JP6689875B2 - ホットメルト接着剤用の光架橋性ブロックコポリマー - Google Patents
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Description
モノマーである2−エチルヘキシルアクリレート(2−EHA)、n−ブチルアクリレート(nBA)、メチルアクリレート(MA)、tert−ブチルアクリレート(tBA)およびメチルメタクリレート(MMA)はいずれも純度98%であり、Aldrichから受領のものを使用した。触媒として使用された銅線は、20ゲージ、直径0.812ミリメートルであり、フィッシャーから入手した。ヒドラジン水和物の溶液(20ミリリットルのアセトン当たり3滴)に10分間浸漬することにより銅を活性化し、続いてアセトンで徹底的にすすいだ。次いで、すすがれた銅線を窒素下で乾燥し、直ちに使用した。リガンドであるトリス(2−ジメチルアミノエチル)アミン(Me6TREN)は、文献Ciampolini,M.,Five−Coordinated High−Spin Complexes of Bivalent Cobalt, Nickel and Copper With Tris(2−dimethylaminoethyl) amine, Inorg. Chem., 1966, 5 (1), p 41に知られているようにして合成した。リガンドN,N,N’,N’,N−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)は、Aldrichから入手し、受領したものをそのまま使用した。二官能性開始剤ジメチル2,6−ジブロモヘプタンジオエート(97%);一官能性開始剤メチル−2−ブロモプロピオネート(98%);塩化ナトリウム(99%超);ヒドラジン64%を含むヒドラジン水和物(100%);エチドロン酸一水和物(95%);および硫酸ナトリウム(99%超)は全てAldrichから受領したものをそのまま使用した。酢酸エチル(99%超)、およびジメチルスルホキシド(DMSO)(99%超)は、VWRから受領したものをそのまま使用した。
1H−NMRスペクトルは、Varian VNMRJ 1.1D操作ソフトウェアおよびACD/NMRプロセッサ12.01分析ソフトウェアを使用して、300MHzのVarian Mercury Plus機器で記録した。試料はクロロホルム中で10〜20ミリグラム/ミリリットル(mg/ml)で調製し、内部標準として0.03%のテトラメチルシランを含む。緩和時間を10秒に設定し、32のスペクトルを積算した。ソフトブロックの転化率の程度は、1H−NMR分光法を用いて、ビニルプロトンからのシグナル領域のδ約6.50〜6.00ppm(3H/mol)の、バックボーンポリマープロトンからのシグナル領域のδ約2.4ppmに対する比を用いて決定した。ハードブロックの転化率の程度は、1H−NMR分光法を用いて、モノマーからのO−CH3からの信号領域のδ約3.60ppm(3H/mol)の、ポリマーからのO−CH3からの信号領域のδ約3.45ppmに対する比を用いて決定した。
GPC分析には、Waters Size Exclusion Chromatography(SEC)システムを使用した。このシステムは、1525バイナリHPLCポンプ、717オートサンプラー、2487デュアルλ吸光度および屈折率検出器を有し、Empower 2ソフトウェアが実行される。分離は、テトラヒドロフラン(THF)中約10mg/mlの濃度の100マイクロリットルのサンプルを用いて、直列に接続された2つのWaters PolyPoreカラム、300×7.5ミリメートル(mm)を用いて、1mL/分THFの一定流速で行った。Polymer Standard ServiceからのPMMA標準品を使用して12点の較正曲線を得た。標準品は、800〜1,820,000グラム/モル(g/mole)のサイズを有していた。
DSC分析は、TAインスツルメンツの冷蔵冷却システム90と連結したTA Instruments DSC Q 2000で行った。TGA分析はTA Instruments TGA Q 500で行った。両方のシステムからの出力を集め、TA Instruments Analysisソフトウェアで分析した。
リガンドは、SET−LRPプロセスにおいて、最初の実験中、Cu1Xの不均化を可能にする重要な機能的実体であるので、ソフトブロックコポリマーの形成プロセスにおいてリガンドの種類を変化させた。試験した2つのリガンドは、N,N,N’,N’,N−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)およびMe6TRENであった。試験ソフトブロックコポリマーの重合条件は、リガンドの種類を除いて同じとした。1つの実験では、リガンドは開始剤に対して0.5当量のPMDETAであり、他の実験では、リガンドは開始剤に対して0.2当量のMe6TRENであった。
