JP2717587B2 - ポリクロトン酸sec―ブチルエステルおよびその製法 - Google Patents

ポリクロトン酸sec―ブチルエステルおよびその製法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、成形性および機械特性の双方に優れたポリ
クロトン酸sec−ブチルエステルおよびその製法に関す
るものである。
〔従来の技術〕
近年、プラスチツク光学素子が軽量であること、また
量産性に優れていること等を理由に普及しつつある。こ
こで、特に耐熱性が要求されるプラスチツク光学素子に
用いられる光学用樹脂組成物として、ポリクロトン酸se
c−ブチルエステルを用いることが提案されている。上
記ポリクロトン酸sec−ブチルエステルとしては、一般
に、通常のアニオン重合により得られる高分子量を有す
るものが知られている。このようなポリクロトン酸sec
−ブチルエステルを作製するためのクロトン酸sec−ブ
チルエステルモノマーの重合方法としては、高真空ある
いは不活性気体雰囲気下において、触媒に水素化アルミ
ニウムリチウムを用い、トルエン,ジエチルエーテル等
の溶媒存在下、クロトン酸sec−ブチルエステルモノマ
ーを−30〜−78℃の低温でアニオン重合反応させる方法
があげられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記ポリクロトン酸sec−ブチルエス
テルの重合方法では、重合反応の過程で主反応と並行し
て副反応が生起,進行し、その結果、広い分子量分布を
有するポリクロトン酸sec−ブチルエステルが得られ
る。このような広い分子量分布を有したポリクロトン酸
sec−ブチルエステルは、その成形物が非常に硬く成形
性に劣り、しかも機械的強度に問題(脆い)を有し、そ
の用途が限定されてしまう。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、成
形性および機械特性の双方に優れたポリクロトン酸sec
−ブチルエステルおよびその製法の提供をその目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明は、下記の一般式
(I)または(II)で表されてなるポリクロトン酸sec
−ブチルエステルを第1の要旨とし、 真空中ないしは不活性気体雰囲気下において、クロトン
酸sec−ブチルエステルモノマーを、下記の(A)成分
の存在下、−100〜−40℃の低温で重合させ、二酸化炭
素を添加することにより重合反応を終了させるポリクロ
トン酸sec−ブチルエステルの製法を第2の要旨とす
る。
(A)下記の一般式(III)または(IV)で表されるジ
フエニルエチレン誘導体に、下記の一般式(V)で表さ
れる有機アルカリ金属化合物を反応させることにより得
られる重合開始剤。
〔作用〕 すなわち、本発明者らは、成形性および機械特性に優
れたポリクロトン酸sec−ブチルエステルを得るために
一連の研究を行つた。そして、その研究の過程で、クロ
トン酸sec−ブチルエステルの重合反応時に並行して生
起する副反応が原因で、得られるポリクロトン酸sec−
ブチルエステルの分子量分布が広くなり、その結果、ポ
リクロトン酸sec−ブチルエステルの形成性および機械
特性が低下してしまうことを突き止めた。そして、この
副反応の抑制を目的としてさらに研究を重ねた。その結
果、上記ポリクロトン酸sec−ブチルエステルの重合反
応に際して、特殊な重合開始剤を用いると、副反応の生
成が抑制されて、目的の分子量が得られ、しかもポリマ
ーの分子量分布が狭く、成形性に優れ、かつ分子同士が
水素結合していて機械的強度に優れたポリクロトン酸se
c−ブチルエステルが得られることを見出し本発明に到
達した。
本発明のポリクロトン酸sec−ブチルエステルは、ク
ロトン酸sec−ブチルエステルモノマーを原料として特
殊な重合開始剤を用いて重合反応させることにより得ら
れる。
上記特殊な重合開始剤は、下記の一般式(III)およ
び(IV)で表されるジフエニルエチレン誘導体に、下記
の一般式(V)で表される有機アルカリ金属化合物を反
応させることにより得られる。
上記一般式(V)で表れる有機アルカリ金属化合物と
しては、例えばn−,sec−あるいはtert−ブチルリチウ
ム等があげられる。
上記特殊な重合開始剤は、上記原料を用いて例えばつ
ぎのようにして作製される。すなわち、上記一般式(II
I)または(IV)で表されるジフエニルエチレン誘導体
および上記一般式(V)で表される有機アルカリ金属化
合物を、真空中ないしは不活性気体雰囲気下において、
バルク下あるいはテトラヒドロフラン(THF)溶媒中、
−100〜−40℃の低温で10〜24時間反応をさせることに
より作製される。この場合、上記一般式(III)または
(IV)で表されるジフエニルエチレン誘導体一般式
(V)で表される有機アルカリ金属化合物の配合割合
は、上記ジフエニルエチレン誘導体1モルに対して有機
アルカリ金属化合物を0.9〜1.0モルの範囲に設定するこ
とが好ましい。
本発明のポリクロトン酸sec−ブチルエステルは、上
