JP3506534B2 - クロロプレン共重合体 - Google Patents

クロロプレン共重合体

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はクロロプレン単量体、
2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン単量体及びマレ
イミド単量体の共重合体に関するものである。更に詳し
くは、耐結晶性、耐熱性、高剛性、接着性等に優れ、ま
た、従来のクロロプレンゴムにはない殺菌性、防黴性等
を有するクロロプレン単量体、2,3−ジクロロ−1,
3−ブタジエン単量体及びマレイミド単量体からなる新
規な共重合体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】クロロプレン重合体は、そのバランスの
とれた特性を活かして自動車部品、接着剤、各種工業部
品など広範囲の分野に用いられている。また、マレイミ
ド類は熱可塑性樹脂の耐熱性改良に有効であることが知
られている(特開昭59−11322号など)。
【0003】一方、クロロプレン重合体の特性を改良す
る種々の試みがなされており、例えば、コモノマー成分
を共重合させた様々なクロロプレン共重合体が提示され
てきた。コモノマーとしては例えば、硫黄、2,3−ジ
クロロ−1,3−ブタジエン、1−クロロ−1,3−ブ
タジエン、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニ
トリル、イソプレン、ブタジエン、メタクリル酸及びこ
れらのエステル類などが知られている(Rubber
Chemistry and Technology,
49,670(1976)など)。また、クロロプレン
重合体にコモノマーをグラフトすることにより特性を改
良する方法も知られている(特公昭36−8445号、
特公昭43−6067号、特開昭62−106913号
など)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示すような種々の方法によって製造されるクロロプレン
共重合体でも、いまだ特性の改良が十分でない場合が多
い。また、クロロプレン単量体はコモノマーに比較して
重合速度が非常に大きく、実用上共重合可能なコモノマ
ーの種類は限られていた。更に、共重合するコモノマー
の中でも硫黄と2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン
を除いたコモノマーは、クロロプレン単量体に比較して
共重合性が低いため分子内に取り込まれ難く、自ずと特
性の改良には限界があった。本発明者はこうした状況を
打開すべく、クロロプレン重合体の特性を改良する方法
について研究した結果、クロロプレン単量体、2,3−
ジクロロ−1,3−ブタジエン単量体及びマレイミド単
量体の新規な共重合体の合成に成功し、本発明に到達し
た。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、分
子内に、下記の化学式(1)及び(2)で表される結合
単位、2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン単量体及
を有し、化学式(1)の重合度をM、化学式(2)の重
合度をNとした時に、M/Nの比率が4999/1〜1
/4999であり、M+Nが10以上5000以下であ
るクロロプレン共重合体に関する。化学式(1)
【化3】 化学式(2)
【化4】 (ただし、化学式(2)中のRはシクロアルキル基、ア
リール基または置換アリール基のいずれかである)。ま
た、本発明は、上記において、Rがシクロヘキシル基、
フェニル基、クロロフェニル基、メチルフェニル基、ジ
メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジエチルフェニ
基のいずれかであるクロロプレン共重合体に関する。
【0006】以下に本発明を詳細に説明する。本発明に
おいては、クロロプレン単量体及び2,3−ジクロロ−
1,3−ブタジエン単量体またはこれらとコモノマーと
の混合物(以下、しばしばクロロプレン系単量体と称す
る)が用いられる。コモノマーとしては、例えば、硫
黄、1−クロロ−1,3−ブタジエン、スチレン、アク
リロニトリル、メタクリロニトリル、イソプレン、ブタ
ジエン、メタクリル酸及びこれらのエステル類などであ
る。これらはクロロプレンの持つ特性を損なわない範囲
で用いることができる。
【0007】本発明で用いられるマレイミド単量体は下
記一般式(3)で示されるものである。一般式(3)
【化5】 (ただし、Rはシクロアルキル基、アリール基または置
換アリール基のいずれかである)。マレイミド単量体と
しては、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニル
マレイミド、N−クロロフェニルマレイミド、N−ブロ
モフェニルマレイミド、N−メチルフェニルマレイミ
ド、N−エチルフェニルマレイミド、N−ジメチルフェ
ニルマレイミド、N−ジエチルフェニルマレイミド、N
−ニトロフェニルマレイミド、N−ヒドロキシフェニル
マレイミド、N−メトキシフェニルマレイミド、N−エ
トキシフェニルマレイミド、N−カルボキシフェニルマ
レイミド等が挙げられる。この中でも、経済性などの観
