JP7226994B2 - 末端不飽和結合含有有機重合体の製造方法、又は、加水分解性シリル基含有有機重合体の製造方法 - Google Patents
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当該方法で使用されるアルカリ金属アルコキシドとしては、ナトリウムメトキシドや、カリウムアルコキシドが知られている。
好ましくは、前記有機重合体(A)および前記有機重合体(B)は、ポリオキシアルキレン系の主鎖骨格、及びポリオレフィン系の主鎖骨格からなる群より選択される少なくとも1種の主鎖骨格を有する。
好ましくは、前記工程を60℃以上の温度で実施する。
好ましくは、前記末端不飽和結合含有基が、下記式(1):
-O-R1-C(R2)=CH2 (1)
(式中、R1は、炭素数1~4の2価の炭化水素基を表し、R2は、水素または炭素数1~6のアルキル基を表す)で表される構造を含む基である。好ましくは、R2はメチル基を表す。
好ましくは、前記第三級アルコキシドのナトリウム塩(C)が、ナトリウムtert-ブトキシドである。
第二の本発明は、第一の本発明の製造方法によって末端不飽和結合を有する有機重合体(A)を製造した後、該有機重合体(A)が有する末端不飽和結合に対し、加水分解性シリル基を有するヒドロシラン化合物を反応させる工程を含む、加水分解性シリル基を有する有機重合体(E)の製造方法に関する。
-C(R2)=CH2 (2)
で表すことができる。式(2)中、R2は水素または炭素数1~6のアルキル基を表す。前記炭素数1~6のアルキル基としては特に限定されないが、具体的には、水素、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられ、水素、メチル基、エチル基が好ましく、水素、メチル基がより好ましい。特に、加水分解性シリル基の導入が容易になる点で、水素が好ましく、末端不飽和結合導入率が向上することから、メチル基が好ましい。
-CH=C(R2)-CH3 (3)
で表すことができる。式(3)中、R2は、式(2)中のR2と同じく、水素または炭素数1~6のアルキル基を表す。
X-R1-C(R2)=CH2 (4)
で表すことができる。式(4)中、R1は、直接結合、又は炭素数1~4の2価の炭化水素基を表し、R2は水素または炭素数1~6のアルキル基を表し、Xは、ハロゲン原子を表す。R1としては、炭素数1~4のアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基を使用することができるが、メチレン基が特に好ましい。R2としては、水素、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられ、水素、メチル基、エチル基が好ましく、水素、メチル基がより好ましい。特に、末端不飽和結合導入率が向上することから、メチル基が好ましい。
-O-R1-C(R2)=CH2 (1)
で表される末端不飽和結合含有基を有する有機重合体(A)を製造することができる。式(1)中、R1及びR2は、式(4)及び(5)に関して説明した基のなかから選択され、好ましい基に関しても同様であるが、特に、R1は、炭素数1~4の2価の炭化水素基を表し、R2は、水素または炭素数1~6のアルキル基を表すことが好ましい。
本発明の製造方法によって得られた末端不飽和結合を有する有機重合体(A)に対し、加水分解性シリル基を有するヒドロシラン化合物をヒドロシリル化反応させて、加水分解性シリル基を重合体に導入することで、加水分解性シリル基を有する有機重合体(E)を製造することができる。本発明の製造方法によって得られた末端不飽和結合を有する有機重合体(A)は、末端不飽和結合の導入率が高いため、上記ヒドロシリル化反応による加水分解性シリル基の導入率を高めることができ、得られた加水分解性シリル基を有する有機重合体(E)は、モジュラス値が高い硬化物を形成することができる。
HSiR7 3-aYa (6)
で表すことができる。式(6)中、R7は、炭素数1から20の置換または非置換の一価の炭化水素基、または、(R′)3SiO-で示されるトリオルガノシロキシ基を表す。Yは、水酸基または加水分解性基を表す。aは、1、2又は3を表す。
