JP4839636B2 - 環状オレフィン系ポリマーの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の環状オレフィン系ポリマーの製造方法において、前記第1溶液と第2溶液は、少なくとも一方に触媒を含むことが好ましく、更には、前記第1溶液と第2溶液は、いずれか一方に触媒を含み、他方に触媒助剤を含むことがより好ましい。これらにより、反応を促進することができる。
本発明の環状オレフィン系ポリマーの製造方法において、前記中空混合機は、前記微細構造を複数有するものを用いることが好ましい。これにより、生産性を向上させることがきる。
さらに、本発明の環状オレフィン系ポリマーの製造方法にポリマーは、さらに水素添加することもできる。
また、本発明の環状オレフィン系ポリマーの製造方法において、前記第1溶液と第2溶液は、いずれか一方または両方に、連鎖移動剤(C)を含むことが好ましく、これにより、得られるポリマーの分子量を調整することが容易となる。また、前記第1溶液と第2溶液は、少なくとも一方に触媒を含むことが好ましく、更には、前記第1溶液と第2溶液は、いずれか一方に触媒を含み、他方に触媒助剤を含むことがより好ましい。これらにより、反応を促進することができる。
本発明で得られる環状オレフィン系ポリマーの開環重合体としては、例えば、(3)環状オレフィンモノマ−の開環(共)重合体、及び必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂などが挙げられる。
図1は、本発明の実施一形態の全体構成を簡略化して示す斜視図である。
本発明の環状オレフィン系ポリマーの製造方法の製造工程としては、第1溶液を第1供給源001から、また、第2溶液を第2供給源002から、それぞれ第1中空流路005および第2中空流路006を経由して、微細な構造を有する中空混合機003に連続的に供給し、中空混合機003内にフローセル型の反応領域として設けられた混合空間004において、第1溶液と第2溶液が混合されて、反応が起こり、環状オレフィン系ポリマーが生成するものである。ここで、混合空間004における混合効率を向上させるために、前記第1溶液と前記第2溶液は中空流路である微小空間007において、複数の層状に供給されて混合されるように、微小空間の構造を層状とすることが好ましい。
本発明に用いる反応装置としては、シリンジポンプやプランジャーポンプなどの供給装置を用いて、第1溶液および第2溶液を供給源001,002より、それぞれ入口接続部材009,010から、第1中空流路および第2中空流路が設けられた微細構造である微細加工部材015より混合空間に供給されるように構成されているものを用いることができる。図2における例では、前記微細加工部材015は保持部材013に収納され、混合部材012は、保持部材013の微細加工部材015上に配置され、それぞれの供給源より供給された前記第1溶液と前記第2溶液の流れは、微細加工部材より混合部材へとT字型の流れとする例を挙げるが、これらの部材の配置としてはY字型などであっても良い。また、前記混合空間は前記微細構造を構成する第1中空流路および第2中空流路上に配置し、絞られた形状とすることが好ましく、さらに出口部にスリット型の空間である出口スリット016を設けることにより、混合効率が向上させることができる。
前記第1溶液と第2溶液は、前記中空混合機内の混合空間で合流し、混合されて反応し、環状オレフィン系ポリマーを短時間で生成し、出口接続部011より排出される。より生産性を向上させるため、中空混合機003において、前記第1中空流路と第2中空流路から構成される微細構造(微細加工部材)、さらには混合空間を複数設けると好ましく、具体的にはこれらを並列に複数接続することが好ましい。なお、反応温度を制御の方法としては、混合空間近傍に温度制御部を設けて制御する方法、中空混合機を温度制御された水浴内に浸す方法が挙げられる。
前記微細構造について更に詳しく説明すると、微細加工部材015には、第1の供給源と第2の供給源からの供給口となる入口中空部017,018が設けられ、第1溶液と第2溶液は、各入口中空部017,018から微細な中空流路(第1中空流路、第2中空流路)019,020に導入され、さらに、第1溶液は第1中空流路より、第2溶液は第2中空流路より、それぞれ層状に、入口中空部からの溶液の流れに対し垂直方向に導入され、しかも、前記それぞれの溶液の層状流れが交互に接触するような構造として、その後に設けられた反応領域である微小混合空間において、層状流れを混合することが好ましく、前記混合空間は反応領域となる幅方向に細長い水平断面が矩形型である混合空間を有する出口スリット部016に供給されるように構成されると良いが、前記混合空間は、前記微細構造における断面積と同じ断面積を有していても良い。
