JP4187504B2 - 共重合体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明性、機械特性、低吸湿性、高耐熱性等の性質に優れた共重合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタクリル樹脂は、機械特性や成形加工性、耐候性等にバランスのとれた性質を有しており、シート材料あるいは成形材料として多方面に使用されている。さらに、メタクリル樹脂は、高透明性、高アッベ数、低複屈折等の光学的にも優れた性質を有している。最近ではこうした特性を活かして、ビデオディスク、オーディオディスク、コンピュータ用追記型ディスク等のディスク材料や、カメラ、ビデオカメラ、投写型テレビ、光ピックアップ等のレンズ材料、さらに光ファイバー、光コネクターなど種々の光伝送材料として用途が広がっている。
【０００３】
しかしながら、メタクリル樹脂は比較的高い吸湿性を有している。すなわち、吸湿により寸法変化や成形品のそりが生じることがあり、また吸湿と乾燥の長期繰り返しサイクルによりクラックが発生することもあるため、その使用が制限されている用途もある。特に、ディスク材料や、それらの光学系に用いる光ピックアップレンズ、コネクター等の用途においては、吸湿による寸法変化の影響が大きいといわれている。また、メタクリル樹脂からなるシートは、吸湿によるそりが生じることもある。さらに、メタクリル樹脂は耐熱性に欠けるため、車載用途等の使用が制限されることもある。以上の理由から、メタクリル樹脂の光学性質を維持しつつ、低吸湿化と高耐熱化を達成した樹脂が強く望まれている。
【０００４】
それ故、近年、メタクリル樹脂の光学的性質を保持しながら吸湿性、耐熱性を改善するための数多くの提案がなされている。
【０００５】
例えば、メタクリル樹脂に低吸水性を付与する方法として、メタクリル酸メチルとメタクリル酸シクロヘキシルとの共重合体（特許文献１参照）、メタクリル酸メチルとメタクリル酸シクロヘキシル及びメタクリル酸ベンジルとの共重合体（特許文献２参照）が提案されている。しかしながら、これらの共重合体の低吸湿化は達成されるものの耐熱性や機械特性が低下するという問題を有していた。
【０００６】
メタクリル樹脂以上の耐熱性を有する透明樹脂を得る方法として、メタクリル酸エステルの構造類似体であるα−メチレン−γ−ブチロラクトン系化合物の単独重合体を利用する方法が提案されている。
【０００７】
具体的には、α−メチレン−γ−ブチロラクトンの単独重合体（非特許文献１参照）、γ−メチル−α−メチレン−γ−ブチロラクトンの単独重合体（非特許文献２参照）、γ−フェニル−α−メチレン−γ−ブチロラクトンの単独重合体と３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンの単独重合体（非特許文献３参照）が挙げられる。しかしながら、これらの単独重合体の高耐熱化は達成されるものの、機械特性が低下するという問題を有していた。
【０００８】
また、共重合体に高耐熱性を付与する方法として、α−メチレン−γ−ブチロラクトン系化合物を重合する方法が提案されている。具体的には、スチレン、メタクリル酸メチル、アクリロニトリル、アクリルアミド等の単量体とα−メチレン−γ−ブチロラクトンの共重合体（非特許文献４、非特許文献５、非特許文献６参照）、スチレン、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ノルマルブチル、アクリル酸ノルマルブチル等の単量体とアルキル基置換α−メチレン−γ−ブチロラクトンの共重合体（特許文献３、特許文献４参照）が提案されている。しかしながら、これらの共重合体では、高耐熱化は達成されるものの、吸湿性については具体的な言及がなく、本発明者の検討によれば吸湿性の点でメタクリル樹脂に劣るものであった。
【０００９】
以上述べたように、従来の公知の（共）重合体には、メタクリル樹脂の光学性質と機械特性を維持しつつ、低吸湿化と高耐熱化の両方を達成した樹脂として十分満足するものがないのが現状である。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５８−５３１８号公報
【特許文献２】
特開昭５８−１３６５２号公報
【特許文献３】
特開平８−２３１６４８号公報
【特許文献４】
特開平９−１２６４４号公報
【非特許文献１】
マクロモレキュールズ（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）、１２巻、１９７９年、５４６‐５５１ページ
【非特許文献２】
マクロモレキュールズ（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）、１７巻、１９８４年、２９１３‐２９１６ページ
【非特許文献３】
デンタル・マテリアルズ（Ｄｅｎｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、８巻、１９９２年、２７０−２７３ページ
【非特許文献４】
ポリマー（Ｐｏｌｙｍｅｒ）、２０巻、１９７９年、１２１５−１２１６ページ
【非特許文献５】
マクロモレクラー・ケミー：ラピッド・コミュニケーションズ（Ｍａｋｒｏｍｏｌｅｋｕｌａｒｅ Ｃｈｅｍｉｅ：Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、３巻、１９８２年、３１１−３１５ページ
【非特許文献６】
ジャーナル・オブ・ポリマー・サイエンス・パートＡ：ポリマー・ケミストリー・エディション（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｔ Ａ： Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｅｄｉｔｉｏｎ）、２０巻、１９８２年、２８１９−２８２８ページ
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、透明性、機械特性、低吸湿性及び高耐熱性に優れた共重合体を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはこれらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、分子内にα−メチレン‐γ‐ブチロラクトン構造と脂環構造がγ位でスピロ結合した分子構造の単量体とこれと共重合可能な他の単量体との共重合体が、メタクリル樹脂並みの透明性、機械特性を維持しつつ、低吸湿化及び高耐熱化の両方を具備していることを見出し、本発明に到達した。
【００１３】
すなわち、本発明は、下記構造式（１）で表される単量体と、該単量体と共重合可能な他の単量体とを共重合してなる共重合体であって、下記構造式（１）において、（ｘ＝ 1 、Ｒ 1 ＝Ｒ 2 ＝Ｒ 4 ＝Ｈ、Ｒ 3 ＝ｔ−ブチル）、（ｘ＝１、Ｒ 1 ＝Ｒ 3 ＝Ｈ、Ｒ 2 ＋Ｒ 4 ＝−ＣＨ 2 −）又は（ｘ＝１、Ｒ 2 ＝Ｈ、Ｒ 1 ＋Ｒ 3 ＋Ｒ 4 ＝ＣＨ（ＣＨ 2 −） 3 ）であり、かつ、他の単量体がメタクリル酸メチルである共重合体である。
【００１４】
【化２】
（式中、ｘは０〜３のいずれかを示し、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を示す。また、Ｒ1〜Ｒ4は互いに結合して環構造を形成していてもよい。）
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の共重合体は、上記構造式（１）で示される単量体と該単量体と共重合可能な他の単量体とを共重合してなる。そして、構造式（１）で示される単量体は、構造式（１）において、（ｘ＝ 1 、Ｒ 1 ＝Ｒ 2 ＝Ｒ 4 ＝Ｈ、Ｒ 3 ＝ｔ−ブチル）、（ｘ＝１、Ｒ 1 ＝Ｒ 3 ＝Ｈ、Ｒ 2 ＋Ｒ 4 ＝−ＣＨ 2 −：後記構造式（２））又は（ｘ＝１、Ｒ 2 ＝Ｈ、Ｒ 1 ＋Ｒ 3 ＋Ｒ 4 ＝ＣＨ（ＣＨ 2 −） 3 ：後記構造式（３））である単量体である。また、共重合可能な他の単量体はメタクリル酸メチルである。
