JP7435477B2 - Method for producing terminally functionalized polymer, method for producing curable resin composition, and method for producing cured product - Google Patents
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Classifications
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Description
本発明は、末端官能基化ポリマーの製造方法、硬化性樹脂組成物の製造方法、及び硬化物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a terminally functionalized polymer, a method for producing a curable resin composition, and a method for producing a cured product.
工業用途に使用される硬化性樹脂としては、架橋性官能基を有するビニル系単量体のラジカル重合により得られた架橋性官能基を有するビニル系共重合体がよく知られている。こうしたビニル系共重合体は、硬化性樹脂組成物として用いられ、例えば、塗料、粘着剤、シーリング材、成形材料、ゴムシート等の硬化物の分野において広く使用されている。 As a curable resin used for industrial purposes, a vinyl copolymer having a crosslinkable functional group obtained by radical polymerization of a vinyl monomer having a crosslinkable functional group is well known. Such vinyl copolymers are used as curable resin compositions, and are widely used, for example, in the field of cured products such as paints, adhesives, sealants, molding materials, and rubber sheets.
一般のラジカル重合により得られる、架橋性官能基を有するビニル系共重合体は、分子鎖中に架橋性官能基がランダムに導入されてしまう。このため、このビニル系共重合体を含む硬化性樹脂組成物から得られる硬化物は、架橋点間分子量が均一ではないため硬化物の物性が不十分なことがある。 In a vinyl copolymer having a crosslinkable functional group obtained by general radical polymerization, the crosslinkable functional group is randomly introduced into the molecular chain. Therefore, a cured product obtained from a curable resin composition containing this vinyl copolymer may have insufficient physical properties because the molecular weight between crosslinking points is not uniform.
一方、いわゆる、テレケリックポリマーは、分子鎖の両末端に架橋性官能基を有する。このため、テレケリックポリマーを含む硬化性樹脂組成物から得られる硬化物は、架橋点間分子量が均一となるため、硬化物の物性に優れる。 On the other hand, so-called telechelic polymers have crosslinkable functional groups at both ends of their molecular chains. Therefore, a cured product obtained from a curable resin composition containing a telechelic polymer has a uniform molecular weight between crosslinking points, and therefore has excellent physical properties.
特許文献1には、リビングラジカル重合である原子移動ラジカル重合法(ATRP法)によって得られた、両末端に架橋性シリル基を有するテレケリックポリマーを含む硬化性樹脂組成物が開示されている。このテレケリックポリマーは分子量分布も狭く、その硬化物の引張特性は、一般のラジカル共重合体による硬化物に比較して優れていることが記載されている。 Patent Document 1 discloses a curable resin composition containing a telechelic polymer having crosslinkable silyl groups at both ends, obtained by an atom transfer radical polymerization method (ATRP method), which is living radical polymerization. This telechelic polymer also has a narrow molecular weight distribution, and it is described that the tensile properties of its cured product are superior to those of cured products made of general radical copolymers.
ここで、リビングラジカル重合としては、ATRP法以外にも、可逆的付加-開裂連鎖移動重合法(RAFT法)、ニトロキシラジカル法(NMP法)、有機テルル化合物を用いる重合法(TERP法)等の各種重合方法が知られている。 Here, examples of living radical polymerization include, in addition to the ATRP method, a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization method (RAFT method), a nitroxy radical method (NMP method), a polymerization method using an organic tellurium compound (TERP method), etc. Various polymerization methods are known.
これらの中でも、最も広範囲なビニル単量体に適用でき、金属フリーである重合方法として、RAFT法が注目されており、RAFT法によるテレケリックポリマーの製造方法が開発されてきている。 Among these, the RAFT method has attracted attention as a metal-free polymerization method that can be applied to the widest range of vinyl monomers, and methods for producing telechelic polymers using the RAFT method have been developed.
非特許文献1には、架橋性官能基を有する1官能型のトリチオカーボネート系RAFT剤を用いた、RAFT法によるテレケリックポリマーの製造方法が開示されている。 Non-Patent Document 1 discloses a method for producing a telechelic polymer by a RAFT method using a monofunctional trithiocarbonate-based RAFT agent having a crosslinkable functional group.
また、非特許文献2には、1官能型のRAFT剤を用いて得られるRAFT重合体の末端のチオカルボニルチオ基に対して、求核剤、ラジカル発生剤等を作用させて末端構造を変換する方法が開示されている。 Additionally, in Non-Patent Document 2, a nucleophile, a radical generator, etc. are applied to the terminal thiocarbonylthio group of a RAFT polymer obtained using a monofunctional RAFT agent to convert the terminal structure. A method is disclosed.
しかしながら、非特許文献1に記載の方法では、予め所望の架橋性官能基を有する1官能型RAFT剤を製造する必要があるため汎用性に欠ける。また、本発明者らの検討によれば、当該RAFT剤を用いて得られるテレケリックポリマーを含む硬化性樹脂組成物の硬化物は、高温下の耐熱性が劣るという問題があった。 However, the method described in Non-Patent Document 1 lacks versatility because it is necessary to prepare a monofunctional RAFT agent having a desired crosslinkable functional group in advance. Further, according to studies by the present inventors, there was a problem in that a cured product of a curable resin composition containing a telechelic polymer obtained using the RAFT agent had poor heat resistance at high temperatures.
一方、非特許文献2に記載の方法では、非特許文献1に記載のような予め所望の架橋性官能基を有する1官能型RAFT剤を製造することなく、RAFT重合体の末端のチオカルボニルチオ基に対して求核剤を反応させることで、メルカプト基(-SH)へ変換することができる。しかし、片末端にメルカプト基を有するポリマーの製造に限定され、そもそも2以上の末端が官能基化されたポリマー(例えば、テレケリックポリマーを等)得ることができない点が問題であった。 On the other hand, in the method described in Non-Patent Document 2, without producing in advance a monofunctional RAFT agent having a desired crosslinkable functional group as described in Non-Patent Document 1, By reacting the group with a nucleophile, it can be converted to a mercapto group (-SH). However, this method is limited to the production of polymers having a mercapto group at one end, and the problem is that it is impossible to obtain polymers in which two or more terminals are functionalized (for example, telechelic polymers, etc.).
上記の問題点に鑑み、本発明は、RAFT法を用いた新たな2以上の末端が官能基化されたポリマー(テレケリックポリマーを含む)を製造する方法を提供することを課題とする。本発明は、また、当該製造方法で得られた末端官能基化ポリマーを含む硬化性樹脂組成物の製造方法、さらに当該硬化性樹脂組成物を硬化させて硬化物を製造する方法をも提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a new method for producing a polymer (including a telechelic polymer) in which two or more terminals are functionalized using the RAFT method. The present invention also provides a method for producing a curable resin composition containing the terminally functionalized polymer obtained by the production method, and a method for producing a cured product by curing the curable resin composition. That is the issue.
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討を行ったところ、2官能型のRAFT剤を使用してRAFT重合し、両末端にチオカルボニルチオ基(-C(=S)-S-)を有する重合体を合成した後、特定の末端変換反応を行うことで、RAFT剤の構造に依存すること無く、両末端に所望の架橋性官能基を有するテレケリックポリマーを製造できることを見いだした。
また、3官能以上のRAFT剤を原料に用い同様に処理することにより、3以上の末端に架橋性官能基を有するポリマーをも製造できることを見いだした。
さらに、上記で得られた2以上の末端が官能基化されたポリマーを含む硬化性樹脂組成物を硬化して得られる硬化物が、高温下での耐熱性に優れることを見いだした。
かかる知見に基づいて、さらに検討を加えることにより本発明を完成するに至った。
In order to solve the above problems, the present inventor conducted intensive studies and discovered that RAFT polymerization was carried out using a bifunctional RAFT agent, and a thiocarbonylthio group (-C(=S)-S We discovered that by synthesizing a polymer with -) and then carrying out a specific terminal conversion reaction, it is possible to produce a telechelic polymer with desired crosslinkable functional groups at both ends, regardless of the structure of the RAFT agent. Ta.
Furthermore, it has been found that by using a trifunctional or more functional RAFT agent as a raw material and treating it in the same manner, it is also possible to produce a polymer having three or more crosslinkable functional groups at the terminals.
Furthermore, it has been found that a cured product obtained by curing the curable resin composition containing the polymer functionalized at two or more terminals obtained above has excellent heat resistance at high temperatures.
Based on this knowledge, the present invention was completed by further investigation.
即ち、本発明は、下記に示す末端官能基化ポリマーの製造方法、硬化性樹脂組成物の製造方法、硬化物の製造方法等を提供する。
[1]2以上の末端が官能基化されたポリマーの製造方法であって、
(i)2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合制御剤(特に、RAFT剤)を用いて、ビニル系単量体を重合させて、2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合体(P1)を得る工程、
(ii)工程(i)で得られた重合体(P1)に対して求核剤を反応させて、2以上のメルカプト基(-SH)を有する重合体(P2)を得る工程、及び
(iii)工程(ii)で得られた重合体(P2)に対して、当該メルカプト基と反応性を有する化合物を反応させて、2以上の末端が官能基化された重合体(P3)を製造する工程を有する、製造方法。
[2]前記2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合制御剤が、分子内に2以上の式(1a):
で表される基を有するRAFT剤である、前記[1]に記載の製造方法。
[3]前記RAFT剤が、式(1):
で表される化合物又はその塩である、前記[2]に記載の製造方法。
[4]前記Rが、-S-C(=S)-Zで示される基と結合する炭素原子を有するn価の有機基である、前記[3]に記載の製造方法。
[5]前記RAFT剤が、式(1A)~式(1C):
からなる群より選択される1種である、前記[2]~[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6]前記ビニル系単量体が、式(2):
Vは、水素原子、R1、-CO2H、-CO2R1、-C(=O)R1、-C(=S)R1、-C(=S)OR1、-C(=O)SR1、-C(=O)NH2、-C(=O)NHR1、-C(=O)N(R1)2、-OR1、-SR1、-OC(=O)R1、-SC(=O)R1、又は-OC(=S)R1を示す。
R1は、同一又は異なって、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいヘテロシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいヘテロアリールアルキル基、又は置換基を有していてもよいポリマー鎖を示す。)
で表される化合物又はその塩である、前記[1]~[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7]前記求核剤が、第1級アミン化合物及び第2級アミン化合物からなる群より選択される少なくとも1種である、前記[1]~[6]のいずれかに記載の製造方法。
[8]前記メルカプト基と反応性を有する化合物が、(メタ)アクリロイル基含有化合物、エポキシ基含有化合物、イソシアネート基含有化合物、及びアルケニル基含有化合物からなる群より選択される少なくとも1種である、前記[1]~[7]のいずれかに記載の製造方法。
[9]前記メルカプト基と反応性を有する化合物が、架橋性官能基を有する、前記[8]に記載の製造方法。
[10]前記架橋性官能基が、水酸基、カルボキシル基、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、及び架橋性シリル基からなる群より選択される少なくとも1種である、前記[9]に記載の製造方法。
[11]硬化性樹脂組成物の製造方法であって、前記[1]~[10]のいずれかに記載の製造方法で得られた2以上の末端が官能基化されたポリマー、硬化触媒、及び必要に応じ硬化剤を混合する工程を含む、製造方法。
[12]硬化物の製造方法であって、前記[11]に記載の製造方法で得られた硬化性樹脂組成物を硬化する工程を含む、製造方法。
That is, the present invention provides a method for producing a terminally functionalized polymer, a method for producing a curable resin composition, a method for producing a cured product, etc. shown below.
[1] A method for producing a polymer in which two or more terminals are functionalized, the method comprising:
(i) A polymer (P1) having two or more thiocarbonylthio groups is obtained by polymerizing a vinyl monomer using a polymerization control agent (especially a RAFT agent) having two or more thiocarbonylthio groups. The process of obtaining
(ii) a step of reacting the polymer (P1) obtained in step (i) with a nucleophile to obtain a polymer (P2) having two or more mercapto groups (-SH); and (iii) ) The polymer (P2) obtained in step (ii) is reacted with a compound that is reactive with the mercapto group to produce a polymer (P3) in which two or more terminals are functionalized. A manufacturing method that includes a process.
[2] The polymerization control agent having two or more thiocarbonylthio groups has two or more formula (1a) in the molecule:
The manufacturing method according to the above [1], which is a RAFT agent having a group represented by the following.
[3] The RAFT agent has formula (1):
The manufacturing method according to the above [2], which is a compound represented by or a salt thereof.
[4] The production method according to [3] above, wherein the R is an n-valent organic group having a carbon atom bonded to a group represented by -SC(=S)-Z.
[5] The RAFT agent has formulas (1A) to (1C):
The manufacturing method according to any one of [2] to [4] above, which is one selected from the group consisting of.
[6] The vinyl monomer has formula (2):
V is a hydrogen atom, R 1 , -CO 2 H, -CO 2 R 1 , -C(=O)R 1 , -C(=S)R 1 , -C(=S)OR 1 , -C( =O)SR 1 , -C(=O)NH 2 , -C(=O)NHR 1 , -C(=O)N(R 1 ) 2 , -OR 1 , -SR 1 , -OC(=O )R 1 , -SC(=O)R 1 , or -OC(=S)R 1 .
R 1 is the same or different and is an alkyl group that may have a substituent, an alkenyl group that may have a substituent, an alkynyl group that may have a substituent, or an alkyl group that may have a substituent; Aryl group which may have a substituent, heteroaryl group which may have a substituent, cycloalkyl group which may have a substituent, heterocycloalkyl group which may have a substituent, Indicates an aralkyl group that may have an optional aralkyl group, a heteroarylalkyl group that may have a substituent, or a polymer chain that may have a substituent. )
The manufacturing method according to any one of [1] to [5] above, which is a compound represented by or a salt thereof.
[7] The production method according to any one of [1] to [6] above, wherein the nucleophile is at least one selected from the group consisting of primary amine compounds and secondary amine compounds.
[8] The compound having reactivity with the mercapto group is at least one selected from the group consisting of (meth)acryloyl group-containing compounds, epoxy group-containing compounds, isocyanate group-containing compounds, and alkenyl group-containing compounds. The manufacturing method according to any one of [1] to [7] above.
[9] The production method according to [8] above, wherein the compound reactive with the mercapto group has a crosslinkable functional group.
[10] The production according to [9] above, wherein the crosslinkable functional group is at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carboxyl group, a (meth)acryloyl group, an epoxy group, and a crosslinkable silyl group. Method.
[11] A method for producing a curable resin composition, comprising: a polymer functionalized at two or more terminals obtained by the production method according to any one of [1] to [10], a curing catalyst, and a step of mixing a curing agent as necessary.
[12] A method for producing a cured product, comprising a step of curing the curable resin composition obtained by the production method according to [11] above.
本発明の製造方法によれば、多官能型のRAFT剤(2以上のチオカルボニルチオ基を有するRAFT剤)を使用してRAFT重合することにより、複数の末端にチオカルボニルチオ基を有する重合体を合成した後、特定の末端変換反応を行うことで、所望の、複数の末端が架橋性官能基等で官能基化されたポリマーを製造することができる。この製造方法によれば、原料のRAFT剤の構造に依存することなく、2以上の末端が官能基化されたポリマーを製造することができる。また、当該官能基化ポリマーを硬化させることにより、高温下での耐熱性に優れる硬化物が得られる。 According to the production method of the present invention, a polymer having thiocarbonylthio groups at multiple terminals is produced by RAFT polymerization using a multifunctional RAFT agent (RAFT agent having two or more thiocarbonylthio groups). After synthesizing, by performing a specific terminal conversion reaction, it is possible to produce a desired polymer in which a plurality of terminals are functionalized with a crosslinkable functional group or the like. According to this production method, a polymer having two or more terminals functionalized can be produced without depending on the structure of the RAFT agent as a raw material. Further, by curing the functionalized polymer, a cured product having excellent heat resistance at high temperatures can be obtained.