以下で記載している末端不飽和結合の割合、末端不飽和結合の異性化で生じる内部不飽和結合の割合、及び、水酸基末端の割合は、それぞれ、末端不飽和結合、内部不飽和結合、及び水酸基末端の合計に対する割合である。それぞれの割合は、
1H NMRにより、各基に対応するシグナルの積分比を求めることにより算出した。
tBuONa:ナトリウムtert-ブトキシド
MeONa:ナトリウムメトキシド
tBuOK:カリウムtert-ブトキシド
ACL:3-クロロ-1-プロペン(塩化アリル)
MAC:3-クロロ-2-メチル-1-プロペン(塩化メタリル)
AGE:アリルグリシジルエーテル
数平均分子量約5,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドの重合を行い、数平均分子量が約29,000の水酸基末端ポリオキシプロピレン(B-1)を得た。
数平均分子量約5,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドの重合を行い、数平均分子量が約19,000の水酸基末端ポリオキシプロピレン(B-2)を得た。
数平均分子量約5,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドの重合を行い、数平均分子量が約37,000の水酸基末端ポリオキシプロピレン(B-3)を得た。
数平均分子量が約4,000の水酸基末端ポリブタジエン(B-4)を開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドの重合を行い、数平均分子量が約15,000の水酸基末端ポリブタジエン-ポリオキシプロピレンのブロック型共重合体(B-5)を得た。
内容積1Lの耐圧オートクレーブ容器に、重合体(B-1)250g、およびヘキサン5gを充填し、内部を窒素置換後に密封した。続いて、撹拌および減圧しながら100℃まで加熱し、ヘキサンの留去とともに含有水を除去した。反応系の温度を100℃に保ったまま、重合体(B-1)の水酸基に対して1.3当量のナトリウムt-ブトキシド(25重量%のTHF溶液、約2.5mol/L)を添加し、10分間反応させた。次に、重合体(B-1)の水酸基に対して1.8当量の3-クロロ-1-プロペンを添加し、90分反応させた。その後、減圧脱揮により余剰の3-クロロ-1-プロペン等を除去した。得られた反応物をヘキサンで希釈し、残存する副生塩類を合成ケイ酸アルミニウム(協和化学工業製、キョーワード700 SEN-S)に吸着させた後、エバポレーターにてヘキサンを除去し、重合体(A-1)を得た。重合体(A-1)の末端不飽和結合の割合は96%、内部不飽和結合の割合は0%、水酸基末端の割合は4%であった。
内容積1Lの耐圧オートクレーブ容器に、重合体(B-1)250g、およびヘキサン5gを充填し、内部を窒素置換後に密封した。続いて、撹拌および減圧しながら100℃まで加熱し、ヘキサンの留去とともに含有水を除去した。反応系の温度を100℃に保ったまま、重合体(B-1)の水酸基に対して1.3当量のナトリウムt-ブトキシド(25重量%のTHF溶液、約2.5mol/L)を添加し、10分間反応させた。次に、重合体(B-1)の水酸基に対して2.0当量の3-クロロ-1-プロペンを添加し、60分反応させた。続いて、重合体(B-1)の水酸基に対して0.3当量のナトリウムt-ブトキシド(25重量%のTHF溶液)を添加し、30分間反応させた。その後、減圧脱揮により余剰の3-クロロ-1-プロペン等を除去した。得られた反応物をヘキサンで希釈し、残存する副生塩類を合成ケイ酸アルミニウム(協和化学工業製、キョーワード700 SEN-S)に吸着させた後、エバポレーターにてヘキサンを除去し、重合体(A-2)を得た。重合体(A-2)の末端不飽和結合の割合は99%、内部不飽和結合の割合は0%、水酸基末端の割合は1%であった。
重合体(B-1)の代わりに、重合体(B-2)を使用する以外は実施例1と同様の手順を経ることにより、重合体(A-3)を得た。重合体(A-3)の末端不飽和結合の割合は98%、内部不飽和結合の割合は0%、水酸基末端の割合は2%であった。
