JPH0395210A - リン含有ポリマーの製造方法 - Google Patents

リン含有ポリマーの製造方法

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JPH0395210A
JPH0395210A JP23143089A JP23143089A JPH0395210A JP H0395210 A JPH0395210 A JP H0395210A JP 23143089 A JP23143089 A JP 23143089A JP 23143089 A JP23143089 A JP 23143089A JP H0395210 A JPH0395210 A JP H0395210A
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phosphorus
monomer
polymer
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Toshio Kase
俊男 加瀬
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【a業上の利用分野] 本発明は、リン含有ボリマーの製造方法に関し、更に詳
しくは、任意の分子量を有し、分子量分布が狭く、リン
含有官能基の分布や構造が規制されたリン含有ボリマー
の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 一般に、リンを分子内に含有する高分子化合物は、難燃
剤、イオン交換剤、可塑剤、ペイント、ラッカー、界面
活性剤、金属補集剤、高分子触媒など、各方面に広く利
用される有用な物質である。 従来、リンを含むモノマーおよびボリマーに関する研究
について多数の報告がなされている。 例えば、リンを含むモノマーに関して、C}l.=cH
−OP(0)(OR). , Cl1よ=CH−OP 
(OR).、(:H.=(:}I−OP(S) (OR
) !などのリン含有不飽和エステルモノマーは、J.
F.Allen, 0.H.Johnson, J.A
.C.S177, 2g71(1955)などに、CH
瀧= CH−@− P (0) (oH)*の式を有す
る化合物は、R.H.Wiley, et. at.,
J.Polym,  ScL., 42, 113(1
960)に、CHI = CH + OP (0) (
OR)*CHl=CH−@−OP (S) (OR)1
の式を有する化合物は、特開昭54−122255号公
報に、 CH.=CH−@−OP (0)CI2Rの式を有する
化合物は、J. Furukawa, et. al.
,Polym. J., 12(5). 293(19
80)に、それぞれ開示されている。そして、これらの
七ノマーを用いたリン含有ボリマーは、いずれもラジカ
ル重合法により製造されている。 また、塩素化ポリエチレンにリン酸基を導入したボリマ
ーも、英国特許第86533 1号により知られている
。 このように、従来、リンを含有するボリマーは、リン含
有モノマーをラジカル重合するか、または、高分子反応
によりリンを分子内に導入することにより得られている
。ところが、ラジカル重合によりリン含有モノマーを重
合する方法では、任意の分子量で、かつ、狭い分子量分
布をもつリン含有ボリマーの製造は困難であり、また、
高分子反応による方法では、分子鎖中の特定位置にリン
含有官能基をもつボリマーを製造することは困難である
。したがって、従来法では、高度の機能性を有するリン
含有ボリマーを得ることはできなかった。 一方、本発明者等は、既に、 CHs= C (CHs)+ P (NE tm)* 
     [ C ]の構造(式中Etはエチル基を示
す)を有するリン含有α−メチルスチレン型モノマーに
、リチウム系アニオン重合開始剤を作用させると、リビ
ングアニオン重合が進行し、任意の分子量で、かつ、分
子量分布の狭いリン含有ボリマーの得られることを見い
出した[高分子学会予稿集、37巻、2号、97ページ
(1988)]。 ところが、前記モノマー[C)は、ボリマーの製造工程
