JP2018095775A - Production method of polymer - Google Patents

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和啓 杉山
Kazuhiro Sugiyama
和啓 杉山
正洋 藤岡
Masahiro Fujioka
正洋 藤岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of polymer, the method materializing high yield of block polymer and production of polymer through a simplified and environmentally friendly step.SOLUTION: The production method of block polymer including the following steps 1 to 4 is provided. Step 1: polymerizing a radical-polymerizable monomer (hereinafter, referred to as a first monomer) under the presence of thiocarboxylic acid and a polymerization initiator in an organic solvent having a ketone structure to obtain a reaction mixture containing a polymer having thiocarboxylic acid ester at a terminal, step 2: reducing a residual amount of the first monomer in the reaction mixture obtained in the step 1 to 40 mol% or lower relative to the polymer having thiocarboxylic acid ester at terminal, step 3; decomposing the thiocarboxylic acid ester groups of the polymer in the reaction mixture obtained in the step (2) to thiol groups to obtain a reaction mixture containing polymer having the thiol group at a terminal, and step 4: reacting the reaction mixture obtained in the step 3 with a further radically-polymerizable second monomer to obtain block polymer.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ポリマーの製造法に関する。   The present invention relates to a method for producing a polymer.

ポリマーを製造する際に用いられるラジカル重合反応では、チオール化合物が反応の制御剤として用いられることがある。
例えば特許文献1ではポリマー末端への官能基の導入剤として、特許文献2では分子量分布の調整剤として、チオール化合物が使用されている。また特許文献3にはチオール化合物の一種であるチオカルボン酸を用いて、ポリマー中に同種の構成単位からなる分子鎖を有するブロックポリマーの製造法が記載されている。
こうしたブロックポリマーの製造法に関しては特許文献4ではチオカルボン酸の種類を変える事、特許文献5では塩基の種類を変える事、特許文献6では重合時に酸を添加することでモノマー転化率が向上することについて述べられている。
In a radical polymerization reaction used when producing a polymer, a thiol compound may be used as a reaction control agent.
For example, in Patent Document 1, a thiol compound is used as a functional group-introducing agent at the polymer terminal, and in Patent Document 2 as a molecular weight distribution adjusting agent. Patent Document 3 describes a method for producing a block polymer having a molecular chain composed of the same kind of structural unit in a polymer using thiocarboxylic acid which is a kind of thiol compound.
Regarding the method for producing such a block polymer, the conversion of monomers is improved by changing the type of thiocarboxylic acid in Patent Document 4, changing the type of base in Patent Document 5, and adding an acid during polymerization in Patent Document 6. Is mentioned.

一方、疎水性不飽和単量体由来の重合体セグメントと、ベタイン基を有する単量体由来の重合体セグメントとを有する重合体を、親水化処理剤として用いることが知られている(特許文献7〜9)。   On the other hand, it is known to use a polymer having a polymer segment derived from a hydrophobic unsaturated monomer and a polymer segment derived from a monomer having a betaine group as a hydrophilic treatment agent (Patent Document) 7-9).

特開平10−212305号公報JP-A-10-212305 特表2013−516529号公報Special table 2013-516529 gazette 特開昭59−189114号公報JP 59-189114 A 特許第3256544号公報Japanese Patent No. 3256544 特開平3−41109号公報JP-A-3-41109 特開平9−3108号公報JP-A-9-3108 特開2015−105313号公報JP-A-2015-105313 特開2015−108054号公報JP2015-108054A 特開2016−113471号公報JP 2016-113471 A

ポリマーの用途によっては、ブロック構造のポリマーが望ましい場合がある。一般に目的とする構造のポリマーの収率を向上するためには、再結晶(ポリマーの飽和溶液の温度を下げて長時間静置し、ポリマー結晶を成長させて不純物を除去する方法)などの精製工程が必要であり、煩雑になるとともに、収率を向上するためには、精製工程を繰り返さねばならず、その都度廃棄する溶媒の量が多い事が問題であった。
本発明は、簡便で環境負荷の低い工程でブロックポリマーの収率が高いブロックポリマーの製造方法を提供する。
とりわけ、本発明は、ラジカル重合反応によりブロックポリマーを製造するにあたり、簡便で環境負荷の低い工程でブロックポリマーを得る製造方法を提供する。
Depending on the application of the polymer, a block-structured polymer may be desirable. In general, in order to improve the yield of polymer with the desired structure, purification such as recrystallization (a method in which the temperature of the saturated solution of the polymer is lowered and left for a long time to grow the polymer crystal to remove impurities) The process is necessary and complicated, and in order to improve the yield, the purification process must be repeated, and the amount of the solvent to be discarded each time is a problem.
The present invention provides a method for producing a block polymer with a high yield of block polymer in a simple and low environmental load process.
In particular, the present invention provides a production method for obtaining a block polymer in a process that is simple and has a low environmental burden when producing a block polymer by a radical polymerization reaction.

本発明は、下記の工程1〜4を含む、ブロックポリマーの製造方法に関する。
工程1:ラジカル重合可能なモノマー(以下、第1のモノマーという)を、チオカルボン酸と重合開始剤の存在下、ケトン構造を有する有機溶媒中で重合させ、チオカルボン酸エステルを末端に有するポリマーを含む反応混合物を得る工程
工程2:工程1で得られた反応混合物中の第1のモノマーの残存量を、前記チオカルボン酸エステルを末端に有するポリマーに対して、40mol%以下に低減する工程
工程3:工程2で得られた反応混合物中の前記ポリマーのチオカルボン酸エステル基を、チオール基に分解して、チオール基を末端に有するポリマーを含む反応混合物を得る工程
工程4:工程3で得られた反応混合物と、更なるラジカル重合可能なモノマー(以下、第2のモノマーという)とを反応させて、ブロックポリマーを得る工程
The present invention relates to a method for producing a block polymer including the following steps 1 to 4.
Step 1: A monomer capable of radical polymerization (hereinafter referred to as a first monomer) is polymerized in an organic solvent having a ketone structure in the presence of a thiocarboxylic acid and a polymerization initiator, and includes a polymer having a thiocarboxylic acid ester at the terminal. Step 2 for obtaining a reaction mixture Step 2: Step 3 for reducing the residual amount of the first monomer in the reaction mixture obtained in Step 1 to 40 mol% or less with respect to the polymer having a terminal thiocarboxylic acid ester. Decomposing the thiocarboxylic acid ester group of the polymer in the reaction mixture obtained in step 2 into a thiol group to obtain a reaction mixture containing a polymer having a thiol group at the end Step 4: Reaction obtained in step 3 A process for obtaining a block polymer by reacting the mixture with a further radically polymerizable monomer (hereinafter referred to as a second monomer).

本発明の製造法を用いることで、簡便で環境負荷の低い工程でブロックポリマーの収率を高め、ブロックポリマー比率の高いポリマーを製造可能である。
また、ポリマー中のブロックポリマー比率が向上したことにより、該ポリマーを配合した表面処理剤を固体表面に用いた場合の固体表面へのポリマーの付着性が高まり、固体表面の接触角を低下するなどの効果がある。
By using the production method of the present invention, it is possible to produce a polymer having a high block polymer ratio by increasing the yield of the block polymer in a simple and low environmental load process.
In addition, the improvement of the block polymer ratio in the polymer increases the adhesion of the polymer to the solid surface when the surface treatment agent containing the polymer is used on the solid surface, and decreases the contact angle of the solid surface, etc. There is an effect.

本発明のブロックポリマー比率とは、反応終了物中のブロックポリマーの、副生するランダムポリマーに対する質量比であり、実施例に示す測定方法により測定することができる。   The block polymer ratio of the present invention is the mass ratio of the block polymer in the reaction end product to the by-produced random polymer, and can be measured by the measuring method shown in the examples.

本発明のブロックポリマーとは、ポリマー中に、第1のモノマーからなる部分を含むポリマーであるものとする。   The block polymer of the present invention is a polymer containing a portion composed of the first monomer in the polymer.

本発明では、第1のモノマーのブロック重合体セグメントを含むポリマーを、チオカルボン酸の存在下、ケトン構造を有する有機溶媒中で製造し、かつ残存する第1のモノマーの量を、チオカルボン酸エステルを末端に有するポリマーに対して40mol%以下に低減することで、簡便に、ブロックポリマー比率を向上できることを見出した。本発明でこのような効果が得られる理由は明らかではないが、反応媒体としてケトン構造を有する有機溶媒を用いることで、ポリマー末端に生成したチオカルボン酸基が解離するのを抑え、ラジカルへの活性を保つことができるためと考えられる。   In the present invention, a polymer containing a block polymer segment of a first monomer is produced in an organic solvent having a ketone structure in the presence of thiocarboxylic acid, and the amount of the remaining first monomer is changed to thiocarboxylic acid ester. It has been found that the block polymer ratio can be easily improved by reducing it to 40 mol% or less with respect to the polymer at the end. The reason why such an effect is obtained in the present invention is not clear, but by using an organic solvent having a ketone structure as a reaction medium, it is possible to suppress the dissociation of the thiocarboxylic acid group generated at the polymer terminal and to activate the radical. It is thought that it can be kept.

<ポリマーの製造方法>
(工程1)
工程1は、第1のモノマーを、チオカルボン酸と重合開始剤の存在下、ケトン構造を有する有機溶媒中で重合させ、チオカルボン酸エステルを末端に有するポリマーを含む反応混合物を得る工程である。
<Method for producing polymer>
(Process 1)
Step 1 is a step of polymerizing the first monomer in an organic solvent having a ketone structure in the presence of a thiocarboxylic acid and a polymerization initiator to obtain a reaction mixture containing a polymer having a thiocarboxylic acid ester at the terminal.

第1のモノマーは、ラジカル重合可能なモノマーである。
第1のモノマーとしては、下記一般式(1)で表されるモノマー及び下記一般式(2)で表されるモノマーが挙げられる。第1のモノマーは、下記一般式(1)で表されるモノマーが好ましい。
The first monomer is a radical polymerizable monomer.
Examples of the first monomer include a monomer represented by the following general formula (1) and a monomer represented by the following general formula (2). The first monomer is preferably a monomer represented by the following general formula (1).

