JP2017165845A - Method for producing lactone ring-containing polymer, polymer and lactone ring-containing polymer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主鎖にラクトン環構造を有するラクトン環含有重合体の製造方法と、当該方法に使用できる新規な重合体、および当該方法により製造できる新規なラクトン環含有重合体と、に関する。 The present invention relates to a method for producing a lactone ring-containing polymer having a lactone ring structure in the main chain, a novel polymer that can be used in the method, and a novel lactone ring-containing polymer that can be produced by the method.
透明な熱可塑性重合体として、例えば、アクリル重合体、ポリシクロオレフィン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステルが知られている。なかでもアクリル重合体は、光学的な透明性が高く、耐候性、機械的強度、成形加工性および表面硬度のバランスが良いといった特長を有する。透明な熱可塑性重合体は、例えば、レンズ、プリズム、光ファイバー、光学フィルムのような光学部材の用途に幅広く使用される。 As a transparent thermoplastic polymer, for example, acrylic polymer, polycycloolefin, polycarbonate, polystyrene, and polyester are known. Among them, the acrylic polymer has characteristics such as high optical transparency and a good balance of weather resistance, mechanical strength, molding processability and surface hardness. Transparent thermoplastic polymers are widely used in applications of optical members such as lenses, prisms, optical fibers, and optical films.
アクリル重合体の一種に、主鎖に環構造を有する重合体がある。例えば、特許文献1(特開2006-96960号公報)には、主鎖にラクトン環構造を有するアクリル重合体が、特許文献2(特開2006-328334号公報)には、主鎖にグルタルイミド構造を有するアクリル重合体が、特許文献3(特開2007-31537号公報)には、主鎖にN−置換マレイミド構造を有するアクリル重合体が、それぞれ開示されている。一般にアクリル重合体のガラス転移温度(Tg)は、高いものでも100℃前後であるが、これらの文献には、主鎖に環構造を有するアクリル重合体がより高いTgを示すことが記載されている。重合体のTgが高くなると、当該重合体を含む部材、例えば上述の光学部材、の耐熱性が向上する。光学部材の耐熱性が向上すると、光学部材を備える製品に対する近年の強い要請、具体的な例として、当該製品のコンパクト化、高性能化、デザインの自由度向上などの観点から光源、電源部、バッテリー、回路基板といった発熱体の近傍に光学部材を配置する設計上の要請、に対応できる可能性が増すことになる。 One type of acrylic polymer is a polymer having a ring structure in the main chain. For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-96960) discloses an acrylic polymer having a lactone ring structure in the main chain, and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-328334) includes glutarimide in the main chain. Acrylic polymers having a structure are disclosed in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-31537), each of which has an N-substituted maleimide structure in the main chain. In general, the glass transition temperature (Tg) of an acrylic polymer is as high as about 100 ° C., but these documents describe that acrylic polymers having a ring structure in the main chain exhibit a higher Tg. Yes. When the Tg of the polymer is increased, the heat resistance of a member containing the polymer, for example, the above-described optical member is improved. When the heat resistance of the optical member is improved, the recent strong demand for products including the optical member, as a specific example, the light source, power supply unit, There is an increased possibility of being able to meet the design requirements for arranging optical members in the vicinity of heating elements such as batteries and circuit boards.
ラクトン環含有重合体の製造方法として、特許文献1には、ヒドロキシ基を含有するアクリル酸エステル単位、例えば2−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル単位、を含む重合体に対してラクトン環化縮合反応を進行させる方法が開示されている。
As a method for producing a lactone ring-containing polymer,
本発明の目的の一つは、主鎖にラクトン環構造を有するラクトン環含有重合体の製造方法であって、従来にない製造方法の提供を目的とする。 One of the objects of the present invention is a method for producing a lactone ring-containing polymer having a lactone ring structure in the main chain, and an object is to provide an unprecedented production method.
本発明のラクトン環含有重合体の製造方法は、保護基により保護されたヒドロキシ基が2位の炭素原子に結合したプロペン酸エステル由来の単位(A)と、(メタ)アクリル酸エステル由来の単位(B)とを構成単位として有する共重合体(C)に対して、前記保護基の脱離反応と、前記単位(A)および前記単位(B)間の環化反応とを進行させて、主鎖にラクトン環構造を有する重合体を得る方法である。 The method for producing a lactone ring-containing polymer of the present invention comprises a unit (A) derived from a propenoic acid ester in which a hydroxy group protected by a protecting group is bonded to the carbon atom at the 2-position, and a unit derived from a (meth) acrylic acid ester. For the copolymer (C) having (B) as a structural unit, the elimination reaction of the protective group and the cyclization reaction between the unit (A) and the unit (B) are allowed to proceed, This is a method for obtaining a polymer having a lactone ring structure in the main chain.
本発明の重合体は、保護基により保護されたヒドロキシ基が2位の炭素原子に結合したプロペン酸エステル由来の単位(A)と、(メタ)アクリル酸エステル由来の単位(B)と、を構成単位として有する重合体である。 The polymer of the present invention comprises a propenoic acid ester-derived unit (A) in which a hydroxy group protected by a protecting group is bonded to the 2-position carbon atom, and a (meth) acrylic acid ester-derived unit (B). It is a polymer having as a structural unit.
本発明のラクトン環含有重合体は、主鎖にラクトン環構造を有し、保護基により保護されたヒドロキシ基が2位の炭素原子に結合したプロペン酸エステル単位(A)を構成単位として有する。 The lactone ring-containing polymer of the present invention has a propenoic acid ester unit (A) having a lactone ring structure in the main chain and a hydroxy group protected by a protecting group bonded to the carbon atom at the 2-position as a constituent unit.
本発明によれば、主鎖にラクトン環構造を有するラクトン環含有重合体の製造方法であって、従来にない製造方法を達成できる。 According to the present invention, it is a method for producing a lactone ring-containing polymer having a lactone ring structure in the main chain, and an unprecedented production method can be achieved.
本発明のラクトン環含有重合体の製造方法では、保護基により保護されたヒドロキシ基が2位の炭素原子に結合したプロペン酸エステル由来の単位(A)と、(メタ)アクリル酸エステル由来の単位(B)とを構成単位として有する共重合体(C)に対して、保護基の脱離反応と、単位(A)および単位(B)間の環化反応とを進行させて、主鎖にラクトン環構造を有する重合体(ラクトン環含有重合体)を得る。共重合体(C)は、脱離反応および環化反応によりラクトン環含有重合体が形成される前駆重合体である。 In the method for producing a lactone ring-containing polymer of the present invention, a unit (A) derived from a propenoic acid ester in which a hydroxy group protected by a protecting group is bonded to a carbon atom at the 2-position, and a unit derived from a (meth) acrylic acid ester For the copolymer (C) having (B) as a structural unit, a protective group elimination reaction and a cyclization reaction between the units (A) and (B) are allowed to proceed to the main chain. A polymer having a lactone ring structure (lactone ring-containing polymer) is obtained. Copolymer (C) is a precursor polymer in which a lactone ring-containing polymer is formed by elimination reaction and cyclization reaction.
この製造方法は、例えば、以下のような各特徴を有する。 This manufacturing method has the following features, for example.
一つの特徴は、5員環であるラクトン環構造を主鎖に有するラクトン環含有重合体を、特定の単量体の段階から効率良く製造できることである。5員環であるラクトン環含有重合体を製造するための前駆重合体は、例えば、重合後に前駆重合体の主鎖に位置する炭素原子にヒドロキシ基が結合した単量体を含む単量体群の重合により形成される。しかし、このような単量体は、ビニルアルコール単量体で見られるものと同様の異性化をおこしやすい。一方、本発明の製造方法では、ラクトン環含有重合体を製造するための前駆重合体として、保護基により保護されたヒドロキシ基が2位の炭素原子に結合したプロペン酸エステル由来の単位(A)と、(メタ)アクリル酸エステル由来の単位(B)とを構成単位として有する共重合体(C)を使用する。ヒドロキシ基が保護基により保護されていることにより、上述の異性化を抑制しながら前駆重合体である共重合体(C)を形成できるとともに、この製造方法では、共重合体(C)からの環化反応に関しても、保護基の脱離反応とともにスムーズに進行させることができる。このため、本発明の製造方法では、5員環であるラクトン環構造を主鎖に有するラクトン環含有重合体を、特定の単量体の段階から効率良く製造できる。 One feature is that a lactone ring-containing polymer having a lactone ring structure that is a 5-membered ring in the main chain can be efficiently produced from the stage of a specific monomer. The precursor polymer for producing a lactone ring-containing polymer that is a 5-membered ring is, for example, a monomer group including a monomer in which a hydroxy group is bonded to a carbon atom located in the main chain of the precursor polymer after polymerization. Formed by polymerization. However, such monomers are susceptible to isomerization similar to that seen with vinyl alcohol monomers. On the other hand, in the production method of the present invention, as a precursor polymer for producing a lactone ring-containing polymer, a propenoic acid ester-derived unit (A) in which a hydroxy group protected by a protective group is bonded to a carbon atom at the 2-position. And the copolymer (C) which has the unit (B) derived from (meth) acrylic acid ester as a structural unit is used. By protecting the hydroxy group with a protecting group, the copolymer (C) as a precursor polymer can be formed while suppressing the above-mentioned isomerization. In this production method, the copolymer (C) The cyclization reaction can proceed smoothly with the elimination reaction of the protecting group. For this reason, in the manufacturing method of this invention, the lactone ring containing polymer which has a lactone ring structure which is a 5-membered ring in a principal chain can be efficiently manufactured from the stage of a specific monomer.
別の一つの特徴は、保護基の脱離反応の制御によって、保護基が残留したラクトン環含有重合体を製造できることである。このようなラクトン環含有重合体では、保護基の存在を反映した特性および/または機能、例えば保護基自体が有する特性および/または機能を反映した特性および/または機能、を得ることができる。一例として、保護基がケイ素系基である場合、Si含有重合体としての特性および/または機能を示すことが期待される。その具体例は、屈折率、表面硬度、濡れ性などの特性の変化、および他の樹脂との相溶性の変化である。また、通常、重合体の側鎖に存在するケイ素系基は耐熱性が低く、熱分解しやすいが、本発明の製造方法により製造したラクトン環含有重合体では、主鎖のラクトン環構造によって当該重合体の主鎖の歪みが大きく、立体的に混んでいるためか、このような技術常識に反し、ケイ素系基が残留した状態(すなわち、ケイ素系基を有する状態)においても高い耐熱性を実現することが可能である。 Another feature is that a lactone ring-containing polymer in which a protecting group remains can be produced by controlling the elimination reaction of the protecting group. In such a lactone ring-containing polymer, it is possible to obtain properties and / or functions reflecting the presence of the protecting group, for example, properties and / or functions reflecting the properties and / or functions of the protecting group itself. As an example, when the protecting group is a silicon-based group, it is expected to exhibit characteristics and / or functions as a Si-containing polymer. Specific examples thereof include changes in properties such as refractive index, surface hardness, wettability, and compatibility with other resins. In general, the silicon group present in the side chain of the polymer has low heat resistance and is easily thermally decomposed. However, in the lactone ring-containing polymer produced by the production method of the present invention, the lactone ring structure of the main chain The main chain of the polymer is largely distorted and is sterically crowded. Contrary to such common technical knowledge, high heat resistance is maintained even in a state in which a silicon group remains (that is, a state having a silicon group). It is possible to realize.
これらの特徴とは別に、本発明の製造方法ではさらに、ラクトン環含有重合体の製造時、および当該重合体または当該重合体を含む樹脂組成物の成形加工時(以下、単に「ラクトン環含有重合体の成形加工時」)におけるゲル化および発泡の発生が抑制される効果も期待される。 In addition to these characteristics, the production method of the present invention further includes a lactone ring-containing polymer and a molding process of the polymer or a resin composition containing the polymer (hereinafter simply referred to as “lactone ring-containing polymer”). The effect of suppressing the occurrence of gelation and foaming at the time of molding of the coalesced ") is also expected.
特許文献1には、ヒドロキシ基を含有するアクリル酸エステル単位(X)と、ヒドロキシ基を含有しない(メタ)アクリル酸エステル単位(Y)とを構成単位として有する前駆重合体に対して環化反応を進行させてラクトン環含有重合体を形成することが記載されている。環化反応は互いに隣接する単位(X)と単位(Y)との間で進行するが、この前駆重合体は純然たるランダム重合体であり、その分子鎖には単位(X)が3以上連続する部分が存在する。すると、当該連続部分の両端に位置する単位(X)以外の単位(X)は環化反応時および環化反応後もそのまま残留し、すなわち、得られたラクトン環含有重合体にはヒドロキシ基が残留することになる。残留するヒドロキシ基は、前駆重合体における単位(X)の含有率が高いほど多い。本発明者らは、検討の結果、この残留ヒドロキシ基が、ラクトン環含有重合体の形成時および成形加工時におけるゲル化および発泡の発生の原因の一つであることを見出した。残留ヒドロキシ基によって、重合体の分子鎖間の架橋、典型的にはアルコールが脱離する分子鎖間の架橋、が誘起されるためである。架橋はゲル化を引き起こすし、脱離したアルコールは発泡を引き起こす。
In
一方、本発明の製造方法では、保護基により保護されたヒドロキシ基が2位の炭素原子に結合したプロペン酸エステル由来の単位(A)と、(メタ)アクリル酸エステル由来の単位(B)とを構成単位として有する共重合体(C)に対して環化反応を進行させてラクトン環含有重合体を形成する。共重合体(C)は、例えば、保護基により保護されたヒドロキシ基が2位の炭素原子に結合したプロペン酸エステル単量体と、(メタ)アクリル酸エステル単量体とを含む単量体群の重合により形成されるが、このとき、保護基の存在によって前者の単量体の単独重合性が低下するために、共重合体(C)において単位(A)が連続する数および頻度が、従来の前駆重合体に比べて低下する。このため、共重合体(C)に環化反応を進行させる際に残留するヒドロキシ基、および当該反応を経て得たラクトン環含有重合体に残留するヒドロキシ基の数が減少し、これにより、ラクトン環含有重合体の形成時および成形加工時におけるゲル化および発泡の発生が抑制されることになる。 On the other hand, in the production method of the present invention, a propenoic acid ester-derived unit (A) in which a hydroxy group protected by a protecting group is bonded to the 2-position carbon atom, and a (meth) acrylic acid ester-derived unit (B) A lactone ring-containing polymer is formed by allowing a cyclization reaction to proceed on the copolymer (C) having as a structural unit. Copolymer (C) is a monomer containing, for example, a propenoic acid ester monomer in which a hydroxy group protected by a protective group is bonded to the carbon atom at the 2-position, and a (meth) acrylic acid ester monomer In this case, since the homopolymerizability of the former monomer is lowered due to the presence of the protecting group, the number and frequency of continuous units (A) in the copolymer (C) are increased. , Lower than the conventional precursor polymer. For this reason, the number of hydroxy groups remaining in the copolymer (C) when the cyclization reaction proceeds and the number of hydroxy groups remaining in the lactone ring-containing polymer obtained through the reaction is reduced. The occurrence of gelation and foaming during the formation of the ring-containing polymer and during the molding process is suppressed.
保護基の種類によっては、当該基により保護されたプロペン酸エステル単量体の単独重合性が失われる。このとき、共重合体(C)における単位(A)の連続が最も抑制され、ラクトン環含有重合体の形成時および成形加工時におけるゲル化および発泡の発生が最も抑制されることになる。 Depending on the kind of the protecting group, the homopolymerizability of the propenoic acid ester monomer protected by the group is lost. At this time, the continuity of the unit (A) in the copolymer (C) is most suppressed, and the occurrence of gelation and foaming is most suppressed during the formation of the lactone ring-containing polymer and during the molding process.
