JP3227209B2 - 立体規則性メタクリル酸メチル重合体の製造方法 - Google Patents

立体規則性メタクリル酸メチル重合体の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、立体規則性メタクリ
ル酸メチル重合体の製造方法に関する。特に、高度にイ
ソタクチックな立体規則性に優れたメタクリル酸メチル
重合体の製法に関する。
【0002】
【従来の技術】イソタクチックなメタクリル酸メチル重
合体は、非極性溶媒中で重合開始剤にグリニャール試薬
を用いてアニオン重合することにより得られており、こ
のような重合により得られた重合体の立体規則性は重合
開始剤であるグリニャール試薬の種類、重合溶媒の種
類、重合温度によるものである。このことは、たとえば
特開昭61−179210号公報およびK.Hatad
a,K.Ute,K.Tanaka,Y.Okamot
o,and T.Kitayama;Polymer
ournal ,18,1037(1986);
P.E.M.Allen,D.R.G.William
s;Ind.Eng.Chem.Prod.Res.D
ev.,24,334(1985)などによって報告さ
れている。
【0003】また、重合開始剤にグリニャール試薬を用
いたメタクリル酸メチルのアニオン重合では、重合に用
いる試薬は充分に乾燥させたものを使用することが好ま
しいと考えられている。このことは、高分子実験学第4
巻「付加重合、開環重合−2章−アニオン重合」および
特開昭61−179210号公報などに記載されてい
る。
【0004】上のように、重合開始剤にグリニャール
試薬を用いたアニオン重合により得られるメタクリル酸
メチル重合体の立体規則性の制御は、アニオン重合開始
剤であるグリニャール試薬の種類、重合溶媒の種類、重
合温度によりおこなわれ、また重合系内の水分はできる
だけ除いて重合を行うのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のような従来の技術に鑑み、従来できるだけ除かれてい
た水分の存在下にてアニオン重合を行い、より高度にイ
ソタクチックなメタクリル酸メチルの重合体の製造方法
を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、メ
タクリル酸メチルを重合開始剤としてグリニャール試薬
を用いてポリメタクリル酸メチルを製造する方法におい
て、重合開始剤であるグリニャール試薬のマグネシウム
イオンに対して、重合系内に水をモル量で0.3倍以上
3倍以下共存させることを特徴とするメタクリル酸メチ
ル重合体の製造方法である。
【0007】本発明において達成可能な「高度にイソタ
クチックな」状態とは、核磁気共鳴スペクトルにより測
定されるトライアッド表示によるイソタクチシチーが非
常に大きいこと(例えば80%以上)を意味する。
【0008】本発明に用いる水の量の範囲は、加える重
合開始剤であるグリニャール試薬のマグネシウムイオン
に対してモル量で0.3倍〜3倍である。重合系内の水
は多いほど得られるメタクリル酸メチル重合体のイソタ
クチシチーは高くなる。また、得られるメタクリル酸メ
チル重合体のイソタクチシチーは、共存する水の絶対量
に依存するものではなく、重合開始剤であるグリニャー
ル試薬のマグネシウムイオンとのモル比に依存するもの
である。たとえば、アニオン重合開始剤であるグリニャ
ール試薬のマグネシウムイオンのモル量に対して約0.