また、中空混合機において、微細構造は102〜106μm2の断面積を有するが好ましく、微細構造における第1および第2中空流路019,020の幅D1,D2は、1〜1000μmが好ましく、10〜500μmであることがより好ましく、25〜60μmであることがさらに好ましい。また、隔壁021の厚みD3は、例えば10〜40μm,例えば10μmであり、一方、深さD4は、例えば10〜500μm、例えば400μmである。
前記アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基およびドデシル基等の側鎖を有していても良い(C1−C20)アルキル基が挙げられ、アルケニル基の具体例としては、ビニル基、アリル基、ブチニル基およびシクロヘキセニル基等の(C3−C10)アルケニル基が挙げられ、アルキニル基の具体例としては、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、1−ブチニル基、2−ブチニル基ヘキセニル基、オクテニル基およびヘプテニル基等の(C2−C20)アルキニル基が挙げられ、前記環状脂肪族基の具体例としては、シクロヘキシル基、シクロペンチル基およびメチルシクロヘキシル基等が挙げられ、アリール基の具体例としては、フェニル基、トリル基、ナフチル基、アントラセニル基およびフェニルエチニル基などの(C6−C40)アリール基が挙げられ、アラルキル基の具体例としてはベンジル基およびフェネチル基等の(C7−C15)アラルキル基が挙げられるが、本発明は何らこれらに限定されない。
また、前記シリル基の具体例としては、シリル基の他に、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリエトキシシリル基およびトリエトキシシリルエチル基などのアルコキシシリル基、前記エステル基の具体例としては、例えば、メチルエステル基、エチルエステル基、n−ブチルエステル基、t−ブチルエステル基およびn−プロピルエステル基などのエステル基、前記(メタ)アクリル基の具体例としては、例えば、メタクリロキシメチル基などの(メタ)アクリル基、前記エポキシ基としては、例えば、グリシジルエーテル基などのエポキシ基が挙げられる。
これらの中でも、2−30の炭素原子を有するα−オレフィン、イソブチレン、1,7−オクタジエン、1,6−オクタジエン、エチレン、プロピレン、4−メチル−1−ペンテン、1−デセンおよび1−ドデセンおよび1−ドデセンからなる群から選択されることが好ましい。
オレフィン性末端二重結合を有する連鎖移動剤は、予め決められた量使用することにより、所望の分子量範囲内に制御することができる。
前記8,9,10族の遷移金属としては、ニッケル、パラジウム、コバルトからなる群から選択されることが好ましい。
前記単一成分触媒としては、下記の式で表されるものが挙げられる。
上記式で表される触媒において、MがNiまたはPdを表わし、そして弱く配位した中性の供与性配位子L1〜L3が、シクロ(C8−C12)アルカジエン、ノルボナジエン、シクロ(C10−20)トリエン、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびメシチレンからなる群から選択されることが好ましい。
弱く配位したアニオンCA-がBF4−、PF6 -AlF3O3SCF3 -、SbF6 -、SbF3SOF-、B[C6F3]4−、およびB[C6H3(CF3)2]4 -からなる群から選択されることが好ましい。
前記ルイス酸としては、BF3、エテラート、TiCl3、SbF5、BCl3、B(OCH2CH3)3およびトリス(パーフルオロフェニル)ボロン、からなる群から選択されることが好ましい。
前記強ブレンステッド酸としては、HSbF6、HPF6、CF3CO2H、FSO3H・SbF3、H2C(SO2CF)2、CF3SO3Hおよびパラトルエンスルホン酸からなる群より選択される。
前記ハロゲン化化合物としては、ヘキサクロロアセトン、ヘキサフルオロアセトン、3−ブテン酸−2,2,3,4,4−ペンタクロロブチルエステル、ヘキサフルオログルタール酸、ヘキサフオロイソプロパノールおよびクロラニルからなる群より選択される。
前記電子供与化合物としては、脂肪族、および脂環族ジオレフィン類、ホスフィン類、および亜リン酸塩類、並びにこれらの混合物から選択されることが好ましい。