【００１６】
構造式（１）で示される単量体において、式中ｘは脂環構造の追加の炭素数（０〜３）を示す。すなわち、ｘ＝０のときシクロペンタン構造、ｘ＝１のときシクロヘキサン構造、ｘ＝２のときシクロヘプタン構造、ｘ＝３のときシクロオクタン構造となる。
【００１７】
また、Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立に水素原子または炭素数１〜４のアルキル基であり、具体的には、水素原子、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基等を示す。また、Ｒ1〜Ｒ4は互いに結合して環構造を形成してもよく、具体的には、ノルボルナンのような橋掛環やアダマンタンのような縮合環となっていてもよい。
【００１８】
構造式（１）の単量体としては、具体的に示すと、ｘ＝０、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈである３−メチレン−１−オキサスピロ［４．４］ノナン−２−オン（脂環構造がシクロペンタン）、ｘ＝１、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈである３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造がシクロヘキサン）、ｘ＝１、Ｒ1＝メチル、Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈである６−メチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が２−メチルシクロヘキサン）、ｘ＝１、Ｒ1＝ｔ−ブチル、Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈである６−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が２−ｔ−ブチルシクロヘキサン）、ｘ＝１、Ｒ1＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈ、Ｒ2＝メチルである７−メチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が３−メチルシクロヘキサン）、ｘ＝１、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ4＝Ｈ、Ｒ3＝メチルである８−メチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が４−メチルシクロヘキサン）、ｘ＝１、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ4＝Ｈ、Ｒ3＝エチルである８−エチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が４−エチルシクロヘキサン）、ｘ＝１、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ4＝Ｈ、Ｒ3＝ｔ−ブチルである８−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が４−ｔ−ブチルシクロヘキサン）、下記の構造式（２）で表されるｘ＝１、Ｒ1＝Ｒ3＝Ｈ、Ｒ2＋Ｒ4＝−ＣＨ2−である４′，５′−ジヒドロ−４′−メチレンスピロ［ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オン（脂環構造がノルボルナン）、下記の構造式（３）で表されるｘ＝１、Ｒ2＝Ｈ、Ｒ1＋Ｒ3＋Ｒ4＝ＣＨ（ＣＨ2−）3である４′−メチレンスピロ［アダマンタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オン（脂環構造がアダマンタン）、ｘ＝２、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈである３−メチレン−１−オキサスピロ［４．６］デカン−２−オン（脂環構造がシクロヘプタン）、ｘ＝３、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈである３−メチレン−１−オキサスピロ［４．７］デカン−２−オン（脂環構造がシクロオクタン）等である。なお、これら単量体はテトラヘドロン・レターズ（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、３５巻、１９９４年、１３７１−１３７４ページ、同２６巻、１９８５年、５６９７−５６９８ページおよびジャーナル・オブ・メディシナル・ケミストリー（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、２３巻、１９８０年、１０３１−１０３８ページの記載にしたがって容易に得ることができる。
【００１９】
【化３】
【００２０】
【化４】
【００２１】
これらのうち、共重合体の機械特性の点からは３−メチレン−１−オキサスピロ［４．４］ノナン−２−オン（脂環構造がシクロペンタン）、３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造がシクロヘキサン）が好ましく、共重合体の高耐熱性の点からは８−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が４−ｔ−ブチルシクロヘキサン）、４′，５′−ジヒドロ−４′−メチレンスピロ［ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オン（脂環構造がノルボルナン）、４′−メチレンスピロ［アダマンタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オン（脂環構造がアダマンタン）が好ましい。
【００２２】
本発明の共重合体における、構造式（１）で示される単量体単位の含有量は特に限定されないが、耐熱性の点から質量組成が５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましい。また、透明性と機械特性の点から該単量体単位の質量組成が５０質量％以下であることが好ましく、４５質量％以下であることがより好ましい。共重合される原料中の構造式（１）で示される単量体は単独であっても、２種類以上混合であってもかまわない。
【００２３】
構造式（１）で示される単量体と共重合される他の単量体としては、共重合体が要求される諸物性を損なわないものならはいずれでもよく、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ノルマルプロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ノルマルブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸イソアミル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸シクロヘキシル、２−メタクリロイルオキシ−１，７，７−トリメチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン、８−メタクリロイルオキシトリシクロ［５．２．１．０2,6］−４−デセン、８−メタクリロイルオキシトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン、メタクリル酸グリシジルなどのメタクリル酸エステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ノルマルプロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ノルマルブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸イソアミル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸シクロヘキシル、２−アクリロイルオキシ−１,７,７−トリメチルビシクロ［２.２.１］ヘプタン、８−メタクリロイルオキシトリシクロ［５．２．１．０2,6］−４−デセン、８−メタクリロイルオキシトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン、アクリル酸グリシジルなどのアクリル酸エステル、スチレン、α−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｏ，ｐ−ジメチルスチレンなどのビニル芳香族化合物からなる単量体が挙げられる。
