JP2016210940A - イソブチレン系重合体の製造方法 - Google Patents
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Landscapes
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- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
Abstract
Description
下記一般式(I):
本発明のイソブチレン系重合体の製造方法は、下記一般式(I):
本発明のイソブチレン系重合体の製造方法では、イソブチレンを単独で又は他の共重合単量体成分と重合させることができる。イソブチレンを他の共重合単量体成分と重合させる場合、イソブチレンの割合は、特に限定しないが、単量体成分全量のうち50重量%以上を占めることが好ましく、70重量%以上を占めることが好ましく、90重量%以上を占めることがさらに好ましい。
イソブチレンと共重合させることができる共重合単量体成分としては、例えば、共役ジエン化合物、非共役オレフィン化合物(但し、イソブチレンを除く)、芳香族ビニル化合物などが挙げられる。
本明細書において、共役ジエン化合物とは、共役系のジエン化合物を指す。本発明の製造方法で共重合単量体成分として用いることができる共役ジエン化合物は、特に限定しないが、炭素数が4〜8であることが好ましい。かかる共役ジエン化合物としては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチルブタジエン等が挙げられる。
本明細書において、非共役オレフィン化合物(但し、イソブチレンを除く)とは、脂肪族不飽和炭化水素で、炭素−炭素二重結合を1個以上有する化合物を指すが、炭素−炭素二重結合が共役している化合物及び芳香族ビニル化合物を含まないものとする。本発明の製造方法で共重合単量体成分として用いることができる非共役オレフィン化合物は、特に限定しないが、炭素数が2〜10であることが好ましい。かかる非共役オレフィン化合物としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、若しくは1−オクテン等のα−オレフィン、ピバリン酸ビニル、1−フェニルチオエテン、若しくはN−ビニルピロリドン等のヘテロ原子置換アルケン化合物等が挙げられる。
本明細書において、芳香族ビニル化合物とは、少なくともビニル基で置換された芳香族化合物を指す。本発明の製造方法で共重合単量体成分として用いることができる芳香族ビニル化合物は、特に限定しないが、炭素数が8〜10であることが好ましい。かかる芳香族ビニル化合物としては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o,p−ジメチルスチレン、o−エチルスチレン、m−エチルスチレン、p−エチルスチレン等が挙げられる。
本発明の製造方法で用いる重合触媒組成物は、下記一般式(I):
一般式(III)において、上記インデニル環を基本骨格とするCpR'は、一般式(I)のCpRと同様に定義され、好ましい例も同様である。
(式中、X’’はハライドを示す。)
本発明の製造方法は、上記重合触媒組成物の存在下で、イソブチレンを、単独で又は他の共重合単量体成分と重合させる工程(以下、重合工程とも呼ぶ)を具え、更に、必要に応じ、カップリング工程、洗浄工程、その他の工程を適宜具えることができる。
カップリング工程は、前記重合工程において得られたイソブチレン系重合体の高分子鎖の少なくとも一部(例えば、末端)を変性する反応(カップリング反応)を行う工程である。カップリング工程において、重合反応が100%に達した際にカップリング反応を行うことが好ましい。
前記カップリング反応に用いるカップリング剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビス(マレイン酸−1−オクタデシル)ジオクチルスズ等のスズ含有化合物;4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート等のイソシアネート化合物;グリシジルプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ビス(マレイン酸−1−オクタデシル)ジオクチルスズが、反応効率と低ゲル生成の点で、好ましい。
なお、カップリング反応を行うことにより、数平均分子量(Mn)を増加させることができる。
洗浄工程は、前記重合工程において得られたイソブチレン系重合体を洗浄する工程である。なお、洗浄に用いる媒体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどが挙げられる。この洗浄工程により、イソブチレン系重合体中の触媒残渣量を好適に低下させることができる。
本発明の製造方法によってイソブチレン系重合体が得られたか否かは、例えば、1H−NMR、13C−NMR等の手法を用いて重合生成物の1H−NMRスペクトルや13C−NMRスペクトルを測定し、イソブチレン単位由来のピークや他の共重合単量体成分由来の単位のピークの存在を確認することによって確かめることができる。イソブチレン単位由来のピークは、例えば、1H−NMRスペクトルでは、1.14ppm付近のポリイソブチレンのメチル基由来のピークと、1.47ppm付近のポリイソブチレンのメチレン由来のピークとの組み合わせにより確認することができる。
