JP6075020B2 - 重合体、および当該重合体を用いた太陽電池用封止材 - Google Patents
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Description
(R1は水素、メチル基、又はエチル基を表し、R2はアセトキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、又はtert−ブトキシカルボニル基を表す。)
(a1):上記重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(2)で表される繰り返し単位の数の比が、3.8%以上、7.5%以下である。
(a2):式(3)で表される比Xが、82%以上、100%以下である。
X=100×A/B ・・・(3)
(Aは、以下の要件(a2-1)を満たし、かつ式(2)で表される全ての繰り返し単位のR2のカルボニル基の炭素原子の合計数を表す。
(a2-1):C1、C2、C3の炭素原子のいずれにも、以下の式(A)、式(B)、式(C)、式(D)、式(E)および式(F)から選択される官能基が結合していない。ここでC1は式(2)で表される繰り返し単位に結合する炭素原子であり、C2はC1に結合する炭素原子であり、C3はC2に結合する炭素原子である。
Bは、式(2)で表される全ての繰り返し単位のR2のカルボニル基の炭素原子の合計数である。)
R3、R4、R5、R6、R7およびR8は、それぞれ独立してアルキル基または水素を表す。
(a3):該重合体が、示差走査型熱量計により測定した42℃以上、90℃以下の融点を有する。
(基本構成)
本発明に係る重合体は、主鎖に式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位とを含む重合体である。
(R1は水素、メチル基、又はエチル基を表し、R2はアセトキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、又はtert−ブトキシカルボニル基を表す。)
(a1):上記重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(2)で表される繰り返し単位の数の比が、3.8%以上、7.5%以下である。
(a2):式(3)で表される比Xが、82%以上、100%以下である。
X=100×A/B ・・・(3)
(Aは、以下の要件(a2-1)を満たし、かつ式(2)で表される全ての繰り返し単位のR2のカルボニル基の炭素原子の合計数を表す。
(a2-1):C1、C2、C3の炭素原子のいずれにも、以下の式(A)、式(B)、式(C)、式(D)、式(E)または式(F)で表される官能基が結合していない。ここでC1は式(2)で表される繰り返し単位に結合する炭素原子であり、C2はC1に結合する炭素原子であり、C3はC2に結合する炭素原子である。
Bは、式(2)で表される全ての繰り返し単位のR2のカルボニル基の炭素原子の合計数である。)
R3、R4、R5、R6、R7およびR8は、それぞれ独立してアルキル基または水素を表す。
(a3):該重合体が、示差走査型熱量計により測定した42℃以上、90℃以下の融点を有する。
本発明に係る重合体は、重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(2)で表される繰り返し単位の数の比が、3.8%以上、7.5%以下である。より透明で、より柔軟な封止材を得るためには、該比は、好ましくは4.0mol%以上である。重合体を溶融加工して封止材を製造する場合に、より加工しやすいため、該比は、6.7mol%以下であることが好ましい。
Y=100×2α/(2α+β) ・・・(5)
式(5)中、Yは、重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(2)で表される繰り返し単位の数の比であり、
αは、重合体の1H−NMRスペクトルにおいて、式(2)のR1である水素に由来するピークの面積であり、
βは、重合体の1H−NMRスペクトルにおいて、式(1)に含まれる水素に由来するピークの面積である。
Y=100×2α/(2α+β−γ×α) ・・・(6)
式(6)中、γは、式(2)のR2に含まれる水素の数である。また、この場合、βは、式(1)に含まれる水素に由来するピークの面積と、式(2)のR2に含まれる水素に由来するピークの面積の和に相当する値である。
Y=100×2α/(2α+β+2δ) ・・・(7)
式(7)中、δは、式(4)に含まれる水素に由来するピークの面積である。
この場合においても、式(1)に含まれる水素に由来するピークと、式(2)のR2に含まれる水素に由来するピークが、ほぼ同じ化学シフトで観測される場合は、上記式(6)と同様な計算を行う必要がある。この場合、重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(2)で表される繰り返し単位の数の比は、以下の式(8)により、求められる。
Y=100×2α/(2α+β−γ×α+2δ) ・・・(8)
また、上記式(8)において、式(4)に含まれる水素に由来するピークは、5.5ppm付近に観測される。
Y=100×C/{D−(E−1)×C} ・・・(9)
式(9)中、Yは、重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(2)で表される繰り返し単位の数の比であり、
