JP2016516854A - 制御された単一電子移動リビングラジカル重合のための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(i)反応器システムに、少なくとも1種の重合性(メタ)アクリレートモノマー、前記モノマー用の少なくとも1種の溶媒、少なくとも1種の金属もしくは金属塩、少なくとも1種の配位子、および少なくとも1種の開始剤を含む重合性反応流体を充填するステップであって、前記反応器システムは、連続的ポリマー製造用に構成された反応容器を含み、前記反応容器は触媒表面を含み、前記触媒表面が還元剤で前処理された銅を含み、かつ前記重合性反応流体を1.9以下の多分散性を有するラジカルリビングポリマー(RLP)へと転化するために十分な触媒が存在するステップ、
(ii)連続的SET−LRP反応を前記反応容器中で、前記多分散性を有するポリマーの所望のレベルの転化率を生ずるのに十分な時間にわたり、かつそれに十分な温度で実施するステップ、および
(iii)前記ポリマーを単離するステップ、
を含む、連続的SET−LRP法を提供する。
(i)反応器システムに、少なくとも1種の重合性(メタ)アクリレートモノマー、前記モノマー用の少なくとも1種の溶媒、少なくとも1種の金属もしくは金属塩、少なくとも1種の配位子、および少なくとも1種の開始剤を含む重合性反応流体を充填するステップであって、前記反応器システムは、連続的ポリマー製造用に構成された反応容器を含み、前記反応容器は、触媒表面を含む管形反応容器であり、前記触媒表面が還元剤で前処理された銅を含み、かつ前記重合性反応流体を1.9以下の多分散性を有するラジカルリビングポリマー(RLP)へと転化するために十分な触媒が存在するステップ、
(ii)連続的SET−LRP反応を前記反応容器中で、前記多分散性を有するポリマーの所望のレベルの転化率を生ずるのに十分な時間にわたり、かつそれに十分な温度で実施するステップ、および
(iii)前記ポリマーを単離するステップ、
を含む、連続的SET−LRP法を提供する。
(i)反応器システムに、少なくとも1種の重合性(メタ)アクリレートモノマー、前記モノマー用の少なくとも1種の溶媒、少なくとも1種の金属もしくは金属塩、少なくとも1種の配位子、および少なくとも1種の開始剤を含む重合性反応流体を充填するステップであって、前記反応器システムは、連続的ポリマー製造用に構成された反応容器を含み、前記反応容器は触媒表面を含み、前記触媒表面がヒドラジン水和物で前処理された銅を含み、かつ前記重合性反応流体を1.9以下の多分散性を有するラジカルリビングポリマー(RLP)へと転化するために十分な触媒が存在するステップ、
(ii)連続的SET−LRP反応を前記反応容器中で、前記多分散性を有するポリマーの所望のレベルの転化率を生ずるのに十分な時間にわたり、かつそれに十分な温度で実施するステップ、および
(iii)前記ポリマーを単離するステップ、
を含む、連続的SET−LRP法を提供する。
(i)反応器システムに、少なくとも1種の重合性(メタ)アクリレートモノマー、前記モノマー用の少なくとも1種の溶媒、少なくとも1種の金属もしくは金属塩、少なくとも1種の配位子、および少なくとも1種の開始剤を含む重合性反応流体を充填するステップであって、前記反応器システムは、連続的ポリマー製造用に構成された反応容器を含み、前記反応容器は、触媒表面を含む管形反応容器であり、前記触媒表面がヒドラジン水和物で前処理された銅を含み、かつ前記重合性反応流体を1.9以下の多分散性を有するラジカルリビングポリマー(RLP)へと転化するために十分な触媒が存在するステップ、
(ii)連続的SET−LRP反応を前記反応容器中で、前記多分散性を有するポリマーの所望のレベルの転化率を生ずるのに十分な時間にわたり、かつそれに十分な温度で実施するステップ、および
(iii)前記ポリマーを単離するステップ、
を含む、連続的SET−LRP法を提供する。
開始は、ほぼ全ての鎖が同時に成長し始めるように、十分に速くあるべきこと、
ほとんど、または全く連鎖移動が起こらず、鎖の総数が増えないこと、を必要とする。ポリマーの分野の当業者には、ポリマーの多分散性指数が広い場合、該ポリマーは、そのポリマーの数平均分子量よりもかなり小さい分子量のセグメントと、かなり大きい分子量のセグメントとを有するポリマーのセグメントを含むことはよく知られている。一方で、低分子量のセグメントは、引張強さ、伸び、および曲げ弾性率などのポリマーの物理的性質に悪影響を及ぼすことがあり、他方で、非常に大きな分子量のセグメントは、ポリマーの加工性に制限を生ずることがあるポリマーの高い溶融粘度をもたらすことがある。したがって、最終のポリマーがよく規定され、かつ狭い多分散性指数を有する場合には明らかな利点が存在する。このことは、特性の点からより予測可能なポリマー生成物を可能にし、前記不利益を最小限にする。
反応を開始する前に、銅製コイルを、1000〜2000ppmのヒドラジン水和物を含むアセトンで少なくとも15分間すすいだ。