記特殊な重合開始剤を用い、例えばつぎのようにして製
造される。すなわち、まずクロトン酸sec−ブチルエス
テルモノマーを常法により減圧蒸留したのち、高真空下
ブレークシール法を用いて精製する。上記クロトン酸se
c−ブチルエステルの精製は、具体的には、封管したク
ロトン酸sec−ブチルエステルモノマーにカルシウムハ
イドライドを添加して蒸留することによりまず蒸留を行
い、つぎにナトリウムミラー中で精製し最後にトリエチ
ルアルミニウムを添加し蒸留することにより行われる。
そして、高真空下ブレークシール法を用い、バルク下あ
るいは−78℃でTHF溶媒中にジフエニルエチレン誘導体
と有機アルカリ金属化合物を配合して反応させることに
より重合開始剤を作製する。つぎに、上記重合開始剤含
有溶液中に、上記精製クロトン酸sec−ブチルエステル
モノマーを過剰に加えアニオン重合法により10〜24時間
反応させたのち、二酸化炭素を加えることにより重合反
応を停止させることにより製造される。
この場合、上記重合溶媒としては、不活性な溶媒が用
いられ、上記THF以外にジエチルエーテル,ジオキサン
等のエーテル類があげられる。
なお、上記バルク下で重合反応を行う場合、クロトン
酸sec−ブチルエステルモノマーのような極性モノマー
においては可能であるが、撹拌等の操作が不充分となり
ポリクロトン酸sec−ブチルエステルの収率の低下を招
く。
このようにして得られるポリクロトン酸sec−ブチル
エステルは、下記の一般式(I)または(II)で表され
る分子構造を有している。
上記ポリクロトン酸sec−ブチルエステルは、その片
末端が、フエノール性水酸基,アルコール性水酸基ある
いはこれらの水酸基の活性水素を−C(CH33,−Si(C
H33,−Si(CH32C(CH3等の一価の置換基で置換
した構造になつている。上記置換基は、上記フエノール
性水酸基,アルコール性水酸基等の水酸基の活性水素を
保護するもので、容易に離脱し上記活性水素を復元させ
うる。上記ポリクロトン酸sec−ブチルエステルの他端
は、カルボキシル基になつている。上記カルボキシル基
は、前記重合反応を停止させるために添加する二酸化炭
素により形成される。そして、ある分子におけるこのカ
ルボキシル基のH〈前記一般式(I)および(II)にお
いて点線で囲つている〉と、他の分子におけるR3とR4
の間のO〈前記一般式(I)において点線で囲つてい
る〉または他の分子における とR4との間のO〈前記一般式(II)において点線で囲つ
ている〉との間で水素結合が生じ易くなり、その結果、
分子相互が水素結合でも結合した構造になり、強靭なポ
リクロトン酸sec−ブチルエステルが得られる。また、
上記一般式(I)および(II)において、一点鎖線で囲
つた部分に副反応が生起しやすく、副反応が生起する
と、ポリクロトン酸sec−ブチルエステルの分子量分布
が広くなる。本発明では、前記特殊な重合開始剤を用い
ており、この特殊な重合開始剤の立体障害効果により上
記副反応の生起が抑制され、その結果、目的の分子量
で、しかも分子量分布の狭いポリクロトン酸sec−エス
テルが得られる。
このように、上記製法により得られるポリクロトン酸
sec−ブチルエステルは、ガラス転移温度が145℃以上で
耐熱性に優れ、また特殊な重合開始剤を用いるため、副
反応の生起が抑制され分子量分布が狭く低分子量のもの
である。したがつて、成形温度と成形時の粘度の低減が
図られ、成形性が向上し、所望の形状の成形体を容易に
作製することができる。しかも、低分子量に起因する機
械的強度の低下が分子同士の水素結合により解消され、
強靭で機械特性に優れたものである。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明は、特殊な重合開始剤を用いて
クロトン酸sec−ブチルエステルモノマーを重合させる
ため、得られるポリクロトン酸sec−ブチルエステル
は、耐熱性に優れているのみならず、低分子量で成形性
および機械特性の双方に優れており、例えば光学素子等
の樹脂材料に好適に用いられる。
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
〔実施例1〕 高真空下ブレークシール法に従い、−78℃でTHF800ml
にn−ブチルリチウム(0.28N)16.0mlを配合し、さら
にこれにp−(2−tert−ブトキシ)ジフエニルエチレ
ン1.12gのTHF溶液50mlを添加して1時間反応させること
により重合開始剤含有溶液を作製した。つぎに、温度−
78℃の上記溶液に、前記方法により精製されたクロトン
酸sec−ブチルモノマー102gを加えて44時間重合させた
後、これに二酸化炭素0.01molを加えて重合反応を停止
させた。そして、これを多量のメタノール中に添加して
沈澱させ乾燥した後、沈澱物にベンゼン1を加えて再
溶解して再沈澱を繰り返すことによりポリクロトン酸se
c−ブチルを得た。この重合反応による重合収率は98%
であつた。
得られたポリクロトン酸sec−ブチルの数平均分子量
を、膜浸透圧法に従い求めた。その結果、このポリクロ