以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below.
1.末端が官能基化されたポリマー(P3)の製造方法
本発明の2以上の末端が官能基化されたポリマーの製造方法は、
(i)2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合制御剤(特に、RAFT剤)を用いて、ビニル系単量体を重合させて、2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合体(P1)を得る工程、
(ii)工程(i)で得られた重合体(P1)に対して求核剤を反応させて、2以上のメルカプト基(-SH)を有する重合体(P2)を得る工程、及び
(iii)工程(ii)で得られた重合体(P2)に対して、当該メルカプト基と反応性を有する化合物を反応させて、2以上の末端が官能基化された重合体(P3)を製造する工程を有することを特徴とする。以下、工程(i)~(iii)について説明する。 1. Method for producing a polymer (P3) functionalized at two or more terminals The method for producing a polymer functionalized at two or more terminals of the present invention is as follows:
(i) A polymer (P1) having two or more thiocarbonylthio groups is obtained by polymerizing a vinyl monomer using a polymerization control agent (especially a RAFT agent) having two or more thiocarbonylthio groups. The process of obtaining
(ii) a step of reacting the polymer (P1) obtained in step (i) with a nucleophile to obtain a polymer (P2) having two or more mercapto groups (-SH); and (iii) ) The polymer (P2) obtained in step (ii) is reacted with a compound that is reactive with the mercapto group to produce a polymer (P3) in which two or more terminals are functionalized. It is characterized by having a process. Steps (i) to (iii) will be explained below.
工程(i):
工程(i)では、重合開始剤の存在下、2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合制御剤を用いてビニル系単量体を重合(リビングラジカル重合)させて、2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合体(P1)を得る。本反応は、溶媒の存在下又は非存在下に実施することができる。 Process (i):
In step (i), vinyl monomers are polymerized (living radical polymerization) using a polymerization control agent having two or more thiocarbonylthio groups in the presence of a polymerization initiator to form two or more thiocarbonylthio groups. A polymer (P1) having the following is obtained. This reaction can be carried out in the presence or absence of a solvent.
溶媒を用いる場合、重合反応に通常用いられる公知の溶媒を使用することができる。例えば、ニトリル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、オルトエステル系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アルコール及び水等が挙げられる。
ニトリル系溶媒の具体例としては、アセトニトリル、イソブチロニトリル及びベンゾニトリル等が挙げられる。
芳香族炭化水素系溶媒の具体例としては、ベンゼン、トルエン及びキシレン等が挙げられる。
エーテル系溶媒の具体例としては、アニソール、ジブチルエーテル及びテトラヒドロフラン等が挙げられる。
ケトン系溶媒の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びシクロヘキサノン等が挙げられる。
エステル系溶媒の具体例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル及び酢酸ブチル等が挙げられる。
オルトエステル系溶媒の具体例としては、オルト蟻酸トリメチル、オルト蟻酸トリエチル、オルト蟻酸トリ(n-プロピル)、オルト蟻酸トリ(イソプロピル)、オルト酢酸トリメチル、オルト酢酸トリエチル、オルトプロピオン酸トリエチル、オルトn-酪酸トリメチル、及びオルトイソ酪酸トリメチル等が挙げられる。
溶媒は、1種を又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本反応は溶媒を使用せず、塊状重合等の態様で行ってもよい。
When using a solvent, a known solvent commonly used in polymerization reactions can be used. Examples include nitrile solvents, aromatic hydrocarbon solvents, ether solvents, ketone solvents, ester solvents, orthoester solvents, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, alcohol, and water.
Specific examples of nitrile solvents include acetonitrile, isobutyronitrile, and benzonitrile.
Specific examples of aromatic hydrocarbon solvents include benzene, toluene, and xylene.
Specific examples of ether solvents include anisole, dibutyl ether, and tetrahydrofuran.
Specific examples of ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone.
Specific examples of ester solvents include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, and butyl acetate.
Specific examples of orthoester solvents include trimethyl orthoformate, triethyl orthoformate, tri(n-propyl) orthoformate, tri(isopropyl) orthoformate, trimethyl orthoacetate, triethyl orthoacetate, triethyl orthopropionate, and n-orthoformate. Examples include trimethyl butyrate and trimethyl orthoisobutyrate.
One type of solvent or a combination of two or more types can be used.
This reaction may be carried out in a manner such as bulk polymerization without using a solvent.
重合に用いるビニル系単量体としては、リビングラジカル重合(特に、RAFT重合)可能なものであれば特に限定はなく、例えば、式(2)で表される化合物又はその塩が挙げられる。ビニル系単量体(特に、式(2)で表される化合物又はその塩)は、1種又は2種以上の単量体を含んでいてもよい。
上記の式(2)において、U及びWは、同一又は異なって、-CO2H、-CO2R1、-C(=O)R1、-C(=S)R1、-C(=S)OR1、-C(=O)SR1、-C(=O)NH2、-C(=O)NHR1、-C(=O)N(R1)2、水素原子、ハロゲン原子、又は置換基を有していてもよいアルキル基を示す。或いは、U及びWが互いに結合して、隣接する-C=C-と共に環を形成していてもよく、当該環は置換基を有していてもよい。 In the above formula (2), U and W are the same or different and are -CO 2 H, -CO 2 R 1 , -C(=O)R 1 , -C(=S)R 1 , -C( =S)OR 1 , -C(=O)SR 1 , -C(=O)NH 2 , -C(=O)NHR 1 , -C(=O)N(R 1 ) 2 , hydrogen atom, halogen Indicates an atom or an alkyl group that may have a substituent. Alternatively, U and W may be bonded to each other to form a ring with adjacent -C=C-, and the ring may have a substituent.
U及びWが互いに結合して、隣接する-C=C-と共に環を形成する場合、当該環としては、環状エステル(ラクトン環)、環状酸無水物、環状イミド等が挙げられる。当該環を有する式(2)で表される化合物としては、例えば、下記の化合物又はその塩が挙げられる。当該環は置換基を有していてもよい。
当該環が有していてもよい置換基としては、水酸基、-CO2H、-CO2R1、-C(=O)R1、-C(=S)R1、-CS(=O)R1、-C(=O)SR1、-CN、-C(=O)NH2、-C(=O)NHR1、-C(=O)NR1
2、-OR1、-SR1、-OC(=O)R1、-SC(=O)R1、-OC(=S)R1等が挙げられる。
When U and W combine with each other to form a ring with adjacent -C=C-, examples of the ring include cyclic esters (lactone rings), cyclic acid anhydrides, and cyclic imides. Examples of the compound represented by formula (2) having the ring include the following compounds or salts thereof. The ring may have a substituent.
Examples of substituents that the ring may have include a hydroxyl group, -CO 2 H, -CO 2 R 1 , -C(=O)R 1 , -C(=S)R 1 , -CS(=O )R 1 , -C(=O)SR 1 , -CN, -C(=O)NH 2 , -C(=O)NHR 1 , -C(=O)NR 1 2 , -OR 1 , -SR 1 , -OC(=O)R 1 , -SC(=O)R 1 , -OC(=S)R 1 and the like.
Vは、水素原子、R1、-CO2H、-CO2R1、-C(=O)R1、-C(=S)R1、-C(=S)OR1、-C(=O)SR1、-C(=O)NH2、-C(=O)NHR1、-C(=O)N(R1)2、-OR1、-SR1、-OC(=O)R1、-SC(=O)R1、又は-OC(=S)R1を示す。 V is a hydrogen atom, R 1 , -CO 2 H, -CO 2 R 1 , -C(=O)R 1 , -C(=S)R 1 , -C(=S)OR 1 , -C( =O)SR 1 , -C(=O)NH 2 , -C(=O)NHR 1 , -C(=O)N(R 1 ) 2 , -OR 1 , -SR 1 , -OC(=O )R 1 , -SC(=O)R 1 , or -OC(=S)R 1 .
R1は、同一又は異なって、置換基を有していてもよいアルキル基(特に、C1~C20アルキル基)、置換基を有していてもよいアルケニル基(特に、C2~C20アルケニル基)、置換基を有していてもよいアルキニル基(特に、C2~C20アルキニル基)、置換基を有していてもよいアリール基(特に、C6~C10アリール基)、置換基を有していてもよいヘテロアリール基(特に、C3~C18ヘテロアリール基)、置換基を有していてもよいシクロアルキル基(特に、C3~C18シクロアルキル基)、置換基を有していてもよいヘテロシクロアルキル基(特に、C2~C18ヘテロシクロアルキル基)、置換基を有していてもよいアラルキル基(特に、C7~C22アラルキル基)、置換基を有していてもよいヘテロアリールアルキル基(特に、C4~C22ヘテロアリールアルキル基)、又は置換基を有していてもよいポリマー鎖(例えば、ポリアルキレンオキシド、ポリアリーレンエーテル等)を示す。 R 1 is the same or different and is an alkyl group that may have a substituent (especially a C1 to C20 alkyl group), an alkenyl group that may have a substituent (especially a C2 to C20 alkenyl group) , an alkynyl group that may have a substituent (especially a C2 to C20 alkynyl group), an aryl group that may have a substituent (especially a C6 to C10 aryl group), an alkynyl group that may have a substituent (especially a C6 to C10 aryl group), a heteroaryl group (especially a C3 to C18 heteroaryl group) that may have a substituent, a cycloalkyl group that may have a substituent (especially a C3 to C18 cycloalkyl group), a heterocyclo that may have a substituent Alkyl groups (especially C2-C18 heterocycloalkyl groups), aralkyl groups that may have substituents (especially C7-C22 aralkyl groups), heteroarylalkyl groups that may have substituents (especially , C4-C22 heteroarylalkyl group), or a polymer chain that may have a substituent (eg, polyalkylene oxide, polyarylene ether, etc.).
R1の一態様として、置換基を有していてもよいC1~C6アルキル基、置換基を有していてもよいC6~C20アルキル基等が挙げられる。 One embodiment of R 1 includes a C1 to C6 alkyl group which may have a substituent, a C6 to C20 alkyl group which may have a substituent, and the like.
上記R1が有していてもよい置換基としては、例えば、エポキシ基、水酸基、アルキル基(C1~C6アルキル基等)、アリール基(フェニル基、トルイル基等)、アルコキシ基(C1~C6アルコキシ基等)、ホルミル基、アルキルカルボニル基((C1~C6アルキル)カルボニル基等)、アリールカルボニル基(ベンゾイル基等)、カルボキシル基、スルホン酸基、アルコキシカルボニル基((C1~C6アルコキシ)カルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(フェノキシカルボニル基等)、イソシアナート基、シアノ基、架橋性シリル基、ハロゲン原子、アミノ基等が挙げられる。 Examples of the substituents that R 1 may have include epoxy groups, hydroxyl groups, alkyl groups (C1 to C6 alkyl groups, etc.), aryl groups (phenyl groups, tolyl groups, etc.), and alkoxy groups (C1 to C6 alkyl groups, etc.). alkoxy groups, etc.), formyl groups, alkylcarbonyl groups ((C1-C6 alkyl) carbonyl groups, etc.), arylcarbonyl groups (benzoyl groups, etc.), carboxyl groups, sulfonic acid groups, alkoxycarbonyl groups ((C1-C6 alkoxy) carbonyl ), aryloxycarbonyl groups (phenoxycarbonyl groups, etc.), isocyanate groups, cyano groups, crosslinkable silyl groups, halogen atoms, amino groups, and the like.
架橋性シリル基としては、例えば、トリアルコキシシリル基(トリC1~C6アルコキシシリル基等)、アルキル(ジアルコキシ)シリル基(C1~C6アルキル(ジC1~C6アルコキシ)シリル基等)、ジアルキル(アルコキシ)シリル基(ジC1~C6アルキル(C1~C6アルコキシ)シリル基等)等が挙げられる。 Examples of crosslinkable silyl groups include trialkoxysilyl groups (triC1-C6 alkoxysilyl groups, etc.), alkyl(dialkoxy)silyl groups (C1-C6 alkyl(di-C1-C6 alkoxy)silyl groups, etc.), dialkyl( alkoxy)silyl group (diC1-C6 alkyl (C1-C6 alkoxy)silyl group, etc.), and the like.
式(2)で表される化合物又はその塩としては、例えば、無水マレイン酸、N-アルキルマレイミド、N-アリールマレイミド、ジアルキルフマル酸塩、(メタ)アクリル酸エステル(当該エステルには架橋性シリル基を有してもよい)、(メタ)アクリル酸又はその塩、スチレン、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、これらモノマーの混合物が挙げられる。 Examples of the compound represented by formula (2) or a salt thereof include maleic anhydride, N-alkylmaleimide, N-arylmaleimide, dialkyl fumarate, (meth)acrylic ester (the ester has a crosslinkable silyl ), (meth)acrylic acid or a salt thereof, styrene, (meth)acrylamide, (meth)acrylonitrile, and mixtures of these monomers.
式(2)で表される化合物又はその塩の具体例としては、(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2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリロニトリル、アルファ-メチルスチレン、スチレン、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸N,N-ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸N,N-ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸トリエチレングリコール、イタコン酸無水物、イタコン酸、(メタ)アクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-tert-ブチル(メタ)アクリルアミド、N-n-ブチル(メタ)アクリルアミド、N-(ヒドロキシメチル)(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N-tert-ブチル(メタ)アリルアミド、N-n-ブチル(メタ)アリルアミド、N-(ヒドロキシメチル)(メタ)アリルアミド、N-(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アリルアミド、安息香酸ビニル、ジエチルアミノスチレン、アルファ-メチル安息香酸ビニル、ジエチルアミノアルファ-メチルスチレン、p-ビニルベンゼンスルホン酸、p-ビニルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩、(メタ)アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、(メタ)アクリル酸トリエトキシシリルプロピル、(メタ)アクリル酸トリイソプロポキシシリルプロピル、(メタ)アクリル酸トリブトキシシリルプロピル、(メタ)アクリル酸ジメトキシメチルシリルプロピル、(メタ)アクリル酸ジエトキシメチルシリルプロピル、(メタ)アクリル酸ジイソプロポキシメチルシリルプロピル、(メタ)アクリル酸ジブトキシメチルシリルプロピル、酢酸ビニル、酪酸ブチル、安息香酸ビニル、塩化ビニル、フッ化ビニル、臭化ビニル、無水マレイン酸、N-フェニルマレイミド、N-ブチルマレイミド、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカルバゾール等が挙げられる。なお、各化合物に含まれる基が異性体を含む場合、当該基はあらゆる異性体を含むものとして解釈される。 Specific examples of the compound represented by formula (2) or its salt include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, and (meth)acrylate. 2-ethylhexyl acid, isobornyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid, benzyl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, (meth)acrylonitrile, alpha-methylstyrene, styrene, glycidyl (meth)acrylate , 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, hydroxypropyl (meth)acrylate, hydroxybutyl (meth)acrylate, N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-diethylamino (meth)acrylate Ethyl, triethylene glycol (meth)acrylate, itaconic anhydride, itaconic acid, (meth)acrylamide, N-methyl (meth)acrylamide, N,N-dimethyl (meth)acrylamide, N-tert-butyl (meth) Acrylamide, N-butyl (meth)acrylamide, N-(hydroxymethyl)(meth)acrylamide, N-(2-hydroxyethyl)(meth)acrylamide, N-tert-butyl(meth)allylamide, N-n- Butyl (meth)allylamide, N-(hydroxymethyl)(meth)allylamide, N-(2-hydroxyethyl)(meth)allylamide, vinyl benzoate, diethylaminostyrene, vinyl alpha-methylbenzoate, diethylamino alpha-methylstyrene, p-vinylbenzenesulfonic acid, p-vinylbenzenesulfonic acid sodium salt, trimethoxysilylpropyl (meth)acrylate, triethoxysilylpropyl (meth)acrylate, triisopropoxysilylpropyl (meth)acrylate, (meth)acrylate Tributoxysilylpropyl acrylate, dimethoxymethylsilylpropyl (meth)acrylate, diethoxymethylsilylpropyl (meth)acrylate, diisopropoxymethylsilylpropyl (meth)acrylate, dibutoxymethylsilylpropyl (meth)acrylate , vinyl acetate, butyl butyrate, vinyl benzoate, vinyl chloride, vinyl fluoride, vinyl bromide, maleic anhydride, N-phenylmaleimide, N-butylmaleimide, N-vinylpyrrolidone, N-vinylcarbazole, and the like. In addition, when a group contained in each compound includes an isomer, the group is interpreted as including all isomers.