反応を開始する前に、銅製コイルを、1000〜2000ppmのヒドラジン水和物を含むアセトンで少なくとも15分間すすいだ。
反応を開始する前に、銅製コイルを、1000〜2000ppmのヒドラジン水和物を含むアセトンで少なくとも15分間すすぐ。
2回目の管形反応器の通過:レシービングフラスコからのポリブチルアクリレート溶液を、次いで、供給タンクに添加し、溶液にトリス(2−メチルアミノエチル)アミン(0.023g、0.00010モル)を添加した。その溶液は、30分間の窒素の液面下への注入で脱気した。供給タンクの底部のバルブを開き、この溶液で銅製コイルを満たした。この材料は発熱が示されるまでコイル中に5分未満放置して、次いで、銅製コイルの底にあるバルブを僅かに開き、その材料を銅製コイル中を通過させた。4時間後に、全ての溶液は銅製コイルからレシービングフラスコ中へと流れた。重合は、ブチルホモポリマー溶液を空気でパージすることによって終了させた。
反応を開始する前に、銅製コイルを、1000〜2000ppmのヒドラジン水和物を含むアセトンで少なくとも15分間すすぐ。
Claims (33)
- 連続的SET−LRP法を実施する方法であって、
(i)反応器システムに、少なくとも1種の重合性(メタ)アクリレートモノマー、前記モノマー用の少なくとも1種の溶媒、金属塩、少なくとも1種の配位子、および少なくとも1種の開始剤を含む重合性反応流体を充填するステップであって、前記反応器システムは、連続的ポリマー製造用に構成された反応容器を含み、前記反応容器は触媒表面を含み、前記触媒表面が銅であるか、または銅を含み、それは還元剤で前処理され、前記重合性反応流体を1.4以下の多分散性を有するラジカルリビングポリマーへと転化するために十分な触媒が存在するステップ、
(ii)連続的SET−LRP反応を前記反応容器中で、前記多分散性を有するポリマーの所望のレベルの転化率を生ずるのに十分な時間にわたり、かつそれに十分な温度で実施するステップ、および
(iii)前記ポリマーを単離するステップ、
を含む、方法。 - 前記反応容器が、管形反応器またはパイプである、請求項1に記載の方法。
- 前記還元剤が、ヒドラジンまたはヒドラジン水和物である、請求項1に記載の方法。
- 前記反応容器が、銅製である、請求項1に記載の方法。
- 前記反応容器が、銅表面を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記(メタ)アクリレートモノマーが、アルキル(メタ)アクリレート、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記(メタ)アクリレートモノマーが、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、n−ヘプチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、トルイル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−アミノエチル(メタ)アクリレート、(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、(メタ)アクリル酸−エチレンオキシド付加物、トリフルオロメチルメチル(メタ)アクリレート、2−トリフルオロメチルエチル(メタ)アクリレート、2−パーフルオロエチルエチル(メタ)アクリレート、2−パーフルオロエチル−2−パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、2−パーフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロメチル(メタ)アクリレート、ジパーフルオロメチルメチル(メタ)アクリレート、2−パーフルオロメチル−2−パーフルオロエチルエチル(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−パーフルオロデシルエチル(メタ)アクリレート、2−パーフルオロヘキサデシルエチル(メタ)アクリレート、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項6に記載の方法。
- 前記溶媒が、双極性、プロトン性または非プロトン性の溶媒である、請求項1に記載の方法。
- 前記溶媒が、水、アルコール、天然もしくは合成の高分子アルコール、双極性の非プロトン性溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、イオン液体、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項8に記載の方法。
- 前記溶媒が、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、およびtert−ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、2−(2−エトキシエトキシ)エタノール、テトラエチレングリコール、グリセリン、HEMA、フェノール、DMSO、DMF、DMAc、NMP、エチレンカーボネート、およびプロピレンカーボネート、ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項9に記載の方法。