6倍量の水の存在下で重合せしめれば、水のない系での
重合で得られたメタクリル酸メチル重合体と比べて、イ
ソタクチシチーをおよそ3%程度上昇させることができ
る。
【0009】本発明で使用されるアニオン重合開始剤で
あるグリニャール試薬としては、一般式RMgBrで示
される化合物である。式中Rは炭素数C1 〜C10の炭化
水素基である。例えばメチル、エチル、プロピル、ブチ
ル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニ
ル、およびデシルのような直鎖型および分岐型のアルキ
ル基;シクロヘキシル基のような脂環族アルキル基;な
らびにフェニル基及び置換芳香族炭化水素基が挙げられ
る。
【0010】本発明で使用されるグリニャール試薬は、
対応するアルキルブロマイドを、好ましくは、充分に乾
燥したジエチルエーテル中で反応させることにより調
できる。
【0011】上述のように調されたグリニャール試薬
は、溶液の形態で重合開始剤として使用できるし、また
トルエン等、別の溶媒に分散させた形態で使用してもよ
い。
【0012】本発明で使用されるメタクリル酸メチルの
単量体及び重合反応溶媒は、例えば市販品を窒素気流下
で蒸留して精製して用いられる。使用する溶媒として
は、具体的にはベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香
族炭化水素が挙げられる。
【0013】重合系内に共存させる水は、たとえばメタ
クリル酸メチルまたは、メタクリル酸メチルを重合溶媒
に溶解した溶液に直接添加するか、水を含ませた窒素に
よりバブリングするなどして加えることができる。
【0014】メタクリル酸メチルの重合反応は、メタ
クリル酸メチルまたは、メタクリル酸メチルを重合溶媒
に溶解した溶液を−100℃〜+50℃に設定した後に
重合開始剤を加えることにより重合を開始する。重合温
度は、水が共存することによる停止反応を押さえるため
により低温であることが好ましい。
【0015】重合の停止は、メタノールまたは、少量の
酸を含むメタノールを加えて行うことができる。
【0016】得られたメタクリル酸メチル重合体は常法
によって回収される。例えば、生成したメタクリル酸メ
チル重合体溶液をメタクリル酸メチル重合体の貧溶媒で
あるメタノール、ヘキサン等に再沈澱せしめて、沈澱せ
しめた重合体を充分に洗浄し、乾燥することによって回
収できる。
【0017】
【実施例】以下、メタクリル酸メチル、溶媒およびアニ
オン重合開始剤として用いるグリニャール試薬の調製
例、ならびに重合系内に水を添加してメタクリル酸メチ
ルを重合した実施例、および重合系内に水を添加せずに
メタクリル酸メチルを重合した比較例を示す。
【0018】A.メタクリル酸メチルおよび溶媒の調製
例 1)メタクリル酸メチル メタクリル酸メチルは常法により精製した後、精留し
た。これをCaH2 で乾燥したものを真空蒸留し、4A
モレキュラーシーブスを加えて室温にて3日間乾燥させ
た。 2)トルエン トルエンは常法により精製した後、精留した。これを金
属ナトリウムで乾燥させたもの蒸留し、4Aモレキュラ
ーシーブスを加え室温にて3日間乾燥させた。
【0019】B.グリニャール試薬の調製例 1)tert−ブチルマグネシウムブロマイド 滴下ロートと還流冷却管を付した100mlの4つ口フ
ラスコを乾燥窒素で満たし、これにマグネシウムリボン
を紙やすりで磨いた後細かく切ったものを、4.1g
と、金属ナトリウムから直前に蒸留し得た乾燥ジエチル
エーテルを約10ml加えた。滴下ロートには先の乾燥
ジエチルエーテルを約40mlと、臭化tert−ブチ
ルを20.7g入れ、これを約1時間でフラスコに攪拌
しながら滴下した。滴下終了後、さらに1時間還流を続
けた。反応液をしばらく静置し、未反応のマグネシウム
を沈殿させた後、上澄み液を開始剤溶液とした。この溶
液の濃度は滴定により決定した。すなわち溶液の一部を
注射器にて取り出し過剰の0.1N塩酸を加えた後、
0.1N水酸化トナリウム水溶液で逆滴定した。ter
t−ブチルマグネシウムブロマイドの濃度は0.735
mol/lであった。
【0020】2)1−ナフチルマグネシウムブロマイド tert−ブチルマグネシウムブロマイドと同様の操作
で調製を行った。すなわち、滴下ロートと還流冷却管を
付した100mlの4つ口フラスコを乾燥窒素で満た
し、これにマグネシウムリボンを紙やすりで磨いた後細
かく切ったものを2.8gと、金属ナトリウムから直前
に蒸留し得た乾燥ジエチルエーテルを約10ml加え
た。滴下ロートには先の乾燥ジエチルエーテルを約40
mlと、1−ナフチルブロマイドを20.2g入れ、こ
れを約1時間でフラスコに攪拌しながら滴下した。滴下
終了後、さらに1時間還流を続けた。反応液をしばらく
静置し、未反応のマグネシウムおよび不溶物を沈澱させ
た後、上澄み液を開始剤溶液とした。
【0021】この溶液の濃度もtert−ブチルマグネ
シウムブロマイドと同様の操作で決定した。すなわち溶
液の一部を注射器にて取り出し過剰の0.1N塩酸を加
えた後、0.1N水酸化ナトリウム水溶液で逆滴定し
た。1−ナフチルマグネシウムブロマイドの濃度は0.