式(2)で表される化合物として好ましくは、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸テトラデシル等の(メタ)アクリル酸C1~C20アルキル;(メタ)アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、(メタ)アクリル酸トリエトキシシリルプロピル、(メタ)アクリル酸トリイソプロポキシシリルプロピル、(メタ)アクリル酸トリブトキシシリルプロピル等の(メタ)アクリル酸トリアルコキシシリルプロピル;(メタ)アクリル酸ジメトキシメチルシリルプロピル、(メタ)アクリル酸ジエトキシメチルシリルプロピル、(メタ)アクリル酸ジイソプロポキシメチルシリルプロピル、(メタ)アクリル酸ジブトキシメチルシリルプロピル等の(メタ)アクリル酸ジ(C1からC3アルコキシ)メチルシリルプロピル等が挙げられる。 Preferred examples of the compound represented by formula (2) include (meth)acrylic acid, C1-C20 alkyl (meth)acrylate such as tetradecyl (meth)acrylate; trimethoxysilylpropyl (meth)acrylate, (meth)acrylate; Trialkoxysilylpropyl (meth)acrylate such as triethoxysilylpropyl acrylate, triisopropoxysilylpropyl (meth)acrylate, tributoxysilylpropyl (meth)acrylate; dimethoxymethylsilylpropyl (meth)acrylate, ( Di(C1 to C3 alkoxy)methylsilylpropyl (meth)acrylate, such as diethoxymethylsilylpropyl (meth)acrylate, diisopropoxymethylsilylpropyl (meth)acrylate, dibutoxymethylsilylpropyl (meth)acrylate, etc. can be mentioned.
式(2)で表される化合物の塩としては、本発明の反応に悪影響を与えない限り特に限定はない。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属との塩;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属との塩;アンモニア、モノアルキルアミン、ジアルキルアミン、トリアルキルアミン等のアミンとの塩;テトラブチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウムとの塩等が挙げられる。 The salt of the compound represented by formula (2) is not particularly limited as long as it does not adversely affect the reaction of the present invention. For example, salts with alkali metals such as lithium, sodium, and potassium; salts with alkaline earth metals such as magnesium and calcium; salts with amines such as ammonia, monoalkylamines, dialkylamines, and trialkylamines; tetrabutylammonium Examples include salts with tetraalkylammonium such as .
本発明で用いられるビニル系単量体には、上記式(2)で表される化合物又はその塩、及び必要に応じその他の単量体を含んでいてもよい。 The vinyl monomer used in the present invention may contain the compound represented by the above formula (2) or a salt thereof, and other monomers as necessary.
重合開始剤としては、通常、RAFT重合に用いられるフリーラジカルが生成するものであれば特に限定はない。例えば、熱重合開始剤(過酸化物、過オキシエステル、アゾ化合物等);光重合開始剤;酸化還元重合開始剤等が挙げられる。また、電子線、X線、ガンマ線等の高エネルギー放射線等を用いたフリーラジカル生成手段を用いてもよい。 The polymerization initiator is not particularly limited as long as it generates free radicals that are normally used in RAFT polymerization. Examples include thermal polymerization initiators (peroxides, peroxyesters, azo compounds, etc.); photopolymerization initiators; redox polymerization initiators, and the like. Alternatively, free radical generating means using high-energy radiation such as electron beams, X-rays, and gamma rays may be used.
熱重合開始剤としては、例えば、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-シアノブタン)、ジメチル2,2’-アゾビス(イソブチレート)、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリアン酸)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)(ACHN)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(ABN-E)、2-(t-ブチルアゾ)-2-シアノプロパン、2,2’-アゾビス{2-メチル-N-[1,1-bis(ヒドロキシメチル)-2-ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド](AMHP)、4,4’-アゾビス(4-シアノペンタン酸)(ACPA)、2、2’-アゾビス(5-ヒドロキシ-2メチルペンタンニトリル)(AHPN)、2,2’-アゾビス(N,N’-ジメチレンイソブチルアミジン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス(N,N’-ジメチレンイソブチルアミジン)、2,2’-アゾビス{2-メチル-N-[1,1-bis(ヒドロキシメチル)-2-ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2’-アゾビス{2-メチル-N-[1,1-bis(ヒドロキシメチル)-2-エチル]プロピオンアミド}、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’-アゾビス(イソブチルアミド)二水和物、2,2’-アゾビス(2,2,4-トリメチルペンタン)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロパン)、t-ブチルパーオキシアセテート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-アミルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシピバレート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジシクロヘキシルパーオキシジカーボネート、ジクミルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド(BPO)、ジラウロリルパーオキサイド(LPO)、カリウムパーオキシジスルフェート、アンモニウムパーオキシジスルフェート、tert-ブチル2-エチルヘキサンパーオキソエート、ジ-t-ブチル次亜硝酸塩、ジクミル次亜硝酸塩等が挙げられる。このうちの1種、又は2種以上の組合せを選択することができる。 Examples of the thermal polymerization initiator include 2,2'-azobis(isobutyronitrile), 2,2'-azobis(2-cyanobutane), dimethyl 2,2'-azobis(isobutyrate), 4,4'- Azobis(4-cyanovaleric acid), 1,1'-azobis(cyclohexanecarbonitrile) (ACHN), 2,2'-azobis(2-methylbutyronitrile) (ABN-E), 2-(t-butylazo )-2-cyanopropane, 2,2'-azobis{2-methyl-N-[1,1-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethyl]propionamide}, 2,2'-azobis[2-methyl -N-(2-hydroxyethyl)propionamide] (AMHP), 4,4'-azobis(4-cyanopentanoic acid) (ACPA), 2,2'-azobis(5-hydroxy-2methylpentanenitrile) ( AHPN), 2,2'-azobis(N,N'-dimethyleneisobutyramidine) dihydrochloride, 2,2'-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride, 2,2'-azobis(N,N'- dimethyleneisobutyramidine), 2,2'-azobis{2-methyl-N-[1,1-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethyl]propionamide}, 2,2'-azobis{2-methyl- N-[1,1-bis(hydroxymethyl)-2-ethyl]propionamide}, 2,2'-azobis[2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propionamide], 2,2'-azobis (isobutyramide) dihydrate, 2,2'-azobis(2,2,4-trimethylpentane), 2,2'-azobis(2-methylpropane), t-butylperoxyacetate, t-butylperoxyacetate Oxybenzoate, t-butylperoxyneodecanoate, t-butylperoxyisobutyrate, t-amylperoxypivalate, t-butylperoxypivalate, diisopropylperoxydicarbonate, dicyclohexylperoxydicarbonate, Dicumyl peroxide, dibenzoyl peroxide (BPO), dilaurolyl peroxide (LPO), potassium peroxydisulfate, ammonium peroxydisulfate, tert-butyl 2-ethylhexane peroxoate, di-t -Butyl hyponitrite, dicumyl hyponitrite, etc. One or a combination of two or more of these can be selected.
光重合開始剤としては、例えば、ベンゼン誘導体、ベンゾフェノン、アシルホスフィンオキシド、及び、光酸化還元システムが選択される。 As photopolymerization initiators, for example, benzene derivatives, benzophenones, acylphosphine oxides and photoredox systems are selected.
酸化還元重合開始剤としては、例えば、以下の酸化体(カリウム、パーオキシジスルフェート、過酸化水素、t-ブチルヒドロパーオキサイド等)及び還元体(鉄(II)、チタン(III)、チオ硫酸カリウム、亜硫酸水素カリウム等)の組合せが挙げられる。 Examples of redox polymerization initiators include the following oxidants (potassium, peroxydisulfate, hydrogen peroxide, t-butyl hydroperoxide, etc.) and reductants (iron (II), titanium (III), thio (potassium sulfate, potassium hydrogen sulfite, etc.).
その他好適な重合開始剤及び方法は、公知のものを採用することができる。 Other suitable polymerization initiators and methods may be those known in the art.
親水性溶媒に溶解し易い重合開始剤としては、例えば、4,4-アゾビス(シアノバレリアン酸)、2,2’-アゾビス{2-メチル-N-[1,1-bis(ヒドロキシメチル)-2-ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’-アゾビス(N、N’-ジメチレンイソブチルアミジン)、2,2’-アゾビス(N、N’-ジメチレンイソブチルアミジン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス{2-メチル-N-[1,1-bis(ヒドロキシメチル)-2-エチル]プロピオンアミド}、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’-アゾビス(イソブチルアミド)二水和物、及び、これらの誘導体が挙げられるが、これに限られるものではない。 Examples of polymerization initiators that are easily soluble in hydrophilic solvents include 4,4-azobis(cyanovaleric acid), 2,2'-azobis{2-methyl-N-[1,1-bis(hydroxymethyl)- 2-hydroxyethyl]propionamide}, 2,2'-azobis[2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propionamide], 2,2'-azobis(N,N'-dimethyleneisobutyramidine), 2,2'-azobis(N,N'-dimethyleneisobutyramidine) dihydrochloride, 2,2'-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride, 2,2'-azobis{2-methyl-N-[1 , 1-bis(hydroxymethyl)-2-ethyl]propionamide}, 2,2'-azobis[2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propionamide], 2,2'-azobis(isobutyramide) Examples include, but are not limited to, dihydrates and derivatives thereof.
疎水性溶媒に溶解し易い重合開始剤としては、アゾ化合物があり、例えば公知の物質2,2’-アゾビスイソブチロニトリルが挙げられる。
その他の好適な開始剤化合物としては、アセチルパーオキサイド、過酸化ベンゾイル等のアシルパーオキサイド、t-ブチルα-クミルパーオキサイド等のアルキルパーオキサイドが挙げられる。t-ブチルハイドロパーオキサイド、クミルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイドも使用することができる。
Polymerization initiators that are easily soluble in hydrophobic solvents include azo compounds, such as the known substance 2,2'-azobisisobutyronitrile.
Other suitable initiator compounds include acyl peroxides such as acetyl peroxide, benzoyl peroxide, and alkyl peroxides such as t-butyl α-cumyl peroxide. Hydroperoxides such as t-butyl hydroperoxide and cumyl hydroperoxide can also be used.
重合開始剤の使用量は、ビニル系単量体の種類及び量等の諸条件に応じて適宜設定することができ特に制限されない。例えば、分子量分布がより小さい重合体を得る点から、上記2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合制御剤(特に、RAFT剤)1モルに対する上記ラジカル重合開始剤の使用量を0.5モル以下とすることが好ましく、0.2モル以下とすることがより好ましい。また、重合反応を安定的に行う観点から、上記重合制御剤1モルに対するラジカル重合開始剤の使用量を、0.001モル以上とすることが好ましく、0.005モル以上とすることがより好ましい。よって、上記重合制御剤1モルに対するラジカル重合開始剤の使用量は、0.001モル以上0.5モル以下の範囲が好ましく、0.005モル以上0.2モル以下の範囲がより好ましい。 The amount of the polymerization initiator to be used can be appropriately set depending on various conditions such as the type and amount of the vinyl monomer and is not particularly limited. For example, in order to obtain a polymer with a smaller molecular weight distribution, the amount of the radical polymerization initiator used per mole of the polymerization control agent (especially the RAFT agent) having two or more thiocarbonylthio groups is 0.5 mole or less. The amount is preferably 0.2 mol or less, and more preferably 0.2 mol or less. In addition, from the viewpoint of stably performing the polymerization reaction, the amount of the radical polymerization initiator to be used per 1 mol of the polymerization control agent is preferably 0.001 mol or more, more preferably 0.005 mol or more. . Therefore, the amount of the radical polymerization initiator to be used per mole of the polymerization control agent is preferably in the range of 0.001 mol or more and 0.5 mol or less, and more preferably in the range of 0.005 mol or more and 0.2 mol or less.
RAFT法による重合反応の際の反応温度は、好ましくは30℃以上120℃以下であり、より好ましくは40℃以上110℃以下であり、さらに好ましくは50℃以上100℃以下である。反応温度が30℃以上であれば、重合反応を円滑に進めることができる。一方、反応温度が120℃以下であれば、副反応が抑制できるとともに、使用できる開始剤や溶媒に関する制限が緩和される。 The reaction temperature during the polymerization reaction by the RAFT method is preferably 30°C or more and 120°C or less, more preferably 40°C or more and 110°C or less, and still more preferably 50°C or more and 100°C or less. When the reaction temperature is 30°C or higher, the polymerization reaction can proceed smoothly. On the other hand, if the reaction temperature is 120° C. or lower, side reactions can be suppressed and restrictions regarding usable initiators and solvents are relaxed.
2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合制御剤としては、例えば、分子内に2以上の式(1a):
で表される基を有するRAFT剤が挙げられる。
As a polymerization control agent having two or more thiocarbonylthio groups, for example, two or more of formula (1a) in the molecule:
A RAFT agent having a group represented by:
RA及びRBで示される「置換基を有していてもよいアルキル基」の「アルキル基」としては、直鎖又は分岐のC1~C20(さらにC1~C15、よりさらにC1~C10、特にC1~C6)のアルキル基が挙げられる。当該アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ラウリル基、ステアリル基等が挙げられる。「アルキル基」が置換基を有する場合、当該置換基としては、例えば、エポキシ基、水酸基、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、ホルミル基、アルキルカルボニル基、カルボキシル基、スルホン酸基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、イソシアナート基、シアノ基、シリル基、ハロゲン原子、アミノ基等が挙げられる。「アルキル基」はこれらの置換基から選択される1個以上の置換基を有していてもよい。 The "alkyl group" of the "alkyl group which may have a substituent" represented by R A and R B includes straight chain or branched C1 to C20 (furthermore C1 to C15, even more C1 to C10, especially C1 to C10). Examples include C1 to C6) alkyl groups. Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, Examples include undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, lauryl group, and stearyl group. When the "alkyl group" has a substituent, examples of the substituent include an epoxy group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, a formyl group, an alkylcarbonyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, and an alkoxycarbonyl group. , an aryloxycarbonyl group, an isocyanate group, a cyano group, a silyl group, a halogen atom, an amino group, and the like. The "alkyl group" may have one or more substituents selected from these substituents.
RA及びRBで示される「置換基を有していてもよいアリール基」の「アリール基」としては、芳香族炭化水素から水素原子1個を除いた1価の基を意味し、例えば、単環又は2以上の環が縮環したC6~C20のアリール基が挙げられる。当該アリール基としては、例えば、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-アントラセニル基等が挙げられる。「アリール基」が置換基を有する場合、当該置換基としては、例えば、エポキシ基、水酸基、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、ホルミル基、アルキルカルボニル基、カルボキシル基、スルホン酸基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、イソシアナート基、シアノ基、シリル基、ハロゲン原子、アミノ基等が挙げられる。「アリール基」はこれらの置換基から選択される1個以上の置換基を有していてもよい。 The "aryl group" in the "aryl group which may have a substituent" represented by R A and R B means a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon, such as , a C6 to C20 aryl group having a single ring or two or more rings condensed together. Examples of the aryl group include phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, and 1-anthracenyl group. When the "aryl group" has a substituent, examples of the substituent include an epoxy group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, a formyl group, an alkylcarbonyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, and an alkoxycarbonyl group. , an aryloxycarbonyl group, an isocyanate group, a cyano group, a silyl group, a halogen atom, an amino group, and the like. The "aryl group" may have one or more substituents selected from these substituents.