Figure 2018095775
Figure 2018095775

〔式中、
〜R:同一又は異なって、水素原子又は炭素数1もしくは2のアルキル基
:炭素数1以上22以下の炭化水素基
:O又はNR11であり、R11は水素原子又は炭素数1以上4以下の炭化水素基
を示す。〕
[Where,
R 1 to R 3 : the same or different, a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms R 4 : a hydrocarbon group having 1 to 22 carbon atoms Y 1 : O or NR 11 , R 11 is a hydrogen atom Or a C1-C4 hydrocarbon group is shown. ]

Figure 2018095775
Figure 2018095775

〔式中、R〜R:同一又は異なって、水素原子又は炭素数1もしくは2のアルキル基
:炭素数1以上4以下のアルキレン基
、R10:同一又は異なって、炭素数1以上4以下の炭化水素基
:O又はNR12であり、R12は水素原子又は炭素数1以上4以下の炭化水素基
を示す。〕
[Wherein, R 5 to R 7 are the same or different, a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms R 8 : an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms R 9 , R 10 : the same or different, carbon The hydrocarbon group X 1 having a number of 1 or more and 4 or less is O 1 or NR 12 , and R 12 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. ]

一般式(1)において、モノマーの入手性の観点、モノマーの重合性の観点、及び接触角を低下させる観点、吸着性及び溶解性を向上し、適度な動摩擦係数を付与する観点から、R及びRは水素原子が好ましい。Rは、同様の観点から、水素原子又はメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。Yは、同様の観点から、Oが好ましい。Rは、同様の観点から、炭素数1以上18以下の炭化水素基が好ましく、炭素数1以上12以下の炭化水素基がより好ましく、炭素数1以上7以下の炭化水素基がより好ましい。Rの炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基が挙げられる。Rとしては、炭素数1以上22以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基が挙げられ、好ましくは炭素数1以上12以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基であり、より好ましくは炭素数1以上6以下の直鎖のアルキル基である。 In the general formula (1), from the viewpoint of availability of the monomer, the viewpoint of polymerizability of the monomer, the viewpoint of lowering the contact angle, the adsorptivity and the solubility, and the viewpoint of imparting an appropriate dynamic friction coefficient, R 1 And R 2 is preferably a hydrogen atom. From the same viewpoint, R 3 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group. Y 1 is preferably O from the same viewpoint. From the same viewpoint, R 4 is preferably a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, more preferably a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and more preferably a hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms. Examples of the hydrocarbon group for R 4 include an alkyl group and an alkenyl group. Examples of R 4 include a linear or branched alkyl group or alkenyl group having 1 to 22 carbon atoms, preferably a linear or branched alkyl group or alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms, More preferably, it is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

一般式(1)で表されるモノマーとしては、具体的に、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸iso−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸−シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−デシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ミリスチル、(メタ)アクリル酸パルミチル、(メタ)アクリル酸ステアリル、及び(メタ)アクリル酸ベヘニル等の(メタ)アクリル酸エステルや、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−t−ブチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミドが挙げられる。   Specific examples of the monomer represented by the general formula (1) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, iso-butyl (meth) acrylate, ( T-butyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, (cyclohexyl)-(meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n- (meth) acrylate (Meth) acrylate esters such as decyl, lauryl (meth) acrylate, myristyl (meth) acrylate, palmityl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, and behenyl (meth) acrylate, and N-ethyl (Meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, Nt-butyl (meth) acrylamide, N, N- Ethyl (meth) acrylamide, (meth) acrylamide.

一般式(2)において、モノマーの入手性の観点、モノマーの重合性の観点、接触角を低下する観点、吸着性及び溶解性向上の観点、適度な動摩擦係数を付与する観点から、R及びRは水素原子が好ましい。Rは、同様の観点から、水素原子又はメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。Xは、同様の観点から、Oが好ましい。Rは、同様の観点から、炭素数2又は3のアルキレン基が好ましく、炭素数2のジメチレン基が好ましい。R、R10は、同様の観点から、メチル基、エチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
一般式(2)で表されるモノマーとしては、具体的には、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノプロピル、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
In the general formula (2), from the viewpoint of availability of the monomer, the viewpoint of the polymerizability of the monomer, the viewpoint of reducing the contact angle, the viewpoint of improving the adsorptivity and solubility, and the viewpoint of imparting an appropriate dynamic friction coefficient, R 5 and R 6 is preferably a hydrogen atom. From the same viewpoint, R 7 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group. X 1 is preferably O from the same viewpoint. From the same viewpoint, R 8 is preferably an alkylene group having 2 or 3 carbon atoms, and is preferably a dimethylene group having 2 carbon atoms. From the same viewpoint, R 9 and R 10 are preferably a methyl group or an ethyl group, and more preferably a methyl group.
Specific examples of the monomer represented by the general formula (2) include dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-dimethylamino. Examples thereof include ethyl (meth) acrylamide and N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide.

第1のモノマーとしては、反応性の観点から、炭素数2以上22以下のアルキル基を有するアルコール又はアミンと(メタ)アクリル酸とのエステル又はアミドが挙げられる。第1のモノマーとしては、炭素数2以上12以下のアルキル基を有するアルコール又はアミンと(メタ)アクリル酸とのエステル又はアミドが好ましく、炭素数3以上8以下のアルキル基を有するアルコール又はアミンと(メタ)アクリル酸とのエステル又はアミドがより好ましい。ここで、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸又はメタクリル酸を示す。
第1のモノマーは、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリル酸アミド、及びメタクリル酸アミドから選ばれるから選ばれるモノマーが好ましい。これらは、炭素数2以上22以下のアルキル基を有するアルコール又はアミンとのエステル又はアミドであってよい。
第1のモノマーは、メタクリル酸エステルが更に好ましく、炭素数2以上22以下のアルキル基を有するアルコールとメタクリル酸とのエステルがより更に好ましく、炭素数2以上12以下のアルキル基を有するアルコールとメタクリル酸とのエステルがより更に好ましく、炭素数3以上8以下のアルキル基を有するアルコールとメタクリル酸とのエステルがより更に好ましく、メタクリル酸ブチルがより更に好ましい。
Examples of the first monomer include esters or amides of alcohols or amines having an alkyl group having 2 to 22 carbon atoms and (meth) acrylic acid from the viewpoint of reactivity. The first monomer is preferably an ester or amide of an alcohol or amine having an alkyl group having 2 to 12 carbon atoms and (meth) acrylic acid, and an alcohol or amine having an alkyl group having 3 to 8 carbon atoms; An ester or amide with (meth) acrylic acid is more preferred. Here, (meth) acrylic acid refers to acrylic acid or methacrylic acid.
The first monomer is preferably a monomer selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylic acid amides, and methacrylic acid amides. These may be an ester or amide with an alcohol or amine having an alkyl group having 2 to 22 carbon atoms.
The first monomer is more preferably a methacrylic acid ester, more preferably an ester of an alcohol having an alkyl group having 2 to 22 carbon atoms and methacrylic acid, and an alcohol having an alkyl group having 2 to 12 carbon atoms and methacrylic acid. An ester with an acid is still more preferred, an ester of an alcohol having an alkyl group having 3 to 8 carbon atoms and methacrylic acid is more preferred, and butyl methacrylate is still more preferred.

チオカルボン酸は、工程1で得られるポリマーの末端に、SH基に変換可能な官能基を導入するために用いられる成分である。チオカルボン酸は、工程3でのチオカルボン酸エステル基の分解性の観点から−COSH基を有する有機チオカルボン酸が好ましい。同様の観点から、チオカルボン酸は、炭素数1以上10以下のチオカルボン酸が好ましい。同様の観点から、チオカルボン酸は、チオ酢酸、チオプロピオン酸、チオ酪酸、及びチオ吉草酸から選ばれるチオカルボン酸がより好ましく、チオ酢酸が更に好ましい。   The thiocarboxylic acid is a component used to introduce a functional group that can be converted into an SH group at the terminal of the polymer obtained in Step 1. The thiocarboxylic acid is preferably an organic thiocarboxylic acid having a —COSH group from the viewpoint of decomposability of the thiocarboxylic acid ester group in Step 3. From the same viewpoint, the thiocarboxylic acid is preferably a thiocarboxylic acid having 1 to 10 carbon atoms. From the same viewpoint, the thiocarboxylic acid is preferably a thiocarboxylic acid selected from thioacetic acid, thiopropionic acid, thiobutyric acid, and thiovaleric acid, and more preferably thioacetic acid.

チオカルボン酸は、重合開始剤に対して、反応選択性の観点から、好ましくは500質量%以上、より好ましくは800質量%以上、そして、反応性の観点から好ましくは10000質量%以下、より好ましくは850質量%以下用いられる。   The thiocarboxylic acid is preferably 500% by mass or more, more preferably 800% by mass or more, and preferably 10,000% by mass or less, more preferably from the viewpoint of reactivity, from the viewpoint of reaction selectivity with respect to the polymerization initiator. 850 mass% or less is used.

重合開始剤としては、(1)2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス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)等のアゾ系重合開始剤、(2)過酸化ラウロイル、過酸化ベンゾイル等の過酸化物系重合開始剤、(3)過硫酸アンモニウム等の過硫酸系重合開始剤が挙げられる。反応性、入手性、安全性の観点で、アゾ系重合開始剤が好ましい。
重合開始剤は、反応性の観点から、第1のモノマーに対して、好ましくは0.65質量%以上、より好ましくは1.3質量%以上、そして、経済性の観点から、第1のモノマーに対して、好ましくは100質量%以下、より好ましくは30質量%以下用いられる。
As the polymerization initiator, (1) 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) Azo polymerization initiators such as (2), peroxide polymerization initiators such as lauroyl peroxide and benzoyl peroxide, and (3) persulfuric polymerization initiators such as ammonium persulfate. From the viewpoints of reactivity, availability, and safety, an azo polymerization initiator is preferred.
The polymerization initiator is preferably 0.65% by mass or more, more preferably 1.3% by mass or more with respect to the first monomer from the viewpoint of reactivity, and the first monomer from the viewpoint of economy. The amount is preferably 100% by mass or less, more preferably 30% by mass or less.

