JP6548017B2 - 高分子化合物、その変性物及びその製造方法 - Google Patents
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Description
[式中、U1及びU3は第一の構成単位を示し、U2は第二の構成単位を示し、x、y及びzはそれぞれ0、1又は2以上の整数を示し、x+y+zは1以上である。式中の両端の結合手のうち、U3側の結合手が末端側である。xが2以上の整数であるとき、複数のU1は互いに異なり、且つ、対応する1,1−ジアリールエチレン類の13C−NMRスペクトルにおけるβ位炭素のケミカルシフトが大きいものが末端側に配列される。yが2以上の整数であるとき、複数のU2は互いに異なり、且つ、対応するN,N−ジアルキルメタクリルアミド類の13C−NMRスペクトルにおけるβ位炭素のケミカルシフトが大きいものが末端側に配列される。zが2以上の整数であるとき、複数のU3は互いに異なり、且つ、対応する1,1−ジアリールエチレン類の13C−NMRスペクトルにおけるβ位炭素のケミカルシフトが大きいものが末端側に配列される。]
本実施形態に係る高分子化合物の製造方法の好適な態様について、詳細に説明する。
(実施例A1)
sec−ブチルリチウム(sec−BuLi)0.0542mmol(関東化学製)を含むn−ヘプタン溶液2mL、スチレン(東京化成製)2.12mmolを含むテトラヒドロフラン(THF)溶液3mL、及び、1,1−ジフェニルエチレン(DPE)(東京化成製)0.178mmolを含むTHF溶液2mLを用意した。なお、DPEの13C−NMRスペクトルにおけるβ位炭素のケミカルシフトは、114.2ppmである。
まず、全ガラス製反応容器を高真空ライン(10−6mmHg)に接続して、高真空下で脱気とベーキングを2回繰り返した。次いで、ガラス部を溶封して、全ガラス製反応容器を高真空ラインから切り離した。真空下でsec−BuLiを含むn−ヘプタン溶液(sec−BuLi溶液)を反応容器に移した後、−78℃に冷却した。真空下でsec−BuLi溶液を含む反応溶液を激しく攪拌し、同じく−78℃に冷却したスチレンを含むTHF溶液(スチレン溶液)を反応溶液に添加し、15分間反応させた。これにより、一端に反応点であるカルボアニオンを有するポリスチレン鎖を形成した。
次いで、真空下でDPEを含むTHF溶液(DPE溶液)を反応溶液に添加し、15分間反応させた。反応容器を開封し、重合停止剤であるメタノール1mmolを含むTHF溶液2mLを添加し、重合を停止した。重合開始剤であるsec−BuLiのモル数に対するDPEのモル数の比([DPEのモル数]/[sec−BuLiのモル数])は、3.28であった。
得られた高分子化合物の末端に存在する、DPEに由来する構成単位並びに重合開始剤及び重合停止剤に由来する部分構造の分子量と、重合開始剤の使用量(モル)に対すモノマー成分の使用量(モル)の比(モノマー成分の使用量/重合開始剤の使用量)に基づき算出したポリマー鎖の分子量と、を合計して、数平均分子量Mnの計算値とした。
Right Angle Laser Light Scattering GPC(RALLS−GPC)を用いて、高分子化合物の数平均分子量Mnを測定した。より具体的には、屈折率計、散乱強度計及び粘度計を検出器として有するViscotek Model 302 Triple Detector Array(旭テクネイオン(株)製)を使用し、流量を1.0mL/min、カラムオーブンの温度を30℃に設定して、測定を行った。流出溶媒にはTHFを用い、分析カラムはTOSOH G5000HHR+G4000HHR+G3000HHRを使用した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、数平均分子量Mnに対する重量平均分子量Mwの比(Mw/Mn)を測定した。より具体的には、Viscotek Model 302 Triple Detector Array(旭テクネイオン(株)製)を使用した。
sec−BuLi溶液2mL(sec−BuLi:0.0339mmol)、スチレン溶液3mL(スチレン:1.33mmol)、DPE溶液2mL(DPE:0.111mmol)、並びに、N,N−ジメチルメタクリルアミド(DMMA)(東京化成製)0.149mmolを含むTHF溶液2mLを用意した。
実施例A1と同様にして、一端に反応点を有するポリスチレン鎖を合成した。
次いで、真空下でDPE溶液を反応溶液に添加し、15分間反応させた。次いで、真空下でDMMAを含むTHF溶液(DMMA溶液)を反応溶液に添加し、15分間反応させた。反応容器を開封し、重合停止剤であるメタノール1mmolを含むTHF溶液2mLを添加し、重合を停止した。重合開始剤であるsec−BuLiのモル数に対するDPEのモル数の比([DPEのモル数]/[sec−BuLiのモル数])は、3.28であった。また、sec−BuLiのモル数に対するDMMAのモル数の比([DMMAのモル数]/[sec−BuLiのモル数])は、4.40であった。
