JP2777411B2 - 末端に官能基を有する重合体の製法 - Google Patents

末端に官能基を有する重合体の製法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は末端に官能基を有する新規な重合体の製法に
関する。
[従来の技術・発明が解決しようとする課題] 末端に不飽和基を有する重合体は、テレキリック重合
体またはマクロモノマーとして非常に有用である。この
ような重合体としては、ポリイソブチレンなどのポリオ
レフィン類、ポリエチレングリコールなどのポリエーテ
ル類やポリエステル類などが知られている。
本発明者は、すでに特定の触媒系を用いることによ
り、数種のスチレン系モノマーおよびアルケニルエーテ
ルモノマーがリビングカチオン重合することを見出し、
分子量分布の狭い単独または共重合体がえられることを
報告している(たとえば高分子学会予稿集、32、187、1
88、190、1439、1443(1983))。
そしてこの重合体の製造において、重合停止時にメタ
ノールまたはマロン酸エステルのナトリウム塩のごとき
停止剤を用いることにより、メトキシ末端またはジカル
ボン酸エステル末端がえられることも見出している。
本発明者は、この方法での重合体のリビング性を充分
に活用し、停止剤を選択することにより、末端に不飽和
基などの官能基を有するアルケニルエーテル系重合体や
スチレン系重合体を極めて容易に製造しうることを見出
した。
[課題を解決するための手段] すなわち、本発明は、スチレン系モノマー単位または
アルケニルエーテル系モノマー単位を主体とする数平均
分子量が500〜200,000の単独または共重合体であって、
1分子当り少なくとも1.1個の一般式(I): (式中、R1は炭素数1〜20の2価の有機基、R2は水素原
子または炭素数1〜5の1価の有機基を示す)で表わさ
れる官能基を末端に有する重合体を製造するにあたり、
開始剤のA成分として少なくとも2個のエチレン性不飽
和基を有する化合物、開始剤のB成分としてプロトン酸
化合物、触媒成分としてルイス酸ならびに停止剤成分と
して一般式(II): (式中、R1、R2は前記と同じ、Mは活性水素原子を含む
基または金属原子を示す)で表わされる化合物を用いて
前記一般式(I)で表わされる官能基を末端に導入する
ことを特徴とする末端に官能基を有する重合体の製法に
関する。
[実施例] 本発明の製法においては、重合体の主鎖を構成するモ
ノマーとしてスチレン系モノマーおよび(または)アル
ケニルエーテル系モノマー単位が用いられる。
前記スチレン系モノマーとしては、一般に式(II
I): (式中、R3、R4、R5は水素原子または炭素数1〜5の低
級アルキル基、R6はフェニル基または置換フェニル基を
示す)で表わされるモノマーがあげられる。一般式(II
I)において、R3、R4は水素原子であることが好まし
く、R5は水素原子またはメチル基が好ましい。
このようなモノマーの具体例としては、たとえばスチ
レン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−
メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,5−ジメチ
ルスチレン、3,4−ジメチルスチレン、3,5−ジメチルス
チレン、4−ブチルスチレン、4−tert−ブチルスチレ
ン、4−ヘキシルスチレン、4−オクチルスチレン、4
−デシルスチレン、4−テトラデシルスチレン、4−ヘ
キサデシルスチレン、4−メトキシスチレン、4−ブト
キシスチレン、4−メトキシα−メチルスチレン、2−
ブトキシ−α−メチルスチレン、2−ジメチルアミノス
チレン、4−ジメチルアミノスチレン、4−フェニルス
チレン、4−(4−ビフェニル)スチレン、α−メチル
スチレン、α−メチル−4−イソプロピルスチレンなど
があげられるが、これらに限定されるわけではない。
また前記アルケニルエーテル系モノマーとしては、一
般に式(IV): CHR7=CH(OR8) (IV) (式中、R7は水素原子または炭素数1〜5の低級アルキ
ル基、R8は炭素数1〜2の1価のアルキル基を示し、ア
ルキル基は分岐状でもよく、直鎖状でもよく、ヘテロ原
子を含む基で置換されていてもよい)で表わされるモノ
マーがあげられる。一般式(IV)において、R7は水素原
子またはメチル基であることが好ましい。