上、あるいは所望の構造、物性を有するボリマーを得る
上でいくつかの問題点を有している。例えば、 (1)モノマー[C]のリビング重合法では、限られた
重合条件下でしかボリマーを得ることができない。すな
わち、テトラヒドロフラン(THF)等の極性溶媒中で
、リチウム系開始剤を用いた場合にのみ重合が進行し、
しかも、この系では高収率でボリマーを得るためには、
重合温度を−80℃程度の低温にする必要がある。 (2)重合速度が遅く、前記の重合条件で数平均分子量
が数万程度のホモボリマーを得るのに約10時間の重合
時間が必要である[高分子学会予稿集、37巻、6号、
1354ページ(1988)]。 (3)スチレンやブタジエンのりピングボリマーにモノ
マー(Clを添加すれば、分子量分布の狭いブロックコ
ボリマーを得ることができるが、逆に、モノマーEC)
のりビングボリマーにスチレンやブタジエンなどのモノ
マーを添加した場合には、分子量分布の広いブロックコ
ボリマーしか得られない。そこで、モノマー(Clを用
いて、例えば、モザイク荷電膜等に有用な分子量分布の
狭い多元ブロックコボリマーを製造することは困難であ
る。 (4)モノマー[C]をブタジエン、イソブレン等の共
役ジエン系モノマーとアニオン共重合させると、製膜性
の良い、あるいはゴム状のボリマーを得ることができる
が、ゴム状ボリマーとするためには、モノマー[C]の
共重合割合をあまり高くすることができないため、ボリ
マー中のリン含有量を一定値以上に高めることが困難で
ある。 【発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を克服し
、任意の分子量で、かつ、狭い分子量分布をもつリン含
有ボリマーの製造方法を提供することにある. また、本発明の目的は、幅広い重合条件を採用でき、重
合速度が早く、かつ、高収率でリン含有ボリマーを製造
する方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、モノマーの添加順序に関係なく、
分子量分布の狭いリン含有ブッロクコボリマーを製造す
る方法を提供することにある。 本発明者等は、従来技術の有する問題点を克服したリン
含有ポリマーの製造方法を開発すべく、鋭意研究を重ね
た結果、特定のリン含有官能基を有する共役ジエン系モ
ノマーを単独で、あるいは他のコモノマーとともに使用
し、アニオン重合触媒によりリビング重合させると、種
々のアニオン重合触媒や溶媒、および幅広い重合温度を
採用でき、重合反応も迅速に進行し、しかも高収率でリ
ン含有ボリマーを製造できることを見出した。また、こ
のリン含有共役ジエン系モノマーは、他のコモノマーと
のりピングアニオン共重合において、モノマー[A)お
よびモノマー(Blの添加順序によらず、分子量分布の
狭いブロックコボリマーを与えることを見出した。 本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至ったも
のである。 〔課題を解決するための手段〕 かくして、本発明によれば、−M式(A)R*  Rs
  R4 Rs 〔但し、式中、Rl−R.の少なくヒもlっは、(但し
、式中、nはO〜8の整数であり、R7〜R,。は、そ
れぞれ同じでも異なっていてもよく、アニオン重合を阻
害しない置換基を表わす)で表わされる置換基であり、
他のR1〜R6は、水素原子または炭素数1〜8の炭化
水素基を表わす.〕 で表されるリン含有共役ジエン系モノマー[A] .ま
たは該モノマー(A]およびこれとアニオン共重合可能
なモノマー[B)をア二オン重合触媒を用いて重合する
ことを特徴とするリン含有ボリマーの製造方法が提供さ
れる。 以下、本発明の構成について詳述する。 lン    ジエン,モノマー A 本発明で使用するリン含有共役ジエン系モノマー[A]
は、リン含有置換基(官能基)として, がアルキレン基一(CHx)−を介して、または介する
ことなく共役ジエン骨格中の任意の炭素原子に少なくと
も1個結合した共役ジエン系化合物である. 骨格となる共役ジエンの具体例としては、1.3−ブタ
ジエン、イソブレン、2.3−ジメチル−1.3−ブタ
ジエン、3.4−ジメチル−13−ペンタジエン、3.