<ハードブロック二官能性マクロ開始剤の形成と精製>
以下の表2に示す成分を用いて、二官能性ハードブロックマクロ開始剤を調製した。MMA、DMSO、ジメチル2,6−ジブロモヘプタンジオエート開始剤、およびMe6TRENを250mlの四つ口フラスコに加えた。フラスコは、機械的攪拌機、加熱マントル、還流冷却器、熱電対、スパージングチューブを備えた窒素入口、およびセプタム密封添加ポートを備えていた。混合物を10分間撹拌して透明な溶液を得た後、スパージング管を通して低流量の窒素で室温で20分間脱気した。バブリング管を取り外し、反応器のヘッドスペースを窒素で10分間掃引した。ヒドラジン活性化銅線は、5当量で20.31cm2で使用され、コイル状に巻いて反応器に加えた。反応器を密封し、僅かに大気圧を上回る窒素の僅かな陽圧下に維持した。反応温度をゆっくりと次の3時間に亘って25℃まで上昇し、25℃に達したとき、反応混合物を30℃に加熱し、その温度でさらに21時間維持した。合計24時間の反応後、転化率は80%であった。転化率%に基づく理論分子量は6,000g/モルと計算され、GPCによる分子量は10,200g/ルであり、PDIは1.53であった。銅線を反応器から取り出し、内容物を空気に30分間暴露して反応をクエンチした。酢酸エチルを粗反応混合物に加え、分液漏斗中、20重量%NaClの塩水50mlで3回洗浄した。最初の2回の洗浄はそれぞれ2時間、3回目の洗浄は14時間であった。底部の水相を除去し、有機相を硫酸ナトリウムで一晩16時間乾燥させた。酢酸エチルを、75℃4時間、ロータリーエバポレーターで除いた。精製されたハードブロックは、暗色の着色のない白色粉末であった。
上記のハードブロックをDMSOと酢酸エチルの混合溶媒に溶解した。ハードブロックをマクロ開始剤として使用した。重合成分を以下の表3に示す。モノマー、溶媒、マクロ開始剤およびリガンドを、メカニカル撹拌機、加熱マントル、還流冷却器、熱電対、スパージング管を備えた窒素導入口およびセプタム密封添加ポートを備えた1リットルの四つ口反応フラスコに加えた。混合物を4時間撹拌して透明な溶液を得た後、次いで室温で20分間窒素をバブリングして脱気した。反応器ヘッドスペースを窒素で10分間掃引し、次いで密閉し、窒素下で僅かに大気圧を超える圧を維持した。ヒドラジン活性化銅メッシュ38cm2をコイルに巻いて、反応器に添加し、それを窒素でわずかに正圧下に保った。温度を3時間かけて35℃までゆっくり上昇し、この温度を維持した。反応を合計24時間行い、1H−NMR分析による転化率は97%であった。
<ソフトブロック二官能性マクロ開始剤の形成>
ソフトブロックは、以下の表4に示す成分を用いて調製した。目標の所望の重量は75,000g/モルである。560当量のモノマー、DMSO、酢酸エチル、ジメチル2,6−ジブロモヘプタン二酸エステル開始剤1当量、およびMe6TRENリガンド0.01当量を、250ml四つ口フラスコに加えた。フラスコに、メカニカル撹拌機、加熱マントル、還流冷却器、熱電対、スパージング管を備えた窒素導入口、およびセプタム密封添加ポートを取り付けた。混合物を10分間機械的に撹拌して透明な溶液を得、次いで、スパージング管を通して低流量の窒素で室温で20分間脱気した。バブリング管を取り外し、反応器のヘッドスペースを窒素で10分間掃引した。開始剤に対して30当量のコイル状に巻かれたヒドラジン活性化銅線、および0.2当量のCuBr2を反応器に添加した。反応器を密封し、僅かに陽圧の窒素下に維持した。反応温度をゆっくりと次の3時間に亘って28℃まで上昇し、その後、反応混合物を30℃まで加熱し、その温度でさらに7時間維持した。セプタムを介して挿入された窒素パージされた気密シリンジを使用して、選択された時点で試験するために、試料を採取した。合計10時間の反応時間の後、1H−NMR分析によって確認したところ、転化率は82%であった。銅線を反応器から取り出し、内容物を空気に30分間暴露して反応をクエンチした。GPC分析によるソフトブロックの分子量は61,340g/モルであり、理論分子量は61,500g/モルであり、多分散指数は1.15であった。
目標付加量は、ハードブロックの5,000g/モルであった。上のソフトブロックマクロ開始剤、マクロ開始剤に対してMMA100当量、Me6TREN 0.2当量、DMSOおよび酢酸エチルを添加することによって反応を行った。フラスコを上記のように窒素バブリングでパージした。次に、ソフトブロックマクロ開始剤に対して30当量の新たに活性化された銅線を反応混合物に添加した。反応を、40℃の温度で48時間実施したところ、1H−NMR分析で90%の転化率が得られた。理論分子量は74,000g/モルであり、GPCによる分子量は71,950g/モルであり、多分散指数は1.37であった。得られたブロックコポリマーをメタノール沈殿により精製した。