Cは、重合体の13C−NMRスペクトルにおいて、168ppmから180ppm付近に観測される式(2)のR2のカルボニル基の炭素原子に由来するピークの面積であり、
Dは、重合体の13C−NMRスペクトルにおいて、溶媒である1,1,2,2−テトラクロロエタンd2由来のピーク(74.2ppmに観測されるピーク)とは異なる全てのピークの面積の総和であり、
Eは、式(2)に含まれる炭素原子の数である。
上記式(9)を用いて、重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(2)で表される繰り返し単位の数の比を求める場合は、重合体を1,1,2,2−テトラクロロエタンd2中に溶解した溶液の13C−NMRスペクトルを用いる。13C−NMRスペクトルは、核磁気共鳴装置(Bruker社製の600MHz核磁気共鳴装置AVANCE600)を用いて測定する。
本発明に係る重合体は、式(3)で表される比Xが、82%以上、100%以下である。
X=100×A/B ・・・(3)
(Aは、以下の要件(a2-1)を満たし、かつ式(2)で表される全ての繰り返し単位のR2のカルボニル基の炭素原子の合計数を表す。
(a2-1):C1、C2、C3の炭素原子のいずれにも、以下の式(A)、式(B)、式(C)、式(D)、式(E)または式(F)で表される官能基が結合していない。ここでC1は式(2)で表される繰り返し単位に結合する炭素原子であり、C2はC1に結合する炭素原子であり、C3はC2に結合する炭素原子である。
Bは、式(2)で表される全ての繰り返し単位のR2のカルボニル基の炭素原子の合計数である。)
R3、R4、R5、R6、R7およびR8は、それぞれ独立してアルキル基または水素を表す。
Xは、式(2)で表される全ての繰り返し単位の数に対する、式(2)で表される繰り返し単位であって、その近傍に極性基が存在しない繰り返し単位の数の比である。
R3、R4、R5、R6、R7およびR8のアルキル基としては、炭素原子数1〜20のアルキル基が挙げられる。
重合体が主鎖に式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位と、式(4)で表される繰り返し単位とを含む場合は、式(4)に由来する重合体の主鎖中の炭素−炭素二重結合を全て水素化して、主鎖の炭素−炭素結合を全て飽和結合とした重合体の13C−NMRスペクトルから、上記A、B、およびXを算出する。
本発明に係る重合体は、示差走査型熱量計により測定した42℃以上、90℃以下の融点を有する。重合体と架橋剤とを溶融押出加工して太陽電池用封止材を製造する場合に、加工中に架橋反応が進行しにくく、溶融押出加工しやすいという観点から、重合体の融点は、80℃以下であることが好ましく、70℃以下であることがより好ましい。
重合体は通常、該重合体と、任意の添加剤とを加工して得られるペレットとして用いられる。重合体を含有するペレット同士が互着しにくいため、当該融点は、50℃以上であることが好ましく、57℃以上であることがより好ましく、59℃以上であることがさらに好ましい。なお、融点は、示差走査熱量計にて測定される融解曲線の融解ピークのうち、ピーク高さが最も大きい融解ピークの頂点の温度である。融点は具体的には以下の方法で求められる。約10mgの試料をアルミニウムパンに封入し、試料を封入したアルミニウムパンを、示差走査熱量計を用いて、(1)150℃で5分間保持し、(2)5℃/分で150℃から0℃まで降温し、(3)0℃で2分間保持し、(4)5℃/分で0℃から150℃まで昇温して、(4)での融解曲線を測定する。(4)での融解曲線において、5℃から融解終了温度(融解曲線が高温側のベースラインに戻る温度)までの間に観察される融解ピークのうち、ピーク高さが最も大きい融解ピークの頂点の温度を融点とする。
本発明に係る重合体は、主鎖に式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位と、下記式(4)で表される繰り返し単位とを含む重合体であってもよい。この場合、重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(4)の炭素原子数の比は、13%以下であることが好ましい。
重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(4)の炭素原子の比は、以下の式(10)により求められる。
Z=100×F/{D−(E−1)×C} ・・・(10)
式(10)中、Zは、重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(4)の炭素原子数の比であり、
Cは、重合体の13C−NMRスペクトルにおいて、168ppmから180ppm付近に観測される式(2)のR2のカルボニル基の炭素原子に由来するピークの面積であり、
Dは、重合体の13C−NMRスペクトルにおいて、1,1,2,2−テトラクロロエタンd2由来のピーク(74.2ppmに観測されるピーク)とは異なる全てのピークの面積の総和であり、
Eは、式(2)に含まれる炭素原子の数であり、
Fは、重合体の13C−NMRスペクトルにおいて、120ppmから140ppm付近に観測される式(4)の炭素原子に由来するピークの面積である。