DMMA溶液に代えてCN2DPE溶液2mL(CN2DPE:0.215mmol)を用い、sec−BuLi溶液の使用量を2mL(sec−BuLi:0.108mmol)とし、スチレン溶液の使用量を8mL(スチレン:5.63mmol)とし、DPE溶液の使用量を2mL(DPE:0.164mmol)とし、重合停止剤としてメタノール1mmolを含むTHF溶液2mLを用いたこと以外は、実施例A2と同様にして重合工程及び末端形成工程を行った。重合開始剤であるsec−BuLiのモル数に対するDPEのモル数の比([DPEのモル数]/[sec−BuLiのモル数])は、1.52であった。また、sec−BuLiのモル数に対するCN2DPEのモル数の比([CN2DPEのモル数]/[sec−BuLiのモル数])は、1.99であった。
(実施例B1)
カリウムナフタレン(K−Naph)0.102mmolを含むTHF溶液2.50mL、スチレン溶液2.70mL(スチレン:2.98mmol)、DPE溶液1.80mL(DPE:0.155mmol)を用意した。
まず、全ガラス製反応容器を高真空ライン(10−6mmHg)に接続して、高真空下で脱気とベーキングを2回繰り返した。次いで、ガラス部を溶封して、全ガラス製反応容器を高真空ラインから切り離した。真空下でK−Naphを含むTHF溶液(K−Naph溶液)を反応容器に移した後、−78℃に冷却した。真空下でK−Naph溶液を含む反応溶液を激しく攪拌し、同じく−78℃に冷却したスチレン溶液を反応溶液に添加し、15分間反応させた。これにより、両端に反応点であるカルボアニオンを有するポリスチレン鎖を合成した。
次いで、真空下でDPE溶液を反応溶液に添加し、15分間反応させた。ここで、反応容器から反応溶液7mLのうち4mLを取り出した。なお、取り出した反応溶液は実施例B2において用いた。次いで、15分間静置した後、反応容器を開封し、重合停止剤であるメタノール1mmolを含むTHF溶液2mLを添加し、重合を停止した。重合開始剤であるK−Naphのモル数に対するDPEのモル数の比([DPEのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.53であった。
一度100℃まで試料を加熱し、同温度で10分間アニールを施した後、室温まで試料を急冷した。この後、再度20℃/分で昇温して、ガラス転移温度(Tg)及び10質量%減少温度(T10)を測定した。測定には、DSC装置(セイコー電子社製「DSC6220」)を用いた。
まず、全ガラス製反応容器を高真空ライン(10−6mmHg)に接続して、高真空下で脱気とベーキングを2回繰り返した。次いで、ガラス部を溶封して、全ガラス製反応容器を高真空ラインから切り離した。真空下で、実施例B1で取り出した反応溶液4mLを反応容器に移した後、−78℃に冷却した。真空下で反応溶液を激しく攪拌し、同じく−78℃に冷却したDMMA溶液2.5mL(DMMA:0.147mmol)を反応溶液に添加し、15分間反応させた。次いで、反応容器を開封し、重合停止剤であるメタノール0.851mmolを含むTHF溶液2.80mLを添加し、重合を停止した。重合開始剤であるK−Naphのモル数に対するDPEのモル数の比([DPEのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.53であった。また、K−Naphのモル数に対するDMMAのモル数の比([DMMAのモル数]/[K−Naphのモル数])は、2.53であった。
sec−BuLi溶液に代えてK−Naph溶液1.80mL(K−NaPh:0.0731mmol)を用い、スチレン溶液の使用量を2.40mL(2.64mmol)とし、DPE溶液の使用量を1.50mL(DPE:0.129mmol)とし、CN2DPE溶液の使用量を2.60mL(CN2DPE:0.155mmol)とし、重合停止剤としてメタノール1mmolを含むTHF溶液2mLを用いたこと以外は、実施例A3と同様にして重合工程及び末端形成工程を行った。重合開始剤であるK−Naphのモル数に対するDPEのモル数の比([DPEのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.77であった。また、K−Naphのモル数に対するCN2DPEのモル数の比([CN2DPEのモル数]/[K−Naphのモル数])は、2.13であった。
K−NaphのTHF溶液1.90mL(K−NaPh:0.0771mmol)、スチレン溶液1.90mL(スチレン:2.09mmol)、DPE溶液3.70mL(DPE:0.165mmol)、DMMA溶液2.40mL(DMMA:0.171mmol)とし、CN2DPE溶液2.90mL(CN2DPE:0.156mmol)を用意した。
上記のK−Naph溶液を用い、スチレン溶液の使用量を1.90mL(2.09mmol)としたこと以外は、実施例B1と同様にして、両端に反応点を有するポリスチレン鎖を合成した。