【００２４】
このうち、共重合体の透明性と機械特性の点から、他の単量体が（メタ）アクリル酸エステルであることが好ましく、共重合体の光学的性能を考慮すればメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸メチルが特に好ましい。なお、本発明では、メタクリル酸メチルを用いる。
【００２５】
本発明の共重合体における他の単量体単位の含有量は特に限定されないが、透明性と機械特性の点から他の単量体単位の質量組成が５０質量％以上であることが好ましく、５５質量％以上であることがより好ましい。また、耐熱性の点から他の単量体の質量組成が９５質量％以下であることが好ましく、９０質量％以下であることがより好ましい。共重合される原料中の他の単量体は単独で用いられてもよく、２種類以上の混合であってもよい
【００２６】
本発明の共重合体の数平均分子量は機械特性と成形性の点から５０００〜５０万であることが好ましい。
【００２７】
他の単量体との共重合の際、構造式（１）で示される単量体は重合することで、下記部分構造式（４）の構成単位が形成される。
【００２８】
【化５】
（式中、ｘは０〜３のいずれかを示し、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を示す。また、Ｒ1〜Ｒ4は互いに結合して環構造を形成していてもよい。）
なお、本発明では、（ｘ＝ 1 、Ｒ 1 ＝Ｒ 2 ＝Ｒ 4 ＝Ｈ、Ｒ 3 ＝ｔ−ブチル）、（ｘ＝１、Ｒ 1 ＝Ｒ 3 ＝Ｈ、Ｒ 2 ＋Ｒ 4 ＝−ＣＨ 2 −）又は（ｘ＝１、Ｒ 2 ＝Ｈ、Ｒ 1 ＋Ｒ 3 ＋Ｒ 4 ＝ＣＨ（ＣＨ 2 −） 3 ）である。
【００２９】
共重合体の製造においては、一般に公知とされている重合形式を採用し得る。本発明における重合形式としては、例えば、ラジカル重合、アニオン重合、グループトランスファー重合（ＧＴＰ）、配位アニオン重合等が挙げられる。なかでも製造条件の点からラジカル重合が好ましい。
【００３０】
ラジカル重合において使用できる重合開始剤としては特に限定されないが、２，２´−アゾビスブチロニトリル、２，２´−アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリル、２，２´−アゾビス−２−メチルブチロニトリルなどのアゾ系開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、イソブチルパーオキサイド等の過酸化物系開始剤が好ましく用いうる。
【００３１】
ラジカル重合による共重合体の製造方法としては特に制限はなく、公知の重合方法を採用し得る。本発明における重合方法としては、例えば、塊状重合法、適当な溶媒を使用した溶液重合法、スラリー重合法、懸濁重合法、乳化重合法等が挙げられる。なかでも塊状重合法または溶液重合法が光学用途のように透明性を要求される用途には好ましい。
【００３２】
溶液重合の際に使用する溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、ヘキサンなどの炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、１，２−ジメトキシエタンなどの極性非プロトン性溶媒などが挙げられる。
【００３３】
重合温度については特に制限はないが、塊状重合の場合、好ましくは０〜２５０℃、さらに好ましくは２０〜２００℃の範囲である。
【００３４】
また、重合体の分子量を調節するために、水素、メルカプタン系化合物などの連鎖移動剤を添加してもよい。
【００３５】
本発明の共重合体の成形物は、その透明性、機械特性、高耐熱性、低吸湿性が優れており、耐熱アクリル板として用いることができる。すなわち、用途としては、光ピックアップレンズ、レーザービームプリンター用ｆθレンズ、眼鏡レンズ、カメラレンズ、ビデオカメラ等のレンズ材料、ビデオディスク、オーディオディスク、コンピュータ用追記型ディスク等のディスク材料、光ファイバー、光コネクターなどの光伝送材料、アクリル看板、アクリル水槽などのディスプレイ材料が挙げられる。
【００３６】
本発明の共重合体を用いて成形物を製造する際には、公知の溶融成型法、溶液成型法などが可能である。さらに、本発明の重合体は適量の可塑剤、架橋剤、着色剤、紫外線吸収剤、離型剤と併用して成型物を製造することができる。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって詳しく説明するが、本発明はこれらの記載に限定されるものではない。なお、実施例で得られた重合体及びその成型品の評価は以下の方法により行なった。
【００３８】
＜分子量Ｍｎ、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎ＞
ポリメタクリル酸メチルをスタンダードとしてゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ、溶媒：クロロホルム、Ｗａｔｅｒｓ製 ＧＰＣ−１５０Ｃ）により求めた。
【００３９】
＜重合物組成＞
プロトン核磁気共鳴分光法（1Ｈ−ＮＭＲ、溶媒：クロロホルム−ｄ1、温度：６０℃、日本電子製 ＪＮＭ−ＥＸ−２７０）により定量した。
なお、スペクトルの帰属は、以下のデータに基づき行なった。
・メタクリル酸メチル単位：−ＯＣＨ3（３Ｈ） ３．８−３．４ｐｐｍ；−ＣＨ2−（２Ｈ） ２．３−１．５ｐｐｍ；、−ＣＨ3（３Ｈ） １．２−０．７ｐｐｍ、
・構造式（１）で示される単量体単位：−Ｃ−ＣＨ2−Ｃ−（２Ｈ）および−ＣＯＯ−Ｃ−ＣＨ2−Ｃ−（２Ｈ）：２．３−１．５ｐｐｍ、脂環構造上のプロトン：２．１−１．２ｐｐｍ、８−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンの−Ｃ（ＣＨ3）3（９Ｈ）：１．０−０．７ｐｐｍ。
【００４０】
＜飽和吸水率＞
ポリマーを８０℃で２４時間乾燥し、シリンダー温度２５０℃、金型温度６０℃で射出成型し、５０×１００×２ｍｍの試験板を得た。これを８０℃で２４時間乾燥させた後の質量（乾燥質量）を測定し、ついで２５℃の温水中に質量が平衡に達するまで浸漬した。平衡後の質量（吸水質量）を測定し、次の式により求めた。
飽和吸水率（％）＝［（吸水質量−乾燥質量）／乾燥質量］×１００
【００４１】
＜全光線透過率＞
ヘイズメーター（スガ試験機製 ＨＧＭ−２Ｐ）を用い、ＪＩＳ−Ｋ−７１０５に従って測定した。
【００４２】
＜ガラス転移温度（Ｔｇ）＞
窒素気流下、昇温しながらＤＳＣ（Ｓｅｉｋｏ製 ＤＳＣ２２０Ｃ）を用い、ＪＩＳ−Ｋ−７１２１に従って測定した。
【００４３】
参考例１
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンの合成