ケトン構造を有する有機溶媒としては、炭素数3以上10以下のケトンが挙げられる。ケトン構造を有する有機溶媒としては、反応性と除去性の観点から、直鎖または分岐鎖または環状アルキル基を有する炭素数3以上10以下のケトンが好ましく、直鎖または分岐鎖または環状アルキル基を有する炭素数3以上8以下のケトンがより好ましく、直鎖アルキル基を有する炭素数3以上6以下のケトンが更に好ましく、アセトン及びメチルエチルケトンから選ばれるケトンがより更に好ましく、アセトンがより更に好ましい。これらのケトンは1種または2種以上を組み合わせても良い。直鎖アルキル基の炭素数は1以上10以下が好ましい。分岐鎖アルキル基の炭素数は3以上10以下が好ましい。環状アルキル基の炭素数は3以上10以下が好ましい。   Examples of the organic solvent having a ketone structure include ketones having 3 to 10 carbon atoms. The organic solvent having a ketone structure is preferably a ketone having 3 to 10 carbon atoms having a linear, branched, or cyclic alkyl group from the viewpoint of reactivity and removability, and a linear, branched, or cyclic alkyl group. More preferred are ketones having 3 to 8 carbon atoms, more preferred are ketones having 3 to 6 carbon atoms having a linear alkyl group, still more preferred are ketones selected from acetone and methyl ethyl ketone, and even more preferred is acetone. These ketones may be used alone or in combination of two or more. The linear alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms. The number of carbon atoms of the branched alkyl group is preferably 3 or more and 10 or less. The number of carbon atoms in the cyclic alkyl group is preferably 3 or more and 10 or less.

第1のモノマーの重合方法としては、ケトン構造を有する有機溶媒を用いた方法であれば特に制限はなく、バルク重合法、溶液重合法、懸濁重合法等を採用しうるが、操作の容易さ及び反応選択性の観点から溶液重合法が好ましい。
第1のモノマーの重合温度は、用いる重合開始剤、溶媒の種類等により適宜選択できるが、反応選択性の観点から50℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、70℃以上が更に好ましく、120℃以下が好ましく、110℃以下がより好ましく、100℃以下が更に好ましい。
The method for polymerizing the first monomer is not particularly limited as long as it is a method using an organic solvent having a ketone structure, and a bulk polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method, or the like can be adopted. The solution polymerization method is preferable from the viewpoints of thickness and reaction selectivity.
The polymerization temperature of the first monomer can be appropriately selected depending on the polymerization initiator to be used, the type of solvent, etc., but is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, further preferably 70 ° C. or higher, from the viewpoint of reaction selectivity. 120 degrees C or less is preferable, 110 degrees C or less is more preferable, and 100 degrees C or less is still more preferable.

工程1では、第1のモノマーを、チオカルボン酸と重合開始剤の存在下、ケトン構造を有する有機溶媒中で重合させ、チオカルボン酸エステルを末端に有するポリマーを含む反応混合物を得る。重合の終了は、反応混合物中の重合開始剤の含有量が、添加量の半分となった時点とすることができる。また、前記ポリマーが末端にチオカルボン酸エステルを有することは、1H-NMRにより確認することができる(1H-NMRの条件は実施例参照)。 In step 1, the first monomer is polymerized in an organic solvent having a ketone structure in the presence of a thiocarboxylic acid and a polymerization initiator to obtain a reaction mixture containing a polymer having a thiocarboxylic acid ester at the terminal. The polymerization can be terminated when the content of the polymerization initiator in the reaction mixture becomes half of the added amount. Further, it can be confirmed by 1 H-NMR that the polymer has a thiocarboxylic acid ester at the terminal (see Examples for the conditions of 1 H-NMR).

工程1で得られるチオカルボン酸エステルを末端に有するポリマーは、構成成分である第1のモノマーが疎水性を有する場合は、最終的に得られるブロックポリマーにおいて、疎水性のセグメントとして機能し得る。つまり、疎水性表面への吸着性に寄与するセグメントとなり得る。   The polymer having a thiocarboxylic acid ester at the terminal obtained in Step 1 can function as a hydrophobic segment in the finally obtained block polymer when the first monomer as a constituent component is hydrophobic. That is, it can be a segment that contributes to the adsorptivity to the hydrophobic surface.

(工程2)
工程2は、工程1で得られた反応混合物中の第1のモノマーの残存量を、チオカルボン酸エステルを末端に有するポリマーに対して、40mol%以下に低減する工程である。
(Process 2)
Step 2 is a step of reducing the residual amount of the first monomer in the reaction mixture obtained in Step 1 to 40 mol% or less with respect to the polymer having a thiocarboxylic acid ester at the terminal.

第1のモノマーの残存量を低減する方法は、未反応物の含有量を低減する方法であれば一般的な方法で良いが、例えば再沈殿(ポリマーを含む溶液に貧溶媒を添加して、ポリマーを沈殿として取り出す手法)、膜精製(分子サイズによる膜の透過性の違いを利用して純度を高める手法)、減圧乾燥(沸点の違いを利用して純度を高める手法)、追い切りなどが挙げられ、工程の簡便さの観点から減圧乾燥または追い切りが好ましく、追い切りがより好ましい。これらの方法は1回または2回以上行ってもよく、1種または2種以上を組み合わせても良い。なお、追い切りとは、反応の開始剤を追加する、及び/又は温度を高めることで、未反応の第1のモノマーの反応を進行させて未反応物を低減させる方法である。追い切りとしては、例えば工程1の反応混合物に重合開始剤を追加して混合、加熱し、当該混合物中の未反応の第1のモノマーを更に反応させる方法が挙げられる。追加する重合開始剤の量は、工程1で用いた重合開始剤の量の0.5倍以上3倍以下が好ましい。加熱時間は1時間以上20時間以下が好ましい。加熱した反応系の温度は40℃以上80℃以下が好ましい。
また、減圧乾燥の際、第1のモノマーを含む反応混合物から、低沸点の溶媒が先に留去し、第1のモノマーの低減が困難である場合には、さらにポリマーを溶解する高沸点の溶媒として例えばアニソールなどを添加し、共沸により第1のモノマーを低減しても良い。
The method for reducing the residual amount of the first monomer may be a general method as long as it is a method for reducing the content of unreacted substances. For example, reprecipitation (adding a poor solvent to the solution containing the polymer, Such as polymer removal as a precipitate), membrane purification (a method for increasing the purity by using the difference in permeability of the membrane depending on the molecular size), vacuum drying (a method for increasing the purity by using the difference in boiling point), overrun, etc. From the viewpoint of simplicity of the process, drying under reduced pressure or overrun is preferable, and overrun is more preferable. These methods may be performed once or twice or one kind or a combination of two or more kinds. Note that the overrun is a method of reducing the amount of unreacted substances by adding a reaction initiator and / or increasing the temperature to advance the reaction of the unreacted first monomer. Examples of the overrun include a method in which a polymerization initiator is added to the reaction mixture in Step 1 and mixed and heated to further react with the unreacted first monomer in the mixture. The amount of the polymerization initiator to be added is preferably 0.5 to 3 times the amount of the polymerization initiator used in Step 1. The heating time is preferably 1 hour or more and 20 hours or less. The temperature of the heated reaction system is preferably 40 ° C or higher and 80 ° C or lower.
In addition, when drying under reduced pressure, when the low-boiling point solvent is first distilled off from the reaction mixture containing the first monomer and it is difficult to reduce the first monomer, the high-boiling point that dissolves the polymer further. For example, anisole may be added as a solvent, and the first monomer may be reduced by azeotropy.

工程2では、ブロックポリマー比率を向上する観点から、反応混合物中の第1のモノマーの残存量を、チオカルボン酸エステルを末端に有するポリマーに対して、40mol%以下、好ましくは20mol%以下、より好ましくは5mol%以下、更に好ましくは1mol%以下、より更に好ましくは0.5mol%以下、好ましくは0mol%以上に低減する。0mol%に低減することも好ましい。
反応混合物中のチオカルボン酸エステルを末端に有するポリマーの量は、1H-NMRにより確認することができる。
また、反応混合物中の第1のモノマーの残存量は、1H-NMRを用いて実施例に示す方法で確認することができる。1H-NMRを用いた実施例の方法で第1のモノマーの残存量が検出限界以下である場合、0mol%に低減されているとみなしてよい。
In Step 2, from the viewpoint of improving the block polymer ratio, the residual amount of the first monomer in the reaction mixture is 40 mol% or less, preferably 20 mol% or less, more preferably, based on the polymer having a thiocarboxylic acid ester at the terminal. Is 5 mol% or less, more preferably 1 mol% or less, still more preferably 0.5 mol% or less, and preferably 0 mol% or more. It is also preferable to reduce to 0 mol%.
The amount of the polymer having a thiocarboxylic acid ester at the end in the reaction mixture can be confirmed by 1 H-NMR.
The remaining amount of the first monomer in the reaction mixture can be confirmed by the method shown in Examples using 1 H-NMR. When the residual amount of the first monomer is below the detection limit by the method of the example using 1 H-NMR, it may be considered that the amount is reduced to 0 mol%.

(工程3)
工程3は、工程2で得られた反応混合物中の前記ポリマーのチオカルボン酸エステル基を、チオール基に分解して、チオール基を末端に有するポリマーを含む反応混合物を得る工程である。
具体的には、以下のようにして、前記ポリマーのチオカルボン酸エステル基を、チオール基に分解する。
工程2の反応混合物に溶媒を添加し、アルカリ条件下で加熱撹拌した後、有機酸で中和する。加熱撹拌時のpHは、反応の速さの観点から7以上が好ましく、8以上がより好ましく、9以上が更に好ましく、反応選択性の観点から13以下が好ましく、12.5以下がより好ましく、12以下が更に好ましい。加熱時の温度は、チオール基を解離させない温度であれば特に限定されないが、30℃以上が好ましく、35℃以上がより好ましく、80℃以下が好ましく、60℃以下がより好ましい。溶媒は、チオール基を解離させない溶媒であれば特に限定されない。具体的には、メタノール、エタノール、直鎖又は分岐鎖のプロパノール、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、及びテトラヒドロフランから選ばれる1種又は2種以上が好ましく、メタノール、エタノール、及び直鎖又は分岐鎖のプロパノールから選ばれる1種又は2種以上がより好ましい。
(Process 3)
Step 3 is a step in which the thiocarboxylic acid ester group of the polymer in the reaction mixture obtained in Step 2 is decomposed into thiol groups to obtain a reaction mixture containing a polymer having a thiol group at the terminal.
Specifically, the thiocarboxylic acid ester group of the polymer is decomposed into thiol groups as follows.
A solvent is added to the reaction mixture in Step 2, and the mixture is heated and stirred under alkaline conditions, and then neutralized with an organic acid. The pH at the time of heating and stirring is preferably 7 or more from the viewpoint of reaction speed, more preferably 8 or more, further preferably 9 or more, from the viewpoint of reaction selectivity, preferably 13 or less, more preferably 12.5 or less, 12 or less is more preferable. Although the temperature at the time of a heating will not be specifically limited if it is a temperature which does not dissociate a thiol group, 30 degreeC or more is preferable, 35 degreeC or more is more preferable, 80 degreeC or less is preferable, and 60 degreeC or less is more preferable. The solvent is not particularly limited as long as it does not dissociate thiol groups. Specifically, one or more selected from methanol, ethanol, linear or branched propanol, ethyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, and tetrahydrofuran are preferable, and methanol, ethanol, and linear or branched propanol 1 type or 2 types or more chosen from are more preferable.