共重合体(C)をラクトン環含有重合体の形成に使用することによる効果は、ゲル化および発泡の発生の抑制という直接的な効果に必ずしも限られない。共重合体(C)において単位(A)が連続する数および頻度が従来よりも低いことは、前駆重合体である共重合体(C)における単位(A)の含有率を従来よりも大きくできることを意味する。当該含有率を大きくした場合においても、ラクトン環含有重合体の形成時および成形加工時におけるゲル化および発泡の発生を抑制できるためである。そして、共重合体(C)における単位(A)の含有率を大きくできることは、形成したラクトン環含有重合体が示す特性の制御の自由度の向上をもたらす。特性は、例えば、熱的特性、光学的特性である。熱的特性は、例えば、ラクトン環含有重合体のTgである。より具体的な例として、形成時および成形加工時におけるゲル化および発泡の発生が抑制されながらもTgがより高いラクトン環含有重合体を形成できる。このような特性の制御の自由度の向上により、光学用途など、従来の用途におけるさらなる要請に対して応えることができる他、例えば、さらなる耐熱性が求められる用途へのラクトン環含有重合体の適用拡大などが期待される。なお、ラクトン環構造を主鎖に導入することによるTg上昇の程度は、ラクトン環が6員環であるときよりも5員環であるときの方が大きい。 The effect of using the copolymer (C) for the formation of the lactone ring-containing polymer is not necessarily limited to the direct effect of suppressing the occurrence of gelation and foaming. The fact that the number and frequency of continuous units (A) in the copolymer (C) is lower than in the past means that the content of the unit (A) in the copolymer (C) as the precursor polymer can be made larger than in the past. Means. This is because even when the content rate is increased, the occurrence of gelation and foaming during the formation of the lactone ring-containing polymer and during the molding process can be suppressed. And being able to enlarge the content rate of the unit (A) in a copolymer (C) brings about the improvement of the freedom degree of control of the characteristic which the formed lactone ring containing polymer shows. The characteristics are, for example, thermal characteristics and optical characteristics. The thermal property is, for example, Tg of a lactone ring-containing polymer. As a more specific example, it is possible to form a lactone ring-containing polymer having a higher Tg while suppressing the occurrence of gelation and foaming during formation and molding. By improving the degree of freedom of control of such characteristics, it is possible to meet further demands in conventional applications such as optical applications, and for example, application of lactone ring-containing polymers to applications that require further heat resistance. Expansion is expected. The degree of increase in Tg due to introduction of a lactone ring structure into the main chain is greater when the lactone ring is a 5-membered ring than when it is a 6-membered ring.
単位(A)は、保護基により保護されたヒドロキシ基が2位の炭素原子に結合したプロペン酸エステル由来の単位である限り限定されない。単位(A)は、例えば、以下の式(1)に示す単位である。 The unit (A) is not limited as long as it is a unit derived from a propenoic acid ester in which a hydroxy group protected by a protecting group is bonded to the 2-position carbon atom. The unit (A) is, for example, a unit represented by the following formula (1).
式(1)のR1は、水素原子または炭素数1〜20の有機残基であり、当該有機残基は酸素を含んでいてもよい。R2は、保護基である。 R 1 in Formula (1) is a hydrogen atom or an organic residue having 1 to 20 carbon atoms, and the organic residue may contain oxygen. R 2 is a protecting group.
有機残基は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基などの炭素数が1〜20の範囲のアルキル基;エテニル基、プロペニル基などの炭素数が1〜20の範囲の不飽和脂肪族炭化水素基;フェニル基、ナフチル基などの炭素数が1〜20の範囲の芳香族炭化水素基;上記アルキル基、上記不飽和脂肪族炭化水素基、および上記芳香族炭化水素基において、水素原子の一つ以上が、カルボキシル基、エーテル基およびエステル基から選ばれる少なくとも1種の基により置換された基;である。 The organic residue is, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, or a propyl group; an unsaturated aliphatic carbonization having 1 to 20 carbon atoms such as an ethenyl group or a propenyl group. A hydrogen group; an aromatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms such as a phenyl group or a naphthyl group; in the alkyl group, the unsaturated aliphatic hydrocarbon group, and the aromatic hydrocarbon group, One or more is a group substituted by at least one group selected from a carboxyl group, an ether group and an ester group.
R1は、水素原子;メチル基、エチル基などの炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、水素原子、メチル基がより好ましい。 R 1 is preferably a hydrogen atom; an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group or an ethyl group, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
式(1)に示す単位は、以下の式(2)に示す単量体に由来する(単量体の重合により形成された)構成単位である。式(2)のR1,R2は、式(1)のR1,R2と同様である。 The unit represented by the formula (1) is a structural unit derived from the monomer represented by the following formula (2) (formed by polymerization of the monomer). R 1, R 2 of formula (2) are the same as R 1, R 2 of formula (1).
式(2)に示す単量体は、2−ヒドロキシプロペン酸エステルのヒドロキシ基が保護基R2により保護された、2−ヒドロキシプロペン酸エステル誘導体である。すなわち、式(1)に示す単位は、ヒドロキシ基が保護基により保護された2−ヒドロキシプロペン酸エステル単位、あるいは単に2−ヒドロキシプロペン酸エステル誘導体単位と表現することもできる。 Monomer represented by the formula (2), the hydroxy group of 2-hydroxy-propenoic acid ester was protected by a protecting group R 2, it is a 2-hydroxy-propenoic acid ester derivative. That is, the unit represented by the formula (1) can also be expressed as a 2-hydroxypropenoic acid ester unit in which a hydroxy group is protected by a protecting group, or simply a 2-hydroxypropenoic acid ester derivative unit.
ヒドロキシ基が保護基R2により保護される前の状態における当該単量体は、例えば、2−ヒドロキシプロペン酸、2−ヒドロキシプロペン酸メチル、2−ヒドロキシプロペン酸エチル、2−ヒドロキシプロペン酸n−プロピル、2−ヒドロキシプロペン酸イソプロピル、2−ヒドロキシプロペン酸n−ブチル、2−ヒドロキシプロペン酸イソブチル、2−ヒドロキシプロペン酸t−ブチル、2−ヒドロキシプロペン酸n−オクチル、2−ヒドロキシプロペン酸イソオクチル、2−ヒドロキシプロペン酸2−エチルヘキシル、2−ヒドロキシプロペン酸ステアリル、2−ヒドロキシプロペン酸シクロペンチル、2−ヒドロキシプロペン酸シクロヘキシル、2−ヒドロキシプロペン酸フェニル、2−ヒドロキシプロペン酸o−メトキシフェニル、2−ヒドロキシプロペン酸p−メトキシフェニル、2−ヒドロキシプロペン酸p−ニトロフェニル、2−ヒドロキシプロペン酸o−メチルフェニル、2−ヒドロキシプロペン酸p−メチルフェニル、2−ヒドロキシプロペン酸p−t−ブチルフェニルである。これらの単量体のうち、2−ヒドロキシプロペン酸メチル、2−ヒドロキシプロペン酸エチル、2−ヒドロキシプロペン酸n−ブチル、2−ヒドロキシプロペン酸2−エチルヘキシルが、重合により単位(B)となる(メタ)アクリル酸エステル単量体との共重合性、および共重合体(C)としての環化反応の安定性の観点から好ましく、さらにラクトン環含有重合体のTgを向上させる効果が高い観点からは、2−ヒドロキシプロペン酸メチル(HPM)が好ましい。 The monomer in the state before the hydroxy group is protected by the protective group R 2 is, for example, 2-hydroxypropenoic acid, 2-hydroxypropenoic acid methyl, 2-hydroxypropenoic acid ethyl, 2-hydroxypropenoic acid n- Propyl, isopropyl 2-hydroxypropenoate, n-butyl 2-hydroxypropenoate, isobutyl 2-hydroxypropenoate, t-butyl 2-hydroxypropenoate, n-octyl 2-hydroxypropenoate, isooctyl 2-hydroxypropenoate, 2-hydroxyhexyl 2-hydroxypropenoate, stearyl 2-hydroxypropenoate, cyclopentyl 2-hydroxypropenoate, cyclohexyl 2-hydroxypropenoate, phenyl 2-hydroxypropenoate, o-methoxyphenyl 2-hydroxypropenoate 2-hydroxypropenoic acid p-methoxyphenyl, 2-hydroxypropenoic acid p-nitrophenyl, 2-hydroxypropenoic acid o-methylphenyl, 2-hydroxypropenoic acid p-methylphenyl, 2-hydroxypropenoic acid p-t-butyl Phenyl. Among these monomers, methyl 2-hydroxypropenoate, ethyl 2-hydroxypropenoate, n-butyl 2-hydroxypropenoate, 2-ethylhexyl 2-hydroxypropenoate are converted into units (B) by polymerization ( From the viewpoint of copolymerization with the (meth) acrylate monomer and the stability of the cyclization reaction as the copolymer (C), and from the viewpoint of high effect of improving the Tg of the lactone ring-containing polymer. Is preferably methyl 2-hydroxypropenoate (HPM).
保護基R2は、例えば、ケイ素系基、アセタール系基、ベンジル基およびその誘導体、アセチル基、ならびにベンゾイル基から選ばれる少なくとも1種である。これらの基は、共重合体(C)を形成する際に、保護基により保護されたヒドロキシ基を含有する単量体(例えば2−ヒドロキシプロペン酸エステル誘導体)の単独重合性を低下させる作用が高いとともに、共重合体(C)からラクトン環含有重合体を形成する際に当該単量体から脱離しやすく、共重合体(C)の環化を阻害しにくい。 The protecting group R 2 is at least one selected from, for example, a silicon group, an acetal group, a benzyl group and derivatives thereof, an acetyl group, and a benzoyl group. These groups, when forming the copolymer (C), have the effect of reducing the homopolymerization of a monomer (for example, a 2-hydroxypropenoic acid ester derivative) containing a hydroxy group protected by a protective group. In addition to being high, when a lactone ring-containing polymer is formed from the copolymer (C), it is easily detached from the monomer, and the cyclization of the copolymer (C) is hardly inhibited.
保護基であるケイ素系基は限定されず、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基、およびトリイソプロピルシリル基から選ばれる少なくとも1種である。保護基であるアセタール系基は限定されず、例えば、メトキシメチル基、テトラヒドロピラニル基、エトキシエチル基、メトキシエチル基、メチルチオメチル基、ベンゾイロキシメチル基、およびメトキシエトキシメチル基から選ばれる少なくとも1種である。保護基であるベンジル基およびその誘導体は、例えば、ベンジル基、p−メチルフェニルベンジル基およびp−メトキシフェニルベンジル基から選ばれる少なくとも1種である。 The silicon group that is a protective group is not limited, and is at least one selected from, for example, a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a t-butyldimethylsilyl group, a t-butyldiphenylsilyl group, and a triisopropylsilyl group. The acetal group which is a protective group is not limited, and for example, at least selected from a methoxymethyl group, a tetrahydropyranyl group, an ethoxyethyl group, a methoxyethyl group, a methylthiomethyl group, a benzoyloxymethyl group, and a methoxyethoxymethyl group One type. The benzyl group which is a protecting group and its derivative are, for example, at least one selected from a benzyl group, a p-methylphenylbenzyl group and a p-methoxyphenylbenzyl group.
保護基は、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基、トリイソプロピルシリル基、メトキシメチル基、テトラヒドロピラニル基、エトキシエチル基、メトキシエチル基、メチルチオメチル基、ベンゾイロキシメチル基、メトキシエトキシメチル基、ベンジル基、アセチル基、およびベンゾイル基から選ばれる少なくとも1種でありうる。 Protecting groups are trimethylsilyl group, triethylsilyl group, t-butyldimethylsilyl group, t-butyldiphenylsilyl group, triisopropylsilyl group, methoxymethyl group, tetrahydropyranyl group, ethoxyethyl group, methoxyethyl group, methylthiomethyl group , A benzoyloxymethyl group, a methoxyethoxymethyl group, a benzyl group, an acetyl group, and a benzoyl group.
上記単独重合性を低下させる作用が特に高いとともに、共重合体(C)からラクトン環含有重合体を形成する際に脱離がより確実である観点から、保護基は、ケイ素系基およびアセタール系基が好ましい。 The protective group is a silicon group and an acetal group from the viewpoint that the action of lowering the homopolymerizability is particularly high and elimination is more reliable when the lactone ring-containing polymer is formed from the copolymer (C). Groups are preferred.
単位(B)は、(メタ)アクリル酸エステル由来の単位((メタ)アクリル酸エステル単量体の重合により形成される単位)である限り限定されない。単位(B)はヒドロキシ基を有していてもいなくてもよいが、典型的には、ヒドロキシ基を有さない(メタ)アクリル酸エステル単位である。(メタ)アクリル酸エステル単位は、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ベンジルなどのアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジルなどのメタクリル酸エステルの各単量体の重合により形成される単位である。なかでも、単位(A)との環化反応性に優れるとともに、環化後に得られたラクトン環含有重合体が高い耐熱性および光学的透明性を有することから、単位(B)はメタクリル酸メチル(MMA)単位が好ましい。 The unit (B) is not limited as long as it is a unit derived from a (meth) acrylic acid ester (a unit formed by polymerization of a (meth) acrylic acid ester monomer). The unit (B) may or may not have a hydroxy group, but is typically a (meth) acrylic acid ester unit having no hydroxy group. The (meth) acrylic acid ester unit is, for example, acrylic acid such as methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, cyclohexyl acrylate, and benzyl acrylate. Esters by polymerization of monomers of methacrylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, etc. A unit to be formed. Among them, since the lactone ring-containing polymer obtained after cyclization is excellent in cyclization reactivity with the unit (A) and has high heat resistance and optical transparency, the unit (B) is methyl methacrylate. (MMA) units are preferred.
共重合体(C)は、2種以上の単位(A)および/または2種以上の単位(B)を構成単位として有していてもよい。 The copolymer (C) may have two or more types of units (A) and / or two or more types of units (B) as constituent units.
共重合体(C)における単位(A)の含有率(共重合体(C)の全構成単位に占める単位(A)の割合)は、例えば、1〜60モル%である。上述のように、共重合体(C)における単位(A)の連続する数およびその頻度は、保護基の配置によって従来の前駆重合体よりも低くでき、これによりラクトン環含有重合体の形成時および成形加工時におけるゲル化および発泡の発生を抑制できることから、共重合体(C)における単位(A)の含有率を大きくできる。 The content rate of the unit (A) in the copolymer (C) (ratio of the unit (A) in all the structural units of the copolymer (C)) is, for example, 1 to 60 mol%. As described above, the number of consecutive units (A) in the copolymer (C) and the frequency thereof can be made lower than those of the conventional precursor polymer by the arrangement of the protecting group, thereby forming the lactone ring-containing polymer. Further, since the occurrence of gelation and foaming during the molding process can be suppressed, the content of the unit (A) in the copolymer (C) can be increased.
重合体を構成する各構成単位の含有率は、公知の方法、例えば、1H−核磁気共鳴(NMR)法および/または赤外分光分析(IR)法により評価できる。 The content rate of each structural unit which comprises a polymer can be evaluated by a well-known method, for example, < 1 > H-nuclear magnetic resonance (NMR) method and / or infrared spectroscopy (IR) method.
共重合体(C)は、単位(A)および単位(B)以外の構成単位を有していてもよい。 The copolymer (C) may have a structural unit other than the unit (A) and the unit (B).