重合体を含有するペレットが加工性に優れるという観点から、通常、本発明に係る重合体の数平均分子量は10,000以上、好ましくは、15,000以上であり、より好ましくは21,000以上である。重合体を架橋剤と混合して溶融加工する場合、架橋剤が分解する温度よりも低い温度で溶融加工しやすいという観点から、重合体の数平均分子量は500,000以下が好ましく、100,000以下がさらに好ましい。重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、加工性を高める観点から、1.1以上6.0以下であることが好ましく、より好ましくは1.5以上4以下である。なお、Mwは、重合体の重量平均分子量を指し、Mnは、上記重合体の数平均分子量を指す。
重合体の重量平均分子量(Mw)は、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)法により測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量に、ポリエチレンとポリスチレンのQファクターの比(17.7/41.3)を掛けることで求められる。重合体の数平均分子量(Mn)は、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)法により測定されるポリスチレン換算の数平均分子量に、ポリエチレンとポリスチレンのQファクターの比(17.7/41.3)を掛けることで求められる。
Mw/Mnは、MwをMnで除した値である。GPC法での測定条件としては、例えば、次の条件をあげることができる。
(1)装置:Waters製Waters150C
(2)分離カラム:TOSOH TSKgelGMH−HT
(3)測定温度:140℃
(4)キャリア:オルトジクロロベンゼン
(5)流量:1.0mL/分
(6)注入量:500μL
(7)検出器:示差屈折計
(8)分子量標準物質:標準ポリスチレン
本発明に係る重合体の透明性は、例えばその光線透過率で評価することができる。本発明に係る重合体は、その光線透過率が85%以上であることが好ましく、87%以上であることがより好ましい。なお、光線透過率は、下記方法により測定される値である。重合体を150℃の熱プレス機により2MPaの圧力で5分間プレスした後、30℃の冷却プレス機で5分間冷却して、厚さ約500μmのシートに成形する。分光光度計(株式会社 島津製作所製 UV−3150)を用いて、該シートの厚み方向について、波長範囲400nm〜1200nmの光線透過率を測定し、その平均値を光線透過率とする。
<重合方法>
本発明に係る重合体は、配位重合、ラジカル重合、メタセシス重合などにより製造できる。
例えば、炭素原子数3以上の無置換の環状オレフィンと、アセトキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、およびtert−ブトキシカルボニル基からなる群から選ばれる基を有し、環を形成する炭素原子数が5以上である環状オレフィンとを、開環メタセシス共重合する方法、
式(11)で表される非環状ジエンと、無置換の炭素原子数5以上の非環状ジエンとを、メタセシス共重合する方法、
式(11)で表される非環状ジエンを、メタセシス重合する方法等により、本発明に係る重合体を製造することができる。
(式(11)中、R2はアセトキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、およびtert−ブトキシカルボニル基からなる群より選ばれる基を表す。nは1以上、mは1以上、(n+m)は2以上22以下である。)
アセトキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、およびtert−ブトキシカルボニル基からなる群から選ばれる基を有し、環を形成する炭素原子数が5以上である環状オレフィンとしては、炭素原子数5以上の環状オレフィンの有する少なくとも一つの水素がアセトキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基からなる群から選ばれる基で置換されたものが挙げられる。
アセトキシ基を有し、環を形成する炭素原子数が5以上である環状オレフィンとしては、例えば、4−アセトキシ−1−シクロオクテン、5−アセトキシ−1−シクロオクテン等が挙げられる。
メトキシカルボニル基を有し、環を形成する炭素原子数が5以上である環状オレフィンとしては、例えば、3−メチル−3−メトキシカルボニル−1−シクロオクテン、4−メチル−4−メトキシカルボニル−1−シクロオクテン、3−メトキシカルボニル−1−シクロオクテン、4−メトキシカルボニル−1−シクロオクテン等が挙げられる。
エトキシカルボニル基を有し、環を形成する炭素原子数が5以上である環状オレフィンとしては、例えば、3−メチル−3−エトキシカルボニル−1−シクロオクテン、4−メチル−4−エトキシカルボニル−1−シクロオクテン、3−エトキシカルボニル−1−シクロオクテン、4−エトキシカルボニル−1−シクロオクテン等が挙げられる。
tert−ブトキシカルボニル基を有し、環を形成する炭素原子数が5以上である環状オレフィンとしては、例えば、3−メチル−3−tert−ブトキシカルボニル−1−シクロオクテン、4−メチル−4−tert−ブトキシカルボニル−1−シクロオクテン、3−tert−ブトキシカルボニル−1−シクロオクテン、4−tert−ブトキシカルボニル−1−シクロオクテン等が挙げられる。
数平均分子量の大きい重合体を得るためには、モノマーを開環メタセシス共重合する方法が好ましい。