チオカルボン酸エステルの分解率は1H-NMRを用いて確認することができる。例えば、チオ酢酸エステルの分解率は、1H-NMRを用いて実施例に示す方法で確認できる。チオカルボン酸エステルの分解率が80%以上、好ましくは100%であれば、前記ポリマーのチオカルボン酸エステル基がチオール基に分解され、チオール基を末端に有するポリマーを含む反応混合物が得られていると判断できる。 The decomposition rate of thiocarboxylic acid ester can be confirmed using 1 H-NMR. For example, the decomposition rate of thioacetic acid ester can be confirmed by the method shown in Examples using 1 H-NMR. When the decomposition rate of the thiocarboxylic acid ester is 80% or more, preferably 100%, the thiocarboxylic acid ester group of the polymer is decomposed into thiol groups, and a reaction mixture containing a polymer having a thiol group at the terminal is obtained. I can judge.

(工程4)
工程4は、工程3で得られた反応混合物と、更なるラジカル重合可能なモノマー(第2のモノマー)とを反応させて、ブロックポリマーを得る工程である。
具体的には、以下のようにして、ブロックポリマーを得る。
工程3の反応混合物に溶媒を添加し、還流温度で加熱撹拌しながら、第2のモノマー及び重合開始剤を溶媒とともに滴下し、反応させる。この時の溶媒もチオール基を解離させない溶媒であれば特に限定されない。具体的には、メタノール、エタノール、直鎖又は分岐のプロパノール、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、及びテトラヒドロフランから選ばれる1種又は2種以上が好ましく、メタノール、エタノール、及び直鎖又は分岐鎖のプロパノールから選ばれる1種又は2種以上がより好ましい。また、重合開始剤は、工程1で例示したものが使用できる。工程4で重合開始剤を用いる場合、重合開始剤は、転化率の観点から、第2のモノマーに対して、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.25質量%以上、そして、ブロックポリマー比率の観点から、工程1で得られたポリマーに対して、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.3質量%以下用いられる。
(Process 4)
Step 4 is a step of obtaining a block polymer by reacting the reaction mixture obtained in Step 3 with a further radical polymerizable monomer (second monomer).
Specifically, a block polymer is obtained as follows.
A solvent is added to the reaction mixture in Step 3, and the second monomer and the polymerization initiator are added dropwise together with the solvent while heating and stirring at reflux temperature, and reacted. The solvent at this time is not particularly limited as long as it does not dissociate the thiol group. Specifically, one or more selected from methanol, ethanol, linear or branched propanol, ethyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, and tetrahydrofuran are preferable, and from methanol, ethanol, and linear or branched propanol. One or more selected are more preferable. Moreover, what was illustrated at the process 1 can be used for a polymerization initiator. When a polymerization initiator is used in step 4, the polymerization initiator is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.25% by mass or more, and more preferably 0.25% by mass or more with respect to the second monomer, from the viewpoint of conversion rate. From the viewpoint of the block polymer ratio, the amount of the polymer obtained in step 1 is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or less.

第2のモノマーは、第1のモノマーと同じであってもよいし、異なっても良い。また、異なるモノマーの混合物であってもよい。第2のモノマーとしては、第1のモノマーとして挙げたものが使用できる。反応性の観点及び生成したブロックポリマーの親水性向上の観点から、前記一般式(2)で表されるモノマーが好ましい。更に、前記一般式(2)で表されるモノマーのうち、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート又はジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドが好ましい。
第2のモノマーは、2種以上を用いることができる。
第2のモノマーは、第1のモノマーとは異なるモノマーを少なくとも1種含むことが好ましい。
The second monomer may be the same as or different from the first monomer. Further, it may be a mixture of different monomers. As the second monomer, those mentioned as the first monomer can be used. From the viewpoint of reactivity and the viewpoint of improving the hydrophilicity of the generated block polymer, the monomer represented by the general formula (2) is preferable. Furthermore, among the monomers represented by the general formula (2), dialkylaminoalkyl (meth) acrylate or dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide is preferable.
Two or more kinds of second monomers can be used.
The second monomer preferably includes at least one monomer different from the first monomer.

ブロックポリマーの構造としては、工程1〜工程3を経て得られたチオール基を末端に有するポリマー部分をA、工程4で重合されたポリマー部分をBで表すと、A−B、A−B−A、B−A−Bの構造が挙げられ、製造容易性の観点から、A−B、A−B−A、B−A−Bのいずれかの構造が好ましく、A−Bの構造がより好ましい。ブロックポリマーは、1つまたは2つのAと1つまたは2つのBとからなることが好ましく、1つのAと1つのBとからなることがより好ましい。ポリマー部分Aはホモポリマーのブロックであることが好ましい。ポリマー部分Bは、2種以上のモノマーのランダムポリマーのブロックであることが好ましい。   As the structure of the block polymer, a polymer part having a thiol group obtained through Steps 1 to 3 at the terminal is represented by A, and a polymer part polymerized in Step 4 is represented by B. AB, AB- A and B-A-B structures are mentioned, and from the viewpoint of ease of production, any of the structures AB, A-B-A, and B-A-B is preferable, and the structure of A-B is more preferable. preferable. The block polymer is preferably composed of one or two A and one or two B, and more preferably composed of one A and one B. The polymer part A is preferably a homopolymer block. The polymer part B is preferably a random polymer block of two or more monomers.

(工程5)
第2のモノマーがアミノ基を有する不飽和モノマーである場合、本発明のポリマーの製造方法は、下記の工程5を含むことができる。
工程5:工程4で得られたブロックポリマーに、ベタイン化剤を反応させる工程
(Process 5)
When the second monomer is an unsaturated monomer having an amino group, the method for producing a polymer of the present invention can include the following step 5.
Step 5: Step of reacting the block polymer obtained in Step 4 with a betaine agent

工程5は、ブロックポリマーの側鎖のアミノ基とベタイン化剤とを反応させて、ベタイン基に変えて、ベタイン化ポリマーを得る工程である。
アミノ基をベタイン化剤と反応させてベタイン基に変える製造方法は、公知の方法を用いることができ、例えば、特表2006−514150号公報に記載されている方法が挙げられる。
Step 5 is a step of reacting an amino group on the side chain of the block polymer with a betaine agent to change to a betaine group to obtain a betaine polymer.
A known method can be used as a production method for reacting an amino group with a betaine agent to convert it into a betaine group, and examples thereof include the method described in JP-T-2006-514150.

ベタイン化剤は、アミノ基の4級化剤としても機能する。ベタイン化剤は、反応性の観点から、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン及び3−クロロ−2−ヒドロキシ−1−プロパンスルホン酸ナトリウムから選ばれる1種以上が好ましい。
工程5は、適当な溶媒中で行うことができる。溶媒としては、ブロックポリマーを溶解するものであれば、特に制限はない。溶媒は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。具体的には2,2,2−トリフルオロエタノール等が挙げられる。
The betaine agent also functions as a quaternizing agent for amino groups. The betaine agent is preferably at least one selected from 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone and sodium 3-chloro-2-hydroxy-1-propanesulfonate from the viewpoint of reactivity.
Step 5 can be performed in a suitable solvent. The solvent is not particularly limited as long as it dissolves the block polymer. A solvent can be used individually or in combination of 2 or more types. Specific examples include 2,2,2-trifluoroethanol.

工程5により得られたベタイン化ポリマーは、親水化処理剤、なかでも硬質表面用親水化処理剤、更に疎水性硬質表面用親水化処理剤として好適である。   The betaine polymer obtained in Step 5 is suitable as a hydrophilizing agent, in particular, as a hydrophilizing agent for hard surfaces, and further as a hydrophilizing agent for hydrophobic hard surfaces.

本発明の製造方法の一例について、その概略を示すと以下の通りとなる。下記では、第1のモノマーとしてメタクリル酸n-ブチル(BMA)、第2のモノマーとしてメタクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチル(DMAEMA)及びメタクリル酸n-ブチル(BMA)、チオカルボン酸としてチオ酢酸、重合開始剤として、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(V-65B)を用いている。   An outline of an example of the production method of the present invention is as follows. In the following, n-butyl methacrylate (BMA) as the first monomer, 2- (dimethylamino) ethyl methacrylate (DMAEMA) and n-butyl methacrylate (BMA) as the second monomer, thioacetic acid as the thiocarboxylic acid, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (V-65B) is used as the polymerization initiator.

Figure 2018095775
Figure 2018095775

上記の方法の具体的な手順を説明する。反応容器にケトン溶媒であるアセトンを入れ、撹拌しながら所定温度、例えば80℃に加熱し、BMA、V-65B、チオ酢酸及びアセトンの混合液を滴下する。その温度で所定時間撹拌してBMAを重合させて工程1を行う。その後、追い切りなどで反応混合物中に残存するBMAを低減する(工程2)。反応容器に、工程2の後の反応混合物を入れ、撹拌しながら加熱し、アルカリ剤、例えばNaOHのエタノール溶液を加えて、加熱撹拌する。加熱後に、中和剤、例えばクエン酸のエタノール溶液を添加して中和する(工程3)。反応容器に、エタノールを入れ、撹拌しながら所定温度に加熱し、DMAEMA、BMA、V-65B、工程3で得られた反応混合物及びエタノールを含有する混合液を滴下する。所定温度で所定時間反応させてブロックポリマーを得る(工程4)。上記の例では、工程4の後に、更に工程5を行って、ブロックポリマーをベタイン化してベタイン化ポリマーを得ている。   A specific procedure of the above method will be described. Acetone, which is a ketone solvent, is placed in a reaction vessel, heated to a predetermined temperature, for example, 80 ° C. with stirring, and a mixed solution of BMA, V-65B, thioacetic acid and acetone is added dropwise. Stir at that temperature for a predetermined time to polymerize the BMA and perform step 1. Thereafter, BMA remaining in the reaction mixture is reduced by, for example, follow-up (Step 2). The reaction mixture after step 2 is placed in a reaction vessel, heated with stirring, an alkaline agent, for example, an ethanol solution of NaOH, is added and stirred with heating. After heating, a neutralizing agent, for example, an ethanol solution of citric acid is added to neutralize (step 3). Ethanol is put into a reaction vessel, heated to a predetermined temperature while stirring, and DMAEMA, BMA, V-65B, the reaction mixture obtained in Step 3 and a mixed solution containing ethanol are added dropwise. A block polymer is obtained by reacting at a predetermined temperature for a predetermined time (step 4). In the above example, after the step 4, the step 5 is further performed to make the block polymer betaine to obtain a betaine polymer.