当該構成単位は、例えば、保護基によってヒドロキシ基が保護されていない、ヒドロキシ基含有プロペン酸エステル単位である。このような構成単位の一例を、以下の式(3)に示す。式(3)のR1は、式(1)のR1と同様である。 The structural unit is, for example, a hydroxy group-containing propenoic acid ester unit in which the hydroxy group is not protected by a protecting group. An example of such a structural unit is shown in the following formula (3). R 1 of formula (3) is the same as R 1 of formula (1).
単位(A)および単位(B)以外の構成単位は、例えば、不飽和カルボン酸の重合により形成される単位、および/または以下の式(4)に示す単量体の重合により形成される単位である。式(4)のR3は、水素原子またはメチル基であり、Xは、水素原子、炭素数1〜20の範囲のアルキル基、アリール基、−OAc基、−CN基、−C(=O)R4基、または−C−O−R5基である。Acはアセチル基、R4およびR5は、水素原子または式(1)における有機残基として例示した基である。 The structural unit other than the unit (A) and the unit (B) is, for example, a unit formed by polymerization of an unsaturated carboxylic acid and / or a unit formed by polymerization of a monomer represented by the following formula (4). It is. R 3 in Formula (4) is a hydrogen atom or a methyl group, and X is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, an —OAc group, a —CN group, —C (═O ) R 4 group or —C—O—R 5 group. Ac is an acetyl group, R 4 and R 5 are hydrogen atoms or groups exemplified as the organic residue in formula (1).
不飽和カルボン酸は、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、α−置換アクリル酸、α−置換メタクリル酸である。なかでも、アクリル酸およびメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種が好ましい。 Examples of the unsaturated carboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, α-substituted acrylic acid, and α-substituted methacrylic acid. Among these, at least one selected from acrylic acid and methacrylic acid is preferable.
式(4)に示される単量体は、例えば、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、メチルビニルケトン、エチレン、プロピレン、酢酸ビニルである。なかでも、スチレンおよびアクリロニトリルから選ばれる少なくとも1種が好ましい。 Examples of the monomer represented by the formula (4) include styrene, vinyl toluene, α-methyl styrene, acrylonitrile, methyl vinyl ketone, ethylene, propylene, and vinyl acetate. Among these, at least one selected from styrene and acrylonitrile is preferable.
共重合体(C)が単位(A)および(B)以外の構成単位を有する場合、共重合体(C)における当該構成単位の含有率は、例えば、0.1〜30モル%であり、その上限は、20モル%以下が好ましく、15モル%以下がより好ましい。 When the copolymer (C) has structural units other than the units (A) and (B), the content of the structural unit in the copolymer (C) is, for example, 0.1 to 30 mol%, The upper limit is preferably 20 mol% or less, and more preferably 15 mol% or less.
共重合体(C)は新規な重合体である。この新規な重合体は、上記説明した共重合体(C)の各構成および各特徴を任意の組み合わせで有しうる。 Copolymer (C) is a novel polymer. This novel polymer can have each composition and each characteristic of copolymer (C) explained above in arbitrary combinations.
共重合体(C)の分子量は限定されず、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した重量平均分子量Mwにして5万〜50万であり、好ましくは8万〜40万、より好ましくは10万〜30万である。 The molecular weight of the copolymer (C) is not limited. For example, the weight average molecular weight Mw measured by gel permeation chromatography (GPC) is 50,000 to 500,000, preferably 80,000 to 400,000, more preferably Is 100,000 to 300,000.
共重合体(C)は、特に限定されないが、その分子量分布(Mw/Mn)について、例えば1〜5、1.2〜4.5、さらには1.5〜4の範囲をとりうる。Mwおよび数平均分子量Mnは、GPCにより測定できる。 Although a copolymer (C) is not specifically limited, About the molecular weight distribution (Mw / Mn), it can take the range of 1-5, 1.2-4.5, and also 1.5-4, for example. Mw and number average molecular weight Mn can be measured by GPC.
共重合体(C)の形成方法は限定されない。共重合体(C)は、例えば、保護基により保護されたヒドロキシ基が2位の炭素原子に結合したプロペン酸エステル単量体と、(メタ)アクリル酸エステル単量体とを含む単量体群の共重合により形成できる。前者および後者の単量体の例は、上記説明したとおりである。 The formation method of a copolymer (C) is not limited. Copolymer (C) is a monomer containing, for example, a propenoic acid ester monomer in which a hydroxy group protected by a protective group is bonded to the carbon atom at the 2-position, and a (meth) acrylic acid ester monomer It can be formed by group copolymerization. Examples of the former and latter monomers are as described above.
単量体群の共重合方法は限定されない。共重合体(C)が得られる限り、任意の重合工程を実施できる。 The copolymerization method of the monomer group is not limited. As long as a copolymer (C) is obtained, arbitrary polymerization processes can be implemented.
より具体的に、共重合は、例えば溶液重合により行う。溶液重合により共重合体(C)を形成した場合、重合生成物には、共重合体(C)以外に重合に用いた重合溶媒が含まれるが、必ずしも当該溶媒を除去して共重合体(C)を固体として取り出さなくてもよい。共重合体(C)の種類によっては、溶媒を含んだ状態のまま重合生成物を、共重合体(C)からラクトン環含有重合体を形成するための脱離反応および環化反応に供することもできる。もちろん、共重合体(C)を固体として取り出した後、改めて脱離反応および/または環化反応に適した状態にしてこれらの反応を進行させてもよい。 More specifically, the copolymerization is performed, for example, by solution polymerization. When the copolymer (C) is formed by solution polymerization, the polymerization product contains the polymerization solvent used for the polymerization in addition to the copolymer (C). C) need not be taken out as a solid. Depending on the type of copolymer (C), the polymerization product may be subjected to a desorption reaction and a cyclization reaction to form a lactone ring-containing polymer from the copolymer (C) while containing a solvent. You can also. Of course, after taking out the copolymer (C) as a solid, these reactions may be carried out again in a state suitable for elimination reaction and / or cyclization reaction.
溶液重合により共重合体(C)を形成する場合、用いる重合溶媒は、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類;クロロホルム、ジメチルスルフォキシド(DMSO)、テトラヒドロフランである。なかでも芳香族炭化水素、ケトン類が好ましく、特にトルエン、メチルイソブチルケトンが好ましい。 When the copolymer (C) is formed by solution polymerization, the polymerization solvent used is, for example, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene; ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; chloroform, dimethyl sulfoxide ( DMSO), tetrahydrofuran. Of these, aromatic hydrocarbons and ketones are preferable, and toluene and methyl isobutyl ketone are particularly preferable.
共重合体(C)の重合時には、必要に応じて重合開始剤を使用できる。重合開始剤は限定されないが、例えば、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートなどの有機過酸化物;2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル);(AIBN)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルイソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)などのアゾ化合物である。2種以上の重合開始剤を使用してもよい。重合開始剤の使用量は、単量体の組み合わせ、あるいは重合条件などに応じて適宜設定でき、限定されない。 When the copolymer (C) is polymerized, a polymerization initiator can be used as necessary. The polymerization initiator is not limited. For example, cumene hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, di-t-butyl peroxide, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, t-butylperoxyisopropyl carbonate, t-amyl peroxide Organic peroxides such as 2-ethylhexanoate; 2,2′-azobis (isobutyronitrile); (AIBN), 1,1′-azobis (cyclohexanecarbonitrile), 2,2′-azobis ( 2-methylisobutyronitrile) and 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile). Two or more polymerization initiators may be used. The usage-amount of a polymerization initiator can be suitably set according to a combination of monomers or polymerization conditions, and is not limited.
単位(A)および単位(B)以外の構成単位を有する共重合体(C)を形成するために、単量体群は、重合により当該構成単位が形成される単量体をさらに含みうる。 In order to form the copolymer (C) having a structural unit other than the unit (A) and the unit (B), the monomer group may further include a monomer in which the structural unit is formed by polymerization.
共重合に供する単量体群は、保護基により保護されたヒドロキシ基が2位の炭素原子に結合したプロペン酸エステル単量体を2種以上、および/または(メタ)アクリル酸エステル単量体を2種以上含みうる。 The monomer group used for copolymerization includes two or more propenoic acid ester monomers in which a hydroxy group protected by a protective group is bonded to the carbon atom at the 2-position, and / or a (meth) acrylic acid ester monomer Can contain two or more.
本発明の製造方法では、共重合体(C)に対して保護基R2の脱離反応と、単位(A)および単位(B)間の環化反応とを進行させて、主鎖にラクトン環構造を有するラクトン環含有重合体を形成する。 In the production method of the present invention, the elimination reaction of the protecting group R 2 and the cyclization reaction between the unit (A) and the unit (B) are allowed to proceed with respect to the copolymer (C), so that the main chain has a lactone. A lactone ring-containing polymer having a ring structure is formed.
脱離反応では、共重合体(C)の単位(A)から保護基R2を脱離させる。保護基を脱離できる限り、脱離反応を進行させる具体的な手段は限定されない。脱離反応は、例えば、共重合体(C)への熱の印加、共重合体(C)の環境の変化、および脱離剤の使用から選ばれる少なくとも1種により実施できる。環境の変化は、例えば、酸性雰囲気または塩基性雰囲気への変化、還元性雰囲気への変化であり、それぞれ、酸または塩基の使用、還元剤の使用により実施できる。脱離剤は、例えば、フッ素系化合物である。これらの手段を任意に組み合わせてもよい。組み合わせる各手段は、同時に実施しても段階的に実施してもよい。脱離反応を進行させる具体的な手段は、共重合体(C)の構成および保護基の種類により選択できる。 In the elimination reaction, the protecting group R 2 is eliminated from the unit (A) of the copolymer (C). As long as the protecting group can be eliminated, the specific means for proceeding with the elimination reaction is not limited. The elimination reaction can be carried out, for example, by at least one selected from application of heat to the copolymer (C), change in the environment of the copolymer (C), and use of a elimination agent. The environmental change is, for example, a change to an acidic atmosphere or a basic atmosphere, or a change to a reducing atmosphere, and can be carried out by using an acid or a base and using a reducing agent, respectively. The release agent is, for example, a fluorine compound. These means may be arbitrarily combined. Each means to combine may be implemented simultaneously or in steps. Specific means for proceeding the elimination reaction can be selected depending on the constitution of the copolymer (C) and the kind of the protecting group.
保護基と具体的な手段との組み合わせの例は、ケイ素系の保護基について、熱の印加、酸性雰囲気への変化(例えば酸の使用)、および脱離剤の使用から選ばれる少なくとも1種である。アセタール系の保護基について、熱の印加および/または酸性雰囲気への変化である。ベンジル基およびその誘導体である保護基について、還元性雰囲気への変化である。アセチル基およびベンゾイル基である保護基について、塩基性雰囲気への変化および/または還元性雰囲気への変化である。 An example of a combination of a protecting group and specific means is at least one selected from the group consisting of a silicon-based protecting group, application of heat, change to an acidic atmosphere (for example, use of an acid), and use of a leaving agent. is there. For acetal-based protecting groups, heat is applied and / or changes to an acidic atmosphere. This is a change to a reducing atmosphere for the protecting group which is a benzyl group and its derivative. For protecting groups that are acetyl and benzoyl groups, a change to a basic atmosphere and / or a change to a reducing atmosphere.
脱離反応では、少なくとも一部の保護基を単位(A)から脱離できればよいし、もちろん、全ての保護基を単位(A)から脱離してもよい。一部の保護基を単位(A)から脱離させることによって、環化反応後に、保護基が残留したラクトン環含有重合体を得ることができる。すなわち、本発明の製造方法では、脱離反応を、当該反応後に保護基の一部が残留するように進行させて、保護基を有するラクトン環含有重合体を形成してもよい。保護基を単位(A)から(共重合体(C)から)脱離させる程度は、例えば、脱離反応の時間、脱離反応を進行させる温度、酸または塩基の添加量および添加濃度、還元剤の添加量および添加濃度、脱離剤の添加量および添加濃度、溶液系において脱離反応を進行させる場合には当該溶液系の組成、などにより制御できる。 In the elimination reaction, it is sufficient that at least a part of the protecting groups can be eliminated from the unit (A), and of course, all the protecting groups may be eliminated from the unit (A). By removing some of the protecting groups from the unit (A), a lactone ring-containing polymer in which the protecting groups remain after the cyclization reaction can be obtained. That is, in the production method of the present invention, the elimination reaction may be allowed to proceed so that a part of the protective group remains after the reaction to form a lactone ring-containing polymer having a protective group. The degree of elimination of the protecting group from the unit (A) (from the copolymer (C)) is, for example, the time of elimination reaction, the temperature at which the elimination reaction proceeds, the addition amount and addition concentration of acid or base, the reduction The addition amount and concentration of the agent, the addition amount and concentration of the desorbing agent, and when the elimination reaction proceeds in the solution system, can be controlled by the composition of the solution system.
熱を印加して脱離反応を進行させる場合、その温度は保護基の種類によっても異なるが、例えば、ケイ素系およびアセタール系保護基の場合、100〜300℃程度である。 When the elimination reaction proceeds by applying heat, the temperature varies depending on the type of protecting group, but for example, in the case of silicon-based and acetal-based protecting groups, it is about 100 to 300 ° C.
酸性雰囲気への変化により脱離反応を進行させる場合、例えば、共重合体(C)がおかれている雰囲気に酸性物質を添加すればよい。酸性物質は限定されず、例えば、塩酸、硫酸、リン酸化合物などの無機酸およびその化合物、有機酸、例えばメタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸などのスルホン酸、ギ酸、酢酸などのカルボン酸である。酸性物質とともに、水、および/またはメタノール、エタノールなどのアルコールを添加してもよい。 When the elimination reaction proceeds by changing to an acidic atmosphere, for example, an acidic substance may be added to the atmosphere in which the copolymer (C) is placed. The acidic substance is not limited, and examples thereof include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid compounds, and organic acids such as sulfonic acids such as methanesulfonic acid and paratoluenesulfonic acid, and carboxylic acids such as formic acid and acetic acid. . Along with the acidic substance, water and / or an alcohol such as methanol or ethanol may be added.
塩基性雰囲気への変化により脱離反応を進行させる場合、例えば、共重合体(C)がおかれている雰囲気に塩基性物質を添加すればよい。塩基性物質は限定されず、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属およびこれらの塩、水酸化物である。塩基性物質とともに、水、および/またはメタノール、エタノールなどのアルコールを添加してもよい。 When the elimination reaction proceeds by changing to a basic atmosphere, for example, a basic substance may be added to the atmosphere in which the copolymer (C) is placed. The basic substance is not limited, and examples thereof include alkali metals, alkaline earth metals, salts thereof, and hydroxides. Along with the basic substance, water and / or an alcohol such as methanol or ethanol may be added.
還元性雰囲気への変化により脱離反応を進行させる場合、例えば、共重合体(C)がおかれている雰囲気に還元性物質を添加すればよい。還元性物質は限定されず、例えば、金属水素化物である。金属と水素とを添加することにより、上記雰囲気において金属水素化物を生じさせてもよい。 When the elimination reaction proceeds by changing to a reducing atmosphere, for example, a reducing substance may be added to the atmosphere in which the copolymer (C) is placed. The reducing substance is not limited and is, for example, a metal hydride. Metal hydride may be generated in the above atmosphere by adding metal and hydrogen.