ヘテロ原子含有カルベン化合物と中性の電子供与性化合物が結合したルテニウム−カルベン錯体としては、具体的には、ベンジリデン-ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ジクロロルテニウム、ベンジリデン[1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−イミダゾリジニリデン]ジクロロ(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウム、ベンジリデン(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)(3−メチル−2−ブテン−1−イリデン)(トリシクロペンチルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチル−オクタヒドロベンズイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン[1,3−ジ(1−フェニルエチル)−4−イミダゾリン−2−イリデン](トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチル−2,3−ジヒドロベンズイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(トリシクロヘキシルホスフィン)(1,3,4−トリフェニル−2,3,4,5−テトラヒドロ−1H−1,2,4−トリアゾール−5−イリデン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジイソプロピルヘキサヒドロピリミジン−2−イリデン)(エトキシメチレン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)ピリジンルテニウムジクロリド等が挙げられる。
ヘテロ原子含有カルベン化合物が2つ結合したルテニウム−カルベン錯体としては、具体的には、ベンジリデンビス(1,3−ジシクロヘキシルイミダゾリジン−2−イリデン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデンビス(1,3−ジイソプロピル−4−イミダゾリン−2−イリデン)ルテニウムジクロリド等が挙げられる。
配位性エーテル結合をカルベン中に有するルテニウム−カルベン錯体としては、具体的には、(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)(2−イソプロポキシフェニルビニリデン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)(2−エトキシフェニルビニリデン)ルテニウムジクロリド等が挙げられる。
脂肪族炭化水素としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタンなどが挙げられる。
芳香族炭化水素としては、ベンゼン、オルト−ジクロロベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどが挙げられる。
ハロゲン化炭化水素としては、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素などが挙げられる。
エーテルとしては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどが挙げられる。
溶媒の除去しやすさを考慮すると、炭化水素が好ましく、脂肪族炭化水素がより好ましい。重合が進行しやすいという観点から、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロオクタン等の使用が好ましい。
メタセシス重合反応終了後、速やかに、反応停止剤を重合反応溶液に添加して、反応を停止する。重合反応溶液が反応停止剤と接触して反応を停止するまでの時間は、過剰反応の進行を抑え、低分子量体の生成を抑えるために、出来るだけ短いことが好ましく、好ましくは240秒以下、より好ましくは、120秒以下である。
重合反応溶液から重合体を析出する方法としては、
単蒸発などの方法で重合反応溶液から溶媒を除去した後、さらに薄膜蒸発などで残留溶媒を除く方法、
押出機に重合反応溶液を導入して残留溶媒を除去しながら重合体を成形する方法、
貧溶媒を重合反応溶液に添加して重合体を析出させる方法、
反応停止工程の後で、重合反応溶液を冷却することによって、重合体を析出させる方法などが挙げられる。
上記いずれかの方法で、溶媒の大部分を除去された重合体から、真空乾燥、熱風乾燥など一般的な方法で、完全に溶媒を除去することにより、乾燥された重合体を得ることが出来る。
メタセシス重合で製造された重合体は、主鎖に式(4)で表される繰り返し単位を含む重合体である。重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(4)で表される繰り返し単位の数を調整するために、主鎖の炭素−炭素不飽和結合を水素化することが好ましい。
重合体の水素化は、一般的な水素化触媒と水素を使用して実施することができる。水素化触媒としては、例えばウィルキンソン触媒ラネーニッケル、パラジウム/炭素、白金/カーボネート、ルテニウムアルキリデン錯体等が挙げられる。通常、重合体を、重合時に使用した溶媒と同じ種類の溶媒に溶解した溶液に、好ましくは300psi以上、より好ましくは600〜5000psi以上の水素圧となるように水素を加える。水素化は通常2〜8時間、好ましくは3〜7時間実施される。
