JP2015131873A - Method of producing polymer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロリアクターを用いた高分子量のスチレン系ブロック共重合体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a high molecular weight styrenic block copolymer using a microreactor.
近年、石油エネルギーの高騰から化学製品の製造方法の抜本的な見直しが迫られてきている。その中で、化学合成の分野において、マイクロリアクターに対する関心が高まってきている。マイクロリアクターは微小容器を用いた狭い空間で化学反応を行う装置であり大掛かりな装置の導入も不必要で、投資コスト、製造コストの削減も期待されるため、マイクロリアクターを用いた化学反応について広く研究されている。 In recent years, a drastic review of the manufacturing method of chemical products has been urged due to soaring petroleum energy. Among them, interest in microreactors is increasing in the field of chemical synthesis. A microreactor is a device that performs chemical reactions in a small space using a micro container, and it is not necessary to introduce a large-scale device, and it is expected to reduce investment costs and manufacturing costs. Therefore, it is widely used for chemical reactions using microreactors. It has been studied.
具体的には、前記マイクロリアクターは、複数の液体を混合可能な流路と、前記流路に連通し、前記流路に液体を導入する導入路とを備える微小容器であり、流路径としては、数μmから数百μmのものが代表的である。前記マイクロリアクターの前記導入路を通じて導入された複数の液体は、前記流路で合流することにより、混合され、反応が生じる。 Specifically, the microreactor is a micro container provided with a flow path capable of mixing a plurality of liquids, and an introduction path that communicates with the flow path and introduces the liquid into the flow path. A typical one is from several μm to several hundred μm. The plurality of liquids introduced through the introduction path of the microreactor are mixed together by the flow path to cause a reaction.
マイクロリアクターを用いた反応では、反応溶液の精確な流れの制御、温度制御、迅速な混合が可能となると考えられており、従来実施されているバッチ方式の反応と比較して転化率や選択性の向上が期待され、高効率な生産方法として注目されている。マイクロリアクターを用いて分子量分布の狭い重合体を合成する新規な技術、特別な冷却装置などを用いることなく、効率よく高い転化率で重合体を製造可能な方法、及び、連続的な工程でブロック共重合体を製造可能な方法が開示されている(例えば、特許文献1、2参照。)。 In the reaction using a microreactor, it is considered that precise flow control of the reaction solution, temperature control, and rapid mixing are possible, and the conversion rate and selectivity are compared with the batch-type reaction that has been carried out conventionally. Improvement is expected, and it is attracting attention as a highly efficient production method. A new technology for synthesizing polymers with a narrow molecular weight distribution using a microreactor, a method capable of producing a polymer efficiently and at a high conversion without using a special cooling device, and blocking in a continuous process A method capable of producing a copolymer is disclosed (for example, see Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、これら従来技術で得られるブロック共重合体の分子量は、重量平均分子量で数千のものであり、1万を超える重量平均分子量のものの製造に関しては開示されていなかった。 However, the molecular weights of the block copolymers obtained by these prior arts are several thousand in weight average molecular weight, and the production of those having a weight average molecular weight exceeding 10,000 has not been disclosed.
本発明が解決しようとする課題は、マイクロリアクターを用いた1万を超える重量平均分子量を有し、かつ分子量分布が狭いブロック共重合体の製造方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a block copolymer having a weight average molecular weight exceeding 10,000 and having a narrow molecular weight distribution using a microreactor.
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、マイクロリアクターを用いて、スチレン系ブロック共重合体を得る際、スチレン重合体の活性末端にジフェニルエチレンを反応させる時間を特定の範囲とすることで、1万を超える重量平均分子量を有し、かつ分子量分布が狭いスチレン系ブロック共重合体が得られることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of earnest research to solve the above problems, the present inventors have specified a time for reacting diphenylethylene with the active terminal of the styrene polymer when a styrene block copolymer is obtained using a microreactor. By making it into the range, it was found that a styrenic block copolymer having a weight average molecular weight exceeding 10,000 and having a narrow molecular weight distribution was obtained, and the present invention was completed.
すなわち、本発明は、重合度が100以上のスチレン重合体ブロックと、重合度が100以上のスチレン以外の重合性単量体の重合体ブロックとを有するブロック共重合体の製造方法であって、
複数の液体を混合可能な流路を備えるマイクロリアクターを用いて、
スチレンを重合開始剤の存在下で、重合度が100以上となるのに充分な時間リビングアニオン重合させる第1工程;
前記第1工程で得られたスチレン重合体の活性末端にジフェニルエチレンを、前記スチレン重合体の活性末端とジフェニルエチレンとの反応が完了するのに充分な時間以上であり、かつ前記スチレン重合体のジフェニルエチレンに置き換わった活性末端が失活する前の所要時間で反応させる第2工程;
前記第2工程で得られたスチレン重合体の活性末端にジフェニルエチレンが付加した中間重合体にスチレン以外の重合性単量体を重合開始剤の存在下で、重合度が100以上となるのに充分な時間リビングアニオン重合させる第3工程を含むことを特徴とするブロック共重合体の製造方法を提供するものである。
That is, the present invention is a method for producing a block copolymer having a styrene polymer block having a polymerization degree of 100 or more and a polymer block of a polymerizable monomer other than styrene having a polymerization degree of 100 or more,
Using a microreactor with a channel that can mix multiple liquids,
A first step of living anionic polymerization of styrene in the presence of a polymerization initiator for a time sufficient to achieve a degree of polymerization of 100 or more;
Diphenylethylene is added to the active terminal of the styrene polymer obtained in the first step, and the time is longer than the time required for the reaction between the active terminal of the styrene polymer and diphenylethylene to be completed. A second step of reacting in the time required before the active end replaced with diphenylethylene is deactivated;
In the presence of a polymerization initiator, a polymerization monomer other than styrene is added to the intermediate polymer in which diphenylethylene is added to the active terminal of the styrene polymer obtained in the second step, and the degree of polymerization is 100 or more. The present invention provides a method for producing a block copolymer, comprising a third step of conducting living anion polymerization for a sufficient time.
本発明のブロック共重合体の製造方法を用いることにより、1万を超える重量平均分子量を有するスチレン系ブロック共重合体が得られることから、高分子量であることが要求される用途に好適に用いることができる。特に、次世代半導体微細加工技術のひとつである高分子量ブロック共重合体の自己組織化構造を利用するブロック共重合体リソグラフィー用途等に用いることができる。 By using the block copolymer production method of the present invention, a styrenic block copolymer having a weight average molecular weight exceeding 10,000 can be obtained, and therefore it is suitably used for applications requiring a high molecular weight. be able to. In particular, it can be used for block copolymer lithography applications utilizing a self-organized structure of a high molecular weight block copolymer, which is one of the next-generation semiconductor microfabrication technologies.
本発明のブロック重合体の製造方法は、重合度が100以上のスチレン重合体ブロックと、重合度が100以上のスチレン以外の重合性単量体の重合体ブロックとを有するブロック共重合体の製造方法であって、
複数の液体を混合可能な流路を備えるマイクロリアクターを用いて、
スチレンを重合開始剤の存在下で、重合度が100以上となるのに充分な時間リビングアニオン重合させる第1工程;
前記第1工程で得られたスチレン重合体の活性末端にジフェニルエチレンを、前記スチレン重合体の活性末端とジフェニルエチレンとの反応が完了するのに充分な時間以上であり、かつ前記スチレン重合体のジフェニルエチレンに置き換わった活性末端が失活する前の所要時間で反応させる第2工程;
前記第2工程で得られたスチレン重合体の活性末端にジフェニルエチレンが付加した中間重合体にスチレン以外の重合性単量体を重合開始剤の存在下で、重合度が100以上となるのに充分な時間リビングアニオン重合させる第3工程を含むものである。
The block polymer production method of the present invention is a production of a block copolymer having a styrene polymer block having a polymerization degree of 100 or more and a polymer block of a polymerizable monomer other than styrene having a polymerization degree of 100 or more. A method,
Using a microreactor with a channel that can mix multiple liquids,
A first step of living anionic polymerization of styrene in the presence of a polymerization initiator for a time sufficient to achieve a degree of polymerization of 100 or more;
Diphenylethylene is added to the active terminal of the styrene polymer obtained in the first step, and the time is longer than the time required for the reaction between the active terminal of the styrene polymer and diphenylethylene to be completed. A second step of reacting in the time required before the active end replaced with diphenylethylene is deactivated;
In the presence of a polymerization initiator, a polymerization monomer other than styrene is added to the intermediate polymer in which diphenylethylene is added to the active terminal of the styrene polymer obtained in the second step, and the degree of polymerization is 100 or more. It includes a third step in which living anion polymerization is performed for a sufficient time.
本発明のブロック共重合体の製造方法の第3工程で用いるスチレン以外の重合性単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート(ラウリル(メタ)アクリレート)、トリデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート(ステアリル(メタ)アクリレート)、ノナデシル(メタ)アクリレート、イコサニル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレート、フェニルエチル(メタ)アクリレート等の芳香族(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート等の環状化合物を有する(メタ)アクリレート;メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、アリロキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のアルキル基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート類、トリメチルシロキシエチル(メタ)アクリレート等のシラン系(メタ)アクリレート;ジアルキルシロキシ基、ジフェニルシロキシ基、トリアルキルシロキシ基、トリフェニルシロキシ基といったシロキシ基を有する(メタ)アクリレート;かご型シルセスキオキサン基を有する(メタ)アクリレート;パーフルオロアルキルエチル(メタ)アクリレート等のフッ素系(メタ)アクリレート;グリシジル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールテトラ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジアクリロキシプロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシメトキシ)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、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレートトリシクロデカニル(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ウレタン(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート化合物;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等のアルキルアミノ基を有する(メタ)アクリレートなどが挙げられる。さらに、アクリロニトリル、1,3−ブタジエン、イソプレン、ビニルピリジンといった共役モノマー等も挙げられる。これら他の重合性単量体は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。 Examples of polymerizable monomers other than styrene used in the third step of the method for producing a block copolymer of the present invention include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, sec. -Butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, undecyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) ) Acrylate (lauryl (meth) acrylate), tridecyl (meth) acrylate, pentadecyl (meth) acrylate, hexadecyl (meth) acrylate, heptadecyl (meth) acrylate, octadecyl (meth) acrylate (stearyl (meth) Acrylate), nonadecyl (meth) acrylate, icosanyl (meth) acrylate and other alkyl (meth) acrylates; benzyl (meth) acrylate, phenylethyl (meth) acrylate and other aromatic (meth) acrylates; cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (Meth) acrylate having a cyclic compound such as (meth) acrylate; methoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, methoxypolypropylene glycol mono (meth) acrylate, octoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, octoxypolypropylene glycol mono (meta ) Acrylate, Lauroxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, Lauroxypolypropylene glycol mono (meth) acrylate , Stearoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, stearoxy polypropylene glycol mono (meth) acrylate, allyloxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, allyloxy polypropylene glycol mono (meth) acrylate, nonylphenoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate , Alkyl group-terminated polyalkylene glycol mono (meth) acrylates such as nonylphenoxypolypropylene glycol mono (meth) acrylate, silane-based (meth) acrylates such as trimethylsiloxyethyl (meth) acrylate; dialkylsiloxy group, diphenylsiloxy group, tri (Meth) acrylates having siloxy groups such as alkylsiloxy groups and triphenylsiloxy groups; (Meth) acrylate having a sesquioxane group; fluorine-based (meth) acrylate such as perfluoroalkylethyl (meth) acrylate; glycidyl (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) ) Acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, tetramethylene glycol tetra (meth) acrylate, 2-hydroxy-1,3-diaacryloxypropane, 2,2-bis [4- (acryloxymethoxy) phenyl] propane 2,2-bis [4- (acryloxyethoxy) phenyl] propane, dicyclopentenyl (meth) acrylate tricyclodecanyl (meth) acrylate, tris (acryloxyethyl) isocyanurate (Meth) acrylate compounds such as urethane (meth) acrylate; (meth) acrylates having an alkylamino group such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, etc. It is done. Further examples include conjugated monomers such as acrylonitrile, 1,3-butadiene, isoprene, and vinylpyridine. These other polymerizable monomers can be used alone or in combination of two or more.