テトラヘドロン・レターズ（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、３５巻、１９９４年、１３７１−１３７４ページに記載されている方法で合成した２−ブロモメチルアクリル酸エチルと、シクロヘキサノン（関東化学（株）製）を用いて、テトラヘドロン・レターズ（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、２６巻、１９８５年、５６９７−５６９８ページに記載されている方法で３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造がシクロヘキサン）を合成した。
【００４４】
参考例２
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．４］ノナン−２−オンの合成
シクロヘキサノンをシクロペンタノン（関東化学（株）製）とした以外は、参考例１と同様にして３−メチレン−１−オキサスピロ［４．４］デカン−２−オン（脂環構造がシクロペンタン）を合成した。
【００４５】
参考例３
８−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンの合成
シクロヘキサノンを４−ｔ−ブチルシクロヘキサノン（関東化学（株）製）とした以外は、参考例１と同様にして８−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が４−ｔ−ブチルシクロヘキサン）を合成した。
【００４６】
参考例４
４′，５′−ジヒドロ−４′−メチレンスピロ［ビシクロ［２．２．１］ヘプタ ン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オンの合成
シクロヘキサノンを２−ノルボルナノン（東京化成（株）製）とした以外は、参考例１と同様にして４′，５′−ジヒドロ−４′−メチレンスピロ［ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オン（脂環構造がノルボルナン）を合成した。
【００４７】
参考例５
４′−メチレンスピロ［アダマンタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オンの合成
シクロヘキサノンを２−アダマンタノン（東京化成（株）製）とした以外は、参考例１と同様にして４′−メチレンスピロ［アダマンタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オン（脂環構造がアダマンタン）を合成した。
【００４８】
参考例６
容量５００ｍｌのアンプル管中に、単量体単位として、参考例１で得られた３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン６０ｇとメタクリル酸メチル６０ｇおよび開始剤として、２，２´−アゾビスブチロニトリル６０ｍｇを入れ、凍結脱気、窒素置換を行なった。その後、窒素気流下、７０℃に加熱して重合を開始させ、８時間重合を行なった。
【００４９】
冷却した固形物をクロロホルム６００ｇに溶解させた。この溶液を大量のメタノール中にいれてポリマーを析出させ、濾過してメタノールで洗浄した。これを真空乾燥することにより粉末状の共重合体１０２ｇ（収率８５質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５０】
参考例７
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンおよびメタクリル酸メチルの使用量をそれぞれ３６ｇ、８４ｇとした以外は、参考例６と同様にして共重合体９８ｇ（収率８２質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５１】
参考例８
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンおよびメタクリル酸メチルの使用量をそれぞれ１２ｇ、１０８ｇとした以外は、参考例６と同様にして共重合体９６ｇ（収率８０質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５２】
参考例９
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンに代えて参考例２で得た３−メチレン−１−オキサスピロ［４．４］ノナン−２−オンとした以外は、参考例８と同様にして共重合体１０５ｇ（収率８８質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５３】
実施例１
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンに代えて参考例３で得た８−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンとした以外は、参考例８と同様にして共重合体９０ｇ（収率７５質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５４】
実施例２
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンに代えて参考例４で得た４′，５′−ジヒドロ−４′−メチレンスピロ［ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オンとした以外は、参考例８と同様にして共重合体８７ｇ（収率７３質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５５】
実施例３
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンに代えて参考例５で得た４′−メチレンスピロ［アダマンタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オンとした以外は、参考例８と同様にして共重合体８３ｇ（収率６９質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５６】
比較例１
メタクリル樹脂として、アクリペットＶＨ（三菱レイヨン（株）製）のペレットを用いて、参考例６と同様の評価し、表１の結果を得た。
この重合体の飽和吸水率は２．０％と高く、またガラス転移温度は１０６℃と低かった。
【００５７】
比較例２
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンに代えてγ，γ−ジメチル−α−メチレン−γ−ブチロラクトンとした以外は参考例６と同様にして共重合体１１０ｇ（収率９２質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
この共重合体の飽和吸水率は２．８％と高かった。
【００５８】
比較例３
容量５００ｍｌのアンプル管中に、３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン１２０ｇと２，２´−アゾビスブチロニトリル６０ｍｇを入れ、凍結脱気、窒素置換を行なった。その後、窒素気流下、７０℃に加熱して重合を開始させ、８時間重合を行なった。
【００５９】
冷却した固形物をクロロホルム６００ｇに溶解させた。この溶液を大量のメタノール中にいれてポリマーを析出させ、濾過してメタノールで洗浄した。これを真空乾燥することにより粉末状の単独重合体８４ｇ（収率７４質量％）を得た。この重合体を評価し、表１の結果を得た。
なお、この単独重合体は極めて脆く、射出成形することができないため、飽和吸水率と全光線透過率については測定できなかった。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【発明の効果】
本発明により、透明性、機械特性、高耐熱性、低吸水性に優れた共重合体が提供される。
