JP6829567B2 - 揮発成分を除去した重合体を製造する方法 - Google Patents

揮発成分を除去した重合体を製造する方法 Download PDF

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Description

本発明は、揮発成分を除去した重合体を製造する方法に関する。
薄型テレビやスマートフォン、タブレット端末などに用いられるディスプレイは各種材料の積層体であり、その貼り合わせには、(メタ)アクリル系重合体に代表される重合体を含む粘着剤が使用されている。粘着剤に用いられる重合体(例えば(メタ)アクリル系重合体)に揮発成分(例えば、残留溶媒、残留単量体およびその他の残留揮発分など)が含まれると、これら成分に由来するブリードアウトなどが発生する場合、さらに粘着力の低下が引き起こされる場合がある。そのため、重合体に含まれる揮発成分は極めて低いことが望まれる。
アクリル系重合体から残留揮発分を除去する方法として、撹拌釜を用い、減圧下で脱揮助剤として水蒸気を添加する手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし本手法においては、撹拌釜内を減圧にするための真空ポンプなど、大掛かりな設備が必要である。また、減圧にすることで排気流速が大きくなるため、ポリマーの飛沫同伴によって配管や凝縮器の閉塞が発生しやすく、安定した連続運転を行うことが難しいという課題があった。
特許第3722858号
本発明は、大掛かりな設備を必要とすることなく、安定的に重合体から揮発成分を除去し、精製された重合体を製造する方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、上記目的は、
[1] 揮発成分を含む重合体の液状物を製造容器内に準備する工程、
製造容器内に、110℃以上の過熱水蒸気を供給する工程、および
過熱水蒸気を液状物に接触させ、製造容器の全圧が700〜800torrの圧力範囲となる条件で揮発成分を除去する工程、を含む
精製重合体を製造する方法;
[2]揮発成分が残留溶媒、残留モノマー、重合開始剤系の残留成分、およびその分解生成物から選ばれる少なくとも1種である、[1]に記載の精製重合体を製造する方法;
[3]揮発成分の沸点が250℃を超える、[1]または[2]に記載の精製重合体を製造する方法;
[4]揮発成分が2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールである、[1]〜[3]のいずれかに記載の精製重合体を製造する方法;
[5]過熱水蒸気を供給する際の液状物の温度が110℃以上である、[1]〜[4]のいずれかに記載の精製重合体を製造する方法;
[6]過熱水蒸気を液状物100質量部に対して20〜3000質量部供給する、[1]〜[5]のいずれかに記載の精製重合体を製造する方法;
[7]重合体が(メタ)アクリル系ブロック共重合体である、[1]〜[6]のいずれかに記載の精製重合体を製造する方法;
を提供することにより達成される。
本発明によれば、重合体に含有される揮発成分を、大掛かりな設備を用いることなく安定的に除去し、精製した重合体を製造することができる。
以下、本発明について、詳細に説明する。
なお、本明細書において「(メタ)アクリル」とは「メタクリル」と「アクリル」との総称を意味し、後述する「(メタ)アクリロイル」は「メタクリロイル」と「アクリロイル」との総称を意味し、後述する「(メタ)アクリレート」は「メタクリレート」と「アクリレート」との総称を意味する。
本発明の精製重合体を製造する方法では、まず揮発成分を含む重合体の液状物を製造容器内に準備する工程製造容器を有する。
本発明の原料として用いられる重合体は特に制限はないが、本発明重合体は、通常、室温で固体状または半固体状の重合体である。かかる重合体は、溶融または溶解−再沈処理などをすることなく揮発成分を除去することは困難である。重合体の種類については特に制限はないが、例えば、(メタ)アクリル系重合体;イソプレン系重合体、ブタジエン系重合体等の共役ジエン系重合体及びその水素添加物;スチレン系重合体ブロックとブタジエン系重合体ブロックとを含むブロック共重合体、スチレン系重合体ブロックとイソプレン系重合体ブロックとを含むブロック共重合体、スチレン系重合体ブロックとイソプレン/ブタジエン共重合体ブロックとを含むブロック共重合体等、芳香族ビニル系重合体ブロックと共役ジエン系重合体ブロックとを含むブロック共重合体及びその水素添加物;等を挙げることができる。なかでも、透明性等がその特徴のひとつである(メタ)アクリル系重合体は、単純な加熱による揮発成分の除去をすると、透明性等の本来有する特性が損なわれる危険性がある。そのため、原料として用いられる重合体としては、(メタ)アクリル系重合体は好適な重合体の一例である。(メタ)アクリル系重合体は主として(典型的には50〜100質量%)(メタ)アクリル酸アルキルエステル単位を含む重合体であり、該アクリル系重合体としては、アクリル系単独重合体、アクリル系ランダム共重合体、(メタ)アクリル系ブロック共重合体などが挙げられる。
上記アクリル系単独重合体は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単位1種からなる単独重合体であり、(メタ)アクリル酸アルキルエステルを単独重合することにより合成できる。
上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル等の炭素数1〜20のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルなどが挙げられる。これら(メタ)アクリル酸アルキルエステルの中でも、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル等の炭素数1〜9のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましい。
上記アクリル系ランダム共重合体としては、上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルを2種以上組合せた共重合体が挙げられ、例えばアクリル酸アルキルエステル同士、メタクリル酸アルキルエステル同士、アクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸アルキルエステルなどの組合せが挙げられる。また、(メタ)アクリル酸アルキルエステル以外の他の単量体単位を含んでいてもよい。上記他の単量体単位としては、例えばスチレン等のビニル芳香族単量体;アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などのカルボン酸;アクリルアミド、酢酸ビニルなどが挙げられる。
上記アクリル系重合体のひとつであるアクリル系ランダム共重合体は、アクリル酸アルキルエステル単位を主体として含むことが好ましい。ここで、主体として含むとは上記アクリル系ランダム共重合体中、アクリル酸アルキルエステル単位が最も多く含まれることを意味し、アクリル系ランダム共重合体中のアクリル酸アルキルエステル単位の含有量は、好ましくは50〜100質量%、より好ましくは70〜100質量%、さらに好ましくは90〜100質量%である。
上記アクリル系単独重合体およびアクリル系ランダム共重合体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは30,000以上1,500,000以下、より好ましくは50,000以上1,000,000以下、さらに好ましくは100,000以上500,000以下、特に好ましくは150,000以上350,000以下である。Mwが30,000未満の場合には、ホットメルト粘接着剤の凝集力が不足し、粘接着剤として求められる性能が発現しない場合がある。
