JP6475735B2 - スチレンをベースとする短鎖末端基官能化マクロ分子の製造方法 - Google Patents
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Description
末端官能化を有するマクロ分子を製造するための産業上費用効果の高い方法を提供することが本発明の目的である。この製造方法は、有利には、反応時間を少なくする必要がある。マクロ分子の官能化度、すなわちマクロ分子当たりの官能基数は、可能な限り1に近いことが望ましい。得られた高分子は、非常に好ましくは狭いサイズ分布を有するべきである。
したがって、本発明は、官能化度、すなわちマクロ分子当たりの官能化の平均数が1に非常に近い末端基官能化マクロ分子を製造するのに好適な方法に関する。また、この方法は、非常に狭い多分散度を有するマクロ分子を製造するのに好適である。
−当該重合は自己開始により出発し、
−さらに、当該重合は官能基RF1及びRF2を含む二官能性調節剤によって制御され、ここで、RF1基は非置換スルファニル基であり、該調節剤のRF2基は、ヒドロキシル基(−OH)、カルボキシル基(−COOH)、エステル基(−COOR)、第一級アミノ基(−NH2)、第二級アミン(−NHR)、アルコキシシラン基(−Si(OR)3)よりなる群から選択され、
−ここで調節剤の対照量RBが、モノマー量中のモノマーと、調節剤対照量中の調節剤分子の量比が100:20〜100:0.5の範囲となるように定義される方法であって、
−モノマーの全量が最初に装入され、
−モノマーを含むバッチが10質量%までの溶剤を含み、
−反応開始前にモノマーの量に5質量%までの調整剤対照量を加えて、
−モノマーの量の温度を重合の自己開始が始まるように制御し、
−ここで、少なくとも0.85(=85%)の重合変換U(t)が達成されるまで、全ての期間において以下の条件(I)を満たすように、重合反応への調節剤の更なる添加が連続的にまたは不連続的に行われる:
U(t)−0.05≦XReg(t)≦U(t)+0.05 (I)
ここで、
U(t)= tの時点までの重合変換
U(t)= nMon(t)/nMon,ges
nMon(t)= tの時点までの重合中の反応したモノマーの全量
nMon,ges=使用された全てのモノマーnMon,gesの量
(変換された量)
XReg(t)= 調節剤の部分量XReg(t)=R(t)/RB
R(t)=(t)の時点までに加えられた調節剤の総量
RB=調節剤対照量である。
2−メルカプトエタノール、3−メルカプトプロパノール、4−メルカプトブタノール、5−メルカプトブタノール、6−メルカプトヘキサノール、11−メルカプトウンデカノール、16−メルカプトヘキサデカノール、1−メルカプト−2−プロパノール、3−メルカプト−1−プロパノール、3−メルカプト−1−ヘキサノール、2−メチル−3−スルファニルプロピオン酸、4−メルカプト酪酸、6−メルカプトヘキサン酸、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸、メルカプト酢酸、11−メルカプトウンデカン酸、16−メルカプトヘキサデカン酸、2−アミノエタンチオール、2−アミノエタンチオール塩酸塩、4−アミノチオフェノール、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン。
−重合が自己開始により出発し、そして、二官能性の調節剤により制御され、
−そして、調節剤の添加が、少なくとも大部分が、定められたプログラムに沿って実施されるように、重合は行われる。
U(t)−0.05≦XReg(t)≦U(t)+0.05 (I)
ここで、
U(t)= tの時点までの重合変換
XReg(t)=調節剤対照量をベースとした(t)の時点までに加えられた調節剤の総量R(t)の調節剤の部分量
U(t)−0.02≦XReg(t)≦U(t)+0.02 (Ia)
となるように最小変換CMまでの調節剤の添加が制御されるように工程が行われる。
o1000g/mol〜20000g/molの数平均分子量を有し、その多分散度が2.5以下であり、1〜1.2の官能化度を有し、ここで少なくとも98%が少なくとも1個の官能基を有するもの、
o1000g/mol〜10000g/molの数平均分子量を有し、その多分散度が2.5以下であり、1〜1.2の官能化度を有し、ここで少なくとも98%が少なくとも1個の官能基を有するもの、
o1000g/mol〜20000g/molの数平均分子量を有し、その多分散度が2.5以下であり、1〜1.2の官能化度を有し、ここで少なくとも98%が少なくとも1個の官能基を有するこれらの再官能化されたオリゴマー。
本発明を実施例により以下に詳細に説明する。既に上記した試験方法に加えて、以下の方法を使用する。
例1で製造したプレポリマーを500gの酢酸エチルに溶解し、75℃に加熱した。その後、溶液を10gのイソシアネートメタクリル酸で処理し、24時間攪拌した。その後、5Lのメタノールにポリマーを沈殿させ、濾過し、真空下で乾燥させた。再官能化オリゴマー、すなわちメタクリル酸末端基を有する重合可能なポリスチレンマクロモノマーが得られた。
日本特許第1064705Aに示されるとおり、実験反応器に、2つの滴下漏斗、還流冷却器、およびアンカー攪拌機に備えた。プレ挿入として500部のスチレン、および300部のメチルイソブチルケトン(MIBK)を反応器に充填した。さらに500部のスチレンを一つの滴下漏斗(滴下漏斗1)に入れ、12.5gのAIBN、21.2部のメルカプトプロピオン酸、およびさらに250部のMIBKを他の滴下漏斗(滴下漏斗2)に入れた。窒素で不活性化後、溶液を反応器中で90℃まで加熱した。滴下漏斗1の内容物を徐々に4時間かけて反応器に添加し、滴下漏斗2の内容物を徐々に4時間かけて反応器に添加した。さらに2時間の後、室温まで冷却し反応を終了させた。
