JP6243213B2 - ブロック共重合体の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)重合溶媒中でスチレン系単量体を重合後、該重合液に(メタ)アクリル酸エステル類を添加し重合することによりブロック共重合体を得る工程。
(2)(1)で得られたブロック共重合体またはその溶液に、(A)ケトン系溶媒及び/又はエステル系溶媒と、(B)炭素数が5〜10の脂肪族又は脂環式炭化水素溶媒を加えて混合した後、静置して2層に分離する工程。
(3)(2)の下層を分液し、ブロック共重合体溶液を得る工程。
工程(1)は、重合溶媒中でスチレン系単量体を重合した後、該重合液に(メタ)アクリル酸エステル類を添加し、ブロック共重合体を得る工程である。重合方法としては、リビングアニオン重合法、リビングラジカル重合法等、特に制限されるものではないが、金属分の精製が比較的容易である点等からリビングアニオン重合法により得ることが好ましい。
重合反応前に不活性ガス雰囲気下、重合溶媒を脱水する目的で、該重合溶媒に対し脱水剤を添加し、−100〜−20℃、さらに好ましくは−80〜−30℃の温度範囲で30分間以上撹拌後使用することも可能である。用いられる脱水剤には上記に示した有機アルカリ金属等が挙げられ、その使用量は有機溶媒中に含有する水分子1モルに対し、1.0〜2.0モル倍が好ましい。
また、スチレン系単量体を重合した後に、ジフェニルエチレンや塩化リチウム等の少なくとも1種を添加することが好ましく、これによりリビングアニオンの安定化を図ることができ、(メタ)アクリル酸エステル類の重合が良好に進行する。具体的には、ジフェニルエチレンを、開始剤に対し1.0〜10.0当量、さらに好ましくは1.1〜5.0当量加えることが好ましい。
また分子量分布は、通常Mw/Mn=1.00〜1.50、より好ましくは1.00〜1.30である。
ブロック共重合体中のスチレン系単量体に由来する繰り返し単位からなるブロック(p1)とポリ(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位からなるブロック(p2)の質量比は、通常p1:p2=20:80〜90:10、好ましくは40:60〜90:10である。
以上の工程を経ることにより、単峰性で、分子量分布(Mw/Mn)が1.10以下、より好ましくは1.05以下、最も好ましくは1.03以下のブロック共重合体を効率よく製造することができる。またブロック共重合体を含むポリマー成分中のスチレン系ホモポリマーは5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下まで除去することができる。
分子量と分子量分布の測定に用いたGPC装置は東ソー(株)製HLC−8220GPC、溶離液はTHF、カラム温度は40℃、流速は毎分0.6ml、カラムは東ソー(株)製TSKgel SuperHM−Nを3本直列に接続したものを使用した。
またスチレン系ホモポリマーの分析には、液体クロマトグラフィー(アジレント社製)を用い、カラムはTSKgel ODS−100V(東ソー(株)社製)を使用した。
移動相としてアセトニトリル/THF混合液を用い、流速毎分1mL、カラムオーブンは40℃を保持した。
グラジェント条件は、アセトニトリル/THF混合割合を100/0から20分かけて0/100まで連続的に変化させたものである。検出器は波長220nmのUV光で行い、標準ポリスチレン(東ソー(株)社製)を用いた検量線を用いて定量した。
製造例
窒素雰囲気下にてTHF865.4g、n−ヘキサン216.4gに塩化リチウム0.4gを加えて均一に溶解させた後、−70℃に冷却した。攪拌下、−70℃を保持しながらsec−ブチルリチウムを1.1ミリモル加えた。さらに攪拌下、−70℃を保持しながらスチレン(以下Stと略す)89.3gを30分かけて滴下した。5分間熟成させた後、1,1−ジフェニルエチレンを0.2g加え、さらに5分間の熟成の後、−70℃を保持しながらメタクリル酸メチル(以下MMAと略す)30.9gを20分かけて滴下した。さらに反応を30分間継続した後、メタノールを加えることで反応を停止させた。
反応液をGPCにより分析したところ、得られたポリマーはポリスチレン換算でMn=114000、Mw/Mn=1.08の単分散ポリマーであった。また、液体クロマトグラフィー(以下HPLCと略す)で分析したところ、ポリマー成分中のStホモポリマーの割合は8.9重量%であった。得られたポリマーをP−1とした。
実施例1
製造例で得られたSt/MMAブロック共重合体P−1重合液を水洗することで無機塩を除去し、さらに減圧濃縮操作を経てメチルイソブチルケトン(以下MIBKと略す)で溶剤置換することで得られたポリマー分20質量%のMIBK溶液100質量部に対して、アセトンを90質量部とn−ヘプタンを110質量部加えた後、10分間攪拌したのち、25℃で1時間静置した。
静置後、溶液は2層分離しており、析出物は確認されなかった。2層の内の下層部を分液し、同様の抽出操作を2回繰り返した。抽出後の下層部を分液し、HPLCで分析したところ、ポリマー成分中のStホモポリマーの割合は0.4重量%であり、Stホモポリマーの低減が確認された。