次いで、真空下でDPE溶液を反応溶液に添加し、15分間反応させた。次いで、真空下でDMMA溶液を反応溶液に添加し、15分間反応させた。次いで、真空下でCN2DPEを含むTHF溶液(CN2DPE溶液)を反応溶液に添加し、15分間反応させた。反応容器を開封し、重合停止剤であるメタノール1mmolを含むTHF溶液2mLを添加し、重合を停止した。重合開始剤であるK−Naphのモル数に対するDPEのモル数の比([DPEのモル数]/[K−Naphのモル数])は、2.14であった。また、K−Naphのモル数に対するDMMAのモル数の比([DMMAのモル数]/[K−Naphのモル数])は、2.22であった。また、K−Naphのモル数に対するCN2DPEのモル数の比([CN2DPEのモル数]/[K−Naphのモル数])は、2.02であった。
sec−BuLi溶液に代えてK−NaPh溶液2.70mL(K−NaPh:0.157mmol)を用い、DPE溶液に代えてDMMA溶液2.50mL(DMMA:0.178mmol)を用い、スチレン溶液の使用量を3.90mL(3.30mmol)とし、重合停止剤としてメタノール0.936mmolを含むTHF溶液3.30mLを用いたこと以外は、実施例A1と同様にして重合工程及び末端形成工程を行った。重合開始剤であるK−Naphのモル数に対するDMMAのモル数の比([DMMAのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.13であった。
DPE溶液に代えてDMMA溶液3.20mL(DMMA:0.141mmol)を用い、K−Naph溶液の使用量を1.90mL(K−NaPh:0.110mmol)とし、スチレン溶液の使用量を2.63mL(3.10mmol)とし、CN2DPE溶液の使用量を3.00mL(CN2DPE:0.134mmol)とし、重合停止剤として酢酸1.18mmolを含むTHF溶液2.60mLを用いたこと以外は、実施例B3と同様にして重合工程及び末端形成工程を行った。重合開始剤であるK−Naphのモル数に対するDMMAのモル数の比([DMMAのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.28であった。また、K−Naphのモル数に対するCN2DPEのモル数の比([CN2DPEのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.21であった。
DMMA溶液に代えてCN2DPE溶液2.50mL(CN2DPE:0.150mmol)を用い、K−NaPh溶液の使用量を2.20mL(K−NaPh:0.0893mmol)とし、スチレン溶液の使用量を2.00mL(2.20mmol)とし、重合停止剤としてメタノール0.790mmolを含むTHF溶液2.60mLを用いたこと以外は、実施例B5と同様にして重合工程及び末端形成工程を行った。重合開始剤であるK−Naphのモル数に対するCN2DPEのモル数の比([CN2DPEのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.68であった。
DPE溶液に代えて式(11a)で表される化合物(化合物(11a))0.149mmolを含むTHF溶液3.30mLを用い、K−Naph溶液の使用量を2.00mL(K−NaPh:0.116mmol)とし、スチレン溶液の使用量を2.90mL(スチレン:2.46mmol)とし、DMMA溶液の使用量を2.40mL(DMMA:0.141mmol)とし、CN2DPE溶液の使用量を3.20mL(CN2DPE:0.142mmol)とし、重合停止剤としてメタノール7.17mmolを含むTHF溶液3.30mLを用いたこと以外は、実施例B4と同様にして重合工程及び末端形成工程を行った。重合開始剤であるK−Naphのモル数に対する化合物(11a)のモル数の比([化合物(11a)のモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.28であった。また、K−Naphのモル数に対するDMMAのモル数の比([DMMAのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.21であった。また、K−Naphのモル数に対するCN2DPEのモル数の比([CN2DPEのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.23であった。
DPE溶液に代えて式(12a)で表される化合物(化合物(12a))0.175mmolを含むTHF溶液1.85mLを用い、K−Naph溶液の使用量を2.20mL(K−NaPh:0.128mmol)とし、スチレン溶液の使用量を3.60mL(スチレン:3.05mmol)とし、DMMA溶液の使用量を3.65mL(DMMA:0.161mmol)とし、CN2DPE溶液の使用量を3.80mL(CN2DPE:0.169mmol)とし、重合停止剤であるメタノール6.22mmolを含むTHF溶液2.95mLを用いたこと以外は、実施例B4と同様にして重合工程及び末端形成工程を行った。重合開始剤であるK−Naphのモル数に対する化合物(12a)のモル数の比([化合物(12a)のモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.37であった。また、K−Naphのモル数に対するDMMAのモル数の比([DMMAのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.26であった。また、K−Naphのモル数に対するCN2DPEのモル数の比([CN2DPEのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.32であった。