上記アクリル系単独重合体およびアクリル系ランダム共重合体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。また、上記アクリル系単独重合体およびアクリル系ランダム共重合体の製造方法に特に制限は無く、用途目的に応じて種々の重合体を使用できる。例えば上記アクリル系単独重合体およびアクリル系ランダム共重合体は、通常のラジカル重合法で合成した重合体であってもよいし、リビングラジカル重合法で合成した重合体であってもよい。また、上記アクリル系単独重合体またはアクリル系ランダム共重合を含む市販の粘接着剤をそのまま使用してもよい。
上記(メタ)アクリル系重合体の中でも、本発明の精製重合体の製造方法では、その重合体の性能を損なうことなく精製重合体の製造ができる点から(メタ)アクリル系ブロック共重合体が好ましく、メタクリル酸アルキルエステル単位からなる重合体ブロック(a1)を少なくとも1つと、アクリル酸アルキルエステル単位からなる重合体ブロック(a2)を少なくとも1つ有する(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)が特に好ましい。
上記重合体ブロック(a1)の構成単位であるメタクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸イソボルニル等が挙げられる。これらの中でも、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピルが好ましく、経済的に入手容易な点、得られる重合体ブロック(a1)が耐久性と耐候性に優れる点などから、メタクリル酸メチルがより好ましい。
上記重合体ブロック(a1)の構成単位であるメタクリル酸アルキルエステル単位は、1種単独で構成されていてもよいし、2種類以上から構成されてもよい。重合体ブロック(a1)中に含まれるメタクリル酸アルキルエステル単位の割合は、重合体ブロック(a1)中60質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましい。また、重合体ブロック(a1)はメタクリル酸アルキルエステル単位100質量%であってもよい。
上記重合体ブロック(a1)には、本発明の効果を損なわない範囲で、他の単量体単位が含まれていてもよい。かかる他の単量体としては、例えばメタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸アルキルエステル以外の、官能基を有さないメタクリル酸エステル;メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸エトキシエチル等のメタクリル酸アルコキシアルキルエステル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−アミノエチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル等の、官能基を有するメタクリル酸エステル;1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルペンタン−1,5−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルヘキサン−1,6−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルペンタン−1,5−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルヘキサン−1,6−ジオールジメタクリレート、等の二官能性メタクリル酸エステル;後述するアクリル酸アルキルエステル;アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル等のアクリル酸アルキルエステル以外の、官能基を有さないアクリル酸エステル;アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸エトキシエチル等のアクリル酸アルコキシアルキルエステル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−アミノエチル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル等の、官能基を有するアクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、(メタ)アクリルアミド等のカルボキシル基を有するビニル系単量体;(メタ)アクリロニトリル、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン等の、官能基を有するビニル系単量体;スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、m−メチルスチレン等の芳香族ビニル系単量体;ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン系単量体;エチレン、プロピレン、イソブテン、オクテン等のオレフィン系単量体;ε−カプロラクトン、バレロラクトン等のラクトン系単量体等が挙げられる。これら単量体を用いる場合は、通常少量で使用されるが、重合体ブロック(a1)の形成に使用する単量体の全質量に対して、好ましくは40質量%以下、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下の量で使用される。
また、重合体ブロック(a1)は、前述のメタクリル酸アルキルエステル単位と二官能性メタクリル酸エステル単位との両方を含むものであってもよい。かかる場合、二官能性メタクリル酸エステルとしては、1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルペンタン−1,5−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルヘキサン−1,6−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルペンタン−1,5−ジオールジメタクリレート、および1,1−ジエチルヘキサン−1,6−ジオールジメタクリレートが好ましく、1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルペンタン−1,5−ジオールジメタクリレート、および1,1−ジメチルヘキサン−1,6−ジオールジメタクリレートがより好ましい。重合体ブロック(a1)の全単量体単位に対する、二官能性メタクリル酸エステル単位の含有量は、0.5〜80質量%の範囲が好ましく、2〜65質量%の範囲がより好ましく、45〜60質量%の範囲がさらに好ましい。また、重合体ブロック(a1)の全単量体単位に対する、メタクリル酸アルキルエステル単位および二官能性メタクリル酸エステル単位の含有量の合計は、80〜100質量%の範囲が好ましく、90〜100質量%の範囲がより好ましく、95〜100質量%の範囲がさらに好ましく、100質量%であってもよい。
上記重合体ブロック(a1)のガラス転移温度は25℃以上であることが好ましく、50℃以上がより好ましく、60℃以上がさらに好ましい。
上記(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)には、重合体ブロック(a1)が2つ以上含まれてもよいが、その場合、それら重合体ブロック(a1)は、同一であっても異なっていてもよい。
重合体ブロック(a1)の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、1,000〜50,000の範囲にあることが好ましく、1,000〜25,000の範囲にあることがより好ましく、4,000〜25,000の範囲にあることがさらに好ましい。なお、本明細書においてMwはゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定された標準ポリスチレン換算の重量平均分子量を意味する。
上記重合体ブロック(a2)の構成単位であるアクリル酸アルキルエステルとしては、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸ステアリル等が挙げられる。