このようなモノマーの具体例としては、たとえばメチ
ルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、イソプロピ
ルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブ
チルビニルエーテル、2−ビニロキシエチルベンゾエー
ト、2−アセトキシエチルビニルエーテル、2−エトキ
シエチルビニルエーテル、ジエチル[2−(ビニロキ
シ)エチル]マロネート、3−トリス(エトキシカルボ
ニル)プロピルビニルエーテル、2−ビニロキシエチル
シンナメート、シクロヘキシルビニルエーテル、n−ヘ
キサデシルビニルエーテル、2−クロロエチルビニルエ
ーテル、4−フルオロブチルビニルエーテル、3−ブロ
モブチルビニルエーテル、4−エトキシブチルビニルエ
ーテル、メチルプロペニルエーテル、エチルプロペニル
エーテル、イソプロピルプロペニルエーテル、n−ブチ
ルプロペニルエーテル、イソブチルプロペニルエーテ
ル、シクロヘキシルプロペニルエーテル、n−ヘキサデ
シルプロペニルエーテル、2−クロロエチルプロペニル
エーテルなどがあげられるが、これらに限定されるわけ
ではない。
本発明の製法に用いる主鎖を構成するモノマーは一種
である必要はなく、前述のごとき数種の単量体を任意の
割合で用いてもよい。すなわち、えられる重合体は一種
の単量体単位を主鎖とする重合体であってもよく、ラン
ダム共重合体であってもよく、ブロック共重合体であっ
てよい。
本発明の製法においては、主鎖を構成するモノマーと
ともに、開始剤のA成分およびB成分、触媒成分ならび
に停止剤成分が用いられる。
本発明に用いられる開始剤のA成分は少なくとも2個
のエチレン性不飽和基を有する化合物であり、後述する
開始剤のB成分と付加体を作り、開始剤種を形成する。
A成分としては、たとえば一般式(V): R9−(CH=CH2 (V) (式中、R9は炭素数1〜30のm価の有機基、mは2〜4
の整数)で表わされる有機化合物が用いられる。とくに
一般式(VI): R10−(OCH=CH2 (VI) (式中、R10は炭素数1〜30のm値の有機基、mは前記
と同じ)で表わされる化合物が好ましい。
そのような化合物としては、たとえば CHR11=CH−O−(CH2−O−CH=CHR12、 CHR11=CH−O−(CH2CH2O)−CH=CHR12、 CHR11=CH−O−(CH2CH2CH2CH2O)−CH=CHR12 (式中、R11、R12は水素原子または炭素数1〜5の低級
アルキル基であり、R11とR12とは同じであってもよく、
異なっていてもよい、R13は水素原子、ハロゲン原子ま
たは炭素数1〜5の低級アルキル基、lは1〜5の整数
を示す)などがあげられるが、これらに限定されるもの
ではない。
さらに具体的には、 などがあげられる。
前記開始剤の(B)成分は、開始剤の(A)成分と付
加体を生成しうるプロトン酸化合物であり、触媒により
リビング重合活性を示すものである。
開始剤の(B)成分の具体例としては、たとえばHI、
CH3COOH、CF3CO2Hなどがあげられる。
開始剤の(B)成分の使用量は、(A)成分のエチレ
ン性不飽和基に対し当量用いることが好ましい。当量よ
りも(A)成分の使用量が多くなると、えられる重合体
中に開始剤の(A)成分が含まれるようになり、(A)
成分の使用量が少ないと開始剤の(A)成分を含まない
重合体が生成し、重合体の構造、官能基度が複雑にな
り、分子量分布もひろくなる。
本発明に用いる開始剤の(A)成分と(B)成分と
は、あらかじめ主鎖となるモノマーが存在しない系で調
合することが、えられる重合体の構造複雑にしないなど
の点から望ましく、さらには0℃以下の低温で調合する
ことが、付加体の安定性などの点からましい。
本発明に用いられる触媒成分としては、一般にルイス
酸が用いられる。該ルイス酸としては、たとえばハロゲ
ン、ハロゲン化金属類などがあげられ、さらに具体例と
しては、たとえばBr2、I2、ZnBr2、ZnI2、ZnCl2、SnC
l2、FeCl2、ZnBr2などがあげられるが、これらに限定さ
れるものではない。たとえばそのリビング重合活性の点
から開始剤のB成分がHIであるばあいにはI2、ZnI2、Zn
Cl2、ZnBr2などが好ましいが、これらの組合せに限定さ
れるものではない。
触媒の使用量は、使用するモノマーなどにより異なる