スチレン溶液に代えてイソプレン5.61mmolを含むTHF溶液4.40mLを用い、K−Naph溶液の使用量を2.20mL(K−NaPh:0.128mmol)とし、DPE溶液の使用量を2.10mL(DPE:0.181mmol)とし、DMMA溶液の使用量を3.00mL(DMMA:0.176mmol)とし、CN2DPE溶液の使用量を3.40mL(CN2DPE:0.151mmol)とし、重合停止剤として酢酸1.36mmolを含むTHF溶液3.00mLを用いたこと以外は、実施例B4と同様にして重合工程及び末端形成工程を行った。重合開始剤であるK−Naphのモル数に対するDPEのモル数の比([DPEのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.42であった。また、K−Naphのモル数に対するDMMAのモル数の比([DMMAのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.38であった。また、K−Naphのモル数に対するCN2DPEのモル数の比([CN2DPEのモル数]/[K−Naphのモル数])は、1.18であった。
Claims (8)
- ポリマー鎖と、該ポリマー鎖の少なくとも一端に形成された末端構造と、を含み、
前記ポリマー鎖は、アニオン重合性化合物のアニオン重合体であり、
前記末端構造は、1,1−ジアリールエチレン類に由来する第一の構成単位を複数有し、
複数の前記第一の構成単位は互いに異なり、対応する前記1,1−ジアリールエチレン類の 13 C−NMRスペクトルにおけるβ位炭素のケミカルシフトが大きいものが末端側に位置するように配列されている、高分子化合物。 - 前記末端構造が、N,N−ジアルキルメタクリルアミド類に由来する第二の構成単位を有する、請求項1に記載の高分子化合物。
- ポリマー鎖と、該ポリマー鎖の少なくとも一端に形成された末端構造と、を含み、
前記ポリマー鎖は、アニオン重合性化合物のアニオン重合体であり、
前記末端構造は、N,N−ジアルキルメタクリルアミド類に由来する第二の構成単位を有する、高分子化合物。 - 前記末端構造が1,1−ジアリールエチレン類に由来する第一の構成単位を有する、請求項3に記載の高分子化合物。
- 前記末端構造が前記第二の構成単位を複数有し、
複数の前記第二の構成単位は互いに異なり、対応する前記N,N−ジアルキルメタクリルアミド類の13C−NMRスペクトルにおけるβ位炭素のケミカルシフトが大きいものが末端側に位置するように配列されている、請求項3又は4に記載の高分子化合物。 - 前記末端構造が、下記式(3)で表される構造を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の高分子化合物。
[式中、U1及びU3は1,1−ジアリールエチレン類に由来する第一の構成単位を示し、U2はN,N−ジアルキルメタクリルアミド類に由来する第二の構成単位を示し、x、y及びzはそれぞれ0、1又は2以上の整数を示し、x+y+zは1以上である。式中の両端の結合手のうち、U3側の結合手が末端側である。xが2以上の整数であるとき、複数のU1は互いに異なり、且つ、対応する前記1,1−ジアリールエチレン類の13C−NMRスペクトルにおけるβ位炭素のケミカルシフトが大きいものが前記末端側に配列される。yが2以上の整数であるとき、複数のU2は互いに異なり、且つ、対応する前記N,N−ジアルキルメタクリルアミド類の13C−NMRスペクトルにおけるβ位炭素のケミカルシフトが大きいものが前記末端側に配列される。zが2以上の整数であるとき、複数のU3は互いに異なり、且つ、対応する前記1,1−ジアリールエチレン類の13C−NMRスペクトルにおけるβ位炭素のケミカルシフトが大きいものが前記末端側に配列される。] - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の高分子化合物を製造する方法であって、
モノマー成分のアニオン重合により、少なくとも一端に反応点を有するポリマー鎖を形成する重合工程と、
1,1−ジアリールエチレン類及び/又はN,N−ジアルキルメタクリルアミド類を含む反応性化合物を前記ポリマー鎖と反応させて、前記反応点から伸長した前記末端構造を形成する末端形成工程と、
を備える、高分子化合物の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の高分子化合物を変性した変性物。
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