RA及びRBで示される「置換基を有していてもよいヘテロアリール基」の「ヘテロアリール基」としては、ヘテロ芳香族炭化水素から水素原子1個を除いた1価の基を意味し、例えば、単環又は2以上の環が縮環したC5~C20のヘテロアリール基が挙げられる。当該ヘテロアリール基としては、例えば、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、ピリミジニル基等が挙げられる。「ヘテロアリール基」が置換基を有する場合、当該置換基としては、例えば、エポキシ基、水酸基、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、ホルミル基、アルキルカルボニル基、カルボキシル基、スルホン酸基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、イソシアナート基、シアノ基、シリル基、ハロゲン原子、アミノ基等が挙げられる。「ヘテロアリール基」は、これらの置換基から選択される1個以上の置換基を有していてもよい。 The "heteroaryl group" of the "heteroaryl group which may have a substituent" represented by R A and R B means a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom from a heteroaromatic hydrocarbon. Examples include C5 to C20 heteroaryl groups having a single ring or two or more fused rings. Examples of the heteroaryl group include a pyridyl group, a quinolyl group, an isoquinolyl group, and a pyrimidinyl group. When the "heteroaryl group" has a substituent, examples of the substituent include an epoxy group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, a formyl group, an alkylcarbonyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, and an alkoxycarbonyl group. group, aryloxycarbonyl group, isocyanate group, cyano group, silyl group, halogen atom, amino group and the like. The "heteroaryl group" may have one or more substituents selected from these substituents.
RA及びRBで示される「置換基を有していてもよいアラルキル基の「アラルキル基」としては、上記「アルキル基」上の1以上の水素原子が上記「アリール基」で置換された基を意味する。「アラルキル基」が置換基を有する場合、当該置換基としては、上記「アルキル基」及び「アリール基」の置換基として列挙したものが挙げられる。 The "aralkyl group" of the "aralkyl group which may have a substituent" represented by R A and R B is one in which one or more hydrogen atoms on the above "alkyl group" is substituted with the above "aryl group". means base. When the "aralkyl group" has a substituent, examples of the substituent include those listed as the substituents for the "alkyl group" and "aryl group" above.
Zが-NRARBで示される基のとき、RA及びRBは互いに結合して隣接する窒素原子と共に形成する環としては、当該環を構成する窒素原子が中性及びカチオン性である環を含み、例えば、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、ピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、オキサゾール環、チアゾール環、モルホリン環、チアジン環、トリアゾール環等が挙げられる。当該環が置換基を有する場合、当該置換基としては、例えば、アルキル基(C1~C6アルキル基等)、オキソ基(=O)、エポキシ基、水酸基、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、ホルミル基、アルキルカルボニル基、カルボキシル基、スルホン酸基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、イソシアナート基、シアノ基、シリル基、ハロゲン原子、アミノ基等が挙げられる。当該環は、これらの置換基から選択される1個以上の置換基を有していてもよい。 When Z is a group represented by -NR A R B , R A and R B are bonded to each other to form a ring with adjacent nitrogen atoms, and the nitrogen atoms constituting the ring are neutral and cationic. Examples include pyrrole ring, pyrazole ring, imidazole ring, pyrrolidine ring, piperidine ring, piperazine ring, pyridine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, oxazole ring, thiazole ring, morpholine ring, thiazine ring, triazole ring, etc. It will be done. When the ring has a substituent, examples of the substituent include an alkyl group (such as a C1 to C6 alkyl group), an oxo group (=O), an epoxy group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, and a formyl group. group, an alkylcarbonyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an isocyanate group, a cyano group, a silyl group, a halogen atom, an amino group, and the like. The ring may have one or more substituents selected from these substituents.
Zは、-SRAで示される基であることが好ましい。 Z is preferably a group represented by -SR A.
上記分子内に2以上の式(1a)で表される基を有するRAFT剤の具体例として、式(1):
で表される化合物又はその塩が挙げられる。
As a specific example of the RAFT agent having two or more groups represented by formula (1a) in the molecule, formula (1):
Examples include compounds represented by: or salts thereof.
Rで示される上記n価の有機基は、-S-C(=S)-Zで示される基(式(1a)で表される基)と結合する炭素原子を有しており、当該炭素原子は、ビニル系単量体とのリビングラジカル重合(特に、RAFT重合)反応の基点となりうる。当該炭素原子は、RAFT重合の反応性等の観点から、Rに含まれるsp2混成軌道炭素又はsp混成軌道炭素と結合していることが好ましい。当該sp2混成軌道炭素又はsp混成軌道炭素としては、例えば、芳香環上の炭素原子、ヘテロ芳香環上の炭素原子、カルボニル基(C=O)の炭素原子、シアノ基の炭素原子等が挙げられる。 The n-valent organic group represented by R has a carbon atom bonded to the group represented by -S-C(=S)-Z (the group represented by formula (1a)), and the The atom can serve as a base point for a living radical polymerization (particularly RAFT polymerization) reaction with a vinyl monomer. From the viewpoint of reactivity in RAFT polymerization, the carbon atom is preferably bonded to an sp 2 hybridized orbital carbon or an sp hybridized orbital carbon included in R. Examples of the sp 2- hybridized orbital carbon or sp-hybridized orbital carbon include a carbon atom on an aromatic ring, a carbon atom on a heteroaromatic ring, a carbon atom of a carbonyl group (C=O), a carbon atom of a cyano group, etc. It will be done.
式(1)で表されるRAFT剤は、公知の方法、例えば、Macromolecules 2003, 36, 2273-2283、Macromolecules 2005, 38, 9518-9525、Macromolecules 2007, 40, 4446-4455、Macromolecules 2012, 45, 4205-4215、J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12242-12243、J. Am. Chem. Soc.2011, 133, 15707-15713、特許第6174036号公報等に従い又は準じて製造することができる。 The RAFT agent represented by formula (1) can be prepared by a known method, for example, Macromolecules 2003, 36, 2273-2283, Macromolecules 2005, 38, 9518-9525, Macromolecules 2007, 40, 4446-4455, Macromolecules 2012, 45, 4205-4215, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12242-12243, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15707-15713, Patent No. 6174036, etc. can.
式(1)で表されるRAFT剤の態様の具体例として、以下の式(1A)~式(1C)で表される化合物又はその塩が挙げられる。
環Aで示される「置換基を有していてもよい芳香環」の「芳香環」としては、単環又は2以上の環が縮環したC6~C20の芳香環が挙げられる。当該芳香環としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン等が挙げられる。「芳香環」が置換基を有する場合、当該置換基としては、例えば、エポキシ基、水酸基、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、ホルミル基、アルキルカルボニル基、カルボキシル基、スルホン酸基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、イソシアナート基、シアノ基、シリル基、ハロゲン原子、アミノ基等が挙げられる。「芳香環」はこれらの置換基から選択される1個以上の置換基を有していてもよい。 The "aromatic ring" of the "aromatic ring which may have a substituent" represented by ring A includes a monocyclic ring or a C6 to C20 aromatic ring in which two or more rings are condensed. Examples of the aromatic ring include benzene, naphthalene, anthracene, and the like. When the "aromatic ring" has a substituent, examples of the substituent include an epoxy group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, a formyl group, an alkylcarbonyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, and an alkoxycarbonyl group. , an aryloxycarbonyl group, an isocyanate group, a cyano group, a silyl group, a halogen atom, an amino group, and the like. The "aromatic ring" may have one or more substituents selected from these substituents.
環Aで示される「置換基を有していてもよいヘテロ芳香環」の「ヘテロ芳香環」としては、単環又は2以上の環が縮環した、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子からなる群より選択される少なくとも1種のヘテロ原子を有するC6~C20のヘテロ芳香環が挙げられる。当該ヘテロ芳香環としては、例えば、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、チアジン環等が挙げられる。「ヘテロ芳香環」が置換基を有する場合、当該置換基としては、例えば、エポキシ基、水酸基、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、ホルミル基、アルキルカルボニル基、カルボキシル基、スルホン酸基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、イソシアナート基、シアノ基、シリル基、ハロゲン原子、アミノ基等が挙げられる。「ヘテロ芳香環」はこれらの置換基から選択される1個以上の置換基を有していてもよい。 The "hetero aromatic ring" of the "hetero aromatic ring which may have a substituent" represented by ring A is a monocyclic ring or a fused ring of two or more rings, consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom. C6 to C20 heteroaromatic rings having at least one heteroatom selected from the group. Examples of the heteroaromatic ring include a pyridine ring, a pyrazine ring, a pyrimidine ring, and a thiazine ring. When the "heteroaromatic ring" has a substituent, examples of the substituent include an epoxy group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, a formyl group, an alkylcarbonyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, and an alkoxycarbonyl group. group, aryloxycarbonyl group, isocyanate group, cyano group, silyl group, halogen atom, amino group and the like. The "heteroaromatic ring" may have one or more substituents selected from these substituents.
Ra及びRbで示される「アルキル基」としては、直鎖又は分岐のC1~C10(さらにC1~C6、特にC1~C3)のアルキル基が挙げられる。当該アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ドデシル基、ラウリル基、ステアリル基等が挙げられる。 Examples of the "alkyl group" represented by R a and R b include linear or branched C1 to C10 (and C1 to C6, particularly C1 to C3) alkyl groups. Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, dodecyl group, lauryl group, stearyl group, and the like.
pは2~10の整数が好ましく、2~4の整数がより好ましい。pは上記nの定義と同じである。qは1が好ましい。rは1~20の整数が好ましく、1~10の整数がより好ましい。 p is preferably an integer of 2 to 10, more preferably an integer of 2 to 4. p is the same as the definition of n above. q is preferably 1. r is preferably an integer of 1 to 20, more preferably an integer of 1 to 10.
2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合制御剤(RAFT剤)の使用量は特に限定はなく、目標とする数平均分子量(Mn)に応じて適宜設定することができる。 The amount of the polymerization control agent (RAFT agent) having two or more thiocarbonylthio groups is not particularly limited, and can be appropriately set depending on the target number average molecular weight (Mn).
本リビングラジカル重合反応は、酸素を含まない不活性ガス雰囲気下で実施することが好ましい。 重合反応の際の反応温度は、好ましくは40℃以上100℃以下であり、より好ましくは45℃以上90℃以下であり、さらに好ましくは50℃以上80℃以下である。反応温度が40℃以上であれば、重合反応を円滑に進めることができる。一方、反応温度が100℃以下であれば、副反応が抑制できるとともに、使用できる開始剤や溶媒に関する制限が緩和される。 This living radical polymerization reaction is preferably carried out under an oxygen-free inert gas atmosphere. The reaction temperature during the polymerization reaction is preferably 40°C or higher and 100°C or lower, more preferably 45°C or higher and 90°C or lower, and still more preferably 50°C or higher and 80°C or lower. When the reaction temperature is 40° C. or higher, the polymerization reaction can proceed smoothly. On the other hand, if the reaction temperature is 100° C. or lower, side reactions can be suppressed and restrictions regarding usable initiators and solvents are relaxed.
工程(i)の一形態を以下のように表現することができる。即ち、重合開始剤の存在下、式(1)で表されるRAFT剤を用いて、式(2)で表されるビニル系単量体を重合させることにより、式(3)で表される重合体(P1)を製造することができる。
kは重合の程度(目標とする数平均分子量(Mn))に応じて任意に設定することができる。U、V及びWは、工程(i)の中で又は追加の工程により、所望の官能基に変換することができる。 k can be arbitrarily set depending on the degree of polymerization (target number average molecular weight (Mn)). U, V and W can be converted into the desired functional groups during step (i) or by additional steps.
反応終了後は、再沈殿処理、真空乾燥等の公知の処理方法を用いて単離又は精製し、2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合体(P1)を得ることができる。 After the reaction is completed, the polymer (P1) having two or more thiocarbonylthio groups can be obtained by isolation or purification using a known treatment method such as reprecipitation treatment or vacuum drying.
なお、上記式(1A)~式(1C)で表される化合物は、いずれも公知の方法により製造することができる。例えば、次のようにして製造することができる。
Yで示される脱離基としては、例えば、ハロゲン原子(塩素原子、臭素原子等)等が挙げられる。
式(1A)で表される化合物は、式(6)で表される化合物、式(7)で表される化合物及び二硫化炭素(CS2)を反応させることにより製造することができる。例えば、調製例1及び2に従い又は準じて製造することができる。
Examples of the leaving group represented by Y include halogen atoms (chlorine atom, bromine atom, etc.).
The compound represented by formula (1A) can be produced by reacting the compound represented by formula (6), the compound represented by formula (7), and carbon disulfide (CS 2 ). For example, it can be produced according to or analogously to Preparation Examples 1 and 2.
式(1B)で表される化合物は、式(8)で表される化合物及び式(9)で表される化合物を縮合反応させることにより製造することができる。例えば、公知の脱水エステル化反応に従い又は準じて製造することができる。 The compound represented by formula (1B) can be produced by subjecting the compound represented by formula (8) and the compound represented by formula (9) to a condensation reaction. For example, it can be produced according to or analogously to a known dehydration esterification reaction.
式(1C)で表される化合物は、式(8)で表される化合物及び式(10)で表される化合物を縮合反応させることにより製造することができる。例えば、公知の脱水エステル化反応に従い又は準じて製造することができる。 The compound represented by formula (1C) can be produced by subjecting the compound represented by formula (8) and the compound represented by formula (10) to a condensation reaction. For example, it can be produced according to or analogously to a known dehydration esterification reaction.
工程(ii):
工程(ii)では、通常、溶媒の存在下、工程(i)で得られた重合体(P1)に対して求核剤を反応させて、チオカルボニル基を除去し、2以上のメルカプト基(-SH)を有する重合体(P2)を得る。 Step (ii):
In step (ii), the polymer (P1) obtained in step (i) is usually reacted with a nucleophile in the presence of a solvent to remove the thiocarbonyl group and form two or more mercapto groups ( -SH) to obtain a polymer (P2).
溶媒は、求核反応に通常用いられる公知の溶媒を使用することができる。例えば、ニトリル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、オルトエステル系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アルコール及び水等が挙げられる。
ニトリル系溶媒の具体例としては、アセトニトリル、イソブチロニトリル及びベンゾニトリル等が挙げられる。
芳香族炭化水素系溶媒の具体例としては、ベンゼン、トルエン及びキシレン等が挙げられる。
エーテル系溶媒の具体例としては、アニソール、ジブチルエーテル及びテトラヒドロフラン等が挙げられる。
ケトン系溶媒の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びシクロヘキサノン等が挙げられる。
エステル系溶媒の具体例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル及び酢酸ブチル等が挙げられる。
オルトエステル系溶媒の具体例としては、オルト蟻酸トリメチル、オルト蟻酸トリエチル、オルト蟻酸トリ(n-プロピル)、オルト蟻酸トリ(イソプロピル)、オルト酢酸トリメチル、オルト酢酸トリエチル、オルトプロピオン酸トリエチル、オルトn-酪酸トリメチル、及びオルトイソ酪酸トリメチル等が挙げられる。
これらは、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
As the solvent, known solvents commonly used in nucleophilic reactions can be used. Examples include nitrile solvents, aromatic hydrocarbon solvents, ether solvents, ketone solvents, ester solvents, orthoester solvents, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, alcohol, and water.
Specific examples of nitrile solvents include acetonitrile, isobutyronitrile, and benzonitrile.
Specific examples of aromatic hydrocarbon solvents include benzene, toluene, and xylene.
Specific examples of ether solvents include anisole, dibutyl ether, and tetrahydrofuran.
Specific examples of ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone.
Specific examples of ester solvents include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, and butyl acetate.
Specific examples of orthoester solvents include trimethyl orthoformate, triethyl orthoformate, tri(n-propyl) orthoformate, tri(isopropyl) orthoformate, trimethyl orthoacetate, triethyl orthoacetate, triethyl orthopropionate, and n-orthoformate. Examples include trimethyl butyrate and trimethyl orthoisobutyrate.
