より、2.17ppm(6H)、6.71ppm(2H)のピークが見られ、13C−NMR(150MHz)より、15.6ppm、120.3ppm、151.1ppm(もう一本は1,2−ジクロロベンゼン−d4と重なった。)のピークが観測された。NMR分析結果から、本重合体は2,5−ジメチル−1,4−フェニレンオキサイド構造を有していることを確認した。(本ホモ重合体を2,5−DMPOと略す。)また得られた重合体の示差走差熱量分析の結果を表1に示す。
(iii)ブロック共重合化
実施例1
電磁撹拌機を備えた50ml二つ口丸底フラスコに、アルゴン導入管を装着した冷却管を取付け、フラスコ内をアルゴンに置換した。これに、上記参考例1で得られた2,5−DMPO200mgと、塩基として2,6−ジメチルピリジン6.56mmolを1,2−ジクロロベンゼン20gに溶解させたものを加えた。これを140℃に保温して2,5−DMPOを溶解させ、その後130℃に下げた。この溶液に、1,2−ジクロロベンゼン5gにアニス酸塩化物3.28mmolを溶解させたものをゆっくりと滴下し、24時間激しく撹拌した。24時間後、反応溶液を濃縮し、これにメタノール200mlを加えて沈澱したポリマーを濾取した。メタノール10mlで3回洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した後、ポリマーを得た。
本重合体の分析結果を表1に示す。なお、得られた重合体を1,2−ジクロロベンゼン−d4中、120℃でNMR分析(JEOL社製LA600)した。1H−NMR(600MHz)より、2.00ppm(6H)、3.51ppm(3H)、6.69ppm(2H,s)、7.95ppm(2H)のピークが観測された。これらから、本ポリマーは水酸基末端がアニス酸エステルに変換された2,5−ジメチル−1,4−フェニレンオキサイド構造を有していることが判明した。また、3.51ppm(3H)と2.00ppm(6H)のピークの積分強度比より、2,5−DMPO一分子当たりのアニス酸エステル基の数はおよそ1であった。
実施例2
電磁撹拌機を備えた50ml二つ口丸底フラスコに、アルゴン導入管を装着した冷却管を取付け、フラスコ内をアルゴンに置換した。これに、上記参考例1で得られた2,5−DMPO100mgと、塩基として2,6−ジフェニルピリジン3.28mmolを1,2−ジクロロベンゼン10gに溶解させたものを加えた。これを140℃に保温して2,5−DMPOを溶解させ、その後130℃に下げた。この溶液に、1,2−ジクロロベンゼン2.5gにステアリン酸塩化物1.64mmolを溶解させたものをゆっくりと滴下し、24時間激しく撹拌した。24時間後、反応溶液を濃縮し、これにメタノール200mlを加えて沈澱したポリマーを濾取した。メタノール10mlで3回、ジエチルエーテル10mlで3回洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した後、ポリマーを得た。
本重合体の分析結果を表1に示す。なお、得られた重合体を1,2−ジクロロベンゼン−d4中、120℃でNMR分析(JEOL社製LA600)した。1H−NMR(600MHz)より、0.98ppm(3H)、1.53ppm(28H)、2.43ppm(6H)、2.64ppm(2H)、6.69ppm(2H,s)のピークが観測された。これらから、本ポリマーは水酸基末端がステアリン酸エステルに変換された2,5−ジメチル−1,4−フェニレンオキサイド構造を有していることが判明した。また、2.64ppm(2H)と2.43ppm(6H)のピークの積分強度比より、2,5−DMPO一分子当たりのステアリン酸エステル基の数はおよそ1であった。
実施例3
電磁撹拌機を備えた50ml二つ口丸底フラスコに、アルゴン導入管を装着した冷却管を取付け、フラスコ内をアルゴンに置換した。これに、上記参考例1で得られた2,5−DMPO200mg(水酸基末端で0.082mmol)と、2,6−ジメチルピリジン0.16mmol、テレフタル酸二塩化物0.041mmol、1,2−ジクロロベンゼン10gを加えた。これを140℃に保温して2,5−DMPOを溶解させた。その後130℃に下げ、72時間激しく撹拌した。72時間後、反応溶液にメタノール200mlを少しずつ加えて沈澱したポリマーを濾取した。メタノール100mlで洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した後、ポリマーを得た。