十分に乾燥した300mLガラス容器に、イソブチレン15g(0.27mol)を含むトルエン溶液60gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にビス(2−フェニルインデニル)ガドリニウムビス(ジメチルシリル)アミド[(2−PhC9H6)2GdN(SiHMe2)2]75μmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]75μmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド1.5 mmolを仕込み、トルエン40mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、ガドリニウム換算で50μmolとなる量の触媒溶液をモノマー溶液へ添加後、50℃で120分間、重合を行った。重合後、2,2'−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2−プロパノールで重合体を分離し、60℃で真空乾燥し、重合体Aを得た。得られた重合体Aの収量は0.9gであった。
十分に乾燥した300mLガラス容器に、イソブチレン7.5 g(0.13mol)を含むトルエン溶液30gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にビス(2−フェニルインデニル)ガドリニウムビス(ジメチルシリル)アミド[(2−PhC9H6)2GdN(SiHMe2)2]56.3μmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]56.3μmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド0.23mmolを仕込み、トルエン40mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、ガドリニウム換算で37.5μmolとなる量の触媒溶液をモノマー溶液へ添加後、25℃で120分間、重合を行った。重合後、2,2'−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2−プロパノールで重合体を分離し、60℃で真空乾燥し、重合体Bを得た。得られた重合体Bの収量は0.7gであった。
十分に乾燥した300mLガラス容器に、イソブチレン7.5g(0.13mol)を含むトルエン溶液30gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にビス(2−フェニルインデニル)ガドリニウムビス(ジメチルシリル)アミド[(2−PhC9H6)2GdN(SiHMe2)2]56.3μmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]56.3μmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド0.56mmolを仕込み、トルエン40mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、ガドリニウム換算で37.5μmolとなる量の触媒溶液をモノマー溶液へ添加後、−40℃で120分間、重合を行った。重合後、2,2'−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2−プロパノールで重合体を分離し、60℃で真空乾燥し、重合体Cを得た。得られた重合体Cの収量は0.5gであった。
十分に乾燥した300mLガラス容器に、イソブチレン15g(0.27mol)を含むトルエン溶液60gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にビス(1−メチル−2−フェニルインデニル)ガドリニウムビス(ジメチルシリル)アミド[(1−Me−2−PhC9H6)2GdN(SiHMe2)2]15μmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]15μmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド0.2mmolを仕込み、トルエン40mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、ガドリニウム換算で7.5μmolとなる量の触媒溶液をモノマー溶液へ添加後、−30℃で120分間、重合を行った。重合後、2,2'−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2−プロパノールで重合体を分離し、60℃で真空乾燥し、重合体Dを得た。得られた重合体Dの収量は5.5gであった。
十分に乾燥した300mLガラス容器に、イソブチレン15g(0.27mol)を含むトルエン溶液60gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にビス(1−メチル−2−フェニルインデニル)ガドリニウムビス(ジメチルシリル)アミド[(1−Me−2−PhC9H6)2GdN(SiHMe2)2]15μmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]15μmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド0.2mmolを仕込み、トルエン40mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、ガドリニウム換算で7.5μmolとなる量の触媒溶液をモノマー溶液へ添加後、−70℃で3日間、重合を行った。重合後、2,2'−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2−プロパノールで重合体を分離し、60℃で真空乾燥し、重合体Eを得た。得られた重合体Eの収量は3.2gであった。