点から、上記(3)式中のRがシクロヘキシル基、フェ
ニル基、クロロフェニル基、メチルフェニル基、ジメチ
ルフェニル基、エチルフェニル基、ジエチルフェニル
いずれかであるマレイミド単量体が好適であり、これ
らの一種類、または二種類以上の混合体として用いられ
る(以下、しばしばマレイミド系単量体と称する)。
【0008】本発明による共重合体の合成は周知の重合
方法、すなわち溶液重合、乳化重合、塊状重合などで実
施できるが、重合時の除熱、温度制御の観点から溶液重
合または乳化重合が好ましい。
【0009】溶液重合の場合は、クロロプレン系単量体
とマレイミド系単量体の共通溶媒となる例えばトルエ
ン、ベンゼン、キシレン、アセトン、テトラヒドロフラ
ン、ジメチルスルフォキシド、ジメチルホルムアミドな
どを準備し、クロロプレン系単量体とマレイミド系単量
体を別々に溶媒に溶解し、あるいはクロロプレン系単量
体に予めマレイミド系単量体を溶解した後溶媒に溶解
し、周知のラジカル開始剤で重合反応を開始することが
できる。重合開始剤は、重合温度において遊離ラジカル
を発生する化合物であれば特に制限はなく、例えば、ア
ゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリ
ル)、アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)な
どのアゾ系化合物類、ジ−n−プロピルペルオキシジカ
ーボネート、ラウロイルペルオキシドなどの有機過酸化
物類などがある。
【0010】乳化重合の場合は、マレイミド系単量体の
分散不良を避けるためクロロプレン系単量体にマレイミ
ド系単量体を予め溶解、分散した後に重合に供すること
が望ましい。乳化剤としては、高級アルコール硫酸エス
テル、高級アルキルエーテル硫酸エステル、アルキルフ
ェニルエーテル硫酸エステル、硫酸化脂肪酸エステルな
どのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩、アルキルベン
ゼンスルホン酸のアルカリ金属塩、不均化ロジン酸、非
変性ロジン酸のアルカリ金属塩、β−ナフタレンスルホ
ン酸のホルマリン縮合物のアルカリ金属塩、ポリオキシ
エチレンアルキルエーテルなどが用いられる。これらの
中でもラウリル硫酸ナトリウムやドデシルベンゼンスル
ホン酸ナトリウムが好ましく用いられる。連鎖移動剤と
してはアルキルメルカプタン、ジアルキルザントゲンジ
スルフィドなどが用いられる。重合開始剤としては通常
のラジカル重合で用いられる過硫酸カリウム、過酸化ベ
ンゾイルなどが用いられる。また、重合時のマレイミド
単量体の加水分解を避けるため、系内のpHを7以下、
好ましくは5以下に制御し重合を実施する。
【0011】次に、本発明においては、既述の化学式
(1)の重合度をM、化学式(2)の重合度をNとした
時に、M+Nが10以上5000以下であることが重要
であり、M+Nが10〜5000の範囲である場合に実
用上有益な重合体となり得る。
【0012】重合温度については特に制約するものでは
ないが、0〜60℃が一般的であり、好ましくは10〜
50℃である。
【0013】重合率は実用的見地から50%以上が望ま
しく、所定の重合率に達した時点で反応液を冷却し、重
合禁止剤を少量添加して停止させる。重合禁止剤として
は、例えばチオジフェニルアミン、4−第三ブチルカテ
コール、ジエチルヒドロキシルアミンなどの周知のラジ
カル重合防止剤が用いられる。溶液重合の場合は反応停
止後、必要に応じて、脱溶媒や溶剤後添加などの濃度調
整操作が可能であり、更には本発明の優れた特性を損な
わない範囲で増粘剤や可塑剤などを添加することができ
る。乳化重合における共重合体の単離は周知の凍結凝固
−水洗法などを採用し実施される。
【0014】
【実施例】以下、実施例により、本発明の共重合体の製
造法を具体的に説明するが、これによって本発明は限定
されるものではない。
【0015】実験例1〜2及び実施例1 表1に示した所定量のクロロプレン系単量体にマレイミ
ド系単量体を加え、室温下、マグネチックスタラーで分
散、溶解した。次に、SUS配管、バルブ等を付帯する
内容積1リットルの耐圧ガラス製重合缶に表1記載の溶
媒及び上記の単量体混合物を注ぎ、真空、ドライ窒素ガ
ス封入を二回繰り返した後、窒素ガス圧力を1Kg/c
かけて窒素雰囲気を維持した。仕込液を攪拌し、温
度調整後、予め10重量%となるようにトルエンに溶解
した開始剤アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリ
ル)30ccを重合缶に付帯する別配管から窒素ガスで
断続的に圧入、滴下し、重合反応を開始させた。反応液
中の単量体残量を逐次ガスクロで分析し、重合途中の単
量体転化率を追跡した。転化率が所定の値に達した時、
反応液を冷却し、重合禁止剤チオジフェニルアミンのト
ルエン溶液を仕込単量体全量に対して50ppm添加し
て反応を停止させた。こうして本発明による共重合体
(以下、ポリマーと言い替える)を得た。
【0016】次に、上記のポリマーをベンゼンとメタノ
ールで精製し、精製したポリマーの一部を重クロロホル
ムに溶解し、分子構造、結合状態をH核磁気共鳴スペ
クトル、13C核磁気共鳴スペクトルで同定した。一
方、精製したポリマーの一部をKRS板に塗布、乾燥し