本重合体の分析結果を表1に示す。なお、得られた重合体を1,2−ジクロロベンゼン−d4中、120℃でNMR分析(JEOL社製LA600)した。1H−NMR(600MHz)より、2.18ppm(6H)、6.73ppm(2H,s)、8.31ppm(4H)のピークが観測された。これらから、本ポリマーは2分子の2,5−DMPOの水酸基末端とテレフタル酸二塩化物とのエステル化によって分子内にテレフタル酸ジエステルユニットを有する2,5−DMPOブロックポリマーであることが判明した。
実施例4
電磁撹拌機を備えた50ml二つ口丸底フラスコに、アルゴン導入管を装着した冷却管を取付け、フラスコ内をアルゴンに置換した。これに、上記参考例1で得られた2,5−DMPO200mg(水酸基末端で0.082mmol)と、2,6−ジメチルピリジン0.16mmol、1,12−ドデカン二酸二塩化物0.041mmol、1,2−ジクロロベンゼン10gを加えた。これを140℃に保温して2,5−DMPOを溶解させた。その後130℃に下げ、72時間激しく撹拌した。72時間後、反応溶液にメタノール200mlを少しずつ加えて沈澱したポリマーを濾取した。メタノール100mlで洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した後、ポリマーを得た。
本重合体の分析結果を表1に示す。なお、得られた重合体を1,2−ジクロロベンゼン−d4中、120℃でNMR分析(JEOL社製LA600)した。1H−NMR(600MHz)より、1.30ppm(12H)、2.17ppm(6H)、6.71ppm(2H,s)のピークが観測された。これらから、本ポリマーは2分子の2,5−DMPOの水酸基末端と1,12−ドデカン二酸二塩化物とのエステル化によって分子内に1,12−ドデカン二酸ジエステルユニットを有する2,5−DMPOブロックポリマーであることが判明した。
実施例5
電磁撹拌機を備えた50ml二つ口丸底フラスコに、アルゴン導入管を装着した冷却管を取付け、フラスコ内をアルゴンに置換した。これに、上記参考例2で得られた2,5−DMPO200mgと、2,6−ジメチルピリジン6.56mmol、1,2−ジクロロベンゼン10gを加えた。これを140℃に保温して2,5−DMPOを溶解させた。その後130℃に下げた。この溶液に、アニス酸塩化物3.28mmolをゆっくりと滴下し、24時間激しく撹拌した。24時間後、反応溶液にメタノール200mlを少しずつ加えて沈澱したポリマーを濾取した。メタノール100mlで洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した後、ポリマーを得た(収率:100.0%)。
本重合体の分析結果を表1に示す。なお、得られた重合体を1,2−ジクロロベンゼン−d4中、120℃でNMR分析(JEOL社製LA600)した。1H−NMR(600MHz)より、2.18ppm(6H)、3.68ppm(3H)、6.72ppm(2H, s)、8.11ppm(2H)のピークが観測された。これらから、本ポリマーは水酸基末端がアニス酸エステルに変換された2、5−ジメチルー1、4−フェニレンオキサイド構造を有していることが判明した。また、3.68ppm(3H)と2.18ppm(6H)のピークの積分強度比より、2,5−DMPO一分子当たりのアニス酸エステル基の数はおよそ1であった。
実施例6
電磁撹拌機を備えた50ml二つ口丸底フラスコに、アルゴン導入管を装着した冷却管を取付け、フラスコ内をアルゴンに置換した。これに、上記参考例2で得られた2,5−DMPO200mg(水酸基末端0.096mmol)と、2,6−ジメチルピリジン6.56mmol、1,2−ジクロロベンゼン10gを加えた。これを140℃に保温して2,5−DMPOを溶解させた。その後80℃に下げた。この溶液に、メタクリル酸塩化物3.28mmolをゆっくりと滴下し、24時間激しく撹拌した。24時間後、反応溶液にメタノール200mlを少しずつ加えて沈澱したポリマーを濾取した。メタノール100ml、トルエン50ml、アセトン50mlで洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した。その後、得られたポリマーに1,2−ジクロロベンゼン10gを加え、これを140℃に保温して溶解させた。この溶液をメタノールの沸点以下まで十分に下げた後、メタノール200mlを少しずつ加えて沈澱したポリマーを濾取した。メタノール100ml、トルエン50ml、アセトン50mlで洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した(本操作を再沈澱精製という)。さらにこの再沈澱精製を一回行い、ポリマーを得た(収率:87.1%)。