前記遷移金属化合物を構成する遷移金属元素としては、ニッケルアセチルアセトネート類、ニッケルカルボキシレート類、ニッケルジメチルグリオキシム、ニッケルエチルヘキサノエート、コバルトネオデカノエート、鉄ナフテナート、パラジウムエイルヘキサノエート、NiCl2(PPh3)2、NiCl2(PPh2CH2)2、ニッケル(II)ヘキサフルオロアセチルアセトネートテトラハイドレート、ニッケル(II)トリフルオロアセチルアセトネートダイハイドレート、ニッケル(II)アセチルアセトネートテトラハイドレート、ビスアリルニッケルブロミド、ビスアリルニッケルクロリド、ビスアリルニッケルアイオダイド、トランスPdCl2(PPh3)2、パラジウム(II)ビス(トリフルオロアセテート)、パラジウム(II)(ビスアセチルアセトネート)、バラジウム(II)2−エチルヘキサノエート、Pd(アセテート)2(PPh3)2、パラジウム(II)ブロマイド、パラジウム(II)クロライド、パラジウム(II)アイオダイド、パラジウム(II)オキサイド、モノアセトニトリルトリス(トリフェニルホスフィン)パラジウムテトラフルオロボート、ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム(II)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロロビス(ベンゾニトリル)パラジウム(Ii)、鉄(II)クロライド、鉄(III)クロライド、鉄(II)ブロマイド、鉄(III)ブロマイド、鉄(II)アセテート、鉄(III)アセチルアセトネート、フェロセン、ニケロセン、ニッケル(II)アセテート、ニッケルブロマイド、ニッケルクロライド、ジクロロヘキシルニッケルアセテート、ニッケルクテート、ニッケルオキサイド、ニッケルテトラフルオロボレート、コバルト(II)アセテート、コバルト(II)アセチルアセトネート、コバルト(III)アセチルアセトン、コバルト(II)ベンゾエート、コバルトコクロライド、コバルトブロマイド、シクロヘキシルコバルトアセテート類、コバルト(II)テトラフルオロボレート、ビス(アリル)ニッケル、ビス(シクロペンタジエニル)ニッケル、パラジウムアセチルアセトネート、パラジウム(アセトニトリル)ジクロライド、パラジウムビス(ジメチルスルホキシド)ジクロライド、白金ビストリエチルホスフィンハイドロブロマイド、ルテニウムトリス(トリフェニルホスフィン)ジクロライド、ルテニウムトリス(トリフェニルホスフィン)ハイドライドクロライド、ルテニウムトリクロライド、ルテニウムテトラキス(アセトニトリル)ジクロライド、ルテニウムテトラキス(ジメチルスルホキシド)ジクロライド、ロジウムクロライド、ロジウムトリス(トリフェニルホスフィン)トリクロライドの群より選択することが好ましい。遷移金属元素は1種類でもよく、必要に応じて2種類以上組み合わせて使用することができる。
まず、第1溶液として、環状オレフィンモノマー(A)を有機溶媒に溶解させ、また、第2溶液として、環状オレフィンモノマー(A)またはそれと異なる環状オレフィンモノマー(B)を、有機溶媒に溶解させて、それぞれ調整する。このとき、前記溶液に、連鎖移動剤(C)を添加するが、第1溶液と第2溶液の両方に添加することが好ましい。
連鎖移動剤の添加量としては、例えば、環状オレフィンモノマー全体のモル数に対して、約0.1モル%から50モル%を超えて用いられる。これは、前記触媒の種類およびその感度、連鎖移動剤の効率および所望の末端基に依存して、その添加量は環状オレフィンにより50モル%を越えることができ、例えば、60−80モル%とすることができる。低分子量樹脂を得ようとすると、より高い添加量、例えば、100モル%以上が必要となり得る。
上記有機溶媒としては、炭化水素、芳香族溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチルアセテート、エステル、ラクトン、ケトン、アミドなどが挙げられ、炭化水素溶媒の例としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、やシクロヘキサンなどが挙げられ、芳香族溶媒の例としては、ベンゼン、トルエン、キシレンやメシチレンなどが挙げられるが、これに限定されない。これら有機溶剤を単独や混合しても重合溶媒として使用できる。
前記環状オレフィン系樹脂の分子量分布[重量平均分子量:Mwと、数平均分子量:Mnとの比(Mw/Mn)]は、特に限定されないが、5以下が好ましく、特に4以下が好ましく、特に1〜3が好ましい。分子量分布が前記範囲内であると、電気特性に特に優れる。
前記分子量分布を測定する方法としては、例えばシクロヘキサンまたはテトラヒドロフランを有機溶剤とするGPCで測定することができる。
また、上記方法で重量平均分子量や分子量分布が測定できない環状オレフィン系ポリマーの場合には、通常の溶融加工法により樹脂層を形成し得る程度の溶融粘度や重合度を有するものを使用することができる。前記環状オレフィン系ポリマーのガラス転移温度は、使用目的に応じて適宜選択できるが、通常50℃以上、好ましくは70℃以上、より好ましくは100℃以上、さらに好ましくは125℃以上である。