4−ジメチル−1.3一へキサジエン、4,5−ジエチ
ル−1.3−オクタジエン、2−フエニルー1,3−ブ
タジエン、2 − tert−ブチルー1.3−ブタジ
エン、2−ベンジルー1.3−ブタジエンなどが挙げら
れ、リン含有共役ジエン系モノマー[A]は、これらの
共役ジエンに前記の置換基が、共役ジエン骨格に直接、
またはアルキレン基(炭素数1〜8)を介して少なくと
11つ結合した構造の化合物である。また、前記式[A
]において、R.〜R,の少なくとも1つはリン含有官
能基であるが、その他のR l”” R sは、水素原
子または炭素数1〜8のアルキル基などの炭化水素基で
ある。 前記リン含有官能基中のR,〜R1。は、それぞれ同じ
でも異なっていてもよく、アニオン重合を阻害しない置
換基を表わす。R7とRe,ReとR.とは環を形威し
た置換基であってもよい。該リン含有共役ジエン系モノ
マーをアニオン重合触媒により重合して得られるボリマ
ーを、反応性ボリマーとして利用する目的には、R7〜
R+oは、エチル基(Et)などの低級アルキル基(炭
素数1〜6)、あるいはN原子と結合し環を形成したモ
ルホリノ基が好ましい。 このようなリン含有共役ジエン化合物は、通常の有機合
或法により製造することができる。具体的な合成法は、
〔実施例〕の項で、合或実験例として示す。 ムモノマー Bl− 本発明においては、リン含有共役ジエン系モノマー(A
)を単独で使用してもよいが、該モノマー(A] とア
二オン共重合可能なモノマー[B] とを併用し、ラン
ダムコボリマーまたはブロックコボリマーを製造するこ
とができる.モノマー[B]は、得られるリン含有ボリ
マーの使用目的に応じて適宜選択することができ、特に
制限されない. このようなモノマー[B]としては、例えば、1.3−
ブタジエン、イソブレン、2,3−ジメチル−1.3−
ブタジエン、3.4−ジメチル−1,3−ペンタジエン
、3.4−ジメチル−1.3−へキサジエン、4.5−
ジエチル−1.3−オクタジエン、2−フェニルー1.
3−ブタジエン、2 − tert−ブチルー1.3−
ブタジエン、2−ベンジルー1,3−ブタジエンなどの
共役ジエンモノマー; (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n−ブチ
ル、(メタ)アクリル酸i−ブチル、(メタ)アクリル
酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジルなどの(メタ
)アクリル酸のエステル;アクリロニトリル、メタクリ
ロニトリルなどのエチレン性不飽和二トリル化合物;ス
チレン、α−メチルスチレン、o 一、m−またはp−
メチルスチレン、O− m一またはp一エチルスチレン
、0,p−ジメチルスチレン、O+ p−ジエチルスチ
レンなどのスチレン類;ビニルナフタレン類などが例示
される。 これらのモノマーは、それぞれ単独で、あるいは2種以
上を組合わせて使用することができる。 モノマー[B]の使用量も特に制限されず、リン含有ボ
リマーの使用目的に応じて適宜決定することができる。 モノマー[A]とモノマー(Blの共重合割合や重合形
式(ランダム共重合あるいはブロック共重合)を変化さ
せることにより、リン含有官能基を定量的に含有し、そ
の分布や構造を規制したランダムコボリマーやプロック
コボリマ一を得ることができる。 L豆条且 本発明におけるリン含有ボリマーは、リン含有モノマー
〔A1、あるいはリン含有モノマー(Al とモノマー
[B]を、アニオン重合触媒を用いて、重合反応に対し
て不活性な溶媒中またはバルク状態で重合することによ
って製造される。 溶媒としては、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテ
ル、1.4−ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエ
ーテル類;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族