本発明に係る重合体には、必要に応じて、シランカップリング剤、架橋剤、架橋助剤、着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、変色防止剤等の添加剤を添加してもよい。これらの添加剤は、例えば、上記重合反応により重合体を製造した後に、当該重合体に添加すればよい。
本発明に係る重合体を含む太陽電池用封止材は、例えば、シート形状(太陽電池封止材用シート)に加工される。太陽電池封止材用シートの成形は、例えば、T−ダイ押出機、カレンダー成形機などのシート成形が可能な成形機を用いて行うことができる。
太陽電池モデュールにおける受光面保護材としては、ガラス、プラスチックス等の透光性部材から適宜選択することができる。下部保護材としては、プラスチックス、セラミック、ステンレス、アルミニウムなど種々の保護材から適宜選択することができる。
実施例および比較例に示す物性は、次の方法により測定した。
重合体をオルトジクロロベンゼン中に溶解した溶液の1H−NMRスペクトルを、核磁気共鳴装置を用いて測定した。なお、実施例及び比較例の重合体は、式(2)のR1が水素であり、R2がアセトキシ基である重合体である。
得られた1H−NMRスペクトルを用いて、下記式(6)により、重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(2)で表される繰り返し単位の数の比を求めた。
Y=100×2α/(2α+β−γ×α) ・・・(6)
式(6)中、Yは、重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、R1が水素でR2がアセトキシ基である式(2)で表される繰り返し単位の数の比である。
αは、式(2)のR1である水素に由来するピークの面積である。該ピークは、重合体の1H−NMRスペクトルにおいて、4.9ppm付近に観測される。
βは、重合体の1H−NMRスペクトルにおいて、0.7〜2.5ppm付近に観測される全てのピークの面積の和である。すなわち、式(1)に含まれる水素に由来するピークの面積と、式(2)のR2であるアセトキシ基に含まれる水素に由来するピークの面積の和である。
γは、式(2)のR2であるアセトキシ基に含まれる水素の数である。R2がアセトキシ基であるので、γは3である。
重合体を1,1,2,2−テトラクロロエタンd2中に溶解した溶液の13C−NMRスペクトルを、核磁気共鳴装置により、下記条件で測定した。
<測定条件>
装置:Bruker社製 AVANCE600
測定プローブ:10mmクライオプローブ
測定溶媒:1,1,2,2−テトラクロロエタンd2
測定温度:130℃
測定方法:プロトンデカップリング法
パルス幅:45度
パルス繰り返し時間:4秒
測定基準:1,1,2,2−テトラクロロエタンd2(74.2ppm)
積算回数:256回
得られた13C−NMRスペクトルを用いて、下記式(3)により、比X(%)を算出した。
X=100×A/(A+B) ・・・(3)
(Aは、以下の要件(a2-1)を満たし、かつ式(2)で表される全ての繰り返し単位のR2のカルボニル基の炭素原子の合計数を表す。
(a2-1):C1、C2、C3の炭素原子のいずれにも、以下の式(A)、式(B)、式(C)、式(D)、式(E)または式(F)で表される官能基が結合していない。ここでC1は式(2)で表される繰り返し単位に結合する炭素原子であり、C2はC1に結合する炭素原子であり、C3はC2に結合する炭素原子である。
Bは、式(2)で表される全ての繰り返し単位のR2のカルボニル基の炭素原子の合計数である。)
式(3)中のAは、170.4ppmに観測されるピークの面積である。Bは、170.2ppmに観測されるピーク)の面積である。
Xを算出するために用いた重合体の13C−NMRスペクトルを用いて、下記式(10)により、重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(4)で表される繰り返し単位の炭素原子の数の比を求めた。
Z=100×F/{D−(E−1)×C} ・・・(10)
式(10)中、Zは、重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(4)で表される繰り返し単位の炭素原子の数の比である。
Cは、重合体の13C−NMRスペクトルにおいて、168ppmから180ppm付近に観測される式(2)のR2のカルボニル基の炭素原子に由来するピークの面積である。
Dは、重合体の13C−NMRスペクトルにおいて、1,1,2,2−テトラクロロエタンd2由来のピーク(74.2ppmに観測されるピーク)とは異なる全てのピークの面積の総和である。
Eは、式(2)に含まれる炭素原子の数である。
Fは、重合体の13C−NMRスペクトルにおいて、120ppmから140ppm付近に観測される式(4)の炭素原子に由来するピークの面積である。
重合体を、150℃の熱プレス機により10MPaの圧力で5分間プレスした後、30℃の冷却プレス機で5分間冷却して、厚さ約100μmのシートに成形した。次いで、該シートから約10mgの試料を切り出し、アルミニウムパンに封入した。次に、試料を封入したアルミニウムパンを、示差走査熱量計(パーキンエルマー社製の示差走査型熱量計DSC−7型)にて、(1)150℃で5分間保持し、(2)5℃/分で150℃から0℃まで降温し、(3)20℃で2分間保持し、(4)5℃/分で20℃から150℃まで昇温して、(4)での融解曲線を測定した。得られた融解曲線より、5℃から融解終了温度(融解曲線が高温側のベースラインに戻る温度)までの間に観察される融解ピークのうち、ピーク高さが最も大きい融解ピークの頂点の温度を求め、これを融点とした。