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明性、機械特性、低吸湿性、高耐熱性等の性質に優れた共重合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタクリル樹脂は、機械特性や成形加工性、耐候性等にバランスのとれた性質を有しており、シート材料あるいは成形材料として多方面に使用されている。さらに、メタクリル樹脂は、高透明性、高アッベ数、低複屈折等の光学的にも優れた性質を有している。最近ではこうした特性を活かして、ビデオディスク、オーディオディスク、コンピュータ用追記型ディスク等のディスク材料や、カメラ、ビデオカメラ、投写型テレビ、光ピックアップ等のレンズ材料、さらに光ファイバー、光コネクターなど種々の光伝送材料として用途が広がっている。
【０００３】
しかしながら、メタクリル樹脂は比較的高い吸湿性を有している。すなわち、吸湿により寸法変化や成形品のそりが生じることがあり、また吸湿と乾燥の長期繰り返しサイクルによりクラックが発生することもあるため、その使用が制限されている用途もある。特に、ディスク材料や、それらの光学系に用いる光ピックアップレンズ、コネクター等の用途においては、吸湿による寸法変化の影響が大きいといわれている。また、メタクリル樹脂からなるシートは、吸湿によるそりが生じることもある。さらに、メタクリル樹脂は耐熱性に欠けるため、車載用途等の使用が制限されることもある。以上の理由から、メタクリル樹脂の光学性質を維持しつつ、低吸湿化と高耐熱化を達成した樹脂が強く望まれている。
【０００４】
それ故、近年、メタクリル樹脂の光学的性質を保持しながら吸湿性、耐熱性を改善するための数多くの提案がなされている。
【０００５】
例えば、メタクリル樹脂に低吸水性を付与する方法として、メタクリル酸メチルとメタクリル酸シクロヘキシルとの共重合体（特許文献１参照）、メタクリル酸メチルとメタクリル酸シクロヘキシル及びメタクリル酸ベンジルとの共重合体（特許文献２参照）が提案されている。しかしながら、これらの共重合体の低吸湿化は達成されるものの耐熱性や機械特性が低下するという問題を有していた。
【０００６】
メタクリル樹脂以上の耐熱性を有する透明樹脂を得る方法として、メタクリル酸エステルの構造類似体であるα−メチレン−γ−ブチロラクトン系化合物の単独重合体を利用する方法が提案されている。
【０００７】
具体的には、α−メチレン−γ−ブチロラクトンの単独重合体（非特許文献１参照）、γ−メチル−α−メチレン−γ−ブチロラクトンの単独重合体（非特許文献２参照）、γ−フェニル−α−メチレン−γ−ブチロラクトンの単独重合体と３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンの単独重合体（非特許文献３参照）が挙げられる。しかしながら、これらの単独重合体の高耐熱化は達成されるものの、機械特性が低下するという問題を有していた。
【０００８】
また、共重合体に高耐熱性を付与する方法として、α−メチレン−γ−ブチロラクトン系化合物を重合する方法が提案されている。具体的には、スチレン、メタクリル酸メチル、アクリロニトリル、アクリルアミド等の単量体とα−メチレン−γ−ブチロラクトンの共重合体（非特許文献４、非特許文献５、非特許文献６参照）、スチレン、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ノルマルブチル、アクリル酸ノルマルブチル等の単量体とアルキル基置換α−メチレン−γ−ブチロラクトンの共重合体（特許文献３、特許文献４参照）が提案されている。しかしながら、これらの共重合体では、高耐熱化は達成されるものの、吸湿性については具体的な言及がなく、本発明者の検討によれば吸湿性の点でメタクリル樹脂に劣るものであった。
【０００９】
以上述べたように、従来の公知の（共）重合体には、メタクリル樹脂の光学性質と機械特性を維持しつつ、低吸湿化と高耐熱化の両方を達成した樹脂として十分満足するものがないのが現状である。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５８−５３１８号公報
【特許文献２】
特開昭５８−１３６５２号公報
【特許文献３】
特開平８−２３１６４８号公報
【特許文献４】
特開平９−１２６４４号公報
【非特許文献１】
マクロモレキュールズ（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）、１２巻、１９７９年、５４６‐５５１ページ
【非特許文献２】
マクロモレキュールズ（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）、１７巻、１９８４年、２９１３‐２９１６ページ
【非特許文献３】
デンタル・マテリアルズ（Ｄｅｎｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、８巻、１９９２年、２７０−２７３ページ
【非特許文献４】
ポリマー（Ｐｏｌｙｍｅｒ）、２０巻、１９７９年、１２１５−１２１６ページ
【非特許文献５】
マクロモレクラー・ケミー：ラピッド・コミュニケーションズ（Ｍａｋｒｏｍｏｌｅｋｕｌａｒｅ Ｃｈｅｍｉｅ：Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、３巻、１９８２年、３１１−３１５ページ
【非特許文献６】
ジャーナル・オブ・ポリマー・サイエンス・パートＡ：ポリマー・ケミストリー・エディション（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｔ Ａ： Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｅｄｉｔｉｏｎ）、２０巻、１９８２年、２８１９−２８２８ページ
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、透明性、機械特性、低吸湿性及び高耐熱性に優れた共重合体を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはこれらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、分子内にα−メチレン‐γ‐ブチロラクトン構造と脂環構造がγ位でスピロ結合した分子構造の単量体とこれと共重合可能な他の単量体との共重合体が、メタクリル樹脂並みの透明性、機械特性を維持しつつ、低吸湿化及び高耐熱化の両方を具備していることを見出し、本発明に到達した。
【００１３】
すなわち、本発明は、下記構造式（１）で表される単量体と、該単量体と共重合可能な他の単量体とを共重合してなる共重合体であって、下記構造式（１）において、（ｘ＝ 1 、Ｒ 1 ＝Ｒ 2 ＝Ｒ 4 ＝Ｈ、Ｒ 3 ＝ｔ−ブチル）、（ｘ＝１、Ｒ 1 ＝Ｒ 3 ＝Ｈ、Ｒ 2 ＋Ｒ 4 ＝−ＣＨ 2 −）又は（ｘ＝１、Ｒ 2 ＝Ｈ、Ｒ 1 ＋Ｒ 3 ＋Ｒ 4 ＝ＣＨ（ＣＨ 2 −） 3 ）であり、かつ、他の単量体がメタクリル酸メチルである共重合体である。
【００１４】
【化２】
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の共重合体は、上記構造式（１）で示される単量体と該単量体と共重合可能な他の単量体とを共重合してなる。そして、構造式（１）で示される単量体は、構造式（１）において、（ｘ＝ 1 、Ｒ 1 ＝Ｒ 2 ＝Ｒ 4 ＝Ｈ、Ｒ 3 ＝ｔ−ブチル）、（ｘ＝１、Ｒ 1 ＝Ｒ 3 ＝Ｈ、Ｒ 2 ＋Ｒ 4 ＝−ＣＨ 2 −：後記構造式（２））又は（ｘ＝１、Ｒ 2 ＝Ｈ、Ｒ 1 ＋Ｒ 3 ＋Ｒ 4 ＝ＣＨ（ＣＨ 2 −） 3 ：後記構造式（３））である単量体である。また、共重合可能な他の単量体はメタクリル酸メチルである。
【００１６】