上記アクリル酸アルキルエステルのアルキル基の主鎖炭素数が4以下の短鎖アルキル基である場合(例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチルなど)には、上記(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の流動性が向上する傾向にある。上記アクリル酸アルキルエステルに含まれるアルキル基の主鎖炭素数が6以上の長鎖アルキル基である場合(例えば、アクリル酸アルキルエステルとしては、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸トリデシル、およびアクリル酸ステアリルなど)には、上記(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の低温特性が向上する傾向にある。
上記重合体ブロック(a2)の構成単位であるアクリル酸アルキルエステル単位は、1種単独で構成されていてもよいし、2種類以上から構成されてもよい。重合体ブロック(a2)中に含まれるアクリル酸アルキルエステル単位の割合は、重合体ブロック(a2)中60質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましい。また、重合体ブロック(a2)はアクリル酸アルキルエステル単位100質量%であってもよい。
上記重合体ブロック(a2)には、本発明の効果を損なわない範囲で、他の単量体単位を含有していてもよい。かかる単位を構成する他の単量体としては、例えば重合体ブロック(a1)の部分で述べた、メタクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル以外の、官能基を有さないメタクリル酸エステル、官能基を有するメタクリル酸エステル、二官能性メタクリル酸エステル、アクリル酸アルキルエステル以外の、官能基を有さないアクリル酸エステル、官能基を有するアクリル酸エステル、カルボキシル基を有するビニル系単量体、官能基を有するビニル系単量体、芳香族ビニル系単量体、共役ジエン系単量体、オレフィン系単量体、ラクトン系単量体等が挙げられる。これら単量体を用いる場合は、通常少量で使用されるが、重合体ブロック(a1)の形成に使用する単量体の全質量に対して、好ましくは40質量%以下、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下の量で使用される。
上記重合体ブロック(a2)のガラス転移温度は−20℃以下が好ましく、−30℃以下がより好ましい。
重合体ブロック(a2)のガラス転移温度が上記範囲内であると、低温領域でも柔軟性等の特性に優れる(メタ)アクリル系ブロック共重合体が得られる。重合体ブロック(a2)のガラス転移温度が上記好適範囲内となり、入手が容易である点からは、上記アクリル酸エステルの中でも、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸n−オクチルが好ましい。
上記(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)には、重合体ブロック(a2)が2つ以上含まれてもよいが、その場合、それら重合体ブロック(a2)は、同一であっても異なっていてもよい。
また、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)中の重合体ブロック(a1)と重合体ブロック(a2)とのガラス転移温度の差は、70℃以上が好ましく、100℃以上がより好ましい。
上記(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)は、重合体ブロック(a1)を「A」;重合体ブロック(a2)を「B」;としたときに、一般式:
(A−B)n
(A−B)n−A
B−(A−B)n
(A−B)n−Z
(B−A)n−Z
(式中、nは1〜30の整数、Zはカップリング部位(カップリング剤がポリマー末端と反応して化学結合を形成した後のカップリング部位)を表す)で表されるものであることが好ましい。また、上記nの値は、1〜15であることが好ましく、1〜8であることがより好ましく、1〜4であることがさらに好ましい。上記の構造の中でも、(A−B)n、(A−B)n−A、B−(A−B)nで表される直鎖状のブロック共重合体が好ましく、A−Bで表されるジブロック共重合体またはA−B−Aで表されるトリブロック共重合体が特に好ましい。
上記(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)では、重合体ブロック(a1)の含有量は、特に制限はないが、2〜55質量%であることが好ましく、10〜35質量%であることがより好ましい。
上記(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の重量平均分子量(Mw)は、10,000〜350,000であることが好ましく、20,000〜200,000であることがより好ましく、25,000〜170,000であることがさらに好ましく、30,000〜150,000であることがよりさらに好ましい。
上記(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)では、分子量分布(Mw/Mn)が1.0〜1.5であることが好ましく、1.0〜1.4であることがより好ましく、1.0〜1.3であることがさらに好ましい。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の製造方法は特に制限されず、公知の方法に準じた製造方法により製造できる。一般に、分子量分布の狭いブロック共重合体を得る方法としては、構成単位であるモノマーをリビング重合する方法が採用される。このようなリビング重合の手法としては、例えば、有機希土類金属錯体を重合開始剤としてリビング重合する方法(例えば、特開平6−93060号公報を参照)、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤としアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩などの鉱酸塩の存在下でリビングアニオン重合する方法(例えば、特表平5−507737号公報を参照)、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤とし有機アルミニウム化合物の存在下でリビングアニオン重合する方法(例えば、特開平11−335432号公報、国際公開2013/141105号を参照)、原子移動ラジカル重合方法(ATRP)などが挙げられる。また、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)として市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、(株)クラレ製の「クラリティ(登録商標)シリーズ」等が挙げられる。
本発明で原料として用いられる重合体には揮発成分が含まれる。なお本発明でいう揮発成とは、大気圧下、20℃で揮発し得る成分を意味する。揮発成分としては、例えば、重合体の原料である残留モノマー、重合反応などで使用した残留溶媒、重合開始剤系の残留成分、重合反応停止などにより生成した重合開始剤系成分の分解生成物などが挙げられる。
揮発成分の沸点は特に制限はないが、本発明の精製重合体を製造する方法では、揮発成分の沸点が高温である場合、例えば250℃を超える場合であってもこれら揮発成分を十分に低減することが可能になる。
揮発成分の具体例としては、メタクリル酸メチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート、トルエン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、などが挙げられる。中でも、揮発成分が2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールである場合には、通常の加熱だけでは重合体の劣化の可能性などがあるため、除去することが困難であった。かかる除去が困難な揮発成分を、本発明では比較的短時間かつ低温の条件で、重合体から十分に除去して、精製重合体を作製できる。