また、前記パーフルオロアルキルエチル(メタ)アクリレートとしては、例えば、2−(パーフルオロブチル)エチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロヘキシル)エチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロオクチル)エチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of the perfluoroalkylethyl (meth) acrylate include 2- (perfluorobutyl) ethyl (meth) acrylate, 2- (perfluorohexyl) ethyl (meth) acrylate, and 2- (perfluorooctyl) ethyl. (Meth) acrylate etc. are mentioned.
なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレートとアクリレートの一方又は両方をいう。 In the present invention, “(meth) acrylate” refers to one or both of methacrylate and acrylate.
本発明のブロック共重合体の製造方法における第1工程は、スチレンを重合開始剤の存在下でリビングアニオン重合させて、スチレン重合体ブロックを製造する工程である。この第1工程では、スチレン重合体の重合度が100以上となるのに充分な時間をかけて反応を行う。スチレン重合体の重合度を100以上とするのに必要な時間としては、第1工程の所要時間を変化させながら、リビングアニオン重合で得られるスチレン重合体をサンプリングして、スチレンの重合度が100以上となった時間以上に設定することが好ましい。具体的には、第1工程の所要時間は、15秒以上であることが好ましい。なお、スチレン重合体の重合度は、スチレンのみを重合開始剤存在下で重合させることにより、ゲル浸透クロマトグラフィー(以下、「GPC」と略記する。)を用い分子量を測定し、残存モノマーを測定することにより重合反応率を測定することによって確認することができる。 The first step in the method for producing a block copolymer of the present invention is a step for producing a styrene polymer block by subjecting styrene to living anion polymerization in the presence of a polymerization initiator. In this first step, the reaction is carried out for a time sufficient for the degree of polymerization of the styrene polymer to be 100 or more. As the time required for setting the degree of polymerization of the styrene polymer to 100 or more, the styrene polymer obtained by living anion polymerization is sampled while changing the time required for the first step, and the degree of polymerization of styrene is 100. It is preferable to set the time more than the above. Specifically, the time required for the first step is preferably 15 seconds or longer. The degree of polymerization of the styrene polymer was determined by measuring the molecular weight using gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as “GPC”) by polymerizing only styrene in the presence of a polymerization initiator, and measuring the residual monomer. This can be confirmed by measuring the polymerization reaction rate.
本発明のブロック共重合体の製造方法における第2工程は、前記第1工程で得られたスチレン重合体の活性末端にジフェニルエチレンを反応させる工程であるが、前記スチレン重合体の活性末端とジフェニルエチレンとの反応が完了するのに充分な時間以上であり、前記スチレン重合体のジフェニルエチレンに置き換わった活性末端が失活する前の所要時間で反応を行う。この所要時間としては、ジフェニルエチレンを反応させたスチレン重合体をサンプリングして、ジフェニルエチレンの反応率を確認し、ジフェニルチレンが充分に反応するに要する時間を求め、さらに第3工程でのスチレン以外の重合性単量体のとの反応性(スチレン以外の重合性単量体の反応率)を求めることにより、第2工程での所要時間を設定することが好ましい。具体的には、第2工程の所要時間は、10〜35秒の範囲であることが好ましく、15〜30秒の範囲であることがより好ましい。なお、本発明のブロック共重合体の製造方法において、前記第2工程の所要時間は、本発明においては、前記第1工程終了から前記第3工程開始までの時間と同義である。 The second step in the production method of the block copolymer of the present invention is a step of reacting the active terminal of the styrene polymer obtained in the first step with diphenylethylene. The reaction is carried out for a time sufficient for the reaction with ethylene to be completed, and for the time required before the active end of the styrene polymer replaced with diphenylethylene is deactivated. The required time is obtained by sampling a styrene polymer reacted with diphenylethylene, confirming the reaction rate of diphenylethylene, obtaining the time required for sufficient reaction of diphenylethylene, and other than styrene in the third step. It is preferable to set the time required in the second step by determining the reactivity with the polymerizable monomer (reaction rate of the polymerizable monomer other than styrene). Specifically, the time required for the second step is preferably in the range of 10 to 35 seconds, and more preferably in the range of 15 to 30 seconds. In the block copolymer production method of the present invention, the time required for the second step is the same as the time from the end of the first step to the start of the third step in the present invention.
さらに、本発明のブロック共重合体の製造方法における第3工程は、前記第2工程で得られたスチレン重合体の活性末端にジフェニルエチレンが付加した中間重合体にスチレン以外の重合性単量体を重合開始剤の存在下でリビングアニオン重合させ、スチレン重合体ブロックとスチレン以外の重合性単量体の重合体ブロックとを有するブロック共重合体を製造する工程である。この第3工程では、スチレン以外の重合性単量体の重合体ブロックの重合度が100以上となるのに充分な時間をかけて反応を行う。スチレン以外の重合性単量体の重合体ブロックの重合度を100以上とするのに必要な時間としては、第3工程の所要時間を変化させながら、リビングアニオン重合で得られるブロック共重合体をサンプリングして、スチレン以外の重合性単量体の重合度を100以上となった時間以上に設定することが好ましい。具体的には、第3工程の所要時間は、20秒以上であることが好ましい。なお、スチレン以外の重合性単量体の重合体の重合度はスチレンのみの分子量を上記方法により測定した後、最終的なブロック共重合体の分子量を、GPCを用いて測定し、残存モノマーを測定することにより重合反応率を測定することによって確認することができる。 Further, in the third step of the method for producing a block copolymer of the present invention, the polymerizable monomer other than styrene is added to the intermediate polymer in which diphenylethylene is added to the active terminal of the styrene polymer obtained in the second step. Is a process of producing a block copolymer having a styrene polymer block and a polymer block of a polymerizable monomer other than styrene by living anion polymerization in the presence of a polymerization initiator. In this third step, the reaction is carried out for a time sufficient for the degree of polymerization of the polymer block of a polymerizable monomer other than styrene to be 100 or more. As the time required for setting the degree of polymerization of the polymer block of a polymerizable monomer other than styrene to 100 or more, a block copolymer obtained by living anion polymerization is used while changing the time required for the third step. It is preferable to sample and set the degree of polymerization of the polymerizable monomer other than styrene to be equal to or more than 100 hours. Specifically, the time required for the third step is preferably 20 seconds or longer. The degree of polymerization of a polymer of a polymerizable monomer other than styrene is determined by measuring the molecular weight of only styrene by the above method, and then measuring the molecular weight of the final block copolymer using GPC. It can confirm by measuring a polymerization reaction rate by measuring.
上記の前記第1工程〜第3工程の所要時間は、それぞれの工程で原料をマイクロミキサーで混合した後、次工程へそれぞれの反応物を導入ために用いるチューブリアクターの内径のサイズ及び長さ、前記スチレン重合体とジフェニルエチレンとの反応物の溶液の送液速度を適宜調整することにより、所望とする時間の範囲に調整することができる。なお、第3工程の所用時間の終点は、リビングアニオン重合をメタノール等で終了させた時間とする。 The time required for the above-mentioned first to third steps is the size and length of the inner diameter of the tube reactor used for introducing each reactant into the next step after mixing the raw materials in each step with a micromixer, By adjusting the feeding speed of the solution of the reaction product of the styrene polymer and diphenylethylene, it can be adjusted to a desired time range. The end point of the required time in the third step is the time when the living anion polymerization is terminated with methanol or the like.
前記重合開始剤としては、有機リチウムを用いることができるが、例えば、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、ブチルリチウム(n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、イソブチルリチウム、t−ブチルリチウムなど)、ペンチルリチウム、ヘキシルリチウム等のアルキルリチウム;メトキシメチルリチウム、エトキシメチルリチウム等のアルコキシアルキルリチウム;α−メチルスチリルリチウム;1,1−ジフェニルヘキシルリチウム、1,1−ジフェニル−3−メチルペントリルリチウム、3−メチル−1,1−ジフェニルペンチルリチウム等のジアリールアルキルリチウム;ビニルリチウム、アリルリチウム、プロペニルリチウム、ブテニルリチウム等のアルケニルリチウム;エチニルリチウム、ブチニルリチウム、ペンチニルリチウム、ヘキシニルリチウム等のアルキニルリチウム;ベンジルリチウム、フェニルエチルリチウム等のアラルキルリチウム;フェニルリチウム、ナフチルリチウム等のアリールリチウム;2−チエニルリチウム、4−ピリジルリチウム、2−キノリルリチウム等のヘテロ環リチウム;トリ(n−ブチル)マグネシウムリチウム、トリメチルマグネシウムリチウム等のアルキルリチウムマグネシウム錯体などが挙げられる。これらの中でも、重合反応を効率よく進行させることができることから、アルキルリチウムが好ましく、その中でもn−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウムが好ましい。また、工業的に入手が容易で安全性が高いことから、n−ブチルリチウムがより好ましい。これらの重合開始剤は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。 As the polymerization initiator, organic lithium can be used. For example, methyl lithium, ethyl lithium, propyl lithium, butyl lithium (n-butyl lithium, sec-butyl lithium, isobutyl lithium, t-butyl lithium, etc.), Alkyl lithium such as pentyl lithium and hexyl lithium; alkoxyalkyl lithium such as methoxymethyl lithium and ethoxymethyl lithium; α-methylstyryl lithium; 1,1-diphenylhexyl lithium, 1,1-diphenyl-3-methylpentyl lithium; Diarylalkyllithium such as 3-methyl-1,1-diphenylpentyllithium; alkenyllithium such as vinyllithium, allyllithium, propenyllithium, butenyllithium; ethynyllithium, butini Alkynyl lithium such as lithium, pentynyl lithium and hexynyl lithium; Aralkyl lithium such as benzyl lithium and phenylethyl lithium; Aryl lithium such as phenyl lithium and naphthyl lithium; 2-thienyl lithium, 4-pyridyl lithium and 2-quinolyl lithium And heterocyclic lithium; alkyl lithium magnesium complexes such as tri (n-butyl) magnesium lithium and trimethyl magnesium lithium; Among these, alkyl lithium is preferable because the polymerization reaction can be efficiently advanced, and n-butyl lithium and sec-butyl lithium are preferable among them. In addition, n-butyllithium is more preferable because it is easily available industrially and has high safety. These polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.