構造式（１）で示される単量体において、式中ｘは脂環構造の追加の炭素数（０〜３）を示す。すなわち、ｘ＝０のときシクロペンタン構造、ｘ＝１のときシクロヘキサン構造、ｘ＝２のときシクロヘプタン構造、ｘ＝３のときシクロオクタン構造となる。
【００１７】
また、Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立に水素原子または炭素数１〜４のアルキル基であり、具体的には、水素原子、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基等を示す。また、Ｒ1〜Ｒ4は互いに結合して環構造を形成してもよく、具体的には、ノルボルナンのような橋掛環やアダマンタンのような縮合環となっていてもよい。
【００１８】
構造式（１）の単量体としては、具体的に示すと、ｘ＝０、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈである３−メチレン−１−オキサスピロ［４．４］ノナン−２−オン（脂環構造がシクロペンタン）、ｘ＝１、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈである３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造がシクロヘキサン）、ｘ＝１、Ｒ1＝メチル、Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈである６−メチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が２−メチルシクロヘキサン）、ｘ＝１、Ｒ1＝ｔ−ブチル、Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈである６−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が２−ｔ−ブチルシクロヘキサン）、ｘ＝１、Ｒ1＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈ、Ｒ2＝メチルである７−メチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が３−メチルシクロヘキサン）、ｘ＝１、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ4＝Ｈ、Ｒ3＝メチルである８−メチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が４−メチルシクロヘキサン）、ｘ＝１、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ4＝Ｈ、Ｒ3＝エチルである８−エチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が４−エチルシクロヘキサン）、ｘ＝１、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ4＝Ｈ、Ｒ3＝ｔ−ブチルである８−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が４−ｔ−ブチルシクロヘキサン）、下記の構造式（２）で表されるｘ＝１、Ｒ1＝Ｒ3＝Ｈ、Ｒ2＋Ｒ4＝−ＣＨ2−である４′，５′−ジヒドロ−４′−メチレンスピロ［ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オン（脂環構造がノルボルナン）、下記の構造式（３）で表されるｘ＝１、Ｒ2＝Ｈ、Ｒ1＋Ｒ3＋Ｒ4＝ＣＨ（ＣＨ2−）3である４′−メチレンスピロ［アダマンタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オン（脂環構造がアダマンタン）、ｘ＝２、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈである３−メチレン−１−オキサスピロ［４．６］デカン−２−オン（脂環構造がシクロヘプタン）、ｘ＝３、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｈである３−メチレン−１−オキサスピロ［４．７］デカン−２−オン（脂環構造がシクロオクタン）等である。なお、これら単量体はテトラヘドロン・レターズ（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、３５巻、１９９４年、１３７１−１３７４ページ、同２６巻、１９８５年、５６９７−５６９８ページおよびジャーナル・オブ・メディシナル・ケミストリー（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、２３巻、１９８０年、１０３１−１０３８ページの記載にしたがって容易に得ることができる。
【００１９】
【化３】
【化４】
これらのうち、共重合体の機械特性の点からは３−メチレン−１−オキサスピロ［４．４］ノナン−２−オン（脂環構造がシクロペンタン）、３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造がシクロヘキサン）が好ましく、共重合体の高耐熱性の点からは８−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が４−ｔ−ブチルシクロヘキサン）、４′，５′−ジヒドロ−４′−メチレンスピロ［ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オン（脂環構造がノルボルナン）、４′−メチレンスピロ［アダマンタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オン（脂環構造がアダマンタン）が好ましい。
【００２２】
本発明の共重合体における、構造式（１）で示される単量体単位の含有量は特に限定されないが、耐熱性の点から質量組成が５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましい。また、透明性と機械特性の点から該単量体単位の質量組成が５０質量％以下であることが好ましく、４５質量％以下であることがより好ましい。共重合される原料中の構造式（１）で示される単量体は単独であっても、２種類以上混合であってもかまわない。
【００２３】
構造式（１）で示される単量体と共重合される他の単量体としては、共重合体が要求される諸物性を損なわないものならはいずれでもよく、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ノルマルプロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ノルマルブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸イソアミル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸シクロヘキシル、２−メタクリロイルオキシ−１，７，７−トリメチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン、８−メタクリロイルオキシトリシクロ［５．２．１．０2,6］−４−デセン、８−メタクリロイルオキシトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン、メタクリル酸グリシジルなどのメタクリル酸エステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ノルマルプロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ノルマルブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸イソアミル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸シクロヘキシル、２−アクリロイルオキシ−１,７,７−トリメチルビシクロ［２.２.１］ヘプタン、８−メタクリロイルオキシトリシクロ［５．２．１．０2,6］−４−デセン、８−メタクリロイルオキシトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン、アクリル酸グリシジルなどのアクリル酸エステル、スチレン、α−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｏ，ｐ−ジメチルスチレンなどのビニル芳香族化合物からなる単量体が挙げられる。