内容積1Lの耐圧オートクレーブ容器に、重合体(B-2)250g、およびヘキサン5gを充填し、内部を窒素置換後に密封した。続いて、撹拌および減圧しながら110℃まで加熱し、ヘキサンの留去とともに含有水を除去した。反応系の温度を110℃に保ったまま、重合体(B-2)の水酸基に対して1.2当量のナトリウムt-ブトキシド(25重量%のTHF溶液、約2.5mol/L)を添加し、15分間反応させた。次に、重合体(B-2)の水酸基に対して2.0当量のアリルグリシジルエーテルを添加し、150分反応させた。続いて、重合体(B-2)の水酸基に対して1.4当量の3-クロロ-1-プロペンを添加し、60分反応させた。その後、減圧脱揮により余剰の3-クロロ-1-プロペン等を除去した。得られた反応物をヘキサンで希釈し、残存する副生塩類を合成ケイ酸アルミニウム(協和化学工業製、キョーワード700 SEN-S)に吸着させた後、エバポレーターにてヘキサンを除去し、重合体(A-4)を得た。重合体(A-4)の末端不飽和結合の割合は97%、内部不飽和結合の割合は0%、水酸基末端の割合は3%であった。また、重合体(A-4)には、アリルグリシジルエーテル由来の不飽和結合が、アリルグリシジルエーテルの使用量に対して95%以上導入されていた。なお、重合体(A-4)の末端不飽和結合の割合は、塩化アリル由来の末端不飽和結合と、アリルグリシジルエーテル由来の末端不飽和結合を合わせて算出した数値である。
重合体(B-1)の代わりに、重合体(B-3)を使用する以外は実施例2と同様の手順を経ることにより、重合体(A-5)を得た。重合体(A-5)の末端不飽和結合の割合は99%、内部不飽和結合の割合は1%、水酸基末端の割合は0%であった。
重合体(B-1)の代わりに、重合体(B-4)を使用する以外は実施例1と同様の手順を経ることにより、重合体(A-6)を得た。重合体(A-6)の末端不飽和結合の割合は89%、内部不飽和結合の割合は0%、水酸基末端の割合は11%であった。
重合体(B-1)の代わりに、重合体(B-5)を使用する以外は実施例1と同様の手順を経ることにより、重合体(A-7)を得た。重合体(A-7)の末端不飽和結合の割合は96%、内部不飽和結合の割合は0%、水酸基末端の割合は4%であった。
ナトリウムt-ブトキシドの代わりに、ナトリウムメトキシド(28重量%のメタノール溶液、約5.2mol/L)を使用する以外は実施例1と同様の手順を経ることにより、重合体(A-8)を得た。重合体(A-8)の末端不飽和結合の割合は29%、内部不飽和結合の割合は0%、水酸基末端の割合は71%であった。
3-クロロ-1-プロペンの代わりに、3-クロロ-2-メチル-1-プロペンを使用する以外は実施例1と同様の手順を経ることにより、重合体(A-9)を得た。重合体(A-9)の末端不飽和結合の割合は99%、内部不飽和結合の割合は0%、水酸基末端の割合は1%であった。
内容積1Lの耐圧オートクレーブ容器に、重合体(B-1)250g、およびヘキサン5gを充填し、内部を窒素置換後に密封した。続いて、撹拌および減圧しながら90℃まで加熱し、ヘキサンの留去とともに含有水を除去した。反応系の温度を90℃に保ったまま、重合体(B-1)の水酸基に対して4.4当量の3-クロロ-2-メチル-1-プロペンを添加した。次に、重合体(B-1)の水酸基に対して1.3当量のナトリウムt-ブトキシド(30重量%のTHF溶液、約3.0mol/L)を添加し、60分反応させた。その後、減圧脱揮により余剰の3-クロロ-2-メチル-1-プロペン等を除去した。得られた反応物をヘキサンで希釈し、残存する副生塩類を合成ケイ酸アルミニウム(協和化学工業製、キョーワード700 SEN-S)に吸着させた後、エバポレーターにてヘキサンを除去し、重合体(A-10)を得た。重合体(A-10)の末端不飽和結合の割合は99%、内部不飽和結合の割合は0%、水酸基末端の割合は1%であった。
ナトリウムt-ブトキシドの代わりに、カリウムt-ブトキシド(12重量%のTHF溶液、約1.0mol/L)を使用し、反応温度の100℃を85℃に変更する以外は実施例8と同様の手順を経ることにより、重合体(A-11)を得た。重合体(A-11)の末端不飽和結合の割合は66%、内部不飽和結合の割合は33%、水酸基末端の割合は1%であった。