脱離剤の使用により脱離反応を進行させる場合、例えば、共重合体(C)がおかれている雰囲気に脱離剤を添加すればよい。脱離剤であるフッ素系化合物は、例えば、フッ化水素、フッ化テトラブチルアンモニウムなどのフッ化水素の塩、フッ化セシウムなどの金属フッ化物である。 When the elimination reaction is allowed to proceed by using the elimination agent, for example, the elimination agent may be added to the atmosphere in which the copolymer (C) is placed. Examples of the fluorine-based compound as a desorbing agent include hydrogen fluoride salts such as hydrogen fluoride and tetrabutylammonium fluoride, and metal fluorides such as cesium fluoride.
環化反応では、脱離反応により保護基R2が外れることで露出した単位(A)のヒドロキシ基と、単位(B)のエステル基との間に環化縮合反応が進行することにより、ラクトン環構造が重合体の主鎖に形成される。環化反応は、共重合体(C)の分子鎖内で進行するエステル交換反応の一種であり、アルコールが副生する反応である。共重合体(C)から保護基が脱離した共重合体は、環化反応によりラクトン環含有重合体となる前駆重合体と捉えることもできる。 In the cyclization reaction, the cyclization condensation reaction proceeds between the hydroxy group of the unit (A) and the ester group of the unit (B) exposed by the removal of the protective group R 2 by the elimination reaction, and thereby the lactone A ring structure is formed in the main chain of the polymer. The cyclization reaction is a kind of transesterification reaction that proceeds in the molecular chain of the copolymer (C), and is a reaction in which alcohol is by-produced. The copolymer from which the protective group is eliminated from the copolymer (C) can also be regarded as a precursor polymer that becomes a lactone ring-containing polymer by a cyclization reaction.
環化反応を進行させる具体的な手段は限定されない。環化反応は、例えば、保護基R2が脱離した共重合体(C)への熱の印加、および/または当該共重合体(C)の環境を変化させることにより実施できる。環境の変化は、例えば、脱離反応の説明において例示した変化であり、具体的な例は、保護基R2が脱離した共重合体(C)がおかれている雰囲気の酸性または塩基性への変化である。環化反応を制御する、典型的には環化反応を促進させる環化触媒を併用することもできる。環化触媒には公知の触媒を使用できる。 The specific means for causing the cyclization reaction to proceed is not limited. The cyclization reaction can be carried out, for example, by applying heat to the copolymer (C) from which the protecting group R 2 is eliminated and / or changing the environment of the copolymer (C). The change in the environment is, for example, the change exemplified in the explanation of the elimination reaction, and specific examples are acidic or basic in the atmosphere in which the copolymer (C) from which the protecting group R 2 is eliminated is placed. It is a change to. A cyclization catalyst that controls the cyclization reaction, typically that promotes the cyclization reaction, may be used in combination. A known catalyst can be used as the cyclization catalyst.
熱を印加して環化反応を進行させる場合、その温度は、例えば、100〜300℃であり、150〜250℃が好ましい。 When heat is applied to advance the cyclization reaction, the temperature is, for example, 100 to 300 ° C, preferably 150 to 250 ° C.
酸性雰囲気への変化により環化反応を進行させる場合、例えば、保護基R2が脱離した共重合体(C)がおかれている雰囲気に酸性物質を添加すればよい。酸性物質は限定されず、例えば、塩酸、硫酸、リン酸化合物などの無機酸およびその化合物、有機酸、例えばメタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸などのスルホン酸、ギ酸、酢酸などのカルボン酸である。 When the cyclization reaction proceeds by changing to an acidic atmosphere, for example, an acidic substance may be added to the atmosphere in which the copolymer (C) from which the protecting group R 2 is eliminated is placed. The acidic substance is not limited, and examples thereof include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid compounds, and organic acids such as sulfonic acids such as methanesulfonic acid and paratoluenesulfonic acid, and carboxylic acids such as formic acid and acetic acid. .
塩基性雰囲気への変化により環化反応を進行させる場合、例えば、保護基R2が脱離した共重合体(C)がおかれている雰囲気に塩基性物質を添加すればよい。塩基性物質は限定されず、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属およびこれらの塩、水酸化物である。 When the cyclization reaction proceeds by changing to a basic atmosphere, for example, a basic substance may be added to the atmosphere in which the copolymer (C) from which the protecting group R 2 is eliminated is placed. The basic substance is not limited, and examples thereof include alkali metals, alkaline earth metals, salts thereof, and hydroxides.
環化反応は、脱アルコール縮合反応である。このため、環化反応の雰囲気を減圧することによって副生成物であるアルコールを積極的に除去し、これにより環化反応を促進させてもよい。 The cyclization reaction is a dealcoholization condensation reaction. For this reason, by reducing the atmosphere of the cyclization reaction, alcohol as a by-product may be actively removed, thereby promoting the cyclization reaction.
環化反応では、少なくとも単位(A)と単位(B)との間の環化反応を進行させる。このとき、単位(A)または単位(B)と、共重合体(C)を構成する他の構成単位との間でさらなる環化反応が進行してもよい。 In the cyclization reaction, at least the cyclization reaction between the unit (A) and the unit (B) proceeds. At this time, a further cyclization reaction may proceed between the unit (A) or the unit (B) and another structural unit constituting the copolymer (C).
脱離反応と環化反応とは個別に進行させてもよいし、両反応の条件さえ整えば、同時に進行させてもよい。また、脱離反応、または脱離反応および環化反応の双方の反応は、これら反応の条件と共重合体(C)の重合条件とが整えば、共重合体(C)の形成から連続的に実施してもよい。 The elimination reaction and the cyclization reaction may proceed separately, or may proceed at the same time as long as the conditions for both reactions are prepared. Further, the elimination reaction, or both the elimination reaction and the cyclization reaction can be continued from the formation of the copolymer (C) if the conditions for these reactions and the polymerization conditions for the copolymer (C) are aligned. May be implemented.
共重合体(C)と、保護基に対して0.001モル%〜50モル%の酸とを混合することにより、脱離反応および環化反応を進行させる手法を採用することもできる。このとき保護基は、例えばケイ素系基またはアセタール系基である。ケイ素系基およびアセタール系基は、ヒドロキシ基の保護基として用いた場合、酸により脱離する保護基である。 It is also possible to employ a method of proceeding the elimination reaction and the cyclization reaction by mixing the copolymer (C) and 0.001 mol% to 50 mol% of acid with respect to the protective group. In this case, the protecting group is, for example, a silicon group or an acetal group. A silicon group and an acetal group are protecting groups that are eliminated by an acid when used as a protecting group for a hydroxy group.
この手法(低容量酸法)では、脱離対象である保護基のモル数(保護基を脱離させるヒドロキシ基のモル数)の50モル%以下のモル数の酸を使用する。これは、平均的な一つの酸分子を想定したときに、当該酸分子が少なくとも2回以上保護基の脱離に関わることを意味し、この意味において、低容量酸法では保護基の脱離に触媒量の酸を使用している。 In this method (low-capacity acid method), an acid having a number of moles of 50 mol% or less of the number of moles of the protecting group to be eliminated (the number of moles of the hydroxy group from which the protecting group is eliminated) is used. This means that when an average acid molecule is assumed, the acid molecule is involved in the removal of the protective group at least twice. In this sense, the low capacity acid method removes the protective group. A catalytic amount of acid is used.
保護基を脱離させるためのこのような酸の使用では、例えば保護基脱離後の共重合体および環化反応後に得られるラクトン環含有重合体に残留する酸の量を低減できる。このことは、これら共重合体およびラクトン環含有重合体を工業的に生産する際に多大なメリットをもたらす。 The use of such an acid for removing the protecting group can reduce the amount of acid remaining in the copolymer after removal of the protecting group and the lactone ring-containing polymer obtained after the cyclization reaction, for example. This brings a great merit in industrial production of these copolymers and lactone ring-containing polymers.
メリットの一つは、残留した酸を除去する処理を簡略化または不要にできることである。後述のように、重合体に残留した酸は当該重合体に悪影響を与える可能性があるため、残留した酸を除去することが好ましい。この処理を簡略化または不要にできることは、ラクトン環含有重合体の製造コストを低減させる。 One advantage is that the process of removing the remaining acid can be simplified or unnecessary. As described later, since the acid remaining in the polymer may adversely affect the polymer, it is preferable to remove the remaining acid. The ability to simplify or eliminate this treatment reduces the production cost of the lactone ring-containing polymer.
メリットの別の一つは、重合体に残留した酸を除去することが事実上困難なケースが多いことによる。低分子化合物では、残留した酸を除去する種々の手法、例えば再沈殿、分液、中和、クロマトグラフなどを状況に応じて選択可能である。しかし、重合体では、とりわけ重合体が溶解する溶媒が限られる点から、選択できる手法が限られる。あるいは選択できる手法があったとしても残留した酸を十分に除去できないことが多い。低容量酸法によれば、このような問題を回避できる。 Another advantage is that it is often difficult to remove the acid remaining in the polymer. For low molecular weight compounds, various methods for removing the remaining acid, such as reprecipitation, liquid separation, neutralization, and chromatograph, can be selected depending on the situation. However, in the case of a polymer, the methods that can be selected are limited particularly because the solvent in which the polymer dissolves is limited. Alternatively, even if there is a method that can be selected, the remaining acid cannot often be sufficiently removed. According to the low-capacity acid method, such a problem can be avoided.
メリットのまた別の一つは、重合体に残留した酸は、後に酸が除去できるとしても当該重合体に悪影響を与える可能性があるが、低容量酸法ではこのようなリスクを回避できることにある。悪影響は、例えば、酸による重合体分子鎖の切断に基づく分子量の低下、着色の発生、特性の低下である。特性の低下は、例えば、酸により生じた分解物により誘因される。特性の例は、Tgなどの熱的特性、透明性および複屈折発現性などの光学的特性である。このメリットは、例えば、光学部材に使用するラクトン環含有重合体を製造する際に、特に顕著となる。 Another advantage is that the acid remaining in the polymer can adversely affect the polymer even if it can be removed later, but the low volume acid method can avoid this risk. is there. The adverse effects are, for example, a decrease in molecular weight due to the cleavage of the polymer molecular chain by acid, the occurrence of coloring, and a decrease in properties. The deterioration of the properties is caused, for example, by degradation products generated by acid. Examples of properties are thermal properties such as Tg, optical properties such as transparency and birefringence. This merit becomes particularly remarkable when a lactone ring-containing polymer used for an optical member is produced, for example.
より具体的に、ラクトン環含有重合体は光学フィルムなどの光学部材に使用可能であるが、低容量酸法では、得られたラクトン環含有重合体の光学的特性の低下が抑制される。熱的特性の低下、例えばTgの低下、の抑制も、得られたラクトン環含有重合体を光学部材に使用する場合に有利に働く。Tgが高いラクトン環含有重合体により構成される光学部材は耐熱性が高く、例えば、液晶表示装置(LCD)などの画像表示装置における電源、回路基板、光源などの発熱部の近傍への配置が可能であることから、画像表示装置の設計およびデザインの自由度が向上する。 More specifically, the lactone ring-containing polymer can be used for an optical member such as an optical film, but the low-capacity acid method suppresses a decrease in optical properties of the obtained lactone ring-containing polymer. The suppression of the deterioration of the thermal characteristics, for example, the decrease of Tg, also works advantageously when the obtained lactone ring-containing polymer is used for an optical member. An optical member composed of a lactone ring-containing polymer having a high Tg has high heat resistance. Since this is possible, the design of the image display device and the degree of freedom in design are improved.
もっとも、脱離反応への低容量酸法の採用は必須ではない。 However, it is not essential to adopt the low-capacity acid method for the elimination reaction.
低容量酸法によって脱離反応を進行させる具体的な手法は、共重合体(C)と、共重合体(C)が含有する保護基に対して0.001モル%〜50モル%の酸とを混合して保護基を共重合体(C)から脱離できる(共重合体(C)を脱保護できる)限り限定されない。保護基の脱離、すなわち脱離反応の進行は、共重合体(C)、上記酸、および保護基脱離後の共重合体を溶解する溶液系にて行うことが好ましい。 A specific method for proceeding the elimination reaction by the low-capacity acid method is that the copolymer (C) and the acid (0.001 mol% to 50 mol%) with respect to the protective group contained in the copolymer (C). And the protective group can be eliminated from the copolymer (C) (the copolymer (C) can be deprotected). The elimination of the protective group, that is, the progression of the elimination reaction, is preferably performed in a solution system in which the copolymer (C), the acid, and the copolymer after the elimination of the protective group are dissolved.
このような溶液系を構成する溶媒は、共重合体(C)、酸および保護基脱離後の共重合体の種類に応じて選択できる。溶媒は、例えば、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;メチルエチルケトン、アセトンなどのケトン類;テトラヒドロフランなどのエーテル類;塩化メチレン、クロロホルムなどのハロメタン類;ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドなどのアミド類;ジメチルスルホキシドである。酸および溶媒の組み合わせの一例は、酸が、パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸などの有機スルホン酸;塩酸;およびリン酸、リン酸エステルなどのリン酸化合物から選ばれる少なくとも1種であり、溶媒が、芳香族炭化水素、ケトン類およびエーテル類から選ばれる少なくとも1種である組み合わせである。 The solvent constituting such a solution system can be selected according to the type of the copolymer (C), the acid and the copolymer after elimination of the protective group. Solvents include, for example, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ketones such as methyl ethyl ketone and acetone; ethers such as tetrahydrofuran; halomethanes such as methylene chloride and chloroform; amides such as dimethylacetamide and dimethylformamide; dimethyl sulfoxide It is. An example of the combination of the acid and the solvent is that the acid is at least one selected from organic sulfonic acids such as para-toluenesulfonic acid and methanesulfonic acid; hydrochloric acid; and phosphoric acid compounds such as phosphoric acid and phosphoric acid ester. Is a combination which is at least one selected from aromatic hydrocarbons, ketones and ethers.
上記溶液系において脱離反応を進行させる場合、溶液系における共重合体(C)の濃度は、例えば10〜80質量%であり、好ましくは25〜60質量%である。 When the elimination reaction proceeds in the solution system, the concentration of the copolymer (C) in the solution system is, for example, 10 to 80% by mass, preferably 25 to 60% by mass.
共重合体(C)と混合する酸の量は、共重合体(C)が含有する保護基に対して0.001モル%〜50モル%であり、好ましくは0.05モル%〜20モル%であり、より好ましくは0.5モル%〜10モル%である。共重合体(C)と混合する酸の量が0.001モル%未満になると、脱離反応を十分に進行させることができないか、仮に進行させることができたとしても脱離反応に必要な時間が非常に長くなる。共重合体(C)と混合する酸の量が50モル%を超えると、低容量酸法を採用するメリットが小さくなる。 The amount of the acid mixed with the copolymer (C) is 0.001 mol% to 50 mol%, preferably 0.05 mol% to 20 mol, based on the protective group contained in the copolymer (C). %, More preferably 0.5 mol% to 10 mol%. When the amount of the acid mixed with the copolymer (C) is less than 0.001 mol%, the elimination reaction cannot be sufficiently progressed or even if it can be allowed to proceed, it is necessary for the elimination reaction. The time is very long. When the amount of the acid mixed with the copolymer (C) exceeds 50 mol%, the merit of employing the low-capacity acid method is reduced.
低容量酸法に使用する酸は、例えば、塩酸、硫酸、リン酸化合物(リン酸、亜リン酸、リン酸エステル)などの無機酸およびその化合物、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸などのスルホン酸、ギ酸、酢酸などのカルボン酸、金属カルボン酸塩である。 Examples of acids used in the low-capacity acid method include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid compounds (phosphoric acid, phosphorous acid, phosphoric acid ester) and sulfones such as methanesulfonic acid and paratoluenesulfonic acid. These are carboxylic acids such as acids, formic acid and acetic acid, and metal carboxylates.