最終的に得られるブロックポリマーのうち、工程1で用いた第1のモノマーのセグメントが占めるモル比は、ブロックポリマーの固体表面への吸着性を向上する観点から、0.5mol%以上が好ましく、1mol%以上がより好ましく、2mol%以上が更に好ましく、3mol%以上がより更に好ましく、5mol%以上がより更に好ましく、そして、ブロックポリマーを表面処理剤として用いる場合の溶解性の観点から、95mol%以下が好ましく、80mol%以下がより好ましく、50mol%以下が更に好ましく、30mol%以下が更に好ましく、20mol%以下がより更に好ましい。
また、最終的に得られるブロックポリマーのうち、工程1で用いた第1のモノマーのセグメントと工程4で用いた第2のモノマーのセグメントが占めるモル比は、50mol%以上が好ましく、70mol%以上がより好ましく、80mol%以上が更に好ましく、そして、100mol%以下が好ましく、100mol%であってもよい。
Of the block polymer finally obtained, the molar ratio occupied by the first monomer segment used in Step 1 is preferably 0.5 mol% or more from the viewpoint of improving the adsorptivity of the block polymer to the solid surface, 1 mol% or more is more preferable, 2 mol% or more is further preferable, 3 mol% or more is more preferable, 5 mol% or more is further more preferable, and 95 mol% from the viewpoint of solubility when a block polymer is used as a surface treatment agent. The following is preferable, 80 mol% or less is more preferable, 50 mol% or less is further preferable, 30 mol% or less is further preferable, and 20 mol% or less is still more preferable.
In addition, in the finally obtained block polymer, the molar ratio of the first monomer segment used in step 1 and the second monomer segment used in step 4 is preferably 50 mol% or more, and more than 70 mol%. Is more preferable, 80 mol% or more is more preferable, 100 mol% or less is preferable, and 100 mol% may be sufficient.

また、最終的に得られるブロックポリマーには、工程1で用いた第1のモノマーのセグメントと工程4で用いた第2のモノマーのセグメント以外に、本発明のブロックポリマーの効果を妨げない程度に第3のモノマーを含む事ができる。第3のモノマーとしては、ラジカル重合ではない方法で、第1のモノマー及び/又は第2のモノマーと重合が可能なモノマーが挙げられる。第3のモノマーは同一のモノマーでも良いし、異なる2種以上のモノマーを組み合わせても良い。最終的に得られるブロックポリマーに含まれる第3のモノマーのモル比は50mol%以下が好ましく、30mol%がより好ましく、20mol%がさらに好ましく、0mol%がよりさらに好ましい。   In addition, the block polymer finally obtained includes the first monomer segment used in step 1 and the second monomer segment used in step 4 to the extent that the effect of the block polymer of the present invention is not hindered. A third monomer can be included. Examples of the third monomer include monomers that can be polymerized with the first monomer and / or the second monomer by a method other than radical polymerization. The third monomer may be the same monomer or a combination of two or more different monomers. The molar ratio of the third monomer contained in the finally obtained block polymer is preferably 50 mol% or less, more preferably 30 mol%, further preferably 20 mol%, and still more preferably 0 mol%.

<表面処理方法>
本発明は、固体表面を、本発明により得られたブロックポリマー、好ましくはベタイン化ポリマーを配合した処理剤(以下処理剤A)に接触させる、固体表面の表面処理方法を提供する。
ここで「固体表面」の「固体」とは、特に制限はなく、ガラス、陶器、磁器、琺瑯、タイル、セラミックス;アルミニウム、ステンレス、真鍮等の金属;ポリエチレン、ポリプロピレン、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ABS樹脂、FRP等の合成樹脂;木綿、絹、羊毛等の天然繊維;ポリエステル、ナイロン、レーヨン等の合成繊維;毛髪、爪、歯等の固体を意味する。
処理剤Aを適用しうる好適な固体表面としては、疎水性硬質表面、更にセラミックス、金属、合成樹脂から選ばれる1種または2種以上の疎水性硬質表面が挙げられる。本発明では、疎水性硬質表面とは水に対する静的接触角が70°を超えることを意味し、親水性硬質表面とは70°以下であることを意味する。なお、静的接触角は実施例に記載の方法で測定することができる。
また、処理剤Aは、取り扱いの安定性の観点から、水溶液であることが好ましい。
<Surface treatment method>
The present invention provides a surface treatment method for a solid surface, wherein the solid surface is brought into contact with a treatment agent (hereinafter, treatment agent A) containing the block polymer obtained by the present invention, preferably a betainized polymer.
Here, the “solid” of the “solid surface” is not particularly limited, and glass, ceramic, porcelain, glazed, tile, ceramics; metals such as aluminum, stainless steel, brass; polyethylene, polypropylene, melamine resin, polyamide resin, ABS Synthetic resins such as resin and FRP; natural fibers such as cotton, silk and wool; synthetic fibers such as polyester, nylon and rayon; solids such as hair, nails and teeth.
Suitable solid surfaces to which the treatment agent A can be applied include a hydrophobic hard surface, and one or more hydrophobic hard surfaces selected from ceramics, metals, and synthetic resins. In the present invention, the hydrophobic hard surface means that the static contact angle to water exceeds 70 °, and the hydrophilic hard surface means 70 ° or less. In addition, a static contact angle can be measured by the method as described in an Example.
The treating agent A is preferably an aqueous solution from the viewpoint of handling stability.

固体表面と処理剤Aの接触方法は特に限定されない。例えば、次の(i)〜(iii)の方法等が挙げられる。
(i)処理剤Aに固体を浸漬させる方法
(ii)処理剤Aを固体に噴霧または塗布する方法
(iii)処理剤Aで常法に従い固体表面を洗浄する方法
固体表面を処理剤Aで親水化処理する温度は、処理剤Aの親水化性能を高める観点、処理方法の容易性の観点から、好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上、より好ましくは15℃以上であり、好ましくは50℃以下、より好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下である。
前記(i)の方法において、浸漬する時間は、処理剤Aの親水化性能を高める観点及び経済性の観点から、好ましくは0.5分以上、より好ましくは1分以上であり、好ましくは60分以下、より好ましくは50分以下である。
前記(ii)の方法において、処理剤Aを固体表面に噴霧または塗布する方法は、硬質表面の広さ(面積)等に応じて適宜選択できる。処理剤Aを固体表面にスプレー等で噴霧した後、乾燥する方法が好ましい。必要に応じて、噴霧した後、水ですすいでもよい。また、噴霧した後、スポンジ等を用いて薄く塗りのばしてもよい。
固体表面に噴霧または塗布する処理剤Aの量は、例えば、本発明のポリマーの含有量が0.3質量%の処理剤Aの場合、好ましくは10cmあたり0.01mL以上0.1mL以下である。
前記(iii)の方法において、本発明により得られたポリマー及び界面活性剤を含有する洗浄剤組成物の形態で使用し、固体表面と接触させることが好ましい。かかる洗浄剤組成物の形態とする場合、取り扱いの安全性、及び固体表面の損傷防止の観点から、そのpHは4以上が好ましく、そして、10以下が好ましく、8以下がより好ましい。
界面活性剤としては、一般的なものを使用することができる。
The method for contacting the solid surface with the treatment agent A is not particularly limited. For example, the following methods (i) to (iii) may be mentioned.
(I) Method of immersing the solid in the treatment agent A (ii) Method of spraying or applying the treatment agent A to the solid (iii) Method of washing the solid surface with the treatment agent A according to a conventional method Solid surface is hydrophilic with the treatment agent A The temperature for the chemical treatment is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, more preferably 15 ° C. or higher, from the viewpoint of enhancing the hydrophilization performance of the processing agent A and the ease of the processing method. 50 ° C. or lower, more preferably 40 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower.
In the method (i), the immersion time is preferably 0.5 minutes or more, more preferably 1 minute or more, and preferably 60 minutes from the viewpoint of enhancing the hydrophilization performance of the treatment agent A and from the viewpoint of economy. Min or less, more preferably 50 min or less.
In the method (ii), the method of spraying or applying the treatment agent A onto the solid surface can be appropriately selected according to the width (area) of the hard surface. A method is preferred in which the treatment agent A is sprayed onto the solid surface by spraying and then dried. If necessary, rinse with water after spraying. Further, after spraying, it may be thinly applied using a sponge or the like.
The amount of the treatment agent A sprayed or applied to the solid surface is preferably 0.01 mL or more and 0.1 mL or less per 10 cm 2 in the case of the treatment agent A having a polymer content of 0.3% by mass, for example. is there.
In the method (iii), it is preferably used in the form of a detergent composition containing the polymer obtained by the present invention and a surfactant and brought into contact with a solid surface. In the case of the form of such a detergent composition, the pH is preferably 4 or more, preferably 10 or less, more preferably 8 or less, from the viewpoint of handling safety and prevention of damage to the solid surface.
A general thing can be used as surfactant.

処理剤Aにより親水化処理された固体表面の水に対する静的接触角は、好ましくは70°以下、より好ましくは69°以下である。
また、処理剤Aにより親水化処理された固体表面は、親水化性能を高める観点から、均一に処理されていることが好ましい。表面処理の均一性は、処理後の固体表面を目視で観察することにより判断できる。
The static contact angle with respect to water of the solid surface hydrophilized with the processing agent A is preferably 70 ° or less, more preferably 69 ° or less.
Moreover, it is preferable that the solid surface hydrophilized with the processing agent A is processed uniformly from a viewpoint of improving the hydrophilization performance. The uniformity of the surface treatment can be judged by visually observing the solid surface after the treatment.