炭化水素:ベンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキ
サンなどの脂肪族炭化水素などが例示される。 アニオン重合触媒としては、通常、アルカリ金属および
/またはアルカリ土類金属基材触媒が使用される。 アルカリ金属基材触媒としては、メチルリチウム、エチ
ルリチウム、n−プロビルリチルム、i−プロビルリチ
ウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、
t−ブチルリチウム、オクチルリチウム、フエニルリチ
ウム、シクロヘキシルリチウム、ナフタレンリチウム塩
、ナフタレンナトリウム塩、(α−メチルスチレンオリ
ゴマー)ナトリウム塩、ナフタレンカリウム塩、クミル
カリウム、クミルセシウム等が挙げられるが、これらに
限定されるものではない. アルカリ土類金属基材触媒としては、例えば、特開昭5
2−48910号公報に開示されているようなBa第3
級アルコキシド/ジブチルMgがらなる錯体;特開昭5
2−9090号公報等に間示されている [式中、Rの少なくとも1つはメチル基またはシクロヘ
キシル基を、残りのRは炭素数1〜6のアルキル基を表
わし、a : b=99.5〜88 :0.5〜12(
モル比)である。】で示される錯体;特開昭56−11
2916号公報に開示されているBaのアルコラートま
たはフェノラート/有機LiまたはMg/有機AJ2か
らなる複合触媒;特開昭62−17591号公報、特開
昭52−30543号公報、特開昭52−98077号
公報、特開昭56−112916号公報および特開昭5
7−98077号公報などに開示の触媒などが挙げられ
る。 これらのアニオン重合触媒の使用量は、通常、モノマー
100グラム当り、1(M”〜10”ミリモルの範囲で
ある。 重合は、通常、−100℃〜100℃の温度範囲で行な
われる。重合時間は、モノマーの種類、生成ボリマーの
分子量等によっても異なるが、通常、1分〜10時間の
範囲である。 モノマーの添加方法は、生成ボリマーがランダムコボリ
マーであるかブロックコボリマーであるか等によって異
なるが、一括添加、逐次添加等の従来の添加方法に従え
ばよく、特に制限されない。ブロックコボリマーを製造
する場合には、各モノマーの添加順序ヒ関係なく分子量
分布の狭いリン含有ブロックコボリマーを製造すること
ができる. その他の重合条件も従来のアニオン重合方法に従えばよ
く、特に制限されない.重合終了後、常法にしたがい重
合反応は停止され、ポリマーが回収される. 〔発明の効果】 本発明の製造方法により、液状ポリマーかも高分子量ボ
リマーまで任意の分子量を有し、分子量分布の狭いホモ
ボリマー、ランダムコボリマーブロックコボリマーを得
ることができる.また、本発明によれば、リン含有置換
基(官能基〉を定量的に有し、その分布や構造の規制さ
れたリン含有ホモボリマー、ランダムコボリマーブロッ
クコボリマーを得ることができる。 さらに、本発明によれば、幅広い重合条件下で、重合速
度が早く、高収率でリン含有ボリマーを製造することが
できる。 本発明の製造方法により得られるリン含有ポリマーは、
例えば、難燃剤、イオン交換剤、金属捕集剤、高分子触
媒などの多方面の用途に使用することができる。また、
その官能基を他の極性基でIg飾した新たな機能性ボリ
マーの合戒原料としても有用である。 [実施例] 以下に実施例、比較例および合成実験例を挙げて、本発
明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例
のみに限定されるものではない.[合成実験例] リン  モノマー A のA.   −1撹拌機、還流
冷却器および滴下ロートを備えた500mAフラスコに
、窒素気流下、金属マグネシウム粉8.0gを入れ、滴
下ロートより、クロロブレン26.6g、ヨウ化メチル
0.3gおよびTHF300mAの溶液を滴下し、65