重合開始剤の溶液濃度としては、重合性単量体の濃度を高くでき、高い設計分子量とすることができ、さらに安定に重合を進行できるように成長末端濃度を高くすることができることから、0.005M〜0.1Mの範囲が好ましく、0.01〜0.08Mの範囲がより好ましく、0.02〜0.06Mの範囲がさらに好ましい。また、重合開始剤を希釈ないし溶解して、溶液とする有機溶剤としては、重合開始剤の溶解性、重合開始剤活性の安定性、及び重合工程で形成されるスチレン重合体やブロック共重合体の溶解性を考慮すると、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤が好ましい。 As the solution concentration of the polymerization initiator, the concentration of the polymerizable monomer can be increased, the designed molecular weight can be increased, and the growth terminal concentration can be increased so that the polymerization can proceed stably. The range of 0.005M to 0.1M is preferable, the range of 0.01 to 0.08M is more preferable, and the range of 0.02 to 0.06M is more preferable. In addition, as an organic solvent in which a polymerization initiator is diluted or dissolved to form a solution, the solubility of the polymerization initiator, the stability of the polymerization initiator activity, and the styrene polymer or block copolymer formed in the polymerization step In view of the solubility of hydrocarbons, hydrocarbon solvents such as hexane, cyclohexane, benzene, toluene, and xylene are preferable.
なお、上記の第1工程及び第3工程のリビングアニオン重合の際に、前記重合性単量体と、重合開始剤に加え、塩化リチウム、過塩素酸リチウム、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン及びピリジンからなる群から選ばれる1種以上の添加剤を存在させることで、通常は低温で行う必要があるリビングアニオン重合を工業的に製造可能な温度域で行うことができる。ここで、これら添加剤は、前記スチレン以外の重合性単量体の構造又は重合反応により得られた重合体の構造に存在するエステル結合への重合開始剤(アニオン)の求核反応を防ぐ働きがあるものと考えられる。また、これらの添加剤の使用量は、前記重合開始剤の量に応じて適宜調整することができるが、重合反応速度を高め、生成する重合体の分子量制御が容易となることから、重合開始剤1モルに対して0.05〜10モルが好ましく、0.1〜5モルがより好ましい。 In the living anionic polymerization in the first step and the third step, in addition to the polymerizable monomer and the polymerization initiator, lithium chloride, lithium perchlorate, N, N, N ′, N ′ -The presence of one or more additives selected from the group consisting of tetramethylethylenediamine and pyridine makes it possible to perform living anionic polymerization, which usually needs to be performed at a low temperature, in a temperature range that can be industrially produced. Here, these additives prevent the nucleophilic reaction of the polymerization initiator (anion) to the ester bond existing in the structure of the polymerizable monomer other than styrene or the structure of the polymer obtained by the polymerization reaction. It is thought that there is. The amount of these additives used can be adjusted as appropriate according to the amount of the polymerization initiator. However, since the polymerization reaction rate is increased and the molecular weight of the resulting polymer can be easily controlled, the polymerization is initiated. 0.05-10 mol is preferable with respect to 1 mol of agent, and 0.1-5 mol is more preferable.
上記の重合性単量体、重合開始剤、添加剤は、有機溶剤を用いて、希釈ないし溶解して、溶液としてマイクロリアクターに導入することが好ましい。 The polymerizable monomer, the polymerization initiator, and the additive are preferably diluted or dissolved using an organic solvent and introduced into the microreactor as a solution.
前記有機溶剤としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、デカリン、テトラリン、及びこれらの誘導体等の炭化水素溶剤;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトシキエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジグライム等のエーテル溶剤等が挙げられる。これらの有機溶剤は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。 Examples of the organic solvent include hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, decalin, tetralin, and derivatives thereof; diethyl ether, tetrahydrofuran (THF), 1,4-dioxane, Examples thereof include ether solvents such as 1,2-dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, and diglyme. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
上記の第1工程及び第2工程での反応温度は、反応を短時間で終了させマイクロリアクター内での液粘度をできるだけ下げることができることから、0〜50℃の範囲が好ましく、10〜30℃の範囲がより好ましい。また、上記の第3工程での反応温度は、スチレン以外の重合性単量体の重合安定性等を鑑み、−90〜0℃の範囲が好ましく、−50〜−10℃の範囲がより好ましく、−40〜−20℃の範囲がさらに好ましい。 The reaction temperature in the first step and the second step is preferably in the range of 0 to 50 ° C., because the reaction can be completed in a short time and the liquid viscosity in the microreactor can be lowered as much as possible. The range of is more preferable. In addition, the reaction temperature in the third step is preferably in the range of −90 to 0 ° C., more preferably in the range of −50 to −10 ° C., in view of the polymerization stability of polymerizable monomers other than styrene. A range of −40 to −20 ° C. is more preferable.
前記第1工程で用いるスチレン及び前記第3工程で用いるスチレン以外の重合性単量体を、溶液としてマイクロリアクターに導入する場合、その溶液の濃度としては、3M(mol/L、以下同じ。)以上が好ましく、3〜10Mの範囲がより好ましく、4〜8Mの範囲がさらに好ましい。 When the styrene used in the first step and the polymerizable monomer other than styrene used in the third step are introduced into the microreactor as a solution, the concentration of the solution is 3M (mol / L, the same applies hereinafter). The above is preferable, the range of 3 to 10M is more preferable, and the range of 4 to 8M is more preferable.
重合性単量体及び重合開始剤の溶液を、従来の方法と比較して高濃度でマイクロリアクターの流路へ導入しリビングアニオン重合をスムーズに進行させるためには、マイクロリアクターの流路内に重合により形成される高粘度の重合性単量体の重合物の溶液を確実に送液する必要がある。また、本発明のブロック共重合体の製造方法の第3工程において、重合性単量体をマイクロリアクター内の流路へ導入して、第2工程で得られたスチレン重合体にジフェニルエチレン付加した中間重合体とリビングアニオン重合させ、ブロック共重合体を製造する際には、高粘度の第2工程で得られたスチレン重合体にジフェニルエチレン付加した中間重合体の溶液と、低粘度の第3工程でマクロリアクターに導入する重合性単量体の溶液とを、粘度が大きく異なるにもかかわらず、確実に混合し、リビングアニオン重合させ、形成される高粘度のブロック共重合体を確実に送液できる必要がある。このように高粘性の溶液を確実に、マイクロリアクターの流路へ導入するポンプとしては、高圧送液が可能で、かつ脈流が非常に小さいプランジャーポンプが好ましい。 In order to introduce a solution of a polymerizable monomer and a polymerization initiator into a microreactor flow path at a higher concentration than in the conventional method and to allow living anion polymerization to proceed smoothly, It is necessary to reliably feed a polymer solution of a high viscosity polymerizable monomer formed by polymerization. Further, in the third step of the method for producing a block copolymer of the present invention, a polymerizable monomer was introduced into the flow path in the microreactor, and diphenylethylene was added to the styrene polymer obtained in the second step. When producing a block copolymer by living anion polymerization with an intermediate polymer, a solution of the intermediate polymer obtained by adding diphenylethylene to the styrene polymer obtained in the second step having a high viscosity, and a low viscosity third Even though the viscosity of the polymerizable monomer introduced into the macroreactor in the process is greatly different, the mixture is surely mixed and living anionic polymerized, and the formed high-viscosity block copolymer is reliably fed. Must be able to liquid. As such a pump that reliably introduces a highly viscous solution into the flow path of the microreactor, a plunger pump capable of high-pressure liquid feeding and having a very small pulsating flow is preferable.
また、重合性単量体、重合開始剤、生成した中間重合体の溶液をマイクロリアクターの流路へ導入する際の送液圧力としては、効率よく重合体の製造が可能となることから、2〜32MPaの範囲が好ましく、3〜20MPaの範囲がより好ましく、4〜15MPaの範囲がさらに好ましい。このような圧力で送液が可能なポンプとしては、液体クロマトグラフィー用のプランジャーポンプが好ましく、ダブルプランジャーポンプがより好ましい。また、ダブルプランジャーポンプの出口にダンパーを装着し脈流を抑えて送液する方法がさらに好ましい。 In addition, as the liquid feeding pressure when the polymerizable monomer, the polymerization initiator, and the produced intermediate polymer solution are introduced into the flow path of the microreactor, the polymer can be efficiently produced. The range of -32MPa is preferable, the range of 3-20MPa is more preferable, and the range of 4-15MPa is further more preferable. As a pump capable of feeding at such a pressure, a plunger pump for liquid chromatography is preferable, and a double plunger pump is more preferable. Further, a method in which a damper is attached to the outlet of the double plunger pump to feed the liquid while suppressing the pulsating flow is more preferable.
本発明のブロック共重合体の製造方法で用いるマイクロリアクターは、複数の液体を混合可能な流路を備えるものであるが、流路が設置された伝熱性反応容器を有するものが好ましく、内部に微小管状流路が形成された伝熱性反応容器を有するものがより好ましく、表面に複数の溝部が形成された伝熱性プレート状構造体を積層された伝熱性反応容器を有するものが特に好ましい。 The microreactor used in the method for producing a block copolymer of the present invention is provided with a flow path capable of mixing a plurality of liquids, but preferably has a heat transfer reaction vessel provided with flow paths. What has a heat-conductive reaction container in which the microtubular channel was formed is more preferable, and what has a heat-conductive reaction container which laminated | stacked the heat-conductive plate-shaped structure in which the several groove part was formed in the surface is especially preferable.
