JP6857615B2 - (メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法 - Google Patents

(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ルイス酸触媒を用いた(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法に関する。さらに詳しくは、透明性に優れた(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法に関する。
UV(紫外線)やEB(電子線)などの活性エネルギー線によって樹脂を架橋させる技術は広く認知されており、従来の熱をトリガーにした硬化反応に代わり利用される場面が増えてきている。
活性エネルギー線硬化技術は、熱硬化技術に比べて硬化過程における脱溶剤化、省エネルギー化、省スペース化を実現できる他、一般に活性エネルギー線硬化は短時間で反応を完結させることができるので生産性の向上が行え、さらに複雑な形状の基材にも均一に光照射が可能であるため、高機能化が容易であるという利点がある。よってこの活性エネルギー線硬化技術は、例えば、インク、塗料、接着剤、シール剤、電気・電子用途の精密部品、造形物などの用途において使用されている。
上記分野で樹脂に要求される主な特性としては、耐久性、耐熱性、耐候性、耐水性、水気体透過性などが挙げられるが、そのような特徴を兼ね備えた樹脂の一例としては、ポリイソブチレン末端に光架橋性基として(メタ)アクリロイル基を有するポリイソブチレン系重合体が挙げられる。
(メタ)アクリロイル基を有するポリイソブチレン系重合体に関する技術としては、例えば、特許文献1および2が近年報告されている。ここでは、末端に(メタ)アクリロイル基を有するポリイソブチレン系樹脂がワンポットで簡便に得られることが開示されているのみならず、ハロゲン基を末端に有するポリイソブチレン系重合体を一端製造し、これをアクリル酸またはメタクリル酸と反応させることで、末端に(メタ)アクリロイル基を導入することも開示されている。
しかしながら、当該文献では一般的な製法が述べられているのみであり、実際にイソブチレン系重合体を工業的に生産する上で必要になる具体的な製造例の開示はされていなかった。更に、アクリル酸又はメタクリル酸以外の化合物を用いる製造法については特段述べられておらず、未だ検討の余地があった。
WO2013/047314号公報 特開2013−216782号公報
通常、ポリイソブチレン系重合体は無色透明であるが、製造に用いたルイス酸触媒の残渣が樹脂中に残存すると、着色や濁りの原因となり、ひいては、光硬化性組成物の硬化不良につながる恐れがある。その為、製造に用いた副原料および副生成物は十分に取り除かれるべきであり、得られる重合体は無色透明であることが望ましい。
一方、先行文献に記載のように、メタノールを用いた再沈殿によって精製を繰り返すことで、無色透明の重合体を得ることも可能であろうが、メタノールは毒性が高いほか、劇物である為に取り扱いが容易ではなく、工業的生産において本方法が簡便であるとは言いがたい。
すなわち、(メタ)アクリロイル基を有するポリイソブチレン系重合体の製法においては、操作が容易で、生産性が高く、安全であって、環境負荷が低く、廃棄物が少なく、透明性に優れる樹脂を得るための方法の開発が依然として強く望まれている。
本発明の課題は、製造に用いる副原料の除去を容易にし、精製工程の負荷および廃棄物量を低減するとともに、透明性に優れた(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法を提供することである。
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、特定のルイス酸触媒量の元にハロゲン末端ポリイソブチレンを製造し、ついでハロゲン基を(メタ)アクリロイル末端に変換するという方法により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、以下の通りである。
(1)下記一般式(1)で示す(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)の製造方法であって、
Figure 0006857615
(Rは、一価若しくは多価芳香族炭化水素基、または一価若しくは多価脂肪族炭化水素基を表す。Aはポリイソブチレン系重合体を表す。Rは炭素数2〜6の2価の飽和炭化水素基であって、ヘテロ原子を含有しない基を表す。R、Rはそれぞれ水素、炭素数1〜20の1価の炭化水素基、またはアルコキシ基を表す。Rは水素、またはメチル基を表す。nは自然数を表す。)
イソブチレンモノマーをルイス酸触媒共存下に重合し、下記一般式(2)で示すハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)を得る工程1と、
Figure 0006857615
(R、A、nは一般式(1)と同じ。Zは塩素、臭素、ヨウ素、アセトキシ基またはメトキシ基を表す。)
下記一般式(3)で示すハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)をルイス酸触媒共存下、前記ハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)と反応させて、下記一般式(4)で示すハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)を得る工程であって、工程1および本工程のルイス酸触媒のモル数の和とハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)のモル数の比((ルイス酸触媒のモル数の和)/(ハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)のモル数)で定義される値)が3.3以下である工程2と、
Figure 0006857615
(R、R、Rは一般式(1)と同じ。Xは塩素、臭素またはヨウ素を表す。)
Figure 0006857615
(R、R、R、R、A、nは一般式(1)と同じ。Xは一般式(3)と同じ)
下記一般式(5)で示すアクリル酸系化合物(E)を前記ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)と反応させて(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)を得る工程3とを含むことを特徴とする(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
Figure 0006857615
(Rは水素、またはメチル基を表す。Yは水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、またはセシウムを表す。)
(2)前記工程3で使用する溶媒が、ハロゲン化炭化水素、鎖式飽和炭化水素、環式飽和炭化水素、芳香族炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする前記(1)に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
(3)前記工程3で使用する溶媒が、ハロゲン化炭化水素または、ハロゲン化炭化水素と鎖式飽和炭化水素の混合溶媒であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
(4)前記工程3で使用する溶媒が、芳香族炭化水素または、芳香族炭化水素と鎖式飽和炭化水素または環式飽和炭化水素の混合溶媒であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
(5)前記工程3を、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、クラウンエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物の共存下に行うことを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
(6)前記アンモニウム塩が、窒素原子上の置換基として、メチル基を1個以下含むことを特徴とする前記(5)に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
(7)前記工程3において、非プロトン性両親媒性溶媒を更に添加することを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
(8)前記工程3において、系中の水分量が1000ppm以下であることを特徴とする前記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
本発明の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法によれば、製造に用いる副原料の除去を容易にし、精製工程の負荷および廃棄物量を低減するとともに、透明性に優れた(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体を得ることが出来る。
まず、本発明における(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)は、次の化学式(1)で示される。
Figure 0006857615
(Rは、一価若しくは多価芳香族炭化水素基、または一価若しくは多価脂肪族炭化水素基を表す。Aはポリイソブチレン系重合体を表す。Rは炭素数2〜6の2価の飽和炭化水素基であって、ヘテロ原子を含有しない基を表す。R、Rはそれぞれ水素、炭素数1〜20の1価炭化水素基、またはアルコキシ基を表す。Rは水素、またはメチル基を表す。nは自然数を表す。)
本発明における(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)のAはポリイソブチレン系重合体であるが、このポリイソブチレン系重合体を構成するモノマーとしてはイソブチレンを主として用いる他には、本発明の効果を損なわない範囲であれば他のカチオン重合性モノマーを共重合してもよい。
そのようなモノマーとしては例えば炭素数4〜12のオレフィン、ビニルエーテル、芳香族ビニル化合物、ビニルシラン類、アリルシラン類などがあげられる。具体的には、イソプレン、アミレン、1,3−ブタジエン、1−ブテン、2−ブテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、ヘキセン、ビニルシクロヘキセン、α−ピネン、β−ピネン、リモネン、スチレン、インデン、α−メチルスチレン、メトキシスチレン、メチルスチレン、トリメチルスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、ビニルトリクロロシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ビニルトリメチルシラン、ジビニルジクロロシラン、ジビニルジメトキシシラン、ジビニルジメチルシラン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、トリビニルメチルシラン、テトラビニルシラン、アリルトリクロロシラン、アリルメチルジクロロシラン、アリルジメチルクロロシラン、アリルジメチルメトキシシラン、アリルトリメチルシラン、ジアリルジクロロシラン、ジアリルジメトキシシラン、ジアリルジメチルシラン等を挙げることができる。
イソブチレンと共重合が可能な他のモノマーを使用する場合は、イソブチレン系重合体中の好ましくは50重量%以下、より好ましくは30重量%以下、更に好ましくは10重量%以下の範囲で含有してもよい。
上記化学式(1)におけるRは、一価若しくは多価芳香族炭化水素基または一価若しくは多価脂肪族炭化水素基である。芳香族炭化水素系基の具体例としては、クミル基、m−ジクミル基、p−ジクミル基、5−tert−ブチル−1,3−ジクミル基、5−メチル−1,3−ジクミル基、1,3,5−トリクミル基等の、ベンジル位に遊離原子価(結合手ともいう。以下、同様)を有するアルキル置換ベンゼンが挙げられる(下式参照)。
Figure 0006857615
一方、脂肪族炭化水素系基の具体例としては、CH(CHCCH(CHC−、−(CHCCH(CHCCH(CHC−で表される基などの、炭素数が4〜20程度であって3級炭素上に遊離原子価を有するアルキル基又はアルキレン基などが好ましい。
これらの中でも特に、クミル基、m−ジクミル基、p−ジクミル基、5−tert−ブチル−1,3−ジクミル基、1,3,5−トリクミル基、CH(CHCCH(CHC−、−(CHCCH(CHCCH(CHC−が入手性の点で好ましい。
上記化学式(1)におけるRは、炭素数2〜6の2価の飽和炭化水素基であって、ヘテロ原子を含有しない基である。具体例としては、例えば、−CH2CH2−、−CH2CH2CH2−、−CH2CH2CH2CH−、−CH2CH2CH2CH2CH2−、−CH2CH2CH2CH2CH2CH2−などの、両端に遊離原子価を有する直鎖状飽和炭化水素基が好ましい。この中でも、−CH2CH2−、−CH2CH2CH2−、−CH2CH2CH2CH2−が入手性の点で好ましい。