<物性の測定>
(1)ブロックポリマー比率
以下の条件にて、液体クロマトグラフィー(LC)によりピーク面積を測定し、ブロックポリマー比率を次の式にて求める。
ブロックポリマー比率=S1/S2
S1:ブロックポリマーに由来する分離可能なピークの面積
S2:第3工程で副生したランダムポリマーに由来する分離可能なピークの面積
実施例及び比較例では、S1は、BMAのポリマーセグメントと、ランダムなBMA及びDMAEMAのポリマーセグメントとの合計であり、10.5分〜16分の面積である。また、S2は、BMA及びDMAEMAのランダムポリマーのセグメントであり、7分〜10.5分の面積である。
[LCの分析条件]
カラム: ODS-P (化学物質評価研究機構製)
溶離液: A 0.1 質量%トリフルオロ酢酸(TFA)(和光純薬工業製)/水, B 0.1質量% TFA/イソプロピルアルコール(IPA)(和光純薬工業製)
A/B = 100/0(0 min)- 0/100 (15 min), 0/100(25 min)
流速: 1.2 mL/min
カラム温度: 40 ℃
検出器: CAD
サンプル: 0.1 質量%IPA溶液, 100 μL
<Measurement of physical properties>
(1) Block polymer ratio The peak area is measured by liquid chromatography (LC) under the following conditions, and the block polymer ratio is determined by the following formula.
Block polymer ratio = S1 / S2
S1: The area of the separable peak derived from the block polymer S2: The area of the separable peak derived from the random polymer by-produced in the third step In the examples and comparative examples, S1 represents a BMA polymer segment and a random The total of BMA and DMAEMA polymer segments, with an area of 10.5 to 16 minutes. S2 is a random polymer segment of BMA and DMAEMA, and has an area of 7 minutes to 10.5 minutes.
[LC analysis conditions]
Column: ODS-P (manufactured by Chemicals Evaluation Research Organization)
Eluent: A 0.1% by mass trifluoroacetic acid (TFA) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) / water, B 0.1% by mass TFA / isopropyl alcohol (IPA) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries)
A / B = 100/0 (0 min)-0/100 (15 min), 0/100 (25 min)
Flow rate: 1.2 mL / min
Column temperature: 40 ° C
Detector: CAD
Sample: 0.1 wt% IPA solution, 100 μL

(2)チオ酢酸エステルを末端に有するポリマーに対するモノマーの残存量(残存モノマー量)
以下の条件にて1H-NMRの測定結果より、チオ酢酸エステルのメチル基(2.29-2.35 ppm)とブチルメタクリレートの酸素原子の隣接メチレン基(4.0-4.2 ppm)の積分比より求める。
[NMR測定条件]
核磁気共鳴(NMR)装置:「Mercury400」(Agilent社製)
試料:重合体の2 質量%重クロロホルム溶液
測定モード:Proton 1D
測定温度:25 ℃
積算回数:32 回
(2) Residual amount of monomer with respect to polymer having thioacetic acid ester at the terminal (residual monomer amount)
From the measurement result of 1 H-NMR under the following conditions, it is determined from the integral ratio of the methyl group (2.29-2.35 ppm) of thioacetate and the adjacent methylene group (4.0-4.2 ppm) of the oxygen atom of butyl methacrylate.
[NMR measurement conditions]
Nuclear magnetic resonance (NMR) apparatus: “Mercury400” (Agilent)
Sample: Polymer 2 mass% deuterated chloroform solution Measurement mode: Proton 1D
Measurement temperature: 25 ℃
Integration count: 32 times

(3)チオ酢酸エステルを末端に有するポリマーの分解率
工程3での反応混合物中の1H-NMR(条件は前記(2)と同じ)の測定結果より、チオ酢酸エステルを末端に有するポリマーのチオ酢酸エステルのメチル基(2.29-2.35 ppm)とBMA(4ppm)を基準にして、チオ酢酸エステルのメチル基(2.29-3.35ppm)の消失により分解率を求める。具体的には下記式により分解率を求める。
(3) Decomposition rate of polymer having thioacetate ester at the end From the measurement result of 1 H-NMR in the reaction mixture in step 3 (conditions are the same as in (2) above), Based on the methyl group (2.29-2.35 ppm) and BMA (4 ppm) of thioacetate, the decomposition rate is determined by the disappearance of the methyl group (2.29-3.35 ppm) of thioacetate. Specifically, the decomposition rate is obtained by the following formula.

Figure 2018095775
Figure 2018095775

<重合体の製造に用いた原料>
メタクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチル(DMAEMA):和光純薬工業株式会社製
メタクリル酸n-ブチル(BMA):和光純薬工業株式会社製
チオ酢酸:和光純薬工業株式会社製
2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル) (V-65B):和光純薬工業株式会社製
水酸化ナトリウム(NaOH):和光純薬工業株式会社製
3-クロロ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸ナトリウム(CHPS):Aldrich製
炭酸水素ナトリウム:和光純薬工業株式会社製
2-ブタノン(MEK):和光純薬工業株式会社製
エタノール:和光純薬工業株式会社製
メタノール:和光純薬工業株式会社製
アセトン:和光純薬工業株式会社製
アニソール:和光純薬工業株式会社製
トリフルオロエタノール(TFE):東京化成工業株式会社製
<Raw materials used for polymer production>
2- (dimethylamino) ethyl methacrylate (DMAEMA): manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. n-butyl methacrylate (BMA): manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Thioacetic acid: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
2,2'-Azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (V-65B): Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Sodium hydroxide (NaOH): Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
Sodium 3-chloro-2-hydroxy-1-propanesulfonate (CHPS): manufactured by Aldrich Sodium bicarbonate: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
2-butanone (MEK): Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Ethanol: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Methanol: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Acetone: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Anisole: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Trifluoroethanol (TFE): Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.

<実施例1>
反応容器にアセトン 47.0 gを入れ、撹拌しながら還流温度である56 ℃に加熱した。還流温度になったところでBMA 94.9 g、V-65B 0.62 g、チオ酢酸 5.1 g、アセトン 20.1 gの混合液を3時間で滴下した。滴下後に、還流温度で3時間撹拌した(工程1)。
その後、V-65B 0.62 gを添加して3時間前記還流温度を持続して撹拌するという追い切り操作を2回繰り返した。得られた溶液中のチオ酢酸エステルを末端に有するポリマー(以下、末端チオ酢酸エステルポリマーという)に対する残存BMAモノマー量は 4.4mol%(0.044mol/mol)であった(工程2)。
反応容器にこの溶液を 13.8 g、エタノール 4.2 gを入れ、撹拌しながら40 ℃で加熱した。そこにNaOHのエタノール溶液(NaOH 0.15 g、エタノール 2 g)を加えて、40 ℃で1時間加熱撹拌した。加熱後に、クエン酸のエタノール溶液(クエン酸 0.2384 g、エタノール 2 g)を添加して中和した(工程3)。前記方法で末端チオ酢酸エステルポリマーの分解率を求め、100%になっていること、すなわち、チオール基を末端に有するポリマーを含む反応混合物である溶液が得られていることを確認した。
反応容器にエタノール 46.6 gを入れ、撹拌しながら82 ℃で加熱した。還流温度になったところでDMAEMA 52.5 g、BMA 38.0 g、V-65B 0.24 g、得られた溶液 22.39 g、エタノール 8 gの混合液を1時間で滴下した。この間、内温を80 ℃に保った。滴下終了後に80 ℃で1時間加熱撹拌してブロックポリマーを含む溶液を得た(工程4)。
得られた溶液を乾燥させて、LCを用いて分析したところ、ブロックポリマー比率は1.09 wt/wtであった。
<Example 1>
47.0 g of acetone was placed in the reaction vessel and heated to 56 ° C., the reflux temperature, with stirring. When the reflux temperature was reached, a mixed solution of 94.9 g of BMA, 0.62 g of V-65B, 5.1 g of thioacetic acid, and 20.1 g of acetone was added dropwise over 3 hours. After the dropping, the mixture was stirred at reflux temperature for 3 hours (Step 1).
Thereafter, a follow-up operation of adding 0.62 g of V-65B and continuously stirring the reflux temperature for 3 hours was repeated twice. The amount of residual BMA monomer with respect to the polymer having a thioacetate ester at the end (hereinafter referred to as a terminal thioacetate polymer) in the obtained solution was 4.4 mol% (0.044 mol / mol) (Step 2).
13.8 g of this solution and 4.2 g of ethanol were placed in a reaction vessel and heated at 40 ° C. with stirring. NaOH ethanol solution (NaOH 0.15 g, ethanol 2 g) was added thereto, and the mixture was heated and stirred at 40 ° C. for 1 hour. After heating, an ethanol solution of citric acid (citric acid 0.2384 g, ethanol 2 g) was added for neutralization (step 3). The decomposition rate of the terminal thioacetic acid ester polymer was determined by the above method, and it was confirmed that it was 100%, that is, a solution that was a reaction mixture containing a polymer having a thiol group at the terminal was obtained.
The reaction vessel was charged with 46.6 g of ethanol and heated at 82 ° C. with stirring. When the reflux temperature was reached, a mixed solution of DMAEMA 52.5 g, BMA 38.0 g, V-65B 0.24 g, the resulting solution 22.39 g, and ethanol 8 g was added dropwise over 1 hour. During this time, the internal temperature was kept at 80 ° C. After completion of dropping, the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 1 hour to obtain a solution containing a block polymer (Step 4).
When the obtained solution was dried and analyzed using LC, the block polymer ratio was 1.09 wt / wt.