本発明の精製重合体の製造に用いられる製造容器は、重合体から揮発成分を除去でき、製造容器の全圧が所望の範囲となるようにできる限り特に制限はない。かかる製造容器としては、撹拌翼を有する容器、二軸混練機、二軸乾燥機、単軸押出機、二軸押出機などが挙げられる。製造容器には、揮発成分を含む重合体の導入口および排出口、過熱水蒸気の導入口および排出口が設けられていてもよい。
本発明では揮発成分を含む重合体の液状物を製造容器に準備する。製造容器に重合体の液状物を準備する方法については特に制限はない。例えば、常温で固体状または半固体状である重合体の溶融体を製造容器外で作製した後、これを、例えば製造容器に設けられた導入口から製造容器内に導入してもよい。また、揮発成分を含む重合体をそのまま、例えば常温で、製造容器内に導入し、必要に応じてこの重合体を製造容器内で加熱して液状物としてもよい。重合体の加熱温度は、原料となる重合体の溶融温度に応じて適宜設定できる。重合体の加熱温度は、通常110℃以上であり、好ましくは100℃以上275℃以下、より好ましくは110℃以上220℃以下である。前記上限温度を超えて加熱した場合には、重合体の劣化が起こる危険性などがあり、重合体本来の特性を損なう危険性がある。また前記下限温度未満である場合には、重合体の加熱が十分でない場合、また過熱水蒸気との接触により重合体中に水分が不純物として取り込まれる場合がある。
製造容器中の雰囲気は特に制限はないが、製造容器は比較的高温になるため、重合体の劣化を促進する雰囲気でないことが望ましい。中でも、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスが好ましく、コストの面などからは窒素ガスが好ましい。
本発明の精製重合体を製造する方法では、重合体の液状物が準備された製造容器内に110℃以上の過熱水蒸気を供給する工程を有する。110℃未満の温度の水蒸気を用いた場合には、揮発成分、例えば沸点が250℃を超える揮発成分を十分に除去する効果に乏しく、また水蒸気が製造容器、重合体などに接触した際に凝縮する場合があり、別途減圧乾燥などの脱水工程を経る必要性が生じ得る。
過熱水蒸気の温度としては110℃以上275℃以下であることが好ましく、110℃以上220℃以下であることがより好ましい。過熱水蒸気の温度が前記上限値を超える場合には、重合体が分解等して劣化してしまう場合がある。
製造容器内への過熱水蒸気の導入する方法は特に制限はなく、例えばポンプにより水を熱交換器に送液し、熱交換器で過熱水蒸気を作製し、得られた過熱水蒸気を製造容器に導入することにより行うことができる。過熱水蒸気の導入量は、ポンプの送液量により制御できる。
過熱水蒸気の製造容器への供給量は、重合体、製造容器の大きさおよび形態などを考慮して適宜設定できるが、原料となる揮発成分を含む重合体100質量部に対して、通常20〜3000質量部、好ましくは50〜2000質量部、より好ましくは100〜1000質量部である。供給量が前記下限値以下であると、効率的に揮発成分を除去することが困難な場合がある。供給量が前記上限値を超える場合には、重合体を精製するコストが増大し過ぎる場合、重合体に接触する過熱水蒸気量が多すぎ重合体に不純物として水分が取り込まれる場合などがある。
本発明の精製重合体を製造する方法では、製造容器内に供給された過熱水蒸気を、重合体の溶融体に接触させ、製造容器の全圧が700〜800torrの圧力範囲となる条件で揮発成分を除去する工程を有する。この接触により、溶融体中に過熱水蒸気が一旦取り込まれ、揮発成分が取り込まれた過熱水蒸気に随伴して、重合体の液状物の外部に排出される。また、かかる圧力範囲となることで製造容器に過熱水蒸気を導入することで、特殊な減圧条件、加圧条件を経ることなく、重合体から揮発成分の除去をすることができる。
重合体の液状物と接触する水蒸気は過熱状態である必要がある。例えば、重合体の液状物と接触する水蒸気が飽和水蒸気などである場合には、その接触により液体状の水が生じる場合があり、重合体に液状の水が取り込まれる場合もある。そのため、別途、減圧乾燥などの脱水工程を経る必要性が生じ得る。また、液体状の水が生じてしまった場合には、その液体状の水が十分に加温されている重合体と接触することにより、再度水が蒸発することに伴って、その蒸発熱に対応する熱量を重合体から奪うことになる。そのため、重合体の温度が大きく低下する場合もあり、揮発成分を十分に低減できない場合もある。また、この水の蒸発に伴う重合体の温度低下に対応するため、重合体をさらに加熱する必要が生じ、重合体が局所的に非常に高温にさらされる場合があり、重合体の劣化等により重合体の本来有する物性が損なわれる場合がある。
また、過熱水蒸気に替えて、窒素などの不活性ガス、トルエンなどの有機溶媒の蒸気により、揮発成分を除去しようとした場合には、少なくとも同程度のガス量およびガスの加熱が必要であり、過熱水蒸気を使用する場合と比較してコスト面で不利である。また有機溶媒の蒸気を使用した場合には、重合体の性質によっては残留しやすい場合も想定され、また、環境に悪影響を与える可能性もある。
重合体の液状物と過熱水蒸気との接触方法については特に制限はなく、例えば、撹拌下にある液状物の上面から過熱水蒸気を接触させて液状物内部まで過熱水蒸気を取り込んでもよい。また、重合体の液状物と過熱水蒸気の接触をより効率よく行うために、製造容器内に過熱水蒸気の導入路を設け、この導入路の端部が液状物の内部に挿入されるようにし、その導入路の端部から過熱水蒸気を放出して、液状物と過熱水蒸気を直接接触させるようにしてもよい。
重合体の液状物と過熱水蒸気との接触時間については、重合体に含まれる揮発成分の種類および量などに応じて適宜設定できる。重合体の液状物と過熱水蒸気との接触時間は、1分〜20時間が好ましく、3分〜10時間が好ましい。
重合体の液状物と接触した過熱水蒸気を含む気体は、製造容器から排出される。製造容器からの排出方法に特に制限はないが、過熱水蒸気が製造容器内で凝集しない条件で排出されることが望ましい。例えば、製造容器の外部に設けられた、十分に低い温度(例えば10〜30℃)に制御された水槽や、冷却水を通水した凝縮器の中に、製造容器から排出された過熱水蒸気を含む気体を導入する気体排出路を設け、この気体排出路を介して、製造容器から、液状物と接触した過熱水蒸気を含む気体を排出することができる。
過熱水蒸気と接触後、重合体の液状物に内包される過熱水蒸気を除去する工程を有することが望ましい。液状物に内包される過熱水蒸気の除去方法は特に制限しないが、例えば、過熱水蒸気と接触後、重合体の加温を維持したまま製造容器内が常圧または減圧の状態で撹拌することで、重合体の液状物に内包される過熱水蒸気を除去することができる。
得られた精製重合体の液状物は、加温した状態のまま液状物として製造容器からに取り出してもよいし、製造容器で冷却した後製造容器から取り出してもよい。
このようにして得られた精製重合体は、揮発成分の量が十分に低減されている。例えば、精製重合体中に含まれる沸点が250℃を超える揮発成分の割合は、精製重合体中、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.05質量%以下、さらに好ましくは0.01質量%以下まで低減させることができる。また、精製重合体中に含まれる水分量は、精製重合体中、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下である。
以下、本発明を実施例および比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はかかる実施例に限定されない。
後述の実施例で用いた(メタ)アクリル系ブロック共重合体は以下の合成例によって重合したものを使用した。合成例において、原料は常法により乾燥精製し、窒素にて脱気したものを使用し、移送および供給は窒素雰囲気下にて行った。
[単量体消費率]
下記合成例における、重合後の各単量体の消費率は、反応液0.5mLを採取してメタノール0.5mL中に入れて混合後、該混合液から0.1mLを採取して、重クロロホルム0.5mLに溶解させて1H−NMR測定を下記の測定条件にて行い、単量体として用いた(メタ)アクリル酸エステルの炭素−炭素二重結合に直結するプロトンに由来するピーク(化学シフト値5.79〜6.37ppm)および溶媒として用いたトルエンの芳香環に直結するプロトンに由来するピーク(化学シフト値7.00〜7.38ppm)の積分値の比率の変化から算出した。