本発明において、2種以上の重合性単量体又は重合体の溶液を混合する好ましい形態のマイクロミキサーシステムとしては、従来の方法と比較して高濃度でマイクロリアクターの流路へ導入しリビングアニオン重合をスムーズに進行させるために、高濃度の重合性単量体溶液と重合開始剤溶液を短時間で混合できるマイクロミキサーであることが好ましい。 In the present invention, a preferred form of the micromixer system for mixing two or more kinds of polymerizable monomers or polymer solutions is introduced into the flow channel of the microreactor at a higher concentration than the conventional method, and the living anion. In order to allow the polymerization to proceed smoothly, a micromixer that can mix a high-concentration polymerizable monomer solution and a polymerization initiator solution in a short time is preferable.
前記マイクロミキサーは、マイクロリアクターが備える複数の液体を混合可能な流路であるが、このマイクロミキサーとしては、市販されているマイクロミキサーを用いることが可能であり、例えば、インターディジタルチャンネル構造体を備えるマイクロリアクター、インスティチュート・フュール・マイクロテクニック・マインツ(IMM)社製シングルミキサー及びキャタピラーミキサー;ミクログラス社製ミクログラスリアクター;CPCシステムス社製サイトス;山武社製YM−1、YM−2型ミキサー;島津GLC社製ミキシングティー及びティー(T字コネクタ);マイクロ化学技研社製IMTチップリアクター;東レエンジニアリング開発品マイクロ・ハイ・ミキサー等が挙げられ、いずれも本発明で使用することができる。 The micromixer is a flow path capable of mixing a plurality of liquids included in the microreactor. As the micromixer, a commercially available micromixer can be used. For example, an interdigital channel structure is used. Equipped with microreactor, Institute Furle Microtechnic Mainz (IMM) single mixer and caterpillar mixer; Microglass microglass reactor; CPC Systems Cytos; Yamatake YM-1, YM-2 Type mixers; mixing tees and tees (T-shaped connectors) manufactured by Shimadzu GLC; IMT chip reactors manufactured by Micro Chemical Engineering Co., Ltd .; micro-high mixer developed by Toray Engineering Co., Ltd., all of which can be used in the present invention.
さらに、好ましい形態のマイクロミキサーシステムとして、特に第2の態様において第2の重合性単量体溶液をマイクロリアクター内の流路へ導入して、第1の重合性単量体を重合させた中間重合体溶液とリビングアニオン重合させ、ブロック共重合体を調製するために、高粘度の第1の重合性単量体を重合させた中間重合体溶液と、低粘度の第2の重合性単量体溶液とを、粘度が大きく異なるにもかかわらず、確実に混合しうるマイクロミキサーシステムが好ましい。 Furthermore, as a preferred form of the micromixer system, in particular in the second embodiment, the second polymerizable monomer solution is introduced into the flow path in the microreactor to polymerize the first polymerizable monomer. In order to prepare a block copolymer by living anion polymerization with a polymer solution, an intermediate polymer solution obtained by polymerizing a first polymerizable monomer having a high viscosity, and a second polymerizable monomer having a low viscosity A micromixer system that can reliably mix the body solution with a large difference in viscosity is preferable.
そのような、マイクロミキサーシステムとしては、マイクロミキサーへの液導入流路に対し相対的に広い流路空間を合流部に形成させたマイクロミキサーであることが好ましい。このようなマイクロミキサーシステムを用いることにより、低粘度の第2の重合性単量体溶液を安定供給しながら、確実に高粘度の第1の重合性単量体を重合させた中間重合体溶液と、低粘度の第2の重合性単量体溶液とを混合することができる。 Such a micromixer system is preferably a micromixer in which a relatively wide flow path space is formed at the junction with respect to the liquid introduction flow path to the micromixer. By using such a micromixer system, an intermediate polymer solution in which the high-viscosity first polymerizable monomer is reliably polymerized while the low-viscosity second polymerizable monomer solution is stably supplied. And a second polymerizable monomer solution having a low viscosity can be mixed.
マイクロミキサーへの液導入流路に対し相対的に広い流路空間を合流部に形成させたマイクロミキサーとしては、金属の一体型のマイクロミキサーであっても、第1の重合性単量体を重合させた中間重合体溶液が通る流路をもつプロセスプレートと、第2の重合性単量体溶液が通る流路をもつプロセスプレートとを上下に積層し、流路出口で、これらの2種類の溶液を混合させるマイクロミキサーと、混合後の溶液が通る流路をもつマイクロミキサーを組み合わせてもよい。 As a micromixer in which a relatively wide flow path space is formed at the joining portion with respect to the liquid introduction flow path to the micromixer, the first polymerizable monomer is used even if it is a metal integrated micromixer. A process plate having a flow path through which the polymerized intermediate polymer solution passes and a process plate having a flow path through which the second polymerizable monomer solution pass are stacked one above the other, and these two types are formed at the flow path outlet. You may combine the micromixer which mixes these solutions, and the micromixer which has a flow path through which the solution after mixing passes.
また、マイクロミキサーの入口部の流路内径は、0.1〜1.0mmの範囲が好ましく、0.2〜0.6mmの範囲がより好ましい。また、マイクロミキサーの入口部の流路内径は、入口部の流路内径の1〜5倍の範囲が好ましく、より単位時間当たりの重合体の収量を増加させることができ、ミキシング効率を向上させることができることから、1.5〜3倍の範囲がより好ましい。 Moreover, the flow path inner diameter of the inlet part of the micromixer is preferably in the range of 0.1 to 1.0 mm, and more preferably in the range of 0.2 to 0.6 mm. Moreover, the flow path inner diameter of the inlet part of the micromixer is preferably in the range of 1 to 5 times the flow path inner diameter of the inlet part, which can increase the yield of polymer per unit time and improve the mixing efficiency. Therefore, the range of 1.5 to 3 times is more preferable.
本発明の製造方法で用いる反応装置としては、流路が伝熱性反応容器に設置された反応装置が好ましく、前記流路としては、微小管状であるものが加熱の迅速な制御が可能なことから好ましい。微小管状流路としては、流路断面積が0.1〜4.0mm2となる空隙サイズを有する流路が、重合反応温度を制御する上で好ましい。なお、本発明において「断面」とは、流路中の流れ方向に対して垂直方向の断面を意味し、「断面積」はその断面の面積を意味する。 As the reaction apparatus used in the production method of the present invention, a reaction apparatus in which a flow path is installed in a heat transfer reaction vessel is preferable. Since the flow path is a microtubule, heating can be quickly controlled. preferable. As the microtubular channel, a channel having a void size with a channel cross-sectional area of 0.1 to 4.0 mm 2 is preferable for controlling the polymerization reaction temperature. In the present invention, “cross section” means a cross section perpendicular to the flow direction in the flow path, and “cross sectional area” means the area of the cross section.
流路の、断面形状は、正方形、長方形を含む矩形、台形や平行四辺形、三角形、五角形などを含む多角形状(これらの角が丸められた形状、アスペクト比の高い、すなわちスリット形状を含む)、星形状、半円、楕円状を含む円状などであってもよい。流路の断面形状は一定である必要はない。 The cross-sectional shape of the channel is a square, a rectangle including a rectangle, a polygon including a trapezoid, a parallelogram, a triangle, a pentagon, etc. (a shape with rounded corners, a high aspect ratio, ie including a slit shape) It may be a star shape, a semicircle, a circle including an ellipse, or the like. The cross-sectional shape of the channel need not be constant.
前記反応流路の形成方法は特に限定されるものではないが、一般的には、表面に複数の溝を有する部材(X)の、溝を有する面に他の部材(Y)が積層、接合等により固着され、部材(X)と部材(Y)との間に空間として形成される。 The method for forming the reaction channel is not particularly limited, but in general, the member (X) having a plurality of grooves on the surface is laminated and bonded to the other surface (Y) on the surface having the grooves. And is formed as a space between the member (X) and the member (Y).
前記流路には、さらに熱交換機能が設けられても良い。その場合には、例えば、部材(X)表面に温調流体が流れるための溝を設け、該温調流体が流れる為の溝を設けた面に他の部材を接着ないし積層するなどの方法により固着すればよい。一般的には、表面に溝を有する部材(X)と温調流体が流れるための溝を設けた部材(Y)とが、溝を設けた面と、他の部材の溝を設けた面と逆側の面とを固着することによって流路を形成し、これら部材(X)と部材(Y)とを複数交互に固着すればよい。 The channel may further be provided with a heat exchange function. In that case, for example, a groove for flowing the temperature adjusting fluid is provided on the surface of the member (X), and another member is bonded or laminated on the surface provided with the groove for flowing the temperature adjusting fluid. What is necessary is just to fix. In general, a member (X) having a groove on the surface and a member (Y) provided with a groove for flowing a temperature-controlled fluid include a surface provided with a groove, and a surface provided with a groove of another member. A flow path may be formed by fixing the opposite surface, and a plurality of these members (X) and members (Y) may be fixed alternately.
この際、部材表面に形成された溝は、その周辺部より低い、いわゆる溝として形成されていても良いし、部材表面に立つ壁の間として形成されていても良い。部材の表面に溝を設ける方法は任意であり、例えば、射出成型、溶剤キャスト法、溶融レプリカ法、切削、エッチング、フォトリソグラフィー(エネルギー線リソグラフィーを含む)、レーザーアブレーションなどの方法を利用できる。 At this time, the groove formed on the member surface may be formed as a so-called groove lower than the peripheral portion thereof, or may be formed between the walls standing on the member surface. The method of providing the groove on the surface of the member is arbitrary, and for example, methods such as injection molding, solvent casting method, melt replica method, cutting, etching, photolithography (including energy beam lithography), and laser ablation can be used.
部材中の流路のレイアウトは、用途目的に応じて直線、分岐、櫛型、曲線、渦巻き、ジグザグ、その他任意の配置の形をしていてもよい。 The layout of the flow paths in the member may be in the form of a straight line, a branch, a comb, a curve, a spiral, a zigzag, or any other arrangement according to the purpose of use.
流路は、その他、例えば、混合場、抽出場、分離場、流量測定部、検出部、貯液槽、膜分離機構、デバイス内外への接続口、絡路、クロマトグラフィーや電気泳動の展開路、バルブ構造の一部(弁の周囲部分)、加圧機構、減圧機構などと接続していてもよい。 The flow path is, for example, a mixing field, an extraction field, a separation field, a flow rate measurement unit, a detection unit, a liquid storage tank, a membrane separation mechanism, a connection port to the inside or outside of the device, a tangential line, a development path for chromatography or electrophoresis Further, it may be connected to a part of the valve structure (portion surrounding part), a pressurizing mechanism, a depressurizing mechanism or the like.