酸として有機酸を選択しうる。酸が有機酸である場合、溶液系において脱離反応を進行させる際に非水溶性の溶媒を使いやすくなるため、溶媒として有機溶媒の選択の自由度が増す。有機酸は、例えば、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸などの有機スルホン酸、リン酸エステル、ギ酸、酢酸などのカルボン酸、金属カルボン酸塩であり、有機スルホン酸が好ましく、有機スルホン酸のなかではパラトルエンスルホン酸が特に好ましい。 An organic acid can be selected as the acid. When the acid is an organic acid, it is easy to use a water-insoluble solvent when the elimination reaction proceeds in the solution system, so that the degree of freedom in selecting an organic solvent as the solvent increases. The organic acid is, for example, an organic sulfonic acid such as methanesulfonic acid or paratoluenesulfonic acid, a carboxylic acid such as phosphoric acid ester, formic acid or acetic acid, or a metal carboxylate, preferably an organic sulfonic acid. In particular, p-toluenesulfonic acid is particularly preferable.
低容量酸法の脱離反応は、極性溶媒の存在下で行ってもよく、このとき脱離反応をより効率よく進行させることができる。これは、低容量酸法の系において極性溶媒と保護基とが直接結合することで、保護基の脱離が促進されるためと考えられる。保護基の脱離を極性溶媒の存在下で行うには、例えば、極性溶媒をさらに加えた上記溶液系にて脱離反応を進行させればよい。 The elimination reaction of the low-capacity acid method may be performed in the presence of a polar solvent, and at this time, the elimination reaction can proceed more efficiently. This is presumably because the elimination of the protecting group is promoted by the direct bonding of the polar solvent and the protecting group in the low-capacity acid method system. In order to remove the protecting group in the presence of a polar solvent, for example, the elimination reaction may be allowed to proceed in the solution system to which a polar solvent is further added.
極性溶媒は限定されず、例えば、水およびアルコールから選ばれる少なくとも1種である。アルコールは、例えば、炭素数1〜10のアルコールであり、好ましくはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールである。 A polar solvent is not limited, For example, it is at least 1 sort (s) chosen from water and alcohol. Alcohol is a C1-C10 alcohol, for example, Preferably they are methanol, ethanol, propanol, and isopropanol.
低容量酸法の脱離反応を極性溶媒の存在下で行う場合、極性溶媒の量は、共重合体(C)の保護基に対して、例えば0.1モル%〜10000モル%であり、1モル%〜1000モル%が好ましく、5モル%〜500モル%がより好ましい。例えば、これらの範囲の量の極性溶媒をさらに加えた上記溶液系にて脱離反応を進行させることができる。極性溶媒の量がこれらの範囲にある場合、低容量酸法における脱離反応をさらに効率よく進行させることができる。なお、上記溶液系における過剰な極性溶媒の存在は、溶液系への共重合体(C)の溶解性を低下させる可能性がある。 When the elimination reaction of the low-capacity acid method is performed in the presence of a polar solvent, the amount of the polar solvent is, for example, 0.1 mol% to 10000 mol% with respect to the protective group of the copolymer (C). 1 mol%-1000 mol% are preferable, and 5 mol%-500 mol% are more preferable. For example, the elimination reaction can be allowed to proceed in the solution system to which an amount of polar solvent in these ranges is further added. When the amount of the polar solvent is within these ranges, the elimination reaction in the low-capacity acid method can proceed more efficiently. Note that the presence of an excessive polar solvent in the solution system may reduce the solubility of the copolymer (C) in the solution system.
低容量酸法の脱離反応は、熱を加えながら進行させてもよい。熱の印加、例えば上記溶液系への熱の印加により、脱離反応をより効率よく進行させることができる。熱を印加する場合、その具体的な温度は保護基の種類によっても異なるが、例えば、30〜300℃程度である。 The elimination reaction of the low-capacity acid method may proceed while applying heat. By applying heat, for example, applying heat to the solution system, the elimination reaction can proceed more efficiently. When heat is applied, the specific temperature varies depending on the type of protecting group, but is, for example, about 30 to 300 ° C.
共重合体(C)に存在する保護基の一部を脱離させる場合においても、脱離反応に用いる酸の量は上述の範囲、より具体的には共重合体(C)に存在する保護基の0.001モル%〜50モル%、である。 Even when a part of the protecting group present in the copolymer (C) is eliminated, the amount of the acid used for the elimination reaction is within the above-mentioned range, more specifically, the protection present in the copolymer (C). 0.001 mol% to 50 mol% of the group.
低容量酸法では、保護基の脱離反応とともに、保護基の脱離によって形成された共重合体への環化反応を併せて進行させうる。より具体的には、共重合体(C)の組成および/または後述の環化触媒によっては、脱離反応に用いた触媒量の酸の雰囲気下で環化反応を進行させることができ、このとき、脱離反応と環化反応とをともに進行させうる。環化反応を制御する触媒、典型的には環化反応を促進させる環化触媒を併用することもできる。環化触媒には公知の触媒を使用できる。 In the low-capacity acid method, the cyclization reaction to the copolymer formed by the elimination of the protective group can proceed together with the elimination reaction of the protective group. More specifically, depending on the composition of the copolymer (C) and / or the cyclization catalyst described later, the cyclization reaction can proceed in an atmosphere of a catalytic amount of acid used for the elimination reaction. Sometimes, both elimination and cyclization can proceed. A catalyst for controlling the cyclization reaction, typically, a cyclization catalyst for promoting the cyclization reaction may be used in combination. A known catalyst can be used as the cyclization catalyst.
本発明の製造方法により得たラクトン環含有重合体(D)は、ラクトン環構造をその主鎖に有する。形成されるラクトン環構造の具体的な構造は特に限定されないが、典型的には5員環のラクトン環構造であり、例えば、以下の式(5)に示す構造である。式(5)のR1は式(1)のR1と同様であり、R6は水素原子(単位(B)がアクリル酸エステル単位のとき)またはメチル基(単位(B)がメタクリル酸エステル単位のとき)である。 The lactone ring-containing polymer (D) obtained by the production method of the present invention has a lactone ring structure in its main chain. The specific structure of the lactone ring structure to be formed is not particularly limited, but is typically a 5-membered lactone ring structure, for example, a structure represented by the following formula (5). R 1 of formula (5) is the same as R 1 of formula (1), R 6 is a hydrogen atom (when the unit (B) is an acrylic ester unit) or a methyl group (unit (B) is methacrylic acid ester Unit).
重合体(D)は、環化反応時に未反応のまま残留した、単位(A)、単位(A)から保護基R2が脱離した単位および単位(B)から選ばれる少なくとも1種の単位を構成単位として有しうる。単位(A)を有する場合、保護基を有するラクトン環含有重合体(D)となる。また、重合体(D)は、共重合体(C)が単位(A)および単位(B)以外の構成単位を有している場合、当該構成単位をさらに有しうる。 The polymer (D) is at least one unit selected from the unit (A), the unit in which the protecting group R 2 is eliminated from the unit (A), and the unit (B), which remain unreacted during the cyclization reaction. As a structural unit. When it has a unit (A), it becomes a lactone ring-containing polymer (D) having a protecting group. Moreover, a polymer (D) can further have the said structural unit, when the copolymer (C) has structural units other than a unit (A) and a unit (B).
重合体(D)は、典型的には熱可塑性重合体である。重合体(D)は、例えば、非晶性重合体でありうる。 The polymer (D) is typically a thermoplastic polymer. The polymer (D) can be, for example, an amorphous polymer.
単位(B)は(メタ)アクリル酸エステル単位である。単位(A)は、アクリル酸エステル単位を有する。このため、単位(A)および単位(B)間の環化反応により形成されたラクトン環構造は、(メタ)アクリル酸エステル単位の誘導体である。また、重合体(D)は、環化反応時に未反応のまま残留した、単位(A)、単位(A)から保護基R2が脱離した単位および単位(B)から選ばれる少なくとも1種の単位を構成単位として有しうる。このため、重合体(D)におけるラクトン環構造の含有率と(メタ)アクリル酸エステル単位の含有率との合計が50質量%以上であれば、重合体(D)はアクリル重合体である。このとき、重合体(D)は、アクリル重合体であるが故の特性、例えば、高い透明性、高い表面光沢および耐候性、ならびに機械的強度、成形加工性および表面硬度の高いバランスを有しうる。 Unit (B) is a (meth) acrylic acid ester unit. The unit (A) has an acrylate unit. For this reason, the lactone ring structure formed by the cyclization reaction between the unit (A) and the unit (B) is a derivative of a (meth) acrylic acid ester unit. In addition, the polymer (D) is at least one selected from the unit (A), the unit in which the protecting group R 2 is eliminated from the unit (A), and the unit (B) remaining unreacted during the cyclization reaction. These units can be included as structural units. For this reason, if the sum total of the content rate of the lactone ring structure and the content rate of the (meth) acrylic acid ester unit in the polymer (D) is 50% by mass or more, the polymer (D) is an acrylic polymer. At this time, the polymer (D) has characteristics because it is an acrylic polymer, for example, high transparency, high surface gloss and weather resistance, and a high balance of mechanical strength, molding processability and surface hardness. sell.
重合体(D)におけるラクトン環構造の含有率は、その形成時および成形加工時におけるゲル化および発泡の発生を抑制できることもあって、従来のラクトン環含有重合体よりも大きくすることが可能である。具体的に、重合体(D)におけるラクトン環構造の含有率は、例えば、10〜100質量%とすることもできる。 The content of the lactone ring structure in the polymer (D) can be made larger than that of the conventional lactone ring-containing polymer because it can suppress the occurrence of gelation and foaming during its formation and molding. is there. Specifically, the content of the lactone ring structure in the polymer (D) can be, for example, 10 to 100% by mass.
重合体(D)の分子量は限定されず、例えば、GPCにより測定した重量平均分子量Mwにして5万〜50万であり、好ましくは8万〜40万、より好ましくは10万〜30万である。 The molecular weight of the polymer (D) is not limited. For example, the weight average molecular weight Mw measured by GPC is 50,000 to 500,000, preferably 80,000 to 400,000, more preferably 100,000 to 300,000. .
重合体(D)は、特に限定されないが、その分子量分布(Mw/Mn)について、例えば1〜5、1.2〜4.5、さらには1.5〜4の範囲をとりうる。Mwおよび数平均分子量Mnは、GPCにより測定できる。 Although a polymer (D) is not specifically limited, About the molecular weight distribution (Mw / Mn), it can take the range of 1-5, 1.2-4.5, and also 1.5-4, for example. Mw and number average molecular weight Mn can be measured by GPC.
重合体(D)は、主鎖のラクトン環構造に基づく特性を有する。特性は、例えば、熱的特性、光学的特性である。 The polymer (D) has characteristics based on the lactone ring structure of the main chain. The characteristics are, for example, thermal characteristics and optical characteristics.
熱的特性は、例えばTgであり、ラクトン環含有重合体(D)のTgは、ラクトン環構造を主鎖に有さない場合に比べて高い。ラクトン環含有重合体(D)のTgは、例えば、100℃以上であり、ラクトン環構造の構成および含有率によっては、130℃以上、150℃以上、さらには180℃以上となりうる。ラクトン環含有重合体(D)ではこのような高いTgが、例えば当該重合体(D)の形成時および成形加工時におけるゲル化および発泡の発生を抑制しながら、達成される。 The thermal characteristic is, for example, Tg, and the Tg of the lactone ring-containing polymer (D) is higher than that when the main chain does not have a lactone ring structure. The Tg of the lactone ring-containing polymer (D) is, for example, 100 ° C. or higher, and can be 130 ° C. or higher, 150 ° C. or higher, and further 180 ° C. or higher depending on the configuration and content of the lactone ring structure. In the lactone ring-containing polymer (D), such a high Tg is achieved, for example, while suppressing the occurrence of gelation and foaming during the formation of the polymer (D) and during the molding process.
また、ラクトン環含有重合体(D)では、従来の製造方法により形成したラクトン環含有重合体に比べて、同じラクトン環構造の含有率のときにTgがより高くなる。これは、上述した効果によって、ラクトン環構造がより均一にラクトン環含有重合体の分子鎖に配置されることに基づくと考えられる。 In addition, the lactone ring-containing polymer (D) has a higher Tg when the content of the lactone ring structure is the same as that of the lactone ring-containing polymer formed by the conventional production method. This is considered to be based on the fact that the lactone ring structure is more uniformly arranged in the molecular chain of the lactone ring-containing polymer due to the effects described above.
そして、重合体(D)が主鎖に有するラクトン環構造が5員環である場合、6員環である場合に比べて、同じラクトン環構造の含有率のときに示す重合体(D)のTgはより高くなる傾向を示す。 And when the lactone ring structure which a polymer (D) has in a principal chain is a 5-membered ring, compared with the case where it is a 6-membered ring, the polymer (D) shown at the time of the content rate of the same lactone ring structure Tg tends to be higher.
光学的特性は、例えば複屈折特性である。主鎖に位置するラクトン環構造によって重合体の複屈折発現性(位相差発現性)が向上する。ラクトン環構造は、重合体(D)に正の固有複屈折を与える作用を有する。重合体(D)としての固有複屈折の正負は、当該重合体(D)が有する各構成単位が示す複屈折特性の兼ね合いにより決定される。 The optical characteristic is, for example, a birefringence characteristic. The lactone ring structure located in the main chain improves the birefringence expression (phase difference expression) of the polymer. The lactone ring structure has an effect of imparting positive intrinsic birefringence to the polymer (D). The positive or negative of the intrinsic birefringence as the polymer (D) is determined by the balance between the birefringence characteristics of the respective structural units of the polymer (D).
重合体(D)は、主鎖のラクトン環構造に基づくその他の特性をさらに有しうる。その他の特性の一例は、高い熱分解開始温度である。重合体(D)は、特に限定されるわけではないが、例えば230℃以上、当該重合体の構成によっては、280℃以上、さらには300℃以上の熱分解開始温度を有しうる。重合体(D)がこのような高い熱分解開始温度を有することにより、例えば、フィルム化といった各種の加工成形に供する際に当該重合体の分解を抑制できる。 The polymer (D) may further have other properties based on the main chain lactone ring structure. An example of another characteristic is a high pyrolysis start temperature. The polymer (D) is not particularly limited, but may have a thermal decomposition onset temperature of, for example, 230 ° C. or higher, 280 ° C. or higher, and further 300 ° C. or higher depending on the configuration of the polymer. When the polymer (D) has such a high thermal decomposition starting temperature, for example, when the polymer (D) is subjected to various types of processing such as film formation, decomposition of the polymer can be suppressed.
その他の特性の別の一例は、高い機械的特性である。例えば、重合体(D)は、高い強度および/または硬度を有しうる。このうち強度について重合体(D)は、例えば3mJ以上、当該重合体の構成によっては、5mJ以上、さらには7mJの破壊強度(破壊エネルギー)を示しうる。破壊強度の上限は限定されないが、例えば50mJである。破壊強度は、厚さ100μmの未延伸フィルムに成形したときの値であり、破壊強度を測定する際の未延伸フィルムへの成形は、重合体のTg+150℃での溶融を経て行う。具体的に破壊強度は、形成した未延伸フィルムの上に、高さを変えて質量0.0054kg、直径10mmの球を落とす試験を実施し、フィルムが破壊されたときの高さ(破壊高さ)の平均値(15回の平均値)から、次式に従って求めることができる。フィルムが破壊されたか否かは、フィルムへの落球後、当該フィルムの表面に変形が見られたか否かを目視により確認して判断する。変形が確認された場合、フィルムが破壊されたと判断できる。 Another example of other properties is high mechanical properties. For example, the polymer (D) can have high strength and / or hardness. Among these, regarding the strength, the polymer (D) can exhibit a breaking strength (breaking energy) of, for example, 3 mJ or more, and depending on the configuration of the polymer, 5 mJ or more, and further 7 mJ. The upper limit of the breaking strength is not limited, but is, for example, 50 mJ. The breaking strength is a value when formed into an unstretched film having a thickness of 100 μm, and the forming into the unstretched film at the time of measuring the breaking strength is performed through melting of the polymer at Tg + 150 ° C. Specifically, the breaking strength is the height when the film is broken (breaking height) by performing a test of dropping a sphere with a mass of 0.0054 kg and a diameter of 10 mm on the formed unstretched film. ) Average value (15 average values). Whether or not the film has been destroyed is determined by visually confirming whether or not deformation has been observed on the surface of the film after falling onto the film. When the deformation is confirmed, it can be determined that the film is broken.