1H−NMR測定条件)
装置:日本電子株式会社製核磁気共鳴装置 「JNM−ECX400」
温度:25℃
[数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)]
(メタ)アクリル系ブロック共重合体の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)は、GPC(ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー)測定を下記の測定条件にて行い、標準ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、および分子量分布(Mw/Mn)の値を算出することにより求めた。
(GPC測定条件)
装置:東ソー株式会社製 GPC装置「HLC−8220GPC」
分離カラム:東ソー株式会社製 「TSKgel SuperMultiporeHZ−M(カラム径=4.6mm、カラム長=15cm)」(2本を直列に繋いで使用)
溶離液:テトラヒドロフラン
溶離液流量:0.35mL/分
カラム温度:40℃
検出方法:示差屈折率(RI)
[BHT含有率]
(メタ)アクリル系ブロック共重合体中のBHT含有率の測定は、(メタ)アクリル系ブロック共重合体および内部標準としてテトラデカンあるいはトリデカンを精秤し、テトラヒドロフランあるいはクロロホルムに溶解し、ガスクロマトグラフ(株式会社島津製作所製 GC−2010Plus、あるいはGC−2014)を用い、BHTおよび内部標準のピーク面積比を算出し、事前に作製した検量線(横軸にピーク面積比(BHT/内部標準)、縦軸に重量比(BHT/内部標準)をプロットし、計算式を算出)を用いてBHT重量を算出することで行った。
[水分率]
(メタ)アクリル系ブロック共重合体の水分率の評価は、(メタ)アクリル系ブロック共重合体をテトラヒドロフランに溶解し、カールフィッシャー水分測定装置(株式会社三菱化学アナリティック製 KF−200)を用いて、溶液および溶媒の水分率を算出することで行った。
[UV硬化速度]
(メタ)アクリル系ブロック共重合体のUV硬化速度の評価は、(メタ)アクリル系ブロック共重合体に0.01重量部の開始剤(イルガキュア184)を混合し、粘度・粘弾性測定装置(英弘精機株式会社製 HAAKE MARS III)を用いて、測定治具;P20 CS L ER(φ=20mmパラレルプレート)、膜厚;0.15mm、測定温度;25℃、測定周波数;5Hz、UV照射強度;150mW/cm2の条件にて貯蔵弾性率(Pa)G'を測定し、UV照射開始時の貯蔵弾性率をG'min、UV照射終了時の貯蔵弾性率をG'max、UV照射量時間(秒)のときの貯蔵弾性率をG'Sとしたとき、(G'S−G'min)/(G'max−G'min)×100=90(%)となるようなUV照射量時間T(G'90%)を算出することで行った。
[耐熱性試験]
耐熱性試験は、下記[試験片作製]項で得られる試験片を95℃環境下にて静置し、500時間経過後の試験片のYI値をカラーメーター(日本電色工業株式会社製 SD5000)により測定することで実施した。なおこの時、基準は試験片作製に用いたガラス板で行った。
[耐光性試験]
耐光性試験は、下記[試験片作製]項で得られる試験片をキセノンウェザーメータ(株式会社東洋精機製作所製 アトラス・ウエザオメータCi4000)を用いて、照度(340nm):0.35W/m2、ブラックパネル温度:63℃、庫内温度:40℃、湿度:10%の条件下にて静置し、500時間経過後の試験片のYI値をカラーメーター(日本電色工業株式会社製 SD5000)により測定することで実施した。なおこの時、基準は試験片作製に用いたガラス板で行った。
[試験片作製]
(メタ)アクリル系ブロック共重合体に0.01重量部の開始剤(イルガキュア184)を混合し、膜厚100μmとなるようにクリアランスをつけた2枚のガラス板で挟み込み、メタルハライドランプにより、積算照射量1000 mJ/cm2となるように紫外線を照射して硬化させ、試験片を作製した。
[合成例1]
(工程(1))
内部を乾燥し窒素置換した3Lのフラスコにトルエン1.36kgを添加した後、攪拌しながら、さらに、ルイス塩基として1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン1.58g(6.87mmol)、および有機アルミニウム化合物としてイソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムを26.4質量%含むトルエン溶液21.4g(10.8mmol)を順次添加して、−20℃に冷却した。これに有機リチウム化合物としてsec−ブチルリチウムを9.90質量%含むシクロヘキサン溶液4.24g(6.55mmol)を加え、その後、単量体としてメタクリル酸メチル2.62g(26.2mmol)を添加し、アニオン重合を開始した。メタクリル酸メチルの添加終了後から15分後に反応液をサンプリングし、メタクリル酸メチルの消費率が100%であることを確認した後、1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート4.23g(17.6mmol)とメタクリル酸メチル3.52g(35.2mmol)との混合物7.75gを一括で添加した。混合物の添加終了後から150分後に反応液は当初の黄色から無色に変わった。さらに20分撹拌後に反応液をサンプリングした。
工程(1)における1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレートおよびメタクリル酸メチルの消費率は100%であった。また、得られた重合体のMnは1,700、Mw/Mnは1.14であった。
(工程(2))
引き続き反応液を−20℃で撹拌しつつ、有機アルミニウム化合物としてイソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムを26.4質量%含むトルエン溶液を15.6g(7.85mmol)加え、その1分後に単量体としてアクリル酸2−エチルヘキシル426g(2.31mol)を7g/分の速度で添加した。単量体の添加終了直後に反応液をサンプリングした。
工程(2)におけるアクリル酸2−エチルヘキシルの消費率は100%であった。また、得られた重合体のMnは85,900、Mw/Mnは1.15であった。
(工程(3))
引き続き反応液を−20℃で撹拌しつつ、単量体として1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート3.86g(16.1mmol)とメタクリル酸メチル3.22g(3.22mmol)との混合物7.08gを一括で添加したのち、2℃/分の速度で20℃に昇温した。上記混合物の添加から60分後に反応液をサンプリングした。
工程(3)における1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレートおよびメタクリル酸メチルの消費率は100%であった。
(工程(4))
引き続き反応液を20℃で攪拌しつつ、50質量%酢酸水を37.8g加えることによりアニオン重合を停止させて、メタクリル系重合体ブロック(A)−(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)−メタクリル系重合体ブロック(A)(A−B−A)の順に結合したトリブロック共重合体である(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する溶液を得た。かかる溶液からサンプリングした(メタ)アクリル系ブロック重合体のMnは87,900、Mw/Mnは1.08であった。
(工程(5))