部材の外形は、特に限定する必要はなく、用途目的に応じた形状を採りうる。部材の形状としては、例えば、プレート状、シート状(フィルム状、リボン状などを含む。)、塗膜状、棒状、チューブ状、その他複雑な形状の成型物などであってよい。厚みなどの外形的寸法は一定であることが好ましい。部材の素材は任意であり、例えば、重合体、ガラス、セラミック、金属、半導体などであって良い。 The outer shape of the member need not be particularly limited, and can take a shape according to the purpose of use. The shape of the member may be, for example, a plate shape, a sheet shape (including a film shape, a ribbon shape, etc.), a coating film shape, a rod shape, a tube shape, and other complicated shapes. External dimensions such as thickness are preferably constant. The material of the member is arbitrary, and may be, for example, a polymer, glass, ceramic, metal, semiconductor, or the like.
上記のように、本発明の製造方法で用いる反応装置としては、流路が伝熱性反応容器に設置された反応装置が好ましく、オイルバスや水浴等に浸漬されたチューブであっても良い。さらに、流路が形成された伝熱性反応容器からなる反応装置として、表面に複数の溝部が形成された伝熱性プレート状構造体を積層してなる構造を有する反応装置を用いることができる。 As described above, the reaction apparatus used in the production method of the present invention is preferably a reaction apparatus having a flow path installed in a heat transfer reaction vessel, and may be a tube immersed in an oil bath or a water bath. Furthermore, as a reaction apparatus comprising a heat transfer reaction vessel in which a channel is formed, a reaction apparatus having a structure in which a heat transfer plate-like structure having a plurality of grooves formed on the surface is laminated can be used.
このような反応装置としては、例えば、化学反応用デバイスとして用いられる部材中に前記流路(以下、単に「微小流路」ということがある)が設けられた装置等が挙げられる。 Examples of such a reaction apparatus include an apparatus in which the channel (hereinafter sometimes simply referred to as “microchannel”) is provided in a member used as a chemical reaction device.
以下、本発明で用いる好ましい形態の流路が設けられてなるマイクロリアクターの概略構成例を図1及び図2に記載する。 Hereinafter, a schematic configuration example of a microreactor provided with a flow channel in a preferable form used in the present invention will be described with reference to FIGS.
前記化学反応用デバイス1は、例えば前記図1において同一の長方形板状からなる第1プレート(前記図1中の2)と第2プレート(前記図1中の3)とが複数交互に積層されて構成されている。各1枚の第1プレートには流路(図1中の4;以下、反応流路という)が設けられている(以下、反応流路が設けられたプレートをプロセスプレートという)。また第2プレートには温調流体用の流路(図1中の6;以下、温調流路という)が設けられている(以下、温調流路が設けられたプレートを温調プレートという)。そして、図2に示すようにそれらの導入口及び排出口が、化学反応用デバイス1の端面1b、1c、側面1d、1eの各領域に分散して配置され、それら領域に、重合性単量体、重合開始剤、添加剤を含む流体αと、温調流体γを流すためのコネクタ30とジョイント部31とからなる継手部32がそれぞれ連結されている。
In the chemical reaction device 1, a plurality of first plates (2 in FIG. 1) and second plates (3 in FIG. 1) having the same rectangular plate shape in FIG. Configured. Each one first plate is provided with a flow path (4 in FIG. 1; hereinafter referred to as a reaction flow path) (hereinafter, the plate provided with the reaction flow path is referred to as a process plate). Further, the second plate is provided with a temperature control fluid channel (6 in FIG. 1; hereinafter referred to as a temperature control channel) (hereinafter, the plate provided with the temperature control channel is referred to as a temperature control plate). ). And as shown in FIG. 2, those inlets and outlets are distributed and arranged in each region of the
これらの継手部を介して、重合性単量体、重合開始剤、添加剤を含む流体αが端面1bから導入されて、端面1cに流体βとして排出され、温調流体γが側面1eから導入されて側面1dに排出されるようになっている。化学反応用デバイス1の平面視形状は図示のような長方形とは限定されず、正方形状又は端面1b、1c間よりも側面1d、1e間が長い長方形状としてもよい。
Via these joints, a fluid α containing a polymerizable monomer, a polymerization initiator, and an additive is introduced from the
<実施例で使用したマイクロミキサー1>
本実施例で用いたマイクロリアクター1は、T字型の管継手からなるマイクロミキサーと、前記マイクロミキサーの下流に連結されたチューブリアクターとを含んで構成される。前記マイクロミキサーとしては、三幸精機工業株式会社製の特注品を使用した(本実施例の記載に基づいて製造を依頼し、同等のものを入手することが可能である)。なお、本実施例で使用したマイクロミキサーは、その内部に第一の導入路、第二の導入路及びこれらが合流する流路の一部を有し、前記マイクロミキサー内においては、そのいずれの内径も同じである。
<Micromixer 1 used in Examples>
The microreactor 1 used in the present embodiment includes a micromixer made of a T-shaped pipe joint and a tube reactor connected downstream of the micromixer. As the micromixer, a special order product manufactured by Sanko Seiki Kogyo Co., Ltd. was used (it is possible to request the manufacture based on the description of this example and obtain an equivalent product). Note that the micromixer used in this example has a part of the first introduction path, the second introduction path, and the flow path in which these are merged, and any of them is included in the micromixer. The inner diameter is the same.
本実施例及び比較例で製造した重合体の数平均分子量、重量平均分子量及び残存モノマー量の測定方法は下記の通りである。 The methods for measuring the number average molecular weight, weight average molecular weight, and residual monomer amount of the polymers produced in the examples and comparative examples are as follows.
[数平均分子量及び重量平均分子量の測定方法]
実施例及び比較例で得られた重合体の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、GPC法により、下記の条件で測定した。
[Method for measuring number average molecular weight and weight average molecular weight]
The number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) of the polymers obtained in Examples and Comparative Examples were measured by the GPC method under the following conditions.
測定装置:高速GPC装置(東ソー株式会社製「HLC−8220GPC」)
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%のテトラヒドロフラン溶液)
標準試料:下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
Measuring device: High-speed GPC device (“HLC-8220GPC” manufactured by Tosoh Corporation)
Column: The following columns manufactured by Tosoh Corporation were connected in series.
"TSKgel G5000" (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSKgel G4000" (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSKgel G3000" (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 “TSKgel G2000” (7.8 mm ID × 30 cm) × 1 detector: RI (differential refractometer)
Column temperature: 40 ° C
Eluent: Tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 1.0 mL / min Injection amount: 100 μL (tetrahydrofuran solution with a sample concentration of 0.4 mass%)
Standard sample: A calibration curve was prepared using the following standard polystyrene.
(標準ポリスチレン)
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−1000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−2500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−5000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−1」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−2」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−4」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−10」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−20」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−40」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−80」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−128」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−288」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−550」
(Standard polystyrene)
"TSKgel standard polystyrene A-500" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene A-1000" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene A-2500" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene A-5000" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-1" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-2" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-4" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-10" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-20" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-40" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-80" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-128" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-288" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-550" manufactured by Tosoh Corporation
[残存モノマー量の測定方法]
実施例及び比較例で得られた重合体の溶液を、ガスクロマトグラフィー(株式会社島津製作所社製「GC−2014F型」)を用いて、下記の条件で測定し、残存モノマー量を求めた。
カラム:株式会社島津製作所社製のワイドボアキャピラリーカラム
検出器:FID(水素炎イオン化型検出器)
カラム温度:70〜250℃
注入量:1μL(テトラヒドロフラン希釈溶液)
[Measurement method of residual monomer amount]
The polymer solutions obtained in Examples and Comparative Examples were measured under the following conditions using gas chromatography (“GC-2014F type” manufactured by Shimadzu Corporation) to determine the amount of residual monomers.
Column: Wide bore capillary column manufactured by Shimadzu Corporation Detector: FID (hydrogen flame ionization detector)
Column temperature: 70-250 ° C
Injection volume: 1 μL (tetrahydrofuran diluted solution)
(実施例1)
まず、次に示す5種類の溶液を調製した。
(1)スチレン(4.0M)溶液
アルゴンガスで置換した200mLナスフラスコ中に、注射器を用いてスチレン(以下、「St」という。)83.6g(92.0mL)、及びテトラヒドロフラン(以下、「THF」と略記する。)102mLを採取し撹拌することにより、Stの4.0M溶液200mLを調製した。
(2)メチルメタクリレート(3.4M)、塩化リチウム(0.11M)溶液
アルゴンガスで置換した300mLナスフラスコ中に、注射器を用いてメチルメタクリレート(以下、「MMA」と略記する。)83.8g(88.0mL)及びTHF107mLを採取した後、注射器を用いて0.5M塩化リチウム(以下、「LiCl」と略記する。)のTHF溶液(東京化成工業株式会社製)55.0mlを採取撹拌することにより、MMAの濃度が3.4M、LiClの濃度が0.11Mである溶液250mLを調製した。
(3)n−ブチルリチウム(0.055M)溶液
アルゴンガスで置換した200mLナスフラスコ中に、注射器を用いてヘキサン146.8mLを採取した後、氷冷した。冷却後2.6Mのn−ブチルリチウム(以下、「n−BuLi」と略記する。)溶液3.2mLを採取し撹拌することにより、n−BuLiの0.055M溶液150mLを調製した。
(4)ジフェニルエチレン(0.165M)溶液
アルゴンガスで置換した200mLナスフラスコ中に、注射器を用いてジフェニルエチレン(以下、「DPE」と略記する。)4.46g(4.3mL)及びTHF145.7mLを採取し撹拌することにより、DPEの0.165M溶液150mLを調製した。
(5)メタノール(1.5M)溶液
アルゴンガスで置換した100mLナスフラスコ中に、注射器を用いてメタノール2.48g及びTHF46.9mLを採取し攪拌することにより、メタノールの1.5M溶液50mLを調製した。
Example 1
First, the following five types of solutions were prepared.
(1) Styrene (4.0 M) Solution In a 200 mL eggplant flask substituted with argon gas, 83.6 g (92.0 mL) of styrene (hereinafter referred to as “St”) and tetrahydrofuran (hereinafter referred to as “St”) using a syringe. This is abbreviated as “THF.”) By taking 102 mL and stirring, 200 mL of a 4.0 M solution of St was prepared.
(2) Methyl methacrylate (3.4 M), lithium chloride (0.11 M) solution 83.8 g of methyl methacrylate (hereinafter abbreviated as “MMA”) using a syringe in a 300 mL eggplant flask substituted with argon gas. (88.0 mL) and 107 mL of THF were collected, and then 55.0 ml of a THF solution (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) of 0.5 M lithium chloride (hereinafter abbreviated as “LiCl”) was collected and stirred using a syringe. Thus, 250 mL of a solution having a MMA concentration of 3.4 M and a LiCl concentration of 0.11 M was prepared.