上記化学式(1)におけるR、Rはそれぞれ水素、炭素数1〜20の1価炭化水素基、またはアルコキシ基であるが、具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ネオヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、sec−オクチル基、tert−オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デカニル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、イソヘキシルオキシ基、ネオヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、イソオクチルオキシ基、sec−オクチルオキシ基、tert−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デカニルオキシ基などが挙げられる。このなかでも、水素が入手性および反応性の点で好ましい。
上記化学式(1)におけるRは水素またはメチル基である。水素が入手性および反応性の点で好ましい。
上記一般式(1)におけるnは自然数であるが、架橋反応によって架橋性高分子を得る際に十分な強度、耐久性、ゲル化率などを達成するためには、nは1〜4であることが好ましい。5以上になると、それに対応する重合開始剤の入手性が低くなることがある。nは、より好ましくは1〜3であり、より更に好ましくは2〜3であり、特に好ましくは2である。
本発明における(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)の分子量は特に制限は無いが、流動性、硬化後の物性などの面からSEC(サイズ排除クロマトグラフィー)測定による数平均分子量が400〜500,000であることが好ましく、1,000〜500,000であることがより好ましく、1,000〜300,000であることが更に好ましく、5,000〜30,000であることがより更に好ましく、8,000〜15,000であることが最も好ましい。
(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)の数平均分子量として、400よりも低い場合には活性エネルギー線硬化性組成物の硬度が高くなりすぎることがあり、硬化物の物性を調整する点で好ましくなく、一方500,000を超える場合には流動性、加工性が悪化する傾向がある。
さらには加工安定性の観点から(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)の分子量分布((重量平均分子量Mw)/(数平均分子量Mn)で表される値)が2.0以下であることが好ましく、1.8以下がより好ましく、1.5以下であることがさらに好ましい。なお分子量分布の下限は、1.1程度であってもよい。
上記一般式(1)で示す(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)を製造する本発明の製造方法は、イソブチレンモノマーをルイス酸触媒共存下に重合し、下記一般式(2)で示すハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)を得る工程1と、
Figure 0006857615
(R、A、nは一般式(1)と同じ。Zは塩素、臭素、ヨウ素、アセトキシ基またはメトキシ基を表す。)
下記一般式(3)で示すハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)をルイス酸触媒共存下で前記ハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)と反応させて、下記一般式(4)で示すハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)を得る工程であって、工程1および本工程のルイス酸触媒のモル数の和とハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)のモル数の比((ルイス酸触媒のモル数の和)/(ハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)のモル数)で定義される値)が3.3以下である工程2と、
Figure 0006857615
(R、R、Rは一般式(1)と同じ。Xは塩素、臭素またはヨウ素を表す。)
Figure 0006857615
(R、R、R、R、A、nは一般式(1)と同じ。Xは一般式(3)と同じ)
下記一般式(5)で示すアクリル酸系化合物(E)を前記ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)と反応させて(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)を得る工程3とからなることを特徴とする。
Figure 0006857615
(Rは水素、またはメチル基を表す。Yは水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、またはセシウムを表す。)
以下、本発明の製造方法について、工程1から順に説明する。
工程1
工程1では、イソブチレンモノマーを単独で、又は前述した他のカチオン重合性モノマーと組み合わせて、ルイス酸触媒共存下に重合し、上記一般式(2)で示すハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)を得る。上記一般式(2)中のZは塩素、臭素、ヨウ素、アセトキシ基またはメトキシ基であるが、塩素であることが入手性および化合物の安定性の面で好ましい。
前記ハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)の製造方法は、カチオン重合であることが好ましいが、リビングカチオン重合がより好ましい。
本発明を適用することができるリビングカチオン重合についてその詳細は、例えばJ.P.Kennedyらの著書(Carbocationic Polymerization,John Wiley & Sons,1982年)やK.Matyjaszewskiらの著書(Cationic Polymerizations,MarcelDekker,1996年)に合成反応の記載がまとめられている。
具体的には、重合開始剤である下記一般式(6)で表される化合物の存在下に、イソブチレンを主として含む単量体成分を重合させることにより得られる。
Figure 0006857615
(式中R、Z、nは一般式(2)と同じ。)
上記一般式(6)で表わされる化合物は重合開始剤となるものであり、ルイス酸等の存在下炭素陽イオンを生成し、カチオン重合の開始点になると考えられる。本発明で用いられる一般式(6)の化合物の例としては、次のような化合物等が挙げられる。
例えば芳香族系化合物として、(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼン[C65C(CH32Cl]、1,4−ビス(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼン[1,4−Cl(CH32CC64C(CH32Cl]、1,3−ビス(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼン[1,3−Cl(CH32CC64C(CH32Cl]、1,3,5−トリス(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼン[1,3,5−(ClC(CH32363]、1,3−ビス(1−クロル−1−メチルエチル)−5−(tert−ブチル)ベンゼン[1,3−(C(CH32Cl)2−5−(C(CH33)C63]が挙げられる。
また、脂肪族系化合物として、CH(CHCCH(CHCCl、Cl(CH)CCH(CHCCH(CHCClが挙げられる。これらの中でも、(1−クロロ−1−メチルエチル)ベンゼン、1,3−ビス(1−クロロ−1−メチルエチル)ベンゼン、1,4−ビス(1−クロロ−1−メチルエチル)ベンゼン、1,3−ビス(1−クロロ−1−メチルエチル)−5−(tert−ブチル)ベンゼン、1,3,5−トリス(1−クロロ−1−メチルエチル)ベンゼン、CH(CHCCH(CHCCl、Cl(CH)CCH(CHCCH(CHCClを好ましく用いることができる。
これらの中でも特に好ましいのは、1,4−ビス(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼン、1,3,5−トリス(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼンである。
なお、(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼンはクミルクロライドとも呼ばれ、ビス(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼンは、ビス(α−クロロイソプロピル)ベンゼン、ビス(2−クロロ−2−プロピル)ベンゼンあるいはジクミルクロライドとも呼ばれ、トリス(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼンは、トリス(α−クロロイソプロピル)ベンゼン、トリス(2−クロロ−2−プロピル)ベンゼンあるいはトリクミルクロライドとも呼ばれる。
(ルイス酸触媒)
ハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)を製造する際には、さらにルイス酸触媒を共存させる。このようなルイス酸としてはカチオン重合に使用できるものであれば良く、TiCl、TiBr、BCl、BF、BF・OEt、SnCl、SnBr、SbCl、SbBr、SbF、WCl、TaCl、VCl、FeCl、FeBr、ZnCl、ZnBr、AlCl、AlBr等の金属ハロゲン化物;EtAlCl、MeAlCl、EtAlCl2、MeAlCl2、Et2AlBr、Me2AlBr、EtAlBr2、MeAlBr2、Et1.5AlCl1.5、Me1.5AlCl1.5、Et1.5AlBr1.5、Me1.5AlBr1.5等の有機金属ハロゲン化物を好適に使用することができる。中でも触媒としての能力、工業的な入手の容易さを考えた場合、TiCl、BCl、SnClが好ましく、本発明では触媒活性と入手性のバランスの点でTiClが特に好ましい。
ルイス酸の使用量は、特に限定されないが、使用する単量体の重合特性あるいは重合濃度等を鑑みて設定することができる。通常は一般式(6)で表される重合開始剤1モルに対するルイス酸のモル数の割合を示すモル当量で、0.01〜300モル当量使用することができ、好ましくは0.05〜200モル当量の範囲である。本発明によれば、上記重合開始剤に対して、より好ましくは100モル当量以下、更に好ましくは50モル当量以下、より更に好ましくは10モル当量以下、特に好ましくは5モル当量以下とすることができる。
(電子供与体成分)
ハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)の製造に際しては、さらに必要に応じて電子供与体成分を共存させることもできる。この電子供与体成分は、カチオン重合に際して、成長炭素カチオンを安定化させる効果があるものと考えられており、電子供与体の添加によって、分子量分布の狭い、構造が制御された重合体を生成することができる。使用可能な電子供与体成分としては特に限定されないが、例えば、ピリジン類、アミン類、アミド類、スルホキシド類、エステル類、または金属原子に結合した酸素原子を有する金属化合物等を挙げることができる。
上記電子供与体成分としては、種々の化合物の電子供与体(エレクトロンドナー)としての強さを表すパラメーターとして定義されるドナー数が15〜60であるものとして、通常、具体的には、2,6−ジ−t−ブチルピリジン、2−t−ブチルピリジン、2,4,6−トリメチルピリジン、2,6−ジメチルピリジン、2−メチルピリジン、ピリジン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、酢酸メチル、酢酸エチル、リン酸トリメチル、ヘキサメチルリン酸トリアミド、チタン(III)メトキシド、チタン(IV)メトキシド、チタン(IV)イソプロポキシド、チタン(IV)ブトキシド等のチタンアルコキシド;アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリブトキシド等のアルミニウムアルコキシド等が使用できるが、好ましいものとして、2,6−ジ−t−ブチルピリジン、2,6−ジメチルピリジン、2−メチルピリジン、ピリジン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、チタン(IV)イソプロポキシド、チタン(IV)ブトキシド等が挙げられる。上記種々の物質のドナー数については、「ドナーとアクセプター」、グードマン著、大瀧、岡田訳、学会出版センター(1983)に示されている。これらの中でも、添加効果が顕著である2−メチルピリジン、2,6−ジメチルピリジン、トリエチルアミンが特に好ましい。
上記電子供与体成分は、通常、上記重合開始剤に対して0.01〜50倍モル用いられ、0.1〜30倍モルの範囲で用いられるのが好ましく、0.10〜10倍モルの範囲で用いられるのがより好ましく、0.10〜1倍モルの範囲で用いられるのが最も好ましい。
ハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)の重合は必要に応じて有機溶媒中で行うことができ、有機溶媒としてはカチオン重合を本質的に阻害しなければ、特に制約なく使用することができる。具体的には、塩化メチル、ジクロロメタン、クロロホルム、塩化エチル、ジクロロエタン、n−プロピルクロリド、n−ブチルクロリド、n−ペンチルクロリド、n−ヘキシルクロリド、n−ヘプチルクロリド、n−オクチルクロリドなどのハロゲン化アルカン、クロロベンゼン類等のハロゲン化アレーン等のハロゲン化炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン等のアルキルベンゼン類などの芳香族炭化水素;エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン等の直鎖式脂肪族炭化水素類、2−メチルプロパン、2−メチルブタン、2,3,3−トリメチルペンタン、2,2,5−トリメチルヘキサン等の分岐式脂肪族炭化水素類などの鎖式飽和炭化水素;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の環式脂肪族炭化水素類;石油留分を水添精製したパラフィン油等を挙げることができる。
これらの溶媒は、イソブチレン系重合体を構成する単量体の重合特性及び生成する重合体の溶解性等のバランスを考慮して、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。また、本工程1で使用する溶媒は、非水溶性である場合(すなわち水溶性又は両親媒性ではない場合)、その多くが後述する工程2や工程3の溶媒としても使用されることがある。そのため、後述する工程2や工程3で好ましいとされる溶媒のうち非水溶性溶媒については、本工程1でも好ましい溶媒として使用される。また工程1、2、3で共通の非水溶性溶媒を用いてもよい。工程1における上記溶媒の使用量は、得られる重合体溶液の粘度や除熱の容易さを考慮して、重合体の濃度が1〜50wt%、好ましくは5〜35wt%となるように決定される。
実際の重合を行うに当たっては、各成分を冷却下、例えば−100℃以上0℃未満の温度で混合する。エネルギーコストと重合の安定性を釣り合わせるために、特に好ましい温度範囲は−30℃〜−80℃である。なお前記温度は、例えば、反応液の温度を指す。
工程2
工程2では、上記工程1で得られたハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)と、上記一般式(3)で示すハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)とを、ルイス酸触媒共存下で反応させて、上記一般式(4)で示すハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)を得る。
本発明で用いるハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)の具体例としては、塩化2−フェノキシエチル、塩化3−フェノキシプロピル、塩化4−フェノキシブチル、塩化5−フェノキシペンチル、塩化6−フェノキシヘキシル、臭化2−フェノキシエチル、臭化3−フェノキシプロピル、臭化4−フェノキシブチル、臭化5−フェノキシペンチル、臭化6−フェノキシヘキシル、ヨウ化2−フェノキシエチル、ヨウ化3−フェノキシプロピル、ヨウ化4−フェノキシブチル、ヨウ化5−フェノキシペンチル、ヨウ化6−フェノキシヘキシル、塩化2−(2−メチルフェノキシ)エチル、塩化3−(2−メチルフェノキシ)プロピル、塩化4−(2−メチルフェノキシ)ブチル、塩化5−(2−メチルフェノキシ)ペンチル、塩化6−(2−メチルフェノキシ)ヘキシル、臭化2−(2−メチルフェノキシ)エチル、臭化3−(2−メチルフェノキシ)プロピル、臭化4−(2−メチルフェノキシ)ブチル、臭化5−(2−メチルフェノキシ)ペンチル、臭化6−(2−メチルフェノキシ)ヘキシル、塩化2−(3−メチルフェノキシ)エチル、塩化3−(3−メチルフェノキシ)プロピル、塩化4−(3−メチルフェノキシ)ブチル、塩化5−(3−メチルフェノキシ)ペンチル、塩化6−(3−メチルフェノキシ)ヘキシル、臭化2−(3−メチルフェノキシ)エチル、臭化3−(3−メチルフェノキシ)プロピル、臭化4−(3−メチルフェノキシ)ブチル、臭化5−(3−メチルフェノキシ)ペンチル、臭化6−(3−メチルフェノキシ)ヘキシル、塩化2−(4−メチルフェノキシ)エチル、塩化3−(4−メチルフェノキシ)プロピル、塩化4−(4−メチルフェノキシ)ブチル、塩化5−(4−メチルフェノキシ)ペンチル、塩化6−(4−メチルフェノキシ)ヘキシル、臭化2−(4−メチルフェノキシ)エチル、臭化3−(4−メチルフェノキシ)プロピル、臭化4−(4−メチルフェノキシ)ブチル、臭化5−(4−メチルフェノキシ)ペンチル、臭化6−(4−メチルフェノキシ)ヘキシル等が挙げられる。
これらの中で、入手性、反応性の点から、塩化2−フェノキシエチル、塩化3−フェノキシプロピル、塩化4−フェノキシブチル、塩化5−フェノキシペンチル、塩化6−フェノキシヘキシル、臭化2−フェノキシエチル、臭化3−フェノキシプロピル、臭化4−フェノキシブチル、臭化5−フェノキシペンチル、臭化6−フェノキシヘキシルが好ましく、臭化2−フェノキシエチル、臭化3−フェノキシプロピル、臭化4−フェノキシブチル、臭化5−フェノキシペンチル、臭化6−フェノキシヘキシルがアクリロイル基導入反応の活性の点でより好ましい。
ハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)は、所望するアクリロイル基数(「アクリロイル基の導入数」ともいう)となるように任意の量を使用することができる。例えば、重合開始剤に対して0.01〜100倍モル用いられるが、好ましくは、0.1〜30倍モルの範囲で用いられ、更に好ましくは、0.5〜10倍モルの範囲で使用するのが好ましい。
前記一般式(2)で示されるカチオン重合によって得られるハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)に、前記一般式(3)で表されるハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)を反応させる際には、触媒としてルイス酸を用いる。
この場合一般的なルイス酸であれば特に限定されるものではないが、TiCl4、Ti(OiPr)4、TiBr4、AlCl3、AlBr3,Et2AlCl、Me2AlCl、EtAlCl2、MeAlCl2、Et2AlBr、Me2AlBr、EtAlBr2、MeAlBr2、Et1.5AlCl1.5、Me1.5AlCl1.5、Et1.5AlBr1.5、Me1.5AlBr1.5、BCl3、BF3、BF3(OEt2)GaCl3、FeCl3、FeBr、SnCl4、SnBr4、SbCl5、SbBr5、SbF5、WCl6、TaCl5、VCl5、ZnCl2、ZnBr2、で例示されるルイス酸については反応活性が特に高く、選択性が良好である点から好ましい。
工業的な入手性と反応性の点から、TiCl4、Ti(OiPr)4、TiBr4、AlCl3、AlBr3,Et2AlCl、Me2AlCl、EtAlCl、MeAlCl2、Et2AlBr、Me2AlBr、EtAlBr2、MeAlBr2、Et1.5AlCl1.5、Me1.5AlCl1.5、Et1.5AlBr1.5、Me1.5AlBr1.5、BCl3、BF3、BF3(OEt2)、GaCl3、FeCl3、FeBr3、SnCl4、ZnCl2、ZnBr2、が特に好ましい。また、操作の容易性や廃棄物の処理性の観点から、工程1で使用するルイス酸と工程2で使用するルイス酸とは、同じものを使用するのが好ましい。
本発明において、一般式(2)で示されるハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)と、一般式(3)で示されるハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)とから一般式(4)で示されるハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)を製造する工程2では、工程1および本工程2のルイス酸触媒のモル数の和とハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)のモル数の比((ルイス酸触媒のモル数の和)/(ハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)のモル数)で定義される値)が3.3以下である。好ましくは、3.0以下、1.0以上である。
3.3を超えると、反応系中におけるルイス酸触媒濃度が高くなりすぎ、後処理工程において加水分解等の操作を行っても、効率的に除去しにくくなり、得られたポリマーの着色や白濁に繋がることがある為好ましくない。
この原因としては、多量のルイス酸触媒を用いた場合、後処理工程での触媒除去が阻害されやすいからであると考えられる。
ルイス酸触媒を失活させるために加えられた水の一部は有機相に取り込まれ、ルイス酸の加水分解を行っているものと考えられるが、多量のルイス酸が存在している場合、その過程において、ルイス酸触媒の部分的な加水分解が起こっているものと推察される。部分的に加水分解されたルイス酸触媒は両親媒性を有し、有機相および水相の両方に対して親和性を有するようになる。このため、水相に抽出されるよりも、逆に水分子を有機相中に取り込み、微小な水滴の表面を覆うことで、有機相中でも安定な水和状態を作り出しているために、有機相から水相への抽出が進まなくなるものと考えられる。
実際、比較例1のようにルイス酸触媒を多量に用いる場合、後処理工程で投入する純水の重量に対して、その後払いだせる水相の重量は多くの場合で100%以下であり、通常50〜90%程度の水しか払い出せない。これは、投入した水の10〜50%は有機相中に取り込まれていることを意味し、上記仮説を支持する結果である。また、その時の有機相は白濁しており、ルイス酸触媒の加水分解が幾分は進んでいるものの、完全ではないことが観察される。この結果も、上記仮説を支持している。
カチオン重合によって得られるハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)にハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)を反応させる際には、ハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)とハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)からなる混合物が十分低粘度であり、効果的な攪拌混合が可能であり、それらだけで反応させることが可能である場合には無溶剤条件下に反応させることができる。
一方、反応溶剤を使用することもでき、例えばハロゲン化炭化水素、芳香族炭化水素、及び脂肪族炭化水素から任意に選ばれる単独又は混合溶剤を用いることが可能であり、工程1で分類及び例示した溶媒と同様の溶媒から選択可能である。これらの選択については、ポリマーの重合条件下での溶解性や反応性からハロゲン化炭化水素としてハロゲン化アルカン、特には、塩化メチレン、クロロホルム、1,1−ジクロルエタン、1,2−ジクロルエタン、n−プロピルクロリド、n−ブチルクロリドのなかから選ばれる1種以上の成分であることが好ましい。同様の理由で、芳香族炭化水素はトルエンが好ましく、脂肪族炭化水素としてはブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンのなかから選ばれる1種以上の成分が好ましい。また本工程2で使用する溶媒は、非水溶性である場合(すなわち水溶性又は両親媒性ではない場合)、その多くが後述する工程3の溶媒としても使用されることがある。そのため、後述する工程3で好ましいとされる溶媒のうち非水溶性溶媒については、本工程2でも好ましい溶媒として使用される。また工程2、3で共通の非水溶性溶媒を用いてもよい。
環境への悪影響が懸念されるハロゲン化炭化水素を用いない反応溶剤として、例えばトルエン、ヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、あるいはこれらの混合溶剤を用いることで、ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)の製造が容易に達成できる。
ハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)とハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)とを反応させる際の反応温度は、100℃以下であることが好ましく、0℃以下がより好ましい。前記反応温度が100℃超であると、ハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)の導入率が低下することがあるため好ましくない。前記反応温度の下限はおおよそ−100℃である。
ハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)とハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)とを反応させる際には、一旦単離したハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)とハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)とを反応させてもよいし、ハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)の重合中かまたは、重合が実質的に終了した段階でハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)をその重合系中に添加することによって反応させることもできる。