次いで得られた溶液を窒素流動下、90℃で攪拌しつつ、90分加熱することで触媒金属の酢酸塩を形成させた。該溶液を25℃まで冷却した後、遠心分離機(日立工機株式会社製、himacCR22GII)を用いて18,800Gの遠心力で30分間遠心分離して酢酸塩を沈殿させ、上澄み液を回収した。回収した上澄み液からエバポレータを用いて60℃にて溶媒を除去した後、さらに100℃、30Paで乾燥して440gの(メタ)アクリル系ブロック共重合体(以下、「(メタ)アクリル系ブロック共重合体(1)」と称する)を得た。(メタ)アクリル系ブロック共重合体(1)のBHT含有率は1.5wt%であった。
[合成例2]
(工程(1))
内部を乾燥し窒素置換した3Lのフラスコにトルエン1.47kgを添加した後、攪拌しながら、さらに、ルイス塩基として1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン1.75g(7.59mmol)、および有機アルミニウム化合物としてイソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムを26.4質量%含むトルエン溶液23.6g(11.9mmol)を順次添加して、−20℃に冷却した。これに有機リチウム化合物としてsec−ブチルリチウムを9.40質量%含むシクロヘキサン溶液4.93g(7.23mmol)を加え、その後、単量体としてメタクリル酸メチル2.90g(29.0mmol)を添加し、アニオン重合を開始した。メタクリル酸メチルの添加終了後から15分後に反応液をサンプリングし、メタクリル酸メチルの消費率が100%であることを確認した後、1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート4.92g(20.5mmol)とメタクリル酸メチル4.10g(41.0mmol)との混合物9.02gを一括で添加した。混合物の添加終了後から150分後に反応液は当初の黄色から無色に変わった。さらに20分撹拌後に反応液をサンプリングした。
工程(1)における1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレートおよびメタクリル酸メチルの消費率は100%であった。また、得られた重合体のMnは1,800、Mw/Mnは1.14であった。
(工程(2))
引き続き反応液を−20℃で撹拌しつつ、有機アルミニウム化合物としてイソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムを26.4質量%含むトルエン溶液を17.2g(8.68mmol)加え、その1分後に単量体としてアクリル酸2−エチルヘキシル248g(1.35mol)とアクリル酸2−メトキシエチル248g(1.91mol)の混合物496gを8g/分の速度で添加した。単量体の添加終了直後に反応液をサンプリングした。
工程(2)におけるアクリル酸2−エチルヘキシルおよびアクリル酸2−メトキシエチルの消費率は100%であった。また、得られた重合体のMnは88,000、Mw/Mnは1.13であった。
(工程(3))
引き続き反応液を−20℃で撹拌しつつ、単量体として1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート4.52g(18.8mmol)とメタクリル酸メチル3.76g(37.6mmol)との混合物8.28gを一括で添加したのち、2℃/分の速度で20℃に昇温した。上記混合物の添加から150分後に反応液をサンプリングした。
工程(3)における1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレートおよびメタクリル酸メチルの消費率は100%であった。
(工程(4))
引き続き反応液を20℃で攪拌しつつ、50質量%酢酸水を41.8g加えることによりアニオン重合を停止させて、メタクリル系重合体ブロック(A)−(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)−メタクリル系重合体ブロック(A)(A−B−A)の順に結合したトリブロック共重合体である(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する溶液を得た。かかる溶液からサンプリングした(メタ)アクリル系ブロック重合体のMnは94,800、Mw/Mnは1.10であった。
(工程(5))
次いで得られた溶液を窒素流動下、90℃で攪拌しつつ、90分加熱することで触媒金属の酢酸塩を形成させた。該溶液を25℃まで冷却した後、遠心分離機(日立工機株式会社製、himacCR22GII)を用いて18,800Gの遠心力で30分間遠心分離して酢酸塩を沈殿させ、上澄み液を回収した。回収した上澄み液からエバポレータを用いて60℃にて溶媒を除去した後、さらに100℃、30Paで乾燥して510gの(メタ)アクリル系ブロック共重合体(以下、「(メタ)アクリル系ブロック共重合体(2)」と称する)を得た。(メタ)アクリル系ブロック共重合体(2)のBHT含有率は1.7wt%であった。
[合成例3]
容量2Lの三口フラスコの内部を窒素置換後、室温にてトルエン870g、1,2−ジメトキシエタン44.0gを加え、続いてイソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム20.7mmolを含有するトルエン溶液30.9gを加え、さらに、sec−ブチルリチウム5.17mmolを含有するシクロヘキサンとn−ヘキサンの混合溶液2.99gを加えた。次に、これにメタクリル酸メチル21.7gを加えた。反応混合液は当初、黄色に着色していたが、室温にて60分間攪拌後には無色となった。このとき、メタクリル酸メチルの重合転化率は99.9%以上であった。引き続き、重合液の内部温度を−30℃に冷却し、アクリル酸n−ブチル288.4gを2時間かけて滴下し、滴下終了後−30℃にて5分間攪拌した後、メタノール3.5gを添加して重合反応を停止した。このとき、アクリル酸n−ブチルの重合転化率は99.9%以上であった。得られた反応液を15kgのメタノール中に注ぎ、油状沈殿物を析出させた。油状沈殿物を回収し、乾燥して、ジブロック共重合体(以下、「(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3) 」と称する)310.0gを得た。(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3) のMnは51,000、Mw/Mnは1.33、BHT含有率は1.5wt%であった。
[合成例4]
(工程(1))
内部を乾燥し窒素置換した3Lのフラスコにトルエン1.39kgを添加した後、攪拌しながら、さらに、ルイス塩基として1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン1.53g(6.62mmol)、および有機アルミニウム化合物としてイソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムを26.4質量%含むトルエン溶液20.6g(10.4mmol)を順次添加して、−20℃に冷却した。これに有機リチウム化合物としてsec−ブチルリチウムを9.90質量%含むシクロヘキサン溶液4.08g(6.31mmol)を加え、その後、単量体としてメタクリル酸メチル2.53g(25.2mmol)を添加し、アニオン重合を開始した。メタクリル酸メチルの添加終了後から15分後に反応液をサンプリングし、メタクリル酸メチルの消費率が100%であることを確認した後、1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート4.33g(18.0mmol)とメタクリル酸メチル22.9g(22.9mmol)との混合物27.23gを一括で添加した。混合物の添加終了後から260分後に反応液は当初の黄色から無色に変わった。さらに20分撹拌後に反応液をサンプリングした。
工程(1)における1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレートおよびメタクリル酸メチルの消費率は100%であった。また、得られた重合体のMnは4,800、Mw/Mnは1.10であった。
(工程(2))