(3) n-Butyllithium (0.055M) solution Into a 200 mL eggplant flask substituted with argon gas, 146.8 mL of hexane was collected using a syringe and then cooled with ice. After cooling, 3.2 mL of a 2.6 M n-butyllithium (hereinafter abbreviated as “n-BuLi”) solution was sampled and stirred to prepare 150 mL of a 0.055 M solution of n-BuLi.
(4) Diphenylethylene (0.165M) solution In a 200 mL eggplant flask substituted with argon gas, 4.46 g (4.3 mL) of diphenylethylene (hereinafter abbreviated as “DPE”) and THF145. By taking 7 mL and stirring, 150 mL of a 0.165 M solution of DPE was prepared.
(5) Methanol (1.5 M) solution In a 100 mL eggplant flask substituted with argon gas, 2.48 g of methanol and 46.9 mL of THF were collected using a syringe and stirred to prepare 50 mL of a 1.5 M solution of methanol. did.
次いで、次の操作により、StとMMAとのリビングアニオン共重合を行った。3つのT字型の菅継手からなるマイクロミキサー及びそのマイクロミキサーの下流に連結されたチューブリアクターを備えたマイクロリアクター装置と、4台のプランジャーポンプ(GLサイエンス社製「PU714」)、及びSt溶液、n−BuLi溶液、DPE溶液、MMA溶液を調整したそれぞれのナスフラスコを接続し、4台のプランジャーポンプを用いそれぞれの溶液をマイクロリアクター装置に送りこめるようにセットした。 Next, living anion copolymerization of St and MMA was performed by the following operation. A microreactor device comprising a micromixer comprising three T-shaped saddle joints and a tube reactor connected downstream of the micromixer, four plunger pumps ("PU714" manufactured by GL Science), and St Each eggplant flask prepared with a solution, n-BuLi solution, DPE solution, and MMA solution was connected, and each plunger solution was set so that each solution could be sent to the microreactor apparatus.
菅継手径250μmのマイクロミキサー、内径1mm、長さ212.5cm及び内径2.18mm、長さ8cmのチューブリアクターで構成される反応器の上流から、St溶液を4.0mL/min、n−BuLi溶液を2.0mL/minの速度で送液して混合し、Stの重合反応時間を19.6秒にコントロールすることにより、Stのリビングアニオン重合を行った。続いて、菅継手径500μmのマイクロミキサー及び内径1mm、長さ262.5cm+長さ12cm(体積0.504cm3)のスタティックミキサーで構成される反応器の上流から、得られたSt重合溶液と、DPE溶液を2.0mL/minの速度で送液して混合し、DPEの反応時間を19.2秒にコントロールすることにより、St重合溶液とDPEの反応を行った。Stの重合とSt重合溶液とDPEの反応はマイクロミキサーとチューブリアクターを25℃の恒温槽に浸漬することにより行った。最後に、菅継手径500μmのマイクロミキサー及び内径1mm、長さ200cm+内径2.18mm、長さ120cmのチューブリアクターで構成される反応器の上流から、得られたStとジフェニルエチレンとの反応溶液と、MMA溶液を5.0mL/minの速度で送液して混合することにより、MMAの重合反応時間を27.8秒にコントロールし、StとMMAのリビングアニオン共重合を行った。StとMMAのリビングアニオン共重合はマイクロミキサーとチューブリアクターを−30℃の恒温槽に浸漬することにより行った。最後にマイクロリアクター出口からの重合液を30秒間メタノール溶液0.75mlを入れたサンプル瓶に捕集することにより重合体溶液を得た。実施例1で用いたマイクロリアクターの装置全体図を図3に示す。 From the upstream of a reactor composed of a micromixer with a joint diameter of 250 μm, a tube reactor having an inner diameter of 1 mm, a length of 212.5 cm, an inner diameter of 2.18 mm, and an length of 8 cm, the St solution is 4.0 mL / min, n-BuLi The solution was fed and mixed at a rate of 2.0 mL / min, and St anionic polymerization was performed by controlling the St polymerization reaction time to 19.6 seconds. Subsequently, the St polymerization solution obtained from the upstream of the reactor composed of a micromixer having a heel joint diameter of 500 μm and a static mixer having an inner diameter of 1 mm, a length of 262.5 cm + a length of 12 cm (volume of 0.504 cm 3 ), The St polymerization solution and DPE were reacted by feeding and mixing the DPE solution at a rate of 2.0 mL / min and controlling the DPE reaction time to 19.2 seconds. The polymerization of St and the reaction of St polymerization solution and DPE were carried out by immersing the micromixer and tube reactor in a constant temperature bath at 25 ° C. Finally, the reaction solution of St and diphenylethylene obtained from the upstream of the reactor composed of a micromixer with a diameter of 500 μm and a tube reactor with an inner diameter of 1 mm, a length of 200 cm + an inner diameter of 2.18 mm, and a length of 120 cm The MMA solution was fed and mixed at a rate of 5.0 mL / min to control the polymerization reaction time of MMA to 27.8 seconds, and living anion copolymerization of St and MMA was performed. Living anionic copolymerization of St and MMA was performed by immersing a micromixer and a tube reactor in a thermostatic bath at -30 ° C. Finally, the polymer solution from the microreactor outlet was collected in a sample bottle containing 0.75 ml of methanol solution for 30 seconds to obtain a polymer solution. An overall view of the microreactor used in Example 1 is shown in FIG.
得られた重合体の溶液の残存モノマー量から、Stの反応率(ポリマー転嫁率)は100%であり、MMAの反応率(ポリマー転嫁率)は99.0%であった。また、得られた重合体の数平均分子量(Mn)は設計分子量30,632に対し28,400であり、重量平均分子量(Mw)は33,500であり、分散度(Mw/Mn)は1.18であった。また、GPCのチャート図を図4に示す。このGPCのチャート図から単一ピークが得られており、共重合化されていないStポリマの残存率が非常に低いことがわかった。 From the amount of residual monomers in the obtained polymer solution, the St reaction rate (polymer pass-through rate) was 100%, and the MMA reaction rate (polymer pass-through rate) was 99.0%. Moreover, the number average molecular weight (Mn) of the obtained polymer is 28,400 with respect to the design molecular weight 30,632, the weight average molecular weight (Mw) is 33,500, and the dispersity (Mw / Mn) is 1. .18. A chart of GPC is shown in FIG. From the GPC chart, a single peak was obtained, indicating that the residual ratio of the unpolymerized St polymer was very low.
(実施例2)
菅継手径500μmのマイクロミキサー及び内径1mm、長さ212.5cm+長さ12cm(体積0.504cm3)のスタティックミキサーで構成される反応器の上流からのチューブリアクターで構成される反応器の上流から、得られたSt重合溶液と、DPE溶液を2.0mL/minの速度で送液して混合し、DPEの反応時間を15.5秒にコントロールすることにより、St重合溶液とDPEの反応を行った他は、実施例1と同様の操作によりStとMMAのブロック共重合体の調製を行った。
(Example 2)
From the upstream of the reactor composed of a tube reactor from the upstream of the reactor composed of a micromixer with a joint diameter of 500 μm and a static mixer having an inner diameter of 1 mm, length of 212.5 cm + length of 12 cm (volume of 0.504 cm 3 ) The resulting St polymerization solution and DPE solution were mixed by feeding at a rate of 2.0 mL / min, and the reaction time of St polymerization solution and DPE was controlled by controlling the DPE reaction time to 15.5 seconds. A block copolymer of St and MMA was prepared in the same manner as in Example 1 except for the above.
得られた重合体の溶液の残存モノマー量から、Stの反応率(ポリマー転嫁率)は100%であり、MMAの反応率(ポリマー転嫁率)は98.6%であった。GPCのチャート図を図5に示す。GPCのチャート図はStとMMAのブロック共重合体と共重合化されていないStポリマからなると推測される2ピークであるものの、共重合化されていないStポリマの残存率は低いことがわかった。GPCにおけるStとMMAのブロック共重合体部分と推測されるピークから、得られた重合体の数平均分子量(Mn)は設計分子量30,632に対し35,400であり、重量平均分子量(Mw)は38,700であり、分散度(Mw/Mn)は1.09であった。 From the amount of residual monomers in the obtained polymer solution, the St reaction rate (polymer pass-through rate) was 100%, and the MMA reaction rate (polymer pass-through rate) was 98.6%. A GPC chart is shown in FIG. The GPC chart shows two peaks presumed to be composed of an unpolymerized St polymer with a block copolymer of St and MMA, but the residual ratio of the unpolymerized St polymer was found to be low. . From the peak presumed to be the block copolymer portion of St and MMA in GPC, the number average molecular weight (Mn) of the obtained polymer is 35,400 with respect to the designed molecular weight 30,632, and the weight average molecular weight (Mw) Was 38,700, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.09.
(実施例3)
菅継手径500μmのマイクロミキサー及び内径1mm、長さ412.5cm+長さ12cm(体積0.504cm3)のスタティックミキサーで構成される反応器の上流からのチューブリアクターで構成される反応器の上流から、得られたSt重合溶液と、DPE溶液を2.0mL/minの速度で送液して混合し、DPEの反応時間を28秒にコントロールすることにより、St重合溶液とDPEの反応を行った他は、実施例1と同様の操作によりStとMMAのブロック共重合体の調製を行った。
(Example 3)
From the upstream of the reactor composed of a tube reactor from the upstream of the reactor composed of a micromixer with a joint diameter of 500 μm and a static mixer having an inner diameter of 1 mm, length of 412.5 cm + length of 12 cm (volume of 0.504 cm 3 ) The St polymerization solution and the DPE solution were fed at a rate of 2.0 mL / min and mixed, and the reaction time of the DPE was controlled to 28 seconds, whereby the St polymerization solution and the DPE were reacted. Otherwise, a block copolymer of St and MMA was prepared in the same manner as in Example 1.
得られた重合体の溶液の残存モノマー量から、Stの反応率(ポリマー転嫁率)は100%であり、MMAの反応率(ポリマー転嫁率)は96.2%であった。GPCのチャート図を図6に示す。GPCのチャート図はStとMMAのブロック共重合体と共重合化されていないStポリマからなると推測される2ピークであるものの、共重合化されていないStポリマの残存率は低いことがわかった。GPCにおけるStとMMAのブロック共重合体部分と推測されるピークから、得られた重合体の数平均分子量(Mn)は設計分子量30,632に対し38,800であり、重量平均分子量(Mw)は42,700であり、分散度(Mw/Mn)は1.10であった。 From the amount of residual monomers in the obtained polymer solution, the St reaction rate (polymer pass-through rate) was 100%, and the MMA reaction rate (polymer pass-through rate) was 96.2%. A chart of GPC is shown in FIG. The GPC chart shows two peaks presumed to be composed of an unpolymerized St polymer with a block copolymer of St and MMA, but the residual ratio of the unpolymerized St polymer was found to be low. . From the peak presumed to be the block copolymer portion of St and MMA in GPC, the number average molecular weight (Mn) of the obtained polymer was 38,800 with respect to the designed molecular weight 30,632, and the weight average molecular weight (Mw) Was 42,700, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.10.