<実施例2>
反応容器にアセトン 47.0 gを入れ、撹拌しながら還流温度である56 ℃に加熱した。還流温度になったところでBMA 94.9 g、V-65B 0.62 g、チオ酢酸 5.1 g、アセトン 20.1 gの混合液を3時間で滴下した。滴下後に、還流温度で3時間撹拌した(工程1)。
その後、アニソール約100 gを加え80℃、1kPa以下で16時間減圧乾燥を行った。得られた固体中の末端チオ酢酸エステルポリマーに対する残存BMAモノマー量は 0.80mol%(0.0080mol/mol)であった(工程2)。
反応容器に得られた固体 10 g、エタノール 8 g、スターラーチップを入れ、40 ℃で加熱した。そこにNaOHのエタノール溶液(NaOH 0.15 g、エタノール 2 g)を加えて、40 ℃で1時間加熱撹拌した。加熱後に、クエン酸のエタノール溶液(クエン酸 0.2384 g、エタノール 2 g)を添加して中和した(工程3)。前記方法で末端チオ酢酸エステルポリマーの分解率を求め、100%になっていること、すなわち、チオール基を末端に有するポリマーを含む反応混合物である溶液が得られていることを確認した。
反応容器にエタノール 46.6 gを入れ、撹拌しながら82 ℃で加熱した。還流温度になったところでDMAEMA 52.5 g、BMA 38.0 g、V-65B 0.24 g、得られた溶液 22.39 g、エタノール 8 gの混合液を1時間で滴下した。この間、内温を80 ℃に保った。滴下終了後に80 ℃で1時間加熱撹拌してブロックポリマーを含む溶液を得た(工程4)。
得られた溶液を乾燥させて、LCを用いて分析したところ、ブロックポリマー比率は1.22 wt/wtであった。
<Example 2>
47.0 g of acetone was placed in the reaction vessel and heated to 56 ° C., the reflux temperature, with stirring. When the reflux temperature was reached, a mixed solution of 94.9 g of BMA, 0.62 g of V-65B, 5.1 g of thioacetic acid, and 20.1 g of acetone was added dropwise over 3 hours. After the dropping, the mixture was stirred at reflux temperature for 3 hours (Step 1).
Thereafter, about 100 g of anisole was added, followed by vacuum drying at 80 ° C. and 1 kPa or less for 16 hours. The amount of residual BMA monomer relative to the terminal thioacetate polymer in the obtained solid was 0.80 mol% (0.0080 mol / mol) (step 2).
10 g of the obtained solid, 8 g of ethanol, and a stirrer chip were placed in a reaction vessel and heated at 40 ° C. NaOH ethanol solution (NaOH 0.15 g, ethanol 2 g) was added thereto, and the mixture was heated and stirred at 40 ° C. for 1 hour. After heating, an ethanol solution of citric acid (citric acid 0.2384 g, ethanol 2 g) was added for neutralization (step 3). The decomposition rate of the terminal thioacetic acid ester polymer was determined by the above method, and it was confirmed that it was 100%, that is, a solution that was a reaction mixture containing a polymer having a thiol group at the terminal was obtained.
The reaction vessel was charged with 46.6 g of ethanol and heated at 82 ° C. with stirring. When the reflux temperature was reached, a mixed solution of DMAEMA 52.5 g, BMA 38.0 g, V-65B 0.24 g, the resulting solution 22.39 g, and ethanol 8 g was added dropwise over 1 hour. During this time, the internal temperature was kept at 80 ° C. After completion of dropping, the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 1 hour to obtain a solution containing a block polymer (Step 4).
When the obtained solution was dried and analyzed using LC, the block polymer ratio was 1.22 wt / wt.

<実施例3>
反応容器にアセトン 47.0 gを入れ、撹拌しながら還流温度である56 ℃に加熱した。還流温度になったところでBMA 94.9 g、V-65B 0.62 g、チオ酢酸 5.1 g、アセトン 20.1 gの混合液を3時間で滴下した。滴下後に、還流温度で3時間撹拌した(工程1)。
その後、この溶液を体積比で20倍のメタノールに滴下し再沈殿した。得られた固体中の末端チオ酢酸エステルポリマーに対する残存BMAモノマー量は検出限界以下であった(工程2)。
反応容器に得られた固体 10 g、エタノール 8 g、を入れ、40 ℃で加熱した。そこにNaOHのエタノール溶液(NaOH 0.15 g、エタノール 2 g)を加えて、40 ℃で1時間加熱撹拌した。加熱後に、クエン酸のエタノール溶液(クエン酸 0.2384 g、エタノール2 g)を添加して中和した(工程3)。前記方法で末端チオ酢酸エステルポリマーの分解率を求め、100%になっていること、すなわち、チオール基を末端に有するポリマーを含む反応混合物である溶液が得られていることを確認した。
反応容器にエタノール 46.6 gを入れ、撹拌しながら82 ℃で加熱した。還流温度になったところでDMAEMA 52.5 g、BMA 38.0 g、V-65B 0.24 g、得られた溶液 22.39 g、エタノール 8 gの混合液を1時間で滴下した。この間、内温を80 ℃に保った。滴下終了後に80 ℃で1時間加熱撹拌してブロックポリマーを含む溶液を得た(工程4)。
得られた溶液を乾燥させて、LCを用いて分析したところ、ブロックポリマー比率は1.18 wt/wtであった。
<Example 3>
47.0 g of acetone was placed in the reaction vessel and heated to 56 ° C., the reflux temperature, with stirring. When the reflux temperature was reached, a mixed solution of 94.9 g of BMA, 0.62 g of V-65B, 5.1 g of thioacetic acid, and 20.1 g of acetone was added dropwise over 3 hours. After the dropping, the mixture was stirred at reflux temperature for 3 hours (Step 1).
Thereafter, this solution was added dropwise to 20 times by volume of methanol and reprecipitated. The amount of residual BMA monomer with respect to the terminal thioacetate polymer in the obtained solid was below the detection limit (step 2).
The obtained solid 10 g and ethanol 8 g were put in a reaction vessel and heated at 40 ° C. NaOH ethanol solution (NaOH 0.15 g, ethanol 2 g) was added thereto, and the mixture was heated and stirred at 40 ° C. for 1 hour. After heating, an ethanol solution of citric acid (citric acid 0.2384 g, ethanol 2 g) was added for neutralization (step 3). The decomposition rate of the terminal thioacetic acid ester polymer was determined by the above method, and it was confirmed that it was 100%, that is, a solution that was a reaction mixture containing a polymer having a thiol group at the terminal was obtained.
The reaction vessel was charged with 46.6 g of ethanol and heated at 82 ° C. with stirring. When the reflux temperature was reached, a mixed solution of DMAEMA 52.5 g, BMA 38.0 g, V-65B 0.24 g, the resulting solution 22.39 g, and ethanol 8 g was added dropwise over 1 hour. During this time, the internal temperature was kept at 80 ° C. After completion of dropping, the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 1 hour to obtain a solution containing a block polymer (Step 4).
When the obtained solution was dried and analyzed using LC, the block polymer ratio was 1.18 wt / wt.

<比較例1>
反応容器にアセトン 47.0 gを入れ、撹拌しながら還流温度である56 ℃に加熱した。還流温度になったところでBMA 94.9 g、V-65B 0.62 g、チオ酢酸 5.1 g、アセトン 20.1 gの混合液を3時間で滴下した。滴下後に、還流温度で3時間撹拌した(工程1)。得られた溶液中の末端チオ酢酸エステルポリマーに対する残存BMAモノマー量は 690mol%(6.9 mol/mol)であった。得られた溶液の残存BMAモノマー量を、一般的な晶析操作で40mol%以下に低減するためには、3回の操作が必要であった。
晶析操作を行わない溶液 13.8 g、エタノール 4.2 gを反応容器に入れ、40 ℃で加熱した。そこにNaOHのエタノール溶液(NaOH 0.15 g、エタノール 2 g)を加えて、40 ℃で1時間加熱撹拌した。加熱後に、クエン酸のエタノール溶液(クエン酸 0.2384 g、エタノール 2 g)を添加して中和した(工程3)。前記方法で末端チオ酢酸エステルポリマーの分解率を求め、100%になっていること、すなわち、チオール基を末端に有するポリマーを含む反応混合物である溶液が得られていることを確認した。
反応容器にエタノール 46.6 gを入れ、撹拌しながら82 ℃で加熱した。還流温度になったところでDMAEMA 52.5 g、BMA 38.0 g、V-65B 0.24 g、得られた溶液 22.39 g、エタノール 8 gの混合液を1時間で滴下した。この間、内温を80 ℃に保った。滴下終了後に80 ℃で1時間加熱撹拌してブロックポリマーを含む溶液を得た(工程4)。
得られた溶液を乾燥させて、LCを用いて分析したところ、ブロックポリマー比率は0.67 wt/wtであった。
<Comparative Example 1>
47.0 g of acetone was placed in the reaction vessel and heated to 56 ° C., the reflux temperature, with stirring. When the reflux temperature was reached, a mixed solution of 94.9 g of BMA, 0.62 g of V-65B, 5.1 g of thioacetic acid, and 20.1 g of acetone was added dropwise over 3 hours. After the dropping, the mixture was stirred at reflux temperature for 3 hours (Step 1). The amount of residual BMA monomer relative to the terminal thioacetate polymer in the obtained solution was 690 mol% (6.9 mol / mol). In order to reduce the amount of residual BMA monomer in the obtained solution to 40 mol% or less by a general crystallization operation, three operations were required.
A solution of 13.8 g without crystallization operation and 4.2 g of ethanol were placed in a reaction vessel and heated at 40 ° C. NaOH ethanol solution (NaOH 0.15 g, ethanol 2 g) was added thereto, and the mixture was heated and stirred at 40 ° C. for 1 hour. After heating, an ethanol solution of citric acid (citric acid 0.2384 g, ethanol 2 g) was added for neutralization (step 3). The decomposition rate of the terminal thioacetic acid ester polymer was determined by the above method, and it was confirmed that it was 100%, that is, a solution that was a reaction mixture containing a polymer having a thiol group at the terminal was obtained.
The reaction vessel was charged with 46.6 g of ethanol and heated at 82 ° C. with stirring. When the reflux temperature was reached, a mixed solution of DMAEMA 52.5 g, BMA 38.0 g, V-65B 0.24 g, the resulting solution 22.39 g, and ethanol 8 g was added dropwise over 1 hour. During this time, the internal temperature was kept at 80 ° C. After completion of dropping, the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 1 hour to obtain a solution containing a block polymer (Step 4).
When the obtained solution was dried and analyzed using LC, the block polymer ratio was 0.67 wt / wt.