破壊エネルギー(mJ)=球の質量(kg)×破壊高さ平均値(mm)×9.8(m/秒2) Fracture energy (mJ) = sphere mass (kg) × fracture height average value (mm) × 9.8 (m / sec 2 )
また、硬度について重合体(D)は、例えば150N/mm2以上、当該重合体の構成によっては、160N/mm2以上、さらには170N/mm2以上のマルテンス硬さを示しうる。マルテンス硬さは、厚さ100μmの未延伸フィルムに成形したときの値であり、マルテンス硬さを測定する際の未延伸フィルムへの成形は、重合体のTg+150℃の溶融を経て行う。具体的にマルテンス硬さは、形成した未延伸フィルムに対して、超微小硬度計(例えば、フィッシャーインストルメンツ社製、フィッシャースコープHM−2000を利用できる)を用い、ISO−14577−1に準拠した方法により評価する。評価は、未延伸フィルムをガラス基板に固定した状態で実施する。測定条件の典型的な一例は、四角錐型のビッカース圧子(対面角a=136°)を使用;最大試験荷重1mN;荷重付加時のアプリケーション時間20秒;クリープ時間5秒;荷重減少時のアプリケーション時間20秒;測定温度室温;である。
Further, the polymer for the hardness (D), for example 150 N / mm 2 or more, depending on the configuration of the polymer, 160 N / mm 2 or more, further can exhibit 170N / mm 2 or more Martens hardness. The Martens hardness is a value when molded into an unstretched film having a thickness of 100 μm, and the molding into the unstretched film at the time of measuring the Martens hardness is performed by melting the polymer at Tg + 150 ° C. Specifically, Martens hardness is based on ISO-14477-1 using an ultra-micro hardness meter (for example, Fisherscope HM-2000 available from Fischer Instruments) for the formed unstretched film. The method is evaluated. Evaluation is carried out with the unstretched film fixed to the glass substrate. A typical example of measurement conditions uses a quadrangular pyramidal indenter (face-to-face angle a = 136 °);
ラクトン環含有重合体(D)はこれらの特性に基づき、種々の用途に使用できる。用途は、例えば、光学部材である。ラクトン環含有重合体(D)における上述した熱的特性および光学的特性は、光学部材の有利な特徴になりうる。また、ラクトン環含有重合体(D)が透明性および耐熱性に優れ、かつその形成時および成形加工時におけるゲル化および発泡の発生が抑制されていることも、光学部材の有利な特徴になりうる。光学部材は、例えば、光学レンズ、光学プリズム、光学フィルム、光学ファイバー、光学ディスクである。 Based on these characteristics, the lactone ring-containing polymer (D) can be used for various applications. The application is, for example, an optical member. The above-described thermal and optical properties of the lactone ring-containing polymer (D) can be advantageous characteristics of the optical member. Another advantage of the optical member is that the lactone ring-containing polymer (D) is excellent in transparency and heat resistance, and is less gelled and foamed during formation and molding. sell. The optical member is, for example, an optical lens, an optical prism, an optical film, an optical fiber, or an optical disk.
光学部材の形状は特に限定されず、例えばフィルム(光学フィルム)である。光学フィルムの具体的な用途は特に限定されず、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイなどの画像表示装置に用いられる複屈折フィルム、位相差フィルム、視野角補償フィルム、光拡散フィルム、反射フィルム、反射防止フィルム、防眩フィルム、輝度向上フィルム、画素部(発光部)保護フィルム、偏光子保護フィルム、紫外線吸収フィルムである。 The shape of the optical member is not particularly limited, and is, for example, a film (optical film). The specific use of the optical film is not particularly limited. For example, a birefringent film, a retardation film, a viewing angle compensation film, a light diffusion film, and a reflection film used in image display devices such as liquid crystal displays, plasma displays, and organic EL displays. A film, an antireflection film, an antiglare film, a brightness enhancement film, a pixel part (light emitting part) protective film, a polarizer protective film, and an ultraviolet absorbing film.
ラクトン環含有重合体(D)のその他の用途は、例えば、看板・ディスプレイ、弱電・工業部品、感光性電子材料、自動車を中心とする車輌部品、建材・店装、コーティング材料、脱塗装用保護フィルム、照明器具、大型水槽、ミラー、繊維、文具、テーブルウェアなどの雑貨類、化粧品、食品などである。 Other uses of the lactone ring-containing polymer (D) include, for example, signboards / displays, weak electrical / industrial parts, photosensitive electronic materials, automotive parts such as automobiles, building materials / shopping, coating materials, protection for depainting. These include miscellaneous goods such as films, lighting fixtures, large water tanks, mirrors, textiles, stationery, and tableware, cosmetics, and foods.
ラクトン環含有重合体(D)が保護基を有する場合、当該保護基に由来する特性を有しうる。特性の例は、保護基がケイ素系基である場合、当該基が含むSi原子に由来する屈折率、表面硬度、濡れ性などである。また、上述したように、通常、重合体の側鎖に存在するケイ素系基は耐熱性が低く、熱分解しやすいが、ラクトン含有重合体(D)では、主鎖のラクトン環構造によって当該重合体の主鎖の歪みが大きく、立体的に混んでいるためか、このような技術常識に反し、ケイ素系基が残留した状態においても高い耐熱性を実現することが可能である。高い耐熱性は、例えば、熱分解開始温度にして300℃以上により現される。保護基の種類および含有率(残留量)を含む重合体(D)の具体的な構成によっては、310℃以上の熱分解開始温度が達成されうる。このような高い耐熱性は、上述した各用途への重合体(D)の使用のメリットになりうる。なお、一般的なアクリル重合体の熱分解開始温度は遥かに低く、例えば単純なポリメタクリル酸メチル(PMMA)の熱分解開始温度はおよそ220℃である。 When the lactone ring-containing polymer (D) has a protecting group, it can have characteristics derived from the protecting group. Examples of characteristics include refractive index derived from Si atoms contained in the group, surface hardness, wettability, and the like when the protecting group is a silicon group. In addition, as described above, the silicon group present in the side chain of the polymer usually has low heat resistance and is likely to be thermally decomposed. However, in the lactone-containing polymer (D), the heavy chain is present due to the lactone ring structure of the main chain. It is possible to realize high heat resistance even in the state where the silicon group remains, contrary to such common technical knowledge, because the main chain of the coalescence is large and sterically mixed. High heat resistance is manifested, for example, by a thermal decomposition starting temperature of 300 ° C. or higher. Depending on the specific configuration of the polymer (D) including the type and content (residual amount) of the protecting group, a thermal decomposition starting temperature of 310 ° C. or higher can be achieved. Such high heat resistance can be a merit of using the polymer (D) for each application described above. In addition, the thermal decomposition start temperature of a general acrylic polymer is much lower. For example, the thermal decomposition start temperature of simple polymethyl methacrylate (PMMA) is about 220 ° C.
ラクトン環含有重合体(D)は、用途に応じて様々な形状に成形できる。成形可能な形状は、例えば、フィルム、シート、プレート、ディスク、ブロック、ボール、レンズ、ロッド、ストランド、コードおよびファイバーである。ラクトン環含有重合体(D)を、これらの形状に成形する方法は、公知の方法に従えばよい。 The lactone ring-containing polymer (D) can be molded into various shapes depending on the application. Formable shapes are, for example, films, sheets, plates, disks, blocks, balls, lenses, rods, strands, cords and fibers. The method for forming the lactone ring-containing polymer (D) into these shapes may be a known method.
ラクトン環含有重合体(D)は単独で使用しても、ラクトン環含有重合体(D)と、他の重合体および/または添加剤とを含む樹脂組成物(E)として使用してもよい。 The lactone ring-containing polymer (D) may be used alone, or may be used as a resin composition (E) containing the lactone ring-containing polymer (D) and other polymers and / or additives. .
他の重合体は限定されないが、光学部材といった透明性が要求される用途に樹脂組成物(E)を使用する場合は、ラクトン環含有重合体(D)と他の重合体とが互いに相溶する必要があることに留意する。他の重合体は、例えば、熱可塑性重合体である。他の重合体の具体例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ(4−メチル−1−ペンテン)などのオレフィン系ポリマー;塩化ビニル、塩素化ビニル樹脂などの含ハロゲン系ポリマー;ポリスチレン、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロック共重合体などのスチレン系ポリマー;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、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル;ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネートなどの生分解性ポリエステル;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610などのポリアミド;ポリアセタール;ポリカーボネート;セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどのセルロース系ポリマー;ポリフェニレンオキシド;ポリフェニレンスルフィド;ポリエーテルエーテルケトン;ポリエーテルニトリル;ポリサルホン;ポリエーテルサルホン;ポリオキシペンジレン;ポリアミドイミド;ポリブタジエン系ゴム、アクリル系ゴムを配合したABS樹脂やASA樹脂などのゴム質重合体である。
The other polymer is not limited, but when the resin composition (E) is used for an application requiring transparency such as an optical member, the lactone ring-containing polymer (D) and the other polymer are compatible with each other. Keep in mind that you need to. Another polymer is, for example, a thermoplastic polymer. Specific examples of other polymers include olefin polymers such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, and poly (4-methyl-1-pentene); halogen-containing polymers such as vinyl chloride and chlorinated vinyl resins; Styrene polymers such as polystyrene, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene block copolymer; polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate; polylactic acid, Biodegradable polyester such as polybutylene succinate; polyamide such as
添加剤は、例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、滑剤、耐電防止剤、可塑剤、流動化剤、着色剤、染料、難燃剤、フィラーである。 Additives are, for example, ultraviolet absorbers, antioxidants, lubricants, antistatic agents, plasticizers, fluidizers, colorants, dyes, flame retardants, and fillers.
樹脂組成物(E)は、2種以上の他の重合体および/または2種以上の添加剤を含んでいてもよい。 The resin composition (E) may contain two or more kinds of other polymers and / or two or more kinds of additives.
樹脂組成物(E)におけるラクトン環含有重合体(D)の含有率は、樹脂組成物(E)として求められる特性に応じて自由に設定できる。ラクトン環含有重合体(D)は、樹脂組成物(E)の主成分であってもよい。主成分とは、樹脂組成物中で最も含有率が大きい成分をいう。主成分の含有率は、例えば、50質量%以上であり、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、さらには90質量%以上でありうる。 The content rate of the lactone ring containing polymer (D) in a resin composition (E) can be freely set according to the characteristic calculated | required as a resin composition (E). The lactone ring-containing polymer (D) may be a main component of the resin composition (E). A main component means a component with the largest content rate in a resin composition. The content rate of the main component is, for example, 50% by mass or more, and may be 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, and further 90% by mass or more.
樹脂組成物(E)における他の重合体の含有率は、樹脂組成物(E)として求められる特性に応じて自由に設定できる。樹脂組成物(E)における他の重合体の含有率の合計は、例えば50質量%以下であり、40質量%以下でありうる。樹脂組成物(E)における添加剤の含有率も、樹脂組成物(E)として求められる特性に応じて自由に設定できる。樹脂組成物(E)における添加剤の含有率の合計は、ラクトン環含有重合体(D)100質量部に対して、例えば5質量部以下である。 The content of the other polymer in the resin composition (E) can be freely set according to the characteristics required for the resin composition (E). The total content of other polymers in the resin composition (E) is, for example, 50% by mass or less, and may be 40% by mass or less. The content of the additive in the resin composition (E) can also be freely set according to the characteristics required for the resin composition (E). The total content of the additives in the resin composition (E) is, for example, 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the lactone ring-containing polymer (D).
樹脂組成物に含まれる各重合体の含有率は、公知の手法、例えば1H−NMR法および/またはIR法により評価できる。 The content of each polymer contained in the resin composition can be evaluated by a known method, for example, 1 H-NMR method and / or IR method.
樹脂組成物(E)は、例えば、熱可塑性樹脂組成物である。 The resin composition (E) is, for example, a thermoplastic resin composition.
樹脂組成物(E)の形成方法は限定されない。例えば、ラクトン環含有重合体(D)と、上記他の重合体および/または添加剤とを公知の混合方法で混合して形成できる。混合は、例えば、オムニミキサーなどの混合機でプレブレンドした後、得られた混合物を混練して実施できる。混練機は特に限定されず、例えば、単軸押出機、二軸押出機などの押出機や加圧ニーダーなど、公知の混練機を使用できる。樹脂組成物(E)は、本発明の製造方法で形成したラクトン環含有重合体(D)を含む。このため、樹脂組成物(E)についても、例えば、その形成時および成形加工時におけるゲル化および発泡の発生を抑制できる。 The formation method of the resin composition (E) is not limited. For example, it can be formed by mixing the lactone ring-containing polymer (D) and the other polymer and / or additive by a known mixing method. Mixing can be carried out, for example, by pre-blending with a mixer such as an omni mixer and then kneading the resulting mixture. A kneading machine is not specifically limited, For example, well-known kneading machines, such as extruders, such as a single screw extruder and a twin screw extruder, and a pressure kneader, can be used. The resin composition (E) includes a lactone ring-containing polymer (D) formed by the production method of the present invention. For this reason, about resin composition (E), generation | occurrence | production of the gelatinization and foaming at the time of the formation and shaping | molding process can be suppressed, for example.
樹脂組成物(E)は、ラクトン環含有重合体(D)をはじめ、当該組成物(E)が含む重合体および添加剤の種類および含有率に基づく特性を有する。特性は、例えば、上述した熱的特性、光学的特性である。樹脂組成物(E)は、例えば、高いTgを示す。樹脂組成物(E)のTgは、例えば、100℃以上であり、当該組成物に含まれるラクトン環含有重合体(D)の構成および含有率によっては、120℃以上、130℃以上、さらには150℃以上となりうる。樹脂組成物(E)ではこのような高いTgが、例えばその形成時および成形加工時におけるゲル化および発泡の発生を抑制しながら達成される。 The resin composition (E) has characteristics based on the type and content of the lactone ring-containing polymer (D), the polymer and the additive contained in the composition (E). The characteristics are, for example, the above-described thermal characteristics and optical characteristics. Resin composition (E) shows high Tg, for example. The Tg of the resin composition (E) is, for example, 100 ° C. or more, and depending on the configuration and content of the lactone ring-containing polymer (D) contained in the composition, 120 ° C. or more, 130 ° C. or more, It can be 150 ° C or higher. In the resin composition (E), such a high Tg is achieved, for example, while suppressing the occurrence of gelation and foaming during formation and molding.
樹脂組成物(E)は、ラクトン環含有重合体(D)と同様の用途に使用できる。 The resin composition (E) can be used for the same applications as the lactone ring-containing polymer (D).