MMAのソフトブロックマクロ開始剤への貧弱な再始動の問題を解決するために、一連のハロゲン化物交換反応を試験した。その目的は、ソフトブロック末端臭素を塩化物と交換することであった。塩化ナトリウム、塩化テトラブチルアンモニウム(TBAC)、および塩化ナトリウムとTBACの混合物の3つの交換溶液を試験した。他の可能な塩化物源としては、例えば、塩化カリウム、塩化セシウム、塩化リチウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化テトラエチルアンモニウム、塩化メチルトリフェニルホスホニウムおよび塩化ベンジルトリメチルアンモニウムが挙げられる。このプロセスは、ソフトブロックマクロ開始剤に対して2当量の塩化物の供給源を添加することであった。塩化物源をソフトブロックマクロ開始剤に、MMA11.13グラム0.111ミリモル、DMSO 20mL、および酢酸エチル20mLと一緒に35℃で3時間撹拌しながら添加した。次いでフラスコをパージし、銅触媒を反応混合物に添加し、混合物をパージし、密封し、35℃でさらに24時間反応させた。反応期間後、サンプルをGPCで分析し、その結果を図4に示す。結果は、分子量がより高い重量に向かって予測されるシフトを示したが、添加が望まれるハードブロックの量が少ないため、シフトは小さい。結果は、ソフトブロックマクロ開始剤のほぼすべてがMMAの重合を再開したことを示している。最良の結果が塩化物源として塩化ナトリウムで得られ、59,300グラム/モルのMnおよび他の2つの条件よりも低い多分散指数1.29を有するトリブロックコポリマー生成物を生成した。ソフトブロックマクロ開始剤は、41,000グラム/モルのMnおよび1.17の多分散性指数を有していた。TBACとの交換反応後に形成されたトリブロックコポリマーは、59,400グラム/モルのMnおよび1.43の多分散指数を有していた。NaClとTBACの組み合わせによる交換反応後に形成されたトリブロックコポリマーは、56,400グラム/モルのMnおよび1.31の多分散指数を有していた。
一官能性ハードブロックマクロ開始剤を以下のように調製した。メカニカルスターラー、熱電対、窒素パージラインおよび加熱マントルを備えた250mLのガラス反応器に、以下のもの:メチルメタクリレート(40.02g、0.04モル);メチル2−ブロモプロピオネート単官能開始剤(0.6637g、0.0039モル); Me6TREN(0.052g、0.23ミリモル)、およびDMSO(44mL)を加えた。混合物を約10℃に冷却し、窒素を混合物に30分間バブリングすることによりパージした。ヒドラジン活性化20−ゲージ銅線(1.16g、0.018モル)を加え、混合物を周囲温度で48時間撹拌した。粗生成物を酢酸エチル(175mL)で希釈し、溶液を水で数回洗浄してDMSOおよび銅塩を除去した。溶媒を蒸発させて、ハードブロックマクロ開始剤モノ臭素末端PMMA 22.8gを収率56%で得た。ハードブロックマクロ開始剤は、PMMA標準で較正したGPCによって測定したところ、22,500の分子量および1.41に等しい単峰性の多分散性を有していた。ハードブロックマクロ開始剤の構造は、1H NMR分析によって確認した。ハードブロックマクロ開始剤は約110℃で明瞭なTgを示し、文献に報告されているものと同様の支配的なシンジオタクチック立体規則性を示す。具体的には、シンジオタクチックレベルは60%、アタクチックレベルは35%、アイソタクチックレベルは5%であった。
モノマーアクリル酸は、SET−LRPプロセスの下では非常に容易には共重合しないが、ホットメルト接着剤の接着特性に及ぼす影響のために重要なモノマーである。本開示では、tert−ブチルアクリレート(tBA)を、アクリル酸の保護された形態として使用する。上記のように、tBAはソフトブロックマクロ開始剤の形成およびハードブロックマクロ開始剤からの重合に使用される。tBAをポリマー中に組み込んだ後、そのエステル基を選択的に除去して、アクリル酸のカルボン酸官能基を提供することができる。これは、酸分解/加水分解または熱分解によって達成することができる。