また、GPCで分析したところ、得られたブロック共重合体はポリスチレン換算でMn=127000、Mw/Mn=1.02の単分散ポリマーであった。
製造例で得られたSt/MMAブロック共重合体P−1重合液を水洗することで無機塩を除去し、さらに減圧濃縮操作を経てMIBKで溶剤置換することで得られたポリマー分20重量%のMIBK溶液100質量部に対して、アセトンを90質量部とn−ヘプタンを110質量部加えた後、50℃に昇温して10分間攪拌したのち、同温度で保持しながら1時間静置した。
静置後、溶液は2層分離しており、析出物は確認されなかった。2層の内の下層部を分液し、HPLCで分析したところ、ポリマー成分中のStホモポリマーの割合は0.6重量%であり、Stホモポリマーの低減が確認された。
また、GPCで分析したところ、得られたブロック共重合体はポリスチレン換算でMn=126000、Mw/Mn=1.03の単分散ポリマーであった。
製造例で得られたSt/MMAブロック共重合体P−1重合液を水洗することで無機塩を除去し、さらに減圧濃縮操作を経てプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下PGMEAと略す)で溶剤置換することで得られたポリマー分20重量%のPGMEA溶液100質量部に対して、アセトンを50質量部とシクロヘキサンを110質量部加えた後、50℃に昇温して10分間攪拌したのち、同温度で保持しながら1時間静置した。
静置後、溶液は2層分離しており、析出物は確認されなかった。2層の内の下層部を分液し、HPLCで分析したところ、ポリマー成分中のStホモポリマーの割合は0.5重量%であり、Stホモポリマーの低減が確認された。
また、GPCで分析したところ、得られたブロック共重合体はポリスチレン換算でMn=126000、Mw/Mn=1.04の単分散ポリマーであった。
製造例で得られたSt/MMAブロック共重合体P−1重合液を水洗することで無機塩を除去し、さらに減圧濃縮操作を経て酢酸エチルで溶剤置換することで得られたポリマー分20重量%の酢酸エチル溶液110重量部に対して、アセトンを90重量部とn−ヘプタンを110重量部加えた後、45℃に昇温して10分間撹拌したのち、同温で保持しながら1時間静置した。
静置後、溶液は2層分離しており、析出物は確認されなかった。2層の内の下層部を分液し、HPLCで分析したところ、ポリマー成分中のStホモポリマーの割合は0.6重量%であり、Stホモポリマーの低減が確認された。
また、GPCで分析したところ、得られたブロック共重合体はポリスチレン換算でMn=125000、Mw/Mn=1.04の単分散ポリマーであった。
300mL容の三口フラスコに、合成したSt/MMAブロック共重合体P−1を3.0gとシクロヘキサン150gを加え、還流管を付け、50℃で1時間撹拌した。その後、不溶分をろ過、減圧乾燥した。得られたポリマーをGPCで分析したところ、Mn=113000、Mw/Mn=1.07であった。HPLCで分析したところ、ポリマー成分中のStホモポリマーの割合は8.2重量%であった。
500mLビーカーに、メタノール50g、n−ヘキサン450gを室温で混合、撹拌し、合成したSt/MMAブロック共重合体C−1の20%MIBK溶液40gを30分かけて滴下した。得られた析出分をろ過し、ポリマーを得た。得られたポリマーをHPLCで分析したところ、ポリマー成分中のStホモポリマーの割合は7.9重量%であり、GPCで分析したところ、Mn=113000、Mw/Mn=1.07であった。
Claims (4)
- 下記(1)〜(3)の工程を有するスチレン−(メタ)アクリル酸エステル系ブロック共重合体の製造方法。
(1)重合溶媒中でスチレン系単量体を重合後、該重合液に(メタ)アクリル酸エステル類を添加して重合することによりブロック共重合体を得る工程。
(2)(1)で得られたブロック共重合体またはその溶液に、(A)ケトン系溶媒及び/又はエステル系溶媒と、(B)炭素数が5〜10の脂肪族又は脂環式炭化水素溶媒とを加えて混合した後、静置して2層に分離する工程。
(3)(2)の下層を分液し、ブロック共重合体溶液を得る工程。 - 前記ケトン系溶媒が、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン及びシクロヘキサノンから選ばれる少なくとも1種の溶媒である、請求項1に記載のブロック共重合体の製造方法。
- 前記エステル系溶媒が、酢酸メチル、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びγ−ブチロラクトンから選ばれる少なくとも1種の溶媒である、請求項1または2に記載のブロック共重合体の製造方法。
- 前記炭素数が5〜10の脂肪族又は脂環式炭化水素溶媒が、n−ヘキサン、n−ヘプタン及びシクロヘキサンから選ばれる少なくとも1種の溶媒である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のブロック共重合体の製造方法。
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