(実施例4)
まず、次に示す5種類の溶液を調製した。
(1)St(5.0M)溶液
アルゴンガスで置換した200mLナスフラスコ中に、注射器を用いてSt94.0g(104mL)、及びTHF76mLを採取し撹拌することにより、Stの5.0M溶液180mLを調製した。
(2)MMA(4.2M)、塩化リチウム(0.14M)溶液
アルゴンガスで置換した300mLナスフラスコ中に、注射器を用いてMMA92.2g(97.5mL)及びTHF92mLを採取した後、注射器を用いて0.5MLiClのTHF溶液60.5mlを採取撹拌することにより、MMAの濃度が4.2M、LiClの濃度が0.14Mである溶液220mLを調製した。
(3)n−BuLi(0.069M)溶液
アルゴンガスで置換した200mLナスフラスコ中に、注射器を用いてヘキサン117mLを採取した後、氷冷した。冷却後2.6Mのn−BuLi溶液3.2mLを採取し撹拌することにより、n−BuLiの0.069M溶液120mLを調製した。
(4)DPE(0.344M)溶液
アルゴンガスで置換した200mLナスフラスコ中に、注射器を用いてDPE7.46g(7.2mL)及びTHF113mLを採取し撹拌することにより、DPEの0.344M溶液120mLを調製した。
(5)メタノール(1.5M)溶液
アルゴンガスで置換した100mLナスフラスコ中に、注射器を用いてメタノール2.48g及びTHF46.9mLを採取し攪拌することにより、メタノールの1.5M溶液50mLを調製した。
次いで、実施例1と同様の操作によりStとMMAのブロック共重合体の調製を行った。
Example 4
First, the following five types of solutions were prepared.
(1) St (5.0 M) solution In a 200 mL eggplant flask substituted with argon gas, St4.00 g (104 mL) and 76 mL of THF were collected using a syringe and stirred to obtain 180 mL of a 5.0 M solution of St. Prepared.
(2) MMA (4.2 M), lithium chloride (0.14 M) solution In a 300 mL eggplant flask substituted with argon gas, MMA 92.2 g (97.5 mL) and THF 92 mL were collected using a syringe, and then the syringe was inserted. Then, 60.5 ml of 0.5 M LiCl in THF was collected and stirred to prepare 220 mL of a solution having a MMA concentration of 4.2 M and a LiCl concentration of 0.14 M.
(3) n-BuLi (0.069M) solution In a 200 mL eggplant flask substituted with argon gas, 117 mL of hexane was collected using a syringe, and then ice-cooled. After cooling, 3.2 mL of a 2.6 M n-BuLi solution was collected and stirred to prepare 120 mL of a 0.069 M solution of n-BuLi.
(4) DPE (0.344M) solution In a 200 mL eggplant flask replaced with argon gas, 7.46 g (7.2 mL) of DPE and 113 mL of THF were collected using a syringe and stirred to obtain 120 mL of a 0.344 M solution of DPE. Was prepared.
(5) Methanol (1.5 M) solution In a 100 mL eggplant flask substituted with argon gas, 2.48 g of methanol and 46.9 mL of THF were collected using a syringe and stirred to prepare 50 mL of a 1.5 M solution of methanol. did.
Next, a block copolymer of St and MMA was prepared in the same manner as in Example 1.
得られた重合体の溶液の残存モノマー量から、Stの反応率(ポリマー転嫁率)は100%であり、MMAの反応率(ポリマー転嫁率)は98.1%であった。また、得られた重合体の数平均分子量(Mn)は設計分子量30,632に対し32,400であり、重量平均分子量(Mw)は37,400であり、分散度(Mw/Mn)は1.15であった。また、GPCのチャート図を図7に示す。このGPCのチャート図から単一ピークが得られており、共重合化されていないStポリマの残存率が非常に低いことがわかった。 From the amount of residual monomers in the obtained polymer solution, the St reaction rate (polymer pass-through rate) was 100%, and the MMA reaction rate (polymer pass-through rate) was 98.1%. Moreover, the number average molecular weight (Mn) of the obtained polymer is 32,400 with respect to the design molecular weight 30,632, the weight average molecular weight (Mw) is 37,400, and the dispersity (Mw / Mn) is 1. .15. A GPC chart is shown in FIG. From the GPC chart, a single peak was obtained, indicating that the residual ratio of the unpolymerized St polymer was very low.
(比較例1)
菅継手径500μmのマイクロミキサー及び内径1mm、長さ62.5cmで構成される反応器の上流からのチューブリアクターで構成される反応器の上流から、得られたSt重合溶液と、DPE溶液を2.0mL/minの速度で送液して混合し、DPEの反応時間を3.6秒にコントロールすることにより、St重合溶液とDPEの反応を行った他は、実施例1と同様の操作によりStとMMAのブロック共重合体の調製を行った。
(Comparative Example 1)
From the upstream of the reactor composed of a micromixer with a joint diameter of 500 μm and a tube reactor from the upstream of the reactor composed of an inner diameter of 1 mm and a length of 62.5 cm, the obtained St polymerization solution and DPE solution The mixture was sent and mixed at a rate of 0.0 mL / min, and the reaction time of DPE was controlled to 3.6 seconds. A block copolymer of St and MMA was prepared.
得られた重合体の溶液の残存モノマー量から、Stの反応率(ポリマー転嫁率)は99.9%であり、MMAの反応率(ポリマー転嫁率)は87.6%であった。GPCのチャート図を図8に示す。GPCのチャート図はStとMMAのブロック共重合体と共重合化されていないStポリマからなると推測される2ピークであり、共重合化されていないStポリマの残存率が大きいことがわかった。GPCにおけるStとMMAのブロック共重合体部分と推測されるピークから、得られた重合体の数平均分子量(Mn)は設計分子量30,632に対し44,000であり、重量平均分子量(Mw)は47,900であり、分散度(Mw/Mn)は1.09であった。StとMMAのブロック共重合体部分の数平均分子量値と設計分子量の差が実施例と比較して大きくなっていることがわかった。 From the amount of residual monomers in the obtained polymer solution, the St reaction rate (polymer pass-through rate) was 99.9%, and the MMA reaction rate (polymer pass-through rate) was 87.6%. A chart of GPC is shown in FIG. The GPC chart shows two peaks presumed to be composed of a St polymer that is not copolymerized with a block copolymer of St and MMA, and it was found that the residual ratio of the unpolymerized St polymer is large. From the peak presumed to be the block copolymer portion of St and MMA in GPC, the number average molecular weight (Mn) of the obtained polymer was 44,000 with respect to the designed molecular weight of 30,632, and the weight average molecular weight (Mw) Was 47,900 and the dispersity (Mw / Mn) was 1.09. It turned out that the difference of the number average molecular weight value of the block copolymer part of St and MMA and a design molecular weight is large compared with the Example.
(比較例2)
菅継手径500μmのマイクロミキサー、内径1mm、長さ400cm及び内径2.18mm、長さ80cmのチューブリアクターで構成される反応器の上流から、得られたSt重合溶液と、DPE溶液を2.0mL/minの速度で送液して混合し、DPEの反応時間を37.9秒にコントロールすることにより、St重合溶液とDPEの反応を行った他は、実施例1と同様の操作によりStとMMAのブロック共重合体の調製を行った。
(Comparative Example 2)
From the upstream of a reactor composed of a micromixer with a joint diameter of 500 μm, a tube reactor having an inner diameter of 1 mm, a length of 400 cm, an inner diameter of 2.18 mm, and a length of 80 cm, 2.0 mL of the obtained St polymerization solution and DPE solution The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the St polymerization solution was reacted with DPE by controlling the DPE reaction time to 37.9 seconds. A MMA block copolymer was prepared.
得られた重合体の溶液の残存モノマー量から、Stの反応率(ポリマー転嫁率)は98.6%であり、MMAの反応率(ポリマー転嫁率)は91.8%であった。GPCのチャート図を図9に示す。GPCのチャート図はStとMMAのブロック共重合体と共重合化されていないStポリマからなると推測される2ピークであり、共重合化されていないStポリマの残存率が大きいことがわかった。GPCにおけるStとMMAのブロック共重合体部分と推測されるピークから、得られた重合体の数平均分子量(Mn)は設計分子量30,632に対し43,500であり、重量平均分子量(Mw)は47,100であり、分散度(Mw/Mn)は1.08であった。StとMMAのブロック共重合体部分の数平均分子量値と設計分子量の差が実施例と比較して大きくなっていることがわかった。 From the amount of residual monomers in the obtained polymer solution, the St reaction rate (polymer pass-through rate) was 98.6%, and the MMA reaction rate (polymer pass-through rate) was 91.8%. A chart of GPC is shown in FIG. The GPC chart shows two peaks presumed to be composed of a St polymer that is not copolymerized with a block copolymer of St and MMA, and it was found that the residual ratio of the unpolymerized St polymer is large. From the peak presumed to be the block copolymer portion of St and MMA in GPC, the number average molecular weight (Mn) of the obtained polymer is 43,500 with respect to the designed molecular weight 30,632, and the weight average molecular weight (Mw) Was 47,100, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.08. It turned out that the difference of the number average molecular weight value of the block copolymer part of St and MMA and a design molecular weight is large compared with the Example.