本重合体の分析結果を表1に示す。なお、得られた重合体を1,2−ジクロロベンゼン−d中、120℃でNMR分析(JEOL社製
LA600)した。H−NMR(600MHz)より、1.21ppm(3H)、2.17ppm(6H)、5.56ppm、6.27ppm(2H)、6.71ppm(2H,s)のピークが観測された。これらから、本ポリマーは水酸基末端がメタクリル酸エステルに変換された2,5−ジメチル−1,4−フェニレンオキサイド構造を有していることが判明した(本重合体を2,5−DMPOメタクリル酸エステルと略す。)。
実施例7
電磁撹拌機を備えた200ml三つ口丸底フラスコに、アルゴン導入管を装着した冷却管を取付け、フラスコ内をアルゴンに置換した。これに、上記参考例2で得られた2,5−DMPO3.0g(水酸基末端1.44mmol)と、2,6−ジメチルピリジン98.40mmol、1,2−ジクロロベンゼン150gを加えた。これを140℃に保温して2,5−DMPOを溶解させた。その後80℃に下げた。この溶液に、メタクリル酸塩化物49.20mmolをゆっくりと滴下し、24時間激しく撹拌した。24時間後、反応溶液にメタノール1000mlを少しずつ加えて沈澱したポリマーを濾取した。メタノール500ml、トルエン150ml、アセトン150mlで洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した(収率:88.8%)。その後、得られたポリマー2.0gに1,2−ジクロロベンゼン110gを加え、これを140℃に保温して溶解させた。この溶液をメタノールの沸点以下まで十分に下げた後、メタノール200mlを少しずつ加えて沈澱したポリマーを濾取した。メタノール100ml、トルエン50ml、アセトン50mlで洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した(本操作を再沈澱精製という)。さらにこの再沈澱精製を一回行い、ポリマーを得た(収率:82.6%)。
本重合体の分析結果を表1に示す。なお、得られた重合体を1,2−ジクロロベンゼン−d中、120℃でNMR分析(JEOL社製
LA600)した。H−NMR(600MHz)より、1.16ppm(3H)、2.11ppm(6H)、5.56ppm、6.28ppm(2H)、6.72ppm(2H,s)のピークが観測された。これらから、本ポリマーは水酸基末端がメタクリル酸エステルに変換された2,5−ジメチル−1,4−フェニレンオキサイド構造を有していることが判明した(本重合体を2,5−DMPOメタクリル酸エステルと略す。)。
(iv)グラフト共重合化
実施例8
電磁撹拌機を備えた25ml二つ口丸底フラスコに、アルゴン導入管を装着した冷却管を取付け、フラスコ内をアルゴンに置換した。これに、上記実施例6で得られた2,5−DMPOメタクリル酸エステル15mg(メタクリル酸エステルとして0.007mmol)と、1,2−ジクロロベンゼン1.125gを加えた。これを140℃に保温して2,5−DMPOメタクリル酸エステルを溶解させた。その後80℃に下げた。この溶液に、1,2−ジクロロベンゼン0.2gに共重合性モノマーとしてメタクリル酸メチル0.6mmolと、ラジカル重合開始剤としてα、α´−アゾビスイソブチロニトリル0.06mmolをアルゴン雰囲気下で溶解させたものをゆっくりと滴下し、24時間激しく撹拌した。24時間後、反応溶液にメタノール200mlを少しずつ加えて沈澱したポリマーを濾取した。メタノール100mlで洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した後、ポリマーを得た(収率:23.7%)。