後者の場合、ハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)を添加する時期としては、ガスクロマトグラフィーによって測定したイソブチレン単量体の転化率が50%以上に達している時であることが好ましく、80%以上に達している時であることがより好ましく、95%以上に達している時であることが更に好ましい。
工程3
工程3では、前記工程2で得られたハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)と、上記一般式(5)で示すアクリル酸系化合物(E)とを反応させて(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)を得る。
本発明で用いるアクリル酸系化合物(E)の具体例としては、アクリル酸や、アクリル酸リチウム、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、アクリル酸ルビジウム、アクリル酸セシウムなどのアクリル酸アルカリ金属塩;メタクリル酸や、メタクリル酸リチウム、メタクリル酸ナトリウム、メタクリル酸カリウム、メタクリル酸ルビジウム、メタクリル酸セシウムなどのメタクリル酸アルカリ金属塩等が挙げられる。これらを単独で、または2種以上を混合して使用することができる。
これらの中で、入手性、コスト、反応性の面から、アクリル酸リチウム、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリル酸リチウム、メタクリル酸ナトリウム、メタクリル酸カリウムが好ましい。
アクリル酸系化合物(E)は、所望するアクリロイル基数となるように任意の量を使用することができる。例えば、重合開始剤に対して0.01〜500倍モル用いられるが、好ましくは0.1〜300倍モルの範囲で用いられ、更に好ましくは0.5〜100倍モルの範囲で用いられ、最も好ましくは1.5〜30倍モルの範囲で用いられる。
本発明において、ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)と、アクリル酸系化合物(E)として、上述したアクリル酸、メタクリル酸、およびその混合物とを反応させて、(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)を得る場合には、反応を促進する目的で、種々の塩基性化合物を加えても良い。
加える塩基性化合物としてはアミン系化合物、例えばアンモニア、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、ジ−i−プロピルアミン、トリ−i−プロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、ジ−i−ブチルアミン、トリ−i−ブチルアミン、ピリジン、α−ピコリン、β−ピコリン、アニリン、メチルアニリン、ジメチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、1−フェニルグアニジン、o−トリルグアニジンなどの含窒素化合物か、または、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム等の水酸化物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウム等の炭酸塩;炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ルビジウム、炭酸水素セシウム等の炭酸水素塩;水素化リチウム、水素化ナトリウム等のアルカリ金属の水素化物;ブチルリチウム、リチウムジイソプロピルアミド等の有機リチウム化合物;などが挙げられる。
一方、ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)と、アクリル酸系化合物(E)として、上述したアクリル酸金属塩、メタクリル酸金属塩、およびその混合物とを反応させて、(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)を得る場合には、上記塩基性化合物の添加は特に必要ではない。
ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)とアクリル酸系化合物(E)とから(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)を得る工程3においては、反応溶媒を使用することが好ましい。この溶媒の例としては、ハロゲン化炭化水素、鎖式飽和炭化水素、環式飽和炭化水素、芳香族炭化水素が挙げられる。
ハロゲン化炭化水素の具体例としては、塩化メチル、ジクロロメタン、クロロホルム、塩化エチル、ジクロロエタン、n−プロピルクロリド、n−ブチルクロリド、n−ペンチルクロリド、n−ヘキシルクロリド、n−ヘプチルクロリド、n−オクチルクロリド、クロロベンゼン類等のハロゲン化アルカンが例として挙げられる。
鎖式飽和炭化水素の具体例としては、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、2−メチルプロパン、2−メチルブタン、2,3,3−トリメチルペンタン、2,2,5−トリメチルヘキサン等が挙げられる。
環式飽和炭化水素の具体例としては、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等が挙げられる。
芳香族炭化水素の具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン等が挙げられる。
これらの溶媒は、イソブチレン系重合体を構成する単量体の重合特性及び生成する重合体の溶解性等のバランスを考慮して、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
特に、反応基質の溶解性や反応性の観点から、ハロゲン化炭化水素、または、ハロゲン化炭化水素と鎖式飽和炭化水素の混合溶媒であることが好ましい。また、反応基質の溶解性や反応性、更に非ハロゲン系溶媒由来の環境低負荷の観点から、芳香族炭化水素、または、芳香族炭化水素と鎖式飽和炭化水素または環式飽和炭化水素の混合溶媒であることが好ましい。
入手性、反応性、取り扱いのしやすさの観点から、n−プロピルクロリド、n−ブチルクロリド、n−ペンチルクロリド、n−ヘキシルクロリド、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、およびこれらの溶剤の2種以上の組み合わせが好ましい。更には、樹脂の溶解性や反応性の制御の観点から、n−ブチルクロリド、ヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、トルエン、およびこれらの溶媒の2種以上の組み合わせがより好ましい。
上記溶媒の使用量は、得られる重合体溶液の粘度や基質の溶解性、除熱の容易さを考慮して、重合体の濃度が1〜50wt%、好ましくは5〜35wt%となるように用いるのが好ましい。
反応は、−100℃〜150℃の温度範囲で行うことが好ましく、エネルギーコストの観点から0℃〜150℃がより好ましく、生産性の観点から10℃〜100℃が更に好ましい。なお前記温度は、例えば、反応液の温度を指す。
ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)とアクリル酸系化合物(E)とから(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)を得る工程3においては、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、クラウンエーテルなどの一般的に相間移動触媒と呼ばれる化合物を共存させることが好ましい。その中でもアンモニウム塩であって、窒素原子上の置換基として、メチル基を1個以下(0個であってもよい)含むものが、有機相への溶解性が高く、触媒能も高いという点でより好ましい。
本発明で使用するアンモニウム塩(Qが窒素原子の場合)およびホスホニウム塩(Qがリン原子の場合)は下記一般式(7)で示される化合物である。
Figure 0006857615
(Qは窒素原子またはリン原子を表す。Qが窒素原子の場合、一般式(7)はアンモニウム塩であることを意味し、Qがリン原子の場合、一般式(7)はホスホニウム塩を意味する。R、R、R、Rは炭素数1〜20の一価の炭化水素基を表し、それぞれ独立して異なっていてもよく、または2つ以上が同じ基であってもよい。nは自然数を表す。Wn−はフッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、水酸化物イオン、硫酸水素イオン、リン酸水素イオン、炭酸水素イオン、硝酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、p−トルエンスルホン酸イオン、メタンスルホン酸イオンを表す。)
アンモニウム塩およびホスホニウム塩の具体例としては非常に多数の例が考えられるためその全てを記載することはできないが、その一例としては次に挙げる化合物などがある。
アンモニウム塩の具体例としては、テトラブチルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムヨージド、テトラペンチルアンモニウムクロリド、テトラペンチルアンモニウムブロミド、テトラヘキシルアンモニウムクロリド、テトラヘキシルアンモニウムブロミド、テトラオクチルアンモニウムクロリド、テトラオクチルアンモニウムブロミド、テトラデシルアンモニウムクロリド、テトラデシルアンモニウムブロミド、テトラドデシルアンモニウムクロリド、テトラドデシルアンモニウムブロミド、メチルトリオクチルアンモニウムクロリド、ジデシルジメチルアンモニウムブロミド、ジステアリルジメチルアンモニウムブロミド、メチルトリオクチルアンモニウムブロミド、トリメチルオクタデシルアンモニウムクロリド、デシルトリメチルアンモニウムブロミド等の有機アンモニウムハライド、テトラブチルアンモニウム硫酸水素塩、メチルトリオクチルアンモニウム硫酸水素塩、テトラブチルアンモニウムアセタート、ビス(テトラブチルアンモニウム)スルファートなどが挙げられる。
ホスホニウム塩の具体例としては、テトラブチルホスホニウムクロリド、テトラブチルホスホニウムブロミド、テトラブチルホスホニウムヨージド、テトラペンチルホスホニウムクロリド、テトラペンチルホスホニウムブロミド、テトラヘキシルホスホニウムクロリド、テトラヘキシルホスホニウムブロミド、テトラオクチルホスホニウムクロリド、テトラオクチルホスホニウムブロミド、テトラデシルホスホニウムクロリド、テトラデシルホスホニウムブロミド、テトラドデシルホスホニウムクロリド、テトラドデシルホスホニウムブロミド、トリブチルドデシルホスホニウムブロミド、メチルトリオクチルホスホニウムクロリド、ジデシルジメチルホスホニウムブロミド、ジステアリルジメチルホスホニウムブロミド、メチルトリオクチルホスホニウムブロミド等の有機ハロゲン化合物の他、テトラブチルホスホニウム硫酸水素塩、メチルトリオクチルホスホニウム硫酸水素塩、テトラブチルホスホニウムアセタート、ビス(テトラブチルホスホニウム)スルファートなどが挙げられる。
本発明で使用するクラウンエーテルの例としては、1−アザ−15−クラウン5−エーテル、1−アザ−18−クラウン6−エーテル、1−アザ−12−クラウン4−エーテル、ベンゾ−15−クラウン5−エーテル、ベンゾ−18−クラウン6−エーテル、ベンゾ−12−クラウン4−エーテル、12−クラウン4−エーテル、15−クラウン5−エーテル、18−クラウン6−エーテル、24−クラウン8−エーテル、ジベンゾ−18−クラウン6−エーテル、ジベンゾ−24−クラウン8−エーテル、ジベンゾ−30−クラウン10−エーテル、ジベンゾ−21−クラウン7−エーテル、ジベンゾ−15−クラウン5−エーテル、ジシクロヘキシル−18−クラウン6−エーテル、ジシクロヘキシル−24−クラウン8−エーテルなどが挙げられる。
これらの中でも、入手性、扱いやすさ、コスト、反応促進作用の観点から、テトラブチルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラペンチルアンモニウムクロリド、テトラペンチルアンモニウムブロミド、テトラヘキシルアンモニウムクロリド、テトラヘキシルアンモニウムブロミド、テトラオクチルアンモニウムクロリド、テトラオクチルアンモニウムブロミド、メチルトリオクチルアンモニウムクロリド、メチルトリオクチルアンモニウムブロミドが好ましい。
これらアンモニウム塩、ホスホニウム塩、クラウンエーテルなどの相間移動触媒の添加量は、ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)中に含まれる開始剤残基のモル数(リビング重合により得られる樹脂においては、樹脂のモル数に等しい)に対して0.001〜100重量部が好ましく、0.01〜50重量部がより好ましく、0.1〜30重量部が更に好ましい。0.001重量部未満では、反応を促進させる効果に乏しい場合がある為好ましくない。逆に、100重量部を超える場合は、製造コスト面で好ましくない上に、製造後に除去することが困難になる場合がある為好ましくない。
ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)とアクリル酸系化合物(E)とから(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)を得る工程3においては、上述したハロゲン化炭化水素、鎖式飽和炭化水素、環式飽和炭化水素、芳香族炭化水素などの非水溶性溶媒の他に、非プロトン性両親媒性溶媒を更に添加することが好ましい。
そのような非プロトン性両親媒性溶媒としては、非常に多数の例が挙げられる為その全てを記載することはできないが、工業的に入手容易なものの一例としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類;1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンなどのウレア類;ジメチルスルホキシド、1,3−プロパンスルトンなどのスルホキシド類;アセトン、2−ブタノンなどのケトン類;テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサンなどのエーテル類;アセトニトリルなどのニトリル類;ヘキサメチルホスホリックトリアミドなどのリン酸誘導体;ピリジンなどの含窒素芳香族化合物等が挙げられる。
これら非プロトン性両親媒性溶媒の添加量はハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)に対して0.01〜1000重量部が好ましく、0.01〜500重量部がより好ましく、0.1〜300重量部が更に好ましい。0.01重量部未満では、反応を促進させる効果に乏しい場合がある為好ましくない。逆に、1000重量部を超える場合は、製造コスト面で好ましくないだけでなく、反応中にポリマーが析出するなどして反応の促進効果が得られない場合や、製造後に除去することが困難になる場合がある為好ましくない。
筆者が鋭意検討した結果、本発明におけるハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)とアクリル酸系化合物(E)とから(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)を得る工程3においては、系中の水分量が反応速度に影響することが明らかとなった。
一般に、多相系の反応においては、反応基質の衝突頻度を高める目的で有機相と水相の二相系で反応を行う場合が多いが、本発明のアクリロイル化反応においては、系中の水分量が少ないほど反応が速く進む傾向にあることを見出した。
この理由については必ずしも明確ではないものの、水分子が系中に存在すると、アクリル酸系化合物(E)が水和され、その求核性が低下することで反応速度が下がってしまうことや、相間移動触媒が水和されることで、反応の触媒活性が低下し、ひいては反応速度が低下してしまうことが原因であると推察される。
本発明においては、水分量は溶剤に対して10重量%以下であることが好ましく、1重量%以下であることが更に好ましく、1000重量ppm以下であることがより好ましい。系中に10%を超える水分が存在すると、工業生産に適した時間内で反応が終了しないなど、上記機構などに基づく反応阻害が起こる場合がある為好ましくない。
前記水分量の低減の手段としては、蒸留による精製の他、モレキュラーシーブ、塩化カルシウム、酸化アルミニウム、無水硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、シリカゲル、硫酸ナトリウム等の乾燥剤の添加が挙げられる。
本願は、2015年12月11日に出願された日本国特許出願第2015−242462号に基づく優先権の利益を主張するものである。2015年12月11日に出願された日本国特許出願第2015−242462号の明細書の全内容が、本願の参考のため援用される。
以下、実施例にて本発明をさらに詳しく説明するが、これらの実施例によって本発明は何ら限定されるものではない。尚、実施例に先立ち各種測定法、評価法について説明する。
(分子量測定)
下記実施例中、「数平均分子量」、「重量平均分子量」および「分子量分布(重量平均分子量と数平均分子量の比)」は、サイズ浸透クロマトグラフィー(SEC)を用いた標準ポリスチレン換算法により算出した。ただし、SECシステムとしてWaters社製LCModule1を、GPCカラム(固定相)としてポリスチレン架橋ゲルを充填したもの(ShodexGPCK−804;昭和電工(株)製)、移動層としてクロロホルムを用いた。
(APHA測定:ハーゼン色数)
ISO6721−2:2004で規定されるハーゼン色数測定を行い、APHA値を求めた。なお、測定にあたっては、スガ試験機株式会社製SC−P分光測色計を用いた。
((メタ)アクリロイル基の導入数)
(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の末端に導入された(メタ)アクリロイル基の導入数は次の様にして求めた。まず、上記分子量測定(GPC測定)により求めたポリマーの数平均分子量Mnから、ポリマー1分子に含まれるポリイソブチレン中のメチル基由来のプロトンの数を求めた。次にH NMR測定を行い、NMRチャートから前記プロトンのピーク積分値を求めた。これらプロトンの数およびピーク積分値と、上記NMRチャートから求めた(メタ)アクリロイル基に由来のビニルプロトンのピーク積分値とを用いて、ポリマー1分子中の(メタ)アクリロイル基の導入数を求めた。
(ハロゲン化フェノキシアルキル基の導入数)
ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体の末端に導入されたハロゲン化フェノキシアルキル基の導入数は次の様にして求めた。まず、上記分子量測定(GPC測定)により求めたポリマーの数平均分子量Mnから、ポリマー1分子に含まれるポリイソブチレン中のメチル基由来のプロトンの数を求めた。次にH NMR測定を行い、NMRチャートから前記プロトンのピーク積分値を求めた。これらプロトンの数およびピーク積分値と、上記NMRチャートから求めたハロゲン化フェノキシアルキル基中の、ハロゲン基および酸素原子のα位のプロトンのピーク積分値とを用いて、ポリマー1分子中のハロゲン化フェノキシアルキル基の導入数を求めた。
(実施例1)
アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(成分P−1)の製造
500mLのセパラブルフラスコの容器内を窒素置換した後、n−ヘキサン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)17g及び塩化ブチル(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)209gを加え、窒素雰囲気下で攪拌しながら−70℃まで冷却した。次いで、イソブチレン140mL(1.48mol)、p−ジクミルクロライド2.00g(8.65mmol)及びトリエチルアミン0.201g(1.99mmol)を加えた。反応混合物が−70度まで冷却された後で、四塩化チタン0.66mL(6.06mmol)を加えて重合を開始した。重合開始後、ガスクロマトグラフィーで残存イソブチレン濃度を測定して、イソブチレン残存量が0.5%を下回った段階で、2−フェノキシエチルブロミド(β−ブロモフェネトール)3.65g(18.2mmol)と四塩化チタン3.79mL(34.6mmol)を加えた。−75℃で3時間攪拌したあと、水478g、n−ヘキサンと塩化ブチルの混合溶媒(混合比は、n−ヘキサン:塩化ブチル=9:1、v/vのもの)265gを加えて50℃で攪拌している別のセパラブルフラスコに先の重合溶液を加えた。その後、この反応混合物を50℃で1時間攪拌を続け、触媒を失活させた。その後30分静置したのち、水相を払出した。次に、0.5wt%の硫酸ナトリウム水溶液478gを加え、50℃で1時間攪拌を続け、30分静置させた後に水相を払出すという水洗操作を2回繰り返した後、有機相を取り出した。
この有機相にアクリル酸カリウム9.52g(86.5mmol)とテトラブチルアンモニウムブロミド0.88g(2.73mmol)を加え、50℃で24時間攪拌を続けた。その後、純水478gを加え、50℃で水洗を3回繰り返した後、有機相を分け取った。
この有機相に4−メトキシフェノール0.18gを加え、溶媒を減圧下に留去し、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−1を得た。P−1の分子量(ポリスチレン換算)は、数平均分子量Mn=11,998、分子量分布Mw/Mn=1.23、アクリロイル基の導入数は1.6、APHAは10であった。
(実施例2)
アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(成分P−2)の製造
500mLのセパラブルフラスコの容器内を窒素置換した後、n−ヘキサン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)17g及び塩化ブチル(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)209gを加え、窒素雰囲気下で攪拌しながら−70℃まで冷却した。次いで、イソブチレン140mL(1.48mol)、p−ジクミルクロライド2.00g(8.65mmol)及びトリエチルアミン0.201g(1.99mmol)を加えた。反応混合物が−70度まで冷却された後で、四塩化チタン0.76mL(6.92mmol)を加えて重合を開始した。重合開始後、ガスクロマトグラフィーで残存イソブチレン濃度を測定して、イソブチレン残存量が0.5%を下回った段階で、3−フェノキシプロピルブロミド3.15ml(19.9mmol)と四塩化チタン2.85mL(26.0mmol)を加えた。−75℃で3時間攪拌したあと、水478g、n−ヘキサンと塩化ブチルの混合溶媒(混合比は、n−ヘキサン:塩化ブチル=9:1、v/vのもの)265gを加えて50℃で攪拌している別のセパラブルフラスコに先の重合溶液を加えた。その後、この反応混合物を50℃で1時間攪拌を続け、触媒を失活させた。その後30分静置したのち、水相を払出した。次に、0.5wt%の硫酸ナトリウム水溶液478gを加え、50℃で1時間攪拌を続け、30分静置させた後に水相を払出すという水洗操作を2回繰り返した後、有機相を取り出した。
この有機相にアクリル酸カリウム9.52g(86.5mmol)とテトラブチルアンモニウムブロミド0.88g(2.73mmol)を加え、50℃で24時間攪拌を続けた。その後、純水478gを加え、50℃で水洗を3回繰り返した後、有機相を分け取った。
この有機相に4−メトキシフェノール0.18gを加え、溶媒を減圧下に留去し、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−2を得た。P−2の分子量(ポリスチレン換算)は、数平均分子量Mn=12,370、分子量分布Mw/Mn=1.26、アクリロイル基の導入数は1.6、APHAは20であった。
(実施例3)
アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(成分P−3)の製造
500mLのセパラブルフラスコの容器内を窒素置換した後、n−ヘキサン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)17g及び塩化ブチル(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)209gを加え、窒素雰囲気下で攪拌しながら−70℃まで冷却した。次いで、イソブチレン140mL(1.48mol)、p−ジクミルクロライド2.00g(8.65mmol)及びトリエチルアミン0.201g(1.99mmol)を加えた。反応混合物が−70度まで冷却された後で、四塩化チタン0.76mL(6.92mmol)を加えて重合を開始した。重合開始後、ガスクロマトグラフィーで残存イソブチレン濃度を測定して、イソブチレン残存量が0.5%を下回った段階で、4−フェノキシブチルブロミド4.56g(19.9mmol)と四塩化チタン2.85mL(26.0mmol)を加えた。−75℃で3時間攪拌したあと、水478g、n−ヘキサンと塩化ブチルの混合溶媒(混合比は、n−ヘキサン:塩化ブチル=9:1、v/vのもの)265gを加えて50℃で攪拌している別のセパラブルフラスコに先の重合溶液を加えた。その後、この反応混合物を50℃で1時間攪拌を続け、触媒を失活させた。その後30分静置したのち、水相を払出した。次に、0.5wt%の硫酸ナトリウム水溶液478gを加え、50℃で1時間攪拌を続け、30分静置させた後に水相を払出すという水洗操作を2回繰り返した後、有機相を取り出した。
この有機相にアクリル酸カリウム9.52g(86.5mmol)とテトラブチルアンモニウムブロミド0.88g(2.73mmol)を加え、50℃で24時間攪拌を続けた。その後、純水478gを加え、50℃で水洗を3回繰り返した後、有機相を分け取った。
この有機相に4−メトキシフェノール0.18gを加え、溶媒を減圧下に留去し、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−3を得た。P−3の分子量(ポリスチレン換算)は、数平均分子量Mn=12,877、分子量分布Mw/Mn=1.21、アクリロイル基の導入数は1.5、APHAは10であった。
(比較例1)
アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(成分Q−1)の製造
