JP7081024B2 - 片末端に官能基を有する(メタ)アクリル系重合体の製造方法 - Google Patents
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Description
ここで、分子の片末端に置換基を有する(メタ)アクリル系重合体を製造する方法としては、特許文献1および特許文献2に記載のチオールと官能基とを有する化合物を開始種として(メタ)アクリル系単量体を重合反応させる方法、特許文献3に記載のハロゲン化物を開始種として重合反応させた後、ハロゲンを置換基に置き換える方法等が知られている。
特に特許文献1および特許文献2に記載の方法は、塊状重合反応を採用しており、反応が緩やかであるために反応制御が容易であり、大量生産に適しているとの利点がある。
この原因について本発明者は慎重に検討した結果、不活性ガス雰囲気下で重合反応を行うことにより、置換基の導入率が低いことに起因していることがわかった。
本発明では、上記官能基が、水酸基、カルボキシル基、アルコキシシリル基、アリル基、アミノ基よりなる群から選ばれる少なくとも一種類の基であることが好ましい。
本発明では、上記重合反応の反応温度を、60~200℃の範囲内の温度で行うことが好ましい。
本発明の(メタ)アクリル系ポリマーの製造方法において、開始種となる化合物は、チオール基以外の官能基およびチオール基を有する化合物である。
α-メルカプトプロピオン酸、β-メルカプトプロピオン酸、2,3-ジメルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸、o-メルカプト安息香酸、m-メルカプト安息香酸、チオリンゴ酸、チオール炭酸、o-チオクマル酸、α-メルカプトブタン酸、β-メルカプトブタン酸、γ-メルカプトブタン酸、チオヒスチジンおよび11-メルカプトウンデカン酸のように官能基がカルボキシル基である化合物;
3-メルカプトプロピル-トリメトキシシラン、3-メルカプトプロピル-トリエトキシシラン、3-メルカプトプロピル-モノメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピル-モノフェニルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピル-ジメチルモノメトキシシラン、3-メルカプトプロピル-モノメチルジエトキシシラン、4-メルカプトブチル-トリメトキシシラン及び3-メルカプトブチル-トリメトキシシラン等のアルコキシシリル基含有チオール化合物;
アリルメルカプタンのように官能基がアリル基である化合物;
2-(ジメチルアミノ)エタンチオール、システアミン、2-アミノチオフェノール、4-アミノチオフェノール、6-アミノ-1-ヘキサンチオール、11-アミノ-1-ウンデカンチオールのように官能基がアミノ基である化合物;を挙げることができる。
上記化合物を開始種として重合する化合物は、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物であり、代表的な例としては(メタ)アクリル系単量体を挙げることができる。
(メタ)アクリル酸および(メタ)アクリル酸アルカリ金属塩などの塩;
(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチルのような(メタ)アクリル酸アリールエステル;
(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸プロポキシエチル、(メタ)アクリル酸ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシプロピルのような(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル;
(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、(メタ)アクリル酸-2-クロロエチルのようなハロゲン化ビニル化合物;
(メタ)アクリル酸シクロヘキシルのような脂環式アルコールの(メタ)アクリル酸エステル;
2-ビニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリンのようなオキサゾリン基含有重合性化合物;
(メタ)アクリロイルアジリジン、(メタ)アクリル酸-2-アジリジニルエチルのようなアジリジン基含有重合性化合物;
アリルグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸グリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸-2-エチルグリシジルエーテルのようなエポキシ基含有ビニル単量体;
(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコールとポリエチレングリコールとのモノエステル、ラクトン類と(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチルとの付加物のようなヒドロキシル基含有ビニル化合物;
フッ素置換(メタ)アクリル酸アルキルエステル等の含フッ素ビニル単量体;
(メタ)アクリル酸を除く、イタコン酸、 クロトン酸、マレイン酸、フマル酸のような不飽和カルボン酸、これらの塩並びにこれらの(部分)エステル化合物および酸無水物;
2-クロルエチルビニルエーテル、モノクロロ酢酸ビニルのような反応性ハロゲン含有ビニル単量体;
(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-メトキシ エチル(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミドのようなアミド基含有ビニル単量体;
ビニルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、トリメトキシシリルプロピルアリルアミン、2-メトキシエトキシトリメトキシシランのような有機ケイ素基含有ビニル化合物単量体;ならびに、
エチルデンノルボルネン、ピペリジン、イソプレン、ペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、クロロプレン、ブタジエン、メチルブタジエン、シクロブタジエン、メチルブタジエンのようなジエン化合物等を挙げることができる。