重合体の重量平均分子量(Mw)は、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)法により測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量に、ポリエチレンとポリスチレンのQファクターの比(17.7/41.3)を掛けることで求めた。重合体の数平均分子量(Mn)は、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)法により測定されるポリスチレン換算の数平均分子量に、ポリエチレンとポリスチレンのQファクターの比(17.7/41.3)を掛けることで求めた。Mw/Mnは、MwをMnで除した値である。また、GPC法での測定条件は下記の通りとした。
(1)装置:Water製Waters150C
(2)分離カラム:TOSOH TSKgelGMH−HT
(3)測定温度:140℃
(4)キャリア:オルトジクロロベンゼン
(5)流量:1.0mL/分
(6)注入量:500μL
(7)試料濃度:5mg/5ml オルトジクロロベンゼン
(8)検出器:示差屈折
試料として架橋シート約1gを用いた。試料が漏れ出ないようにするために100メッシュ金網で作製したカゴへ試料を入れた。試料が入ったカゴの重量を測定した。試料が入ったカゴを100mlのキシレン溶媒に浸漬し、キシレン溶媒を還流しながら8時間加熱した。試料が入ったカゴをキシレンから引き上げ、乾燥した。乾燥した試料が入ったカゴの重量を測定した。加熱前に測定した重量および乾燥後に測定した重量から、キシレンに溶解しなかった成分の質量分率(用いた架橋シートの質量を100質量%とする)を算出した。
未架橋シートの耐候性は、光照射前のシートに含まれるアセトキシ基の数に対する、光照射後のシートに含まれるアセトキシ基の数の比(以下、アセトキシ基残存率と記載することがある)により評価した。具体的には以下のように測定した。
ダイプラメタルウェザー(ダイプラ・ウィンテス株式会社製)に未架橋シート2枚を投入し、メタルハライドランプによる光照射(照射強度:295nm〜430nmにおいて145mW/cm2、雰囲気:ブラックパネル温度63℃/湿度50%RH)を行った。1枚のシートには光照射を48時間行い、他の1枚のシートには光照射を96時間行った。
架橋シートの耐候性は、光照射前のシートの破断強度に対する、光照射後のシートの破断強度の比(以下、破断強度の残存率と記載することがある)と、光照射前のシートの破断伸度に対する、光照射後のシートの破断伸度の比(以下、破断伸度の残存率と記載することがある)により評価した。具体的には以下のように測定した。
ダイプラメタルウェザー(ダイプラ・ウィンテス株式会社製)に架橋シート2枚を投入し、メタルハライドランプによる光照射(照射強度:295nm〜430nmにおいて145mW/cm2、雰囲気:ブラックパネル温度63℃/湿度50%RH)を行った。1枚のシートには光照射を48時間行い、他の1枚のシートには光照射を96時間行った。
重合体を、150℃の熱プレス機により10MPaの圧力で5分間プレスした後、30℃の冷却プレス機で5分間冷却して、厚さ約500μmのシートに成形した。該シートの厚み方向の光線透過スペクトルを分光光度計(株式会社 島津製作所製 UV−3150)を用いて、波長範囲400nm〜1200nmの光線透過率を測定し、その平均値を算出した。
<5−アセトキシ−1−シクロオクテンの製造>
アルゴン気流下、60リットルフラスコに1,5−シクロオクタジエン(1131g、10.455mol、東京化成工業株式会社)を仕込み、11℃まで冷却後、メタクロロ過安息香酸(1859g、純分65%、6.97mol)のクロロホルム(20リットル、和光純薬工業株式会社)溶液を温度20℃以下で約2時間かけて滴下した。フラスコ内の混合物を、室温で約15時間撹拌した。
反応終了後、反応液をろ過した。濾液を10%NaHSO3水溶液(10リットル×2回)、飽和NaHCO3水溶液(10リットル)、飽和NaCl水溶液(10リットル)で洗浄した。洗浄した有機層を減圧濃縮した。
得られた粗体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=10/1、シリカゲルN60、関東化学株式会社)で精製して、無色油状の1,2−エポキシ−5−シクロオクテンを得た。
アルゴン気流下、20リットルフラスコに1,2−エポキシ−5−シクロオクテン(730g、5.87mol)、THF(9リットル)を仕込み、5℃まで冷却した。次にLiAlH4(111g、2.94mol、和光純薬株式会社)を約2時間かけて添加した後、フラスコ内の混合物を26℃で2日間攪拌した。
反応終了後、フラスコを氷水で冷却し、水(500ml)をゆっくり加え、フラスコ内の混合物をろ過した。濾液を減圧濃縮し得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=3/1、シリカゲルN60、関東化学株式会社)で精製して、無色油状の5−ヒドロキシ−1−シクロオクテンを得た。