These can be used alone or in combination of two or more.
求核剤としては、チオカルボニルチオ基をメルカプト基に変換できるものであれば特に限定はない。例えば、アンモニア、アミン化合物、金属アルコキシド(ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド等)、及び、チオール化合物等の求核性試薬が挙げられる。このうち、第一級又は第二級アミン化合物等のアミン化合物が好ましい。具体的には、例えば、エチルアミン、n-プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ベンジルアミン、エチレンジアミン、ヒドラジン、ピペリジン、アミノエタノール、及びこれらの組み合わせが挙げられる。 The nucleophile is not particularly limited as long as it can convert a thiocarbonylthio group into a mercapto group. Examples include nucleophilic reagents such as ammonia, amine compounds, metal alkoxides (sodium methoxide, sodium ethoxide, etc.), and thiol compounds. Among these, amine compounds such as primary or secondary amine compounds are preferred. Specific examples include ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, butylamine, hexylamine, octylamine, benzylamine, ethylenediamine, hydrazine, piperidine, aminoethanol, and combinations thereof.
求核剤の使用量は、通常、重合体(P1)に含まれるチオカルボニルチオ基の当量に応じて適宜選択することができる。求核剤のチオカルボニルチオ基に対するモル当量としては、反応効率の点から、1モル当量以上好ましく、10モル当量以上がさらに好ましく、20モル当量以上が特に好ましい。また、未反応の求核剤による臭気の影響が小さい点から、70モル当量以下が好ましく、60モル当量以下がさらに好ましく、50モル当量以下が特に好ましい。 The amount of the nucleophile to be used can usually be appropriately selected depending on the equivalent weight of the thiocarbonylthio group contained in the polymer (P1). The molar equivalent of the nucleophile to the thiocarbonylthio group is preferably 1 molar equivalent or more, more preferably 10 molar equivalent or more, particularly preferably 20 molar equivalent or more, from the viewpoint of reaction efficiency. Further, from the viewpoint of having little influence of odor due to unreacted nucleophilic agents, the amount is preferably 70 molar equivalents or less, more preferably 60 molar equivalents or less, and particularly preferably 50 molar equivalents or less.
このような、アミン化合物を用いて2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合体(P1)からチオカルボニル基を除去する反応を、アミノ分解と称することもある。 Such a reaction in which a thiocarbonyl group is removed from a polymer (P1) having two or more thiocarbonylthio groups using an amine compound is sometimes referred to as aminolysis.
チオカルボニル基をアミノ分解により除去する際には、生成するメルカプト基が酸化されジスルフィド(S-S)を形成しないように、反応系から酸素が除かれていることが好ましい。例えば、酸素の除去と併せて、還元剤を重合体(P1)の溶液に供給し、ジスルフィド生成を抑制することができる。 When removing a thiocarbonyl group by aminolysis, it is preferable to remove oxygen from the reaction system so that the mercapto group produced is not oxidized to form disulfide (SS). For example, in addition to removing oxygen, a reducing agent can be supplied to the solution of the polymer (P1) to suppress disulfide formation.
還元剤としては、トリブチルホスフィン、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)、トリブチルホスフィンと共に用いられるNaBH4、LiBH(C2H5)3等の水素化ホウ素、ジメチルフェニルホスフィン(DMPP)、亜ジチオン酸ナトリウム(Na2S2O4)、重亜硫酸ナトリウム(NaHSO3)、エチレンジアミンテトラ(酢酸)(EDTA)、及び、これらの組み合わせが挙げられる。 Examples of reducing agents include tributylphosphine, tris(2-carboxyethyl)phosphine (TCEP), borohydride such as NaBH 4 used with tributylphosphine, LiBH(C 2 H 5 ) 3, dimethylphenylphosphine (DMPP), Examples include sodium dithionate (Na 2 S 2 O 4 ), sodium bisulfite (NaHSO 3 ), ethylenediaminetetra(acetic acid) (EDTA), and combinations thereof.
反応温度としては、反応効率の点から、10℃以上が好ましく、15℃以上がさらに好ましく、25℃以上が特に好ましい。また、ポリマー主鎖への求核反応等の副反応が生じ難い点から、80℃以下が好ましく、60℃以下がさらに好ましく、50℃以下が特に好ましい。 From the viewpoint of reaction efficiency, the reaction temperature is preferably 10°C or higher, more preferably 15°C or higher, and particularly preferably 25°C or higher. In addition, from the viewpoint that side reactions such as nucleophilic reactions to the polymer main chain are unlikely to occur, the temperature is preferably 80°C or lower, more preferably 60°C or lower, and particularly preferably 50°C or lower.
反応時間としては、反応効率の点から、1時間以上が好ましく、2時間以上がさらに好ましく、3時間以上が特に好ましい。また、ポリマー主鎖への求核反応等の副反応が生じ難い点から、48時間以下が好ましく、36時間以下がさらに好ましく、24時間以下が特に好ましい。 From the viewpoint of reaction efficiency, the reaction time is preferably 1 hour or more, more preferably 2 hours or more, and particularly preferably 3 hours or more. In addition, from the viewpoint that side reactions such as nucleophilic reactions to the polymer main chain are unlikely to occur, the heating time is preferably 48 hours or less, more preferably 36 hours or less, and particularly preferably 24 hours or less.
反応の進行は、例えば、次のようにしてモニタリングすることができる。溶液の一部を抜き取り、この溶液を再沈殿精製及び真空乾燥しサンプルを調製し、その1H-NMR測定より、RAFT基(チオカルボニルチオ基)が結合している炭素上のプロトン由来のピークが消失し、生成するSH基が結合している炭素上のプロトン由来のピークが出現することを観測した。このピーク積分値と開始末端に存在する特徴的なプロトン(例えば、ベンゼン環上の水素原子)由来のピーク積分値とから、一分子当たりのSH基数を確認することができる。 The progress of the reaction can be monitored, for example, as follows. A sample was prepared by extracting a part of the solution, purifying the solution by reprecipitation and vacuum drying, and 1 H-NMR measurement of the sample revealed that a peak derived from the proton on the carbon to which the RAFT group (thiocarbonylthio group) is bonded was detected. was observed to disappear, and a peak derived from the proton on the carbon to which the generated SH group was bonded appeared. The number of SH groups per molecule can be confirmed from this peak integral value and the peak integral value derived from a characteristic proton (for example, a hydrogen atom on a benzene ring) present at the starting end.
工程(ii)の一形態を以下のように表現することができる。即ち、式(3)で表される重合体(P1)に求核剤を反応させることにより、式(4)で表される重合体(P2)を製造することができる。
反応終了後は、再沈殿処理、真空乾燥等の公知の処理方法を用いて単離又は精製し、2以上のメルカプト基を有する重合体(P2)を得ることができ、さらに工程(iii)に供することができる。或いは、本反応で得られた2以上のメルカプト基を有する重合体(P2)を含む溶液を用いて、単離又は精製することなく工程(iii)に供することもできる。 After the reaction is completed, a polymer (P2) having two or more mercapto groups can be obtained by isolation or purification using a known treatment method such as reprecipitation treatment or vacuum drying, and then proceed to step (iii). can be provided. Alternatively, the solution containing the polymer (P2) having two or more mercapto groups obtained in this reaction can be used in step (iii) without isolation or purification.
工程(iii):
工程(iii)では、通常、溶媒中、工程(ii)で得られた重合体(P2)に対して、当該メルカプト基と反応性を有する化合物を反応させて、2以上の末端が官能基化された重合体(P3)を製造する。 Step (iii):
In step (iii), the polymer (P2) obtained in step (ii) is usually reacted with a compound that is reactive with the mercapto group in a solvent to functionalize two or more terminals. A polymer (P3) is produced.
溶媒は、公知の溶媒を使用することができる。例えば、ニトリル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、オルトエステル系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アルコール及び水等が挙げられる。
ニトリル系溶媒の具体例としては、アセトニトリル、イソブチロニトリル及びベンゾニトリル等が挙げられる。
芳香族炭化水素系溶媒の具体例としては、ベンゼン、トルエン及びキシレン等が挙げられる。
エーテル系溶媒の具体例としては、アニソール、ジブチルエーテル及びテトラヒドロフラン等が挙げられる。
ケトン系溶媒の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びシクロヘキサノン等が挙げられる。
エステル系溶媒の具体例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル及び酢酸ブチル等が挙げられる。
オルトエステル系溶媒の具体例としては、オルト蟻酸トリメチル、オルト蟻酸トリエチル、オルト蟻酸トリ(n-プロピル)、オルト蟻酸トリ(イソプロピル)、オルト酢酸トリメチル、オルト酢酸トリエチル、オルトプロピオン酸トリエチル、オルトn-酪酸トリメチル、及びオルトイソ酪酸トリメチル等が挙げられる。
これらは、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
A known solvent can be used as the solvent. Examples include nitrile solvents, aromatic hydrocarbon solvents, ether solvents, ketone solvents, ester solvents, orthoester solvents, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, alcohol, and water.
Specific examples of nitrile solvents include acetonitrile, isobutyronitrile, and benzonitrile.
Specific examples of aromatic hydrocarbon solvents include benzene, toluene, and xylene.
Specific examples of ether solvents include anisole, dibutyl ether, and tetrahydrofuran.
Specific examples of ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone.
Specific examples of ester solvents include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, and butyl acetate.
Specific examples of orthoester solvents include trimethyl orthoformate, triethyl orthoformate, tri(n-propyl) orthoformate, tri(isopropyl) orthoformate, trimethyl orthoacetate, triethyl orthoacetate, triethyl orthopropionate, and n-orthoformate. Examples include trimethyl butyrate and trimethyl orthoisobutyrate.
These can be used alone or in combination of two or more.
メルカプト基と反応性を有する化合物としては、(メタ)アクリロイル基含有化合物、エポキシ基含有化合物、イソシアネート基含有化合物、アルケニル基含有化合物等が挙げられる。この化合物は、架橋性官能基を有していることが好ましく、当該架橋性官能基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、架橋性シリル基等が挙げられる。架橋性シリル基としては、例えば、アルコキシシリル基(トリアルコキシシリル基、ジアルコキシアルキルシリル基等)が挙げられ、具体的には、トリC1~C4アルコキシシリル基、ジC1~C4アルコキシ(C1~C4アルキル)シリル基等が挙げられる。当該化合物は、架橋性官能基を1種又は2種以上を有していてもよい。 Examples of the compound having reactivity with a mercapto group include (meth)acryloyl group-containing compounds, epoxy group-containing compounds, isocyanate group-containing compounds, and alkenyl group-containing compounds. This compound preferably has a crosslinkable functional group, and examples of the crosslinkable functional group include a hydroxyl group, a carboxyl group, a (meth)acryloyl group, an epoxy group, and a crosslinkable silyl group. Examples of the crosslinkable silyl group include alkoxysilyl groups (trialkoxysilyl group, dialkoxyalkylsilyl group, etc.), and specifically, triC1-C4 alkoxysilyl group, diC1-C4 alkoxy (C1-C4 alkoxysilyl group, etc.). C4 alkyl) silyl group, etc. The compound may have one or more crosslinkable functional groups.
メルカプト基と反応性を有する化合物の具体例としては、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等の分子内に(メタ)アクリロイル基を2つ以上有する化合物;2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート等の分子内に(メタ)アクリロイル基とイソシアネート基を有する化合物;メタクリル酸グリシジル等の分子内に(メタ)アクリロイル基とエポキシ基を有する化合物;アリル(メタ)アクリレート等の分子内に(メタ)アクリロイル基とアルケニル基を有する化合物;(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル等の分子内に(メタ)アクリロイル基と水酸基を有する化合物;(メタ)アクリル酸等の分子内に(メタ)アクリロイル基とカルボキシル基を有する化合物;γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等の分子内に(メタ)アクリロキシ基と架橋性シリル基を有する化合物;1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル分子内にエポキシ基を2つ以上有する化合物;γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等の分子内にエポキシ基と架橋性シリル基を有する化合物;γ-イソシアナートプロピルトリメトキシシラン、γ-イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、γ-イソシアナートプロピルメチルジメトキシシラン等の分子内にイソシアネート基と架橋性シリル基を有する化合物;ビニルアルコール、3-ブテン-1-オール等の分子内にアルケニル基と水酸基を有する化合物;ビニル酢酸、アリル酢酸、6-ヘプテン酸等の分子内にアルケニル基とカルボキシル基を有する化合物等が挙げられる。 Specific examples of compounds that are reactive with mercapto groups include compounds with two (meth)acryloyl groups in the molecule, such as 1,4-butanediol di(meth)acrylate and 1,6-hexanediol di(meth)acrylate. Compounds having (meth)acryloyl group and isocyanate group in the molecule such as 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate and 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate; ) Compounds having an acryloyl group and an epoxy group; Compounds having a (meth)acryloyl group and an alkenyl group in the molecule such as allyl (meth)acrylate; 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 3-hydroxy (meth)acrylate Compounds having a (meth)acryloyl group and a hydroxyl group in the molecule such as propyl; Compounds having a (meth)acryloyl group and a carboxyl group in the molecule such as (meth)acrylic acid; γ-(meth)acryloxypropyltrimethoxysilane , γ-(meth)acryloxypropyltriethoxysilane, γ-(meth)acryloxypropylmethyldimethoxysilane, etc. Compounds having a (meth)acryloxy group and a crosslinkable silyl group in the molecule; 1,4-butanediol di Glycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether Compounds having two or more epoxy groups in the molecule; γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyl Compounds that have an epoxy group and a crosslinkable silyl group in the molecule such as methyldimethoxysilane; Compounds with isocyanate groups and crosslinkable silyl groups; compounds with alkenyl groups and hydroxyl groups in the molecule, such as vinyl alcohol and 3-buten-1-ol; alkenyl groups in the molecule, such as vinyl acetic acid, allyl acetic acid, and 6-heptenoic acid. Examples include compounds having a group and a carboxyl group.
メルカプト基と反応性を有する化合物の使用量は、通常、重合体(P2)に含まれるメルカプト基の当量に応じて適宜選択することができ、例えば、重合体(P2)に含まれるメルカプト基の1モル当量に対して、通常、0.1~50モル当量、好ましくは0.5~20モル当量である。 The amount of the compound reactive with a mercapto group can be selected appropriately depending on the equivalent weight of the mercapto group contained in the polymer (P2). It is usually 0.1 to 50 molar equivalents, preferably 0.5 to 20 molar equivalents per 1 molar equivalent.
本反応において、重合体(P2)に含まれるメルカプト基が酸化されジスルフィド(S-S)を形成しないように、反応系から酸素が除かれていることが好ましい。例えば、上記工程(ii)に記載した還元剤を含めることもできる。 In this reaction, it is preferable that oxygen be removed from the reaction system so that the mercapto groups contained in the polymer (P2) are not oxidized to form disulfide (SS). For example, the reducing agent described in step (ii) above can also be included.
本反応は、通常、0~200℃、好ましくは室温~150℃で、1~24時間反応することができる。反応終了後は、再沈殿処理、真空乾燥等の公知の処理方法を用いて単離又は精製し、2以上の末端が官能基化された重合体(P3)を得ることができる。 This reaction can be carried out usually at 0 to 200°C, preferably at room temperature to 150°C, for 1 to 24 hours. After the reaction is completed, it can be isolated or purified using a known treatment method such as reprecipitation treatment or vacuum drying to obtain a polymer (P3) in which two or more terminals have been functionalized.