ラクトン環含有重合体(D)または樹脂組成物(E)を成形加工して、樹脂成形体(F)を形成できる。樹脂成形体(F)は、ラクトン環含有重合体(D)または樹脂組成物(E)により構成される。 The lactone ring-containing polymer (D) or the resin composition (E) can be molded to form a resin molded body (F). The resin molded body (F) is composed of a lactone ring-containing polymer (D) or a resin composition (E).
樹脂成形体(F)の形状は限定されず、例えば、フィルム、シート、プレート、ディスク、ブロック、ボール、レンズ、ロッド、ストランド、コード、またはファイバーである。 The shape of the resin molded body (F) is not limited and is, for example, a film, a sheet, a plate, a disk, a block, a ball, a lens, a rod, a strand, a cord, or a fiber.
樹脂成形体(F)は、当該成形体を構成するラクトン環含有重合体(D)または樹脂組成物(E)の特性に基づく特性を有する。 The resin molded body (F) has characteristics based on the characteristics of the lactone ring-containing polymer (D) or the resin composition (E) constituting the molded body.
樹脂成形体(F)の用途は、ラクトン環含有重合体(D)および樹脂組成物(E)の用途と同様である。 The use of the resin molding (F) is the same as that of the lactone ring-containing polymer (D) and the resin composition (E).
樹脂成形体(F)の形成方法は限定されない。溶融押出法、キャスト法、プレス成形法などの公知の成形手法によりラクトン環含有重合体(D)または樹脂組成物(E)を成形して、樹脂成形体(F)を形成することができる。 The formation method of a resin molding (F) is not limited. The resin molded body (F) can be formed by molding the lactone ring-containing polymer (D) or the resin composition (E) by a known molding technique such as a melt extrusion method, a casting method, or a press molding method.
樹脂成形体(F)は、ラクトン環含有重合体(D)または樹脂組成物(E)の特性に基づく特性を有する。特性は、例えば、上述した熱的特性、光学的特性である。そして、樹脂成形体(F)ではゲル化および発泡の発生が抑制されており、これは樹脂成形体(F)の光学部材としての使用に特に有利な点となる。ゲルおよび発泡は、光学部材としての重大な欠陥である光学的欠点となるからである。 The resin molded body (F) has characteristics based on the characteristics of the lactone ring-containing polymer (D) or the resin composition (E). The characteristics are, for example, the above-described thermal characteristics and optical characteristics. And in the resin molding (F), generation | occurrence | production of gelling and foaming is suppressed, and this becomes a point especially advantageous for use as an optical member of the resin molding (F). This is because gel and foam become optical defects which are serious defects as an optical member.
共重合体(C)は新規な重合体である。この重合体は、保護基により保護されたヒドロキシ基が2位の炭素原子に結合したプロペン酸エステル由来の単位(A)と、(メタ)アクリル酸エステル由来の単位(B)と、を構成単位として有する。 Copolymer (C) is a novel polymer. This polymer comprises a unit (A) derived from a propenoic acid ester in which a hydroxy group protected by a protective group is bonded to the carbon atom at the 2-position, and a unit (B) derived from a (meth) acrylic acid ester. Have as.
単位(A)および単位(B)ならびに共重合体(C)の構成、含有率、特性、具体例などについては、上記説明のとおりである。単位(A)は、例えば、以下の式(1)に示す単位である。式(1)のR1は、水素原子または炭素数1〜20の有機残基であり、当該有機残基は酸素を含んでいてもよい。R2は、保護基である。 About a structure, content rate, a characteristic, a specific example, etc. of a unit (A) and a unit (B) and a copolymer (C), it is as the said description. The unit (A) is, for example, a unit represented by the following formula (1). R 1 in Formula (1) is a hydrogen atom or an organic residue having 1 to 20 carbon atoms, and the organic residue may contain oxygen. R 2 is a protecting group.
保護基が残留したラクトン環含有重合体(D)は、新規な重合体である。この重合体は、主鎖にラクトン環構造を有し、保護基により保護されたヒドロキシ基が2位の炭素原子に結合したプロペン酸エステル単位(A)を構成単位として有する。単位(A)、ラクトン環構造およびラクトン環含有重合体(D)の構成、含有率、特性、具体例などについては、上記説明のとおりである。単位(A)は、例えば、以下の式(1)に示す単位である。式(1)のR1は、水素原子または炭素数1〜20の有機残基であり、当該有機残基は酸素を含んでいてもよい。R2は、保護基である。 The lactone ring-containing polymer (D) in which the protective group remains is a novel polymer. This polymer has, as a structural unit, a propenoic acid ester unit (A) having a lactone ring structure in the main chain and having a hydroxy group protected by a protecting group bonded to a carbon atom at the 2-position. The constitution, content, characteristics, specific examples, etc. of the unit (A), the lactone ring structure and the lactone ring-containing polymer (D) are as described above. The unit (A) is, for example, a unit represented by the following formula (1). R 1 in Formula (1) is a hydrogen atom or an organic residue having 1 to 20 carbon atoms, and the organic residue may contain oxygen. R 2 is a protecting group.
ラクトン環構造の具体的な構造は特に限定されないが、典型的には5員環のラクトン環構造であり、例えば、以下の式(5)に示す構造である。式(5)のR1は式(1)のR1と同様であり、R6は水素原子(単位(B)がアクリル酸エステル単位のとき)またはメチル基(単位(B)がメタクリル酸エステル単位のとき)である。 The specific structure of the lactone ring structure is not particularly limited, but is typically a 5-membered lactone ring structure, for example, a structure represented by the following formula (5). R 1 of formula (5) is the same as R 1 of formula (1), R 6 is a hydrogen atom (when the unit (B) is an acrylic ester unit) or a methyl group (unit (B) is methacrylic acid ester Unit).
実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、以下に示す実施例に限定されない。 The examples illustrate the invention in more detail. The present invention is not limited to the examples shown below.
最初に、本実施例において作製した各重合体の評価方法を示す。 Initially, the evaluation method of each polymer produced in the present Example is shown.
[共重合体(C)における各構成単位の含有率]
共重合体(C)が有する各構成単位の含有率は、共重合体(C)に対して1H−NMR測定を行って得た1H−NMRプロファイルの面積比から求めた。具体的には、当該プロファイルにおける、トリメチルシリル基に由来する化学シフト0〜0.5ppm付近のピークと、メチルエステル基のメチル基に由来する3.5〜4.0ppm付近のピークとの面積比から求めた。1H−NMR測定には、核磁気共鳴分光計(BRUKER製、AV300M)を用い、測定溶媒には重クロロホルム(和光純薬製)を用いた。
[Content of each structural unit in the copolymer (C)]
The content rate of each structural unit which the copolymer (C) has was calculated | required from the area ratio of the < 1 > H-NMR profile obtained by performing a < 1 > H-NMR measurement with respect to the copolymer (C). Specifically, from the area ratio of the peak near the
[ガラス転移温度(Tg)]
作製したラクトン環含有重合体および比較例の重合体であるポリメタクリル酸メチル(PMMA)のTgは、JIS K7121の規定に準拠して求めた。具体的には、示差走査熱量計(リガク製、Thermo plus EVO DSC−8230)を用い、窒素ガス雰囲気下、約10mgのサンプルを常温から300℃まで昇温(昇温速度20℃/分)して得られたDSC曲線から、始点法により評価した。リファレンスにはα−アルミナを用いた。
[Glass transition temperature (Tg)]
The Tg of the produced lactone ring-containing polymer and polymethyl methacrylate (PMMA), which is a polymer of the comparative example, was determined in accordance with the provisions of JIS K7121. Specifically, using a differential scanning calorimeter (Rigaku, Thermo plus EVO DSC-8230), a sample of about 10 mg was heated from room temperature to 300 ° C. (temperature increase rate 20 ° C./min) in a nitrogen gas atmosphere. From the DSC curve obtained in this way, the starting point method was used for evaluation. Α-alumina was used as a reference.
[熱分解開始温度(DyTGA)]
作製したラクトン環含有重合体および比較例の重合体であるPMMAのDyTGAは、これら重合体に対するダイナミックTG測定により求めた。具体的には、以下のとおりである。
[Pyrolysis start temperature (DyTGA)]
DyTGA of PMMA which is the produced lactone ring-containing polymer and the polymer of the comparative example was obtained by dynamic TG measurement on these polymers. Specifically, it is as follows.
差動型示差熱天秤装置(リガク製、Thermo plus2 Tg−8120)を用い、窒素ガス雰囲気下、約10mgのサンプルを常温から500℃まで昇温した。このとき、昇温中のサンプルの質量減少速度が0.005質量%/秒以下の場合は昇温速度を10℃/分として、0.005質量%/秒を超える場合は、質量減少速度が0.005質量%/秒以下を保つように階段状等温制御を併用して、昇温した。上記質量減少速度を保つために最初に階段状等温制御とした温度(階段状等温制御とした最も低い温度)を、重合体のDyTGAとした。 Using a differential type differential thermal balance apparatus (Rigaku, Thermo plus2 Tg-8120), a sample of about 10 mg was heated from room temperature to 500 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. At this time, when the mass decrease rate of the sample during temperature increase is 0.005 mass% / second or less, the temperature increase rate is 10 ° C./minute, and when it exceeds 0.005 mass% / second, the mass decrease rate is The temperature was raised by using stepwise isothermal control together so as to keep 0.005 mass% / second or less. The temperature at which stepwise isothermal control was first performed in order to maintain the mass reduction rate (the lowest temperature with stepwise isothermal control) was defined as DyTGA of the polymer.
[分子量]
共重合体(C)、作製したラクトン環含有重合体、および比較例の重合体であるPMMAの重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、標準ポリスチレン換算にて、以下の測定条件により求めた。
測定システム:東ソー社製「GPCシステムHLC−8220」
展開溶媒:N,N-ジメチルホルアミド(和光純薬工業製、特級)
溶媒流量:1mL/分
標準試料:TSK標準ポリスチレン(東ソー社製「PS−オリゴマーキット」)
測定側カラム構成:ガードカラム(東ソー社製「TSK guardcolumn ALPHA」)、分離カラム(東ソー社製「TSK Gel ALPHA−5000」、「TSK Gel ALPHA−2500」)、2本直列接続
[Molecular weight]
The weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the copolymer (C), the produced lactone ring-containing polymer, and the PMMA of the comparative example were determined using gel permeation chromatography (GPC). It was determined under the following measurement conditions in terms of standard polystyrene.
Measurement system: “GPC system HLC-8220” manufactured by Tosoh Corporation
Developing solvent: N, N-dimethylformamide (Wako Pure Chemical Industries, special grade)
Solvent flow rate: 1 mL / min Standard sample: TSK standard polystyrene (“PS-oligomer kit” manufactured by Tosoh Corporation)
Measurement side column configuration: Guard column ("TSK guardcolumn ALPHA" manufactured by Tosoh Corporation), separation column ("TSK Gel ALPHA-5000" manufactured by Tosoh Corporation, "TSK Gel ALPHA-2500"), two in series connection
(製造例1:2−トリメチルシロキシプロペン酸メチル単量体の作製)
製造例1では、重合により単位(A)となる、保護基であるトリメチルシリル基(TMS基)によりヒドロキシ基が保護された2−ヒドロキシプロペン酸メチル単量体、すなわち、2−トリメチルシロキシプロペン酸メチル単量体(TMS−HPM)を作製した。
(Production Example 1: Preparation of methyl 2-trimethylsiloxypropenoate monomer)
In Production Example 1, a 2-hydroxypropenoic acid methyl monomer having a hydroxy group protected by a trimethylsilyl group (TMS group), which is a protective group, is converted into a unit (A) by polymerization, that is, methyl 2-trimethylsiloxypropenoate. A monomer (TMS-HPM) was prepared.
最初に、内容積200mLの三口フラスコに滴下漏斗、冷却管および温度計を取り付け、そこにピルビン酸メチル単量体(31mmol、3.2g)、クロロトリメチルシラン(TMS−Cl;35mmol、3.8g)、および溶媒としてテトラヒドロフラン(THF;40mL)を投入した。次に、フラスコ内に、室温下で滴下漏斗を介して、トリエチルアミン(42mmol、4.3g)およびTHF(25mL)の混合物を10分かけて滴下した後、室温で3時間撹拌した。反応終了後、フラスコ内にヘキサン(40mL)を投入し、フラスコの内容物を濾過した後、得られた液体を水および飽和食塩水を用いて分液処理して有機層を抽出した。次に、抽出した有機層を硫酸ナトリウムにより乾燥した後、溶媒を留去して透明な液体を得た。次に、得られた液体を中性シリカゲルクロマトグラフィーにより単離して、TMS−HPM単量体3.4g(19.5mmol)を収率63%で得た。 First, a dropping funnel, a condenser tube and a thermometer were attached to a three-necked flask having an internal volume of 200 mL, and methyl pyruvate monomer (31 mmol, 3.2 g), chlorotrimethylsilane (TMS-Cl; 35 mmol, 3.8 g) were attached thereto. ), And tetrahydrofuran (THF; 40 mL) was added as a solvent. Next, a mixture of triethylamine (42 mmol, 4.3 g) and THF (25 mL) was dropped into the flask via a dropping funnel at room temperature over 10 minutes, and then stirred at room temperature for 3 hours. After completion of the reaction, hexane (40 mL) was charged into the flask, the contents of the flask were filtered, and the obtained liquid was subjected to a liquid separation treatment with water and saturated brine to extract an organic layer. Next, after drying the extracted organic layer with sodium sulfate, the solvent was distilled off to obtain a transparent liquid. Next, the obtained liquid was isolated by neutral silica gel chromatography to obtain 3.4 g (19.5 mmol) of TMS-HPM monomer in a yield of 63%.
(製造例2:共重合体(C−1)の作製)
製造例1で作製したTMS−HPM単量体と、メタクリル酸メチル(MMA)単量体とを共重合して、単位(A)であるTMS−HPM単位と単位(B)であるMMA単位とを構成単位として有する共重合体(C−1)を作製した。
(Production Example 2: Production of copolymer (C-1))
A TMS-HPM monomer produced in Production Example 1 and a methyl methacrylate (MMA) monomer are copolymerized to produce a TMS-HPM unit as unit (A) and an MMA unit as unit (B). The copolymer (C-1) which has as a structural unit was produced.
具体的には、内容積100mLの耐圧チューブ内に、製造例1で作製したTMS−HPM単量体(5mmol、0.87g)と、MMA単量体(45mmol、4.5g)とを投入した後、開始剤として10.7mgのAIBN、および溶媒として3.6gのトルエンをさらに投入した。次に、チューブ内を2分間窒素バブリングした後、チューブを密閉して65℃のオイルバスに8時間浸漬させた。次に、チューブの内容物をクロロホルムに溶解させ、さらにヘキサンで再沈殿させた後、溶媒を除去した。このようにしてTMS−HPM単量体とMMA単量体との共重合を進行させ、TMS−HPM/MMA共重合体である白色固体の共重合体(C−1)を得た。共重合体(C−1)におけるTMS−HPM単位の含有率を1H−NMRにより評価したところ、20モル%であった。また、共重合体(C−1)の重量平均分子量は15.9万、数平均分子量は8.9万であった。図1に、共重合体(C−1)の1H−NMRプロファイルを示す。 Specifically, the TMS-HPM monomer (5 mmol, 0.87 g) prepared in Production Example 1 and the MMA monomer (45 mmol, 4.5 g) were charged into a pressure-resistant tube having an internal volume of 100 mL. Thereafter, 10.7 mg of AIBN as an initiator and 3.6 g of toluene as a solvent were further added. Next, after bubbling nitrogen inside the tube for 2 minutes, the tube was sealed and immersed in an oil bath at 65 ° C. for 8 hours. Next, the contents of the tube were dissolved in chloroform and reprecipitated with hexane, and then the solvent was removed. Thus, the copolymerization of the TMS-HPM monomer and the MMA monomer was advanced to obtain a white solid copolymer (C-1) which is a TMS-HPM / MMA copolymer. It was 20 mol% when the content rate of the TMS-HPM unit in a copolymer (C-1) was evaluated by < 1 > H-NMR. In addition, the copolymer (C-1) had a weight average molecular weight of 150,000 and a number average molecular weight of 89,000. FIG. 1 shows the 1 H-NMR profile of the copolymer (C-1).