043mol/lであった。
【0022】C.重合実施例 実施例1〜4 水分の測定には、三菱化成工業(株)製、MCIディジ
タル微量水分測定装置CA−02型(クーロメトリー、
カール・フィッシャー滴定法)を使用して行った。得ら
れたポリマーのタクチシチーの測定には、日本電子
(株)製、プロトン核磁気共鳴スペクトルJNM−GX
−270を使用して、55℃重クロロホルム溶媒中でフ
ーリエ変換NMR測定法を採用した。
【0023】50ml容積の三方コック付きガラス製ア
ンプル管を乾燥窒素で満たした後、別途前記調製例にし
たがって調製したメタクリル酸メチルおよびトルエンを
表1に示した通り加えた。この溶液に水を通した窒素で
所定時間バブリングし水を添加し、溶液中の水分を測定
した。これを−47℃まで冷却し、これに別途前記調製
例にしたがって調製したtert−ブチルマグネシウム
ブロマイドのジエチルエーテル溶液を表1に示した量
で、アンプルを攪拌しながら加え、重合を開始した。3
時間経過した後、2N塩酸−メタノールを添加して重合
を停止させた重合液を約10倍容量のメタノールに漬
け、1日放置し、ポリマーを粉砕してこれを濾別し、約
50℃で真空乾燥して評価試料とした。
【0024】実施例5 アニオン重合開始剤に1−ナフチルマグネシウムブロマ
イドのジエチルエーテル溶液を用いて実施例1〜4と同
様の方法でメタクリル酸メチルの重合を行った。ただし
重合温度は−15℃とした。結果は表1に示す。
【0025】比較例1、2 メタクリル酸メチルの重合を、実施例1〜4と同様の方
法で水を添加せずに行った。結果は表1に示す。
【0026】比較例3 メタクリル酸メチルの重合を、実施例5と同様の方法で
水を添加せずに行った。結果は表1に示す。表1の結果
より、重合系内の水が共存した実施例は、水のほとんど
が存在しない比較例と比べて、メタクリル酸メチル重合
体の収率は低下するが、得られたメタクリル酸メチル重
合体のイソタクチシチーは上昇することがわかる。この
ことは溶媒量を変えても同じである。また、得られたメ
タクリル酸メチルの重合体のイソタクチシチーは、共存
する水の量の絶対量に依存するものではなく、水と重合
開始剤であるグリニャール試薬のマグネシウムイオンと
のモル比に依存するものであることがわかる。
【0027】
【表1】
【0028】
【発明の効果】アニオン重合開始剤にグリニャール試薬
を用いてメタクリル酸メチルをアニオン重合させ高度に
イソタクチックなメタクリル酸メチル重合体を製造する
方法において、用いるメタクリル酸メチル単量体および
溶媒の精製を簡略化できるとともに、重合系内の水分を
調節することにより生成されるメタクリル酸メチル重合
体のイソタクチシチーを容易に制御することができる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メタクリル酸メチルを用いてポリメタク
    リル酸メチルをアニオン重合により製造する方法におい
    て、重合開始剤であるグリニャール試薬のマグネシウム
    イオンに対して、重合系内に水をモル量で0.3倍以上
    3倍以下共存させることを特徴とするメタクリル酸メチ
    ル重合体の製造方法。
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