1つの懸念事項は、tBAをアクリル酸に変換するために使用される酸加水分解が、ブロックコポリマー中のベンゾフェノンのような光開始剤の加水分解につながる可能性があることであった。もしこれが起こった場合、ブロックコポリマーについては、UV硬化性および架橋官能性が失われるか、または大幅に減少する。非常に高レベルのベンゾフェノンを有する試験ポリマーを、以下のように形成した。モノマーとして、nBA 70モル%および4−ベンゾイルフェニルメタクリレート 30モル%を使用して、上記のソフトブロックマクロ開始剤の形成と同じように、ポリマーを調製した。最終生成物の転化率は90%であり、Mnは15,000g/モルであった。ベンゾフェノンの取り込みは、GPCおよびUV検出によって確認した。試験ポリマーを、ポリマー1部に対して、溶剤2部のレベルで、DMSOと酢酸エチルとの50:50混合物中に入れた。これを、ベンゾフェノン1部当たり10部のギ酸に、70℃で16時間暴露した。可能性のある加水分解生成物は4−ヒドロキシベンゾフェノンである。加水分解の前後でのGPCによるポリマーの分析は、ポリマーのレベルの変化や光開始剤モノマーの増加がないことを示した。1H−NMRスペクトルによる分析では、加水分解の前後で、変化がなかった。最後に、赤外線分析では、サンプル中にOH基が存在しないことを示した。従って、使用される酸加水分解条件では、ブロックコポリマーから光開始剤が加水分解されない。
熱分解開裂の条件を試験するために、上記のソフトブロックマクロ開始剤について記載したSET−LRPプロセスを用いて、モノマーとしてnBA(60モル%)およびtBA(40モル%)を用いて、高tBA含量ポリマーを製造した。得られたコポリマーは15,000g/モルのMnを有していた。理論的には、このコポリマーの完全な熱分解は、17.02%の重量損失をもたらすと予想される。tBAの熱分解重量減少は、約180℃で生じると予想される。TGA分析は以下のように行った。コポリマーを、110℃の温度に上昇し、そこで20分間保持して残留溶媒を除去した。次いで、コポリマーを、10℃/分の速度で300℃まで上昇させた。250℃に変曲点があり、コポリマーの分解を示した。180℃〜250℃の重量減少は18%であり、理論的損失17.02%に非常に近かった。さらに、160℃、170℃、180℃で、別々の等温線を2時間実施した。重量減少は、それぞれ8.37%、12.04%および17.04%であった。したがって、これらの条件は、また、ポリマーの形成後にコポリマー中のtBAをtBAからアクリル酸官能性に変換するために使用することができる。
<ソフトブロック42/28/25/5二官能性マクロ開始剤の形成>
以下の表6に示す成分を用いて、二官能性ソフトブロックマクロ開始剤を調製した。このソフトブロックは、モル比で42/28/25/5のnBA/2−EHA/MA/tBAを有する。モノマー、DMSO、酢酸エチル、ジメチル2,6−ジブロモヘプタン二酸エステル開始剤、およびMe6TRENリガンドを250ml四つ口フラスコに加えた。フラスコに、メカニカル撹拌機、加熱マントル、還流冷却器、熱電対、スパージング管を備えた窒素導入口、およびセプタム密封添加ポートを取り付けた。混合物を10分間機械的に撹拌して透明な溶液を得、次いで、スパージング管を通して低流量の窒素で室温で20分間脱気した。バブリング管を取り外し、反応器のヘッドスペースを窒素で10分間掃引した。ヒドラジン活性化銅線(開始剤に対して20当量、7.6cm2)をコイル状に巻いて反応器に加えた。反応器を密封し、大気圧を少し上回る僅かな正圧の窒素下で維持した。反応温度をゆっくりと次の3時間に亘って30℃まで上昇し、30℃に達したとき、反応混合物を35℃に加熱し、その温度でさらに13時間維持した。セプタムを介して挿入された窒素パージされた気密シリンジを使用して、選択された時点で試験するために、試料を採取した。合計16時間の反応時間の後、転化率は97%であり、溶液の粘度は増加し、溶液の色はわずかに不透明の薄い緑色であった。銅線を反応器から取り出し、内容物を空気に30分間暴露して反応をクエンチした。最終二官能性ソフトブロックマクロ開始剤溶液は、それ以上精製することなくトリブロックコポリマーを形成する末端ブロックの合成のためのマクロ開始剤として使用することができる。それは、41,000g/モルの分子量および1.17の多分散性指数を有していた。