℃で反応させ、グリニャール試薬を調製した。 撹拌機および滴下ロートな備えた142フラスコに、窒
素気流下、二臭化トリメチレン60.6g.Liz C
uCI2aのTHF溶液(0.1M)30mffi、お
よびTHF300mj2を入れ、5℃に冷却した。滴下
ロートより、上で得たグリニャール試薬を、5℃で、こ
れに滴下し、さらに、35℃で2時間反応させた.メタ
ノールを添加して反応を停止し、溶媒を留去して生戒物
を得た。 これを水洗し、エーテル抽出を行なった後、減圧蒸留し
、2−(3−プロモブロビル)ブタジエンを28.9g
得た(敗率S5%)。 撹拌機、還流冷却器および滴下ロートを備えた300m
gフラスコに、窒素気流下、金属マグネシウム4.0g
を入れ、滴下ロートより、2一(3−ブロモブロビル)
ブタジエン28.9gおよびジエチルエーテル200m
J2の溶液を滴下し、グリニャール試薬を調製した。 撹拌機、還流冷却器および滴下ロートな備えたlβフラ
スコに、窒素気流下、三塩化リン29.3gおよび、ジ
エチルエーテル400ml2を入れ、滴下ロートより、
ジエチルアミン62.6gを0℃にて滴下し、さらに2
5℃で2時間反応させた。生成物を窒素気流下でガラス
フィルターにより濾過し、別に用意した撹拌機、滴下ロ
ートを備えた24フラスコ中に、ビス(ジェチルアミノ
)クロロホスフィンのジェチルエーテル溶液を得た。 これをO℃に冷却し、上で得たグリニャール試薬のジエ
チルエーテル溶液を滴下ロートより滴下し、さらに、2
5℃で30分間反応させた。生成物を水洗し、エーテル
抽出を行なった後、減圧蒸留し、リン含有七ノマーを3
1.2g得た(牧率70%).全収率は39%であった
。 ’H−NMRおよびマススペクトルにより、この化合物
が下記の構造を有することを確認した。 CH.=C−CH=C}II 1 <CH*h−P(NEt*)t リン モノマー A のA − 2 CH*=C−CHヨCH1 (CH*kP(NEtJ* 11 0 (モノマーA2)収率40% (モノマーAI) 他のモノマー[A]も公知の有機合成反応を利用し、同
様に合成することができる。 合成実験例として、以下に3種のリン含有モノマーの合
成スキームを示す。 CHt=C−CH=CH2 1 CI{z−P (NEtx) z (モノマーAs)収率15% 1ン  モノマー A のA−4 (モノマーA4)収率60% [実施例1] 高真空下、ブレークシール法を用い、室温で、ベンゼン
40mQに、sec−ブチルリチウム(2.  I X
 1 0−”N, 7. 9rnj2)を加え、さらに
、モノマーA+ 2.5gを加えた。2時間重合させた
後、少量のメタノールを加えて反応を停止させた.収率
は100%で、得られたボリマーの数平均分子量(Mn
)はl.8X10’  (理論分子量Mk=1.5X1
0’ )であった。 また、分子量分布の目安である重量平均分子量(Mw)
と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、1.
10であり、狭い分子量分布を示した. ここに、Mnは膜浸透圧法により測定した値であり、M
 w / M nはゲルバーミエイションクロマトグラ
フィー(GPC)によりボリスチレン換算値として求め
た値である.以下の実施例においてもこれらの測定方法
は同様である。 [実施例2] 高真空下、ブレークシール法を用い、0″CでTHF3
5mJ2に、クミルカリウム(1.6X10″2N、7
.3mI2)を加え、さらに、モノマ−As 2.8g
を加えた。3時間重合させた後、少量のメタノールを加
えて、反応を停止させた。 牧率は100%であり、得られたボリマーのMnは2.
6X10’ .(Mk=2.4XIO’ )”C”あっ
た。GPCチャートはシャープなシングルビークを示し
、M w / M nは1.09であり、狭い分子量分
布を示した。 [実施例3コ 高真空下、ブレークシール法を用い、−20℃でTHF
45+nj2に、n−BnLi (2.3x10−”N
,5.2mj2)を加え、さらに、モノマ−AI 3.