本重合体の分析結果を表1に示す。なお、得られた重合体を1,2−ジクロロベンゼン−d4中、120℃でNMR分析(JEOL社製LA600)した。1H−NMR(600MHz)より、1.09ppm(3H)、2.17ppm(6H)、3.57ppm(3H)、6.71ppm(2H, s)のピークが観測された。なお、未反応の2,5−DMPOメタクリル酸エステルの5.56ppm、6.27ppm(2H)が観測され、1H−NMR測定結果より、未反応の2,5−DMPOメタクリル酸エステルが45モル%含有していることがわかった。したがって、2,5−DMPOメタクリル酸エステルの55モル%がラジカル重合していることがわかった。これらから、本ポリマーは2,5−DMPOメタクリル酸エステルとメタクリル酸メチルのメタクリロイル基がラジカル重合した共重合体であり、共重合体における両構造単位の含有率はそれぞれ6.2モル%、93.8モル%であることが判明した。
(v)グラフト共重合化
実施例9
電磁撹拌機を備えた25ml二つ口丸底フラスコに、アルゴン導入管を装着した冷却管を取付け、フラスコ内をアルゴンに置換した。これに、上記実施例7で得られた2,5−DMPOメタクリル酸エステル200mg(メタクリル酸エステルとして0.0096mmol)と、1,2−ジクロロベンゼン1.5gを加えた。これを140℃に保温して2,5−DMPOメタクリル酸エステルを溶解させた。その後80℃に下げた。この溶液に、1,2−ジクロロベンゼン0.26gに共重合性モノマーとしてメタクリル酸フェニル0.8mmolと、ラジカル重合開始剤としてα,α′−アゾビスイソブチロニトリル0.08mmolをアルゴン雰囲気下で溶解させたものをゆっくりと滴下し、24時間激しく撹拌した。24時間後、反応溶液にメタノール200mlを少しずつ加えて沈澱したポリマーを濾取した。メタノール100mlで洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した後、ポリマーを得た(収率:58.0%)。
本重合体の分析結果を表1に示す。なお、得られた重合体を1,2−ジクロロベンゼン−d中、120℃でNMR分析(JEOL社製 LA600)した。H−NMR(600MHz)より、1.25ppm(3H)、2.17ppm(6H)、6.72ppm(2H,s)のピークが観測された。H−NMR測定結果より、本ポリマーは2,5−DMPOメタクリル酸エステルとメタクリル酸フェニルのメタクリロイル基がラジカル重合した共重合体であり、共重合体における両構造単位の含有率はそれぞれ0.4モル%、99.6モル%であることが判明した。
実施例10
電磁撹拌機を備えた25ml二つ口丸底フラスコに、アルゴン導入管を装着した冷却管を取付け、フラスコ内をアルゴンに置換した。これに、上記実施例7で得られた2,5−DMPOメタクリル酸エステル100mg(メタクリル酸エステルとして0.048mmol)と、1,2−ジクロロベンゼン7.5gを加えた。これを140℃に保温して2,5−DMPOメタクリル酸エステルを溶解させた。その後80℃に下げた。この溶液に、共重合性モノマーとしてメタクリル酸メチル13.5mmolをアルゴン雰囲気下で加え、さらに、1,2−ジクロロベンゼン1.33gにラジカル重合開始剤としてα,α′−アゾビスイソブチロニトリル0.27mmolをアルゴン雰囲気下で溶解させたものの1/7をゆっくりと加えて重合を開始させ、残りを1時間おきに6回に分けてゆっくりと滴下し、24時間激しく撹拌した。24時間後、反応溶液にメタノール200mlを少しずつ加えて沈澱したポリマーを濾取した。メタノール100mlで洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した後、ポリマーを得た(収率:42.2%)。
本重合体の分析結果を表1に示す。なお、得られた重合体を1,2−ジクロロベンゼン−d中、120℃でNMR分析(JEOL社製 LA600)した。H−NMR(600MHz)より、1.09ppm(3H)、1.98ppm(6H)、3.58ppm(3H)、6.71ppm(2H,s)のピークが観測された。H−NMR測定結果より、本ポリマーは2,5−DMPOメタクリル酸エステルとメタクリル酸メチルのメタクリロイル基がラジカル重合した共重合体であり、共重合体における両構造単位の含有率はそれぞれ0.3モル%、99.7モル%であることが判明した。
実施例11