トリブロックコポリマーを形成するために、表7の成分を、表6に記載のように調製したソフトブロックの溶液に添加した。最初に、MMA、DMSO、酢酸エチルおよび塩化ナトリウムをソフトブロックマクロ開始剤に添加した。混合物を35℃で3時間撹拌し、塩化ナトリウムを完全に可溶化した。明細書の他の箇所で説明したように、塩化ナトリウムはソフトブロックマクロ開始剤の末端の臭素とのハロゲン交換反応に関与する。議論したように、末端臭素を有するソフトブロックマクロ開始剤は、MMAの付加を開始するのに非効率的である。臭素を塩化物で置き換えることは、ソフトブロックマクロ開始剤へのMMAの付加を有意に高める。次いで、溶液を上記のように窒素で脱気し、ヒドラジン活性化銅ワイヤーコイルをソフトブロックマクロ開始剤の形成に用いた条件下で反応混合物に添加した。反応を、24時間撹拌しながら35℃に維持した。24時間後、1H−NMR試験により、MMAの転化率は90%であると見積もられた。銅線を取り出し、空気に30分間曝して反応を停止させた。残留アクリレートモノマーは検出されなかった。生成されたトリブロックコポリマーは、マクロ開始剤の内部ソフトブロックとポリメチルメタクリレート(PMMA)のハードブロックの末端ブロックを有する。ハードブロックの目標付加量は、約4,000g/モル〜15,000g/モルである。
銅イオンを隔離するために、キレート剤エチドロン酸をトリブロックコポリマー反応混合物に0.125gのレベル(3000ppm)で添加した。エチドロン酸との反応は40℃で2時間行った。この間、反応混合物は白色に変わった。次に、60mlの酢酸エチルを加え、混合物を、細孔が0.5ミクロンの2mm多孔質紙フィルターマットを通して加圧濾過した。濾過した溶液を分液漏斗に移し、20%塩化ナトリウムの塩水50mlで3回洗浄した。最初の2回の洗浄はそれぞれ2時間、3回目の洗浄は14時間であった。洗浄により、光学的に透明で完全に分離した2つの相が得られた。各洗浄において、低相である水相を除去し、廃棄した。最終的な有機相を硫酸ナトリウム上で16時間乾燥させた。次いで、最終工程として、酢酸エチルをロータリーエバポレーターで75℃、2mTorrの真空下で3時間除去した。最終ブロックコポリマーは、59,300g/モルの分子量および1.29の多分散性指数を有していた。本開示に従って製造され、精製されたブロックコポリマーは、ほとんど着色がなく、未知の原因の暗色を有する通常製造されたブロックコポリマーとは対照的であった。
<PMMAハードブロック二官能性マクロ開始剤の形成>
以下の表8に示す成分を用いて、二官能性ハードブロックマクロ開始剤を調製した。MMA、DMSO、ジメチル2,6−ジブロモヘプタンジオエート開始剤、およびMe6TRENを250mlの四つ口フラスコに加えた。フラスコは、機械的攪拌機、加熱マントル、還流冷却器、熱電対、スパージングチューブを備えた窒素入口、およびセプタム密封添加ポートを備えていた。混合物を10分間撹拌して透明な溶液を得た後、スパージング管を通して低流量の窒素で室温で20分間脱気した。バブリング管を取り外し、反応器のヘッドスペースを窒素で10分間掃引した。ヒドラジン活性化銅線は、5当量で20.31cm2で使用され、コイル状に巻いて反応器に加えた。反応器を密封し、僅かに大気圧を上回る窒素の僅かな陽圧下に維持した。反応温度をゆっくりと次の3時間に亘って25℃までゆっくり上昇し、25℃に達したとき、反応混合物を30℃に加熱し、その温度でさらに24時間維持した。セプタムを介して挿入された窒素パージされた気密シリンジを使用して、選択された時点で試験するために、試料を採取した。合計27時間の反応時間の後、転化率は92%であり、溶液の粘度は増加し、溶液の色はわずかに不透明の薄い緑色であった。銅線を反応器から取り出し、内容物を空気に30分間暴露して反応をクエンチした。SET−LRP下のMMAの増殖速度は、同一の条件下でのMAの増殖速度よりも約5〜10倍遅い。ハードブロックマクロ開始剤の目標分子量範囲は4,000g/モル〜15,000g/モルである。DSCによる製品の分析では、上昇速度10℃/分または20℃/分の両方ともに、文献値に非常に近く対応する115℃に近いTg値を与えた。実験中、銅線のレベルは開始剤に対して約1〜5当量に保たれる必要があることが判明した。5を超えるレベルを使用した場合、転化率が減少し、10当量のレベルでは、達成できる最大転化率は70%に過ぎなかった。
マクロ開始剤の粗反応混合物を、250mlの酢酸エチルと合わせた。次いで、混合物を分液漏斗中で、20%食塩水の各50mlで3回洗浄した。最初の洗浄は2時間、3回目の洗濯は14時間であった。低相の水相を廃棄した。最終的な有機相を硫酸ナトリウムで16時間乾燥させ、次いで酢酸エチルをロータリーエバポレーターで75℃4時間で除去した。生成物は白色粉末であり、分子量は9,225g/モルであり、多分散性値は1.70であった。