て、ポリマーの赤外吸収スペクトルを測定した。ポリマ
ーの重合度はゲルパーミエーションクロマトグラフィの
測定結果から算出した。
【0017】実験例3〜4 表2に示す所定量のクロロプレン系単量体にマレイミド
系単量体を加え、室温下で分散、溶解した。一方、重合
用石鹸液は別途作製した。3リットルの4ツ口セパラブ
ルフラスコに上記の石鹸液とクロロプレン系単量体及び
マレイミド系単量体の混合物を加え、攪拌し、乳化させ
た。重合は、窒素雰囲気下重合温度30℃で過硫酸カリ
ウムの水溶液を断続的に滴下しながら行った。重合反応
の進行を比重測定により追跡した。単量体の転化率が8
0%に達した時点で、重合禁止剤としてチオジフェニル
アミンを生成重合体量あたり100ppm添加して重合
を停止させた。ポリマーラテックス中に含まれる未反応
の単量体を減圧除去し、ポリマーを得た。ラテックスの
一部をベンゼン及びメタノールで精製し、ポリマーの構
造を赤外吸収スペクトルで同定した。重合度はゲルパー
ミエーションクロマトグラフィ測定結果から算出した。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】ここで、クロロプレン単量体及び2,3−
ジクロロ−1,3−ブタジエン単量体は電気化学工業社
製単量体を用いた。N−シクロヘキシルマレイミド単量
体は日本油脂社製単量体、N−フェニルマレイミド単量
体は日本触媒社製単量体を用いた。
【0021】実験例1で得られた共重合体の400MH
zのH核磁気共鳴スペクトル(図1)について、主成
分に関する帰属を表3と化学式(4)により示す。
【0022】
【表3】
【0023】化学式(4)
【化6】
【0024】同じく実験例1で得られた共重合体の40
0MHzの13C核磁気共鳴スペクトル(図2)につい
て、主成分に関する帰属を表4と化学式(5)により示
す。
【0025】
【表4】
【0026】化学式(5)
【化7】
【0027】同じく実験例1で得られた共重合体のフー
リエ赤外吸収スペクトル(図3)について、主成分に関
する帰属を表5により示す。
【0028】
【表5】
【0029】実験例2で得られた共重合体の400MH
zのH核磁気共鳴スペクトル(図4)について、主成
分に関する帰属を表6と化学式(6)により示す。
【0030】
【表6】
【0031】化学式(6)
【化8】
【0032】同じく実験例2で得られた共重合体のフー
リエ赤外吸収スペクトル(図5)について、主成分に関
する帰属を表7により示す。
【0033】
【表7】
【0034】実験例3で得られた共重合体のフーリエ赤
外吸収スペクトル(図6)について、主成分に関する帰
属を表8により示す。
【0035】
【表8】
【0036】
【発明の効果】本発明によるクロロプレン共重合体は分
子構造上、耐結晶性、耐熱性、高剛性、接着性、殺菌
性、防黴性等の優れた特性が期待できる共重合体であ
る。従って、共重合体自体での工業部品や製品としての
利用の他、クロロプレンゴムの改質材としての利用等が
期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実験例1で得られた共重合体の400MHzの
H核磁気共鳴スペクトルである。
【図2】実験例1で得られた共重合体の400MHzの
13C核磁気共鳴スペクトルである。
【図3】実験例1で得られた共重合体のフーリエ赤外吸
収スペクトルである。
【図4】実験例2で得られた共重合体の400MHzの
H核磁気共鳴スペクトルである。
【図5】実験例2で得られた共重合体のフーリエ赤外吸
収スペクトルである。
【図6】実験例3で得られた共重合体のフーリエ赤外吸
収スペクトルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 222/40 C08F 236/18 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】分子内に、下記の化学式(1)及び(2)
    で表される結合単位、及び2,3−ジクロロ−1,3−
    ブタジエン単量体単位を有し、化学式(1)の重合度を
    M、化学式(2)の重合度をNとした時に、M/Nの比
    率が4999/1〜1/4999であり、M+Nが10
    以上5000以下であるクロロプレン共重合体。化学式
    (1) 【化1】 化学式(2) 【化2】 (ただし、化学式(2)中のRはシクロアルキル基、ア
    リール基または置換アリール基のいずれかである)
  2. 【請求項2】請求項1において、Rがシクロヘキシル
    基、フェニル基、クロロフェニル基、メチルフェニル
    基、ジメチルフェニル基、エチルフェニル基、ジエチル
    フェニル基のいずれかであるクロロプレン共重合体。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載のクロロプレン共重合
    体の製造方法であって、クロロプレン単量体、マレイミ
    ド単量体、及び2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン
    単量体を、重合温度0〜60℃で重合することを特徴と
    するクロロプレン共重合体の製造方法。
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