引き続き反応液を−20℃で撹拌しつつ、有機アルミニウム化合物としてイソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムを26.4質量%含むトルエン溶液を8.74g(4.41mmol)加え、その1分後に単量体としてアクリル酸2−エチルヘキシル430g(2.34mol)を7g/分の速度で添加した。単量体の添加終了直後に反応液をサンプリングした。
工程(2)におけるアクリル酸2−エチルヘキシルの消費率は100%であった。また、得られた重合体のMnは76,000、Mw/Mnは1.10であった。
(工程(3))
引き続き反応液を−20℃で撹拌しつつ、単量体として1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート3.92g(16.3mmol)とメタクリル酸メチル20.7g(20.7mmol)との混合物24.62gを一括で添加したのち、2℃/分の速度で20℃に昇温した。上記混合物の添加から90分後に反応液をサンプリングした。
工程(3)における1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレートおよびメタクリル酸メチルの消費率は100%であった。
(工程(4))
引き続き反応液を20℃で攪拌しつつ、50質量%酢酸水を32.5g加えることによりアニオン重合を停止させて、メタクリル系重合体ブロック(A)−(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)−メタクリル系重合体ブロック(A)(A−B−A)の順に結合したトリブロック共重合体である(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する溶液を得た。かかる溶液からサンプリングした(メタ)アクリル系ブロック重合体のMnは81,700、Mw/Mnは1.19であった。
(工程(5))
次いで得られた溶液を窒素流動下、90℃で攪拌しつつ、90分加熱することで触媒金属の酢酸塩を形成させた。該溶液を25℃まで冷却した後、遠心分離機(日立工機株式会社製、himacCR22GII)を用いて18,800Gの遠心力で30分間遠心分離して酢酸塩を沈殿させ、上澄み液を回収した。回収した上澄み液を5倍量のメタノールに滴下して再沈殿を行い、さらに80℃、30Paで乾燥して480gの(メタ)アクリル系ブロック共重合体(以下、「(メタ)アクリル系ブロック共重合体(4)」と称する)を得た。(メタ)アクリル系ブロック共重合体(4)のBHT含有率は2.2wt%であった。
以下に実施例および比較例を記載する。
[実施例1]
オートクレーブ(耐熱硝子工業株式会社製 硝子製反応装置TEM−U1000N type 容量約1L)に(メタ)アクリル系ブロック共重合体(1)を260g仕込んだ。これをオートクレーブのヒーターで160℃まで昇温したところで、オートクレーブ上部より挿入した導入管より160℃の過熱水蒸気を共重合体中に直接に添加し、撹拌翼を400rpmで回転させ撹拌した。過熱水蒸気は、まず送液ポンプにて純水を熱交換器に送液し、加熱することで得た。過熱水蒸気の導入速度は送液ポンプによって制御し、510g/hに調整した。オートクレーブから排出した気体は、ジャケット付き水槽で20℃に冷却した純水3L中に直接吹き込むことで凝縮させた。過熱水蒸気を90分間導入し、つまり(メタ)アクリル系ブロック共重合体(1)に対して2.9重量部の過熱水蒸気を導入した。得られた共重合体について、BHT含有率、分子量、水分率評価結果を表1に示す。
[実施例2]
オートクレーブ(耐熱硝子工業株式会社製 硝子製反応装置TEM−U1000N type 容量約1L)に(メタ)アクリル系ブロック共重合体(2)を250g仕込んだ。これをオートクレーブのヒーターで160℃まで昇温したところで、オートクレーブ上部より挿入した導入管より160℃の過熱水蒸気を共重合体中に直接に添加し、撹拌翼を400rpmで回転させ撹拌した。過熱水蒸気は、まず送液ポンプにて純水を熱交換器に送液し、加熱することで得た。過熱水蒸気の導入速度は送液ポンプによって制御し、500g/hに調整した。オートクレーブから排出した気体は、ジャケット付き水槽で20℃に冷却した純水3L中に直接吹き込むことで凝縮させた。過熱水蒸気を90分間導入し、つまり(メタ)アクリル系ブロック共重合体(2)に対して3重量部の過熱水蒸気を導入した。得られた共重合体について、BHT含有率、分子量、水分率評価結果を表1に示す。
[実施例3]
オートクレーブ(耐熱硝子工業株式会社製 金属製反応装置TEM−D type 容量1L)に(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)を250g仕込んだ。これをオートクレーブのヒーターで200℃まで昇温したところで、オートクレーブ上部より挿入した導入管より200℃の過熱水蒸気を共重合体中に直接に添加し、撹拌翼を400rpmで回転させ撹拌した。過熱水蒸気は、まず送液ポンプにて純水を熱交換器に送液し、加熱することで得た。過熱水蒸気の導入速度は送液ポンプによって制御し、500g/hに調整した。オートクレーブから排出した気体は、ジャケット付き水槽で20℃に冷却した純水3L中に直接吹き込むことで凝縮させた。過熱水蒸気を40分間導入し、つまり(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)に対して1.3重量部の過熱水蒸気を導入した。得られた共重合体について、BHT含有率、分子量、水分率評価結果を表1に示す。
[実施例4]
オートクレーブ(耐熱硝子工業株式会社製 硝子製反応装置TEM−U1000N type 容量約1L)に(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)を250g仕込んだ。これをオートクレーブのヒーターで120℃まで昇温したところで、オートクレーブ上部より挿入した導入管より120℃の過熱水蒸気を共重合体中に直接に添加し、撹拌翼を400rpmで回転させ撹拌した。過熱水蒸気は、まず送液ポンプにて純水を熱交換器に送液し、加熱することで得た。過熱水蒸気の導入速度は送液ポンプによって制御し、500g/hに調整した。オートクレーブから排出した気体は、ジャケット付き水槽で20℃に冷却した純水3L中に直接吹き込むことで凝縮させた。過熱水蒸気を570分間導入し、つまり(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)に対して18重量部の過熱水蒸気を導入した。得られた共重合体について、BHT含有率、分子量、水分率評価結果を表1に示す。
[実施例5]
撹拌釜(容量約1kL)に(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)を153kg仕込んだ。撹拌釜ジャケットから内部を加熱し160℃まで昇温したところで、撹拌釜底部より160℃の過熱水蒸気を共重合体中に直接に導入し、撹拌翼を100rpmで回転させ撹拌した。過熱水蒸気は、まずボイラーで発生させた飽和水蒸気をニードルバルブにて減圧・流量調整した後、熱交換器を通し加熱することによって得た。過熱水蒸気の導入速度は配管に接続した流量計により確認し、340kg/hに調整した。撹拌釜から排出した気体はコンデンサで凝縮した。過熱水蒸気を240分間導入し、つまり(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)に対して8.9重量部の過熱水蒸気を導入した。得られた共重合体について、BHT含有率、分子量、水分率評価結果を表1に示す。
[実施例6]
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)を、ギアポンプを用いて10kg/hで送液、160℃の過熱水蒸気とともに二軸押出機(Krupp Werner&Pfleiderer社製 ZSK−25)に連続的に投入し、さらに二軸押出機のシリンダー上部より過熱水蒸気を添加し、シリンダー加熱温度160℃、スクリュ回転数300rpmにて混練し、連続的に排出した。過熱水蒸気は、まず蒸気発生装置で発生させた飽和水蒸気をニードルバルブにて減圧・流量調整した後、配管を誘導加熱装置にて160℃に加熱することによって得た。過熱水蒸気の導入速度は接続した流量計、および蒸気発生装置タンクの純水の減少量により確認し、合計50kg/hに調整した。排出したサンプルに対し、もう一度同様の処理を繰り返した。二軸押出機から排出した気体はコンデンサで凝縮した。以上の処理により(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)に対して10重量部の過熱水蒸気を導入した。得られた共重合体について、BHT含有率、分子量、水分率評価結果を表1に示す。