従来のイソブチレン系重合体の製造方法として、カチオン重合を用いて、次の通りにイソブチレン系重合体を合成した。十分に乾燥した300mLガラス容器に、イソブチレン7.5 g(0.13mol)を含むトルエン溶液30gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にトリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Ph3CB(C6F5)4]57μmolをトルエン10mLに溶解させた。その後、グローブボックスから上記トルエン溶液を取り出し、全量をモノマー溶液へ添加後、−40℃で120分間、重合を行った。重合後、2,2'−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2−プロパノールで重合体を分離し、60℃で真空乾燥し、重合体Fを得た。得られた重合体Fの収量は5.8gであった。
従来のイソブチレン系重合体の製造方法として、カチオン重合を用いて、次の通りにイソブチレン系重合体を合成した。分に乾燥した300mLガラス容器に、イソブチレン7.5 g(0.13mol)を含むトルエン溶液30gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にトリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Ph3CB(C6F5)4]57μmolをトルエン10mLに溶解させた。その後、グローブボックスから上記トルエン溶液を取り出し、全量をモノマー溶液へ添加後、−70℃で360分間、重合を行った。重合後、2,2'−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2−プロパノールで重合体を分離し、60℃で真空乾燥し、重合体Gを得た。得られた重合体Gの収量は6.8gであった。
以上のようにして得られた重合体A〜Fについて、1H−NMRスペクトルを測定して、イソブチレン単位に由来するピーク(1.14ppmにポリイソブチレンのメチル基由来のピーク、1.47ppmにポリイソブチレンのメチレン由来のピーク)を確認して、イソブチレン系重合体であることを確認した。
また、重合体A〜Fについて、重量平均分子量(Mw)、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比である分子量分布(Mw/Mn)を、下記の方法で測定・評価した。その結果を表1に示す。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー[GPC:東ソー製HLC−8220GPC/HT、カラム:東ソー製GMHHR−H(S)HT×2本、検出器:示差屈折率計(RI)]で単分散ポリスチレンを基準として、重合体A〜Fのポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)を求めた。なお、測定温度は40℃であった。
Claims (6)
- 下記一般式(I):
CpRは、それぞれ独立して無置換又は置換インデニルを示し、Ra〜Rfは、それぞれ独立して炭素数1〜3のアルキル基又は水素原子を示し、Lは、中性ルイス塩基を示し、wは、0〜3の整数を示す)で表されるメタロセン錯体、及び下記一般式(II):
CpRは、それぞれ独立して無置換又は置換インデニルを示し、X'は、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシド基、チオラート基、アミド基、シリル基又は炭素数1〜20の炭化水素基を示し、Lは、中性ルイス塩基を示し、wは、0〜3の整数を示す)で表されるメタロセン錯体、並びに下記一般式(III):
CpR'は、無置換若しくは置換シクロペンタジエニル、無置換若しくは置換インデニル又は無置換若しくは置換フルオレニルを示し、Xは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシド基、チオラート基、アミド基、シリル基又は炭素数1〜20の炭化水素基を示し、Lは、中性ルイス塩基を示し、wは、0〜3の整数を示し、[B]-は、非配位性アニオンを示す)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体からなる群より選択される少なくとも1種類の錯体を含む重合触媒組成物を用いて、イソブチレンを単独で又は他の共重合単量体成分と重合させることを特徴とする、イソブチレン系重合体の製造方法。 - 前記Mが、ガドリニウム(Gd)であることを特徴とする、請求項1に記載のイソブチレン系重合体の製造方法。
- 前記錯体が、前記一般式(I)で表されるメタロセン錯体であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のイソブチレン系重合体の製造方法。
- 前記Ra〜Rfのうちの少なくとも一つが水素原子であることを特徴とする、請求項3に記載のイソブチレン系重合体の製造方法。
- 重合温度が−50℃以上であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のイソブチレン系重合体の製造方法。
- 重合温度が0℃以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のイソブチレン系重合体の製造方法。
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