【００２４】
このうち、共重合体の透明性と機械特性の点から、他の単量体が（メタ）アクリル酸エステルであることが好ましく、共重合体の光学的性能を考慮すればメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸メチルが特に好ましい。なお、本発明では、メタクリル酸メチルを用いる。
【００２５】
本発明の共重合体における他の単量体単位の含有量は特に限定されないが、透明性と機械特性の点から他の単量体単位の質量組成が５０質量％以上であることが好ましく、５５質量％以上であることがより好ましい。また、耐熱性の点から他の単量体の質量組成が９５質量％以下であることが好ましく、９０質量％以下であることがより好ましい。共重合される原料中の他の単量体は単独で用いられてもよく、２種類以上の混合であってもよい
【００２６】
本発明の共重合体の数平均分子量は機械特性と成形性の点から５０００〜５０万であることが好ましい。
【００２７】
他の単量体との共重合の際、構造式（１）で示される単量体は重合することで、下記部分構造式（４）の構成単位が形成される。
【００２８】
【化５】
なお、本発明では、（ｘ＝ 1 、Ｒ 1 ＝Ｒ 2 ＝Ｒ 4 ＝Ｈ、Ｒ 3 ＝ｔ−ブチル）、（ｘ＝１、Ｒ 1 ＝Ｒ 3 ＝Ｈ、Ｒ 2 ＋Ｒ 4 ＝−ＣＨ 2 −）又は（ｘ＝１、Ｒ 2 ＝Ｈ、Ｒ 1 ＋Ｒ 3 ＋Ｒ 4 ＝ＣＨ（ＣＨ 2 −） 3 ）である。
【００２９】
共重合体の製造においては、一般に公知とされている重合形式を採用し得る。本発明における重合形式としては、例えば、ラジカル重合、アニオン重合、グループトランスファー重合（ＧＴＰ）、配位アニオン重合等が挙げられる。なかでも製造条件の点からラジカル重合が好ましい。
【００３０】
ラジカル重合において使用できる重合開始剤としては特に限定されないが、２，２´−アゾビスブチロニトリル、２，２´−アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリル、２，２´−アゾビス−２−メチルブチロニトリルなどのアゾ系開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、イソブチルパーオキサイド等の過酸化物系開始剤が好ましく用いうる。
【００３１】
ラジカル重合による共重合体の製造方法としては特に制限はなく、公知の重合方法を採用し得る。本発明における重合方法としては、例えば、塊状重合法、適当な溶媒を使用した溶液重合法、スラリー重合法、懸濁重合法、乳化重合法等が挙げられる。なかでも塊状重合法または溶液重合法が光学用途のように透明性を要求される用途には好ましい。
【００３２】
溶液重合の際に使用する溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、ヘキサンなどの炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、１，２−ジメトキシエタンなどの極性非プロトン性溶媒などが挙げられる。
【００３３】
重合温度については特に制限はないが、塊状重合の場合、好ましくは０〜２５０℃、さらに好ましくは２０〜２００℃の範囲である。
【００３４】
また、重合体の分子量を調節するために、水素、メルカプタン系化合物などの連鎖移動剤を添加してもよい。
【００３５】
本発明の共重合体の成形物は、その透明性、機械特性、高耐熱性、低吸湿性が優れており、耐熱アクリル板として用いることができる。すなわち、用途としては、光ピックアップレンズ、レーザービームプリンター用ｆθレンズ、眼鏡レンズ、カメラレンズ、ビデオカメラ等のレンズ材料、ビデオディスク、オーディオディスク、コンピュータ用追記型ディスク等のディスク材料、光ファイバー、光コネクターなどの光伝送材料、アクリル看板、アクリル水槽などのディスプレイ材料が挙げられる。
【００３６】
本発明の共重合体を用いて成形物を製造する際には、公知の溶融成型法、溶液成型法などが可能である。さらに、本発明の重合体は適量の可塑剤、架橋剤、着色剤、紫外線吸収剤、離型剤と併用して成型物を製造することができる。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって詳しく説明するが、本発明はこれらの記載に限定されるものではない。なお、実施例で得られた重合体及びその成型品の評価は以下の方法により行なった。
【００３８】
＜分子量Ｍｎ、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎ＞
ポリメタクリル酸メチルをスタンダードとしてゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ、溶媒：クロロホルム、Ｗａｔｅｒｓ製 ＧＰＣ−１５０Ｃ）により求めた。
【００３９】
＜重合物組成＞
プロトン核磁気共鳴分光法（1Ｈ−ＮＭＲ、溶媒：クロロホルム−ｄ1、温度：６０℃、日本電子製 ＪＮＭ−ＥＸ−２７０）により定量した。
なお、スペクトルの帰属は、以下のデータに基づき行なった。
・メタクリル酸メチル単位：−ＯＣＨ3（３Ｈ） ３．８−３．４ｐｐｍ；−ＣＨ2−（２Ｈ） ２．３−１．５ｐｐｍ；、−ＣＨ3（３Ｈ） １．２−０．７ｐｐｍ、
・構造式（１）で示される単量体単位：−Ｃ−ＣＨ2−Ｃ−（２Ｈ）および−ＣＯＯ−Ｃ−ＣＨ2−Ｃ−（２Ｈ）：２．３−１．５ｐｐｍ、脂環構造上のプロトン：２．１−１．２ｐｐｍ、８−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンの−Ｃ（ＣＨ3）3（９Ｈ）：１．０−０．７ｐｐｍ。
【００４０】
＜飽和吸水率＞
ポリマーを８０℃で２４時間乾燥し、シリンダー温度２５０℃、金型温度６０℃で射出成型し、５０×１００×２ｍｍの試験板を得た。これを８０℃で２４時間乾燥させた後の質量（乾燥質量）を測定し、ついで２５℃の温水中に質量が平衡に達するまで浸漬した。平衡後の質量（吸水質量）を測定し、次の式により求めた。
飽和吸水率（％）＝［（吸水質量−乾燥質量）／乾燥質量］×１００
【００４１】
＜全光線透過率＞
ヘイズメーター（スガ試験機製 ＨＧＭ−２Ｐ）を用い、ＪＩＳ−Ｋ−７１０５に従って測定した。
【００４２】
＜ガラス転移温度（Ｔｇ）＞
窒素気流下、昇温しながらＤＳＣ（Ｓｅｉｋｏ製 ＤＳＣ２２０Ｃ）を用い、ＪＩＳ−Ｋ−７１２１に従って測定した。
【００４３】
参考例１
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンの合成
テトラヘドロン・レターズ（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、３５巻、１９９４年、１３７１−１３７４ページに記載されている方法で合成した２−ブロモメチルアクリル酸エチルと、シクロヘキサノン（関東化学（株）製）を用いて、テトラヘドロン・レターズ（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、２６巻、１９８５年、５６９７−５６９８ページに記載されている方法で３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造がシクロヘキサン）を合成した。