二官能ハードブロックマクロ開始剤を用いてトリブロックコポリマーを形成するために、表9の成分を反応させた。最初にモノマー、DMSO、酢酸エチルおよびMe6TRENを、1リットルの4つ口フラスコ中のPMMAハードブロックマクロ開始剤に添加した。フラスコは、メカニカル攪拌機、加熱マントル、還流冷却器、熱電対、スパージングチューブを備えた窒素入口、およびセプタム密封添加ポートを有していた。混合物を4時間撹拌して透明な溶液を得た後、スパージング管を通して低流量で窒素を室温で20分間バブリングすることによって脱気した。スパージング管を取り外し、反応器のヘッドスペースを窒素で10分間掃引した。ヒドラジン活性化銅メッシュをコイルに巻いて反応混合物に添加し、大気圧をわずかに上回るわずかな陽圧の窒素下で密封した。温度を3時間かけて35℃までゆっくり上昇し、攪拌しながらこの温度で13時間維持した。16時間後、1H−NMR試験により、モノマーの転化率は95%であると見積もられた。銅メッシュを除去し、空気に30分間曝して反応を停止させた。溶液の粘度は上昇し、溶液はわずかに不透明の緑色であった。
銅イオンを隔離するために、キレート剤エチドロン酸をトリブロックコポリマー反応混合物に1.447g(3000ppm)のレベルで添加した。エチドロン酸との反応は40℃で2時間行った。この間、反応混合物は白色に変わった。次に、60mlの酢酸エチルを加え、混合物を、細孔が0.5ミクロンの2mm多孔質紙フィルターマットを通して加圧濾過した。濾過した溶液を分液漏斗に移し、20%塩化ナトリウムの塩水50mlで3回洗浄した。最初の2回の洗浄はそれぞれ2時間、3回目の洗浄は14時間であった。洗浄により、光学的に透明で完全に分離した2つの相が得られた。各洗浄において、低相である水相を除去し、廃棄した。最終的な有機相を硫酸ナトリウム上で16時間乾燥させた。次いで、最終工程として、酢酸エチルをロータリーエバポレーターで75℃、2mTorrの真空下で3時間除去した。生成物は、42,103g/モルの分子量および1.26の多分散性指数を有していた。この製品は、ソフトブロックマクロ開始剤から製造されたブロックコポリマーについて上述したのと同じように、ほとんどまたは全く着色していない。
Claims (30)
- 単一電子移動リビングラジカル重合によってマクロ開始剤ポリマーを製造する方法であって、
a)少なくとも
(1)複数のビニル基含有モノマー、
(2)4−ベンゾイルフェニルメタクリレート、(メチル)アクリル酸エステル置換キサントン、(メチル)アクリル酸エステル置換チオキサントン、(メチル)アクリル酸エステル置換ベンジル、(メチル)アクリル酸エステル置換フェナントレンキノン、(メチル)アクリル酸エステル置換アントラキノン、および(メチル)アクリル酸エステル置換ベンゾフェノンからなる群より選ばれる少なくとも1種の光架橋性官能基を有する重合性モノマー、
(3)ハロゲン末端開始剤、
(4)リガンド、および
(5)有機溶媒
を混合して反応混合物を調製する工程;
b)反応混合物を窒素雰囲気下に置く工程;
c)銅をヒドラジンのアセトン溶液に浸漬して、固体銅ヒドラジン活性化触媒を調製する工程;および
d)固体銅ヒドラジン活性化触媒を前記反応混合物に添加し、窒素雰囲気下で触媒の存在下で単一電子移動リビングラジカル重合によって反応混合物を重合させて、光架橋性官能基を含むマクロ開始剤ポリマーを製造する工程であって、
前記マクロ開始剤ポリマーの数平均分子量は55,000〜75,000g/モルであり、多分散指数は1.2〜1.8であり、ガラス転移温度は20℃未満である、工程
の上記a)、b)、c)およびd)工程を有する方法。 - 工程a)において提供されるビニル基含有モノマーが、2−エチルヘキシルアクリレート、メチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 工程a)が(3)ハロゲン末端開始剤として臭素末端開始剤を提供する工程を含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記(2)光架橋性官能基を有する重合性モノマーが、4−ベンゾイルフェニルメタクリレートである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 工程a)が、ジメチル2,6−ジブロモヘプタンジオエートおよびメチル−2−ブロモプロピオネートの1つを(3)ハロゲン末端開始剤として供給することを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 工程a)が、(4)リガンドとしてヘキサメチル化トリス(2−アミノエチル)アミンを提供することを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 工程a)が、ジメチルスルホキシドと酢酸エチルの混合物を(5)有機溶媒として提供することを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記(2)光架橋性官能基を有する重合性モノマーが、工程a)における反応混合物中のモノマーの全モル数を基準にして1モル%までの量で存在する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 単一電子移動リビングラジカル重合によってブロックコポリマーを製造する方法であって、