反応温度の85℃を60℃に変更する以外は比較例2と同様の手順を経ることにより、重合体(A-12)を得た。重合体(A-12)の末端不飽和結合の割合は94%、内部不飽和結合の割合は5%、水酸基末端の割合は1%であった。
内容積1Lの耐圧オートクレーブ容器に、重合体(B-1)250g、およびヘキサン5gを充填し、内部を窒素置換後に密封した。続いて、撹拌および減圧しながら100℃まで加熱し、ヘキサンの留去とともに含有水を除去した。60℃以下まで放冷したのち、重合体(B-1)の水酸基に対して0.9当量のナトリウムメトキシド(28重量%のメタノール溶液、約5.2mol/L)を添加し、130℃まで昇温しながら減圧し、5Torr以下の状態で、副生するメタノールを除去しながら120分間反応させた。次に、重合体(B-1)の水酸基に対して1.2当量の3-クロロ-2-メチル-1-プロペンを添加し、60分反応させた。一度60℃以下まで放冷したのち、重合体(B-1)の水酸基に対して0.4当量のナトリウムメトキシド(28重量%のメタノール溶液)と0.8当量の3-クロロ-2-メチル-1-プロペンを用いて再度同じ手順で反応を実施した。その後、減圧脱揮により余剰の3-クロロ-2-メチル-1-プロペン等を除去した。得られた反応物をヘキサンで希釈し、残存する副生塩類を合成ケイ酸アルミニウム(協和化学工業製、キョーワード700 SEN-S)に吸着させた後、エバポレーターにてヘキサンを除去し、重合体(A-13)を得た。重合体(A-13)の末端不飽和結合の割合は95%、内部不飽和結合の割合は0%、水酸基末端の割合は5%であった。
内容積500mLのガラスフラスコ容器に、実施例8で得た分子鎖末端にメタリル基を有する重合体(A-9)150gを充填し、メカニカルスターラー、還流管、及びラバーセプタムを接続し、還流管にバルーンを接続した。内部を窒素置換後、ラバーセプタムを通じてヘキサン3gを添加し、撹拌および減圧しながら100℃まで加熱し、ヘキサンの留去とともに含有水を除去した。
重合体(A-9)の代わりに、参考例で得た分子鎖末端にメタリル基を有する重合体(A-13)を使用する以外は実施例10と同様の手順を経ることにより、末端に加水分解性シリル基としてメチルジメトキシシリル基を有する重合体(E-2)を得た。
Claims (5)
- 末端不飽和結合を有する有機重合体(A)の製造方法であって、
水酸基を有する有機重合体(B)に対して、第三級アルコキシドのナトリウム塩(C)、および末端不飽和結合を有する求電子剤(D)を反応させることにより、有機重合体(B)中の水酸基を末端不飽和結合含有基に変換する工程を含み、
前記有機重合体(A)および前記有機重合体(B)が、ポリオキシアルキレン系の主鎖骨格、及びポリオレフィン系の主鎖骨格からなる群より選択される少なくとも1種の主鎖骨格を有し、
前記末端不飽和結合含有基が、下記式(1):
-O-R 1 -C(R 2 )=CH 2 (1)
(式中、R 1 は、炭素数1~4の2価の炭化水素基を表し、R 2 は、水素または炭素数1~6のアルキル基を表す)で表される構造を含む基である、有機重合体(A)の製造方法。 - 前記工程を60℃以上の温度で実施する、請求項1に記載の有機重合体(A)の製造方法。
- R2はメチル基を表す、請求項1又は2に記載の有機重合体(A)の製造方法。
- 前記第三級アルコキシドのナトリウム塩(C)が、ナトリウムtert-ブトキシドである、請求項1~3のいずれかに記載の有機重合体(A)の製造方法。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の製造方法によって末端不飽和結合を有する有機重合体(A)を製造した後、該有機重合体(A)が有する末端不飽和結合に対し、加水分解性シリル基を有するヒドロシラン化合物を反応させる工程を含む、加水分解性シリル基を有する有機重合体(E)の製造方法。
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