アルゴン気流下、20リットルフラスコに5−ヒドロキシ−1−シクロオクテン(720g、5.55mol)、ピリジン(8.2リットル)を仕込み、2℃まで冷却した。次にアセチルクロライド(988g,12.20mol)を1時間かけて滴下し、フラスコ内の混合物を室温で1時間撹拌した。反応終了後、反応物をジエチルエーテル(5リットル)で希釈した後、水(3リットル)を加え、フラスコ内の混合物を分液した。水層をジエチルエーテル(10リットル×2回)で抽出し、全有機層を1N塩酸水溶液(5リットル)、飽和NaHCO3水溶液(10リットル)、飽和NaCl水溶液(10リットル)で洗浄した。洗浄した有機層を脱水(MgSO4)し、濾過した後、濾液を減圧濃縮した。得られた粗体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーヘキサン/酢酸エチル=20/1、シリカゲルN60、関東化学株式会社) で精製した後、減圧蒸留(63〜65℃、0.4kPa)し、無色油状の5−アセトキシ−1−シクロオクテン(758g, 80%)を得た。
<重合体(1)の製造>
ガラス製500mlナスフラスコに、窒素雰囲気下で秤量したベンジリデン-ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ジクロロルテニウム(錯体、154mg、Aldlich)をいれ、三方コックで栓をした。窒素バブルを行ったオルト−ジクロロベンゼン(溶媒、64ml)、シクロオクテン(モノマー、5.9ml、東京工業化成株式会社)および5−アセトキシ−1−シクロオクテン(モノマー、5.0ml)をナスフラスコ内の攪拌子を回転させながらナスフラスコに滴下した。その後、ナスフラスコを、反応温度(60℃)に設定したオイルバス中にいれ、2時間開環メタセシス重合を行った。その後、重合溶液をメタノールに滴下して再沈殿を行い、重合体(1’)を得た。ここで、重合体(1’)の主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(4)で表される繰り返し単位中の炭素原子の数の比は、11.2%であった。
得られた重合体(1)を、90℃の熱プレス機により2MPaの圧力で5分間プレスし、30℃の冷却プレス機で5分間冷却して、厚さ約500μmの未架橋シート(1)を作製した。未架橋シート(1)の評価結果を表2に示した。
<重合体(2)の製造>
ガラス製500mlナスフラスコに、窒素雰囲気下で秤量したベンジリデン-ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ジクロロルテニウム(錯体、175mg)をいれ、三方コックで栓をした。窒素バブルを行ったオルト−ジクロロベンゼン(溶媒、62ml)、シクロオクテン(モノマー、6.1ml)および5−アセトキシ−1−シクロオクテン(モノマー、7.1ml)をナスフラスコ内の攪拌子を回転させながらナスフラスコに滴下した。その後、実施例1と同様な処理を行い、重合体(2)を得た。得られた重合体(2)の評価結果を表1に示した。
重合体(2)100重量部に対して、0.4重量部のtert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート(パーブチル E、日本油脂株式会社製、1時間半減期温度 121℃:架橋剤としての有機過酸化物)、0.9質量部のトリアリルイソシアヌレート(TAIC、東京化成工業株式会社製:架橋助剤)を含浸させた。有機過酸化物および架橋助剤を含浸させた重合体(2)に300重量部のトルエンを加え、80℃においてトルエンに該重合体(2)を均一に溶解させた。該溶液を5分間攪拌し、混合物を得た。その後、混合物を40℃において4時間真空乾燥して、重合体組成物(2)を得た。次に、架橋反応およびシート成形を行うため、上記重合体組成物(2)を、90℃の熱プレス機により10MPaの圧力で5分間プレスした後、150℃の熱プレス機により10MPaの圧力で20分プレスし、30℃の冷却プレス機で5分間冷却して、厚さ約300μmの架橋シート(2)を作製した。架橋シート(2)の評価結果を表3に示した。
<5−メトキシカルボニル−1−シクロオクテンの製造>
1リットルオートクレーブにtert−ブタノール(144g、1.94mol)、PdCl2(2.9g、0.016mol)、PPh3(21.0g、0.08mol)、1,5−シクロオクタジエン( 336g、3.11mol、東京化成工業株式会社)及びトルエン(184ml)を仕込み、CO置換を3回行った。次にCO加圧下(40MPa)、90−92℃で4日間内容物を反応させた。この間、24時間毎にCO加圧(40MPaに調整)を行った。
反応終了後、反応液をろ過し、濾液を減圧濃縮した後、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=10/1後に5/1、シリカゲルN60、関東化学株式会社)で精製し、無色油状の5−(tert−ブチトキシ)−1−シクロオクテンを得た。
2リットルフラスコに5−(tert−ブチトキシ)−1−シクロオクテン(216g、1.03mol)、トリフルオロロ酢酸(450ml)を仕込み室温で2日間撹拌した。反応終了後、反応液を水(450ml)−エタノール(1800ml)混合液中に注入し、飽和重曹水でpH4に調整した。混合液をジエチルエーテル(5リットル×5回)で抽出した後、抽出物を減圧濃縮した。
得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=3/1、シリカゲルN60、関東化学株式会社)で精製し、白色結晶の5−メトキシカルボニル−1−シクロオクテンを得た。
<重合体(7)の製造>