500mLのセパラブルフラスコの容器内を窒素置換した後、n−ヘキサン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)14g及び塩化ブチル(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)163gを加え、窒素雰囲気下で攪拌しながら−70℃まで冷却した。次いで、イソブチレン109mL(1.16mol)、p−ジクミルクロライド1.56g(6.75mmol)及びトリエチルアミン0.157g(1.55mmol)を加えた。反応混合物が−70度まで冷却された後で、四塩化チタン0.39mL(3.58mmol)を加えて重合を開始した。重合開始後、ガスクロマトグラフィーで残存イソブチレン濃度を測定して、イソブチレン残存量が0.5%を下回った段階で、アクリル酸フェノキシエチル5.19g(27.0mmol)と四塩化チタン9.62mL(87.7mmol)を加えた。
−75℃で3時間攪拌したあと、0.2wt%硫酸ナトリウム水溶液530g、n−ヘキサンと塩化ブチルの混合溶液(混合比は、n−ヘキサン:塩化ブチル=1:9 v/vのもの)194gを加えて50℃で攪拌している別のセパラブルフラスコに先の重合溶液を加えた。
その後、この反応混合物を50℃で1時間攪拌を続け、触媒を失活させた。その後30分静置したのち、水相を払出した。次に、純水530gと48wt%水酸化ナトリウム水溶液34.7gを加え、50℃で1時間攪拌を続けた後、30分間静置させて、水相を払出した。次に、0.2wt%硫酸ナトリウム水溶液478gを加え、50℃で1時間攪拌を続け、30分静置させた後に水相を払出すという水洗操作を2回繰り返した後、有機相を取り出した。
取り出した有機相は白濁していたため、加圧ろ過(ろ布:EATON社製PE−1−P01H−202、ろ過助剤:昭和化学工業社製ラジオライトR100S、ろ過助剤量:有機層200gに対して8g、窒素圧力:0.04MPa)による精製を3回繰り返し行った。
ろ過を行った有機相400gに対して、4−メトキシフェノール0.100gを加え、溶媒を減圧下に留去し、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体Q−1を得た。Q−1の分子量(ポリスチレン換算)は、数平均分子量Mn=13,433、分子量分布Mw/Mn=1.36、アクリロイル基の導入数は1.40、APHAは100であった。
(比較例2)
アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(成分Q−2)の製造
官能化反応において、アクリル酸フェノキシエチル2.98g(15.5mmol)と四塩化チタン2.42mL(22.1mmol)を使用したこと以外は比較例1と同様に製造し、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体Q−2を得た。Q−2のアクリロイル基の導入数は0.1と実用的ではない非常に低い値であった。
(比較例3)
アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(成分Q−3)の製造
官能化反応において、四塩化チタン4.49mL(40.9mmol)を使用したこと以外は比較例1と同様に製造し、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体Q−3を得た。Q−3のアクリロイル基の導入数は0.3と実用的ではない非常に低い値であった。
Figure 0006857615
(実施例4)
アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(成分P−4)の製造
500mLのセパラブルフラスコの容器内を窒素置換した後、エチルシクロヘキサン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)49g及びトルエン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)155gを加え、窒素雰囲気下で攪拌しながら−70℃まで冷却した。次いで、イソブチレン125mL(1.33mol)、p−ジクミルクロライド1.79g(7.74mmol)及びトリエチルアミン0.248mL(1.78mmol)を加えた。反応混合物が−70度まで冷却された後で、四塩化チタン1.70mL(15.5mmol)を加えて重合を開始した。重合開始後、ガスクロマトグラフィーで残存イソブチレン濃度を測定して、イソブチレン残存量が0.5%を下回った段階で、3−フェノキシプロピルブロミド3.68mL(23.2mmol)と四塩化チタン4.25mL(38.8mmol)を加えた。−75℃で3時間攪拌したあと、水242g、エチルシクロヘキサンとトルエンの混合溶媒(トルエン:エチルシクロヘキサン=7.4:2.6、v/vの混合比のもの)350gを加えて50℃で攪拌している別のセパラブルフラスコに先の重合溶液を加えた。その後、この反応混合物を50℃で1時間攪拌を続け、触媒を失活させた。その後30分静置したのち、水相を払出した。次に、純水242gを加え、50℃で1時間攪拌を続け、30分静置させた後に水相を払出すという水洗操作を4回繰り返した後、有機相を取り出した。
この有機相にアクリル酸カリウム8.52g(77.4mmol)とテトラブチルアンモニウムブロミド1.00g(3.10mmol)を加え、50℃で24時間攪拌を続けた。その後、純水500gを加え、50℃で水洗を3回繰り返した後、有機相を分け取った。
取り出した有機層を加圧ろ過(ろ布:EATON社製PE−1−P01H−202、ろ過助剤:昭和化学工業社製ラジオライトR100S、ろ過助剤量:有機層200gに対して4g、窒素圧力:0.04MPa)を行い、有機相の精製を行った。
ろ過を行った有機相200gに対して、4−メトキシフェノール0.050gを加え、溶媒を減圧下に留去し、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−4を得た。P−4の分子量(ポリスチレン換算)は、数平均分子量Mn=11,965、分子量分布Mw/Mn=1.41、アクリロイル基の導入数は1.80、APHAは30であった。
先行文献1および2に記載されている実験を、比較例1で行った。この場合、(製造するために使用した四塩化チタン触媒の重量)/(樹脂の理論収量)で定義される「ポリマー1gを製造する為に必要なルイス酸の量」は0.253gであった。
これに対し、本願発明の実施例1〜3に記載の方法においては、実施例1の場合が0.0877g、実施例2の場合が0.0707g、実施例3の場合が0.0705gであった。
実施例1〜3において、(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造に用いたルイス酸の量は、比較例1との割合で比べた場合、実施例1で35%、実施例2〜3で28%であり、必要とするルイス酸触媒の量が非常に少なくて済むことがわかる。
また、これらのチタン触媒は、触媒失活工程で加水分解を受け、二酸化チタン、水酸化チタン等を含むチタン残渣となるが、水相の払出しに伴い、ポリマー中から除去される。これらのチタン種は水に不溶であり、一般的には、排水中からもろ別されて、固体として廃棄される。製造時に多量のチタン触媒を用いた場合、チタン残渣由来の廃棄物も増えるため、その処理時間が多くかかれば生産性が低下し、環境負荷も増大することが懸念されるが、本発明によれば、それらの懸念を大幅に減らすことができる。
比較例1では、触媒残渣の除去の為にろ過工程を必要とするのに対し、実施例1〜3に示す様に、本発明においては、ポリマー溶液を水洗するのみで透明性に優れるポリマーが得られることが分かり、本発明によれば、後処理工程の簡略化も可能であることが分かる。
更に、比較例1では大量に用いたチタン触媒の除去が困難であったが為に、得られた樹脂のAPHAは100と高い値になっているのに対し、実施例1〜3で得られたポリマーのAPHAは10〜20と相対的に低い値になっていることがわかる。従って、本発明によれば、透明性に優れたポリマーが得られることがわかる。
一方、比較例2〜3に示す様に、従来公知の製造方法において、使用するチタン触媒量を減らした場合、ポリマー末端へのアクリロイル基の導入量が劇的に減少することが分かる。これらの場合、硬化性組成物の硬化速度や機械物性が実用的でない場合があるため好ましくない。
実施例4に示すように、反応溶媒に芳香族炭化水素と鎖式飽和炭化水素または環式飽和炭化水素の混合溶媒を用いると、優れた透明性(APHA)を維持しながら、アクリロイル基の導入数が高いアクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体が得られることがわかる。
実施例1〜3で用いたハロゲン化炭化水素と鎖式飽和炭化水素の混合溶媒系では、官能基導入数が1.5〜1.6であるアクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体が得られる。これらの官能基導入数は実用上問題の無い程度に十分高い値であるものの、更に高い硬化物物性(例えばモジュラスなど)、硬化速度を得るためにはより高い官能基導入数を有するアクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体が望まれる。そのような要求に応えるためには、実施例4に示す様に、反応溶媒として、芳香族炭化水素と鎖式飽和炭化水素または環式飽和炭化水素の混合溶媒を用いることが有用であることが分かる。
(製造例1)
ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体(成分R−1)の製造
500mLのセパラブルフラスコの容器内を窒素置換した後、n−ヘキサン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)12g及び塩化ブチル(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)150gを加え、窒素雰囲気下で攪拌しながら−70℃まで冷却した。次いで、イソブチレン100mL(1.06mol)、p−ジクミルクロライド1.43g(6.19mmol)及びトリエチルアミン0.144g(1.42mmol)を加えた。反応混合物が−70度まで冷却された後で、四塩化チタン0.47mL(4.33mmol)を加えて重合を開始した。重合開始後、ガスクロマトグラフィーで残存イソブチレン濃度を測定して、イソブチレン残存量が0.5%を下回った段階で、2−フェノキシエチルブロミド(β−ブロモフェネトール)3.11g(15.5mmol)と四塩化チタン1.70mL(15.5mmol)を加えた。−75℃で3時間攪拌したあと、水500g、n−ヘキサンと塩化ブチルの混合溶液(混合比は、塩化ブチル:n−ヘキサン=9:1、v/vのもの)を180g加えて攪拌している別のセパラブルフラスコに、得られた反応溶液を注いだ。その後、この反応混合物を50℃で1時間攪拌を続け、触媒を失活させた。その後30分静置したのち、水相を払出した。次に、0.5wt%の硫酸ナトリウム水溶液500gを加え、50℃で1時間攪拌を続け、30分静置させた後に水相を払出すという水洗操作を2回繰り返した後、反応混合物を取り出した。
本製造例1で得られた重合体の分析を行うために、反応混合物を20ml計り取り、溶媒を減圧下に留去することで、ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体R−1を得た。R−1の分子量(ポリスチレン換算)は、数平均分子量Mn=12,724、分子量分布Mw/Mn=1.49、ハロゲン化フェノキシアルキル基の導入数は1.7であった。
次に、製造例1で得られたポリマー溶液を用いて、各種相間移動触媒の触媒能を評価する実験を行った。ここでは、いずれも反応温度は60℃、反応時間は24時間とし、当該条件下に得られたポリマーのアクリロイル基導入数の大小を比較することによって、各相間移動触媒の触媒能を検討した。
(実施例5)
製造例1で得られたポリマーR−1の溶液(ポリマー濃度実測値17.7wt%)6g、アクリル酸カリウム0.0919g(8.35x10−4mol)、テトラブチルアンモニウムクロリド0.0163g(5.86x10−5mol、ポリマーに対し1.53重量部)を加え、60℃で24時間反応させた。反応後、反応溶液約5mlをアセトンとメタノールの混合溶媒(混合比はアセトン/メタノール=20ml/20mlのもの)に加えることで再沈殿を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−5を単離した。アクリロイル基の導入数は1.5であった。
(実施例6)
相間移動触媒として、テトラブチルアンモニウムブロミド0.0189g(5.86×10−5mol、ポリマーに対し1.78重量部)を用いたこと以外は実施例5と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−6を得た。アクリロイル基の導入数は1.6であった。
(実施例7)
相間移動触媒として、テトラブチルアンモニウムヨージド0.0216g(5.86×10−5mol、ポリマーに対し2.04重量部)を用いたこと以外は実施例5と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−7を得た。アクリロイル基の導入数は1.4であった。
(実施例8)
相間移動触媒として、テトラオクチルアンモニウムブロミド0.0320g(5.86×10−5mol、ポリマーに対し3.02重量部)を用いたこと以外は実施例5と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−8を得た。アクリロイル基の導入数は1.6であった。