a)請求項1〜8のいずれか1項からのマクロ開始剤ポリマーを、少なくとも1つの追加のビニル基含有モノマー、追加の有機溶媒、およびマクロ開始剤ポリマー中の末端ハロゲン当量あたり1当量の塩素源と組み合わせて、ハロゲン交換反応混合物を形成する工程;
b)任意に、ハロゲン交換反応混合物を35℃で、少なくとも3時間撹拌してインキュベートする工程;
c)次いで、固体銅ヒドラジン活性化触媒の存在下で、ハロゲン交換反応混合物を、多分散指数を1.2〜1.8に維持しながら、マクロ開始剤ポリマーの分子量が4,000〜15,000グラム/モルだけ増加するのに十分な時間インキュベートして、前記少なくとも1つの追加のビニル基含有モノマーを重合する工程
を有する方法。 - 前記少なくとも1つの追加のビニル基含有モノマーの重合によって形成されるポリマーブロックが80℃を超えるガラス転移温度を有する、請求項9に記載の方法。
- 工程a)が、前記少なくとも1つの追加のビニル基含有モノマーとして、メチルメタクリレートを使用することを含む、請求項9または10に記載の方法。
- 工程c)の後に、
d)工程c)の生成物に、3000ppmのエチドロン酸を添加し、混合物を40℃で2時間インキュベートする工程;
e)工程d)の混合物に追加の溶媒を添加し、0.5ミクロンの細孔を有するフィルターを通して混合物を濾過する工程;
f)工程e)の濾液を20%塩化ナトリウムの塩水で複数回洗浄し、各洗浄から有機相を保持する工程;および
g)前記有機相を乾燥し、次いで溶媒を蒸発により除去して、ブロックコポリマーの粉末形態を生成する工程
を含む精製工程をさらに含む、請求項9〜11のいずれか1項に記載の方法。 - 請求項9の工程a)において、前記ハロゲン交換反応混合物中に、4−ベンゾイルフェニルメタクリレート、(メチル)アクリル酸エステル置換キサントン、(メチル)アクリル酸エステル置換チオキサントン、(メチル)アクリル酸エステル置換ベンジル、(メチル)アクリル酸エステル置換フェナントレンキノン、(メチル)アクリル酸エステル置換アントラキノン、および(メチル)アクリル酸エステル置換ベンゾフェノンからなる群より選ばれる少なくとも1種の光架橋性官能基を有する重合性モノマーを提供する工程であって、前記光架橋性官能基を有する重合性モノマーは、請求項9の工程c)において前記ブロックコポリマー中に重合して組み込まれ、前記ブロックコポリマーに光架橋性官能基を提供する工程をさらに含む、請求項9〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 単一電子移動リビングラジカル重合によってマクロ開始剤ポリマーを製造する方法であって、
a)少なくとも
(1)少なくとも1種のビニル基含有モノマー、
(2)4−ベンゾイルフェニルメタクリレート、(メチル)アクリル酸エステル置換キサントン、(メチル)アクリル酸エステル置換チオキサントン、(メチル)アクリル酸エステル置換ベンジル、(メチル)アクリル酸エステル置換フェナントレンキノン、(メチル)アクリル酸エステル置換アントラキノン、および(メチル)アクリル酸エステル置換ベンゾフェノンからなる群より選ばれる少なくとも1種の光架橋性官能基を有する重合性モノマー、
(3)ハロゲン末端開始剤、
(4)リガンド、および
(5)有機溶媒
を混合して反応混合物を調製する工程;
b)反応混合物を窒素雰囲気下に置く工程;
c)銅をヒドラジンのアセトン溶液に浸漬して、固体銅ヒドラジン活性化触媒を調製する工程;および
d)固体銅ヒドラジン活性化触媒を前記反応混合物に添加し、窒素雰囲気下で触媒の存在下で単一電子移動リビングラジカル重合によって反応混合物を重合させて、光架橋性官能基を含むマクロ開始剤ポリマーを製造する工程であって、
前記マクロ開始剤ポリマーの数平均分子量は4,000〜15,000g/モルであり、多分散指数は1.2〜1.8であり、ガラス転移温度は80℃超である、工程の上記a)、b)、c)およびd)工程を有する方法。 - 工程a)が、(1)少なくとも1種のビニル基含有モノマーとしてメチルメタクリレートを提供する工程を含む、請求項14に記載の方法。
- 工程a)が、(3)ハロゲン末端開始剤として臭素末端開始剤を提供する工程を含む、請求項14または15に記載の方法。
- 前記(2)光架橋性官能基を有する重合性モノマーが、4−ベンゾイルフェニルメタクリレートである、請求項14〜16のいずれか1項に記載の方法。