上記のような開始種を用いた重合反応は、通常は、溶媒を用いない塊状重合法により行われる。
本発明に使用するメタロセン系触媒としては次式(I)で表される化合物を用いることができる。
即ち、上記のような成分を用いた共重合に際しては、反応系に存在する空気を窒素ガスなどの不活性ガスで充分に置換した後、反応を行うのが一般的である。しかしながら、酸素が不存在の不活性ガス雰囲気下で重合反応を行って得られた重合体は、グラフトポリマーの製造時にグラフト化率が低下するという傾向がある。
この置換基導入率低下を抑制するために、不活性ガス中に微量の酸素を含有させることが有効である。
この重合反応は、通常は常圧条件で行われるが、加圧条件下あるいは減圧条件下で行ってもよい。
上記のようにして重合反応を行うことにより、通常は使用した原料の50重量%以上、好ましくは80重量%以上が反応する(重合率)。
上記の反応時間が経過後、反応物の温度を室温まで戻し、反応物にベンゾキノンのような反応禁止剤を加えることにより完全に停止させることができる。この反応禁止剤は通常はテトラヒドロフラン(THF)のような有機溶媒に溶解して反応物に添加する。
〔実施例1〕
攪拌装置、ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えた容量1リットルのフラスコに、2-エチルヘキシルアクリレート(2EHA)90重量部および触媒としてチタノセンジクロライド0.3重量部の量で仕込み、ガス導入管から酸素を0.3vol%の量で含む窒素ガスを0.1リットル/min.の速度で60分間流し続けることでフラスコ内のガスを置換し、フラスコ内の内容物を95℃に加熱した。
2-メルカプトエタノール添加後、攪拌中のフラスコ内の内容物が95℃を維持できるように冷却および加熱を2時間行った。その後、フラスコ内の内容物を100℃に維持できるように加熱および冷却を行ってさらに8時間反応させた。
次いで、得られた反応物をエバポレータに移し、減圧下に80℃まで徐々に加熱しながら残存モノマーおよび残存チオール化合物を除去した。
また得られた重合体について、用いた開始種量と、水酸基価の測定値から得られた水酸基量の割合として水酸基導入率を計算したところ、98.2%であり、高い確率で片末端に水酸基が導入されたポリマーであった。
結果を表1に示す。
実施例1において、モノマー組成及び酸素量を表1のように変更した以外は同様にして重合を行った。また、実施例5についての官能基導入率は酸価の測定値から、実施例7についての官能基導入率はアミン価の測定値から算出を行った。
結果を表1に示す。
攪拌装置、温度計および還流冷却管を備えた容量1リットルのフラスコに実施例2において得られたポリマーと昭和電工(株)製カレンズAOIを水酸基とイソシアネート基が等量となるように仕込み、70℃で6時間加熱攪拌し、アクリロイル基を有するポリマー(マクロモノマー)を得た。攪拌装置、ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えた容量1リットルのフラスコにマクロモノマー30重量部、2EHA70重量部、酢酸エチル100重量部を仕込み、ガス導入管から窒素ガスをモノマー100重量部当たり1時間に10リットルとなる量で導入し続けながら、フラスコ内の内容物を75℃に加熱した。次いでアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.1重量部を攪拌下にフラスコ内に添加した。AIBN添加後、攪拌中のフラスコ内の内容物が75℃を維持できるように冷却および加熱を2時間行った。その後、AIBN0.3重量部を攪拌下に添加し、フラスコ内の内容物を75℃に維持できるように加熱および冷却を行ってさらに6時間反応させた。こうして得られた重合体についてゲルパミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用いて測定した分子量はMwが50万であった。また、GPC-MALSによって分岐度gMを測定したところ、gM=0.55であった。
実施例13において、実施例2で得られたポリマーを比較例1で得られたポリマーに置き換えたこと以外は同様にしてマクロモノマーを得た。得られたマクロモノマーを実施例13と同様にして、グラフトポリマーを作成したところ、分岐度gMは0.65であった。
Claims (4)
- 酸素を0.05~6.0vol%含有する不活性ガスおよびメタロセン系触媒の存在下に、水酸基、カルボキシル基、アルコキシシリル基、アリル基、アミノ基よりなる群から選ばれる少なくとも一種類の官能基とチオール基とを有する化合物を開始種として、(メタ)アクリル系単量体を含有する単量体混合物を重合反応させて、片末端に官能基を有する(メタ)アクリル系重合体を製造する方法であって、
前記(メタ)アクリル系単量体が、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸イコシル、(メタ)アクリル酸ドコシル、(メタ)アクリル酸イソステアリル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、および、(メタ)アクリル酸ベヘニルよりなる群から選ばれる一種以上を含み、
前記単量体混合物が下記式[I]で表される金属含有重合性単量体を含まない、片末端に官能基を有する(メタ)アクリル系重合体の製造方法。
- 上記(メタ)アクリル系単量体を含有する単量体混合物の重合反応を、前記メタロセン系触媒を、(メタ)アクリル系単量体を含有する単量体混合物および前記官能基とチオール基とを有する化合物の合計100重量部に対して0.001~5.0重量部の範囲で使用して行うことを特徴とする、請求項1に記載の(メタ)アクリル系重合体の製造方法。
- 前記(メタ)アクリル系単量体を含有する単量体混合物および、前記官能基とチオール基とを有する化合物の合計100重量部に対して、前記官能基とチオール基とを有する化合物を0.1~50重量部の範囲内の量で使用することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の(メタ)アクリル系重合体の製造方法。
- 前記重合反応が、塊状重合反応であることを特徴とする請求項1または請求項3に記載の(メタ)アクリル系重合体の製造方法。
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