- 前記金属塩が、遷移金属の塩である、請求項1に記載の方法。
- 前記金属が、Cu、Mn、Ni、Pt、Fe、Ru、V、Au、Ag、Hg、Rh、Co、Ir、Os、Re、Mn、Cr、Mo、W、Nb、Ta、およびZnからなる群から選択される、請求項11に記載の方法。
- 前記金属塩が、ハロゲン化物、酢酸塩、酸化物、または硫化物である、請求項11に記載の方法。
- 前記金属が、銅である、請求項11に記載の方法。
- 前記金属塩が、臭化銅(II)である、請求項13に記載の方法。
- 前記配位子が、金属触媒が配位子によって可溶化され得るほどまで金属(または金属塩)触媒の抽出を助け、より高い酸化状態で得られるのに適した含窒素配位子である、請求項1に記載の方法。
- 前記配位子が、遷移金属に対してσ結合を通じて配位しうる1つ以上の窒素、酸素、リン、および/または硫黄原子を有する、または遷移金属に対してπ結合を通じて配位しうる2つ以上の炭素原子を含む、請求項16に記載の方法。
- 前記配位子が、トリス(2−ジメチルアミノエチル)アミン(Me6−TREN)、トリス(2−アミノエチル)アミン(TREN)、2,2−ビピリジン(bpy)、およびN,N,N,N,N−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)からなる群から選択される、請求項17に記載の方法。
- 前記開始剤が、式R−XまたはR’C(=O)OR’’[式中、Xはハロゲンであり、RはC1〜C6アルキルであり、R’は、カルボニル基に隣接した炭素原子に結合された少なくとも1つのハロゲン原子を含むC1〜C6アルキルであり、R’’はC1〜C6アルキルである]の化合物である、請求項1に記載の方法。
- 前記開始剤が、ジエチルメソ−2,5−ジブロモアジペート、ジメチル2,6−ジブロモヘプタンジオエート、エチレングリコールビス(2−ブロモプロピオネート)、エチレングリコールモノ−2−ブロモプロピオネート、トリメチロールプロパントリス(2−ブロモプロピオネート)、ペンタエリトリトールテトラキス(2−ブロモプロピオネート)、2,2−ジクロロアセトフェノン、メチル2−ブロモプロピオネート、メチル2−クロロプロピオネート、N−クロロ−2−ピロリジノン、N−ブロモスクシンイミド、ポリエチレングリコールビス(2−ブロモプロピオネート)、ポリエチレングリコールモノ(2−ブロモプロピオネート)、2−ブロモプロピオニトリル、ジブロモクロロメタン、2,2−ジブロモ−2−シアノアセトアミド、α,α’−ジブロモ−オルト−キシレン、α,α’−ジブロモ−メタ−キシレン、α,α’−ジブロモ−パラ−キシレン、α,α’−ジクロロ−パラ−キシレン、2−ブロモプロピオン酸、メチルトリクロロアセテート、パラ−トルエンスルホニルクロリド、ビフェニル−4,4’−ジスルホニルクロリド、ジフェニルエーテル−4,4’−ジスルホニルクロリド、ブロモホルム、ヨードホルム、四塩化炭素、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項19に記載の方法。
- 所望の転化率レベルに達するまで反応ステップを繰り返すことを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 反応混合物の転化率レベルを分析機器で測定することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 更に、転化率レベルが、分光分析により測定される、請求項1に記載の方法。
- 更に、実質上酸素非存在下で実施される、請求項1に記載の方法。
- 反応容器を非反応性ガスで連続的にパージすることを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記非反応性ガスが、窒素またはアルゴンである、請求項25に記載の方法。
- ポリマーが、1.1〜1.9の範囲の多分散性指数を有する、請求項1に記載の方法。
- ポリマーが、1.1〜1.9の範囲の多分散性指数を有する、請求項1に記載の方法。
- ポリマーが、1.035〜1.4の範囲の多分散性指数を有する、請求項28に記載の方法。
- ポリマーが、1.1〜1.4の範囲の多分散性指数を有する、請求項29に記載の方法。
- ポリマーが、約500〜500,000g/モルの範囲の数平均分子量を有する、請求項1に記載の方法。
- ポリマーが、約25,000〜100,000g/モルの範囲の数平均分子量を有する、請求項31に記載の方法。
- ポリマーが、約25,000〜55,000g/モルの範囲の数平均分子量を有する、請求項32に記載の方法。
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