当該重合体(P3)の分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定(ポリスチレン換算)より、数平均分子量(Mn)は、通常、2000~1000000、特に、5000~500000であり、重量平均分子量(Mw)は、通常2000~1000000、特に5000~500000であり、多分散度(Mw/Mn)は、通常1~5、特に1.02~3である。 The molecular weight of the polymer (P3) is determined by GPC (gel permeation chromatography) measurement (in terms of polystyrene), and the number average molecular weight (Mn) is usually 2,000 to 1,000,000, particularly 5,000 to 500,000, and the weight average molecular weight (Mw) is usually 2,000 to 1,000,000, especially 5,000 to 500,000, and the polydispersity (Mw/Mn) is usually 1 to 5, especially 1.02 to 3.
工程(iii)の一形態を以下のように表現することができる。即ち、式(4)で表される重合体(P2)に、メルカプト基と反応性を有する化合物を反応させることにより、式(5)で表される架橋性官能基を有する重合体(P3)を製造することができる。
基Xに含まれる架橋性官能基としては、例えば、上述した(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基、架橋性シリル基等が挙げられる。
One form of step (iii) can be expressed as follows. That is, by reacting the polymer (P2) represented by formula (4) with a compound having reactivity with a mercapto group, a polymer (P3) having a crosslinkable functional group represented by formula (5) is obtained. can be manufactured.
Examples of the crosslinkable functional group contained in the group X include the above-mentioned (meth)acryloyl group, epoxy group, hydroxyl group, carboxyl group, crosslinkable silyl group, and the like.
2.硬化性樹脂組成物及び硬化物
工程(iii)で得られた2以上の末端が官能基化された重合体(P3)は、必要に応じ他の成分を含有させて硬化性樹脂組成物とすることができる。当該組成物に含まれる他の成分としては、硬化触媒、架橋剤等が挙げられる。重合体(P3)に含まれる末端(具体的には、上記式(5)の基X)に架橋性官能基を含むことが好ましい。 2. Curable resin composition and cured product The polymer (P3) in which two or more terminals are functionalized obtained in step (iii) is made into a curable resin composition by containing other components as necessary. be able to. Other components contained in the composition include a curing catalyst, a crosslinking agent, and the like. It is preferable that the terminal (specifically, the group X of the above formula (5)) contained in the polymer (P3) contains a crosslinkable functional group.
上記の工程(iii)で得られた重合体(P3)及び硬化性樹脂組成物は、それぞれ硬化触媒を用いて硬化させることにより、硬化物を得ることができる。硬化する場合に、重合体(P3)に含まれる末端の架橋性官能基の種類に応じて、架橋剤を使用して硬化させてもよい。 A cured product can be obtained by curing the polymer (P3) and the curable resin composition obtained in the above step (iii) using a curing catalyst, respectively. When curing, a crosslinking agent may be used depending on the type of terminal crosslinkable functional group contained in the polymer (P3).
硬化触媒としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセチルアセトナート、ジブチル錫ジエチルヘキサノレート、ジブチル錫ジオクテート、ジブチル錫ジメチルマレート、ジブチル錫ジエチルマレート、ジブチル錫ジブチルマレート、ジブチル錫ジイソオクチルマレート、ジブチル錫ジトリデシルマレート、ジブチル錫ジベンジルマレート、ジブチル錫マレエート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジステアレート、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジエチルマレート、ジオクチル錫ジイソオクチルマレート等の4価のスズ化合物;テトラブチルチタネート、テトラプロピルチタネート等のチタン酸エステル;アルミニウムトリスアセチルアセトナート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート等の有機アルミニウム化合物;ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、チタンテトラアセチルアセトナート等のキレート化合物;オクチル酸鉛;ブチルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ジブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、オレイルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、キシリレンジアミン、トリエチレンジアミン、グアニジン、ジフェニルグアニジン、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、モルホリン、N-メチルモルホリン、2-エチル-4-メチルイミダゾール、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7(DBU)等のアミン系化合物;あるいはこれらのアミン系化合物のカルボン酸等との塩;過剰のポリアミンと多塩基酸とから得られる低分子量ポリアミド樹脂;過剰のポリアミンとエポキシ化合物との反応生成物;γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(β-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ基を有するシランカップリング剤等のシラノール縮合触媒;さらには他の酸性触媒、塩基性触媒等の公知のシラノール縮合触媒;テトラブチルアンモニウムブロミド等の公知の第4級アンモニウム塩;ベンゾイルパーオキサイド等のパーオキサイド化合物;ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛等のジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛;ジメチルジチオカルバミン酸鉄(III)等のジアルキルジチオカルバミン酸鉄(III)等が挙げられる。
硬化触媒の使用量は特に限定はなく、重合体(P3)100質量部に対し、通常、0.05~5質量部、好ましくは0.1~2質量部である。
Examples of the curing catalyst include dibutyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, dibutyltin diacetylacetonate, dibutyltin diethylhexanolate, dibutyltin dioctate, dibutyltin dimethyl maleate, dibutyltin diethyl maleate, dibutyltin dibutyl maleate, Dibutyltin diisooctyl maleate, dibutyltin ditridecyl maleate, dibutyltin dibenzyl maleate, dibutyltin maleate, dioctyltin diacetate, dioctyltin distearate, dioctyltin dilaurate, dioctyltin diethyl maleate, dioctyltin diisooctyl Tetravalent tin compounds such as malate; titanate esters such as tetrabutyl titanate and tetrapropyl titanate; organic aluminum compounds such as aluminum trisacetylacetonate, aluminum trisethylacetoacetate, and diisopropoxyaluminum ethylacetoacetate; zirconium tetra Chelate compounds such as acetylacetonate and titanium tetraacetylacetonate; lead octylate; butylamine, octylamine, laurylamine, dibutylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, oleylamine, cyclohexylamine, Benzylamine, diethylaminopropylamine, xylylenediamine, triethylenediamine, guanidine, diphenylguanidine, 2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol, morpholine, N-methylmorpholine, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1 , 8-diazabicyclo(5,4,0)undecene-7 (DBU); or salts of these amine compounds with carboxylic acids, etc.; low molecular weight obtained from excess polyamine and polybasic acid; Polyamide resin; reaction product of excess polyamine and epoxy compound; silanol condensation of silane coupling agents having amino groups such as γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-(β-aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, etc. Catalyst; Other known silanol condensation catalysts such as acidic catalysts and basic catalysts; Known quaternary ammonium salts such as tetrabutylammonium bromide; Peroxide compounds such as benzoyl peroxide; Dialkyl such as zinc diethyldithiocarbamate. Zinc dithiocarbamate; dialkyldithiocarbamate iron (III) such as dimethyldithiocarbamate iron (III), and the like.
The amount of the curing catalyst used is not particularly limited, and is usually 0.05 to 5 parts by weight, preferably 0.1 to 2 parts by weight, per 100 parts by weight of the polymer (P3).
架橋剤を用いる場合、架橋剤は、重合体(P3)の末端の架橋性官能基の種類に応じて適宜選択することができる。 When using a crosslinking agent, the crosslinking agent can be appropriately selected depending on the type of crosslinkable functional group at the terminal of the polymer (P3).
重合体(P3)に含まれる末端の架橋性官能基が、(メタ)アクリロイル基である場合、通常、紫外線、可視光線及び電子線等の活性エネルギー線の照射又は熱により硬化させることが好ましい。
活性エネルギー線により硬化させる硬化性樹脂組成物とする場合には、硬化触媒として、公知の光重合開始剤を含有することが好ましく、熱により硬化させる硬化性樹脂組成物とする場合には、硬化触媒として公知の熱重合開始剤を含有することが好ましい。
架橋剤として、1,2-エタンジチオール、1,4-ブタンチオール、1,10-デカンチオール、1,4-ベンゼンチオール等のジチオール化合物、又はエタン-1,1,1-トリチオール、1,3,5-ベンゼントリチオール等のトリチオール化合物等の多価チオールを用いることで、エン・チオール反応を利用することができる。
When the terminal crosslinkable functional group contained in the polymer (P3) is a (meth)acryloyl group, it is generally preferable to cure it by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays, visible rays, and electron beams, or by heat.
In the case of a curable resin composition that is cured by active energy rays, it is preferable to contain a known photopolymerization initiator as a curing catalyst, and in the case of a curable resin composition that is cured by heat, the curing It is preferable to contain a known thermal polymerization initiator as a catalyst.
As a crosslinking agent, dithiol compounds such as 1,2-ethanedithiol, 1,4-butanethiol, 1,10-decanethiol, 1,4-benzenethiol, or ethane-1,1,1-trithiol, 1,3 By using a polyvalent thiol such as a trithiol compound such as , 5-benzene trithiol, the ene-thiol reaction can be utilized.
重合体(P3)に含まれる末端の架橋性官能基が、エポキシ基である場合、架橋剤としては、有機カルボン酸アンモニウム塩、ジチオカルバミン酸塩、多価カルボン酸又は無水物等が好ましく用いられる。
有機カルボン酸アンモニウム塩としては、安息香酸アンモニウム等が挙げられる。
ジチオカルバミン酸塩としては、ジメチルジチオカルバミン酸、ジエチルジチオカルバミン酸、ジベンジルジチオカルバミン酸等の亜鉛塩、鉄塩、テルル塩等が挙げられる。
多価カルボン酸としては、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、マレイン酸、クエン酸、酒石酸、フタル酸等が挙げられる。
When the terminal crosslinkable functional group contained in the polymer (P3) is an epoxy group, organic carboxylic acid ammonium salts, dithiocarbamates, polyhydric carboxylic acids, or anhydrides are preferably used as the crosslinking agent.
Examples of the organic carboxylic acid ammonium salt include ammonium benzoate and the like.
Examples of dithiocarbamates include zinc salts, iron salts, tellurium salts, etc. of dimethyldithiocarbamic acid, diethyldithiocarbamic acid, dibenzyldithiocarbamic acid, and the like.
Examples of polycarboxylic acids include malonic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, maleic acid, citric acid, tartaric acid, phthalic acid, and the like.
重合体(P3)に含まれる末端の架橋性官能基が、カルボキシル基である場合、架橋剤としては、多価アミン、多官能イソシアネート、多官能エポキシ化合物等が好ましく用いられる。
多価アミンとしては、ヘキサメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンカーバメート、N,N′-ジシンナミリデン-1,6-ヘキサンジアミン等の脂肪族ジアミン化合物;4,4′-メチレンビスシクロヘキシルアミンカーバメート等の脂環式ジアミン化合物;4,4′-メチレンジアニリン、m-フェニレンジアミン、4,4′-ジアミノジフェニルエーテル、4,4′-(m-フェニレンジイソプロピリデン)ジアニリン、4,4′-(p-フェニレンジイソプロピリデン)ジアニリン、2,2′-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、4,4′-ジアミノベンズアニリド、m-キシリレンジアミン、p-キシリレンジアミン、1,3,5-ベンゼントリアミン、1,3,5-ベンゼントリアミノメチル等の芳香族ジアミン化合物等が挙げられる。
多官能イソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジメチルジフェニレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる。
多官能エポキシ化合物としては、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル、ビスフェノールFのジグリシジルエーテル、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等の芳香族エポキシ化合物;ジシクロペンタジエンジオキサイド、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(3,4-エポキシ)シクロヘキサンカルボキシレート等の脂環式エポキシ化合物;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール及び1,6-ヘキサンジオール等アルキレングリコールのジグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ化合物等が挙げられる。
When the terminal crosslinkable functional group contained in the polymer (P3) is a carboxyl group, polyvalent amines, polyfunctional isocyanates, polyfunctional epoxy compounds, etc. are preferably used as the crosslinking agent.
Examples of polyvalent amines include aliphatic diamine compounds such as hexamethylene diamine, hexamethylene diamine carbamate, and N,N'-dicinnamylidene-1,6-hexane diamine; alicyclic diamine compounds such as 4,4'-methylenebiscyclohexylamine carbamate; Diamine compounds; 4,4'-methylene dianiline, m-phenylene diamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-(m-phenylene diisopropylidene) dianiline, 4,4'-(p-phenylene dianiline) isopropylidene) dianiline, 2,2'-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 4,4'-diaminobenzanilide, m-xylylenediamine, p-xylylenediamine, 1,3,5 Examples include aromatic diamine compounds such as -benzenetriamine and 1,3,5-benzenetriaminomethyl.
Examples of the polyfunctional isocyanate include hexamethylene diisocyanate, dimethyldiphenylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and the like.
Examples of polyfunctional epoxy compounds include aromatic epoxy compounds such as diglycidyl ether of bisphenol A, diglycidyl ether of bisphenol F, phenol novolac type epoxy resin, and cresol novolac type epoxy resin; dicyclopentadiene dioxide, 3,4-epoxy Alicyclic epoxy compounds such as cyclohexylmethyl(3,4-epoxy)cyclohexanecarboxylate; aliphatic compounds such as diglycidyl ethers of alkylene glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol Examples include epoxy compounds.
重合体(P3)に含まれる末端の架橋性官能基が、水酸基である場合、架橋剤としては、多官能イソシアネート、メチロール化メラミン及びそのアルキルエーテル化物又は低縮合化物等のアミノプラスト樹脂、多官能カルボン酸及びそのハロゲン化物等が好ましく用いられる。 When the terminal crosslinkable functional group contained in the polymer (P3) is a hydroxyl group, examples of the crosslinking agent include polyfunctional isocyanates, aminoplast resins such as methylolated melamine and alkyl ethers or low condensates thereof, and polyfunctional Carboxylic acids and their halides are preferably used.
重合体(P3)に含まれる末端の架橋性官能基が、架橋性シリル基である場合、湿気により架橋反応性を生じるため、架橋剤等を添加する必要はない。
架橋剤を用いる場合、架橋剤の使用量は特に限定はなく、重合体(P3)100質量部に対し、通常、0.01~30質量部、好ましくは0.1~10質量部である。
When the terminal crosslinkable functional group contained in the polymer (P3) is a crosslinkable silyl group, crosslinking reactivity occurs due to moisture, so there is no need to add a crosslinking agent or the like.
When a crosslinking agent is used, the amount of the crosslinking agent used is not particularly limited, and is usually 0.01 to 30 parts by weight, preferably 0.1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer (P3).
本硬化反応の硬化触媒、反応温度及び反応時間は、重合体(P3)に含まれる末端の架橋性官能基の種類に応じて適宜設定すれば良く、当業者であれば容易に設定することができる。 The curing catalyst, reaction temperature, and reaction time of the main curing reaction may be appropriately set according to the type of terminal crosslinkable functional group contained in the polymer (P3), and can be easily set by a person skilled in the art. can.
得られた硬化物は、高温下の耐熱性に優れている。当該硬化物は、例えば、自動車部品、家電・OA機器部品、医療用機器部品、包装用資材、土木建築用資材(シーリング材、外装タイル用接着剤など)、電線、雑貨等の広汎な分野の資材等の用途に好適に使用することができる。 The obtained cured product has excellent heat resistance at high temperatures. The cured product can be used in a wide range of fields such as automobile parts, home appliance/OA equipment parts, medical equipment parts, packaging materials, civil engineering and construction materials (sealing materials, exterior tile adhesives, etc.), electric wires, and miscellaneous goods. It can be suitably used for materials, etc.
以下、本発明を実施例及び比較例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、以下において「部」及び「%」は、特に断らない限り質量部及び質量%を意味する。
製造例、実施例及び比較例で得られた重合体の分析方法について以下に記載する。
EXAMPLES The present invention will be specifically explained below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. In the following, "parts" and "%" mean parts by mass and % by mass unless otherwise specified.
Methods for analyzing the polymers obtained in Production Examples, Examples, and Comparative Examples will be described below.
<分子量測定>
得られた重合体について、以下に記載の条件にてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定を行い、ポリスチレン換算による数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を得た。また、得られた値から分子量分布(Mw/Mn)を算出した。
○測定条件
カラム:東ソー製TSKgel SuperMultiporeHZ-M×4本
溶媒:テトラヒドロフラン
温度:40℃
検出器:RI
流速:600μL/min
<Molecular weight measurement>
The obtained polymer was subjected to gel permeation chromatography (GPC) measurement under the conditions described below to obtain the number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene. Furthermore, the molecular weight distribution (Mw/Mn) was calculated from the obtained values.