(実施例9)
相間移動触媒として、トリブチルドデシルホスホニウムブロミド0.0265g(5.86×10−5mol、ポリマーに対し2.49重量部)を用いたこと以外は実施例5と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−9を得た。アクリロイル基の導入数は1.6であった。
(実施例10)
相間移動触媒として、テトラブチルホスホニウムブロミド0.0199g(5.86×10−5mol、ポリマーに対し1.87重量部)を用いたこと以外は実施例5と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−10を得た。アクリロイル基の導入数は1.6であった。
次に、相間移動触媒の触媒能について更に検討を進めるために、種々の相間移動触媒を用いて、60℃下4時間反応を行い、4時間後に反応を停止させ、アクリロイル化反応速度を比較する検討を行った。4時間の反応終了後、高いアクリロイル基導入数を与える相間移動触媒が高活性であると言え、本発明において好適に使用できる。
(製造例2)
ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体(成分R−2)の製造
500mLのセパラブルフラスコの容器内を窒素置換した後、n−ヘキサン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)17g及び塩化ブチル(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)209gを加え、窒素雰囲気下で攪拌しながら−70℃まで冷却した。次いで、イソブチレン140mL(1.48mol)、p−ジクミルクロライド2.00g(8.65mmol)及びトリエチルアミン0.201g(1.99mmol)を加えた。反応混合物が−70度まで冷却された後で、四塩化チタン0.66mL(6.06mmol)を加えて重合を開始した。重合開始後、ガスクロマトグラフィーで残存イソブチレン濃度を測定して、イソブチレン残存量が0.5%を下回った段階で、2−フェノキシエチルブロミド(β−ブロモフェネトール)4.35g(21.6mmol)と四塩化チタン1.90mL(17.3mmol)を加えた。−75℃で3時間攪拌した後、水478g、n−ヘキサンと塩化ブチルの混合溶液(混合比は、塩化ブチル:n−ヘキサン=9:1、v/vのもの)265gを加えて攪拌している別のセパラブルフラスコに、得られた反応溶液を注いだ。その後、この反応混合物を50℃で1時間攪拌を続け、触媒を失活させた。その後30分静置したのち、水相を払出した。次に、0.5wt%の硫酸ナトリウム水溶液478gを加え、50℃で1時間攪拌を続け、30分静置させた後に水相を払出すという水洗操作を2回繰り返した後、反応混合物を取り出した。
本製造例2で得られた重合体の分析を行うために、反応混合物を20ml計り取り、溶媒を減圧下に留去することで、ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体R−2を得た。R−2の分子量(ポリスチレン換算)は、数平均分子量Mn=11,360、分子量分布Mw/Mn=1.28、ハロゲン化フェノキシアルキル末端の導入数は1.6であった。
(実施例11)
製造例2で得られたポリマーR−2の溶液(ポリマー濃度実測値15.0wt%)10g、アクリル酸カリウム0.145g(1.32x10−3mol)、テトラブチルアンモニウムクロリド0.0150g(4.65x10−5mol、ポリマーに対し1.00重量部)を加え、60℃で4時間反応させた。反応後、反応溶液約5mlをアセトンとメタノールの混合溶媒(混合比はアセトン/メタノール=20ml/20mlのもの)に加えることで再沈殿を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−11を単離した。アクリロイル基の導入数は0.66であった。
(実施例12)
相間移動触媒として、メチルトリオクチルアンモニウムブロミド0.0188g(4.65x10−5mol、ポリマーに対し1.25重量部)を用いたこと以外は実施例11と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−12を得た。アクリロイル基の導入数は0.54であった。
(実施例13)
相間移動触媒として、ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド0.0294g(4.65x10−5mol、ポリマーに対し1.96重量部)を用いたこと以外は実施例11と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−13を得た。アクリロイル基の導入数は0.41であった。
(実施例14)
相間移動触媒として、トリメチルオクタデシルアンモニウムクロリド0.0162g(4.65x10−5mol、ポリマーに対し1.08重量部)を用いたこと以外は実施例11と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−14を得た。アクリロイル基の導入数は0.41であった。
(実施例15)
相間移動触媒として、デシルトリメチルアンモニウムブロミド0.0130g(4.65x10−5mol、ポリマーに対し0.87重量部)を用いたこと以外は実施例11と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−15を得た。アクリロイル基の導入数は0.10であった。
以上の実施例11〜12の結果、アンモニウム塩の窒素原子上の置換基として、メチル基を1個または含まないものがアクリロイル化反応における触媒活性が高いことがわかる。一方、実施例13〜15に示すように、アンモニウム塩の窒素原子上の置換基として、メチル基を2個以上含むものは、触媒活性は認められるものの、他のアンモニウム塩に比べて相対的に低いことが分かる。
この理由としては必ずしも明らかではないものの、親水性が低く、より疎水的な相間移動触媒であるほど、有機相への溶解、および、ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体への接近において、有利であると考えられる。
従って、相間移動触媒をより疎水的にする置換基を有するものが、本発明においては有効であり、例えばアンモニウム塩上の置換基としては炭素数が多いものが好適に使用できることが分かる。
次に、非プロトン性両親媒性溶媒の添加効果を調べるために、種々の非プロトン性両親媒性溶媒を添加して反応を行った。ここでは、60℃下4時間で反応を停止させ、その時点でのポリマー中に導入されたアクリロイル基数を比較することによって評価を行った。
(製造例3)
ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体(成分R−3)の製造
500mLのセパラブルフラスコの容器内を窒素置換した後、n−ヘキサン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)17g及び塩化ブチル(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)209gを加え、窒素雰囲気下で攪拌しながら−70℃まで冷却した。次いで、イソブチレン140mL(1.48mol)、p−ジクミルクロライド2.00g(8.65mmol)及びトリエチルアミン0.201g(1.99mmol)を加えた。反応混合物が−70度まで冷却された後で、四塩化チタン0.76mL(6.92mmol)を加えて重合を開始した。
重合開始後、ガスクロマトグラフィーで残存イソブチレン濃度を測定して、イソブチレン残存量が0.5%を下回った段階で、3−フェノキシプロピルブロミド3.15ml(19.9mmol)と四塩化チタン2.85mL(26.0mmol)を加えた。−75℃で3時間攪拌した後、水478g、n−ヘキサンと塩化ブチルの混合溶液(混合比は、塩化ブチル:n−ヘキサン=9:1、v/vのもの)265gを加えて攪拌している別のセパラブルフラスコに、得られた反応溶液を注いだ。その後、この反応混合物を50℃で1時間攪拌を続け、触媒を失活させた。その後30分静置したのち、水相を払出した。次に、0.5wt%の硫酸ナトリウム水溶液478gを加え、50℃で1時間攪拌を続け、30分静置させた後に水相を払出すという水洗操作を2回繰り返した後、反応混合物を取り出した。
本製造例3で得られた重合体の分析を行うために、反応混合物を20ml計り取り、溶媒を減圧下に留去することで、ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体R−3を得た。R−3の分子量(ポリスチレン換算)は、数平均分子量Mn=13,036、分子量分布Mw/Mn=1.20、ハロゲン化フェノキシアルキル基の導入数は1.8であった。
(実施例16)
製造例3で得られたポリマーR−3の溶液(ポリマー濃度実測値15.0wt%)10g、アクリル酸カリウム0.127g(1.15x10−3mol)、テトラブチルアンモニウムブロミド0.0150g(4.65x10−5mol、ポリマーに対し1.00重量部)を加え、60℃で4時間反応させた。反応後、反応溶液約5mlをアセトンとメタノールの混合溶媒(混合比はアセトン/メタノール=20ml/20mlのもの)に加えることで再沈殿を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−16を単離した。アクリロイル基の導入数は0.79であった。
(実施例17)
製造例3で得られたポリマーR−3の溶液(ポリマー濃度実測値15.0wt%)10g、アクリル酸カリウム0.127g(1.15x10−3mol)、テトラブチルアンモニウムブロミド0.0150g(4.65x10−5mol、ポリマーに対し1.00重量部)、N,N−ジメチルアセトアミド0.5g(ポリマーに対し33.3重量部)を加え、60℃で4時間反応させた。反応後、反応溶液約5mlをアセトンとメタノールの混合溶媒(混合比はアセトン/メタノール=20ml/20mlのもの)に加えることで再沈殿を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−17を単離した。アクリロイル基の導入数は1.51であった。
(実施例18)
非プロトン性両親媒性溶媒として、N,N−ジメチルホルムアミド0.5g(ポリマーに対し33.3重量部)を用いたこと以外は実施例17と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−18を得た。アクリロイル基の導入数は1.26であった。
(実施例19)
非プロトン性両親媒性溶媒として、ジメチルスルホキシド0.5g(ポリマーに対し33.3重量部)を用いたこと以外は実施例17と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−19を得た。アクリロイル基の導入数は1.46であった。
(実施例20)
非プロトン性両親媒性溶媒として、アセトン0.5g(ポリマーに対し33.3重量部)を用いたこと以外は実施例17と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−20を得た。アクリロイル基の導入数は0.81であった。
(実施例21)
非プロトン性両親媒性溶媒として、テトラヒドロフラン0.5g(ポリマーに対し33.3重量部)を用いたこと以外は実施例17と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−21を得た。アクリロイル基の導入数は1.40であった。
(実施例22)
非プロトン性両親媒性溶媒として、アセトニトリル0.5g(ポリマーに対し33.3重量部)を用いたこと以外は実施例17と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−22を得た。アクリロイル基の導入数は1.49であった。
(実施例23)
非プロトン性両親媒性溶媒として、ジメチルアセトアミド0.3g(ポリマーに対し20重量部)を用いたこと以外は実施例17と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−23を得た。アクリロイル基の導入数は1.52であった。
(実施例24)
非プロトン性両親媒性溶媒として、ジメチルアセトアミド0.1g(ポリマーに対し6.7重量部)を用いたこと以外は実施例17と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−24を得た。アクリロイル基の導入数は1.52であった。
(実施例25)
非プロトン性両親媒性溶媒として、ジメチルアセトアミド0.025g(ポリマーに対し1.67重量部)を用いたこと以外は実施例17と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−25を得た。アクリロイル基の導入数は1.51であった。
(参考例1)
非プロトン性両親媒性溶媒の代わりにプロトン性両親媒性溶媒として、メタノール0.5g(ポリマーに対し33.3重量部)を用いたこと以外は実施例17と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体S−1を得た。アクリロイル基の導入数は0.01であり、アクリロイル化反応は非常に遅いものであった。
(参考例2)