- 工程a)が、ジメチル2,6−ジブロモヘプタンジオエートおよびメチル−2−ブロモプロピオネートの1つを(3)ハロゲン末端開始剤として供給することを含む、請求項14〜17のいずれか1項に記載の方法。
- 工程a)が、(4)リガンドとしてヘキサメチル化トリス(2−アミノエチル)アミンを提供する工程を含む、請求項14〜18のいずれか1項に記載の方法。
- 工程a)が、(5)有機溶媒としてジメチルスルホキシドを提供する工程を含む、請求項14〜19のいずれか1項に記載の方法。
- 前記(2)光架橋性官能基を有する重合性モノマーが、反応混合物中のモノマーの全モル数を基準にして1モル%までの量で存在する、請求項14〜20のいずれか1項に記載の方法。
- 工程d)の後に、
e)工程d)の生成物に、3000ppmのエチドロン酸を添加し、混合物を40℃で2時間インキュベートする工程;
f)工程e)の混合物に追加の溶媒を添加し、0.5ミクロンの細孔を有するフィルターを通して混合物を濾過する工程;
g)工程f)の濾液を20%塩化ナトリウムの塩水で複数回洗浄し、各洗浄から有機相を保持する工程;および
h)前記有機相を乾燥し、次いで溶媒を蒸発により除去して、粉末形態のマクロ開始剤ポリマーを生成する工程
のさらなる工程を含む、請求項14〜21のいずれか1項に記載の方法。 - 単一電子移動リビングラジカル重合によってブロックコポリマーを製造する方法であって、
a)請求項22の工程h)からのマクロ開始剤ポリマー、少なくとも1つの追加のビニル基含有モノマー、有機溶媒およびリガンドを含む反応混合物を調製する工程;
b)工程a)からの反応混合物を透明な反応混合物を形成するのに十分な時間撹拌しながらインキュベートする工程;
c)工程b)の後、透明な反応混合物に固体銅ヒドラジン活性化触媒を添加し、少なくとも1つの追加のビニル基含有モノマーを、多分散指数を1.2〜1.8に維持しながら、前記マクロ開始剤ポリマーの分子量が55,000〜75,000g/モルだけ増加するのに十分な時間、重合する工程
の上記a)、b)およびc)工程を有する方法。 - 前記少なくとも1つの追加のビニル基含有モノマーの重合によって形成されるポリマーブロックが20℃未満のガラス転移温度を有する、請求項23に記載の方法。
- 工程a)が、追加のビニル基含有モノマーとして、2−エチルヘキシルアクリレート、メチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、およびそれらの混合物からなる群から選択されるビニル基含有モノマーを使用することを含む、請求項23または24に記載の方法。
- 工程c)の後に、
d)工程c)の生成物に、3000ppmのエチドロン酸を添加し、混合物を40℃で2時間インキュベートする工程;
e)工程d)の混合物に追加の溶媒を添加し、0.5ミクロンの細孔を有するフィルターを通して混合物を濾過する工程;
f)工程e)の濾液を20%塩化ナトリウムの塩水で複数回洗浄し、各洗浄から有機相を保持する工程;および
g)前記有機相を乾燥し、次いで溶媒を蒸発により除去して、ブロックコポリマーの粉末形態を生成する工程
を含む精製工程をさらに含む、請求項23〜25のいずれか1項に記載の方法。 - 工程b)の期間が少なくとも4時間を含む、請求項23〜26のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項23の工程a)において、前記反応混合物中に、4−ベンゾイルフェニルメタクリレート、(メチル)アクリル酸エステル置換キサントン、(メチル)アクリル酸エステル置換チオキサントン、(メチル)アクリル酸エステル置換ベンジル、(メチル)アクリル酸エステル置換フェナントレンキノン、(メチル)アクリル酸エステル置換アントラキノン、および(メチル)アクリル酸エステル置換ベンゾフェノンからなる群より選ばれる少なくとも1つの光架橋性官能基を有する重合性モノマーを提供する工程であって、前記光架橋性官能基を有する重合性モノマーは、請求項23の工程c)で前記ブロックコポリマー中に重合して組み込まれ、前記ブロックコポリマーに光架橋性官能基を提供する工程をさらに含む、請求項23〜27のいずれか1項に記載の方法。
- 前記光架橋性官能基を有する重合性モノマーが、請求項23の工程a)における反応混合物中のモノマーの全モル数を基準にして1モル%までの量で存在する、請求項28に記載の方法。
- 単一電子移動リビングラジカル重合中に、前記(2)光架橋性官能基を有する重合性モノマーが、複数のビニル基含有モノマーと共に、前記マクロ開始剤ポリマー中にランダムに重合される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
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