【００４４】
参考例２
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．４］ノナン−２−オンの合成
シクロヘキサノンをシクロペンタノン（関東化学（株）製）とした以外は、参考例１と同様にして３−メチレン−１−オキサスピロ［４．４］デカン−２−オン（脂環構造がシクロペンタン）を合成した。
【００４５】
参考例３
８−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンの合成
シクロヘキサノンを４−ｔ−ブチルシクロヘキサノン（関東化学（株）製）とした以外は、参考例１と同様にして８−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン（脂環構造が４−ｔ−ブチルシクロヘキサン）を合成した。
【００４６】
参考例４
４′，５′−ジヒドロ−４′−メチレンスピロ［ビシクロ［２．２．１］ヘプタ ン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オンの合成
シクロヘキサノンを２−ノルボルナノン（東京化成（株）製）とした以外は、参考例１と同様にして４′，５′−ジヒドロ−４′−メチレンスピロ［ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オン（脂環構造がノルボルナン）を合成した。
【００４７】
参考例５
４′−メチレンスピロ［アダマンタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オンの合成
シクロヘキサノンを２−アダマンタノン（東京化成（株）製）とした以外は、参考例１と同様にして４′−メチレンスピロ［アダマンタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オン（脂環構造がアダマンタン）を合成した。
【００４８】
参考例６
容量５００ｍｌのアンプル管中に、単量体単位として、参考例１で得られた３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン６０ｇとメタクリル酸メチル６０ｇおよび開始剤として、２，２´−アゾビスブチロニトリル６０ｍｇを入れ、凍結脱気、窒素置換を行なった。その後、窒素気流下、７０℃に加熱して重合を開始させ、８時間重合を行なった。
【００４９】
冷却した固形物をクロロホルム６００ｇに溶解させた。この溶液を大量のメタノール中にいれてポリマーを析出させ、濾過してメタノールで洗浄した。これを真空乾燥することにより粉末状の共重合体１０２ｇ（収率８５質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５０】
参考例７
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンおよびメタクリル酸メチルの使用量をそれぞれ３６ｇ、８４ｇとした以外は、参考例６と同様にして共重合体９８ｇ（収率８２質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５１】
参考例８
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンおよびメタクリル酸メチルの使用量をそれぞれ１２ｇ、１０８ｇとした以外は、参考例６と同様にして共重合体９６ｇ（収率８０質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５２】
参考例９
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンに代えて参考例２で得た３−メチレン−１−オキサスピロ［４．４］ノナン−２−オンとした以外は、参考例８と同様にして共重合体１０５ｇ（収率８８質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５３】
実施例１
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンに代えて参考例３で得た８−ｔ−ブチル−３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンとした以外は、参考例８と同様にして共重合体９０ｇ（収率７５質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５４】
実施例２
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンに代えて参考例４で得た４′，５′−ジヒドロ−４′−メチレンスピロ［ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オンとした以外は、参考例８と同様にして共重合体８７ｇ（収率７３質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５５】
実施例３
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンに代えて参考例５で得た４′−メチレンスピロ［アダマンタン−２，２′（５Ｈ′）−フラン］−５′−オンとした以外は、参考例８と同様にして共重合体８３ｇ（収率６９質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
【００５６】
比較例１
メタクリル樹脂として、アクリペットＶＨ（三菱レイヨン（株）製）のペレットを用いて、参考例６と同様の評価し、表１の結果を得た。
この重合体の飽和吸水率は２．０％と高く、またガラス転移温度は１０６℃と低かった。
【００５７】
比較例２
３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オンに代えてγ，γ−ジメチル−α−メチレン−γ−ブチロラクトンとした以外は参考例６と同様にして共重合体１１０ｇ（収率９２質量％）を得た。この共重合体を評価し、表１の結果を得た。
この共重合体の飽和吸水率は２．８％と高かった。
【００５８】
比較例３
容量５００ｍｌのアンプル管中に、３−メチレン−１−オキサスピロ［４．５］デカン−２−オン１２０ｇと２，２´−アゾビスブチロニトリル６０ｍｇを入れ、凍結脱気、窒素置換を行なった。その後、窒素気流下、７０℃に加熱して重合を開始させ、８時間重合を行なった。
【００５９】
冷却した固形物をクロロホルム６００ｇに溶解させた。この溶液を大量のメタノール中にいれてポリマーを析出させ、濾過してメタノールで洗浄した。これを真空乾燥することにより粉末状の単独重合体８４ｇ（収率７４質量％）を得た。この重合体を評価し、表１の結果を得た。
なお、この単独重合体は極めて脆く、射出成形することができないため、飽和吸水率と全光線透過率については測定できなかった。
【００６０】
【表１】
【発明の効果】
本発明により、透明性、機械特性、高耐熱性、低吸水性に優れた共重合体が提供される。
Claims (2)
- 構造式（１）で表される単量体と該単量体と共重合可能な他の単量体とを共重合してなる共重合体であって、
該構造式（１）において、（ｘ＝ 1 、Ｒ 1 ＝Ｒ 2 ＝Ｒ 4 ＝Ｈ、Ｒ 3 ＝ｔ−ブチル）、（ｘ＝１、Ｒ 1 ＝Ｒ 3 ＝Ｈ、Ｒ 2 ＋Ｒ 4 ＝−ＣＨ 2 −）又は（ｘ＝１、Ｒ 2 ＝Ｈ、Ｒ 1 ＋Ｒ 3 ＋Ｒ 4 ＝ＣＨ（ＣＨ 2 −） 3 ）であり、かつ、
他の単量体がメタクリル酸メチルである
共重合体。 - 構造式（１）で表される単量体単位と共重合可能な他の単量体単位の組成が、構造式（１）で表される単量体単位が５〜５０質量％、他の単量体単位が５０〜９５質量％である請求項１に記載の共重合体。
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