1.耐熱性
セイコーインスツルメンツ(株)製TG/DTA220を用いて、窒素ガス200mL/分フロー下、昇温速度10℃/分の条件により、重量減少5%の時の温度を測定した。
2.ガラス転移温度(Tg)
セイコーインスツルメンツ(株)製DMS6100を用いて、窒素ガス300mL/分フロー下、測定周波数1Hz、昇温速度3℃/分の条件で、引張りモードで測定し、損失正接(tanδ)のピークトップ温度をガラス転移温度とした。
(1)環状オレフィン系ポリマーの合成
5−フェネチル−2−ノルボルネン30.97g(0.173mol)、5−ヘキシル−2−ノルボルネン7.05g(0.043mol)、5−デセン0.357g(0.00255mol)、[(η3−クロチル)(シクロオクタ−1,5−ジエン)ニッケル]ヘキサフルオロホスフェート 0.00187g(0.0051mmol)を乾燥したトルエン24mlに溶解した溶液を第1溶液とし、同様に5−フェネチル−2−ノルボルネン、5−ヘキシル−2−ノルボルネン、5−デセンを乾燥したトルエン24mlに溶解した溶液を第2溶液とした。
これら第1溶液と第2溶液を、ハミルトン社製ガスタイトシリンジに吸い取り、ハーバード社製PHD 2000 Programmable Syringe Pumpを使って、線速度8.3×10-1m/秒で、中空混合機へ送液を行い、混合・反応を行った(線速度から算出される反応時間は60秒である)。
送液を行いながら、反応液をメタノール4Lに導入し、沈殿物を集め、乾燥することにより環状オレフィンポリマー(A)34.2gを得た。得られた環状オレフィンポリマーの重量平均分子量(Mw)を、東ソー製ゲル・パーミエイション・クロマトグラフィー(以下GPCと略記)を用いてポリスチレン換算で求めたところ、Mw75,000、Mn39,500、Mw/Mn1.9であった。
なお、中空混合機は、図3における微細加工部材において、第1中空流路および第2中空流路のそれぞれ15の流路が隣接して交互に配置され、第1中空流路幅D1と第2中空流路幅D2は40μmとし、微細構造と混合空間の断面積は3.6×105μm2とした。ガスタイトシリンジと中空混合機とはテフロン(登録商標)チューブ(内径500μmφ,外径1/16インチ)で接続した。また、中空混合機の出口にテフロン(登録商標)チューブ50m(内径500μmφ,外径1/16インチ)を取り付けた。反応温度を一定に保つために、循環槽により温度調節した80℃のオイルバス中に中空混合機を浸した。
上記で得た環状オレフィンポリマー10.00gをトルエン20.00gに溶解し、環状オレフィンポリマーの溶液を得た。得られた環状オレフィンポリマー溶液をシリコン基板上にドクターブレードを用いて塗布した。その後、室温中で自然乾燥させ、その後オーブン中で窒素雰囲気下、60℃/30分間加熱し、厚み10μmの環状オレフィンポリマーフィルムを得た。
実施例1の環状オレフィンの合成において、5−ヘキシル−2−ノルボルネンをエチレンに替え、第1溶液と第2溶液の線速度を8.3×10-2m/秒に、また、テフロン(登録商標)チューブの長さを10mに、変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、環状オレフィンポリマーを合成した。
以下実施例1と同様にして、上記で得た環状オレフィンポリマー溶液より環状オレフィンポリマーフィルムを得た。
実施例1の環状オレフィンの合成において5−フェネチル−2−ノルボルネンをペネチルノルボルネン(2.03g 18.8mmol)に替え、5−ヘキシル−2−ノルボルネンを5-ドデシルノルボルネンに替え、第1溶液と第2溶液の線速度を8.3×10-2m/秒に、また、テフロン(登録商標)チューブの長さを5.1mに、変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、環状オレフィンポリマーを合成した。以下実施例1と同様にして、上記で得た環状オレフィンポリマー溶液より環状オレフィンポリマーフィルムを得た。
実施例1の環状オレフィンの合成において、5−ヘキシル−2−ノルボルネンを5−メチル−2−ノルボルネン(2.03g 18.8mmol)に替え、第1溶液と第2溶液の線速度を8.3×10-3m/秒に、また、テフロン(登録商標)チューブの長さを5mに、変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、環状オレフィンポリマーを合成した。
以下実施例1と同様にして、上記で得た環状オレフィンポリマー溶液より環状オレフィンポリマーフィルムを得た。