[実施例7]
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)を、ギアポンプを用いて20kg/hで送液、250℃の過熱水蒸気とともに二軸押出機(Krupp Werner&Pfleiderer社製 ZSK−25 )に連続的に投入し、シリンダー加熱温度250℃、スクリュ回転数300rpmにて混練し、連続的に排出した。過熱水蒸気は、まず蒸気発生装置で発生させた飽和水蒸気をニードルバルブにて減圧・流量調整した後、配管を誘導加熱装置にて250℃に加熱することによって得た。過熱水蒸気の導入速度は接続した流量計により確認し、合計7kg/hに調整した。二軸押出機から排出した気体はコンデンサで凝縮した。以上の処理により(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)に対して0.4重量部の過熱水蒸気を導入した。得られた共重合体について、BHT含有率、分子量、水分率評価結果を表1に示す。
[実施例8]
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(4)を5kg/hで二軸押出機(Krupp Werner&Pfleiderer社製 ZSK−25 )に連続的に投入し、さらに二軸押出機のシリンダー上部より180℃の過熱水蒸気を添加し、シリンダー加熱温度180℃、スクリュ回転数300rpmにて混練し、連続的に排出した。過熱水蒸気は、まず蒸気発生装置で発生させた飽和水蒸気をニードルバルブにて減圧・流量調整した後、配管を誘導加熱装置にて180℃に加熱することによって得た。過熱水蒸気の導入速度は蒸気発生装置タンクの純水の減少量により確認し、合計10kg/hに調整した。二軸押出機から排出した気体はコンデンサで凝縮した。以上の処理により(メタ)アクリル系ブロック共重合体(4)に対して2重量部の過熱水蒸気を導入した。得られた共重合体について、BHT含有率、分子量、水分率評価結果を表1に示す。
[比較例1]
オートクレーブ(耐熱硝子工業株式会社製 硝子製反応装置TEM−U1000N type 容量約1L)に(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)を500g仕込んだ。これをオートクレーブのヒーターで160℃まで昇温したところで、オートクレーブ上部より挿入した導入管より100℃の飽和水蒸気を共重合体中に直接に導入し、撹拌翼を400rpmで回転させ撹拌した。飽和水蒸気は、ボイラーで発生させた水蒸気をニードルバルブにて減圧・流量調整した。飽和水蒸気の導入速度は、発生させた水蒸気を凝縮させ重量を測定することで、事前に500g/hに調整した。オートクレーブから排出した気体は、ジャケット付き水槽で20℃に冷却した純水3L中に直接吹き込むことで凝縮させた。飽和水蒸気を180分間導入し、つまり(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)に対して3重量部の飽和水蒸気を導入した。得られた共重合体について、BHT含有率、分子量、水分率評価結果を表1に示す。
[比較例2]
80℃に加温した(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)を、ギアポンプを用いて10kg/hで送液し、二軸押出機(Krupp Werner&Pfleiderer社製 ZSK−25 L/D=42)に連続的に投入し、シリンダー加熱温度160℃、スクリュ回転数300rpmにて混練し、連続的に排出した。二軸押出機から排出した気体はコンデンサで凝縮した。得られた共重合体について、BHT含有率、分子量、水分率評価結果を表1に示す。
[比較例3]
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)を、ギアポンプを用いて30kg/hで送液、300℃の過熱水蒸気とともに二軸押出機(Krupp Werner&Pfleiderer社 ZSK−25 L/D=42)に連続的に投入し、シリンダー加熱温度300℃、スクリュ回転数300rpmにて混練し、連続的に排出した。過熱水蒸気は、まず蒸気発生装置で発生させた飽和水蒸気をニードルバルブにて減圧・流量調整した後、配管を誘導加熱装置にて300℃に加熱することによって得た。過熱水蒸気の導入速度は接続した流量計により確認し、合計4kg/hに調整した。二軸押出機から排出した気体はコンデンサで凝縮した。以上の処理により(メタ)アクリル系ブロック共重合体(3)に対して0.1重量部の過熱水蒸気を導入した。得られた共重合体について、BHT含有率、分子量、水分率評価結果を表1に示す。
Figure 0006829567
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(2)および実施例2で得た(メタ)アクリル系ブロック共重合体のBHT含有率およびUV硬化速度、耐熱性試験、耐光性試験の評価結果を表2に示す。
Figure 0006829567
表2の試験結果より、(メタ)アクリル系ブロック共重合体中のBHTを0.08wt%まで減少させると、耐熱性および耐光性が向上することが分かる。
実施例1〜8で得られた(メタ)アクリル系ブロック共重合体については、表1よりいずれも含有するBHTが0.08wt%以下まで十分に減少していることが分かる。なおかつ処理前後で数平均分子量および分子量分布の変化がほぼないことから、(メタ)アクリル系ブロック共重合体の劣化が抑制されていることが分かる。また、実施例2に得られた(メタ)アクリル系ブロック共重合体については、表2よりUV硬化速度の低下がほぼなく、UV硬化性能の低下も抑制されていることが分かる。
比較例1で得られた(メタ)アクリル系ブロック共重合体については、含有するBHTが0.08wt%以下まで十分に減少していないことが分かる。また、多くの水分を含有していることが分かる。
比較例2で得られた(メタ)アクリル系ブロック共重合体については、BHTが全く減少していないことが分かる。
比較例3で得られた(メタ)アクリル系ブロック共重合体については、数平均分子量が低下し、分子量分布が増加しており、劣化が進んでいることが分かる。

Claims (6)

  1. 常温で固体状または半固体状である揮発成分を含む(メタ)アクリル系重合体を、110℃以上275℃以下の温度に加熱して、該重合体の液状物を製造容器内に準備する工程、
    製造容器内に、110℃以上275℃以下の過熱水蒸気を供給する工程、および
    過熱水蒸気を液状物に接触させ、製造容器の全圧が700〜800torrの圧力範囲となる条件で揮発成分を除去する工程、を含む
    精製重合体を製造する方法。
  2. 揮発成分が残留溶媒、残留モノマー、重合開始剤系の残留成分、およびその分解生成物から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の精製重合体を製造する方法。
  3. 揮発成分の沸点が250℃を超える、請求項1または2に記載の精製重合体を製造する方法。
  4. 揮発成分が2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールである、請求項1〜3のいずれかに記載の精製重合体を製造する方法。
  5. 過熱水蒸気を液状物100質量部に対して20〜3000質量部供給する、請求項1〜4のいずれかに記載の精製重合体を製造する方法。
  6. 重合体が(メタ)アクリル系ブロック共重合体である、請求項1〜5のいずれかに記載の精製重合体を製造する方法。
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