トン酸sec−ブチルの数平均分子量(Mn)は4.3×104
あつた(重合開始剤とクロトン酸sec−ブチルモノマー
の配合量から計算される理論上の分子量《Mk》は2.1×1
04)。また、希酸処理後の試料のアルカリ滴定と数平均
分子量より求めた末端カルボキシル基のフアンクシヨナ
リテイー(官能性)は0.99であつた。上記末端カルボキ
シル基の定量は、Aual.Chem.,29,232(1957)に従い、
メチルイソブチルケトン中のカリウムメトキサイドのベ
ンゼン/メタノール溶液を滴定試薬とし、電位差滴定に
より求めた。さらに、ポリクロトン酸sec−ブチルの分
子量分布を示差屈折計および紫外線吸光光度計を備えた
ゲルパーミエーシヨンクロマトグラフイー(GPC)によ
り測定した。得られたGPCチヤートを第1図に示した。
上記GPCチヤートは、RI:Relative Index(屈折率)を用
いて、0.2%THF,カラム:GMH6×2,流速:1ml/min,チヤー
トスピード:10mm/minの条件で測定した。その結果、分
子量分布(Mw/Mn)は1.1であつた。また、ポリクロトン
酸sec−ブチルのガラス転移温度はデイラメーター法に
より測定し、その比容変化と温度との関係を第2図に示
す。その結果、ガラス転移温度は145℃(A点)であつ
た。なお、上記ガラス転移温度は、測定温度範囲30〜23
0℃,測定サンプル重量2.08335gの条件で行い、分解温
度は226℃(B点)であつた。そして、得られたポリク
ロトン酸sec−ブチルの分子構造を核磁気共鳴吸収法(N
MR)により求め、そのNMRチヤートを第3図に示した。
その結果から、得られたポリクロトン酸sec−ブチルの
構造式を下記に示した。なお、第3図において、曲線C
および曲線Dはピーク面積の積分値を示す曲線である。
〔実施例2〕 アルゴン雰囲気下、−78℃のTHF2にn−ブチルリチ
ウム(0.28N)48mlを配合し、この溶液にp−(2−ter
t−ブチルジメチルシロキシルエチル)ジフエニルエチ
レン3.2gのトルエン溶液50mlを添加して1時間反応させ
ることにより重合開始剤含有溶液を作製した。つぎに、
上記−78℃の重合開始剤含有溶液に、アルゴン雰囲気下
注意深く精製してアルゴン置換されたクロトン酸sec−
ブチルモノマー200gを加えて48時間重合させた後、この
溶液に二酸化炭素(ドライアイス)3gを加えて重合反応
を停止させた。生成されたポリマーの精製方法,重合開
始剤の保護基の脱離方法およびキヤラクタリゼーシヨン
の方法は上記実施例1と同様の方法に従つた。
得られたポリクロトン酸sec−ブチルの重合収率は89
%であり、Mnは5.1×104でMkの1.49×104に比べて約3
倍の値である。また、保護基脱離後のポリクロトン酸se
c−ブチルの分子構造式を上記実施例1と同様にして求
め下記に示した。
〔比較例〕 高真空下ブレークシール法に従い、−78℃でTHF500ml
中にn−ブチルリチウム(0.28N)20.0mlを配合し、さ
らにこれにジフエニルエチレン1.09gのTHF溶液20mlを添
加して1時間反応させた。この溶液に前記方法により精
製されたクロトン酸sec−ブチルモノマー120gを加えて
重合させ、メタノールを添加して重合反応を停止させ
た。得られた重合物の精製方法等は上記実施例1と同様
である。
得られた重合物の重合収率92%であり、Mnは5.0×104
であつた。また、この重合物の分子構造を上記実施例1
と同様にNMR等の測定により求めた結果、この重合物は
下記に示す分子構造を有するものであることがわかつ
た。
上記のようにして得られた実施例および比較例の重合
体を用いて適宜の大きさのテストピースを作製し、これ
の耐熱性,機械特性等の評価を行つた。その結果を測定
方法とともに下記の表に併せて示した。
上記表の結果から、実施例品は比較例品に比べて耐熱
性,機械特性等の全てにおいて優れていることがわか
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はGPC測定結果を示す曲線図、第2図はガラス転
移点測定結果を示す曲線図、第3図はNMR測定結果を示
す曲線図である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記の一般式(I)または(II)で表され
    るポリクロトン酸sec−ブチルエステル。
  2. 【請求項2】真空中ないしは不活性気体雰囲気下におい
    て、クロトン酸sec−ブチルエステルモノマーを、下記
    の(A)成分の存在下、−100〜−40℃の低温で重合さ
    せ、二酸化炭素を添加することにより重合反応を終了さ
    せることを特徴とするポリクロトン酸sec−ブチルエス
    テルの製法。 (A)下記の一般式(III)または(IV)で表されるジ
    フエニルエチレン誘導体に、下記の一般式(V)で表さ
    れる有機アルカリ金属化合物を反応させることにより得
    られる重合開始剤。
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