実施例1の環状オレフィンポリマーの合成において、第1溶液と第2溶液の線速度を2.0×10m/秒に、変更した。
以下実施例1と同様にして、上記で得た環状オレフィンポリマー溶液より環状オレフィンポリマーフィルムを得た。
実施例1の環状オレフィンの合成において、助触媒としてトリエチルアルミニウム0.0013mmolを第2溶液に加えた。以下実施例1と同様にして、上記で得た環状オレフィンポリマー溶液より環状オレフィンポリマーフィルムを得た。
5−フェネチル−2−ノルボルネン30.97g(0.173mol)、5−ヘキシル−2−ノルボルネン7.05g(0.043mol)、5−デセン0.357g(0.00255mol)、[(η3−クロチル)(シクロオクタ−1,5−ジエン)ニッケル]ヘキサフルオロホスフェート0.00187g(0.0051mmol)を乾燥したトルエン50mlに溶解し、80℃で混合・反応を240分行った。反応後、メタノール4Lに滴下し、沈殿物を集め、乾燥することにより環状オレフィンポリマー(A)33.8gを得た。得られた環状オレフィンポリマーの重量平均分子量(Mw)を、GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、Mw85,000、Mn34,000、Mw/Mn2.5であった。
5−デシル−2−ノルボルネン30.97g(0.173mol)、5−ヘキシル−2−ノルボルネン7.05g(0.043mol)、5−デセン0.357g(0.00255mol)、[(η3−クロチル)(シクロオクタ−1,5−ジエン)ニッケル]ヘキサフルオロホスフェート0.00187g(0.0051mmol)、トリエチルアルミニウム0.0013mmolを乾燥したトルエン50mlに溶解し、80℃で混合・反応を360分行った。反応後、メタノール4Lに滴下し、沈殿物を集め、乾燥することにより環状オレフィンポリマー(A)36.1gを得た。得られた環状オレフィンポリマーの重量平均分子量(Mw)を、GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、Mw95,000、Mn35,000、Mw/Mn2.7であった。
002 第2供給源
003 微細加工部位を有する中空混合機
004 混合空間
005 第1中空流路
006 第2中空流路
007 微少空間
009,010 入口接続部材
011 出口接続部
012 混合部材
013 保持部材
014 取付ネジ部
015 微細加工部材
016 出口スリット部
017,018 入口中空部
019 第1中空流路
020 第2中空流路
021 隔壁
Claims (7)
- 環状オレフィンモノマー(A)を含む第1溶液と、前記第1溶液の環状オレフィンモノマーと同じ環状オレフィンモノマー(A)またはそれと異なる環状オレフィンモノマー(B)を含む第2溶液とを、それぞれ第1中空流路部と第2中空流路部より、断面積102〜106μm2の微細構造と、前記環状オレフィンモノマー(A)と該環状オレフィンモノマー(A)またはそれと異なる環状オレフィンモノマー(B)との反応領域とを有する中空混合機に導入し、混合して環状オレフィン系ポリマーを製造する方法であって、前記第1溶液の環状オレフィンモノマー(A)に対する前記第2溶液の環状オレフィンモノマー(A)または環状オレフィンモノマー(B)との反応領域における反応モル比(AまたはB/A)を、第1溶液と第2溶液の濃度および/または前記第1中空流路部と第2中空流路部での第1溶液と第2溶液の線速度により調整し、前記第1溶液と第2溶液は、いずれか一方または両方に、連鎖移動剤(C)を含むことを特徴とする環状オレフィン系ポリマーの製造方法。
- 前記第1溶液と第2溶液は、少なくとも一方に触媒を含むものである請求項1に記載の環状オレフィン系ポリマーの製造方法。
- 前記第1溶液と第2溶液は、いずれか一方に触媒を含み、他方に触媒助剤を含むものである請求項1に記載の環状オレフィン系ポリマーの製造方法。
- 前記中空混合機は、前記微細構造を複数有するものである請求項1ないし3のいずれかに記載の環状オレフィン系ポリマーの製造方法。
- 前記第1溶液および第2溶液の線速度は、それぞれ10-5〜103m/秒である請求項1ないし4のいずれに記載の環状オレフィン系ポリマーの製造方法。
- 前記中空混合機内の反応領域における反応温度を、80℃±20℃に制御して行う請求項1ないし5のいずれかに記載の環状オレフィン系ポリマーの製造方法。
- 前記環状オレフィンモノマー(A)に対する前記環状オレフィンモノマー(B)との反応モル比(B/A)は、0〜100モル%である請求項1ないし6のいずれかに記載の環状オレフィン系ポリマーの製造方法。
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