0gを加えた。5時間重合させた後、少量のメタノール
を加えて、反応を停止させた。 収率は100%であり、得られたボリマーのMnは、2
.6X10’  (Mk=2.5X10’)であった。 GPCチャートは、シャープなシングルビークを示し、
M w / M nは1.08であり、狭い分子量分布
を示した。 [実施例4] 高真空下、ブレークシール法を用い、−78℃で、TH
F100rnβに、n−ブチルリチウム(2.3X10
””N、7.9m.i2)を加え、さらにスチレン3.
8gを加えた。1時間重合後、−20℃に昇温しモノマ
ーA43.5gを加えて、さらに5時間重合し、少量の
メタノールを加えて反応を停止させた。収率は100%
で、生成ボリマーのMnは4.4X10’  (Mk=
4.0XIO’)であった。GPCチャートはシャープ
なシングルビークを示し、M w / M nは工.1
5であり、狭い分子量分布を示した, [実施例5] 高真空下、ブレークシール法を用い、−20℃で、T 
H F 9 2 m尼に、n−ブチルリチウム(2. 
3 X I O−”N、7.1mjNを加え、さらにモ
ノマーAa3.0gを加えた。5時間重合後、−78℃
に冷却しスチレン3.3gを加えて、さらに1時間重合
した後、少量のメタノールを加えて反応を停止させた。 収率はloO%で、生成ボリマーのMnは4.2XIO
’  (Mk=3.9X10’)であった.GPCチャ
ートはシャープなシングルビークを示し、M w / 
M nは1.12であり、狭い分子量分布を示した。 (以下余白) [比較例1] 実施例1と同様な条件で、モノマー[C]の重合を室温
で実施したが、ボリマーは得られなかった。 [比較例2] 実施例2と同様な条件で、モノマー[C]の重合をO℃
で実施したが、ボリマーは得られなかった。 [比較例3] 実施例3と同様な条件で、モノマーEC)の重合を−2
0℃で実施したが、ボリマーは得られなかった。また、
同様な条件で、−78℃で重合時間を変えて重合した。 ボリマー収率は、重合時間2時間で45%、5時間で8
4%、23時間で93%であった。 このように、モノマー〔C]を重合するためには、低温
にする必要があり、また、重合速度が遅く、収率を上げ
るために長時間を要する。 [比較例4] 高真空下,ブレークシール法を用い、−20℃で、TH
F53mgに、n−ブチルリチウム(2.3X 1 0
””N、4.1mf2)を加え、さらにモノマー[C]
 1.9gを加えた。1o分間反応後、−78℃に冷却
し、23時間重合させ、ついで、スチレン2.2gを加
え、1時間重合させ、少量のメタノールを加えて反応を
停止させた。収率は98%であった。ボリマーのGPC
チャートはブロードで、M w / M nは1,72
であり、分子量分布の広いブロックコボリマーしか得ら
れなかった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式〔A〕 ▲数式、化学式、表等があります▼〔A〕 〔但し、式中、R_1〜R_6の少なくとも1つは、▲
    数式、化学式、表等があります▼または▲数式、化学式
    、表等があります▼▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、式中、nは0〜8の整数であり、R_7〜R_
    1_0は、それぞれ同じでも異なっていてもよく、アニ
    オン重合を阻害しない置換基を表わす)で表わされる置
    換基であり、他のR_1〜R_6は、水素原子または炭
    素数1〜8の炭化水素基を表わす。〕 で表されるリン含有共役ジエン系モノマー 〔A〕、または該モノマー〔A〕およびこれとアニオン
    共重合可能なモノマー〔B〕をアニオン重合触媒を用い
    て重合することを特徴とするリン含有ポリマーの製造方
    法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999023125A1 (de) * 1997-11-04 1999-05-14 Aventis Research & Technologies Gmbh & Co. Kg Aminophosphoniumgruppen enthaltende vernetzte copolymere
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KR100347888B1 (ko) * 2000-06-13 2002-08-07 박의현 발포수지 성형용 금형
JP2007146131A (ja) * 2005-11-04 2007-06-14 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 新規リン含有アルカジエン重合体及びその製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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