○Measurement conditions Column: Tosoh TSKgel SuperMultiporeHZ-M x 4 Solvent: Tetrahydrofuran Temperature: 40°C
Detector: RI
Flow rate: 600μL/min
次に、実施例及び比較例の評価方法について以下に記載する。
<初期引張物性>
JIS K 6251に準拠し、常態(25℃)における引張破断強度及び破断伸びを測定した。
Next, evaluation methods for Examples and Comparative Examples will be described below.
<Initial tensile properties>
Tensile strength at break and elongation at break were measured in accordance with JIS K 6251 under normal conditions (25°C).
<耐熱試験>
試料には、初期引張物性と同じ硬化物を用いた。
ダンベル型に打ち抜いた試料を150℃の防爆型乾燥機に投入し、4時間経過後試料を取り出した。次いで、JIS K 6251に準拠し、常態(25℃)における引張破断強度及び破断伸びを測定した。
<Heat resistance test>
A cured product with the same initial tensile properties was used as the sample.
A dumbbell-shaped sample was placed in an explosion-proof dryer at 150° C., and the sample was taken out after 4 hours. Next, the tensile strength at break and elongation at break were measured in accordance with JIS K 6251 under normal conditions (25°C).
1.RAFT剤の合成
調製例1(2官能RAFT剤:DLBTTCの合成)
(1,4-ビス(n-ドデシルスルファニルチオカルボニルスルファニルメチル)ベンゼンの合成)
ナス型フラスコに1-ドデカンチオール(42.2g)、20%KOH水溶液(63.8g)、トリオクチルメチルアンモニウムクロリド(1.5g)を加えて氷浴で冷却し、二硫化炭素(15.9g)、テトラヒドロフラン(以下「THF」ともいう)(38ml)を加え20分攪拌した。α、α’-ジクロロ-p-キシレン(16.6g)のTHF溶液(170ml)を30分かけて滴下した。室温で1時間反応させた後、クロロホルムから抽出し、純水で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥、ロータリーエバポレータで濃縮した。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィーで精製した後、酢酸エチルから再結晶することにより、以下の式(I)で表される1,4-ビス(n-ドデシルスルファニルチオカルボニルスルファニルメチル)ベンゼン(以下「DLBTTC」ともいう)を収率80%で得た。1H-NMR測定より7.2ppm、4.6ppm、3.4ppmに目的物のピークを確認した。 1. Synthesis of RAFT agent
Preparation Example 1 (Synthesis of bifunctional RAFT agent: DLBTTC)
(Synthesis of 1,4-bis(n-dodecylsulfanylthiocarbonylsulfanylmethyl)benzene)
Add 1-dodecanethiol (42.2 g), 20% KOH aqueous solution (63.8 g), and trioctylmethylammonium chloride (1.5 g) to an eggplant-shaped flask, cool in an ice bath, and add carbon disulfide (15.9 g). ) and tetrahydrofuran (hereinafter also referred to as "THF") (38 ml) were added and stirred for 20 minutes. A THF solution (170 ml) of α,α'-dichloro-p-xylene (16.6 g) was added dropwise over 30 minutes. After reacting at room temperature for 1 hour, the mixture was extracted from chloroform, washed with pure water, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated using a rotary evaporator. The obtained crude product was purified by column chromatography and then recrystallized from ethyl acetate to obtain 1,4-bis(n-dodecylsulfanylthiocarbonylsulfanylmethyl)benzene represented by the following formula (I). (hereinafter also referred to as "DLBTTC") was obtained in a yield of 80%. 1 H-NMR measurement confirmed peaks of the target product at 7.2 ppm, 4.6 ppm, and 3.4 ppm.
調製例2(4官能RAFT剤:TLBTTCの合成)
(1,2,4,5-テトラキス(n-ドデシルスルファニルチオカルボニルスルファニルメチル)ベンゼンの合成)
ナス型フラスコに1-ドデカンチオール(7.2g)、20%KOH水溶液(10.9g)、トリオクチルメチルアンモニウムクロリド(0.13g)を加えて氷浴で冷却し、二硫化炭素(2.7g)、THF(57ml)を加え20分攪拌した。1,2,4,5-テトラ(ブロモメチル)(3.6g)のTHF溶液(80ml)を30分かけて滴下した。室温で1時間反応させた後、クロロホルムから抽出し、純水で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥、ロータリーエバポレータで濃縮した。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィーで精製した後、ヘキサンから再結晶することにより、以下の式(II)で表される1,2,4,5-テトラキス(n-ドデシルスルファニルチオカルボニルスルファニルメチル)ベンゼン(以下「TLBTTC」ともいう)を収率88%で得た。1H-NMR測定より7.2ppm、4.6ppm、3.4ppmに目的物のピークを確認した。 Preparation example 2 (synthesis of tetrafunctional RAFT agent: TLBTTC)
(Synthesis of 1,2,4,5-tetrakis(n-dodecylsulfanylthiocarbonylsulfanylmethyl)benzene)
Add 1-dodecanethiol (7.2 g), 20% KOH aqueous solution (10.9 g), and trioctylmethylammonium chloride (0.13 g) to an eggplant-shaped flask, cool in an ice bath, and add carbon disulfide (2.7 g). ) and THF (57 ml) were added and stirred for 20 minutes. A THF solution (80 ml) of 1,2,4,5-tetra(bromomethyl) (3.6 g) was added dropwise over 30 minutes. After reacting at room temperature for 1 hour, the mixture was extracted from chloroform, washed with pure water, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated using a rotary evaporator. The obtained crude product was purified by column chromatography and then recrystallized from hexane to obtain 1,2,4,5-tetrakis(n-dodecylsulfanylthiocarbonylsulfanyl) represented by the following formula (II). Methyl)benzene (hereinafter also referred to as "TLBTTC") was obtained in a yield of 88%. 1 H-NMR measurement confirmed peaks of the target product at 7.2 ppm, 4.6 ppm, and 3.4 ppm.
2.重合体の合成(RAFT重合)
合成例1(重合体Aの製造)
攪拌機、温度計を装着した1LフラスコにDLBTTC(4.2g)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(以下「ABN-E」ともいう)(0.25g)、アクリル酸n-ブチル(以下「BA」ともいう)(410.1g)及びアニソール(276.4g)を仕込み、窒素バブリングで十分脱気し、60℃の恒温槽で重合を開始した。4時間後、室温まで冷却し反応を停止した。上記重合溶液を、メタノールから再沈殿精製、真空乾燥することで重合体Aを得た。得られた重合体Aの分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定(ポリスチレン換算)より、Mn42000、Mw47500、Mw/Mn1.13であった。 2. Polymer synthesis (RAFT polymerization)
Synthesis Example 1 (Production of Polymer A)
In a 1 L flask equipped with a stirrer and a thermometer, add DLBTTC (4.2 g), 2,2'-azobis(2-methylbutyronitrile) (hereinafter also referred to as "ABN-E") (0.25 g), and acrylic acid n. -Butyl (hereinafter also referred to as "BA") (410.1 g) and anisole (276.4 g) were charged, thoroughly degassed by nitrogen bubbling, and polymerization was started in a constant temperature bath at 60°C. After 4 hours, the reaction was stopped by cooling to room temperature. Polymer A was obtained by purifying the above polymerization solution by reprecipitation from methanol and vacuum drying. The molecular weight of the obtained polymer A was determined by GPC (gel permeation chromatography) measurement (in terms of polystyrene) to be Mn 42,000, Mw 47,500, and Mw/Mn 1.13.
合成例2(重合体Bの製造)
攪拌機、温度計を装着した1LフラスコにTLBTTC(7.9g)、ABN-E(0.25g)、アクリル酸n-ブチル(BA)(410.1g)及びアニソール(278.9g)を仕込み、窒素バブリングで十分脱気し、60℃の恒温槽で重合を開始した。4時間後、室温まで冷却し反応を停止した。上記重合溶液を、メタノールから再沈殿精製、真空乾燥することで重合体Bを得た。得られた重合体Bの分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定(ポリスチレン換算)より、Mn36000、Mw42800、Mw/Mn1.19であった。 Synthesis example 2 (manufacture of polymer B)
A 1 L flask equipped with a stirrer and a thermometer was charged with TLBTTC (7.9 g), ABN-E (0.25 g), n-butyl acrylate (BA) (410.1 g), and anisole (278.9 g), and then heated with nitrogen. After sufficient deaeration by bubbling, polymerization was started in a constant temperature bath at 60°C. After 4 hours, the reaction was stopped by cooling to room temperature. Polymer B was obtained by purifying the above polymerization solution by reprecipitation from methanol and vacuum drying. The molecular weight of the obtained polymer B was determined by GPC (gel permeation chromatography) measurement (in terms of polystyrene) to be Mn 36,000, Mw 42,800, and Mw/Mn 1.19.
合成例3(重合体Cの製造)
攪拌機、温度計を装着した1LフラスコにDLBTTC(4.2g)、ABN-E(0.25g)、BA(307.0g)、アクリル酸エチル(以下「EA」ともいう)(20.5g)、アクリル酸テトラデシル(以下「TDA」ともいう)(82.0g)、3-(メチルジメトキシシリル)プロピルメタクリレート(0.6g)及びアニソール(276.4g)を仕込み、窒素バブリングで十分脱気し、60℃の恒温槽で重合を開始した。4時間後、室温まで冷却し反応を停止した。上記重合溶液を、メタノールから再沈殿精製、真空乾燥することで重合体Cを得た。得られた重合体Cの分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定(ポリスチレン換算)より、Mn43200、Mw49300、Mw/Mn1.14であった。3-(メチルジメトキシシリル)プロピルメタクリレートの導入量とMnから算出された、重合体Cに含まれる1ブロック当りの架橋性シリル基数は、0.4個であった。 Synthesis example 3 (manufacture of polymer C)
In a 1 L flask equipped with a stirrer and a thermometer, add DLBTTC (4.2 g), ABN-E (0.25 g), BA (307.0 g), ethyl acrylate (hereinafter also referred to as "EA") (20.5 g), Tetradecyl acrylate (hereinafter also referred to as "TDA") (82.0 g), 3-(methyldimethoxysilyl)propyl methacrylate (0.6 g) and anisole (276.4 g) were charged, thoroughly degassed with nitrogen bubbling, and heated to 60 g. Polymerization was started in a constant temperature bath at ℃. After 4 hours, the reaction was stopped by cooling to room temperature. Polymer C was obtained by purifying the above polymerization solution by reprecipitation from methanol and vacuum drying. The molecular weight of the obtained polymer C was determined by GPC (gel permeation chromatography) measurement (in terms of polystyrene) to be Mn 43,200, Mw 49,300, and Mw/Mn 1.14. The number of crosslinkable silyl groups per block contained in Polymer C, calculated from the amount of 3-(methyldimethoxysilyl)propyl methacrylate introduced and Mn, was 0.4.
合成例4(重合体Dの製造)
攪拌機、温度計を装着した1LフラスコにDLBTTC(4.2g)、ABN-E(0.25g)、BA(295.5g)、EA(20.5g)、TDA(82.0g)、3-(メチルジメトキシシリル)プロピルメタクリレート(12.1g)及びアニソール(276.4g)を仕込み、窒素バブリングで十分脱気し、60℃の恒温槽で重合を開始した。4時間後、室温まで冷却し反応を停止した。上記重合溶液を、メタノールから再沈殿精製、真空乾燥することで重合体Dを得た。得られた重合体Dの分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定(ポリスチレン換算)より、Mn43100、Mw50400、Mw/Mn1.17であった。3-(メチルジメトキシシリル)プロピルメタクリレートの導入量とMnから算出された、重合体Dに含まれる1ブロック当りの架橋性シリル基数は、8.0個であった。 Synthesis example 4 (manufacture of polymer D)
DLBTTC (4.2 g), ABN-E (0.25 g), BA (295.5 g), EA (20.5 g), TDA (82.0 g), 3-( Methyldimethoxysilyl)propyl methacrylate (12.1 g) and anisole (276.4 g) were charged, sufficiently degassed by nitrogen bubbling, and polymerization was started in a constant temperature bath at 60°C. After 4 hours, the reaction was stopped by cooling to room temperature. Polymer D was obtained by purifying the above polymerization solution by reprecipitation from methanol and vacuum drying. The molecular weight of the obtained polymer D was determined by GPC (gel permeation chromatography) measurement (in terms of polystyrene) to be Mn 43,100, Mw 50,400, and Mw/Mn 1.17. The number of crosslinkable silyl groups per block contained in Polymer D, calculated from the amount of 3-(methyldimethoxysilyl)propyl methacrylate introduced and Mn, was 8.0.
3.脱チオカルボニル基及び官能基化
製造例1(重合体1の製造)
攪拌機、温度計を装着した500mlフラスコに合成例1で得られた重合体A(100部)及びアニソール(168.2部)を仕込み、恒温槽で40度℃に加熱することで、十分溶解した。この溶液にn-プロピルアミン(2.8部)を加え、30分攪拌した後、溶液の一部を抜き取り、この溶液をメタノールから再沈殿精製、真空乾燥した。1H-NMR測定より、RAFT基が結合している炭素上のプロトン由来のピーク(4.9ppm)がほぼ完全に消失し、代わりにSH基が結合している炭素上のプロトン由来のピーク(3.4ppm)が出現した。このピーク積分値と開始末端であるベンゼン環上の水素原子由来のピーク積分値とから、一分子当たりのSH基数は2.0個であることを確認した。 3. Dethiocarbonyl group and functionalization
Production Example 1 (Production of Polymer 1)
Polymer A (100 parts) obtained in Synthesis Example 1 and anisole (168.2 parts) were placed in a 500 ml flask equipped with a stirrer and a thermometer, and the mixture was sufficiently dissolved by heating to 40 degrees Celsius in a constant temperature bath. . After adding n-propylamine (2.8 parts) to this solution and stirring for 30 minutes, a portion of the solution was taken out, purified by reprecipitation from methanol, and dried in vacuum. 1 H-NMR measurement revealed that the peak (4.9 ppm) derived from the proton on the carbon to which the RAFT group is bonded almost completely disappeared, and was replaced by a peak (4.9 ppm) derived from the proton on the carbon to which the SH group is bonded. 3.4 ppm) appeared. From this peak integral value and the peak integral value derived from the hydrogen atom on the benzene ring, which is the starting terminal, it was confirmed that the number of SH groups per molecule was 2.0.
その後、1,4-ブタンジオールジアクリレート(以下「1,4-BDDA」ともいう)(9.4部)を加え、5時間反応した。得られた溶液をメタノールから再沈殿精製、真空乾燥することで重合体1を得た。得られた重合体1の分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定(ポリスチレン換算)より、Mn41000、Mw47200、Mw/Mn1.15であった。1H-NMR測定から、SH基が結合している炭素上のプロトン由来のピーク(3.4ppm)がほぼ完全に消失したことを確認した。 Thereafter, 1,4-butanediol diacrylate (hereinafter also referred to as "1,4-BDDA") (9.4 parts) was added and reacted for 5 hours. Polymer 1 was obtained by purifying the obtained solution by reprecipitation from methanol and vacuum drying. The molecular weights of the obtained polymer 1 were Mn 41,000, Mw 47,200, and Mw/Mn 1.15, as determined by GPC (gel permeation chromatography) measurement (in terms of polystyrene). From 1 H-NMR measurement, it was confirmed that the peak (3.4 ppm) derived from the proton on the carbon to which the SH group was bonded had almost completely disappeared.