(製造例3:共重合体(C−2)の作製)
耐圧チューブに投入したMMA単量体の量を95mmol(9.5g)、AIBNの量を20.7mg、トルエンの量を6.9gとした以外は製造例2と同様にして、TMS−HPM/MMA共重合体である白色固体の共重合体(C−2)を得た。共重合体(C−2)におけるTMS−HPM単位の含有率を1H−NMRにより評価したところ、10モル%であった。また、共重合体(C−2)の重量平均分子量は19.4万、数平均分子量は12.1万であった。
(Production Example 3: Production of copolymer (C-2))
Except that the amount of MMA monomer charged into the pressure tube was 95 mmol (9.5 g), the amount of AIBN was 20.7 mg, and the amount of toluene was 6.9 g, TMS-HPM / A white solid copolymer (C-2), which is an MMA copolymer, was obtained. When the content of TMS-HPM units in the copolymer (C-2) was evaluated by 1 H-NMR, it was 10 mol%. The copolymer (C-2) had a weight average molecular weight of 194,000 and a number average molecular weight of 121,000.
(実施例1)
実施例1では、製造例2で作製した共重合体(C−1)に対して保護基(TMS基)の脱離反応および環化反応を進行させて、ラクトン環含有重合体を得た。具体的には、次のとおりである。
Example 1
In Example 1, a lactone ring-containing polymer was obtained by allowing the copolymer (C-1) produced in Production Example 2 to proceed with a protecting group (TMS group) elimination reaction and a cyclization reaction. Specifically, it is as follows.
最初に、内容積100mLのオートクレーブにおいて、製造例2で作製した共重合体(C−1)2gをメチルエチルケトン(MEK)18mLに溶解させた。次に、オートクレーブ内に26mgのパラトルエンスルホン酸(共重合体(C−1)が有する保護基に対して4.3モル%)および0.22gのメタノールを加え、さらにオートクレーブ内を窒素置換した後、250℃に保持したオイルバスを用いて全体を3.5時間加熱処理した。次に、加熱処理後の液体を室温まで冷却し、オートクレーブから取り出した後、240℃に保持した真空オーブンで乾燥させて、ラクトン環含有重合体(D−1)を得た。この反応では、脱離反応と環化反応とが併せて進行した。より具体的には、脱離反応により形成された、保護基が脱離した共重合体(C−1)において、保護基の脱離後、速やかに環化反応が進行した。1H−NMRにより確認したところ、得られたラクトン環含有重合体(D−1)には保護基の残留は認められなかった(重合体(D−1)におけるTMS−HPM単位の含有率は0モル%であった)。 First, in an autoclave having an internal volume of 100 mL, 2 g of the copolymer (C-1) prepared in Production Example 2 was dissolved in 18 mL of methyl ethyl ketone (MEK). Next, 26 mg of paratoluenesulfonic acid (4.3 mol% with respect to the protective group of the copolymer (C-1)) and 0.22 g of methanol were added to the autoclave, and the autoclave was further purged with nitrogen. Thereafter, the whole was heat-treated for 3.5 hours using an oil bath maintained at 250 ° C. Next, after the heat-treated liquid was cooled to room temperature and taken out from the autoclave, it was dried in a vacuum oven maintained at 240 ° C. to obtain a lactone ring-containing polymer (D-1). In this reaction, the elimination reaction and the cyclization reaction proceeded together. More specifically, in the copolymer (C-1) formed by the elimination reaction and from which the protective group was eliminated, the cyclization reaction proceeded rapidly after elimination of the protective group. As a result of confirmation by 1 H-NMR, no residual protecting group was observed in the obtained lactone ring-containing polymer (D-1) (the content of TMS-HPM units in the polymer (D-1) is 0 mol%).
このようにして得たラクトン環含有重合体(D−1)の重量平均分子量は11.5万、数平均分子量は5.4万、Tgは137℃、DyTGAは310℃であった。1H−NMRにより確認したところ、重合体(D−1)が主鎖に有するラクトン環構造は、式(5)に示す構造(ただし、R1およびR6はメチル基)を有していた。重合体(D−1)におけるラクトン環構造の含有率は25モル%であり、すなわち、共重合体(C−1)におけるTMS−HPM単位の保護基の脱離反応およびMMA単位との環化反応が完全に進行していた。図2に、ラクトン環含有重合体(D−1)の1H−NMRプロファイルを示す。実施例1で作製したラクトン環含有重合体(D−1)について判明した上記各事項は、当該プロファイルにおいて、トリメチルシリル基に由来する化学シフト0〜0.5ppm付近のピークが消失していること、および主鎖に直接結合したメチル基に由来する0.7〜1.5ppm付近のピークと、メチルエステル基のメチル基に由来する3.4〜4.0ppm付近のピークとの面積比により確認された。 The lactone ring-containing polymer (D-1) thus obtained had a weight average molecular weight of 115,000, a number average molecular weight of 54,000, Tg of 137 ° C., and DyTGA of 310 ° C. As confirmed by 1 H-NMR, the lactone ring structure of the polymer (D-1) in the main chain had the structure represented by formula (5) (where R 1 and R 6 are methyl groups). . The content of the lactone ring structure in the polymer (D-1) is 25 mol%, that is, the elimination reaction of the protecting group of the TMS-HPM unit and the cyclization with the MMA unit in the copolymer (C-1). The reaction was completely progressing. FIG. 2 shows the 1 H-NMR profile of the lactone ring-containing polymer (D-1). Each of the above-mentioned matters found for the lactone ring-containing polymer (D-1) produced in Example 1 is that the peak near the chemical shift of 0 to 0.5 ppm derived from the trimethylsilyl group disappears in the profile. And an area ratio between a peak near 0.7 to 1.5 ppm derived from the methyl group directly bonded to the main chain and a peak near 3.4 to 4.0 ppm derived from the methyl group of the methyl ester group. It was.
(実施例2)
20mgのパラトルエンスルホン酸(共重合体(C−1)が有する保護基に対して3.3モル%)、および0.17gのメタノールを用いるとともに、加熱処理の時間を2時間とした以外は実施例1と同様にして、ラクトン環含有重合体(D−2)を得た。1H−NMRにより確認したところ、得られたラクトン環含有重合体(D−2)には保護基の残留が認められた(重合体(D−2)におけるTMS−HPM単位の含有率は3モル%であった)。
(Example 2)
20 mg of paratoluenesulfonic acid (3.3 mol% with respect to the protective group of the copolymer (C-1)) and 0.17 g of methanol were used, and the heat treatment time was 2 hours. In the same manner as in Example 1, a lactone ring-containing polymer (D-2) was obtained. When confirmed by 1 H-NMR, the resulting lactone ring-containing polymer (D-2) was found to have residual protecting groups (the content of TMS-HPM units in the polymer (D-2) was 3). Mol%).
このようにして得たラクトン環含有重合体(D−2)の重量平均分子量は11.7万、数平均分子量は5.5万、Tgは134℃、DyTGAは310℃であった。重合体(D−2)が主鎖に有するラクトン環構造は実施例1と同じであり、重合体(D−2)におけるラクトン環構造の含有率は20.5モル%であった。図3に、ラクトン環含有重合体(D−2)の1H−NMRプロファイルを示す。実施例2で作製したラクトン環含有重合体(D−2)について判明した上記各事項は、当該プロファイルにおける、トリメチルシリル基に由来する化学シフト0〜0.5ppm付近のピーク、主鎖に直接結合したメチル基に由来する0.7〜1.5ppm付近のピーク、およびメチルエステル基のメチル基に由来する3.4〜4.0ppm付近のピークの面積比により確認された。 The weight average molecular weight of the lactone ring-containing polymer (D-2) thus obtained was 17,000, the number average molecular weight was 55,000, Tg was 134 ° C., and DyTGA was 310 ° C. The lactone ring structure that the polymer (D-2) has in the main chain was the same as in Example 1, and the content of the lactone ring structure in the polymer (D-2) was 20.5 mol%. FIG. 3 shows the 1 H-NMR profile of the lactone ring-containing polymer (D-2). Each of the above items found for the lactone ring-containing polymer (D-2) produced in Example 2 was directly bonded to the main chain of a peak near the chemical shift of 0 to 0.5 ppm derived from the trimethylsilyl group in the profile. This was confirmed by the area ratio of the peak around 0.7 to 1.5 ppm derived from the methyl group and the peak around 3.4 to 4.0 ppm derived from the methyl group of the methyl ester group.
(実施例3)
6mgのパラトルエンスルホン酸(共重合体(C−1)が有する保護基に対して1モル%)、および0.05gのメタノールを用いるとともに、加熱処理の時間を1.5時間とした以外は実施例1と同様にして、ラクトン環含有重合体(D−3)を得た。1H−NMRにより確認したところ、得られたラクトン環含有重合体(D−3)には保護基の残留が認められた(重合体(D−3)におけるTMS−HPM単位の含有率は18モル%であった)。
(Example 3)
6 mg of paratoluenesulfonic acid (1 mol% based on the protective group of the copolymer (C-1)) and 0.05 g of methanol were used, except that the heat treatment time was 1.5 hours. In the same manner as in Example 1, a lactone ring-containing polymer (D-3) was obtained. When confirmed by 1 H-NMR, the resulting lactone ring-containing polymer (D-3) was found to have residual protecting groups (the content of TMS-HPM units in the polymer (D-3) was 18). Mol%).
このようにして得たラクトン環含有重合体(D−3)の重量平均分子量は11.9万、数平均分子量は6.2万、Tgは130℃、DyTGAは310℃であった。重合体(D−3)が主鎖に有するラクトン環構造は実施例1と同じであり、重合体(D−3)におけるラクトン環構造の含有率は2モル%であった。図4に、ラクトン環含有重合体(D−3)の1H−NMRプロファイルを示す。実施例3で作製したラクトン環含有重合体(D−3)について判明した上記各事項は、当該プロファイルにおける、トリメチルシリル基に由来する化学シフト0〜0.5ppm付近のピーク、主鎖に直接結合したメチル基に由来する0.7〜1.5ppm付近のピーク、およびメチルエステル基のメチル基に由来する3.4〜4.0ppm付近のピークの面積比により確認された。 The thus obtained lactone ring-containing polymer (D-3) had a weight average molecular weight of 11,000,000, a number average molecular weight of 62,000, Tg of 130 ° C., and DyTGA of 310 ° C. The lactone ring structure that the polymer (D-3) has in the main chain was the same as in Example 1, and the content of the lactone ring structure in the polymer (D-3) was 2 mol%. FIG. 4 shows the 1 H-NMR profile of the lactone ring-containing polymer (D-3). Each of the above-mentioned matters found for the lactone ring-containing polymer (D-3) produced in Example 3 was directly bonded to the main chain, a peak near the chemical shift of 0 to 0.5 ppm derived from the trimethylsilyl group in the profile. This was confirmed by the area ratio of the peak around 0.7 to 1.5 ppm derived from the methyl group and the peak around 3.4 to 4.0 ppm derived from the methyl group of the methyl ester group.
(実施例4)
製造例2で作製した共重合体(C−1)の代わりに製造例3で作製した共重合体(C−2)を用いるとともに、12mgのパラトルエンスルホン酸(共重合体(C−2)が有する保護基に対して3.7モル%)および0.1gのメタノールを用い、加熱処理の時間を2時間とした以外は実施例1と同様にして、ラクトン環含有重合体(D−4)を得た。1H−NMRにより確認したところ、得られたラクトン環含有重合体(D−4)には保護基の残留は認められなかった(重合体(D−4)におけるTMS−HPM単位の含有率は0モル%であった)。
Example 4
While using the copolymer (C-2) produced in Production Example 3 instead of the copolymer (C-1) produced in Production Example 2, 12 mg of paratoluenesulfonic acid (copolymer (C-2) Lactone ring-containing polymer (D-4) in the same manner as in Example 1, except that 3.7 mol% of the protecting group contained in the solvent and 0.1 g of methanol were used and the heat treatment time was 2 hours. ) As a result of confirmation by 1 H-NMR, no residual protective group was observed in the obtained lactone ring-containing polymer (D-4) (the content of TMS-HPM units in the polymer (D-4) is 0 mol%).
このようにして得たラクトン環含有重合体(D−4)の重量平均分子量は14.5万、数平均分子量は7.4万、Tgは124℃、DyTGAは315℃であった。重合体(D−4)が主鎖に有するラクトン環構造は、実施例1と同じであった。重合体(D−4)におけるラクトン環構造の含有率は11.1モル%であり、すなわち、共重合体(C−2)におけるTMS−HPM単位の保護基の脱離反応およびMMA単位との環化反応が完全に進行していた。実施例4で作製したラクトン環含有重合体(D−4)について判明した上記各事項は、当該プロファイルにおいて、トリメチルシリル基に由来する化学シフト0〜0.5ppm付近のピークが消失していること、および主鎖に直接結合したメチル基に由来する0.7〜1.5ppm付近のピークと、メチルエステル基のメチル基に由来する3.4〜4.0ppm付近のピークとの面積比により確認された。 The lactone ring-containing polymer (D-4) thus obtained had a weight average molecular weight of 145,000, a number average molecular weight of 74,000, Tg of 124 ° C., and DyTGA of 315 ° C. The lactone ring structure of the polymer (D-4) in the main chain was the same as in Example 1. The content of the lactone ring structure in the polymer (D-4) is 11.1 mol%, that is, the elimination reaction of the protecting group of the TMS-HPM unit and the MMA unit in the copolymer (C-2). The cyclization reaction was completely in progress. Each of the above items found for the lactone ring-containing polymer (D-4) produced in Example 4 is that the peak near the chemical shift of 0 to 0.5 ppm derived from the trimethylsilyl group disappears in the profile. And an area ratio between a peak near 0.7 to 1.5 ppm derived from the methyl group directly bonded to the main chain and a peak near 3.4 to 4.0 ppm derived from the methyl group of the methyl ester group. It was.
実施例1−4の結果を、比較例の重合体として準備したポリメタクリル酸メチル(PMMA)の重量平均分子量、数平均分子量、TgおよびDyTGAの値とともに、以下の表1にまとめる。 The results of Example 1-4 are summarized in Table 1 below together with the weight average molecular weight, number average molecular weight, Tg, and DyTGA values of polymethyl methacrylate (PMMA) prepared as a polymer of the comparative example.
本発明の製造方法により得たラクトン環含有重合体は、従来のラクトン環含有重合体と同様の用途に使用できる。 The lactone ring-containing polymer obtained by the production method of the present invention can be used for the same applications as conventional lactone ring-containing polymers.
Claims (11)
保護基により保護されたヒドロキシ基が2位の炭素原子に結合したプロペン酸エステル単位(A)を構成単位として有するラクトン環含有重合体。 Has a lactone ring structure in the main chain,
A lactone ring-containing polymer having, as a structural unit, a propenoic acid ester unit (A) in which a hydroxy group protected by a protecting group is bonded to a carbon atom at the 2-position.
The lactone ring-containing polymer according to claim 10, wherein the unit (A) is a unit represented by the following formula (1).
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