が、開始剤の(B)成分の10〜0.01倍モルの範囲で使用
することが好ましい。
本発明の製法においては、前記主鎖を構成するモノマ
ーが、開始剤の(A)成分および(B)成分ならびに触
媒を用いて重合せしめられる。
該重合の際に、たとえば単独重合体をうるためには、
主鎖を構成するモノマーを一種用いればよく、複数の単
量体単位からなるランダムな主鎖を有する重合体をうる
ばあいは、あらかじめ数種のモノマーを混合した状態で
重合させればよく、また最初のモノマーを単独で重合さ
せ、そののちその重合がほぼ完了した時点で別種のモノ
マーを添加して共重合させ、これを順次繰返すことによ
り、単量体単位が数種ブロック状に並んだ重合体がえら
れる。
重合条件としては、重合温度は−100〜150℃、さらに
は−20〜80℃の範囲が好ましく、モノマーの種類、溶媒
の種類、触媒の種類により適当に選択すればよい。一般
に重合温度が高いほど、溶媒の極性が高いほど重合速度
が大きくなることが判明しており、必要に応じて随時選
択することが可能である。
前記溶媒のとしては、カチオン重合不活性な一般の有
機溶媒もすべて使用することができ、具体例としては、
たとえばヘキサン、トルエン、クロロホルム、塩化メチ
レン、エーテル、ヘプタン、ベンゼンなどがあげられ
る。
本発明の製法によれば、開始剤の(A)成分と(B)
成分の付加体のモル数と、主鎖となるモノマーのモル数
との比により、えられる重合体の分子量を任意にコント
ロールすることができる。
重合の停止は、一般に式: (式中、R1は炭素数1〜20の2価の有機基、R2は水素原
子または炭素数1〜5の1価の有機基、Mは活性水素原
子を含む基またはNa、K、Liなどの金属原子を示す)で
表わされる停止剤を用ることにより行なわれる。
前記R1は炭素数1〜20、好ましくは1〜6の2価の有
機基であればよく、分岐状でもよく、直鎖状でもよく、
ヘテロ原子を含む基やフェニル基で置換されていてもよ
い。またR2が1価の有機基のばあい、その炭素数は1〜
5、好ましくは1〜2である。
該停止剤の具体的例としては、たとえば などがあげられるが、これらに限定されるものではな
い。これらのうち で表わされる化合物が取扱いやすく、重合体の製造の容
易さの点から好ましい。この停止剤は、重合後期に重合
系中に開始剤の(A)成分中のビニル基に対して、過剰
になるように加えたのち、撹拌すればよく、とくに複雑
な操作を必要としない。
前記のごとき本発明の製法によりえられる重合体は、
分子末端に一般式(I): (式中、R1、R2は前記と同じ)で表わされる官能基を1
分子あたり少なくとも1.1個有するものである。
本発明によりえられる重合体はその数平均分子量が50
0〜200,000のものであって、好ましくは1,000〜50,000
のものである。さらにその分子量分布(w/n)は、
好ましくは3.0以下であり、より好ましくは1.5以下であ
る。
このような本発明によりえられるアルケニルエーテル
系重合体やスチレン系重合体は、末端に不飽和基を有し
ているので、たとえば塗料、塗膜防水剤、シーリング剤
などの原料や各種樹脂とのブレンド用材料など、広範な
用途に有用である。
以下実施例に基づき、本発明をさらに具体的に説明す
る。以下の実施例では、充分に乾燥し、内部を乾燥チッ
素置換し、三方活栓を付したガラス容器内で反応を行な
い、試薬の注入はこの三方活栓を介し注射器を用いて乾
燥チッ素気流下で行なった。
実施例1 [2官能性ポリイソブチルビニルエーテル(IBVE)の合
成] [HI]=10mM [IBVE]=380mM [ZnI2=0.1mM トルエン3.5ml、四塩化炭素0.25ml、化合物Z 9.2mg
(0.025mmol)を順次仕込んだのち、−78℃まで冷却
し、そこへHI溶液(n−ヘキサン溶液、100mM)0.5mlを
仕込み、2分間放置後、−78℃のままイソブチルビニル
エーテル(IBVE)0.25ml(1.91mmol)、ZnI2(ジエチル
エーテル溶液、1mM)0.5mlを加え、撹拌して均一にし
た。そののち、容器ごと0℃の恒温槽に移して10分間反
応させた(重合率95%)。
ここへ停止剤として4mlのアリルアルコールを加えた
のち、よく撹拌した。
えられたポリマーを精製後、分子量をGPC法より調べ
たところ、n=7400,w/n=1.07であった。また1
H−NMR法より主鎖中に化合物Zのビスフェノール骨格が
あり、主鎖がIBVEからの単位であり、末端にアリルエー