Claims (14)
- フリーラジカル重合によってスチレンをベースとする末端官能化されたオリゴマーを製造するための方法であって、
90モル%以上のスチレンを含む単量体の量から出発し、ここで、
−当該重合は自己開始により出発し、
−さらに、当該重合は官能基RF1及びRF2を含む二官能性調節剤によって制御され、ここで、RF1基は非置換スルファニル基であり、該調節剤のRF2基は、ヒドロキシル基(−OH)、カルボキシル基(−COOH)、エステル基(−COOR)、第一級アミノ基(−NH2)、第二級アミン(−NHR)よりなる群から選択され、
−ここで
調節剤対照量R B は、オリゴマーの特定の平均分子量を達成するために、100%のモノマー変換のために最適と考えられる調節剤の量を意味し、
モノマー:対照量における調節剤分子のモル比が100:20〜100:0.5の範囲となるように定義される方法において、
−モノマーの全量が最初に装入され、
−モノマーを含むバッチが10質量%までの溶剤を含み、
−モノマーの量の温度を重合の自己開始が始まるように制御され、
−ここで、85%以上の重合変換が達成されるまで、全ての期間において以下の条件(I)を満たすように、重合反応への調節剤の更なる添加が連続的にまたは不連続的に行われることを特徴とする前記方法:
U(t)−0.05≦XReg(t)≦U(t)+0.05 (I)
ここで、
U(t)= tの時点までの重合変換
U(t)= nMon(t)/nMon,ges
nMon(t)= tの時点までの重合に反応したモノマーの全量
nMon,ges= 使用された全てのモノマーnMon,gesの量
(変換された量)
XReg(t)= 調節剤の部分量XReg(t)=R(t)/RB
R(t)=(t)の時点までに加えられた調節剤の総量
RB= 調節剤対照量、
かつ、
100℃〜145℃の温度で重合を行うことを特徴とする前記方法。 - 90%以上、好ましくは95%以上の重合変換まで条件(I)が満たされることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 未だ残っている、先に添加されていない量の調節剤を、連続的にまたは定期的に添加することを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- スチレンに加えて、モノマーの量が10モル%までの他のビニル芳香族化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つに記載の方法。
- スチレンおよび任意選択の他のビニル芳香族化合物を除いて、モノマー全体にさらなるモノマーが存在しないことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つに記載の方法。
- 120℃〜145℃の温度で重合を行うことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。
- 溶媒不含で重合を行うことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一つに記載の方法。
- (使用した全ての)調節剤分子に対する(使用した全ての)モノマーのモル比が100:10〜100:0.5であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一つに記載の方法。
- 使用される前記調節剤が、2−アミノエタンチオール、2−メルカプトエタノール、3−メルカプトプロピオン酸、2−メルカプトプロピオン酸または2−メルカプト酢酸であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一つに記載の方法。
- 得られるオリゴマーの数平均分子量が1000g/mol〜20000g/molの範囲であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一つに記載の方法。
- 得られるオリゴマーの多分散度が、2.5以下、好ましくは1.9以下、非常に好ましくは1.4以下であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一つに記載の方法。
- 重合生成物から未反応のモノマーおよび/または副生成物を除去することによって精製することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一つに記載の方法。
- −後の工程において、請求項1の方法により得られたオリゴマーを、官能基RF3およびオレフィン性二重結合を有する少なくとも1種の化合物Zと反応させ、再官能化されたオリゴマーを与え、
−ここで、オレフィン性二重結合を有する化合物Zの少なくともその部分が官能基RF2と官能基RF3との反応によってオリゴマーに結合することを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一つに記載の方法。 - 官能基RF3およびオレフィン性二重結合を有する前記化合物Zが、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリル酸無水物、メタクリル酸無水物、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、無水マレイン酸、塩化アクリル酸、塩化メタクリル酸、アクリル酸2−イソシアナトエチル、メタクリル酸2−イソシアナトエチル、4−クロロメチルスチレン、イタコン酸無水物、アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル、メタクリル酸エポキシシクロヘキシルメチルよりなる群から選択される、請求項13に記載の方法。
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