製造例2~9(重合体2~9の製造)
求核剤の使用量、溶媒の使用量、並びに、反応剤の種類及び使用量を表2に記載の通り変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体2~9を得た。各重合体の分子量を表2に示した。
・1,4-BDDGE:1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル
・KBM-5103:3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業(株)製信越シリコーン「KBE-5103」
・KBE-403:3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業(株)製信越シリコーン「KBE-403」
・KBE-9007N:3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業(株)製信越シリコーン「KBE-9007N」 Production Examples 2 to 9 (Production of Polymers 2 to 9)
Polymers 2 to 9 were obtained by carrying out the same operation as in Production Example 1, except that the amount of nucleophile used, the amount of solvent used, and the type and amount of reactant used were changed as described in Table 2. . Table 2 shows the molecular weight of each polymer.
・1,4-BDDGE: 1,4-butanediol diglycidyl ether ・KBM-5103: 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, Shin-Etsu Silicone "KBE-5103" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
・KBE-403: 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, Shin-Etsu Silicone "KBE-403" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
・KBE-9007N: 3-Isocyanatepropyltriethoxysilane, Shin-Etsu Silicone "KBE-9007N" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
製造例10~12(重合体10~12の製造)
ポリマーの種類、求核剤の使用量、溶媒の使用量、並びに、反応剤の種類及び使用量を表1に記載の通り変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体10~12を得た。重合体10~12の分子量を表2に示した。
なお、製造例10~12において、製造例1と同様の1H-NMR測定により、求核剤によるアミノ分解後に、重合体10では重合体一分子当たりのSH基数が4.0個であること、及び、重合体11及び12では重合体一分子当たりのSH基数が2.0個であることを確認し、その後、反応剤との反応後に、SH基が結合している炭素上のプロトン由来のピークがほぼ完全に消失したことを確認した。 Production Examples 10 to 12 (Production of Polymers 10 to 12)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the type of polymer, the amount of nucleophile used, the amount of solvent used, and the type and amount of reactant used were changed as shown in Table 1. I got 12. The molecular weights of Polymers 10 to 12 are shown in Table 2.
In addition, in Production Examples 10 to 12, the same 1 H-NMR measurement as in Production Example 1 revealed that the number of SH groups per polymer molecule in Polymer 10 was 4.0 after aminolysis with a nucleophile. , and Polymers 11 and 12, it was confirmed that the number of SH groups per polymer molecule was 2.0, and after the reaction with the reactant, the number of SH groups derived from the proton on the carbon to which the SH group was bonded was confirmed to be 2.0. It was confirmed that the peak had almost completely disappeared.
比較製造例1(重合体13の製造)
攪拌機、温度計を装着した1Lフラスコに、ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシカルボニル)ベンジル]トリチオカーボネート(以下「OHDBTTC」ともいう)(3.0g)、ABN-E(0.25g)、アクリル酸n-ブチル(BA)(410.1g)及びアニソール(275.6g)を仕込み、窒素バブリングで十分脱気し、60℃の恒温槽で重合を開始した。4時間後、室温まで冷却し反応を停止した。上記重合溶液を、メタノールから再沈殿精製、真空乾燥することで重合体13を得た。得られた重合体13の分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定(ポリスチレン換算)より、Mn36300、Mw43900、Mw/Mn1.21であった。比較製造例1の分子量を表2に示した。 Comparative Production Example 1 (Production of Polymer 13)
In a 1 L flask equipped with a stirrer and a thermometer, add bis[4-(2-hydroxyethoxycarbonyl)benzyl]trithiocarbonate (hereinafter also referred to as "OHDBTTC") (3.0 g), ABN-E (0.25 g), n-Butyl acrylate (BA) (410.1 g) and anisole (275.6 g) were charged, thoroughly degassed by nitrogen bubbling, and polymerization was started in a constant temperature bath at 60°C. After 4 hours, the reaction was stopped by cooling to room temperature. Polymer 13 was obtained by purifying the above polymerization solution by reprecipitation from methanol and vacuum drying. The molecular weight of the obtained polymer 13 was determined by GPC (gel permeation chromatography) measurement (in terms of polystyrene) to be Mn 36,300, Mw 43,900, and Mw/Mn 1.21. The molecular weight of Comparative Production Example 1 is shown in Table 2.
実施例1(末端の架橋性官能基:アクリロイル基)
重合体1(100部)及び酸化防止剤であるIrganox1010(BASF社製)(0.3部)をテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、重合体濃度10%の溶液を調製した。ここにナイパーBW(1部)を加え、溶解した。これを型枠に流し込み、THFを乾燥留去することにより、厚さ約1mmのキャストフィルムを作成した。得られたフィルムを150℃の送風乾燥機で10分間反応し、硬化物を得た。当該硬化物の初期引張物性及び耐熱試験の結果を表3に示す。
・ナイパーBW:ベンゾイルパーオキサイド、日油(株)製「ナイパーBW」 Example 1 (terminal crosslinkable functional group: acryloyl group)
Polymer 1 (100 parts) and antioxidant Irganox 1010 (manufactured by BASF) (0.3 parts) were dissolved in tetrahydrofuran (THF) to prepare a solution with a polymer concentration of 10%. Niper BW (1 part) was added to this and dissolved. This was poured into a mold and the THF was dried and distilled off to create a cast film with a thickness of about 1 mm. The obtained film was reacted for 10 minutes in a blow dryer at 150°C to obtain a cured product. Table 3 shows the initial tensile properties and heat resistance test results of the cured product.
・Niper BW: Benzoyl peroxide, “Niper BW” manufactured by NOF Corporation
実施例2(末端の架橋性官能基:エポキシ基)
重合体2(100部)及び酸化防止剤であるIrganox1010(BASF社製)(0.3部)をテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、重合体濃度10%の溶液を調製した。ここにノクセラーPZ(2部)、ノクセラーTTFE(2部)を加え、溶解した。これを型枠に流し込み、THFを乾燥留去することにより、厚さ約1mmのキャストフィルムを作成した。得られたフィルムを170℃の送風乾燥機で10分間反応し、硬化物を得た。当該硬化物の初期引張物性及び耐熱試験の結果を表3に示す。
・ノクセラーPZ:ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、大内新興化学社製「ノクセラーPZ」
・ノクセラーTTFE:ジメチルジチオカルバミン酸第二鉄、大内新興化学社製「ノクセラーTTFE」 Example 2 (terminal crosslinkable functional group: epoxy group)
Polymer 2 (100 parts) and antioxidant Irganox 1010 (manufactured by BASF) (0.3 parts) were dissolved in tetrahydrofuran (THF) to prepare a solution with a polymer concentration of 10%. Noxeler PZ (2 parts) and Noxeler TTFE (2 parts) were added thereto and dissolved. This was poured into a mold and the THF was dried and distilled off to create a cast film with a thickness of about 1 mm. The obtained film was reacted for 10 minutes in a blow dryer at 170°C to obtain a cured product. Table 3 shows the initial tensile properties and heat resistance test results of the cured product.
・Noxela PZ: Zinc dimethyldithiocarbamate, "Noxela PZ" manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Co., Ltd.
・Noxeler TTFE: Ferric dimethyldithiocarbamate, “Noxeler TTFE” manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Co., Ltd.
実施例3、4、10及び比較例1(末端の架橋性官能基:水酸基)
重合体3、4、10又は13(それぞれ100部)、並びに酸化防止剤であるIrganox1010(BASF社製)(0.3部)をテトラヒドロフラン(THF)に溶解した後、デュラネートTPA-100(1部)を加え、重合体濃度10%の溶液を調製した。ここに硬化触媒として、ネオスタンU-220H(0.1部)を加え、溶解した。これを型枠に流し込み、THFを乾燥留去することにより、厚さ約1mmのキャストフィルムを作成した。得られたフィルムを40℃の送風乾燥機で5日間養生し、硬化物を得た。当該硬化物の初期引張物性及び耐熱試験の結果を表3に示す。
・デュラネートTPA-100:ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体、旭化成(株)製「デュラネートTPA-100」
・ネオスタンU-220H:ジブチル錫ジアセチルアセトナート、日東化成(株)製「ネオスタンU-220H」 Examples 3, 4, 10 and Comparative Example 1 (terminal crosslinkable functional group: hydroxyl group)
Polymers 3, 4, 10, or 13 (100 parts each) and the antioxidant Irganox 1010 (manufactured by BASF) (0.3 parts) were dissolved in tetrahydrofuran (THF), and then Duranate TPA-100 (1 part) was dissolved in tetrahydrofuran (THF). ) was added to prepare a solution with a polymer concentration of 10%. Neostane U-220H (0.1 part) was added thereto as a curing catalyst and dissolved. This was poured into a mold and the THF was dried and distilled off to create a cast film with a thickness of about 1 mm. The obtained film was cured in a blow dryer at 40° C. for 5 days to obtain a cured product. Table 3 shows the initial tensile properties and heat resistance test results of the cured product.
・Duranate TPA-100: An isocyanurate of hexamethylene diisocyanate, “Duranate TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Corporation
・Neostan U-220H: Dibutyltin diacetylacetonate, "Neostan U-220H" manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.
実施例5及び6(末端の架橋性官能基:カルボキシル基)
重合体5又は6(100部)及び酸化防止剤であるIrganox1010(BASF社製)(0.3部)をテトラヒドロフラン(THF)に溶解した後、jER-152(1部)を加え、重合体濃度10%の溶液を調製した。ここに硬化触媒として、テトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB)(0.2部)を加え、溶解した。これを型枠に流し込み、THFを乾燥留去することにより、厚さ約1mmのキャストフィルムを作成した。得られたフィルムを175℃で4時間養生し、硬化物を得た。当該硬化物の初期引張物性及び耐熱試験の結果を表3に示す。
・jER-152:フェノールノボラック型エポキシ樹脂、三菱ケミカル(株)製「jER-152」 Examples 5 and 6 (terminal crosslinkable functional group: carboxyl group)
After dissolving the polymer 5 or 6 (100 parts) and the antioxidant Irganox 1010 (manufactured by BASF) (0.3 parts) in tetrahydrofuran (THF), jER-152 (1 part) was added to adjust the polymer concentration. A 10% solution was prepared. Tetrabutylammonium bromide (TBAB) (0.2 parts) was added thereto as a curing catalyst and dissolved. This was poured into a mold and the THF was dried and distilled off to create a cast film with a thickness of about 1 mm. The obtained film was cured at 175° C. for 4 hours to obtain a cured product. Table 3 shows the initial tensile properties and heat resistance test results of the cured product.
・jER-152: Phenol novolac type epoxy resin, “jER-152” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
実施例7~9、11及び12(末端の架橋性官能基:架橋性シリル基)
重合体7~9、11又は12(それぞれ100部)及び酸化防止剤であるIrganox1010(BASF社製)(0.3部)をテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、重合体濃度10%の溶液を調製した。ここに硬化触媒として、ネオスタンU-220H(日東化成(株)製)(1.0部)を加え、溶解した。これを型枠に流し込み、THFを乾燥留去することにより、厚さ約1mmのキャストフィルムを作成した。得られたフィルムを23℃、50%RHで6日間、次いで50℃、飽和水蒸気雰囲気で1日養生し、硬化物を得た。当該硬化物の初期引張物性及び耐熱試験の結果を表3に示す。 Examples 7 to 9, 11 and 12 (terminal crosslinkable functional group: crosslinkable silyl group)
Polymers 7 to 9, 11 or 12 (100 parts each) and the antioxidant Irganox 1010 (manufactured by BASF) (0.3 parts) were dissolved in tetrahydrofuran (THF) to prepare a solution with a polymer concentration of 10%. did. Neostan U-220H (manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.) (1.0 part) was added thereto as a curing catalyst and dissolved. This was poured into a mold and the THF was dried and distilled off to create a cast film with a thickness of about 1 mm. The obtained film was cured for 6 days at 23° C. and 50% RH, and then for 1 day at 50° C. in a saturated steam atmosphere to obtain a cured product. Table 3 shows the initial tensile properties and heat resistance test results of the cured product.
評価結果
実施例1~12の結果から明らかなように、2又は4官能型RAFT剤を用いて末端官能基化されたポリマーを製造し、そのポリマーを含む硬化性樹脂組成物を硬化させて硬化物を得た。この硬化物は、耐熱性に優れていることが確認された。
これに対して、比較例1から明らかなように、1官能型RAFT剤を用いて製造したテレケリックポリマーを含む硬化性樹脂組成物の硬化物は、耐熱性に著しく劣っていることが分かった。 Evaluation Results As is clear from the results of Examples 1 to 12, a terminal-functionalized polymer was produced using a di- or tetra-functional RAFT agent, and a curable resin composition containing the polymer was cured. I got something. It was confirmed that this cured product had excellent heat resistance.
On the other hand, as is clear from Comparative Example 1, the cured product of the curable resin composition containing the telechelic polymer produced using the monofunctional RAFT agent was found to be significantly inferior in heat resistance. .
Claims (11)
(i)2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合制御剤を用いて、ビニル系単量体を重合させて、2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合体(P1)を得る工程、ここで、前記2以上のチオカルボニルチオ基を有する重合制御剤が、分子内に2以上の式(1a):
で表される基を有するRAFT剤であり、
(ii)工程(i)で得られた重合体(P1)に対して求核剤を反応させて、2以上のメルカプト基(-SH)を有する重合体(P2)を得る工程、及び
(iii)工程(ii)で得られた重合体(P2)に対して、当該メルカプト基と反応性を有する化合物を反応させて、2以上の末端が官能基化された重合体(P3)を製造する工程を有する、製造方法。 A method for producing a polymer functionalized at two or more terminals, the method comprising:
(i) A step of polymerizing a vinyl monomer using a polymerization control agent having two or more thiocarbonylthio groups to obtain a polymer (P1) having two or more thiocarbonylthio groups, where: The polymerization control agent having two or more thiocarbonylthio groups has two or more formula (1a) in the molecule:
A RAFT agent having a group represented by
(ii) a step of reacting the polymer (P1) obtained in step (i) with a nucleophile to obtain a polymer (P2) having two or more mercapto groups (-SH); and (iii) ) The polymer (P2) obtained in step (ii) is reacted with a compound that is reactive with the mercapto group to produce a polymer (P3) in which two or more terminals are functionalized. A manufacturing method that includes a process.
で表される化合物又はその塩である、請求項1に記載の製造方法。 The RAFT agent has the formula (1):
The manufacturing method according to claim 1 , which is a compound represented by or a salt thereof.
からなる群より選択される1種である、請求項1~3のいずれかに記載の製造方法。 The RAFT agent has formulas (1A) to (1C):
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3 , which is one selected from the group consisting of.
Vは、水素原子、R1、-CO2H、-CO2R1、-C(=O)R1、-C(=S)R1、-C(=S)OR1、-C(=O)SR1、-C(=O)NH2、-C(=O)NHR1、-C(=O)N(R1)2、-OR1、-SR1、-OC(=O)R1、-SC(=O)R1、又は-OC(=S)R1を示す。
R1は、同一又は異なって、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいヘテロシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいヘテロアリールアルキル基、又は置換基を有していてもよいポリマー鎖を示す。)
で表される化合物又はその塩である、請求項1~4のいずれかに記載の製造方法。 The vinyl monomer has the formula (2):
V is a hydrogen atom, R 1 , -CO 2 H, -CO 2 R 1 , -C(=O)R 1 , -C(=S)R 1 , -C(=S)OR 1 , -C( =O)SR 1 , -C(=O)NH 2 , -C(=O)NHR 1 , -C(=O)N(R 1 ) 2 , -OR 1 , -SR 1 , -OC(=O )R 1 , -SC(=O)R 1 , or -OC(=S)R 1 .
R 1 is the same or different and is an alkyl group that may have a substituent, an alkenyl group that may have a substituent, an alkynyl group that may have a substituent, or an alkyl group that may have a substituent; Aryl group which may have a substituent, heteroaryl group which may have a substituent, cycloalkyl group which may have a substituent, heterocycloalkyl group which may have a substituent, Indicates an aralkyl group that may have an optional aralkyl group, a heteroarylalkyl group that may have a substituent, or a polymer chain that may have a substituent. )
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4 , which is a compound represented by or a salt thereof.
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