非プロトン性両親媒性溶媒の代わりにプロトン性両親媒性溶媒として、エタノール0.5g(ポリマーに対し33.3重量部)を用いたこと以外は実施例17と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体S−2を得た。アクリロイル基の導入数は0.02であり、アクリロイル化反応の進行は非常に遅いものであった。
(参考例3)
非プロトン性両親媒性溶媒の代わりにプロトン性両親媒性溶媒として、アクリル酸0.027g(ポリマーに対し1.8重量部)を用いたこと以外は実施例17と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体S−3を得た。アクリロイル基の導入数は0.01であり、アクリロイル化反応の進行は非常に遅かった。
(実施例26)
アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(成分P−26)の製造
500mLのセパラブルフラスコの容器内を窒素置換した後、n−ヘキサン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)17g及び塩化ブチル(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)209gを加え、窒素雰囲気下で攪拌しながら−70℃まで冷却した。次いで、イソブチレン140mL(1.48mol)、p−ジクミルクロライド2.00g(8.65mmol)及びトリエチルアミン0.201g(1.99mmol)を加えた。反応混合物が−70度まで冷却された後で、四塩化チタン0.76mL(6.92mmol)を加えて重合を開始した。重合開始後、ガスクロマトグラフィーで残存イソブチレン濃度を測定して、イソブチレン残存量が0.5%を下回った段階で、3−フェノキシプロピルブロミド3.15g(19.9mmol)と四塩化チタン2.85mL(26.0mmol)を加えた。−75℃で3時間攪拌したあと、水478g、n−ヘキサンと塩化ブチルの混合溶媒(混合比は、n−ヘキサン:塩化ブチル=1:9、v/v)265gを加えて50℃で攪拌している別のセパラブルフラスコに先の重合溶液を加えた。その後、この反応混合物を50℃で1時間攪拌を続け、触媒を失活させた。その後30分静置したのち、水相を払出した。次に、0.5wt%の硫酸ナトリウム水溶液478gを加え、50℃で1時間攪拌を続け、30分静置させた後に水相を払出すという水洗操作を2回繰り返した後、有機相を取り出した。
この有機相にアクリル酸カリウム9.52g(86.5mmol)とテトラブチルアンモニウムブロミド0.88g(2.73mmol)、N,N−ジメチルアセトアミド1.50g(ポリマーの理論収量に対して1.70重量部)を加え、50℃で13時間攪拌を続けた。その後、純水478gを加え、50℃で1時間攪拌を続けた。その後、30分間静置させた後で、水相を払いだした。この水洗操作を更に2回繰り返した後、有機相を分け取った。
この有機相に4−メトキシフェノール0.18gを加え、溶媒を減圧下に留去し、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−26を得た。P−26の分子量(ポリスチレン換算)は、数平均分子量Mn=12,938、分子量分布Mw/Mn=1.19、アクリロイル基の導入数は1.6、APHAは50であった。
以上の実施例16〜26および参考例1〜3の結果より、非プロトン性両親媒性溶媒を共存させることでアクリロイル化反応を著しく促進でき、(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の生産性を高めることができる。一方、メタノール、エタノールやアクリル酸といったプロトン性両親媒性溶媒を添加することで、アクリロイル化反応が阻害され、反応の進行が非常に遅くなっていることがわかる。
次に、系中の水分がアクリロイル化反応に及ぼす影響について検討した。
(実施例27)
非プロトン性両親媒性溶媒として、ジメチルアセトアミド0.025g(ポリマーに対し1.67重量部)を用い、反応時間を2時間としたこと以外は実施例17と同様にしてアクリロイル化を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−27を得た。アクリロイル基の導入数は1.19であった。なお、本実施例で用いたポリマー溶液は製造例3で得たものであるが、その水分量は530ppmであった。
(実施例28)
製造例3で得られたポリマー溶液50gに硫酸マグネシウムを約10g加え、室温で一時間攪拌を続けた。その後、硫酸マグネシウムをろ別し、得られたろ液の水分量を測定すると153ppmであった。
このようにして得られたポリマー溶液を用いたこと以外は実施例26と同様にしてアクリロイル化反応を2時間行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−28を得た。アクリロイル基の導入数は1.44であった。
以上の実施例27と実施例28の結果から、本発明におけるアクリロイル化反応においては、系中の水分量は少なければ少ない程反応が速やかに進行することが分かる。このため、高い生産性が望まれる場合は、反応系中の水分量が少ない程好ましいと言える。
次に、相間移動触媒として、クラウンエーテルを用いた検討を行った。下記実施例29から、クラウンエーテルも本発明の相間移動触媒として好適に使用できることが分かる。
(実施例29)
製造例3で得られたポリマーR−3の溶液(ポリマー濃度実測値15.0wt%)10g、アクリル酸カリウム0.127g(1.15x10−3mol)、18−クラウン−6−エーテル0.123g(4.65x10−4mol、ポリマーに対し8.2重量部)を加え、60℃で4時間反応させた。反応後、反応溶液約5mlをアセトンとメタノールの混合溶媒(混合比はアセトン/メタノール=20ml/20mlのもの)に加えることで再沈殿を行い、アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体P−29を単離した。アクリロイル基の導入数は1.33であった。

Claims (8)

  1. 下記一般式(1)で示す(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)の製造方法であって、
    Figure 0006857615
    (Rは、一価若しくは多価芳香族炭化水素基、または一価若しくは多価脂肪族炭化水素基を表す。Aはポリイソブチレン系重合体を表す。Rは炭素数2〜6の2価の飽和炭化水素基であって、ヘテロ原子を含有しない基を表す。R、Rはそれぞれ水素、炭素数1〜20の1価の炭化水素基、またはアルコキシ基を表す。Rは水素、またはメチル基を表す。nは自然数を表す。)
    イソブチレンモノマーをルイス酸触媒共存下に重合し、下記一般式(2)で示すハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)を得る工程1と、
    Figure 0006857615
    (R、A、nは一般式(1)と同じ。Zは塩素、臭素、またはヨウ素を表す。)
    下記一般式(3)で示すハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)をルイス酸触媒共存下、前記ハロゲン末端ポリイソブチレン系重合体(B)と反応させて、下記一般式(4)で示すハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)を得る工程であって、工程1および本工程のルイス酸触媒のモル数の和と、ハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)のモル数の比((ルイス酸触媒のモル数の和)/(ハロゲン基およびフェノキシ基を有する化合物(C)のモル数)で定義される値)が3.3以下である工程2と、
    Figure 0006857615
    (R、R、Rは一般式(1)と同じ。Xは塩素、臭素またはヨウ素を表す。)
    Figure 0006857615
    (R、R、R、R、A、nは一般式(1)と同じ。Xは一般式(3)と同じ)
    下記一般式(5)で示すアクリル酸系化合物(E)を前記ハロゲン化フェノキシアルキル末端ポリイソブチレン系重合体化合物(D)と反応させて(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体(A)を得る工程3とを含むことを特徴とする(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
    Figure 0006857615
    (Rは水素、またはメチル基を表す。Yは水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、またはセシウムを表す。)
  2. 前記工程3で使用する溶媒が、ハロゲン化炭化水素、鎖式飽和炭化水素、環式飽和炭化水素、芳香族炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
  3. 前記工程3で使用する溶媒が、ハロゲン化炭化水素または、ハロゲン化炭化水素と鎖式飽和炭化水素の混合溶媒であることを特徴とする請求項1または2に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
  4. 前記工程3で使用する溶媒が、芳香族炭化水素または、芳香族炭化水素と鎖式飽和炭化水素または環式飽和炭化水素の混合溶媒であることを特徴とする請求項1または2に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
  5. 前記工程3を、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、クラウンエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物の共存下で行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
  6. 前記アンモニウム塩が、窒素原子上の置換基として、メチル基を1個以下含むことを特徴とする請求項5に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
  7. 前記工程3において、非プロトン性両親媒性溶媒を更に添加することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
  8. 前記工程3において、系中の水分量が1000ppm以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の(メタ)アクリロイル末端ポリイソブチレン系重合体の製造方法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP7011641B2 (ja) * 2017-02-22 2022-01-26 株式会社カネカ 硬化性組成物
JP7069117B2 (ja) * 2017-03-16 2022-05-17 株式会社カネカ ビニル系櫛型共重合体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100516120C (zh) * 2000-01-21 2009-07-22 三井化学株式会社 烯烃嵌段共聚物,其制备方法和用途
US8552118B2 (en) * 2006-11-30 2013-10-08 The University Of Akron Polyisobutylenes and process for making same
CA2691087C (en) * 2007-06-19 2016-04-05 The University Of Akron Singly-terminated polyisobutylenes and process for making same
US8592527B2 (en) 2010-06-14 2013-11-26 University Of Southern Mississippi Vinyl ether end-functionalized polyolefins
CN103827158B (zh) * 2011-09-27 2017-02-15 株式会社钟化 (甲基)丙烯酰末端聚异丁烯类聚合物、其制造方法、及活性能量线固化性组合物
US9708424B2 (en) 2011-09-27 2017-07-18 Kaneka Corporation (Meth)acryloyl-terminated polyisobutylene polymer, method for producing the same, and active energy ray-curable composition
JP6010322B2 (ja) 2012-04-09 2016-10-19 株式会社カネカ 硬化性組成物およびその用途
CN104837873B (zh) * 2012-12-10 2017-08-25 巴斯夫欧洲公司 制备官能化的聚异丁烯及其衍生物的方法
WO2014183021A1 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 Henkel US IP LLC Functional polyisobutylene-containing oligomers and polymers

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