(比較例3)
菅継手径250μmのマイクロミキサー及び内径1mm、長さ150cmのチューブリアクターで構成される反応器の上流から、St溶液を4.0mL/min、n−BuLi溶液を2.0mL/minの速度で送液して混合し、Stの重合反応時間を11.8秒にコントロールすることにより、Stのリビングアニオン重合を行った。続いて、菅継手径500μmのマイクロミキサー及び内径1mm、長さ125cmのチューブリアクターで構成される反応器の上流から、得られたSt重合溶液と、DPE溶液を2.0mL/minの速度で送液して混合し、DPEの反応時間を7.4秒にコントロールすることにより、St重合溶液とDPEの反応を行った。Stの重合とSt重合溶液とDPEの反応はマイクロミキサーとチューブリアクターを25℃の恒温槽に浸漬することにより行った。最後に、菅継手径500μmのマイクロミキサー及び内径1mm、長さ400cmのチューブリアクターで構成される反応器の上流から、得られたStとジフェニルエチレンとの反応溶液と、MMA溶液を4.0mL/minの速度で送液して混合することにより、MMAの重合反応時間を18.8秒にコントロールし、StとMMAのリビングアニオン共重合を行った。StとMMAのリビングアニオン共重合はマイクロミキサーとチューブリアクターを−30℃の恒温槽に浸漬することにより行った。最後にマイクロリアクター出口からの重合液を30秒間メタノール溶液0.75mlを入れたサンプル瓶に捕集することにより重合体溶液を得た。その他は実施例1と同様の操作によりStとMMAのブロック共重合体の調製を行った。
(Comparative Example 3)
From the upstream side of a reactor composed of a micromixer with a joint diameter of 250 μm and a tube reactor with an inner diameter of 1 mm and a length of 150 cm, the St solution is sent at a rate of 4.0 mL / min and the n-BuLi solution is sent at a rate of 2.0 mL / min. The living anionic polymerization of St was performed by controlling the polymerization reaction time of St to 11.8 seconds. Subsequently, the obtained St polymerization solution and the DPE solution were sent at a rate of 2.0 mL / min from the upstream of the reactor composed of a micromixer with a spear joint diameter of 500 μm and a tube reactor with an inner diameter of 1 mm and a length of 125 cm. The St polymerization solution and DPE were reacted by controlling the DPE reaction time to 7.4 seconds. The polymerization of St and the reaction of St polymerization solution and DPE were carried out by immersing the micromixer and tube reactor in a constant temperature bath at 25 ° C. Finally, the reaction solution of St and diphenylethylene and the MMA solution obtained from the upstream of the reactor composed of a micromixer with a spear joint diameter of 500 μm and a tube reactor with an inner diameter of 1 mm and a length of 400 cm were added at 4.0 mL / By feeding and mixing at a rate of min, the polymerization reaction time of MMA was controlled to 18.8 seconds, and living anion copolymerization of St and MMA was performed. Living anionic copolymerization of St and MMA was performed by immersing a micromixer and a tube reactor in a thermostatic bath at -30 ° C. Finally, the polymer solution from the microreactor outlet was collected in a sample bottle containing 0.75 ml of methanol solution for 30 seconds to obtain a polymer solution. Otherwise, a block copolymer of St and MMA was prepared in the same manner as in Example 1.
得られた重合体の溶液の残存モノマー量から、Stの反応率(ポリマー転嫁率)は85.0%であり、MMAの反応率(ポリマー転嫁率)は74.2%であった。GPCのチャート図を図10に示す。GPCのチャート図はStとMMAのブロック共重合体と共重合化されていないStポリマからなると推測される2ピークであり、共重合化されていないStポリマの残存率が大きいことがわかった。GPCにおけるStとMMAのブロック共重合体部分と推測されるピークから、得られた重合体の数平均分子量(Mn)は設計分子量30,632に対し40,200であり、重量平均分子量(Mw)は44,400であり、分散度(Mw/Mn)は1.10であった。StとMMAのブロック共重合体部分の数平均分子量値と設計分子量の差が実施例と比較して大きくなっていることがわかった。 From the amount of residual monomers in the resulting polymer solution, the St reaction rate (polymer pass-through rate) was 85.0%, and the MMA reaction rate (polymer pass-through rate) was 74.2%. A chart of GPC is shown in FIG. The GPC chart shows two peaks presumed to be composed of a St polymer that is not copolymerized with a block copolymer of St and MMA, and it was found that the residual ratio of the unpolymerized St polymer is large. From the peak presumed to be the block copolymer portion of St and MMA in GPC, the number average molecular weight (Mn) of the obtained polymer is 40,200 with respect to the designed molecular weight of 30,632, and the weight average molecular weight (Mw) Was 44,400 and the dispersity (Mw / Mn) was 1.10. It turned out that the difference of the number average molecular weight value of the block copolymer part of St and MMA and a design molecular weight is large compared with the Example.
上記の実施例1〜4及び比較例1〜3の各工程における所要時間、得られたブロック共重合体の反応率、重合度、分子量を表1に示す。 Table 1 shows the required time in each step of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, the reaction rate of the obtained block copolymer, the degree of polymerization, and the molecular weight.
1・・・・・マイクロリアクター
α・・・・・流体の混合流体
β・・・・・流体の反応流体
γ・・・・・温調流体
1b・・・・化学反応用デバイスの端面
1c・・・・化学反応用デバイスの端面
1d・・・・化学反応用デバイスの側面
1e・・・・化学反応用デバイスの側面
2・・・・・第1プレート(プロセスプレート)
2b・・・・第1プレートの端面
2c・・・・第1プレートの端面
2d・・・・第1プレートの側面
2e・・・・第1プレートの側面
3・・・・・第2プレート(温調プレート)
3a・・・・第2プレートの面
3b・・・・第2プレートの端面
3c・・・・第2プレートの端面
3d・・・・第2プレートの側面
3e・・・・第2プレートの側面
6・・・・・断面凹溝形状の温調流路
6a・・・・断面凹溝形状の主流路
6b・・・・断面凹溝形状の供給側流路
6c・・・・断面凹溝形状の排出側流路
30・・・・コネクタ
31・・・・ジョイント部
32・・・・継手部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microreactor α ... Fluid mixed fluid β ... Fluid reaction fluid γ ...
2b ··· end surface of the first plate 2c ··· end surface of the
3a ··· surface of the
Claims (6)
複数の液体を混合可能な流路を備えるマイクロリアクターを用いて、
スチレンを重合開始剤の存在下で、重合度が100以上となるのに充分な時間リビングアニオン重合させる第1工程;
前記第1工程で得られたスチレン重合体の活性末端にジフェニルエチレンを、前記スチレン重合体の活性末端とジフェニルエチレンとの反応が完了するのに充分な時間以上であり、かつ前記スチレン重合体のジフェニルエチレンに置き換わった活性末端が失活する前の所要時間で反応させる第2工程;
前記第2工程で得られたスチレン重合体の活性末端にジフェニルエチレンが付加した中間重合体にスチレン以外の重合性単量体を重合開始剤の存在下で、重合度が100以上となるのに充分な時間リビングアニオン重合させる第3工程を含むことを特徴とするブロック共重合体の製造方法。 A method for producing a block copolymer having a styrene polymer block having a polymerization degree of 100 or more and a polymer block of a polymerizable monomer other than styrene having a polymerization degree of 100 or more,
Using a microreactor with a channel that can mix multiple liquids,
A first step of living anionic polymerization of styrene in the presence of a polymerization initiator for a time sufficient to achieve a degree of polymerization of 100 or more;
Diphenylethylene is added to the active terminal of the styrene polymer obtained in the first step, and the time is longer than the time required for the reaction between the active terminal of the styrene polymer and diphenylethylene to be completed. A second step of reacting in the time required before the active end replaced with diphenylethylene is deactivated;
In the presence of a polymerization initiator, a polymerization monomer other than styrene is added to the intermediate polymer in which diphenylethylene is added to the active terminal of the styrene polymer obtained in the second step, and the degree of polymerization is 100 or more. A method for producing a block copolymer, comprising a third step of conducting a living anion polymerization for a sufficient time.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018518473A (en) * | 2015-09-17 | 2018-07-12 | エルジー・ケム・リミテッド | Anionic polymerization initiator production method, production apparatus and anionic polymerization initiator produced therefrom |
KR101910146B1 (en) * | 2015-09-17 | 2018-10-19 | 주식회사 엘지화학 | Method and device for producing anionic polymerization initiator by continuous process using micro channel, and anionic polymerization initiator produced by the method and device |
WO2020255726A1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-12-24 | Dic株式会社 | Intermediate for block copolymer, block copolymer, and methods for producing same |
WO2020255727A1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-12-24 | Dic株式会社 | Block copolymer intermediate, block copolymer, and production methods for same |
US11028189B2 (en) | 2015-09-17 | 2021-06-08 | Lg Chem, Ltd. | Preparation method of anionic polymerization initiator, device for manufacturing anionic polymerization initiator and anionic polymerization initiator prepared therefrom |
CN113402699A (en) * | 2021-07-14 | 2021-09-17 | 天津大学 | Method for synthesizing block copolymer brush by utilizing microfluidics |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05214031A (en) * | 1991-09-13 | 1993-08-24 | Nippon Paint Co Ltd | Polymer, surface modifier for inorganic material, and modification obtained using the same |
JP2010180353A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Kyoto Univ | Preparation of block copolymer |
JP2011032412A (en) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | Adhesive composition and adhesive film |
JP2013185005A (en) * | 2012-03-06 | 2013-09-19 | Dic Corp | Method of manufacturing polymer |
-
2014
- 2014-01-09 JP JP2014002368A patent/JP2015131873A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05214031A (en) * | 1991-09-13 | 1993-08-24 | Nippon Paint Co Ltd | Polymer, surface modifier for inorganic material, and modification obtained using the same |
JP2010180353A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Kyoto Univ | Preparation of block copolymer |
JP2011032412A (en) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | Adhesive composition and adhesive film |
JP2013185005A (en) * | 2012-03-06 | 2013-09-19 | Dic Corp | Method of manufacturing polymer |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
中 建介 編著, 精密重合II: イオン・配位・開環・逐次重合, vol. 初版1刷, JPN6017047517, 25 March 2013 (2013-03-25), JP, pages 24 - 25, ISSN: 0003840476 * |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018518473A (en) * | 2015-09-17 | 2018-07-12 | エルジー・ケム・リミテッド | Anionic polymerization initiator production method, production apparatus and anionic polymerization initiator produced therefrom |
KR101910146B1 (en) * | 2015-09-17 | 2018-10-19 | 주식회사 엘지화학 | Method and device for producing anionic polymerization initiator by continuous process using micro channel, and anionic polymerization initiator produced by the method and device |
US10301327B2 (en) | 2015-09-17 | 2019-05-28 | Lg Chem, Ltd. | Preparation method of anionic polymerization initiator, device for manufacturing anionic polymerization initiator and anionic polymerization initiator prepared therefrom |
US11028189B2 (en) | 2015-09-17 | 2021-06-08 | Lg Chem, Ltd. | Preparation method of anionic polymerization initiator, device for manufacturing anionic polymerization initiator and anionic polymerization initiator prepared therefrom |
WO2020255726A1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-12-24 | Dic株式会社 | Intermediate for block copolymer, block copolymer, and methods for producing same |
JPWO2020255726A1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-12-24 | ||
WO2020255727A1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-12-24 | Dic株式会社 | Block copolymer intermediate, block copolymer, and production methods for same |
JPWO2020255727A1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-12-24 | ||
JP7040672B2 (en) | 2019-06-20 | 2022-03-23 | Dic株式会社 | Intermediates for block copolymers, block copolymers and methods for producing them |
JP7070799B2 (en) | 2019-06-20 | 2022-05-18 | Dic株式会社 | Intermediates for block copolymers, block copolymers and methods for producing them |
CN113402699A (en) * | 2021-07-14 | 2021-09-17 | 天津大学 | Method for synthesizing block copolymer brush by utilizing microfluidics |
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