<比較例2>
反応容器にアセトン 47.0 gを入れ、撹拌しながら還流温度である56 ℃に加熱した。還流温度になったところでBMA 94.9 g、V-65B 0.62 g、チオ酢酸 5.1 g、アセトン 20.1 gの混合液を3時間で滴下した。滴下後に還流温度で3時間撹拌した(工程1)。
その後、80℃で6時間減圧乾燥を行った。得られた固体中の末端チオ酢酸エステルポリマーに対する残存BMAモノマー量は42mol%(0.42mol/mol)であった(工程2)。
反応容器に得られた固体 10 g、エタノール 8 g、を入れ、40 ℃で加熱した。そこにNaOHのエタノール溶液(NaOH 0.15 g、エタノール 2 g)を加えて、40 ℃で1時間加熱撹拌した。加熱後に、クエン酸のエタノール溶液(クエン酸 0.2384 g、エタノール 2 g)を添加して中和した(工程3)。前記方法で末端チオ酢酸エステルポリマーの分解率を求め、100%になっていること、すなわち、チオール基を末端に有するポリマーを含む反応混合物である溶液が得られていることを確認した。
反応容器にエタノール 46.6 gを入れ、撹拌しながら82 ℃で加熱した。還流温度になったところでDMAEMA 52.5 g、BMA 38.0 g、V-65B 0.24 g、得られた溶液 22.39 g、エタノール 8 gの混合液を1時間で滴下した。この間、内温を80 ℃に保った。滴下終了後に80 ℃で1時間加熱撹拌してブロックポリマーを含む溶液を得た(工程4)。
得られた溶液を乾燥させて、LCを用いて分析したところ、ブロックポリマー比率は0.93 wt/wtであった。
<Comparative Example 2>
47.0 g of acetone was placed in the reaction vessel and heated to 56 ° C., the reflux temperature, with stirring. When the reflux temperature was reached, a mixed solution of 94.9 g of BMA, 0.62 g of V-65B, 5.1 g of thioacetic acid, and 20.1 g of acetone was added dropwise over 3 hours. After dropping, the mixture was stirred at reflux temperature for 3 hours (Step 1).
Then, it dried under reduced pressure at 80 degreeC for 6 hours. The amount of residual BMA monomer with respect to the terminal thioacetate polymer in the obtained solid was 42 mol% (0.42 mol / mol) (step 2).
The obtained solid 10 g and ethanol 8 g were put in a reaction vessel and heated at 40 ° C. NaOH ethanol solution (NaOH 0.15 g, ethanol 2 g) was added thereto, and the mixture was heated and stirred at 40 ° C. for 1 hour. After heating, an ethanol solution of citric acid (citric acid 0.2384 g, ethanol 2 g) was added for neutralization (step 3). The decomposition rate of the terminal thioacetic acid ester polymer was determined by the above method, and it was confirmed that it was 100%, that is, a solution that was a reaction mixture containing a polymer having a thiol group at the terminal was obtained.
The reaction vessel was charged with 46.6 g of ethanol and heated at 82 ° C. with stirring. When the reflux temperature was reached, a mixed solution of DMAEMA 52.5 g, BMA 38.0 g, V-65B 0.24 g, the resulting solution 22.39 g, and ethanol 8 g was added dropwise over 1 hour. During this time, the internal temperature was kept at 80 ° C. After completion of dropping, the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 1 hour to obtain a solution containing a block polymer (Step 4).
When the obtained solution was dried and analyzed using LC, the block polymer ratio was 0.93 wt / wt.

<比較例3>
実施例1のアセトン溶媒をエタノールに替えた他は実施例1と同様にして溶液を得た。得られた溶液を乾燥させて、LCを用いて分析したところ、ブロックポリマー比率は0.63 wt/wtであった。
<Comparative Example 3>
A solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the acetone solvent in Example 1 was changed to ethanol. When the obtained solution was dried and analyzed using LC, the block polymer ratio was 0.63 wt / wt.

[試験例1:静的接触角評価]
各ポリマーを下記の方法によりベタイン化した後、接触角を測定した。
(ベタイン化)
反応容器にCHPS 5.2 g、実施例又は比較例のポリマー 6.0 g、TFE 24 g、イオン交換水 12 gを入れ、撹拌しながら82 ℃で10時間加熱した。その後、CHPS 0.95 gと炭酸ナトリウム 0.39g を添加し、82 ℃で10時間加熱した。反応終了後、アセトンに滴下して再沈殿を行った後に80 ℃、12時間減圧乾燥してベタイン化された試験ポリマーを得た。
[Test Example 1: Static contact angle evaluation]
Each polymer was betaned by the following method, and then the contact angle was measured.
(Betaine)
A reaction vessel was charged with 5.2 g of CHPS, 6.0 g of the polymer of Example or Comparative Example, 24 g of TFE, and 12 g of ion-exchanged water, and heated at 82 ° C. for 10 hours with stirring. Thereafter, 0.95 g of CHPS and 0.39 g of sodium carbonate were added and heated at 82 ° C. for 10 hours. After completion of the reaction, the solution was dropped into acetone and reprecipitated, and then dried under reduced pressure at 80 ° C. for 12 hours to obtain a betaine test polymer.

(接触角測定)
下記の処方により各成分を配合し、25℃で30分撹拌して試験ポリマーの処理液を調製した。下記の試験成分の配合量については、それぞれの有効分としての配合量を示す。エタノールで洗浄、乾燥したポリ塩化ビニル基板(PVC)(エンジニアリングテストサービス製, 1.0 × 25 × 75 mm)上に試験ポリマーの処理液を塗布し、20秒静置後、20秒間イオン交換水ですすいだ。窒素フローによりよく乾燥させたのち、接触角測定器(全自動接触角計 DM-701, 協和界面化学製)にて静的接触角を測定した。静的接触角は水 1μLの着滴3, 4, 5, 6, 7秒後の接触角を異なる10点で測定し(θ/2法)、全ての平均値を接触角の値とした。
(Contact angle measurement)
Each component was blended according to the following formulation, and stirred at 25 ° C. for 30 minutes to prepare a test polymer treatment solution. About the compounding quantity of the following test component, the compounding quantity as each effective part is shown. Apply the test polymer treatment solution onto a polyvinyl chloride substrate (PVC) (1.0 × 25 × 75 mm, manufactured by Engineering Test Service) that has been washed with ethanol and dried, and then left for 20 seconds, and then rinsed with ion-exchanged water for 20 seconds. It is. After thoroughly drying with a nitrogen flow, the static contact angle was measured with a contact angle measuring device (fully automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Chemical Co., Ltd.). The static contact angle was measured at 10 points with different contact angles after 3, 4, 5, 6 and 7 seconds of 1 μL of water (θ / 2 method), and all average values were taken as contact angle values.

試験ポリマーの処理液処方
試験ポリマー:0.3 質量%
ポリオキシエチレン(2)ラウリルエーテル硫酸アンモニウム(*):0.03 質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(**):2.5 質量%
イオン交換水:残部
(合計):100質量%
(*)ES-125A:花王株式会社製、有効分25質量%、エチレンオキシド平均付加モル数2
(**)BDG-NS:日本乳化剤株式会社製、有効分99.71質量%
実施例及び比較例の条件等と接触角の測定結果を表1にまとめた。
Test polymer treatment liquid formulation Test polymer: 0.3% by mass
Polyoxyethylene (2) ammonium lauryl ether sulfate (*) : 0.03 mass%
Diethylene glycol monobutyl ether (**) : 2.5% by mass
Ion-exchanged water: remainder (total): 100% by mass
(*) ES-125A: manufactured by Kao Corporation, effective 25% by mass, ethylene oxide average added mole number 2
(**) BDG-NS: Nippon Emulsifier Co., Ltd., effective content 99.71% by mass
Table 1 summarizes the conditions of the examples and comparative examples and the measurement results of the contact angles.

Figure 2018095775
Figure 2018095775

表1の結果から、ケトン構造を有する有機溶媒中で反応を行い、残存モノマーを低減する本発明の製造方法により、ブロックポリマー比率が高いポリマーが得られ、このポリマーは、ポリ塩化ビニル基板の静的接触角を低下する性能が優れていることがわかる。   From the results in Table 1, a polymer having a high block polymer ratio is obtained by the production method of the present invention in which the reaction is carried out in an organic solvent having a ketone structure and the residual monomer is reduced. It can be seen that the performance of reducing the target contact angle is excellent.

Claims (5)

下記の工程1〜4を含む、ブロックポリマーの製造方法。
工程1:ラジカル重合可能なモノマー(以下、第1のモノマーという)を、チオカルボン酸と重合開始剤の存在下、ケトン構造を有する有機溶媒中で重合させ、チオカルボン酸エステルを末端に有するポリマーを含む反応混合物を得る工程
工程2:工程1で得られた反応混合物中の第1のモノマーの残存量を、前記チオカルボン酸エステルを末端に有するポリマーに対して、40mol%以下に低減する工程
工程3:工程2で得られた反応混合物中の前記ポリマーのチオカルボン酸エステル基を、チオール基に分解して、チオール基を末端に有するポリマーを含む反応混合物を得る工程
工程4:工程3で得られた反応混合物と、更なるラジカル重合可能なモノマー(以下、第2のモノマーという)とを反応させて、ブロックポリマーを得る工程
The manufacturing method of a block polymer including the following processes 1-4.
Step 1: A monomer capable of radical polymerization (hereinafter referred to as a first monomer) is polymerized in an organic solvent having a ketone structure in the presence of a thiocarboxylic acid and a polymerization initiator, and includes a polymer having a thiocarboxylic acid ester at the terminal. Step 2 for obtaining a reaction mixture Step 2: Step 3 for reducing the residual amount of the first monomer in the reaction mixture obtained in Step 1 to 40 mol% or less with respect to the polymer having a terminal thiocarboxylic acid ester. Decomposing the thiocarboxylic acid ester group of the polymer in the reaction mixture obtained in step 2 into a thiol group to obtain a reaction mixture containing a polymer having a thiol group at the end Step 4: Reaction obtained in step 3 A process for obtaining a block polymer by reacting the mixture with a further radically polymerizable monomer (hereinafter referred to as a second monomer).
第1のモノマーが、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリル酸アミド、及びメタクリル酸アミドから選ばれるから選ばれるモノマーである、請求項1に記載のブロックポリマーの製造方法。   The method for producing a block polymer according to claim 1, wherein the first monomer is a monomer selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylic acid amides, and methacrylic acid amides. ケトン構造を有する有機溶媒が、アセトン及びメチルエチルケトンから選ばれる有機溶媒である、請求項1又は2に記載のブロックポリマーの製造方法。   The method for producing a block polymer according to claim 1 or 2, wherein the organic solvent having a ketone structure is an organic solvent selected from acetone and methyl ethyl ketone. 工程2で、減圧乾燥又は追い切りにより、工程1で得られた反応混合物中の第1のモノマーの残存量を低減する、請求項1〜3の何れか1項に記載のブロックポリマーの製造方法。   The method for producing a block polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the remaining amount of the first monomer in the reaction mixture obtained in Step 1 is reduced by drying under reduced pressure or by passing off in Step 2. . 第2のモノマーがアミノ基を有する不飽和モノマーであり、下記の工程5を含む、請求項1〜4の何れか1項に記載のポリマーの製造方法。
工程5:工程4で得られたブロックポリマーに、ベタイン化剤を反応させる工程
The method for producing a polymer according to any one of claims 1 to 4, wherein the second monomer is an unsaturated monomer having an amino group and includes the following step 5.
Step 5: Step of reacting the block polymer obtained in Step 4 with a betaine agent
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