テル基が1分子あたり1.1個導入された重合体であるこ
とが確認できた。
実施例2 [2官能性ポリp−メトキシスチレン(pMeOSt)の合
成] [化合物Z]=5mM [HI]=10mM [pMeOSt]=376mM [ZnI2=5mM トルエン3.5ml、テトラリン0.25ml、化合物Z 9.2mg
(0.025mmol)を順次仕込んだのち、−78℃まで冷却
し、そこへHI溶液(n−ヘキサン溶液、100mM)0.5mlを
仕込み、2分間放置後、−78℃のままp−メトキシスチ
レン(pMeOSt)0.25ml(1.88mmol)、ZnI2溶液(ジエチ
ルエーテル溶液、50mM)0.5mlを加え、撹拌して均一に
した。そののち容器ごと0℃の恒温槽に移して20分間反
応させた(重合率92%)。
ここへ停止剤として4mlのアリルアルコールを加えた
のち、よく撹拌した。
えられたポリマーをメタノール再沈により精製したの
ち、分子量をGPC法によりより調べたところ、n=920
0,w/n=1.09であった。また1H−NMR法より主鎖中
に化合物Zのビスフェノール骨格があり、主鎖がpMeOSt
からの単位であり、末端にアリルエーテル基が1分子あ
たり1.1個導入された重合体であることが確認できた。
実施例3 [2官能性(pMeOSt−IBVE−pMeOSt)の合成] [化合物Z]=5mM [HI]=10mM [IBVE]=190mM [ZnI2=0.1mM ([pMeOSt]=188mM[ZnI2]0=5mM) トルエン3.5ml、テトラリン0.25ml、化合物Z 9.2mg
(0.025mmol)を順次仕込んだのち、−78℃まで冷却
し、そこへHI溶液(n−ヘキサン溶液、100mM)0.5mlを
仕込み、2分間放置後、−78℃のままIBVE 0.125ml(0.
995mmol)、ZnI2溶液(ジエチルエーテル溶液、1mM)0.
5mlを加え、撹拌して均一にした。そののち、容器ごと
0℃の恒温槽に移して10分間反応させた(重合率100
%)。そののち、直ちにpMeOSt 0.125ml(0.94mmol)、
ZnI2溶液(ジエチルエーテル溶液、50mM)0.5mlを加
え、0℃のまま20分間反応させた(重合率95%)。
ここへ停止剤として4mlのアリルアルコールを加えた
のち、よく撹拌した。
えられたポリマーは精製後、分子量をGPC法により調
べたところn=7900、w/n=1.08であった。また
1H−NMR法より主鎖中に化合物Zのビスフェノール骨格
があり、主鎖がpMeOSt−IBVE−pMeOStのブロックであり
末端にアリルエーテル基が1分子あたり1.1個導入され
た重合体であることが確認できた。
なお、上記実施例1〜3の停止剤をアリルアルコール
からアリルアルコールのナトリウム塩に代えることによ
り、末端官能基の導入率が上がることを確認した。
[発明の効果] 以上のように、本発明によればスチレン系モノマー単
位およびアルケニルエーテル系モノマー単位を主体とす
る単独または共重合体であって、かつ1分子当り少なく
とも1.1個の末端に反応性の高いアリル基などのオレフ
ィンが導入された新規な重合体がえられ、このことから
有用な新規官能性重合体を提供することができる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スチレン系モノマー単位またはアルケニル
    エーテル系モノマー単位を主体とする数平均分子量が50
    0〜200,000の単独または共重合体であって、1分子当り
    少なくとも1.1個の一般式(I): (式中、R1は炭素数1〜20の2価の有機基、R2は水素原
    子または炭素数1〜5の1価の有機基を示す)で表わさ
    れる官能基を末端に有する重合体を製造するにあたり、
    開始剤のA成分として少なくとも2個のエチレン性不飽
    和基を有する化合物、開始剤のB成分としてプロトン酸
    化合物、触媒成分としてルイス酸ならびに停止剤成分と
    して一般式(II): (式中、R1、R2は前記と同じ、Mは活性水素原子を含む
    基または金属原子を示す)で表わされる化合物を用いて
    前記一般式(I)で表わされる官能基を末端に導入する
    ことを特徴とする末端に官能基を有する重合体の製法。
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