電磁撹拌機を備えた25ml二つ口丸底フラスコに、アルゴン導入管を装着した冷却管を取付け、フラスコ内をアルゴンに置換した。これに、上記実施例7で得られた2,5−DMPOメタクリル酸エステル100mg(メタクリル酸エステルとして0.048mmol)と、1,2−ジクロロベンゼン7.5gを加えた。これを140℃に保温して2,5−DMPOメタクリル酸エステルを溶解させた。その後80℃に下げた。この溶液に、1,2−ジクロロベンゼン1.33gに共重合性モノマーとしてメタクリル酸メチル13.5mmolと、ラジカル重合開始剤として1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)0.27mmolをアルゴン雰囲気下で溶解させたものをゆっくりと滴下し、24時間激しく撹拌した。24時間後、反応溶液にメタノール200mlを少しずつ加えて沈澱したポリマーを濾取した。メタノール100mlで洗浄し、60℃で6時間減圧乾燥した後、ポリマーを得た(収率:80.3%)。本重合体の分析結果を表1に示す。なお、得られた重合体を1,2−ジクロロベンゼン−d中、120℃でNMR分析(JEOL社製 LA600)した。H−NMR(600MHz)より、1.13ppm(3H)、2.23ppm(6H)、3.64ppm(3H)、6.78ppm(2H,s)のピークが観測された。H−NMR測定結果より、本ポリマーは2,5−DMPOメタクリル酸エステルとメタクリル酸メチルのメタクリロイル基がラジカル重合した共重合体であり、共重合体における両構造単位の含有率はそれぞれ0.02モル%、99.98モル%であることが判明した。
上記参考例1及び2、上記実施例1〜11において、得られた重合体は全てパウダーであり、その平均粒径は目視で約2mm以下であった。
Figure 2012052133
下記表2に、上記実施例8〜11で得られたグラフト共重合体を含んだ樹脂組成物について、含有する各重合体1分子の全構造単位数の平均値と、その重合体平均1分子当たりの一般式(IV)又は(V)で表わされる構造単位の数の平均値をそれぞれ示す。なお、これらの平均値は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーより算出した数平均分子量とNMR分析により得られたグラフト共重合体における一般式(IV)又は(V)で表わされる両構造単位の含有率から算出した。
Figure 2012052133

Claims (4)

  1. 1分子中に、一般式(I)で表わされるブロック構造単位を1単位以上有し、一般式(II)又は一般式(III)で表わされる構造単位を少なくとも1単位含有することを特徴とする(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体。
    Figure 2012052133

    (式中、Rは炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数7〜20のアラルキル基または炭素原子数6〜20のアリール基を表わし、二つのRは互いに同一でも異なっていてもよい。Rは炭素原子数6〜20の無置換アリーレン基を表わし、Rは炭素原子数1〜20の無置換アルキレン基、炭素原子数7〜20の無置換アラルキレン基、炭素原子数2〜20の無置換アルケニレン基、炭素原子数8〜20の無置換アラルケニレン基、炭素原子数2〜20の無置換アルキニレン基または炭素原子数8〜20の無置換アラルキニレン基を表わす。Tは−CO−を表わし、Qは−O−または−CO−を表わす。aは数平均重合度を表わし、5以上の数である。b、cおよびeは1または0であり、dは1である。)
  2. 一般式(I)におけるaが5〜5,000であり、一般式(I)で表わされるブロック構造単位が1分子中1〜1,000単位であり、一般式(II)及び/又は一般式(III)で表わされる構造単位が1分子中1〜1,000,000単位であることを特徴とする請求項1記載の(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体。
  3. 溶融後、冷却する際に、150℃以上に5J/g以上の結晶化の発熱ピークを示す、及び/又は、溶融物を、冷却後、再び加熱する際に、150℃以上に5J/g以上の結晶融解の吸熱ピークを示すことを特徴とする請求項1または2に記載の(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の(2,5−ジ置換−1,4−フェニレンオキサイド)ブロック共重合体を含んでなることを特徴とする樹脂組成物。
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