ガラス製500mlナスフラスコに、窒素雰囲気下で秤量したベンジリデン-ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ジクロロルテニウム(錯体、314mg)をいれ、三方コックで栓をした。窒素バブルを行ったオルト−ジクロロベンゼン(溶媒、120ml)、シクロオクテン(モノマー、11.0ml)および5−メトキシカルボニル−1−シクロオクテン(モノマー、12.8ml)をナスフラスコ内の攪拌子を回転させながらナスフラスコに滴下した。その後、実施例1と同様な処理を行い、重合体(7)を得た。得られた重合体(7)の評価結果を表4に示した。
<架橋シートの作製>
重合体(7)100重量部に対して、1.0重量部(架橋条件1)もしくは2.0重量部(架橋条件2)のtert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート(パーブチル E、日本油脂株式会社製、1時間半減期温度 121℃:架橋剤としての有機過酸化物)および0.5質量部のγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(A−174、MOMENTIVE PERFORMANCE MATERIALS製:シランカップリング剤)を含浸させた。有機過酸化物および架橋助剤を含浸させた重合体(7)を90℃の熱プレス機により10MPaの圧力で5分間プレスした後、150℃の熱プレス機により10MPaの圧力で20分プレスし、30℃の冷却プレス機で5分間冷却して、厚さ約500μmの架橋シートを作製した。架橋シートの評価結果を表4に示した。
重合体として、市販のエチレン−酢酸ビニル共重合体(K2010、住友化学株式会社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして各物性の測定および未架橋シートの作製、評価を行った。評価結果を、表1、2に示した。
重合体として、市販のエチレン−酢酸ビニル共重合体(KA−40、住友化学株式会社製)を用いた以外は、実施例2と同様にして各物性の測定および架橋シートの作製、評価を行った。評価結果を、表1、3に示した。
<重合体(5)の製造>
ガラス製500mlナスフラスコに、窒素雰囲気下で秤量したベンジリデン-ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ジクロロルテニウム(錯体、202mg)をいれ、三方コックで栓をした。窒素バブルを行ったオルト−ジクロロベンゼン(溶媒、61ml)、シクロオクテン(モノマー、9.8ml)および5−アセトキシ−1−シクロオクテン(モノマー、4.3ml)をナスフラスコ内の攪拌子を回転させながらナスフラスコに滴下した。その後、実施例1と同様な処理を行い、重合体(5)を得た。得られた重合体(5)の評価結果を表1に示した。
<重合体(6)の製造>
ガラス製500mlナスフラスコに、窒素雰囲気下で秤量したベンジリデン-ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ジクロロルテニウム(錯体、124mg)をいれ、三方コックで栓をした。窒素バブルを行ったオルト−ジクロロベンゼン(溶媒、71ml)、5−アセトキシ−1−シクロオクテン(モノマー、11ml)をナスフラスコ内の攪拌子を回転させながらナスフラスコに滴下した。その後、実施例1と同様な処理を行い、重合体(5)を得た。得られた重合体(5)の評価結果を表1に示した。
重合体として、市販のエチレン−メチルアクリレート共重合体ペレット(CG4002、住友化学株式会社製)を用いた以外は、実施例3と同様にして各物性の測定および未架橋シートの作製、評価を行った。評価結果を、表4に示した。
Claims (4)
- 主鎖に式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位を含み、要件(a1)、(a2)、及び(a3)を充足する重合体。
(R1は水素、メチル基、又はエチル基を表し、R2はアセトキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、又はtert−ブトキシカルボニル基を表す。)
(a1):上記重合体主鎖を構成する炭素原子の合計数に対する、式(2)で表される繰り返し単位の数の比が、3.8%以上、7.5%以下である。
(a2):式(3)で表される比Xが、82%以上、100%以下である。
X=100×A/B ・・・(3)
(Aは、以下の要件(a2-1)を満たし、かつ式(2)で表される全ての繰り返し単位のR2のカルボニル基の炭素原子の合計数を表す。
(a2-1):C1、C2、C3の炭素原子のいずれにも、以下の式(A)、式(B)、式(C)、式(D)または式(E)で表される官能基が結合していない。ここでC1は式(2)で表される繰り返し単位に結合する炭素原子であり、C2はC1に結合する炭素原子であり、C3はC2に結合する炭素原子である。
Bは、式(2)で表される全ての繰り返し単位のR2のカルボニル基の炭素原子の合計数である。)
R3、R4、R5、R6、R7およびR8は、それぞれ独立してアルキル基または水素を表す。
(a3):該重合体が、示差走査型熱量計により測定した42℃以上、80℃以下の融点を有する。 - 請求項1または2に記載の重合体であって、該重合体の質量を100質量%とする場合、ゲル分率が40質量%以上である重合体。
- 請求項1から3の何れか一項に記載の重合体を含む太陽電池用封止材。
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